Floculantes para processamento de minerais: Aplicação e progresso técnico da poliacrilamida

I. Introdução

Na indústria moderna de processamento de minerais, o processo de separação e concentração de alta eficiência é de grande importância para melhorar a utilização de recursos, reduzir o consumo de energia e reduzir a poluição ambiental. A poliacrilamida (PAM) é um importante floculante de polímero sintético. Devido à sua estrutura molecular única e propriedades controláveis, tornou-se um aditivo químico indispensável no processamento de minerais. Este artigo discutirá de forma abrangente o princípio de aplicação, seleção de tipo, processo de aplicação e o mais recente progresso tecnológico da PAM no processamento de minerais.

2. as características básicas da poliacrilamida

Poliacrilamida é um polímero polimerizado a partir de monômero de acrilamida. Sua cadeia molecular contém um grande número de grupos amida, que podem introduzir diferentes grupos funcionais por meio de modificação química. PAM tem as seguintes características excepcionais:

2-1. Peso molecular ajustável: O peso molecular do PAM industrial pode variar de milhões a dezenas de milhões de daltons para atender às necessidades de diferentes taxas de sedimentação;

2-2. As características iônicas podem ser controladas: produtos aniônicos, catiônicos ou não iônicos podem ser obtidos por copolimerização ou pós-modificação;

2-3. Capacidade de adsorção de ponte: longas cadeias moleculares podem formar "pontes" entre múltiplas partículas para promover a formação de flocos;

2-4. Boa estabilidade: a estabilidade química a longo prazo pode ser mantida sob condições apropriadas;

2-5. Baixa dosagem e alta eficiência: geralmente, apenas algumas ppm podem ser adicionadas para melhorar significativamente o efeito de sedimentação.

3. O mecanismo do PAM no processamento de minerais

Em aplicações de processamento de minerais, o PAM funciona principalmente por meio dos seguintes mecanismos:

3-1. Neutralização de carga

Para sistema de partículas carregadas, PAM com carga oposta pode neutralizar a carga da superfície da partícula por meio de ação eletrostática, reduzir o potencial Zeta, enfraquecer a força de repulsão entre partículas e promover a agregação de partículas. Esse mecanismo é particularmente importante no tratamento de minerais de argila.

3-2. Ponte de adsorção

Os grupos ativos na cadeia molecular do PAM podem adsorver múltiplas partículas ao mesmo tempo, e conectar múltiplas partículas através do efeito "bridging" da longa cadeia do polímero para formar uma estrutura de rede tridimensional de flocos. Este é o mecanismo principal do PAM.

3-3. Efeito de varredura líquida

PAM com alto peso molecular pode formar uma estrutura de rede na água e reter partículas suspensas como um filtro durante a sedimentação, o que é particularmente óbvio em operações de concentração.

4. os principais tipos e seleção de PAM para processamento de minerais

De acordo com as diferentes necessidades do processamento mineral, o PAM pode ser dividido nos seguintes tipos principais:

4-1. Poliacrilamida não iônica (NPAM)

Características: Sem carga, adsorção por ligação de hidrogênio e força de van der Waals

Cenário de aplicação:

Polpa neutra ou fracamente ácida

Tratar minerais que não possuem carga forte em sua superfície

Processo de separação sensível ao ambiente iônico

4-2. Poliacrilamida aniônica (APAM)

Características: Contendo grupo carboxila e outros grupos elétricos negativos, o peso molecular é geralmente maior

Cenário de aplicação:

Manuseio de minerais com carga positiva (como minério de ferro)

Ambiente de polpa alcalina

Operações de concentração que requerem grandes flocos

4-3. Poliacrilamida catiônica (CPAM)

Características: Contém grupos positivos, como sal de amônio quaternário, a densidade de carga pode ser ajustada

Cenário de aplicação:

Tratamento de minerais de argila com carga negativa

Desidratação de rejeitos finos

Tratamento de polpa orgânica

4-4. Poliacrilamida anfotérica

Características: Contém grupos elétricos positivos e negativos ao mesmo tempo, mais adaptável

Cenário de aplicação:

Polpa de composição complexa

Um sistema de tratamento com grandes flutuações de pH

Processo especial de separação de minerais

Princípio de seleção:

Selecione o tipo de carga oposto de acordo com as propriedades elétricas da superfície do mineral

Selecione o peso molecular de acordo com a necessidade de velocidade de sedimentação (quanto maior o peso molecular, mais rápida será a sedimentação)

Considere o valor de pH da polpa para corresponder à faixa de pH aplicável do PAM

O melhor modelo é determinado pelo teste de frasco de laboratório

5. a principal aplicação do PAM no processamento de minerais

5-1. Separação sólido-líquido durante a seleção de minerais

Após flotação, separação magnética e outros processos de limpeza, o PAM é usado para acelerar a sedimentação de concentrado e rejeitos e melhorar a eficiência do espessador. Por exemplo, no tratamento de concentrado de ferro, o APAM adequadamente selecionado pode aumentar a taxa de sedimentação em 3-5 vezes e a concentração de underflow em 10-15%.

5-2.Tratamento e desidratação de rejeitos

A aplicação de PAM na desidratação de rejeitos é cada vez mais ampla devido à exigência de descarga seca de rejeitos em minas modernas. Ao otimizar o tipo de PAM e o método de adição, o teor de água do bolo de filtro de rejeitos pode ser reduzido em 2-4 pontos percentuais, e a área da lagoa de rejeitos pode ser significativamente reduzida.

5-3.Tratamento de água de lodo

No processo de lavagem de carvão, o PAM pode efetivamente resolver o problema de sedimentação de lodo fino. O CPAM especialmente modificado mostra excelente efeito de floculação em lodo contendo argila, e a turbidez da água circulante pode ser controlada abaixo de 50NTU.

5-4. Minério de laterita e outros tratamentos minerais especiais

Para minerais refratários, como laterita e bauxita, foram desenvolvidos produtos PAM resistentes a altas temperaturas e ao sal, que podem manter um bom desempenho em ambientes de alta força iônica.

5-5.Transporte de dutos de polpa

Adicionar a quantidade adequada de PAM pode reduzir a resistência de transporte de celulose de alta concentração em tubos e realizar economia de energia e redução de consumo. Em alguns casos, o consumo de energia de transmissão foi reduzido em 15-20%.

6. Pontos de processo de uso do PAM

6-1. Dissolva a configuração

Recomenda-se um dispositivo de dissolução de dispersão dedicado

A concentração de configuração é geralmente de 0,1-0,5%

A temperatura da água da solução deve ser controlada em 30-50℃

A velocidade de mistura deve ser moderada para evitar degradação mecânica

6-2.Adicionar método

A política de adição de vários pontos é adotada

Garantir diluição adequada antes de adicionar (0,01-0,05%)

O local de adição deve ser selecionado em uma região turbulenta para garantir uma mistura rápida

Sistemas de dosagem automatizados melhoram a estabilidade

6-3.Controle de dosagem

Faixa de dosagem típica:

Operação de concentração: 5-50g/t sólidos

Agente filtrante: 100-500g/t sólido

Desidratação de rejeitos: 200-800g/t sólidos

São necessários testes para determinar a dose ideal, e o uso excessivo pode levar a efeitos de dispersão.

7. Progresso tecnológico e tendência de desenvolvimento

7-1. Desenvolvimento de novos produtos PAM

PAM nanocompósito: A introdução de nanomateriais para melhorar a resistência à temperatura e ao sal

PAM ambientalmente responsável: floculante inteligente sensível ao pH/temperatura

PAM biodegradável: reduz o risco ambiental cumulativo

7-2.Aplicação da inovação tecnológica

Tecnologia de floculação por microinterface: melhora a taxa de utilização de agentes químicos

Sistema de floculação composto: PAM e floculante inorgânico usados juntos

Monitoramento on-line e dosagem inteligente: controle em malha fechada com base na turbidez e no potencial Zeta

7-3. Desenvolvimento verde

Reduzir o teor de monômero residual (<0,05%)

Desenvolver processos de produção mais ecológicos

Melhore a eficiência do produto para reduzir o uso

8. Conclusão

A poliacrilamida é um floculante altamente eficiente no processamento de minerais, e sua aplicação científica é de grande importância para melhorar a eficiência do beneficiamento, reduzir o consumo de energia e realizar uma produção mais limpa. Com os recursos minerais cada vez mais finos e refinados, os requisitos de desempenho dos produtos PAM também estão aumentando. O desenvolvimento futuro do PAM dará mais atenção à especialização, inteligência e verde, e fornecerá soluções mais eficientes e ecologicamente corretas para a indústria de processamento de minerais. Na aplicação prática da seleção de plantas, devemos prestar atenção ao teste de seleção e otimização do processo, e dar total importância às vantagens técnicas e econômicas do PAM.