聚丙烯酰胺在礦業領域中的應用研究

李大強

（安徽天潤化學工業股份有限公司，安徽 蚌埠 233000）

引言

新時代，中國產業經濟日新月異，礦業發展也踏上了新征程。礦業領域踴躍發揚市場在資源配置中的重要作用，致力于化解經濟運行中的突出矛盾和成果，積極推進礦業領域綠色安康穩固發展[1-3]。十九大后礦業領域呈現新的發展趨勢，堅持推進資源全面節約和循環利用，走深加工和可繼續開展之路。

近年來，在鼎力開發礦產資源的過程中，各種礦產資源已呈現出檔次低、伴生礦多等特點[4]。由于具有這些特點，使得礦物解離越來越細，增加了固液分離的難度。在國家不斷加強綠色開采、提高資源化利用率和節能減排政策的指引下，礦業領域需尋求科技創新、技術進步和發展產業循環經濟，確?？焖?、平穩、綠色、健康發展[5]。為了拓展其應用領域和促進礦業綠色、高效、節能發展，研究了聚丙烯酰胺在礦業領域的應用及其工藝。

1 應用概況

隨著對聚丙烯酰胺絮凝劑的逐步深化研討，其在礦業范圍的使用愈發遭到器重。從低分子量到中分子量，再到高分子量和超高分子量，從繁多構造到復合結構，各種類型的聚丙烯酰胺都在礦業范圍有重要作用[6]。

1.1 礦物浮選

聚丙烯酰胺溶于水后，在水的溶劑化的作用下，高分子長側鏈上的基團較多，會發生水化水解反應，側鏈的鈉離子會被礦物陽離子取代，在這些陽離子的作用下，易發生交聯作用，這就使得長鏈高分子聚合物轉型為面型結構，該構造具備吸附架橋和網捕卷掃作用，對細小礦物顆粒具有高效的吸附作用，便于完成細小顆粒礦物的浮選分離。

李鳳久等[7]采納常用絮凝劑和復合聚丙烯酰胺對繁多礦物和混合礦物實施絮凝浮選實驗，考查了差異類型絮凝劑的選擇性。實驗結果表明，丙烯酸化聚丙烯酰胺、磺化聚丙烯酰胺對赤鐵礦有較強的絮凝能力，石英礦物在實驗范圍內絮凝成果欠佳。

岳雙凌等[8]利用丙烯酸化聚丙烯酰胺，研究使用絮凝-柱浮選輝鉬礦。在固定礦漿濃度與其他藥劑的情況下，當聚丙烯酰胺的投加量為20 g/t 時，鉬的檔次由0.69%提高到4.6%，回收率到達75%。

常規聚丙烯酰胺和改性的聚丙烯酰胺均對細小礦粒有絮凝效果，后者的絮凝效果往往好于前者。在最佳投加量時，絮凝效果最佳，但用量過大，選擇性會顯著降落，從而使礦物的檔次與回收率降低。

1.2 礦漿浸出

浮選能提高礦物的品位，若浮選后的礦物品位降低，將會導致有價值礦物的浸出速率下降，使得固液很難分離，從而降低礦物浸出效率，提高浸出成本，這在工業上是很不經濟的。為了有效解決上述難題，往往在浸出礦漿中添加聚丙烯酰胺。

謝添等[9]以剛果（金）高泥氧化銅浸出礦漿為實驗對象，展開聚丙烯酰胺選型實驗，探究了最佳沉降成果下浸出礦漿濃度、絮凝劑品種和用量等工藝參數，又針對稠密機構造進行了優化晉級，并取得了較好的效果。

史淯升等[10]以云南某煉銅企業的浮選尾礦為原料，研討了差異改性聚丙烯酰胺對礦漿沉降的影響。結果表明，與未加入絮凝劑的比較，改性的陽離子型聚丙烯酰胺絮凝劑和改性的陰離子型聚丙烯酰胺絮凝劑均能較大幅度地提高礦漿的沉降速率。

傳統常規的聚丙烯酰胺在處理礦漿時，極易受到pH 值、溫度和礦漿濃度等因素的限制，沉降效果較差。改性后的聚丙烯酰胺，其絮凝功能得到了明顯增加，并且用量也相對更低。隨著改性聚丙烯酰胺的研討和工業化，將會不斷在礦物浸出中得到推廣使用。

2 在礦業領域的應用

2.1 聚丙烯酰胺的應用選型

圖1、圖2 考察了改性后聚丙烯酰胺和未改性聚丙烯酰胺對尾礦廢水濁度及COD 的去除效果，試驗中廢水濁度為1 000 NTU，COD 為2 000 mg/L。

圖1 不同絮凝劑對濁度去除率的影響

圖2 不同絮凝劑對COD 去除率的影響

由圖1、2 可以看出，在絮凝時間相同情況下，改性后聚丙烯酰胺絮凝效果明顯好于未改性聚丙烯酰胺。當絮凝工夫為30 min 時，絮凝后濁度降為100 NTU，COD 降為134 mg/L，去除率η 區分到達90%和93.3%，而未改性聚丙烯酰胺絮凝后濁度降為150 NTU，COD 降為240 mg/L，去除率η 分別為85%和88%。

改性后聚丙烯酰胺絮凝劑與懸浮顆粒所帶電荷相反，同時增大了相反電荷的覆蓋面，此時絮凝劑發揮電性中和作用較未改性聚丙烯酰胺明顯增強，絮凝劑與懸浮顆粒發生的吸附作用也比未改性聚丙烯酰胺更大[11]。

2.2 絮凝工藝的影響因素

2.2.1 絮凝劑用量

應用改性后聚丙烯酰胺作為絮凝劑，控制絮凝時間在30 min，研討絮凝劑投加量對尾礦廢水濁度及COD 的去除問題，實驗中廢水濁度和COD 同上，絮凝劑投加量曲線見圖3、圖4。

圖3 絮凝劑投加量對濁度去除率的影響

圖4 絮凝劑投加量對COD 去除率的影響

圖3、圖4 分別是絮凝劑投加量在30 g/t、40 g/t、50 g/t、60 g/t、70 g/t 時尾礦廢水濁度及COD 去除率曲線。由圖可以看出，應用改性后聚丙烯酰胺絮凝劑，當絮凝工夫為30 min 時，濁度及COD 去除率均是先不停增大、后出現遲緩降落趨向，最佳絮凝劑投加量為50 g/t。究其原因，當絮凝劑投加量過大時，絮體可能會產生電荷反轉而擴散，對絮凝構成負面效應。

2.2.2 pH 值

應用改性后聚丙烯酰胺作為絮凝劑，控制絮凝時間在30 min，絮凝劑投加量為50 g/t，在pH=4～10 范圍內，研究pH 值對尾礦廢水絮凝過程中澄清界面下降速度和澄清液的吸光度的影響，試驗中廢水濁度和COD 同上，pH 值曲線見圖5、圖6。

圖5 pH 值對改性后聚丙烯酰胺沉降速度的影響

圖6 pH 值對改性后聚丙烯酰胺澄清液吸光度的影響

不同pH 值下，尾礦廢水添加改性后聚丙烯酰胺絮凝劑后的澄清界面下降速度與pH 值的關系見圖5。由圖5 可知，隨著pH 值的增大，尾礦廢水澄清界面下降速度波動較大，但總體呈現逐漸降低趨勢。由圖6可知，隨著pH 值的增大，廓清液的吸光度也穩固較大，但總體呈現逐漸升高趨勢。

綜合考慮尾礦廢水絮凝過程中澄清界面下降速度和澄清液的吸光度，在pH 值為5 時，參加改性后聚丙烯酰胺絮凝劑后，澄清界面下降速度為2.18 mm/s，澄清液的吸光度為0.01，絮凝沉淀效果較好。

3 結論

（1） 隨著無機高分子絮凝劑的開發、消費和應用研討，聚丙烯酰胺類絮凝劑逐步展示出了其優越的特點，普遍應用于采礦、選礦等過程。

（2） 改性后聚丙烯酰胺絮凝效果明顯好于未改性聚丙烯酰胺。改性后聚丙烯酰胺對濁度和COD 去除率分別達到90%和93.3%，而未改性聚丙烯酰胺去除率分別為85%和88%。

（3） 研討了改性后聚丙烯酰胺絮凝劑投加量對尾礦廢水濁度及COD 的去除問題，當絮凝時間為30 min 時，濁度及COD 去除率均是先一直增大、后出現緩慢降落趨向，最佳絮凝劑投加量為50 g/t。

（4） 當絮凝時間為30 min、絮凝劑投加量為50 g/t 時，研究了pH 值對尾礦廢水絮凝過程中澄清界面下降速度和澄清液的吸光度的影響，隨著pH 值的增大，尾礦廢水澄清界面下降速度和澄清液的吸光度均波動較大，但前者總體呈現逐漸降低趨勢，后者總體呈現逐漸升高趨勢。在pH 值為5 時，澄清界面下降速度為2.18 mm/s，澄清液的吸光度為0.01，絮凝沉淀效果較好。