化學(xué)藥劑在礦物加工中的應(yīng)用分析

顏炳洋 陳迪

摘 要：在礦物加工中，往往需要各種化學(xué)藥劑針以礦物類型和生產(chǎn)需要等要素對礦石進行處理。本文梳理了化學(xué)藥劑在礦物加工中的基本應(yīng)用，根據(jù)用途和藥劑特征基本分類，分五點說明各類化學(xué)藥劑在礦物加工中的具體應(yīng)用，為尋找新的化學(xué)藥劑提供經(jīng)驗積累。

關(guān)鍵詞：化學(xué)藥劑;礦物加工;無機藥劑

引言：化學(xué)藥劑是礦物加工中必不可少的原料，對于各種礦物加工的要求也有著不同的應(yīng)用。需要明確化學(xué)藥劑的構(gòu)成和作用，來實現(xiàn)礦物加工的效果，發(fā)揮化學(xué)藥劑真正的使用價值。在化學(xué)藥劑的使用中，需要根據(jù)藥劑的特性科學(xué)使用，提高礦物加工的質(zhì)量和效率。

一、化學(xué)藥劑在礦物加工中的基本作用

化學(xué)藥劑通過化學(xué)反應(yīng)將礦物材料進行處理，包括如下幾種處理效果。一、固液分離。能激發(fā)礦物的化學(xué)反應(yīng)，進而對礦物進行提純等工藝，提高礦物加工的效率，與重力分離和離心分離相結(jié)合使得礦物加工的速度更快，質(zhì)量更好。二、抑制。為礦物加工提供良好的凝結(jié)效果或者防止在礦物加工出現(xiàn)其他物質(zhì)，例如鋼鐵冶煉過程中，添加合適的化學(xué)藥劑能夠有效降低硅石出現(xiàn)的可能性。三、除垢。化學(xué)藥劑以其產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)將礦物加工過程中出現(xiàn)的雜質(zhì)處理掉，從而減輕管道結(jié)垢現(xiàn)象，維護加工設(shè)備的功能穩(wěn)定。四、分離。在礦物加工過程中往往需要調(diào)整礦漿粘度和礦物表層狀態(tài)，通過使用化學(xué)藥劑能夠提高礦石細磨效率，提高處理效率。

二、各類化學(xué)藥劑在礦物加工中的具體應(yīng)用

（一）無機藥劑的應(yīng)用

在礦物加工中最常見的無機藥劑是石灰，能夠?qū)ΦV物加工的pH值進行調(diào)整，還能夠作為礦物加工的凝結(jié)劑使用。石灰還可以在重金屬礦物加工中提高沉淀效率，讓重金屬的冶煉過程更加輕松，因此被稱作礦物加工的萬能藥劑。石灰還可以作為固化劑控制固化反應(yīng)，讓礦物產(chǎn)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)。另外，由于黃鐵礦的礦物學(xué)特征，需要石灰作為抑制劑來提高還原效率。在濕法冶金中，無機藥劑能夠在固液分離等多個工藝流程中發(fā)揮作用。硫酸也是非常常見的礦物加工無機藥劑，不僅能夠作為pH值的調(diào)整劑，還能夠作為鋅焙砂、鈦鐵礦和鈾礦的浸出劑[1]。無機藥劑還包括幾種氰化物，能夠作為金銀礦石的浸出劑，效果非常顯著，其原理主要表現(xiàn)為氰化物在水中分離形成氰根，以電化學(xué)腐蝕過程產(chǎn)生浸出液，再對浸出液進行加工以獲得金和銀金屬。

（二）浮選類藥劑的應(yīng)用

浮選藥劑由于其在礦物加工中的特征，主要分為四種。一、捕收劑。捕獲劑的主要成分是含二硫代氨基甲酸鹽的高分子有機化合物或者甲醇、乙醇、草酸銨等有機藥劑，能夠?qū)χ亟饘俚V物迅速做出反應(yīng)，對重金屬元素進行吸附，從而實現(xiàn)浮選的礦物加工效果。二、起泡劑。起泡劑由于對水和空氣的高親和度，能夠以產(chǎn)生氣泡的方式將礦漿中的微小顆粒刮取到泡沫表面，從而達到浮選藥劑的使用效果。起泡劑對于浮選工藝的速度有很大影響，并且泡沫的特性導(dǎo)致其對于顆粒物具有選擇性，所以起泡劑在浮選工藝中尤為重要。三、捕收劑。硫化礦物處理的應(yīng)用十分廣泛，烷基黃藥和二硫代磷酸鹽為主要成分，以二價硫為基礎(chǔ)條件發(fā)生硫化捕獲效果，這兩種化學(xué)藥劑可以通過混合使用來達到提高回收率的效果，但是具體的操作技術(shù)還需要進一步研究。四、有機抑制劑，能夠以自然物質(zhì)的來源獲得加工效果，如古爾膠和木質(zhì)酸。

（三）溶劑萃取藥劑的應(yīng)用

溶劑萃取劑的制作工藝較為復(fù)雜，但是用量小，在礦物加工中產(chǎn)生的效果很大。以螯合劑在銅礦石加工中的作用為例，螯合劑首先在礦物表面形成疏水性表層化合物，將銅礦石中的銅元素與其他常見混合元素，如鎳元素分隔開，再通過浮選法使得銅礦物中的金屬陽離子得到螯合沉淀，以羥肟酸為銅元素的配位基。最后通過濃縮取樣完成礦物加工。螯合劑的主要成分是乙二胺四乙酸二鈉，需要其他起穩(wěn)定作用的藥劑混合制成。其效果在處理銅礦石的過程中不會刺激不冷溶性鹽類的析出，因此具有一定的指向性。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，經(jīng)過溶劑萃取藥劑的礦物處理每年可生產(chǎn)200萬噸的銅金屬，效果極好。也因為這一種藥劑的應(yīng)用效果，在我國的年均用量增長速度很快。

（四）聚合藥劑的應(yīng)用

聚合藥劑主要分為以下三種。一、以以聚丙烯酰胺為基礎(chǔ)的絮凝劑。這種絮凝劑能夠適應(yīng)各種礦物加工的固液分離條件，利用陰陽離子官能團處理單組分和多組分的礦物元素。二、以聚DADMAC和季銨化的聚胺為基礎(chǔ)的凝結(jié)劑，能夠提供電中和作用，零膠粒表面的吸附力降低靜電排斥力，從而提高離子活性，以再穩(wěn)反應(yīng)完成礦物處理工藝[2]。三、分散劑和防垢劑。其中分散劑能夠提高礦物表面分子活性，加速單個顆粒的分離，與絮凝劑和凝結(jié)劑的作用正好相反。如檸檬酸鉀這種分散劑以水為介質(zhì)，可以對礦物顏料進行處理，又如焦磷酸鈉以水為介質(zhì)處理無水三氧化二鋁。在使用石灰、絮凝劑等化學(xué)藥劑時，常常會產(chǎn)生一些雜質(zhì)，進而影響礦物處理的效率和質(zhì)量，也會增加礦物處理設(shè)施的工作負擔，因此需要分子量小于10000Da的聚丙烯酸鈉為主要成分的防垢劑對礦物加工中產(chǎn)生的雜質(zhì)進行處理，破壞雜質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)，防止雜質(zhì)繼續(xù)聚合。

（五）助磨藥劑的應(yīng)用

助磨藥劑能夠提高礦物粉碎效率，并且提高粉碎質(zhì)量，方面礦物處理下一步工序的進行。能夠改變礦漿的流體結(jié)構(gòu)，讓礦物顆粒更迅速地分離。一些助磨藥劑還能夠為設(shè)備提供一定的保護，減緩礦物處理中發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象。固體的助磨藥劑有硬脂酸鹽類、膠體二氧化硅和石膏等，液體助磨藥劑有三乙醇胺和聚羧酸鹽為主要成分的溶劑等等。這些助磨藥劑都能夠提高礦物處理的研磨工藝，讓礦物分解為更小的顆粒，使得工藝流程更加順暢，并且也因此降低了工廠在這一工作環(huán)節(jié)的能源消耗。其作用原理為助磨藥劑在礦物表面降低硬度強度，從而讓礦物更迅速地破碎，還有降低礦漿的流體結(jié)構(gòu)以改變礦物顆粒的粘度。以5060助磨藥劑為例，其pH值需保持在5.5到7.0之間，且需要穩(wěn)定的體系溫度。

（六）其他藥劑的應(yīng)用

一、在礦物加工過程中，往往會產(chǎn)生大量的粉塵，產(chǎn)生空氣污染并且危害人體健康，并且也存在著生產(chǎn)安全隱患，因此需要粉塵抑制劑來削減礦物加工中的粉塵產(chǎn)生。例如煤粉塵抑制劑，主要成分為親水基和疏水基組成的化合物，能夠提高表層活性，抑制細微顆粒進入到空氣當中，通常為液體狀態(tài)。二、乳化藥劑。乳化藥劑也屬于一種表面活性劑，能夠提高兩種不同液體的融合速度，對于一些化學(xué)藥劑在礦物加工的應(yīng)用中能起到促進的作用，如在起泡劑的應(yīng)用當中能夠提高浮選工藝的效率，通過促進其他藥劑的活性來降低藥劑使用量。三、脫水促進劑，能夠提高礦物粘連效果，能夠作用于精礦脫水以降低礦物含水量，提高礦物催化反應(yīng)，因此也被稱為助濾劑。此外還有整平劑、溶劑稀釋劑、油混合劑等不作詳細說明。

三、結(jié)論

綜上所述，無機藥劑能夠廣泛應(yīng)用在礦物處理之中，其他有機類藥劑也能很好地完成固液分離等環(huán)節(jié)。一些絮凝劑的效果不如其它已經(jīng)發(fā)展定型的藥劑，而萃取藥劑作為新出現(xiàn)的藥劑性能良好。總體看來一些新的藥劑還要在廣泛的實踐當中繼續(xù)發(fā)展，并且在技術(shù)和環(huán)保兩方面滿足礦物加工的需要。

參考文獻：

[1]呂鵬輝.化學(xué)藥劑在礦物加工中的應(yīng)用[J].山西化工，2020，40（01）：131-132+138.

[2]趙玲玲.化學(xué)藥劑在礦物加工中的應(yīng)用研究[J].化工管理，2019（20）：190-191.

作者簡介：

顏炳洋（1990-）;性別：男，民族：漢，籍貫：山東省臨沂人，學(xué)歷：本科，畢業(yè)于山東科技大學(xué);現(xiàn)有職稱：助理工程師;研究方向：礦物加工。