濕法冶金行業用絮凝劑研究進展

曹 坤

（神華準能資源綜合開發有限公司，內蒙古 鄂爾多斯 010300）

濕法冶金用絮凝劑是指向濕法冶金過程中礦石溶出后料液中加入的用于絮凝沉降的化學試劑，絮凝劑與料液中帶有電性的顆粒靠近，通過降低電勢使顆粒形成膠體，膠體絮凝成團與溶液分離[1]。研究開發新型高效環保性價比優的濕法冶金用絮凝劑是絮凝劑領域的一個方向。絮凝劑按化學成分分類可分為四類，無機鹽類絮凝劑、有機鹽類絮凝劑、微生物類絮凝劑和復合絮凝劑[2]。

1 無機鹽類絮凝劑

（1）金屬鹽絮凝劑。金屬鹽絮凝劑主要是以鋁、鐵基為基本原料，是可以水解的無機鹽，絮凝劑可以中和溶出料液中顆粒表面的電荷。鋁鹽基主要有硫酸鋁、氯化鋁、明礬；鐵基的無機絮凝劑主要有三氯化鐵、硫酸亞鐵等在處理濕法冶金溶出料液領域具有較好絮凝效果，同時可以適應比較寬的pH應用范圍。

（2）無機高分子絮凝劑。無極高分子絮凝劑主要包括聚氯化鋁、聚氯化鐵以及聚硫酸鐵等。無機高分子絮凝劑比無機低分子絮凝劑的絮凝效果好，投入料液后絮凝效果顯著，投量少，對設備、管道腐蝕性小，操作簡便，是濕法冶金用絮凝劑的發展主流[3]。

（3）改性無機高分子絮凝劑。通過改性無機高分子絮凝劑，可以提高絮凝效果。改性無機高分子絮凝劑通過引入多陽離子增加分子網鏈，易于形成多孔結構，從而產生較好的絮凝效果。近年來新型環保無機材料如鈦金屬鹽絮凝劑，在濕法冶金溶出料液處理方面表現出良好的絮凝效果。無機絮凝劑的不足是對pH的度敏感較高，對細小的顆粒的絮凝效率較低，在濕法冶金溶出料液中的應用需要進一步研究。

2 有機絮凝劑

近年來，濕法冶金溶出料液沉降分離方面有機絮凝劑的應用成為主要研究趨勢。有機絮凝劑與無機絮凝劑相比離子性質、分子量、鏈結構、化學成分和官能團的取代度等均不相同，有機絮凝劑效率更高、用量更少[4]，應用前景更為廣闊。目前主要使用的有機絮凝劑有以下兩類：人工合成的有機絮凝劑和改性的天然有機絮凝劑。

2.1 人工合成的有機絮凝劑

人工合成的有機絮凝劑通常具有較大的相對分子質量。根據分子鏈上的官能團不同分為陽離子型、陰離子型、非離子型和兩性絮凝劑四種類型[5]。不同類型的絮凝劑有各自的適用范圍。①陽離子型有機絮凝劑。陽離子型有機絮凝劑的特點是正電性強、水溶性好、絮凝效率高、成本低，對無機鹽溶液有很好的混凝和絮凝沉降作用。常用的陽離子型有機絮凝劑主要有聚丙烯酰胺及其衍生物、二甲基二烯丙基氯化銨的均聚物等[6]。②陰離子型有機絮凝劑。陰離子型有機絮凝劑例如陰離子聚丙烯酰胺，可以用于去除帶金屬離子的鹽類。其絮凝機理是吸附及橋聯效應。因為陰離子聚丙烯酰胺在料液中含有帶負電荷的表面粒子。③非離子型有機絮凝劑。非離子型有機絮凝劑的原理是通過質子化作用在料液中產生臨時電荷，形成易破壞的小聚體。在濕法冶金溶出料液應用過程中，其絮凝效果較其它兩種類型絮凝劑差，因而應用較少。④兩性絮凝劑。兩性絮凝劑是含有陽離子和陰離子官能團的離子聚合物，適用酸堿度范圍寬，溶解度和耐鹽性高，在濕法冶金溶出料液中應用效果較好。該類絮凝劑尚處在研發階段，尚未形成較大市場規模。

2.2 天然有機絮凝劑

天然有機絮凝劑的特點是無毒、環境友好同時可以生物降解。

天然有機絮凝劑的不足是分子量小、電荷密度低、水溶性差，通過改性，很多絮凝劑的綜合性能得到顯著提高。當前得到應用的天然有機絮凝劑主要有殼聚糖基絮凝劑、纖維素基絮凝劑等。

3 微生物類絮凝劑

微生物絮凝劑被稱為綠色化學調節劑，研究已獲得微生物絮凝劑，是微生物代謝產物。與傳統絮凝劑相比，微生物絮凝劑可生物降解、無性、高效并且成本較低。目前對微生物絮凝劑在濕法冶金溶出料液中的的研究甚少，需增加這方面的研究。

4 復合型絮凝劑

濕法冶金溶出料液體系非常復雜，單一品種絮凝劑不能達到料液分離沉降的要求。開發可同時具有無機、有機、微生物絮凝劑的長處，同時避免單一絮凝劑的短板是非常必要的。目前復合型絮凝劑的開發有以下3個方向：無機～無機、無機～有機、無機～微生物復合絮凝劑。

4.1 無機-無機復合絮凝劑

無機～無機復合絮凝劑是改變聚合物的形態分布結構，在絮凝過程中通過協同作用，達到絮凝效果。該絮凝劑可以增加濕法冶金溶出料液的絮凝沉降效果，同時提高絮凝劑的使用溫度。

4.2 無機-有機復合絮凝劑

無機～有機復合絮凝劑如聚硅酸鋁鐵～淀粉復合絮凝劑是通過陽離子淀粉電荷中和網狀結構引入聚硅酸鋁鐵絮凝劑達到絮凝效果[7]。

4.3 無機/有機-微生物復合絮凝劑

微生物絮凝劑可以與其他絮凝劑的聯合使用，提高絮凝沉降速度。對于濕法冶金溶出料液，其酸堿性較高，微生物的培養限制了其應用，也是未來的發展方向之一。

5 結語

無機鹽絮凝劑和人工合成的有機絮凝劑在濕法冶金溶出料液中的應用已被驗證可以較好的使用，但其缺點是絮凝劑中殘留的金屬離子或有毒的聚合物單體釋放到料液中，有可能給料液帶來污染；有機絮凝劑的絮凝效果較好，但成本高限制了其應用；微生物絮凝劑也做了一定研究；復合型絮凝劑可以全面考慮各種絮凝劑的優缺點，凸顯優點的同時避免彌補單一絮凝劑的不足，是未來的研究方向。