Floculantes para el procesamiento de minerales: Aplicación y progreso técnico de la poliacrilamida

I. Introducción

En la industria moderna de procesamiento de minerales, un proceso de separación y concentración de alta eficiencia es fundamental para optimizar el uso de recursos, reducir el consumo de energía y la contaminación ambiental. La poliacrilamida (PAM) es un importante floculante polimérico sintético. Gracias a su estructura molecular única y sus propiedades controlables, se ha convertido en un aditivo químico indispensable en el procesamiento de minerales. Este artículo analizará exhaustivamente el principio de aplicación, la selección de tipos, el proceso de aplicación y los últimos avances tecnológicos de la PAM en el procesamiento de minerales.

2. Las características básicas de la poliacrilamida

La poliacrilamida es un polímero polimerizado a partir del monómero de acrilamida. Su cadena molecular contiene un gran número de grupos amida, que pueden introducir diferentes grupos funcionales mediante modificación química. La PAM presenta las siguientes características destacadas:

2-1.Peso molecular ajustable: El peso molecular del PAM industrial puede variar de millones a decenas de millones de daltons para satisfacer las necesidades de diferentes velocidades de sedimentación;

2-2.Las características iónicas se pueden controlar: se pueden obtener productos aniónicos, catiónicos o no iónicos mediante copolimerización o posmodificación;

2-3.Capacidad de adsorción de puentes: Las cadenas moleculares largas pueden formar "puentes" entre múltiples partículas para promover la formación de flóculos;

2-4.Buena estabilidad: la estabilidad química a largo plazo se puede mantener en condiciones apropiadas;

2-5. Dosis baja y alta eficiencia: generalmente solo se pueden agregar unas pocas ppm para mejorar significativamente el efecto de sedimentación.

3. El mecanismo del PAM en el procesamiento de minerales.

En aplicaciones de procesamiento de minerales, el PAM funciona principalmente a través de los siguientes mecanismos:

3-1.Neutralización de carga

En sistemas de partículas cargadas, el PAM con carga opuesta puede neutralizar la carga superficial de las partículas mediante acción electrostática, reducir el potencial zeta, debilitar la fuerza de repulsión entre partículas y promover la agregación de partículas. Este mecanismo es particularmente importante en el tratamiento de minerales arcillosos.

3-2. Puente de adsorción

Los grupos activos de la cadena molecular del PAM pueden adsorber múltiples partículas simultáneamente y conectarlas mediante el efecto puente de la cadena larga del polímero para formar una red tridimensional de flóculos. Este es el mecanismo principal del PAM.

3-3.Efecto de barrido neto

El PAM con alto peso molecular puede formar una estructura de red en el agua y atrapar partículas suspendidas como un filtro durante la sedimentación, lo que es particularmente evidente en las operaciones de concentración.

4. Los principales tipos y selección de PAM para el procesamiento de minerales.

Según las diferentes necesidades de procesamiento de minerales, el PAM se puede dividir en los siguientes tipos principales:

4-1.Poliacrilamida no iónica (NPAM)

Características: Sin carga, adsorción por enlace de hidrógeno y fuerza de van der Waals.

Escenario de aplicación:

Pulpa neutra o débilmente ácida

Tratar minerales que no tienen una carga fuerte en su superficie

Proceso de separación sensible al entorno iónico

4-2.Poliacrilamida aniónica (APAM)

Características: Contiene un grupo carboxilo y otros grupos eléctricos negativos, el peso molecular suele ser más alto.

Escenario de aplicación:

Manipulación de minerales con carga positiva (como el mineral de hierro)

Entorno de pulpa alcalina

Operaciones de concentración que requieren flóculos grandes

4-3.Poliacrilamida catiónica (CPAM)

Características: Contiene grupos positivos como sal de amonio cuaternario, la densidad de carga se puede ajustar.

Escenario de aplicación:

Tratamiento de minerales arcillosos cargados negativamente

Deshidratación de relaves finos

Tratamiento de pulpa orgánica

4-4.Poliacrilamida anfotérica

Características: Contiene grupos eléctricos positivos y negativos al mismo tiempo, más adaptable.

Escenario de aplicación:

Pulpa de composición compleja

Un sistema de tratamiento con grandes fluctuaciones de pH

Proceso especial de separación de minerales

Principio de selección:

Seleccione el tipo de carga opuesta según las propiedades eléctricas de la superficie del mineral.

Seleccione el peso molecular de acuerdo con el requisito de velocidad de sedimentación (cuanto mayor sea el peso molecular, más rápida será la sedimentación)

Considere el valor de pH de la pulpa para que coincida con el rango de pH aplicable de PAM

El mejor modelo se determina mediante una prueba de botella en laboratorio.

5. La principal aplicación del PAM en el procesamiento de minerales.

5-1.Separación sólido-líquido durante la selección de minerales

Tras la flotación, la separación magnética y otros procesos de limpieza, el PAM se utiliza para acelerar la sedimentación del concentrado y los relaves, y mejorar la eficiencia del espesador. Por ejemplo, en el tratamiento de concentrados de hierro, un APAM adecuadamente seleccionado puede aumentar la velocidad de sedimentación de 3 a 5 veces y la concentración del subflujo de 10 a 15 %.

5-2.Tratamiento y deshidratación de relaves

La aplicación de PAM en la deshidratación de relaves es cada vez más extendida debido a la necesidad de descarga seca de relaves en las minas modernas. Optimizando el tipo de PAM y el método de adición, se puede reducir el contenido de agua de la torta de filtración de relaves entre 2 y 4 puntos porcentuales, así como el área del estanque de relaves.

5-3.Tratamiento del agua con limo

En el proceso de lavado de carbón, el PAM puede resolver eficazmente el problema de la sedimentación de lodos finos. El CPAM especialmente modificado presenta un excelente efecto de floculación en lodos arcillosos, y la turbidez del agua circulante puede controlarse por debajo de 50 NTU.

5-4. Tratamiento de minerales lateríticos y otros minerales especiales

Para minerales refractarios como la laterita y la bauxita, se han desarrollado productos PAM resistentes a altas temperaturas y a la sal, que pueden mantener un buen rendimiento en entornos de alta fuerza iónica.

5-5. Transporte de lodos por tubería

La adición de una cantidad adecuada de PAM puede reducir la resistencia al transporte por tuberías de pulpa de alta concentración, lo que permite ahorrar energía y reducir el consumo. En algunos casos, el consumo de energía de transmisión se ha reducido entre un 15 % y un 20 %.

6.Puntos de proceso de uso de PAM

6-1.Disolver la configuración

Se recomienda un dispositivo de disolución de dispersión específico.

La concentración de configuración suele ser del 0,1-0,5%.

La temperatura del agua de la solución debe controlarse entre 30 y 50 ℃.

La velocidad de mezcla debe ser moderada para evitar la degradación mecánica.

6-2.Método de adición

Se adopta la política de adición de múltiples puntos

Asegúrese de que la dilución sea adecuada antes de agregar (0,01-0,05 %)

La ubicación de la adición debe seleccionarse en una región turbulenta para garantizar una mezcla rápida.

Los sistemas de dosificación automatizados mejoran la estabilidad

6-3.Control de dosis

Rango de dosis típico:

Operación de concentración: 5-50 g/t de sólidos

Agente filtrante: 100-500 g/t sólido

Deshidratación de relaves: 200-800 g/t de sólidos

Se requieren pruebas para determinar la dosis óptima y el uso excesivo puede provocar efectos de dispersión.

7. Progreso tecnológico y tendencia de desarrollo

7-1.Desarrollo de nuevos productos PAM

Nanocompuesto PAM: La introducción de nanomateriales para mejorar la resistencia a la temperatura y a la sal

PAM sensible al medio ambiente: floculante inteligente sensible al pH y la temperatura

PAM biodegradable: reduce el riesgo ambiental acumulativo

7-2.Aplicación de la innovación tecnológica

Tecnología de floculación de microinterfaz: mejora la tasa de utilización de agentes químicos

Sistema de floculación compuesto: PAM y floculante inorgánico utilizados conjuntamente

Monitorización online y dosificación inteligente: control de circuito cerrado basado en turbidez y potencial Zeta

7-3. Desarrollo verde

Reducir el contenido de monómero residual (<0,05%)

Desarrollar procesos de producción más respetuosos con el medio ambiente

Mejorar la eficiencia del producto para reducir el uso

8. Conclusión

La poliacrilamida es un floculante de alta eficiencia en el procesamiento de minerales, y su aplicación científica es crucial para mejorar la eficiencia del beneficio, reducir el consumo de energía y lograr una producción más limpia. Con la escasez y el refinamiento de los recursos minerales, los requisitos de rendimiento de los productos PAM también aumentan. El desarrollo futuro de PAM priorizará la especialización, la inteligencia y la sostenibilidad, ofreciendo soluciones más eficientes y respetuosas con el medio ambiente para la industria de procesamiento de minerales. En la práctica, en la selección de plantas, debemos prestar atención a las pruebas de selección y la optimización de procesos, y aprovechar al máximo las ventajas técnicas y económicas de PAM.