礦物加工中化學(xué)藥劑的應(yīng)用

杜宇陽(yáng)

摘 要 本文從無(wú)機(jī)藥劑、溶劑萃取藥劑、合成聚合藥劑、浮選藥劑4個(gè)方面，介紹了在礦物加工中的應(yīng)用，簡(jiǎn)單地討論了它們的作用機(jī)理。新的和老的無(wú)機(jī)藥劑、天然來(lái)源的有機(jī)藥劑和合成有機(jī)藥劑在礦物加工，特別是泡沫浮選和固液分離中起了重要的作用。

關(guān)鍵詞 礦物加工 化學(xué)藥劑 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TD923.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0前言

藥劑指的是可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的試劑，能在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，改變其他物質(zhì)的形態(tài)或特性。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，礦物加工產(chǎn)業(yè)也在不斷創(chuàng)新，其中化學(xué)藥劑的使用比較普遍，一方面能加快反應(yīng)進(jìn)程，提高礦物加工效率。

1無(wú)機(jī)藥劑的應(yīng)用

在礦物加工中，硫酸，石灰，氰化物和氫氧化鈉是四種常用的無(wú)機(jī)物。其中硫酸可調(diào)節(jié)pH值，用作鐵礦石和銅礦的浸出劑；石灰被稱為通用試劑，可用作沉淀劑，凝固劑，抑制劑等；氰化鈉或氰化鈣用于金礦石是一種有效的浸出劑，也可用于浮選；氫氧化鈉可調(diào)節(jié)pH值并用作鋁土礦中的浸出劑。盡管其他無(wú)機(jī)物的使用量較少，但可以加快礦物加工速度，所以應(yīng)用價(jià)值較高，例如如下：硅酸鈉是一種礦物分散劑；氨，鎳浸出劑；明礬是澄清劑；連二亞硫酸鋅是一種漂白劑；氫溴酸鉀是方鉛礦的抑制劑；硫酸鋅是閃鋅礦的鈍化劑。

2溶劑萃取藥劑的應(yīng)用

少量使用溶劑萃取劑，但效果出眾。在氧化銅礦石中使用溶劑萃取劑每年可生產(chǎn)200萬(wàn)噸銅金屬，這也用于紅土鎳礦。以銅加工為例，萃取劑主要是螯合劑，配位基團(tuán)是異羥肟酸?；谕康脑缙陔A段，它基于醛肟。鈷和鎳用磷酸鹽提取劑分離。

3合成聚合藥劑的應(yīng)用

（1）絮凝劑在所有絮凝劑中，聚丙烯酰胺類型很多，占絮凝劑市場(chǎng)的95%。該分子可以定制，因此適用于固液分離操作。在聚丙烯酰胺分子中，陽(yáng)離子和陰離子的官能團(tuán)互相取代，并且紙漿可以從單一組分轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘟M分，從低濃度到高濃度，從低pH到高pH。加入丙烯酰胺和乙烯后，可以得到聚丙烯酰胺；在丙烯酰胺和DMAEA聚合后，可以獲得陽(yáng)離子絮凝劑。在礦物加工過(guò)程中，凝聚劑分子量小，陽(yáng)離子性強(qiáng)，具有促進(jìn)電中和和橋梁形成的作用。目前，合成凝聚劑已基本取代無(wú)機(jī)凝結(jié)劑。

（2）粘合劑膨潤(rùn)土用于鐵礦石球團(tuán)，以聚丙烯酰胺和羥甲基纖維素鈉為基礎(chǔ)。這種合成粘合劑可以增加顆粒的強(qiáng)度，獲得更好的表面性能并增強(qiáng)抗裂性。此外，合成粘合劑在煉鋼中的鐵還原中起重要作用并且可防止二氧化硅進(jìn)入顆粒。

（3）分散劑分散劑和絮凝劑的功能是相反的。它吸附在礦物的表面并促使它成為單個(gè)顆粒。他們大多數(shù)是基于聚丙烯酸鈉?？捎糜谔沾缮a(chǎn)和造紙工藝中，分散粘土碎屑，礦物顏料，調(diào)整金礦流變性能；用于礦漿處理，可以降低紙漿的粘度，并加速研磨過(guò)程。另外，助磨劑可以精細(xì)地研磨漿料，減少研磨機(jī)的數(shù)量，并提高處理效率。

（4）防垢劑石灰，方解石和碳酸鈣在加工過(guò)程中容易形成結(jié)垢。以金礦加工為例，篩網(wǎng)的結(jié)垢會(huì)導(dǎo)致管道堵塞，沉積在活性炭的孔隙中，影響加工效率。硫酸礦石用硫酸氧化，硫酸與碳酸鈣反應(yīng)形成石膏。在這方面，使用少量防垢劑可防止結(jié)垢并提高處理效率。目前，大多數(shù)阻垢劑都是以聚丙烯酸鈉為基礎(chǔ)的，部分阻垢劑也是磷酸鹽。其作用機(jī)理的分析是破壞晶核，分散團(tuán)聚體，促進(jìn)晶體的變形，以避免顆粒的附著。當(dāng)然，除了用于礦物加工和濕法冶金以外，阻垢劑還可用于能源和熱能設(shè)施。

4浮選藥劑的應(yīng)用

（1）起泡劑。從結(jié)構(gòu)上考慮，發(fā)泡劑具有中等長(zhǎng)度的羥基鏈，極性基團(tuán)，屬于高分子化合物，對(duì)水和空氣具有親和性。極性基團(tuán)是羥基并以醇和二醇的形式存在。它們的HLB值從6到8，其作用原理是降低水和氣之間的界面張力，從而形成氣泡。此外，發(fā)泡劑還具有以下效果：發(fā)泡劑與收集器一起使用，并且可以吸附在水或礦物的界面上，減少了收集器的使用量并促進(jìn)了礦物的浮選。發(fā)泡劑和收集劑共存于溶液的膠束中，并且由于靜電排斥力減弱，收集器的膠束濃度降低，這有利于膠束的形成。發(fā)泡劑與收集器離子結(jié)合并可吸附在氣泡的外表面上。通常，水溶性二醇類發(fā)泡劑具有更強(qiáng)的發(fā)泡性。不溶于水的醇基發(fā)泡劑具有更好的選擇性。

（2）有機(jī)抑制劑有機(jī)抑制劑主要分為兩大類：一是多糖類，如瓜爾膠，淀粉，糊精，CMC；其次是多酚，如烤橡膠，木質(zhì)素和含羞草。這些抑制劑的共同特征是它們?cè)诜肿樱x子和羥基中含有多個(gè)OH基團(tuán)。將其應(yīng)用于礦物加工可以防止收集器吸附在表面上，增加親水性，并建立水合屏障。另外，一些抑制劑可以用作分散劑來(lái)調(diào)節(jié)泡沫。多糖以淀粉為例。在磷酸鹽基的作用下，赤鐵礦的親和力可以增強(qiáng)。例如，多元酚可以用作碳質(zhì)材料，硫化銅和硫化鐵的抑制劑。

（3）脂肪酸收集器本類收集器具有長(zhǎng)羥基鏈和羥酸混合物的特征。羥基鏈?zhǔn)鞘杷缘?，并且極性羥基是親水性的，因此脂肪酸分子具有表面活性劑的性質(zhì)。因?yàn)橹舅崾占骶哂邪l(fā)泡功能，所以它們可以在沒(méi)有組合發(fā)泡劑的情況下使用。這種收集器主要用于螢石礦和磷礦的浮選，也可以去除玻璃砂中的氧化鐵。脂肪酸分子含有羥基，其在酸性環(huán)境下不溶于水且在堿性環(huán)境下可溶于水以產(chǎn)生羥基酸陰離子：RCOOH+OH-=RCOO-+H2O.常用的脂肪酸收集器是基于焦油，其中活性成分是C18脂肪酸。缺點(diǎn)是它含有松香酸，降低了脂肪酸的選擇性。因此，在使用時(shí)，應(yīng)控制松香酸的含量以增加收集器的選擇性。

5結(jié)束語(yǔ)

礦物加工中離不開(kāi)化學(xué)藥劑，文中分別介紹了無(wú)機(jī)藥劑、溶劑萃取藥劑、合成聚合藥劑、浮選藥劑的類型和作用。這些藥劑的合理使用，可以提高礦物加工效率，提升產(chǎn)品性能質(zhì)量，一方面促進(jìn)礦物加工企業(yè)健康發(fā)展，另一方面滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)的使用需求。

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