云南某鋁土礦尾礦絮凝沉降試驗

2018-08-17 00:48:46何書明

現代礦業 2018年7期

何書明

(紫金礦業集團股份有限公司)

我國具有豐富的鋁土礦資源，其主要賦存形式可分為一水硬鋁石，一水軟鋁石、三水鋁石3大類，其中大部分為一水硬鋁石，此外我國一水硬鋁石具有高硅、高鋁、低鐵及低鋁硅比的特點[1]。隨著我國高品位鋁土礦資源逐漸匱乏以及工業鋁需求的增長，越來越多的低品位鋁土礦資源被開采利用，這類鋁土礦含泥量大，經過浮選后如果尾礦直接丟棄會造成土壤堿性化、土壤沼澤化以及地表水污染等一系列環境問題[2]。傳統填埋方法處理此類尾礦具有空氣污染以及占地面積大等缺點，導致其他資源不能得到有效利用[3]，因此，開發出一種高效處理鋁土礦尾礦的方法顯得十分重要。

目前，我國鋁土礦尾礦主要用于耐火材料及建筑材料等材料的制作[4]，此外還被用于廢水、廢氣等的處理[5]。為了節省選礦用水成本，保證用水平衡且不影響浮選指標，本文對回水再利用進行了試驗研究。試驗對象取自云南某鋁土礦正浮選尾礦，通過對比各類絮凝劑及組合藥劑的沉降試驗，得出了最優藥劑種類或藥劑組合。

1 礦樣性質

試驗礦樣取自試驗室鋁土礦正浮選尾礦，礦漿濃度為5.5%～6.5%，通過多元素分析可知該尾礦主要化學成分為Al2O3及SiO2，分析結果見表1。

表1 尾礦多元素分析結果 %

此外利用激光粒度分析儀對該尾礦進行粒度分析試驗，礦石粒度組成見表2。

表2 尾礦粒度分析結果

由表2可知，該尾礦屬于微細粒級尾礦，其中 -10μm粒級占93.9%，自然沉降速度慢、沉降時間長，濃縮后幾乎無清水層，回水無法再利用。針對該問題對尾礦礦漿添加絮凝劑進行沉降試驗，選用絮凝劑有：聚合氯化鋁、硫酸鋁、硫酸，以及分子量為500萬的分析純級有機絮凝劑非離子型聚丙烯酰胺(080)、陽離子型聚丙烯酰胺(603)、陰離子型聚丙烯酰胺(JB-TR782)。

2 試驗方法及儀器

試驗所用儀器為:貼有標尺的500mL量筒3只用于盛裝礦漿，250.00mL燒杯5只用于配制絮凝劑溶液，10.00mL量杯1只用于添加絮凝劑。

試驗方法：將500.00mL礦漿加入貼有標尺的量筒內，利用磁力攪拌器攪拌3min，靜置約30s后，每隔3min記錄1次清水層高度。

3 試驗結果及分析

3.1 聚丙烯酰胺類型沉降試驗

聚丙烯酰胺主要通過在表面形成高分子聚合物形成橋聯作用使顆粒團聚，試驗所用聚丙烯酰胺主要為分子量500萬非離子型聚丙烯酰胺(080)、陽離子型聚丙烯酰胺(603)、陰離子型聚丙烯酰胺(JB-TR782)。試驗過程中礦漿pH值為7.5～8.0，絮凝劑配制濃度為1‰，絮凝劑用量為0.5mL。有機絮凝劑試驗結果見圖1。

圖1 有機絮凝劑試驗結果

由圖1可見，在pH值為7.5～8.0時，有機絮凝劑聚丙烯酰胺沉降效果不理想，無法獲得足夠的清水層。

3.2 無機絮凝劑沉降試驗

無機絮凝劑主要是通過靜電作用使細顆粒聚團沉降，試驗用無機絮凝劑主要為聚合氯化鋁 ([Al2(OH)nCl6-n·xH2O]m)(PAC)、硫酸鋁。研究表明硫酸鋁在堿性環境中部分鋁離子會水解為Al(OH)3和H+，Al(OH)3同礦漿中的微細粒級顆粒發生靜電作用形成聚團[6]，聚合氯化鋁的絮凝機理相關研究表明為OH-的橋聯作用以及多價陰離子的聚合作用。

試驗中聚合氯化鋁、硫酸鋁配制濃度為1‰，用量為0.5mL，礦漿pH值為7～8，試驗結果見圖2。

圖2 無機絮凝劑試驗結果

由圖2可見，聚合氯化鋁、硫酸鋁沉降效果較有機絮凝劑080、603及JB-TR782要好，沉降速率快，隨著沉降時間的延長，清水層高度逐漸增加，直至沉降時間為30min時達到沉降終點；由以上試驗可知在相同礦漿條件及相同藥劑單耗條件下，無機絮凝劑較有機絮凝劑更適合該尾礦的沉降。

3.3 有機絮凝劑沉降pH值試驗

由于浮選過程中添加Na2CO3、Na2SiO3作為調整劑，礦漿pH值為7.5～8.0，呈弱堿性，礦物顆粒因靜電作用相互排斥，因此調整礦漿pH值進行沉降試驗，pH值調整劑為硫酸。在每組試驗過程中添加濃度為9.8%的硫酸0.5mL，將礦漿pH值調整為6～6.5，根據上述試驗方法進行試驗，試驗結果見圖3。

圖3 有機絮凝劑沉降pH值試驗結果

由圖3可見，礦漿pH值為6.0～6.5時，非離子型絮凝劑080、陽離子型絮凝劑603可以獲得較高的清水層，其中陽離子型絮凝劑603絮凝沉降效果最好，沉降速度最快；非離子型絮凝劑080沉降速度、清水層高度都比603稍差；603、080在弱酸性礦漿中有較好絮凝沉降效果；而陰離子型絮凝劑 JB-TR782沉降效果最差，與pH值為7.5～8.0條件下幾乎一致，清水層只有20 mm，不適合作為該尾礦沉降的絮凝劑。