矿浆絮凝沉降影响因数研究

湖南有色金属HUNANNONFEＲＲOUSMETALS第29卷第2期2013年4月作者简介:王华(1985－)，女，助理工程师，主要从事选矿工艺研究和技术管理工作。矿浆絮凝沉降影响因数研究王华1，李宋江1，李国民1，张汉彪1，孙应2，唐仲尧2(1.华刚矿业股份有限公司，北京100039;2.中铁工程设计咨询集团有限公司，北京100055)摘要:以某铜精矿矿浆为原料，试验研究了影响矿浆沉降特性的各种因素。针对物料颗粒粒度、矿浆浓度、絮凝剂种类及投加量对沉降速度的影响进行了絮凝沉降试验。试验表明，粒级较粗的颗粒较易沉降，高分子絮凝剂起到了加速颗粒沉降的目的，沉降速度随着矿浆浓度的增加而降低，随着絮凝剂用量的增大而加快。关键词:颗粒粒度;矿浆浓度;高分子絮凝剂;絮凝沉降中图分类号:TD923+.3文献标识码:A文章编号:1003－5540(2013)02－0012－03由于矿产资源的日益枯竭，入选矿石品位越来越低，矿物嵌布粒度越来越细，因此，精矿颗粒越来越细，为了减少细粒级精矿颗粒在溢流水中的损失和提高底流浓度，对矿浆浓缩、沉降要求越来越高。针对上述情况，本研究以铜精矿矿浆为原料，研究了物料颗粒粒度、矿浆浓度、絮凝剂种类及投加量对沉降速度的影响，并对其机理进行了初步的探讨。1絮凝理论研究1.1絮凝剂絮凝剂按照其化学成分可分为无机絮凝剂和有机絮凝剂。无机絮凝剂分为无机凝聚剂和无机高分子絮凝剂。无机凝聚剂主要是铝盐和铁盐的聚合物，包括氯化铝、氯化铁等;无机高分子絮凝剂主要有聚硅酸、聚磷氯化铁、聚磷氯化铝等。有机絮凝剂是含有大量活性基团的高分子有机物，其主要产品为聚丙烯酰胺(PAM)系列。聚丙烯酰胺，简称PAM，分子式—［CH2—CH(CONH2)］n—，溶于水，不溶于有机溶剂，无毒，无腐蚀性，热稳定性较好。PAM是目前最为广泛使用的有机絮凝剂，多用于水处理、造纸、石油、冶金行业。可分为阴离子、阳离子、非离子、两性型四种类型。各类型絮凝剂性质列于表1。表1絮凝剂性质类型性质分子量(分为高、中、低)/万离子度(分为高、中、低)/%固含量/%外观阴离子300～250010～50≥90白色粉粒阳离子800～150010～50≥90白色粉粒非离子500～600—≥90白色粉粒两性型500～1700阳离子度:5～50;阴离子度:8～25≥90白色粉粒1.2絮凝机理研究固液分离过程中，一般通过凝聚和絮凝的方法来破坏分散体系的稳定性。凝聚作用是加入无机电解质通过电性中和作用来解除布朗运动，使微粒能够接触而聚集在一起。絮凝作用是加入带有许多能吸附微粒的有效官能团的线状高分子化合物在微粒之间起联系的桥梁作用(吸附架桥作用)。1.2.1电性中和作用胶体颗粒的表面电荷会吸引溶液中与表面电荷相反的离子(反离子)，同时排斥与表面电荷相同的离子(同离子)，这样会造成颗粒物表面附近溶液中反离子过剩，胶体表面的电荷与溶液中的反电荷构成所谓的“双电层”，这种双电层构造形成Zeta电位，是衡量胶体颗粒带电大小的主要依据。在矿浆中加入无机絮凝剂，将使扩散层中的反离子浓度增大，部分反离子会被挤入Stern层，双电层电位由此而迅速地降低，从而引起ζ电位下降和扩散层厚度被压缩。这种压缩作用将改变在矿物附近的双电层斥力分布，并且随着无机絮凝剂电解质21第2期王华，等:矿浆絮凝沉降影响因数研究浓度增加，矿物微粒表面电势减小使矿物微粒间范德华引力的作用大于其相互间的静电斥力，促使颗粒聚集。1.2.2吸附架桥作用高分子絮凝剂就能像桥梁一样，搭在两个或多个矿物微粒上，并以自己的活性基团与矿物微粒表面起作用，从而将矿物微粒连接形成絮凝团，这种作用称为吸附架桥作用。吸附架桥作用主要是指链状高分子聚合物在静电引力、范德华力和氢键力等作用下在颗粒之间起到了一种“桥”的作用，通过活性部位与微细矿物颗粒发生吸附桥连的过程。其必要的条件是:(1)高分子絮凝剂在表面的吸附不紧密，有足够数量的链环、链尾向矿物微粒周围自由伸出;(2)高分子絮凝剂在表面的吸附比较稀松，矿物微粒表面有足够的可供进一步吸附的空位。2絮凝沉降试验研究物料颗粒的沉降速度，主要与矿浆浓度及粘度、物料颗粒的大小等有关，其相互影响。根据斯托克斯理论，固体颗粒在悬浮液中的自由沉降速度与颗粒、液体密度之差成正比，与颗粒直径的平方成正比，其表达式为:V=g18v(ρs－ρ1)d2式中V为颗粒自由沉降速度/m·s－1;g为重力加速度/9.81m·s－2;v为液体粘度/Pa·s;ρs、ρ1分别为颗粒密度及液体密度/kg·m－3;d为颗粒直径/m。因此，在满足工艺要求的前提下，加大物料的粒径，选择合适的矿浆浓度，是提高沉降速度的有效措施。目前，工业中普遍应用添加合成高分子絮凝剂来达到增大颗粒粒度。2.1矿浆浓度条件试验试验所用矿样为进入铜精矿浓密机的给矿