云南某铝土矿尾矿絮凝沉降试验

2018-08-17何书明

现代矿业 2018年7期

何书明

(紫金矿业集团股份有限公司)

我国具有丰富的铝土矿资源，其主要赋存形式可分为一水硬铝石，一水软铝石、三水铝石3大类，其中大部分为一水硬铝石，此外我国一水硬铝石具有高硅、高铝、低铁及低铝硅比的特点[1]。随着我国高品位铝土矿资源逐渐匮乏以及工业铝需求的增长，越来越多的低品位铝土矿资源被开采利用，这类铝土矿含泥量大，经过浮选后如果尾矿直接丢弃会造成土壤碱性化、土壤沼泽化以及地表水污染等一系列环境问题[2]。传统填埋方法处理此类尾矿具有空气污染以及占地面积大等缺点，导致其他资源不能得到有效利用[3]，因此，开发出一种高效处理铝土矿尾矿的方法显得十分重要。

目前，我国铝土矿尾矿主要用于耐火材料及建筑材料等材料的制作[4]，此外还被用于废水、废气等的处理[5]。为了节省选矿用水成本，保证用水平衡且不影响浮选指标，本文对回水再利用进行了试验研究。试验对象取自云南某铝土矿正浮选尾矿，通过对比各类絮凝剂及组合药剂的沉降试验，得出了最优药剂种类或药剂组合。

1 矿样性质

试验矿样取自试验室铝土矿正浮选尾矿，矿浆浓度为5.5%～6.5%，通过多元素分析可知该尾矿主要化学成分为Al2O3及SiO2，分析结果见表1。

表1 尾矿多元素分析结果 %

此外利用激光粒度分析仪对该尾矿进行粒度分析试验，矿石粒度组成见表2。

表2 尾矿粒度分析结果

由表2可知，该尾矿属于微细粒级尾矿，其中 -10μm粒级占93.9%，自然沉降速度慢、沉降时间长，浓缩后几乎无清水层，回水无法再利用。针对该问题对尾矿矿浆添加絮凝剂进行沉降试验，选用絮凝剂有：聚合氯化铝、硫酸铝、硫酸，以及分子量为500万的分析纯级有机絮凝剂非离子型聚丙烯酰胺(080)、阳离子型聚丙烯酰胺(603)、阴离子型聚丙烯酰胺(JB-TR782)。

2 试验方法及仪器

试验所用仪器为:贴有标尺的500mL量筒3只用于盛装矿浆，250.00mL烧杯5只用于配制絮凝剂溶液，10.00mL量杯1只用于添加絮凝剂。

试验方法：将500.00mL矿浆加入贴有标尺的量筒内，利用磁力搅拌器搅拌3min，静置约30s后，每隔3min记录1次清水层高度。

3 试验结果及分析

3.1 聚丙烯酰胺类型沉降试验

聚丙烯酰胺主要通过在表面形成高分子聚合物形成桥联作用使颗粒团聚，试验所用聚丙烯酰胺主要为分子量500万非离子型聚丙烯酰胺(080)、阳离子型聚丙烯酰胺(603)、阴离子型聚丙烯酰胺(JB-TR782)。试验过程中矿浆pH值为7.5～8.0，絮凝剂配制浓度为1‰，絮凝剂用量为0.5mL。有机絮凝剂试验结果见图1。

图1 有机絮凝剂试验结果

由图1可见，在pH值为7.5～8.0时，有机絮凝剂聚丙烯酰胺沉降效果不理想，无法获得足够的清水层。

3.2 无机絮凝剂沉降试验

无机絮凝剂主要是通过静电作用使细颗粒聚团沉降，试验用无机絮凝剂主要为聚合氯化铝 ([Al2(OH)nCl6-n·xH2O]m)(PAC)、硫酸铝。研究表明硫酸铝在碱性环境中部分铝离子会水解为Al(OH)3和H+，Al(OH)3同矿浆中的微细粒级颗粒发生静电作用形成聚团[6]，聚合氯化铝的絮凝机理相关研究表明为OH-的桥联作用以及多价阴离子的聚合作用。

试验中聚合氯化铝、硫酸铝配制浓度为1‰，用量为0.5mL，矿浆pH值为7～8，试验结果见图2。

图2 无机絮凝剂试验结果

由图2可见，聚合氯化铝、硫酸铝沉降效果较有机絮凝剂080、603及JB-TR782要好，沉降速率快，随着沉降时间的延长，清水层高度逐渐增加，直至沉降时间为30min时达到沉降终点；由以上试验可知在相同矿浆条件及相同药剂单耗条件下，无机絮凝剂较有机絮凝剂更适合该尾矿的沉降。

3.3 有机絮凝剂沉降pH值试验

由于浮选过程中添加Na2CO3、Na2SiO3作为调整剂，矿浆pH值为7.5～8.0，呈弱碱性，矿物颗粒因静电作用相互排斥，因此调整矿浆pH值进行沉降试验，pH值调整剂为硫酸。在每组试验过程中添加浓度为9.8%的硫酸0.5mL，将矿浆pH值调整为6～6.5，根据上述试验方法进行试验，试验结果见图3。

图3 有机絮凝剂沉降pH值试验结果

由图3可见，矿浆pH值为6.0～6.5时，非离子型絮凝剂080、阳离子型絮凝剂603可以获得较高的清水层，其中阳离子型絮凝剂603絮凝沉降效果最好，沉降速度最快；非离子型絮凝剂080沉降速度、清水层高度都比603稍差；603、080在弱酸性矿浆中有较好絮凝沉降效果；而阴离子型絮凝剂 JB-TR782沉降效果最差，与pH值为7.5～8.0条件下几乎一致，清水层只有20 mm，不适合作为该尾矿沉降的絮凝剂。