Flockungsmittel für die Mineralaufbereitung: Anwendung und technischer Fortschritt von Polyacrylamid

I. Einleitung

In der modernen Mineralaufbereitungsindustrie sind hocheffiziente Trenn- und Konzentrationsverfahren von großer Bedeutung, um die Ressourcennutzung zu verbessern, den Energieverbrauch zu senken und die Umweltverschmutzung zu reduzieren. Polyacrylamid (PAM) ist ein wichtiges synthetisches Polymerflockungsmittel. Aufgrund seiner einzigartigen Molekularstruktur und seiner steuerbaren Eigenschaften ist es zu einem unverzichtbaren chemischen Zusatzstoff in der Mineralaufbereitung geworden. In diesem Artikel werden Anwendungsprinzip, Typauswahl, Anwendungsprozess und die neuesten technologischen Fortschritte von PAM in der Mineralaufbereitung umfassend erläutert.

2. die grundlegenden Eigenschaften von Polyacrylamid

Polyacrylamid ist ein aus Acrylamidmonomer polymerisiertes Polymer. Seine Molekülkette enthält eine große Anzahl von Amidgruppen, die durch chemische Modifikation verschiedene funktionelle Gruppen einführen können. PAM zeichnet sich durch folgende herausragende Eigenschaften aus:

2-1. Einstellbares Molekulargewicht: Das Molekulargewicht von industriellem PAM kann zwischen Millionen und mehreren zehn Millionen Dalton liegen, um den Anforderungen unterschiedlicher Sedimentationsraten gerecht zu werden.

2-2.Ionische Eigenschaften können gesteuert werden: Durch Copolymerisation oder Nachmodifizierung können anionische, kationische oder nichtionische Produkte erhalten werden;

2-3. Brückenadsorptionskapazität: Lange Molekülketten können zwischen mehreren Partikeln „Brücken“ bilden und so die Flockenbildung fördern.

2-4. Gute Stabilität: Unter geeigneten Bedingungen kann die chemische Stabilität langfristig aufrechterhalten werden.

2-5.Geringe Dosierung und hohe Effizienz: Normalerweise können nur wenige ppm hinzugefügt werden, um den Absetzeffekt deutlich zu verbessern.

3. Der Mechanismus von PAM in der Mineralverarbeitung

Bei Anwendungen zur Mineralverarbeitung funktioniert PAM hauptsächlich über die folgenden Mechanismen:

3-1.Ladungsneutralisierung

Bei geladenen Partikelsystemen kann PAM mit entgegengesetzter Ladung die Oberflächenladung der Partikel durch elektrostatische Wirkung neutralisieren, das Zetapotenzial reduzieren, die Abstoßungskraft zwischen den Partikeln schwächen und die Partikelaggregation fördern. Dieser Mechanismus ist besonders wichtig bei der Behandlung von Tonmineralien.

3-2.Adsorptionsüberbrückung

Die aktiven Gruppen der PAM-Molekülkette können mehrere Partikel gleichzeitig adsorbieren und durch den Brückeneffekt der langen Polymerkette mehrere Partikel miteinander verbinden, sodass eine dreidimensionale Netzwerkstruktur aus Flocken entsteht. Dies ist der Hauptmechanismus von PAM.

3-3.Netto-Sweep-Effekt

PAM mit hohem Molekulargewicht kann im Wasser eine Netzwerkstruktur bilden und bei der Sedimentation Schwebeteilchen wie ein Filter zurückhalten, was insbesondere bei Konzentrationsvorgängen deutlich wird.

4. Die wichtigsten Arten und Auswahl von PAM für die Mineralverarbeitung

Entsprechend den unterschiedlichen Anforderungen der Mineralverarbeitung kann PAM in die folgenden Haupttypen unterteilt werden:

4-1.Nichtionisches Polyacrylamid (NPAM)

Eigenschaften: Keine Ladung, Adsorption durch Wasserstoffbrücken und Van-der-Waals-Kraft

Anwendungsszenario:

Neutraler oder schwach saurer Zellstoff

Behandeln Sie Mineralien, die keine starke Ladung auf ihrer Oberfläche haben

Trennprozess reagiert empfindlich auf ionische Umgebung

4-2.Anionisches Polyacrylamid (APAM)

Eigenschaften: Enthält Carboxylgruppen und andere negative elektrische Gruppen, das Molekulargewicht ist normalerweise höher

Anwendungsszenario:

Umgang mit positiv geladenen Mineralien (wie Eisenerz)

Alkalische Zellstoffumgebung

Konzentrationsvorgänge, die große Flocken erfordern

4-3.Kationisches Polyacrylamid (CPAM)

Eigenschaften: Enthält positive Gruppen wie quaternäres Ammoniumsalz, Ladungsdichte kann eingestellt werden

Anwendungsszenario:

Behandlung negativ geladener Tonmineralien

Entwässerung von Feinhalden

Behandlung von Biozellstoff

4-4.Amphoteres Polyacrylamid

Eigenschaften: Enthält gleichzeitig positive und negative elektrische Gruppen, anpassungsfähiger

Anwendungsszenario:

Zellstoff mit komplexer Zusammensetzung

Ein Behandlungssystem mit großen pH-Schwankungen

Spezielles Mineraltrennverfahren

Auswahlprinzip:

Wählen Sie den entgegengesetzten Ladungstyp entsprechend den elektrischen Oberflächeneigenschaften des Minerals

Wählen Sie das Molekulargewicht entsprechend der Anforderung an die Absetzgeschwindigkeit (je höher das Molekulargewicht, desto schneller die Absetzgeschwindigkeit).

Berücksichtigen Sie den pH-Wert des Zellstoffs, um ihn an den geltenden pH-Bereich von PAM anzupassen

Das beste Modell wird durch Laborflaschentest ermittelt

5. Die Hauptanwendung von PAM in der Mineralverarbeitung

5-1.Fest-Flüssig-Trennung bei der Mineralauswahl

Nach Flotation, Magnetscheidung und anderen Reinigungsprozessen wird PAM eingesetzt, um die Absetzung von Konzentrat und Rückständen zu beschleunigen und die Effizienz des Eindickers zu verbessern. Beispielsweise kann bei der Behandlung von Eisenkonzentraten richtig ausgewähltes APAM die Sedimentationsrate um das 3- bis 5-fache und die Unterlaufkonzentration um 10-15 % erhöhen.

5-2.Tailings-Behandlung und Entwässerung

Der Einsatz von PAM in der Tailing-Entwässerung wird aufgrund der Anforderungen an eine trockene Tailing-Entladung in modernen Bergwerken immer häufiger. Durch die Optimierung des PAM-Typs und der Zugabemethode kann der Wassergehalt des Tailings-Filterkuchens um 2–4 Prozentpunkte gesenkt und die Fläche des Tailings-Teiches deutlich verkleinert werden.

5-3.Schleimwasserbehandlung

Beim Kohlewaschen kann PAM das Problem der Feinschlammablagerung effektiv lösen. Das speziell modifizierte CPAM zeigt eine hervorragende Flockungswirkung auf tonhaltigen Schlamm, und die Trübung des zirkulierenden Wassers kann unter 50 NTU kontrolliert werden.

5-4.Laterit-Erz und andere spezielle Mineralbehandlung

Für feuerfeste Mineralien wie Laterit und Bauxit wurden hochtemperaturbeständige und salzresistente PAM-Produkte entwickelt, die auch in Umgebungen mit hoher Ionenstärke eine gute Leistung aufrechterhalten können.

5-5.Transport von Schlamm durch Rohrleitungen

Durch die Zugabe der richtigen Menge PAM kann der Transportwiderstand von hochkonzentriertem Zellstoff in der Rohrleitung verringert und so Energie gespart und der Energieverbrauch gesenkt werden. In einigen Fällen konnte der Energieverbrauch bei der Übertragung um 15–20 % gesenkt werden.

6.PAM-Verwendungsprozesspunkte

6-1.Konfiguration auflösen

Ein spezielles Dispersionslösegerät wird empfohlen

Die Konfigurationskonzentration beträgt üblicherweise 0,1–0,5 %

Die Temperatur des Lösungswassers sollte bei 30–50 °C liegen

Die Mischgeschwindigkeit sollte moderat sein, um mechanische Beschädigungen zu vermeiden

6-2.Add-Methode

Die Multi-Point-Add-Richtlinie wird übernommen

Vor der Zugabe auf ausreichende Verdünnung achten (0,01–0,05 %)

Der Zugabeort sollte in einem turbulenten Bereich gewählt werden, um eine schnelle Durchmischung zu gewährleisten

Automatisierte Dosiersysteme verbessern die Stabilität

6-3.Dosierungskontrolle

Typischer Dosierungsbereich:

Konzentrationsbetrieb: 5–50 g/t Feststoffe

Filtermittel: 100-500g/t Feststoff

Rückständetwässerung: 200–800 g/t Feststoff

Zur Bestimmung der optimalen Dosis sind Tests erforderlich. Eine übermäßige Anwendung kann zu Dispersionseffekten führen.

7.Technologischer Fortschritt und Entwicklungstrend

7-1.Entwicklung neuer PAM-Produkte

Nanokomposit-PAM: Einführung von Nanomaterialien zur Verbesserung der Temperatur- und Salzbeständigkeit

Umweltfreundliches PAM: pH-/temperaturreaktives intelligentes Flockungsmittel

Biologisch abbaubares PAM: reduziert kumulative Umweltrisiken

7-2.Anwendung technologischer Innovationen

Mikroschnittstellen-Flockungstechnologie: Verbesserung der Ausnutzungsrate chemischer Wirkstoffe

Verbundflockungssystem: PAM und anorganisches Flockungsmittel werden zusammen verwendet

Online-Überwachung und intelligente Dosierung: Closed-Loop-Regelung basierend auf Trübung und Zetapotenzial

7-3.Grüne Entwicklung

Reduzieren Sie den Restmonomergehalt (<0,05 %)

Entwicklung umweltfreundlicherer Produktionsprozesse

Verbessern Sie die Produkteffizienz, um den Verbrauch zu senken

8. Fazit

Polyacrylamid ist ein hocheffizientes Flockungsmittel in der Mineralaufbereitung. Seine wissenschaftliche Anwendung ist von großer Bedeutung, um die Aufbereitungseffizienz zu verbessern, den Energieverbrauch zu senken und eine sauberere Produktion zu ermöglichen. Mit zunehmend knapper und raffinierter werdender Mineralressourcen steigen auch die Leistungsanforderungen an PAM-Produkte. Die zukünftige Entwicklung von PAM wird verstärkt auf Spezialisierung, Intelligenz und Nachhaltigkeit setzen und effizientere und umweltfreundlichere Lösungen für die Mineralaufbereitungsindustrie bieten. Bei der praktischen Anwendung der Anlagenauswahl sollten wir auf Auswahltests und Prozessoptimierung achten und die technischen und wirtschaftlichen Vorteile von PAM voll ausschöpfen.