聚丙烯酰胺在矿业领域中的应用研究

李大强

（安徽天润化学工业股份有限公司，安徽 蚌埠 233000）

引言

新时代，中国产业经济日新月异，矿业发展也踏上了新征程。矿业领域踊跃发扬市场在资源配置中的重要作用，致力于化解经济运行中的突出矛盾和成果，积极推进矿业领域绿色安康稳固发展[1-3]。十九大后矿业领域呈现新的发展趋势，坚持推进资源全面节约和循环利用，走深加工和可继续开展之路。

近年来，在鼎力开发矿产资源的过程中，各种矿产资源已呈现出档次低、伴生矿多等特点[4]。由于具有这些特点，使得矿物解离越来越细，增加了固液分离的难度。在国家不断加强绿色开采、提高资源化利用率和节能减排政策的指引下，矿业领域需寻求科技创新、技术进步和发展产业循环经济，确保快速、平稳、绿色、健康发展[5]。为了拓展其应用领域和促进矿业绿色、高效、节能发展，研究了聚丙烯酰胺在矿业领域的应用及其工艺。

1 应用概况

随着对聚丙烯酰胺絮凝剂的逐步深化研讨，其在矿业范围的使用愈发遭到器重。从低分子量到中分子量，再到高分子量和超高分子量，从繁多构造到复合结构，各种类型的聚丙烯酰胺都在矿业范围有重要作用[6]。

1.1 矿物浮选

聚丙烯酰胺溶于水后，在水的溶剂化的作用下，高分子长侧链上的基团较多，会发生水化水解反应，侧链的钠离子会被矿物阳离子取代，在这些阳离子的作用下，易发生交联作用，这就使得长链高分子聚合物转型为面型结构，该构造具备吸附架桥和网捕卷扫作用，对细小矿物颗粒具有高效的吸附作用，便于完成细小颗粒矿物的浮选分离。

李凤久等[7]采纳常用絮凝剂和复合聚丙烯酰胺对繁多矿物和混合矿物实施絮凝浮选实验，考查了差异类型絮凝剂的选择性。实验结果表明，丙烯酸化聚丙烯酰胺、磺化聚丙烯酰胺对赤铁矿有较强的絮凝能力，石英矿物在实验范围内絮凝成果欠佳。

岳双凌等[8]利用丙烯酸化聚丙烯酰胺，研究使用絮凝-柱浮选辉钼矿。在固定矿浆浓度与其他药剂的情况下，当聚丙烯酰胺的投加量为20 g/t 时，钼的档次由0.69%提高到4.6%，回收率到达75%。

常规聚丙烯酰胺和改性的聚丙烯酰胺均对细小矿粒有絮凝效果，后者的絮凝效果往往好于前者。在最佳投加量时，絮凝效果最佳，但用量过大，选择性会显著降落，从而使矿物的档次与回收率降低。

1.2 矿浆浸出

浮选能提高矿物的品位，若浮选后的矿物品位降低，将会导致有价值矿物的浸出速率下降，使得固液很难分离，从而降低矿物浸出效率，提高浸出成本，这在工业上是很不经济的。为了有效解决上述难题，往往在浸出矿浆中添加聚丙烯酰胺。

谢添等[9]以刚果（金）高泥氧化铜浸出矿浆为实验对象，展开聚丙烯酰胺选型实验，探究了最佳沉降成果下浸出矿浆浓度、絮凝剂品种和用量等工艺参数，又针对稠密机构造进行了优化晋级，并取得了较好的效果。

史淯升等[10]以云南某炼铜企业的浮选尾矿为原料，研讨了差异改性聚丙烯酰胺对矿浆沉降的影响。结果表明，与未加入絮凝剂的比较，改性的阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂和改性的阴离子型聚丙烯酰胺絮凝剂均能较大幅度地提高矿浆的沉降速率。

传统常规的聚丙烯酰胺在处理矿浆时，极易受到pH 值、温度和矿浆浓度等因素的限制，沉降效果较差。改性后的聚丙烯酰胺，其絮凝功能得到了明显增加，并且用量也相对更低。随着改性聚丙烯酰胺的研讨和工业化，将会不断在矿物浸出中得到推广使用。

2 在矿业领域的应用

2.1 聚丙烯酰胺的应用选型

图1、图2 考察了改性后聚丙烯酰胺和未改性聚丙烯酰胺对尾矿废水浊度及COD 的去除效果，试验中废水浊度为1 000 NTU，COD 为2 000 mg/L。

图1 不同絮凝剂对浊度去除率的影响

图2 不同絮凝剂对COD 去除率的影响

由图1、2 可以看出，在絮凝时间相同情况下，改性后聚丙烯酰胺絮凝效果明显好于未改性聚丙烯酰胺。当絮凝工夫为30 min 时，絮凝后浊度降为100 NTU，COD 降为134 mg/L，去除率η 区分到达90%和93.3%，而未改性聚丙烯酰胺絮凝后浊度降为150 NTU，COD 降为240 mg/L，去除率η 分别为85%和88%。

改性后聚丙烯酰胺絮凝剂与悬浮颗粒所带电荷相反，同时增大了相反电荷的覆盖面，此时絮凝剂发挥电性中和作用较未改性聚丙烯酰胺明显增强，絮凝剂与悬浮颗粒发生的吸附作用也比未改性聚丙烯酰胺更大[11]。

2.2 絮凝工艺的影响因素

2.2.1 絮凝剂用量

应用改性后聚丙烯酰胺作为絮凝剂，控制絮凝时间在30 min，研讨絮凝剂投加量对尾矿废水浊度及COD 的去除问题，实验中废水浊度和COD 同上，絮凝剂投加量曲线见图3、图4。

图3 絮凝剂投加量对浊度去除率的影响

图4 絮凝剂投加量对COD 去除率的影响

图3、图4 分别是絮凝剂投加量在30 g/t、40 g/t、50 g/t、60 g/t、70 g/t 时尾矿废水浊度及COD 去除率曲线。由图可以看出，应用改性后聚丙烯酰胺絮凝剂，当絮凝工夫为30 min 时，浊度及COD 去除率均是先不停增大、后出现迟缓降落趋向，最佳絮凝剂投加量为50 g/t。究其原因，当絮凝剂投加量过大时，絮体可能会产生电荷反转而扩散，对絮凝构成负面效应。

2.2.2 pH 值

应用改性后聚丙烯酰胺作为絮凝剂，控制絮凝时间在30 min，絮凝剂投加量为50 g/t，在pH=4～10 范围内，研究pH 值对尾矿废水絮凝过程中澄清界面下降速度和澄清液的吸光度的影响，试验中废水浊度和COD 同上，pH 值曲线见图5、图6。

图5 pH 值对改性后聚丙烯酰胺沉降速度的影响

图6 pH 值对改性后聚丙烯酰胺澄清液吸光度的影响

不同pH 值下，尾矿废水添加改性后聚丙烯酰胺絮凝剂后的澄清界面下降速度与pH 值的关系见图5。由图5 可知，随着pH 值的增大，尾矿废水澄清界面下降速度波动较大，但总体呈现逐渐降低趋势。由图6可知，随着pH 值的增大，廓清液的吸光度也稳固较大，但总体呈现逐渐升高趋势。

综合考虑尾矿废水絮凝过程中澄清界面下降速度和澄清液的吸光度，在pH 值为5 时，参加改性后聚丙烯酰胺絮凝剂后，澄清界面下降速度为2.18 mm/s，澄清液的吸光度为0.01，絮凝沉淀效果较好。

3 结论

（1） 随着无机高分子絮凝剂的开发、消费和应用研讨，聚丙烯酰胺类絮凝剂逐步展示出了其优越的特点，普遍应用于采矿、选矿等过程。

（2） 改性后聚丙烯酰胺絮凝效果明显好于未改性聚丙烯酰胺。改性后聚丙烯酰胺对浊度和COD 去除率分别达到90%和93.3%，而未改性聚丙烯酰胺去除率分别为85%和88%。

（3） 研讨了改性后聚丙烯酰胺絮凝剂投加量对尾矿废水浊度及COD 的去除问题，当絮凝时间为30 min 时，浊度及COD 去除率均是先一直增大、后出现缓慢降落趋向，最佳絮凝剂投加量为50 g/t。

（4） 当絮凝时间为30 min、絮凝剂投加量为50 g/t 时，研究了pH 值对尾矿废水絮凝过程中澄清界面下降速度和澄清液的吸光度的影响，随着pH 值的增大，尾矿废水澄清界面下降速度和澄清液的吸光度均波动较大，但前者总体呈现逐渐降低趋势，后者总体呈现逐渐升高趋势。在pH 值为5 时，澄清界面下降速度为2.18 mm/s，澄清液的吸光度为0.01，絮凝沉淀效果较好。