礦物加工中化學(xué)藥劑的作用研究

李 麗， 趙明霞

(山西工程技術(shù)學(xué)院，山西 陽泉 045000)

引 言

礦物加工是利用重選、磁選和浮選等方法對原礦進(jìn)行處理，獲取人造富礦的一種方法。在礦物加工的不同階段通常需要加入多種藥劑，來實現(xiàn)對礦物的快速分選并提高分選濃度。因此化學(xué)藥劑的使用合理性直接決定了礦物分選的效率和經(jīng)濟(jì)性。目前用于礦物分選的藥劑種類很多，這些化學(xué)藥劑之間具有較大的差異性，一旦使用錯誤將導(dǎo)致嚴(yán)重的事故。因此本文對礦物加工不同階段常用的化學(xué)藥劑的種類和機理進(jìn)行了分析，可以幫助相關(guān)人員快速的了解各化學(xué)藥劑的類型和使用情況，對提高礦物加工的效率和經(jīng)濟(jì)性具有較大的指導(dǎo)意義。

1 礦物加工中無機藥劑

無機藥劑是相對于有機藥劑而言的，目前礦物加工中常用的無機化學(xué)藥劑主要包括H2SO4、NaOH、CaCO3及氰化物等。在礦物加工的過程中H2SO4主要用于對礦物分選液的酸堿度進(jìn)行調(diào)劑，同時通過化學(xué)反應(yīng)來析出原礦中的鐵元素或者銅元素。NaOH同樣可以調(diào)劑礦物分選液內(nèi)的酸堿度，同時還主要用于置換出原礦中的鋁元素。CaCO3在礦物分選的過程中主要是作為凝結(jié)劑使用，用于將置換后無用的成分快速凝結(jié)、沉淀。氰化物則主要是用于對含金的礦物進(jìn)行分選，析出礦物內(nèi)的金元素，具有析出效率高，經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)點[1]。

其他無機化學(xué)藥劑還包括水玻璃、明礬等，用于礦物分選時的分選劑、澄清劑等，提高礦物分選效率和經(jīng)濟(jì)性，但應(yīng)用范圍較小，一般只有當(dāng)?shù)V物內(nèi)的目標(biāo)元素含量極低時，才使用以上兩種物質(zhì)進(jìn)行多次分選，提高分選率。

2 合成聚合化學(xué)藥劑

礦物分選中的合成聚合化學(xué)藥劑主要包括絮凝劑、黏合劑、分散劑和防垢劑。該類型的化學(xué)藥劑主要用于加速礦物分選過程中的聚合反應(yīng)，提高礦物分選效率，具有用量少、效果明顯的特點。

目前常用的絮凝劑為聚丙烯酰胺，該絮凝劑能夠?qū)崿F(xiàn)分子的自由排列，可以根據(jù)不同的分析對象進(jìn)行有機調(diào)節(jié)，能夠加快分選對象和礦物分選液的分離。由于該合成化學(xué)藥劑的分子構(gòu)成特點，在分選液中其官能團(tuán)能夠根據(jù)分選液的特性進(jìn)行相互取代，實現(xiàn)由單組分向雙組分的轉(zhuǎn)換。而且由于絮凝劑的分子量相對較少，呈現(xiàn)出較為明顯的陽離子特性，在反應(yīng)過程中極易出現(xiàn)電中和，因此在轉(zhuǎn)換過程中能夠?qū)Ψ诌x液的濃度進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，使礦物分離過程中保持最佳的分選環(huán)境[2]。

分散劑主要是用于促進(jìn)礦物析出目標(biāo)元素的結(jié)合，其特性和絮凝劑有著本質(zhì)的區(qū)別，其主要是附著在目標(biāo)元素的外側(cè)促使分選液內(nèi)的目標(biāo)元素快速的結(jié)合成大的顆粒。目前常用的分散劑主要是聚丙烯酸鈉，廣泛應(yīng)用在金礦提取、礦物顏料制備等，能夠改變析出金元素的流變性，提高穩(wěn)定性和結(jié)合效率。降低礦物顏料制備時的色彩不穩(wěn)定性，提高顏料利用效率。

黏合劑主要是用于加強析出目標(biāo)元素的穩(wěn)定性、提高顆粒度，主要用于鐵礦分選中，可以根據(jù)對分選需求的不同通過調(diào)整黏合劑來調(diào)節(jié)鐵礦石基團(tuán)的干式強度，增強其抗裂性。通過合理設(shè)置黏合劑能夠避免在分選過程中出現(xiàn)硅石，提高后續(xù)煉鋼中的反應(yīng)效率，提高煉鋼質(zhì)量。

防垢劑主要是為了防止在分選過程中產(chǎn)生污垢，影響分選效率和設(shè)備穩(wěn)定性。特別是在進(jìn)行鐵礦、金礦分選過程中，會產(chǎn)生大量的礦渣，若沒有防垢劑將導(dǎo)致大量的結(jié)渣現(xiàn)象，不僅容易堵塞分選系統(tǒng)的管路，而且還會導(dǎo)致結(jié)渣附著在分選目標(biāo)顆粒的表面，影響目標(biāo)顆粒的析出和凝結(jié)，嚴(yán)重降低礦物分選的效率和質(zhì)量。目前最常用的除垢劑主要是聚丙烯酸鈉，在工作過程中能夠?qū)Y(jié)晶物的晶核就那些破壞，促使發(fā)現(xiàn)變形，阻止其形成固態(tài)附著物[3]。

3 浮選藥劑的選用

浮選藥劑對液體和氣體具有較強的親和性，主要包括起泡劑和有機抑制劑及捕收劑。起泡劑的結(jié)構(gòu)相對特殊具有極強的極性基團(tuán)，當(dāng)在浮選劑內(nèi)加入起泡劑后能夠在水和空氣之間形成一個張力界面，在界面上產(chǎn)生非常多的泡沫，在進(jìn)行礦物分選時，能夠?qū)⑵〉牡V物顆粒裹入到泡沫內(nèi)，使礦物顆粒能夠和浮選劑發(fā)生有機反應(yīng)，提高反應(yīng)效率，避免分選礦物顆粒加大后快速回到分選劑中，影響礦物的分選效果。通過合理控制起泡劑的使用量能夠根據(jù)浮選液的情況合理調(diào)整反應(yīng)速度，降低浮選成本。

有機抑制劑包括了多糖類的有機抑制劑和多酚類的有機抑制劑，多糖類了有機抑制劑主要是淀粉，多酚類抑制劑主要是木質(zhì)素，在有機抑制劑中含有大量的氫氧根，可以改善浮選劑的酸堿性，增強目標(biāo)離子的親水性[4]。

在對硫化礦進(jìn)行加工的過程中還需要加入以二硫代磷酸鹽為主的捕收劑，在浮選過程中能夠提升礦物的回收率。在對螢石礦進(jìn)行分選的過程中需要加入脂肪酸類捕收劑，該類型的捕收劑具有極長的羥基鏈，使其具有較大的親水性，能夠有效的提高螢石礦顆粒的分選效率。

4 結(jié)論

針對目前化學(xué)藥劑種類多，作業(yè)人員易用錯的情況，對目前礦物加工中常見化學(xué)藥劑的特性和機理進(jìn)行了分析，不僅對其進(jìn)行了歸類，而且還對具體的作用進(jìn)行了分析，對指導(dǎo)礦物加工、提升礦物分選效率具有十分重要的意義，根據(jù)分析表明：

1) 無機化學(xué)藥劑主要包括H2SO4、NaOH、CaCO3及氰化物等，具有析出效率高，經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)點。

2) 合成聚合化學(xué)藥劑主要包括絮凝劑、黏合劑、分散劑和防垢劑。該類型的化學(xué)藥劑主要用于加速礦物分選過程中的聚合反應(yīng)，提高礦物分選效率，具有用量少、效果明顯的特點。

3) 浮選藥劑對液體和氣體具有較強的親和性，主要包括起泡劑和有機抑制劑及捕收劑，通過合理的設(shè)置浮選劑的量，能夠增強目標(biāo)離子的親水性，提高分選效率。