광물 가공용 응집제: 폴리아크릴아마이드의 응용 및 기술적 진보

I. 서론

현대 광물 가공 산업에서 고효율 분리 및 농축 공정은 자원 활용을 개선하고 에너지 소비를 줄이며 환경 오염을 줄이는 데 큰 의미가 있습니다. 폴리아크릴아마이드(PAM)는 중요한 합성 폴리머 응집제입니다. 독특한 분자 구조와 제어 가능한 특성으로 인해 광물 가공에서 없어서는 안 될 화학 첨가제가 되었습니다. 이 논문에서는 광물 가공에서 PAM의 적용 원리, 유형 선택, 적용 프로세스 및 최신 기술 진행 상황을 포괄적으로 논의합니다.

2. 폴리아크릴아마이드의 기본적 특성

폴리아크릴아마이드는 아크릴아마이드 단량체에서 중합된 폴리머입니다. 그 분자 사슬에는 많은 수의 아미드기가 포함되어 있으며, 이는 화학적 변형을 통해 다양한 작용기를 도입할 수 있습니다. PAM은 다음과 같은 뛰어난 특징을 가지고 있습니다.

2-1. 조절 가능한 분자량: 산업용 PAM의 분자량은 수백만 달톤에서 수천만 달톤까지 다양하여 다양한 침전 속도의 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

2-2. 이온 특성은 제어될 수 있다: 공중합 또는 후변성을 통해 음이온성, 양이온성 또는 비이온성 생성물을 얻을 수 있다;

2-3.브리징 흡착 용량: 긴 분자 사슬은 여러 입자 사이에 "브리징"을 형성하여 응집물 형성을 촉진할 수 있습니다.

2-4. 우수한 안정성: 적절한 조건 하에서 장기간 화학적 안정성을 유지할 수 있습니다.

2-5. 낮은 투여량과 높은 효율성: 일반적으로 몇 ppm만 첨가해도 침전 효과를 크게 개선할 수 있습니다.

3. 광물 가공에서의 PAM의 메커니즘

광물 처리 분야에서 PAM은 주로 다음과 같은 메커니즘을 통해 기능합니다.

3-1.전하 중화

대전된 입자 시스템의 경우, 반대 전하를 가진 PAM은 정전기 작용을 통해 입자 표면 전하를 중성화하고, 제타 전위를 감소시키고, 입자 간의 반발력을 약화시키고, 입자 응집을 촉진할 수 있습니다. 이 메커니즘은 점토 광물 처리에 특히 중요합니다.

3-2.흡착 브리징

PAM 분자 사슬의 활성 그룹은 동시에 여러 입자를 흡착할 수 있으며, 폴리머 장쇄의 "브리징" 효과를 통해 여러 입자를 연결하여 플록의 3차원 네트워크 구조를 형성합니다. 이것이 PAM의 주요 메커니즘입니다.

3-3.네트 스윕 효과

고분자량의 PAM은 물 속에 네트워크 구조를 형성하여 침전 과정에서 필터처럼 부유 입자를 가두는데, 이는 특히 농축 작업에서 명백하게 드러납니다.

4. 광물 가공을 위한 PAM의 주요 유형 및 선택

광물 처리의 다양한 요구 사항에 따라 PAM은 다음과 같은 주요 유형으로 나눌 수 있습니다.

4-1.비이온성 폴리아크릴아마이드(NPAM)

특징 : 전하 없음, 수소결합 및 반데르발스 힘에 의한 흡착

적용 시나리오:

중성 또는 약산성 펄프

표면에 강한 전하를 띠지 않는 광물을 처리합니다.

이온 환경에 민감한 분리 공정

4-2. 음이온성 폴리아크릴아마이드(APAM)

특징 : 카르복실기와 기타 음전기기를 함유하고 있어 분자량이 일반적으로 더 높습니다.

적용 시나리오:

양전하를 띤 광물(철광석 등) 취급

알칼리성 펄프 환경

대량의 응집물을 필요로 하는 농축 작업

4-3. 양이온성 폴리아크릴아마이드(CPAM)

특징 : 4차 암모늄염 등의 양성기를 함유하고 있어 전하밀도 조절이 가능

적용 시나리오:

음전하 점토광물의 처리

미세 잔사물 탈수

유기펄프의 처리

4-4.암포테릭 폴리아크릴아마이드

특징: 동시에 양전하와 음전하 전기그룹을 포함하고 있어 적응성이 더 뛰어납니다.

적용 시나리오:

복합조성펄프

pH 변동이 큰 처리 시스템

특수 미네랄 분리 공정

선택 원칙:

광물 표면의 전기적 특성에 따라 반대 전하 유형을 선택하십시오.

침전 속도 요구 사항에 따라 분자량을 선택하십시오.(분자량이 클수록 침전이 빠릅니다.)

PAM의 적용 가능한 pH 범위와 일치하도록 펄프의 pH 값을 고려하십시오.

가장 좋은 모델은 실험실 병 테스트로 결정됩니다.

5. 광물 가공에 있어서 PAM의 주요 응용 분야

5-1.광물선별 중 고액분리

부유, 자기 분리 및 기타 세척 공정 후 PAM은 농축물 및 미립자의 침전을 가속화하고 농축기의 효율성을 개선하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 철 농축물 처리에서 적절하게 선택된 APAM은 침전 속도를 3-5배, 언더플로우 농도를 10-15% 증가시킬 수 있습니다.

5-2.미립물 처리 및 탈수

PAM을 테일링 탈수에 적용하는 것은 현대 광산에서 테일링 건조 배출이 요구되기 때문에 점점 더 널리 퍼지고 있습니다. PAM 유형과 첨가 방법을 최적화함으로써 테일링 필터 케이크의 수분 함량을 2-4% 포인트까지 줄일 수 있으며 테일링 연못의 면적을 크게 줄일 수 있습니다.

5-3.슬라임수처리

석탄 세척 과정에서 PAM은 미세 슬라임 침전 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다. 특수 개질된 CPAM은 점토 함유 슬라임에 대한 우수한 응집 효과를 나타내며 순환수의 탁도는 50NTU 이하로 제어할 수 있습니다.

5-4.라테라이트 광석 및 기타 특수광물처리

라테라이트, 보크사이트와 같은 내화성 광물에 대해 고온 및 내염성을 갖춘 PAM 제품이 개발되었으며, 이는 높은 이온 강도 환경에서도 좋은 성능을 유지할 수 있습니다.

5-5.슬러리 파이프라인 운송

적정량의 PAM을 첨가하면 고농도 펄프의 파이프 수송 저항을 감소시키고 에너지 절약과 소비 감소를 실현할 수 있습니다. 어떤 경우에는 전송 에너지 소비가 15-20% 감소했습니다.

6.PAM은 프로세스 포인트를 사용합니다.

6-1.구성 해제

전용 분산 용해 장치를 권장합니다.

구성 농도는 일반적으로 0.1-0.5%입니다.

용액수 온도는 30~50℃로 조절해야 합니다.

기계적 저하를 방지하기 위해 혼합 속도는 적당해야 합니다.

6-2.추가 메서드

멀티포인트 추가 정책이 채택되었습니다.

(0.01-0.05%)를 추가하기 전에 적절히 희석했는지 확인하십시오.

빠른 혼합을 보장하기 위해 난류 영역에서 추가 위치를 선택해야 합니다.

자동 투여 시스템으로 안정성 향상

6-3.용량 조절

일반적인 복용량 범위:

농축작업 : 5-50g/t 고형물

여과제 : 100-500g/t 고체

테일링 탈수: 200-800g/t 고체

최적의 복용량을 결정하기 위해서는 테스트가 필요하며, 과도한 사용은 분산 효과를 초래할 수 있습니다.

7.기술의 진보와 발전 추세

7-1.신규 PAM 제품 개발

나노복합 PAM: 온도 및 내염성을 개선하기 위한 나노소재 도입

환경 반응형 PAM: pH/온도 반응형 지능형 응집제

생분해성 PAM: 누적 환경 위험 감소

7-2.기술혁신의 응용

마이크로인터페이스 응집기술: 화학제 활용률 향상

복합 응집 시스템: PAM과 무기 응집제를 함께 사용

온라인 모니터링 및 지능형 투여: 탁도 및 제타 전위에 기반한 폐쇄 루프 제어

7-3.녹색개발

잔류 단량체 함량 감소 (<0.05%)

더욱 환경 친화적인 생산 공정을 개발하세요

제품 효율성을 높여 사용량을 줄이세요

8. 결론

폴리아크릴아마이드는 광물 가공에서 고효율 응집제이며, 과학적 응용은 선광 효율을 개선하고 에너지 소비를 줄이며 더 깨끗한 생산을 실현하는 데 큰 의미가 있습니다. 점점 더 얇고 정제된 광물 자원으로 인해 PAM 제품의 성능 요구 사항도 증가하고 있습니다. PAM의 미래 개발은 전문화, 지능화 및 녹색에 더 많은 주의를 기울여 광물 가공 산업에 더 효율적이고 환경 친화적인 솔루션을 제공할 것입니다. 식물 선택의 실제 적용에서 우리는 선택 테스트와 공정 최적화에 주의를 기울여야 하며 PAM의 기술적, 경제적 이점을 최대한 활용해야 합니다.