Флокулянты для переработки минерального сырья: применение и технический прогресс полиакриламида

I. Введение

В современной горнодобывающей промышленности высокоэффективный процесс разделения и концентрирования имеет большое значение для улучшения использования ресурсов, снижения потребления энергии и снижения загрязнения окружающей среды. Полиакриламид (ПАМ) является важным синтетическим полимерным флокулянтом. Благодаря своей уникальной молекулярной структуре и контролируемым свойствам он стал незаменимой химической добавкой в переработке минералов. В этой статье будут всесторонне рассмотрены принцип применения, выбор типа, процесс применения и новейший технологический прогресс ПАМ в переработке минералов.

2. основные характеристики полиакриламида

Полиакриламид — полимер, полимеризованный из мономера акриламида. Его молекулярная цепь содержит большое количество амидных групп, которые могут вводить различные функциональные группы посредством химической модификации. PAM обладает следующими выдающимися характеристиками:

2-1.Регулируемый молекулярный вес: Молекулярный вес промышленных ПАМ может варьироваться от миллионов до десятков миллионов дальтон в зависимости от потребностей различных скоростей осаждения;

2-2.Ионные характеристики можно контролировать: анионные, катионные или неионные продукты можно получать путем сополимеризации или постмодификации;

2-3. Способность к адсорбции: длинные молекулярные цепи могут образовывать «мостики» между несколькими частицами, способствуя образованию хлопьев;

2-4. Хорошая стабильность: долгосрочная химическая стабильность может поддерживаться при соответствующих условиях;

2-5. Низкая дозировка и высокая эффективность: обычно достаточно добавить всего несколько ppm, чтобы значительно улучшить эффект осаждения.

3. механизм действия ПАМ при переработке полезных ископаемых

В процессах переработки полезных ископаемых ПАА функционирует в основном посредством следующих механизмов:

3-1.Нейтрализация заряда

Для системы заряженных частиц PAM с противоположным зарядом может нейтрализовать заряд поверхности частиц посредством электростатического воздействия, уменьшить дзета-потенциал, ослабить силу отталкивания между частицами и способствовать агрегации частиц. Этот механизм особенно важен при обработке глинистых минералов.

3-2.Адсорбционное мостиковое образование

Активные группы в молекулярной цепи ПАМ могут адсорбировать несколько частиц одновременно и соединять несколько частиц посредством эффекта «мостикового» соединения длинной цепи полимера, образуя трехмерную сетчатую структуру хлопьев. Это основной механизм ПАМ.

3-3.Эффект чистой развертки

ПАМ с высокой молекулярной массой способны образовывать в воде сетчатую структуру и улавливать взвешенные частицы подобно фильтру во время седиментации, что особенно заметно при операциях по концентрации.

4. основные типы и выбор ПАА для обогащения полезных ископаемых

В зависимости от различных потребностей переработки полезных ископаемых ПАА можно разделить на следующие основные типы:

4-1.Неионный полиакриламид (НПАМ)

Особенности: отсутствие заряда, адсорбция за счет водородной связи и сил Ван-дер-Ваальса.

Сценарий применения:

Нейтральная или слабокислая мякоть

Обрабатывать минералы, не имеющие сильного заряда на поверхности

Процесс разделения чувствителен к ионной среде

4-2.Анионный полиакриламид (АПАМ)

Особенности: Содержит карбоксильную группу и другие отрицательные электрические группы, молекулярная масса обычно выше.

Сценарий применения:

Работа с положительно заряженными минералами (например, железной рудой)

Щелочная среда целлюлозы

Операции по концентрации, требующие больших хлопьев

4-3.Катионный полиакриламид (КПАМ)

Особенности: Содержит положительные группы, такие как четвертичная аммониевая соль, плотность заряда можно регулировать.

Сценарий применения:

Обработка отрицательно заряженных глинистых минералов

Обезвоживание мелких хвостов

Обработка органической целлюлозы

4-4.Амфотерный полиакриламид

Особенности: Содержит положительные и отрицательные электрические группы одновременно, более адаптивен

Сценарий применения:

Сложного состава пульпа

Система очистки с большими колебаниями pH

Специальный процесс разделения минералов

Принцип отбора:

Выберите противоположный тип заряда в соответствии с поверхностными электрическими свойствами минерала.

Выберите молекулярную массу в соответствии с требованиями к скорости осаждения (чем больше молекулярная масса, тем быстрее осаждение).

Учитывайте, что значение pH пульпы должно соответствовать применимому диапазону pH PAM.

Лучшая модель определяется путем лабораторного бутылочного испытания.

5. Основное применение ПАА в переработке полезных ископаемых

5-1. Разделение твердой и жидкой фаз при отборе минералов

После флотации, магнитной сепарации и других процессов очистки ПАА используется для ускорения осаждения концентрата и хвостов и повышения эффективности сгустителя. Например, при обработке железного концентрата правильно подобранный АПАМ может увеличить скорость осаждения в 3-5 раз, а концентрацию нижнего продукта на 10-15%.

5-2.Очистка и обезвоживание хвостов

Применение ПАА при обезвоживании хвостов становится все более и более распространенным из-за необходимости сухой разгрузки хвостов на современных рудниках. Оптимизируя тип ПАА и метод добавления, можно снизить содержание воды в фильтрационной корке хвостов на 2-4 процентных пункта, а также значительно уменьшить площадь хвостохранилища.

5-3.Очистка шламовой воды

В процессе промывки угля PAM может эффективно решать проблему осаждения мелкого шлама. Специально модифицированный CPAM демонстрирует превосходный эффект флокуляции на глиносодержащем шламе, а мутность циркулирующей воды может контролироваться ниже 50NTU.

5-4. Обработка латеритовой руды и других специальных минералов

Для тугоплавких минералов, таких как латерит и боксит, были разработаны термостойкие и солеустойчивые продукты ПАМ, которые могут сохранять хорошие эксплуатационные характеристики в среде с высокой ионной силой.

5-5.Транспортировка пульпы по трубопроводу

Добавление соответствующего количества ПАМ может снизить сопротивление транспортировке по трубам высококонцентрированной пульпы и реализовать экономию энергии и снижение потребления. В некоторых случаях потребление энергии при передаче было снижено на 15-20%.

6.PAM использует точки процесса

6-1.Растворить конфигурацию

Рекомендуется использовать специальное устройство для растворения дисперсии.

Концентрация конфигурации обычно составляет 0,1-0,5%.

Температура раствора должна поддерживаться на уровне 30-50℃.

Скорость перемешивания должна быть умеренной, чтобы избежать механического разрушения.

6-2.Добавить метод

Принята политика многоточечного добавления

Перед добавлением убедитесь в достаточном разбавлении (0,01–0,05%).

Место добавления следует выбирать в турбулентной зоне, чтобы обеспечить быстрое перемешивание.

Автоматизированные системы дозирования повышают стабильность

6-3.Контроль дозировки

Типичный диапазон дозировок:

Концентрация: 5-50 г/т твердого вещества

Фильтрующий агент: 100-500 г/т твердого вещества

Обезвоживание хвостов: 200-800 г/т твердого вещества

Для определения оптимальной дозы необходимо провести тестирование, а чрезмерное использование может привести к эффекту дисперсии.

7. Технический прогресс и тенденции развития

7-1.Разработка нового продукта PAM

Нанокомпозит PAM: внедрение наноматериалов для повышения термо- и солестойкости

Экологически безопасный ПАМ: интеллектуальный флокулянт, чувствительный к pH/температуре

Биоразлагаемый ПАМ: снижает совокупный риск для окружающей среды

7-2.Применение технологических инноваций

Технология микроинтерфейсной флокуляции: повышение коэффициента использования химических реагентов

Композитная система флокуляции: ПАМ и неорганический флокулянт используются совместно

Онлайн-мониторинг и интеллектуальное дозирование: замкнутый контур управления на основе мутности и дзета-потенциала

7-3.Зеленое развитие

Уменьшить остаточное содержание мономера (<0,05%)

Разработать более экологически чистые производственные процессы

Повышение эффективности продукта для сокращения его использования

8. Заключение

Полиакриламид является высокоэффективным флокулянтом в переработке полезных ископаемых, и его научное применение имеет большое значение для повышения эффективности обогащения, снижения потребления энергии и реализации более чистого производства. С ростом количества и качества минеральных ресурсов требования к производительности продуктов PAM также растут. Будущее развитие PAM будет уделять больше внимания специализации, интеллектуальности и экологичности и предоставлять более эффективные и экологически чистые решения для отрасли переработки полезных ископаемых. При практическом применении выбора завода мы должны уделять внимание выборочному тесту и оптимизации процесса и в полной мере использовать технические и экономические преимущества PAM.