聚丙烯酰胺对铝土矿浮选尾矿沉降性能的影响

邓春华

（长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南长沙 410011）

聚丙烯酰胺对铝土矿浮选尾矿沉降性能的影响

邓春华

（长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南长沙 410011）

不同离子类型、分子量及用量的聚丙烯酰胺对尾矿沉降性能的影响表明，阴离子型聚丙烯酰胺的效果好于阳离子和非离子型。调节矿浆pH＝7以下，加入阴离子聚丙烯酰胺就能实现尾矿的较快沉降，分子量为1 400万的阴离子型聚丙烯酰胺能取得最佳的沉降效果。经聚丙烯酰胺处理后的尾矿水能回用至浮选流程中，低含量的聚丙烯酰胺能改善铝土矿的浮选指标。

铝土矿；尾矿；聚丙烯酰胺；沉降

铝土矿浮选脱硅的磨矿细度要求－0.074 mm粒级含量大于90%，分选过程又添加了碳酸钠和六偏磷酸钠强化分散，这使得铝土矿浮选尾矿浆的脱水比较困难，自然状态下几乎无法沉降。若不进行沉降浓缩处理，大量尾矿浆外排，将严重影响铝土矿选矿厂的环保问题和经济效益［1～5］。本文系统地研究了聚丙烯酰胺对铝土矿正浮选尾矿沉降性能的影响。

1 铝土矿正浮选尾矿性质

铝土矿正浮选尾矿中的主要组成矿物为一水硬铝石、高岭石、伊利石、褐铁矿、锐钛矿和石英等，其化学分析结果列于表1，X射线衍射分析如图1所示。

表1 尾矿样品化学组成分析结果 %

图1 尾矿样品X衍射图

采用激光粒度分析仪对铝土矿正浮选尾矿样品进行了粒度分析，分析结果见表2，其中平均粒度为25.53μm。

表2 铝土矿尾矿粒度分析结果 μm

2 研究方法

2.1 试验药剂及仪器

试验所用药剂包括盐酸、碳酸钠、不同种类的聚丙烯酰胺等，均为分析纯药剂。所用仪器包括具塞量筒、酸度计、电子恒速搅拌器、电子天平及电热恒温鼓风干燥箱等。

2.2 试验方法

每次取体积相同的尾矿矿浆，在500 mL的烧杯中调节pH值，然后添加絮凝剂，用JHS－1电子恒速搅拌机在转速150 r／min下搅拌3 min，然后将调好的矿浆移入沉降量筒中并定容至250 mL，上下均匀摇动5次后静置并开始读数，在相同的间隔时间内读取上层澄清层界面的高度，以考查尾矿在不同条件下的沉降性能。

3 试验结果与分析

3.1 pH试验

用量为8 mg／L时，1 400万的阴离子型聚丙烯酰胺在不同pH条件下尾矿的沉降结果如图2所示，试验现象见表3。

表3 聚丙烯酰胺不同pH值试验现象

图2 聚丙烯酰胺在不同pH值时对尾矿沉降的影响

表3的试验现象和图2的试验结果表明，在尾矿浆自然pH＝8.91状态下，添加聚丙烯酰胺不能实现尾矿的有效沉降。随着矿浆pH值的降低，沉降速度逐渐加快，上清液固含逐渐降低至清澈透明，当pH降至7以下时，沉降速度变慢。因此，以pH＝7为最佳pH条件，考察聚丙烯酰胺不同离子类型、分子量及用量条件下尾矿浆的沉降效果。

3.2 聚丙烯酰胺种类试验

当pH＝7、聚丙烯酰胺分子量为1 400万、用量为10 mg／L时，考察了不同类型聚丙烯酰胺对尾矿沉降的影响，试验结果如图3所示。

图3的试验结果表明，聚丙烯酰胺分子量为1 400万时，阳离子型聚丙烯酰胺对尾矿沉降性能的影响最弱，非离子型次之，阴离子型对尾矿沉降性能影响最大。

图3 不同类型聚丙烯酰胺作用下，沉降时间对沉降效果的影响

3.3 聚丙烯酰胺分子量试验

在pH＝7、聚丙烯酰胺用量为10 mg／L时，分别在阴离子型、阳离子型和非离子型聚丙烯酰胺的条件下，进一步考察了不同分子量的聚丙烯酰胺对尾矿沉降性能的影响。试验结果分别如图4、图5、图6所示。

图5 不同分子量阳离子型聚丙烯酰胺作用下，沉降时间对沉降效果的影响

图6 不同分子量非离子型聚丙烯酰胺作用下，沉降时间对沉降效果的影响

上述试验结果表明，阳离子型聚丙烯酰胺分子量为1 200万时，尾矿的沉降性能最好，阴离子型和非离子型聚丙烯酰胺，分子量为1 400万时，尾矿的沉降性能最好。由此可以看出，分子量1 400万阴离子型聚丙烯酰胺对尾矿具有最佳的沉降效果。

3.4 聚丙烯酰胺用量试验

根据聚丙烯酰胺种类和分子量试验结果，进一步考察了pH＝7时，分子量为1 400万的阴离子型聚丙烯酰胺的用量对尾矿沉降性能的影响，结果如图7所示。

图7 聚丙烯酰胺用量试验

由图7的试验结果可知，随着聚丙烯酰胺用量增大，尾矿沉降速度加快，但用量为10 mg／L与12 mg／L时，沉降速度相差不大，这与絮凝剂的“复稳”［6］现象有关。

3.5 阴阳离子型聚丙烯酰胺混合试验

有研究指出［7］，对一些带负电的胶体颗粒，可以先加入阳离子型分子量较低的絮凝剂从而通过电性中和作用使之形成小絮体，然后再加入少量和离子类型无关的高分子絮凝剂，通过吸附架桥作用使小絮体成为粗大絮体，这样可以获得较好的净水效果。为此，通过阴阳离子的配比试验，考察尾矿沉降效果。试验条件为pH＝7，阴离子聚丙烯酰胺分子量为1 400万，阳离子聚丙烯酰胺分子量为1 200万，总用量为10 mg／L，试验结果如图8所示。

由图8知，阴阳离子比例为6∶4、5∶5时，尾矿的沉降相对最快，只加阴离子聚丙烯酰胺次之，阳离子用量大于阴离子用量时沉降缓慢。由此可知，先加阳离子聚丙烯酰胺能起一定的电性中和作用，但与直接加入阴离子聚丙烯酰胺（图中曲线10∶0）之间的差异并不显著。

3.6 聚丙烯酰胺对实际矿石浮选的影响

图8 阴阳离子配比试验

为了达到选厂少排放或零排放的要求，铝土矿浮选尾矿经聚丙烯酰胺沉降处理后的尾矿水需返回浮选再用，为此需考虑处理后的尾矿水中的聚丙烯酰胺含量对浮选指标的影响。试验考察了不同水质条件下的浮选指标的变化，试验流程及工艺条件如图9所示，试验结果见表3。

图9 浮选试验流程及工艺条件

表3 不同水质条件下浮选指标的算术平均值

表3的结果表明，当浮选用水中含7.77 g／t聚丙烯酰胺时，精矿指标为：Al2O3品位67.75%，回收率88.89%，A／S＝9.91；当浮选用水中含10.71 g／t聚丙烯酰胺时，精矿指标为：Al2O3品位68.66%，回收率81.49%，A／S＝10.93。随着聚丙烯酰胺相对含量的增加，精矿Al2O3品位由67.75%增加至68.66%，但回收率则由88.89%降低为81.49%，降低了7.4%。清水体系下，其精矿指标为：Al2O3品位69.13%，回收率83.05%，A／S＝10.67；相对于低聚丙烯酰胺含量水的浮选指标，精矿Al2O3品位由67.75%增加为69.13%，但回收率则由88.89%降低为83.05%，降低了5.84%。综合上述结果可知，低含量的聚丙烯酰胺能改善浮选指标。由此说明，经聚丙烯酰胺处理沉降后的尾矿水能回用。

4 结 论

1.当聚丙烯酰胺分子量为1 400万、pH＝7时，不同类型聚丙烯酰胺对尾矿的沉降性能强弱为阴离子型＞非离子型＞阳离子型。

2.当pH＝7、聚丙烯酰胺用量为10 mg／L时，阴离子型和非离子型聚丙烯酰胺不同分子量对尾矿的沉降性能强弱为1 400万＞1 200万＞800万，阳离子型聚丙烯酰胺不同分子量对尾矿的沉降性能强弱为1 200万＞1 400万＞800万。

3.随着1 400万分子量阴离子型聚丙烯酰胺用量的增加，上清液的高度逐渐增加，当其用量达到10 mg／L时，基本稳定。

4.浮选用水中含有聚丙烯酰胺时，所得精矿中Al2O3的品位有所降低，但低含量聚丙烯酰胺时，回收明显增加，由此说明，经聚丙烯酰胺处理沉降后的尾矿水对浮选指标影响不明显，可以回用。

［1］ 胡岳华，王毓华，王淀佐.铝硅矿物浮选化学与铝土矿脱硅［M］.北京：科学出版社，2004.

［2］ 朱晨.铝土矿尾矿水分离和水再生研究［D］.天津：天津大学，2005.

［3］ 陈志友，陈湘清，陈兴华，等.铝土矿选矿尾矿性质与沉降性能研究［J］.轻金属，2007，（2）：7－10.

［4］ 张学英，常虎成.絮凝沉降技术在铝土矿选矿尾矿处理过程中的应用［J］.世界有色金属，2004，（5）：42－45.

［5］ 刘焦萍，黄春成.铝土矿正浮选尾矿浆沉降新工艺研究［J］.轻金属，2006，（5）：8－13.

［6］ 常青.水处理絮凝学［M］.北京：化学工业出版社，2003.

［7］ 常青，傅金镒，郦兆龙.絮凝原理［M］.兰州：兰州大学出版社，1992.

Research on the Performance of Polyacrylam ide for Bauxite Flotation Tailings by Sedimentation

DENG Chun-hua
（Changsha Engineering and Research Institute Ltd，of NonferrousMetallurgy，Changsha 410011，China）

The effects of different ion types，molecular weight and concentration of polyacrylamide on the sediment properties of tailingswere studied by the sedimentation test.The results show that the effectof anionic polyacrylamide was better than cationic and nonionic.Tailings can be rapidly deposited by adding 14 millionmolecularweight of anionic polyacrylamide at pH＜7.The tailings water after treated by polyacrylamide can reused into the flotation process，and the low content of polyacrylamide can improve the flotation index of bauxite.

bauxite；tailings；polyacrylamide；sedimentation

TD926.4＋1

：A

：1003－5540（2014）02－0020－03

2013－12－12

邓春华（1980－），男，工程师，主要从事选矿工艺设计、研究工作。