Floculants pour le traitement des minéraux : application et progrès techniques du polyacrylamide

I. Introduction

Dans l'industrie moderne de traitement des minéraux, les procédés de séparation et de concentration à haut rendement sont essentiels pour optimiser l'utilisation des ressources, réduire la consommation d'énergie et la pollution environnementale. Le polyacrylamide (PAM) est un floculant polymère synthétique important. Grâce à sa structure moléculaire unique et à ses propriétés contrôlables, il est devenu un additif chimique indispensable dans le traitement des minéraux. Cet article présente en détail le principe d'application, le choix du type, le procédé d'application et les dernières avancées technologiques du PAM dans le traitement des minéraux.

2. les caractéristiques de base du polyacrylamide

Le polyacrylamide est un polymère polymérisé à partir d'acrylamide monomère. Sa chaîne moléculaire contient un grand nombre de groupes amides, qui peuvent introduire différents groupes fonctionnels par modification chimique. Le PAM présente les caractéristiques exceptionnelles suivantes :

2-1. Poids moléculaire ajustable : Le poids moléculaire du PAM industriel peut varier de millions à des dizaines de millions de daltons pour répondre aux besoins de différents taux de sédimentation ;

2-2.Les caractéristiques ioniques peuvent être contrôlées : des produits anioniques, cationiques ou non ioniques peuvent être obtenus par copolymérisation ou post-modification ;

2-3. Capacité d'adsorption de pontage : de longues chaînes moléculaires peuvent former des « ponts » entre plusieurs particules pour favoriser la formation de flocs ;

2-4.Bonne stabilité : la stabilité chimique à long terme peut être maintenue dans des conditions appropriées ;

2-5.Faible dosage et haute efficacité : généralement, seuls quelques ppm peuvent être ajoutés pour améliorer considérablement l'effet de décantation.

3. le mécanisme du PAM dans le traitement des minéraux

Dans les applications de traitement des minéraux, le PAM fonctionne principalement via les mécanismes suivants :

3-1.Neutralisation de charge

Pour les systèmes de particules chargées, le PAM de charge opposée peut neutraliser la charge de surface des particules par action électrostatique, réduire le potentiel zêta, affaiblir la force de répulsion entre les particules et favoriser leur agrégation. Ce mécanisme est particulièrement important dans le traitement des minéraux argileux.

3-2.Pont d'adsorption

Les groupes actifs de la chaîne moléculaire PAM peuvent adsorber plusieurs particules simultanément et les relier entre elles grâce à l'effet de « pontage » de la longue chaîne polymère pour former un réseau tridimensionnel de flocs. C'est le principal mécanisme du PAM.

3-3.Effet de balayage net

Les PAM à poids moléculaire élevé peuvent former une structure en réseau dans l'eau et piéger les particules en suspension comme un filtre lors de la sédimentation, ce qui est particulièrement évident dans les opérations de concentration.

4. les principaux types et la sélection de PAM pour le traitement des minéraux

Selon les différents besoins de traitement des minéraux, le PAM peut être divisé en les principaux types suivants :

4-1.Polyacrylamide non ionique (NPAM)

Caractéristiques : Aucune charge, adsorption par liaison hydrogène et force de van der Waals

Scénario d'application :

Pâte neutre ou faiblement acide

Traiter les minéraux qui n'ont pas de forte charge à leur surface

Procédé de séparation sensible à l'environnement ionique

4-2.Polyacrylamide anionique (APAM)

Caractéristiques : Contenant un groupe carboxyle et d'autres groupes électriques négatifs, le poids moléculaire est généralement plus élevé

Scénario d'application :

Manipulation de minéraux chargés positivement (comme le minerai de fer)

Environnement de pâte alcaline

Opérations de concentration nécessitant de gros flocs

4-3.Polyacrylamide cationique (CPAM)

Caractéristiques : Contient des groupes positifs tels que le sel d'ammonium quaternaire, la densité de charge peut être ajustée

Scénario d'application :

Traitement des minéraux argileux chargés négativement

Déshydratation des résidus fins

Traitement de la pâte organique

4-4.Polyacrylamide amphotère

Caractéristiques : Contient des groupes électriques positifs et négatifs en même temps, plus adaptable

Scénario d'application :

Pâte à composition complexe

Un système de traitement avec de grandes fluctuations de pH

Procédé spécial de séparation des minéraux

Principe de sélection :

Sélectionnez le type de charge opposé en fonction des propriétés électriques de surface du minéral

Sélectionnez le poids moléculaire en fonction de la vitesse de sédimentation requise (plus le poids moléculaire est élevé, plus la sédimentation est rapide)

Tenez compte de la valeur du pH de la pulpe pour qu'elle corresponde à la plage de pH applicable du PAM

Le meilleur modèle est déterminé par un test en bouteille en laboratoire

5. la principale application du PAM dans le traitement des minéraux

5-1.Séparation solide-liquide lors de la sélection des minéraux

Après la flottation, la séparation magnétique et d'autres procédés de nettoyage, le PAM est utilisé pour accélérer la décantation du concentré et des résidus et améliorer l'efficacité de l'épaississeur. Par exemple, dans le traitement des concentrés de fer, un APAM bien sélectionné peut multiplier par 3 à 5 le taux de sédimentation et par 10 à 15 % la concentration de la sousverse.

5-2.Traitement et déshydratation des résidus

L'utilisation du PAM pour la déshydratation des résidus se généralise de plus en plus en raison des exigences d'évacuation sèche des résidus dans les mines modernes. L'optimisation du type et de la méthode d'ajout du PAM permet de réduire de 2 à 4 points de pourcentage la teneur en eau du gâteau de filtration et de réduire considérablement la surface du bassin de résidus.

5-3.Traitement de l'eau visqueuse

Lors du lavage du charbon, le PAM permet de résoudre efficacement le problème de sédimentation des boues fines. Le CPAM, spécialement modifié, présente un excellent effet de floculation sur les boues argileuses, et la turbidité de l'eau en circulation peut être contrôlée en dessous de 50 NTU.

5-4. Minerai de latérite et autres traitements minéraux spéciaux

Pour les minéraux réfractaires tels que la latérite et la bauxite, des produits PAM résistants aux hautes températures et au sel ont été développés, qui peuvent maintenir de bonnes performances dans un environnement à haute force ionique.

5-5.Transport par pipeline de boues

L'ajout d'une quantité appropriée de PAM peut réduire la résistance au transport des pâtes à haute concentration et permettre des économies d'énergie et une réduction de la consommation. Dans certains cas, la consommation d'énergie de transport a été réduite de 15 à 20 %.

6. Points du processus d'utilisation de PAM

6-1.Dissoudre la configuration

Un dispositif de dissolution de dispersion dédié est recommandé

La concentration de configuration est généralement de 0,1 à 0,5 %

La température de l'eau de solution doit être contrôlée à 30-50℃

La vitesse de mélange doit être modérée pour éviter la dégradation mécanique

6-2.Ajouter une méthode

La politique d'ajout multipoint est adoptée

Assurez une dilution adéquate avant l'ajout (0,01-0,05 %)

L'emplacement d'ajout doit être sélectionné dans une région turbulente pour assurer un mélange rapide

Les systèmes de dosage automatisés améliorent la stabilité

6-3.Contrôle de la posologie

Plage de dosage typique :

Opération de concentration : 5-50 g/t de solides

Agent filtrant : 100-500 g/t solide

Déshydratation des résidus : 200-800 g/t de solides

Des tests sont nécessaires pour déterminer la dose optimale, et une utilisation excessive peut entraîner des effets de dispersion.

7. Progrès technologique et tendance de développement

7-1.Développement de nouveaux produits PAM

Nanocomposite PAM : L'introduction de nanomatériaux pour améliorer la résistance à la température et au sel

PAM respectueux de l'environnement : floculant intelligent sensible au pH et à la température

PAM biodégradable : réduit les risques environnementaux cumulatifs

7-2.Application de l'innovation technologique

Technologie de floculation par microinterface : améliorer le taux d'utilisation des agents chimiques

Système de floculation composite : PAM et floculant inorganique utilisés ensemble

Surveillance en ligne et dosage intelligent : contrôle en boucle fermée basé sur la turbidité et le potentiel zêta

7-3.Développement vert

Réduire la teneur en monomère résiduel (< 0,05 %)

Développer des procédés de production plus respectueux de l'environnement

Améliorer l'efficacité du produit pour réduire son utilisation

8. Conclusion

Le polyacrylamide est un floculant hautement efficace dans le traitement des minéraux. Son application scientifique est essentielle pour améliorer l'efficacité de la valorisation, réduire la consommation d'énergie et assurer une production plus propre. Avec des ressources minérales de plus en plus fines et raffinées, les exigences de performance des produits PAM augmentent également. Le développement futur du PAM accordera une plus grande importance à la spécialisation, à l'intelligence et à l'écologie, afin d'offrir des solutions plus efficaces et respectueuses de l'environnement à l'industrie du traitement des minéraux. Dans la pratique, la sélection des installations doit être axée sur les tests de sélection et l'optimisation des procédés, et les avantages techniques et économiques du PAM doivent être pleinement exploités.