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(duì)礦石進(jìn)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(diǎn)說(shuō)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(yàn)積累。

關(guān)鍵詞：化學(xué)藥劑;礦物加工;無(wú)機(jī)藥劑

引言：化學(xué)藥劑是礦物加工中必不可少的原料，對(duì)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(lái)實(shí)現(xiàn)礦物加工的效果，發(fā)揮化學(xué)藥劑真正的使用價(jià)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(guò)化學(xué)反應(yīng)將礦物材料進(jìn)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(jìn)而對(duì)礦物進(jìn)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(guò)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(guò)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(hù)加工設(shè)備的功能穩(wěn)定。四、分離。在礦物加工過(guò)程中往往需要調(diào)整礦漿粘度和礦物表層狀態(tài)，通過(guò)使用化學(xué)藥劑能夠提高礦石細(xì)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(wú)機(jī)藥劑的應(yīng)用

在礦物加工中最常見(jiàn)的無(wú)機(jī)藥劑是石灰，能夠?qū)ΦV物加工的pH值進(jìn)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(guò)程更加輕松，因此被稱作礦物加工的萬(wàn)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(lái)提高還原效率。在濕法冶金中，無(wú)機(jī)藥劑能夠在固液分離等多個(gè)工藝流程中發(fā)揮作用。硫酸也是非常常見(jiàn)的礦物加工無(wú)機(jī)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(wú)機(jī)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(guò)程產(chǎn)生浸出液，再對(duì)浸出液進(jìn)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(jī)化合物或者甲醇、乙醇、草酸銨等有機(jī)藥劑，能夠?qū)χ亟饘俚V物迅速做出反應(yīng)，對(duì)重金屬元素進(jìn)行吸附，從而實(shí)現(xiàn)浮選的礦物加工效果。二、起泡劑。起泡劑由于對(duì)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(dá)到浮選藥劑的使用效果。起泡劑對(duì)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(duì)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(jià)硫?yàn)榛A(chǔ)條件發(fā)生硫化捕獲效果，這兩種化學(xué)藥劑可以通過(guò)混合使用來(lái)達(dá)到提高回收率的效果，但是具體的操作技術(shù)還需要進(jìn)一步研究。四、有機(jī)抑制劑，能夠以自然物質(zhì)的來(lái)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(jiàn)混合元素，如鎳元素分隔開(kāi)，再通過(guò)浮選法使得銅礦物中的金屬陽(yáng)離子得到螯合沉淀，以羥肟酸為銅元素的配位基。最后通過(guò)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(guò)程中不會(huì)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(jì)，經(jīng)過(guò)溶劑萃取藥劑的礦物處理每年可生產(chǎn)200萬(wàn)噸的銅金屬，效果極好。也因?yàn)檫@一種藥劑的應(yīng)用效果，在我國(guó)的年均用量增長(zhǎng)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(yáng)離子官能團(tuán)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(gè)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(duì)礦物顏料進(jìn)行處理，又如焦磷酸鈉以水為介質(zhì)處理無(wú)水三氧化二鋁。在使用石灰、絮凝劑等化學(xué)藥劑時(shí)，常常會(huì)產(chǎn)生一些雜質(zhì)，進(jìn)而影響礦物處理的效率和質(zhì)量，也會(huì)增加礦物處理設(shè)施的工作負(fù)擔(dān)，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(duì)礦物加工中產(chǎn)生的雜質(zhì)進(jìn)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(jìn)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?yàn)樵O(shè)備提供一定的保護(hù)，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(qiáng)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(guò)程中，往往會(huì)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(lái)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(xì)微顆粒進(jìn)入到空氣當(dāng)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(duì)于一些化學(xué)藥劑在礦物加工的應(yīng)用中能起到促進(jìn)的作用，如在起泡劑的應(yīng)用當(dāng)中能夠提高浮選工藝的效率，通過(guò)促進(jìn)其他藥劑的活性來(lái)降低藥劑使用量。三、脫水促進(jìn)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(xì)說(shuō)明。

三、結(jié)論

綜上所述，無(wú)機(jī)藥劑能夠廣泛應(yīng)用在礦物處理之中，其他有機(jī)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?？傮w看來(lái)一些新的藥劑還要在廣泛的實(shí)踐當(dāng)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(xiàn)：

[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(jiǎn)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。