半乳甘露聚糖植物膠在選礦上的應(yīng)用

羅彤彤

(北京礦冶研究總院，北京 100070)

半乳甘露聚糖植物膠在選礦上的應(yīng)用

羅彤彤

(北京礦冶研究總院，北京 100070)

半乳甘露聚糖類植物膠，以田菁膠、瓜爾膠為主。本文對(duì)于植物膠的生產(chǎn)工藝和技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行簡要介紹，對(duì)于植物膠在選礦中作為硅酸鹽類礦泥的抑制劑和絮凝劑進(jìn)行了詳細(xì)說明。國內(nèi)外已在鉀礦、鎳礦、銅礦、金礦等選礦中應(yīng)用，取得成功。

半乳甘露聚糖膠;植物膠;選礦;抑制劑;絮凝作用

1 前言

硅酸鹽礦物在各類礦物中的地位極為重要。在常見的礦物中有40%是硅酸鹽礦物，據(jù)估算地殼中大約有90%是硅酸鹽礦物，因此它是主要的造巖礦物。在大多數(shù)情況下，硅酸鹽礦物總是作為脈石礦物與有用礦物共生的［1］。

多糖類高分子藥劑系指由六環(huán)糖為基本結(jié)構(gòu)單元組成的天然高分子及其衍生物。在礦物工業(yè)中所使用的多糖類高分子藥劑主要是淀粉類化合物，纖維素衍生物，半乳甘露聚糖類天然植物膠。多糖類高分子藥劑在礦物工業(yè)中的應(yīng)用已有半個(gè)多世紀(jì)的歷史。1928年登記了第一個(gè)使用淀粉作為廢水澄清劑的專利［2］，1931年又登記了第一個(gè)使用淀粉作為磷礦石浮選抑制劑的專利［3］。從那以后，淀粉、纖維素、植物膠及其衍生物被廣泛地試驗(yàn)用作礦物浮選抑制劑及細(xì)粒絮凝劑。

田菁膠、瓜爾膠和胡蘆巴膠等都屬于半乳甘露聚糖類天然植物膠，從產(chǎn)于植物豆種子的胚乳中提取得到［4］。半乳甘露聚糖屬多糖類天然高分子化合物，其分子量因來源不同而異，其結(jié)構(gòu)是由D－甘露糖通過β－1，4甙鍵連接形成主鏈，在某些甘露糖上D－半乳糖通過α－1，6甙鍵形成側(cè)鏈而構(gòu)成多分枝的聚糖。半乳糖與甘露糖之比值也因植物品種不同而有差異［5，9］。半乳甘露聚糖膠具有較好的水溶性和交聯(lián)性，且在低濃度下能形成高粘度的穩(wěn)定性水溶液，所以被作為抑制劑、增稠劑、穩(wěn)定劑、粘合劑而廣泛應(yīng)用于選礦、石油鉆采、兵工炸藥、日化陶瓷、建筑涂料等行業(yè)［10，11］。

表1 礦冶領(lǐng)域植物膠生產(chǎn)廠家和型號(hào)Tab.1 Producers and models of plant gum in mining and metallurgy

2 制備加工

2.1 原料

田菁豆胚乳片，江蘇響水宏潤植物膠廠提供;瓜爾豆胚乳片，脫殼率93%，印度JAI BHARAT公司提供;

水為軟化水。

2.2 工藝流程

圖1 植物膠生產(chǎn)工藝流程Fig.1 Processing technology flow chart of plant gum

首先使用清水將胚乳片中的草棍、種皮等雜質(zhì)洗掉，然后將90～95℃熱水按照1∶1的質(zhì)量加入胚乳片中進(jìn)行水合，胚乳片吸水體積迅速膨脹，變得柔軟富有彈性，通過對(duì)輥機(jī)或者三輥機(jī)進(jìn)行粗碎搓碾，完成增黏200%要求，通過氣流干燥除去85%水分，通過粉碎機(jī)使細(xì)度達(dá)到99%過120目，90%過200目的要求，通過篩分機(jī)使粗顆粒重新返回粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，符合細(xì)度要求的顆粒進(jìn)入大型均質(zhì)罐進(jìn)行混合，最后通過包裝機(jī)完成包裝，一般每袋凈重25kg。

圖2 植物膠生產(chǎn)加工車間Fig.2 Processing workshop of plant gum

2.3 技術(shù)指標(biāo)

表2 植物膠技術(shù)指標(biāo)Tab.2 Technical specifications of plant gum

上述指標(biāo)的測定按輕工部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB2246－1996執(zhí)行。

圖3 瓜爾豆、胚乳片、膠粉示意圖Fig.3 Sketch map of guar bean，dehusked splits，gum

3 應(yīng)用研究

半乳甘露聚糖類植物膠對(duì)于粘土等有絮凝作用，用于選礦中，可以作為硅酸鹽類礦泥的抑制劑，提高回收率。國內(nèi)外已在鉀鹽礦、鎳礦、銅礦、金礦等選礦中應(yīng)用，取得成功。

3.1 鎳礦

田菁膠在貧鎳礦石的選礦上，作為脈石的抑制劑，提高了選礦回收率，和分散劑水玻璃混合使用效果較好，通常每噸礦石加羧甲基田菁膠100～150g。羧甲基田菁膠是化學(xué)改性衍生物，屬于陰離子電解質(zhì)。

表3 羧甲基田菁膠作為抑制劑試驗(yàn)結(jié)果Tab.3 Test results of carboxymethyl sesbania gum as depressor

從上表可以看出，羧甲基田菁膠作為貧鎳礦石浮選的抑制劑，精礦回收率有明顯提高，同時(shí)需要指出的是，田菁膠是硅酸鹽類的有效抑制劑，當(dāng)用量過大時(shí)，不僅抑制了脈石，而且會(huì)抑制金屬礦物，效果不佳。

3.2 鎳銅礦

瓜爾膠在鎳銅礦的選礦上，作為脈石的抑制劑，提高了選礦回收率，通常每噸礦石加瓜爾膠90～180g。礦石性質(zhì)主要為鎳黃鐵礦、黃銅礦和含鎳磁黃鐵礦;脈石為滑石、角閃石等;藥劑捕收劑為黃原酸鈉;起沫劑為氣沫劑70號(hào);脈石抑制劑為瓜爾膠;分散劑為六偏磷酸鈉或水玻璃。經(jīng)添加不同數(shù)量的瓜膠，浮選試驗(yàn)結(jié)果見下表。

表4 瓜爾膠作為抑制劑的浮選結(jié)果Tab.4 Floatation results of guar gum as depressor

從上表可以看出，隨著瓜爾膠抑制劑用量的增加，鎳、銅精礦品位逐漸提高，不溶物含量逐漸下降，鎳、銅的回收率則變化不大，不溶物回收率明顯下降。

3.3 鉀礦

在常用的浮選藥劑中，羧基類和烷基胺類等都可與瓜爾膠配合使用，瓜爾膠主要用作澄清劑和調(diào)節(jié)劑。

3.3.1 澄清劑

試驗(yàn)內(nèi)容如下，使用工業(yè)鹽水配制質(zhì)量濃度為20%的固體漿，用60g固體漿過濾得到的尾礦漿進(jìn)行試驗(yàn)。將尾礦漿的各個(gè)樣品置于250mL量筒中，使用澄清劑，同時(shí)以不使用澄清劑進(jìn)行對(duì)照試驗(yàn)，靜置1～5min，量取固體物體沉淀后的上層清液深度。經(jīng)添加不同數(shù)量的瓜膠，浮選試驗(yàn)結(jié)果見表5。

從表5可以看出，對(duì)于鉀礦的浮選，瓜爾膠和淀粉澄清作用明顯，尤其是瓜爾膠，極少的用量就可起到良好的澄清劑作用，用相當(dāng)?shù)矸?/70的量仍比淀粉還有效。

表5 瓜爾膠和淀粉澄清效果比較Tab.5 Comparison of clarification of guar gum and starch

3.3.2 調(diào)節(jié)劑

以前通常用淀粉作為泡沫調(diào)節(jié)劑，現(xiàn)在用瓜爾膠粉作為調(diào)節(jié)劑。在鹽類浮選中，瓜爾膠絮凝不溶于水的細(xì)小粘土，否則這些粘土由汽泡捕集會(huì)形成很穩(wěn)定的泡沫。

3.3.2.1 羧基類浮選劑

試驗(yàn)內(nèi)容如下:每次用200g礦，首先將礦磨細(xì)通過28目篩，然后以鹽水制成漿置于浮選機(jī)中，鹽水含鉛鹽量相當(dāng)于每升2g鉛，加入調(diào)節(jié)劑瓜爾膠并在初步攪拌后，加入浮選劑，浮選劑按次序加入，一半加入尾礦浮選中，一半加入中礦浮選中，包括雜炔酸95g/t，混合脂肪酸皂635 g/t，繼續(xù)浮選直至完成。

表6 瓜爾膠和淀粉浮選調(diào)節(jié)效果比較Tab.6 Comparison of floatation regulation of guar gum and starch

從上表可以看出，對(duì)于鉀礦浮選的羧基類浮選劑，瓜爾膠和淀粉的泡沫調(diào)節(jié)作用都很明顯，尤其是瓜爾膠，用相當(dāng)?shù)矸?/5的量仍比淀粉還有效。進(jìn)一步提高了精礦品位。

3.3.2.2 烷基胺類浮選劑

在用烷基胺類藥劑的浮選中，瓜爾膠也有很好的效果。試驗(yàn)內(nèi)容如下:最初攪拌2min，浮選藥劑:松油或甲基異丁基甲醇在初浮時(shí)一滴，在清洗中一滴，十八烷基胺醋酸酯加于初浮時(shí)的兩個(gè)價(jià)段。

表7 瓜爾膠和淀粉泡沫調(diào)節(jié)效果比較Tab.7 Comparison of foam regulation of guar gum and starch

從上表可以看出，對(duì)于鉀礦浮選的烷基胺類浮選劑，瓜爾膠比淀粉的泡沫調(diào)節(jié)作用更加明顯，用量只相當(dāng)?shù)矸?/4～1/2的量，進(jìn)一步提高了精礦品位。

3.4 金礦

金礦的選礦一直是沿用氰化法，但是含有黑石墨狀物質(zhì)的脈石會(huì)使氰亞金酸鹽絡(luò)合物沉淀，導(dǎo)致選礦失敗。正常情況下，選礦時(shí)氰亞金酸鈉一旦形成，仍然會(huì)存在于溶液中，然后加入鋅粉以沉淀金子，再用火精煉，沉淀物即得金塊。這個(gè)礦體因存在有黑石墨狀物質(zhì)的脈石，未等加入鋅粉，就已經(jīng)使金子的氰化物沉淀進(jìn)入尾礦中，使選礦失敗。

通過多次試驗(yàn)，終于發(fā)現(xiàn)了兩種新藥劑。一種是由瓜爾膠、糊精和甲醇的混合物，是石墨狀物質(zhì)的抑制劑。另一種是白雀樹皮提取物，主要成分是單寧，作為石墨狀物質(zhì)的分散劑，在氰化作用前先用這兩種藥劑處理，就解決了石墨狀物質(zhì)沉淀金子氰化物的問題，而可以達(dá)到86.4%的黃金回收率。

4 建議

半乳甘露聚糖類植物膠這種多糖類高分子藥劑，具有天然環(huán)保、價(jià)廉無毒、來源廣泛、易于改性等特點(diǎn)，又兼有浮選調(diào)整與細(xì)粒絮凝/分散功能，對(duì)于礦物工程界面臨的細(xì)粒乃至微粒選礦的難題具有極大的應(yīng)用潛力。

［1］孫傳堯，印萬忠.硅酸鹽礦物浮選原理［M］.科學(xué)出版社，2001，1.

［2］Kitchener，J.A.，1978.in:The Scientific Basis of Flocculation(K.J.Ives，Editor)，Sijthoff＆Noordhoff，Alphen a/d Rijn:283－328.

［3］Lange，L.H.，US Patent l，914，695，1931.

［4］鄒時(shí)英，王克，殷勤儉，等.瓜爾膠的改性研究［J］.化學(xué)研究與應(yīng)用，2003，15(3):317.

［5］Mirzaeva M R，Rakhmanberdyeva R K，Rakhimov D A.Structure of galactomannan from seeds of Gleditsia macracantha.Chem.Nat.Compd 2000，35(5):505－507.

［6］Smirnova N I，Shcherbukhin V D.Galactomannan from caspia seeds.Prikl.Biokhim.Mikrobiol，1998，24(5):653－659.

［7］Davison RL.Handbook of Water－soluble Galactomannan and Resins，US.us.1980，181－183.

［8］Kooiman P.Structures of the galactomannans from seeds of Annona muricata，Cocos nucifera，and sophoria japonica.Carbonhydrate Research，1975，20(2):329－337.

［9］中科院植物研究所.田菁膠的研究［J］.植物學(xué)報(bào)，1978，20 (4):323－329.

［10］王宗訓(xùn)，等.田菁膠及其應(yīng)用［M］.北京科學(xué)出版社，1987:97－101.

［11］華橋大學(xué)編譯.食品膠和工業(yè)膠手冊(cè)［M］.福建人民出版社.1987:129－154.

Application of Galactomannan Plant Gum in Mineral Processing

LUO Tong－tong

(Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy，Beijing，China 100070)

In this paper，manufacturing techniques and technical specifications of plant gum are illustrated briefly.The galactomannan mainly includes sesbania gum and guar gum.In mineral processing，plant gum being silicate mineral mud，depressant and flocculant are introduced in detail.They have been succeeded in using in mineral processing of sylvite，nickel，copper and gold mine of domestic and overseas.

galactomannan;plant gum;mineral processing;depressant;flocculation

TD923+.14

B

1009－3842(2011)01－0012－04

2011－01－12

羅彤彤(1970－)，男，遼寧錦州人，教授，主要從事天然植物膠抑制劑、粘合劑、增稠劑及相關(guān)設(shè)備的研究與生產(chǎn)，Email:luotongtong1970@ yahoo.cn