濕法冶金行業(yè)用絮凝劑研究進(jìn)展

曹 坤

（神華準(zhǔn)能資源綜合開發(fā)有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

濕法冶金用絮凝劑是指向濕法冶金過程中礦石溶出后料液中加入的用于絮凝沉降的化學(xué)試劑，絮凝劑與料液中帶有電性的顆?？拷?，通過降低電勢(shì)使顆粒形成膠體，膠體絮凝成團(tuán)與溶液分離[1]。研究開發(fā)新型高效環(huán)保性價(jià)比優(yōu)的濕法冶金用絮凝劑是絮凝劑領(lǐng)域的一個(gè)方向。絮凝劑按化學(xué)成分分類可分為四類，無機(jī)鹽類絮凝劑、有機(jī)鹽類絮凝劑、微生物類絮凝劑和復(fù)合絮凝劑[2]。

1 無機(jī)鹽類絮凝劑

（1）金屬鹽絮凝劑。金屬鹽絮凝劑主要是以鋁、鐵基為基本原料，是可以水解的無機(jī)鹽，絮凝劑可以中和溶出料液中顆粒表面的電荷。鋁鹽基主要有硫酸鋁、氯化鋁、明礬；鐵基的無機(jī)絮凝劑主要有三氯化鐵、硫酸亞鐵等在處理濕法冶金溶出料液領(lǐng)域具有較好絮凝效果，同時(shí)可以適應(yīng)比較寬的pH應(yīng)用范圍。

（2）無機(jī)高分子絮凝劑。無極高分子絮凝劑主要包括聚氯化鋁、聚氯化鐵以及聚硫酸鐵等。無機(jī)高分子絮凝劑比無機(jī)低分子絮凝劑的絮凝效果好，投入料液后絮凝效果顯著，投量少，對(duì)設(shè)備、管道腐蝕性小，操作簡便，是濕法冶金用絮凝劑的發(fā)展主流[3]。

（3）改性無機(jī)高分子絮凝劑。通過改性無機(jī)高分子絮凝劑，可以提高絮凝效果。改性無機(jī)高分子絮凝劑通過引入多陽離子增加分子網(wǎng)鏈，易于形成多孔結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生較好的絮凝效果。近年來新型環(huán)保無機(jī)材料如鈦金屬鹽絮凝劑，在濕法冶金溶出料液處理方面表現(xiàn)出良好的絮凝效果。無機(jī)絮凝劑的不足是對(duì)pH的度敏感較高，對(duì)細(xì)小的顆粒的絮凝效率較低，在濕法冶金溶出料液中的應(yīng)用需要進(jìn)一步研究。

2 有機(jī)絮凝劑

近年來，濕法冶金溶出料液沉降分離方面有機(jī)絮凝劑的應(yīng)用成為主要研究趨勢(shì)。有機(jī)絮凝劑與無機(jī)絮凝劑相比離子性質(zhì)、分子量、鏈結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分和官能團(tuán)的取代度等均不相同，有機(jī)絮凝劑效率更高、用量更少[4]，應(yīng)用前景更為廣闊。目前主要使用的有機(jī)絮凝劑有以下兩類：人工合成的有機(jī)絮凝劑和改性的天然有機(jī)絮凝劑。

2.1 人工合成的有機(jī)絮凝劑

人工合成的有機(jī)絮凝劑通常具有較大的相對(duì)分子質(zhì)量。根據(jù)分子鏈上的官能團(tuán)不同分為陽離子型、陰離子型、非離子型和兩性絮凝劑四種類型[5]。不同類型的絮凝劑有各自的適用范圍。①陽離子型有機(jī)絮凝劑。陽離子型有機(jī)絮凝劑的特點(diǎn)是正電性強(qiáng)、水溶性好、絮凝效率高、成本低，對(duì)無機(jī)鹽溶液有很好的混凝和絮凝沉降作用。常用的陽離子型有機(jī)絮凝劑主要有聚丙烯酰胺及其衍生物、二甲基二烯丙基氯化銨的均聚物等[6]。②陰離子型有機(jī)絮凝劑。陰離子型有機(jī)絮凝劑例如陰離子聚丙烯酰胺，可以用于去除帶金屬離子的鹽類。其絮凝機(jī)理是吸附及橋聯(lián)效應(yīng)。因?yàn)殛庪x子聚丙烯酰胺在料液中含有帶負(fù)電荷的表面粒子。③非離子型有機(jī)絮凝劑。非離子型有機(jī)絮凝劑的原理是通過質(zhì)子化作用在料液中產(chǎn)生臨時(shí)電荷，形成易破壞的小聚體。在濕法冶金溶出料液應(yīng)用過程中，其絮凝效果較其它兩種類型絮凝劑差，因而應(yīng)用較少。④兩性絮凝劑。兩性絮凝劑是含有陽離子和陰離子官能團(tuán)的離子聚合物，適用酸堿度范圍寬，溶解度和耐鹽性高，在濕法冶金溶出料液中應(yīng)用效果較好。該類絮凝劑尚處在研發(fā)階段，尚未形成較大市場規(guī)模。

2.2 天然有機(jī)絮凝劑

天然有機(jī)絮凝劑的特點(diǎn)是無毒、環(huán)境友好同時(shí)可以生物降解。

天然有機(jī)絮凝劑的不足是分子量小、電荷密度低、水溶性差，通過改性，很多絮凝劑的綜合性能得到顯著提高。當(dāng)前得到應(yīng)用的天然有機(jī)絮凝劑主要有殼聚糖基絮凝劑、纖維素基絮凝劑等。

3 微生物類絮凝劑

微生物絮凝劑被稱為綠色化學(xué)調(diào)節(jié)劑，研究已獲得微生物絮凝劑，是微生物代謝產(chǎn)物。與傳統(tǒng)絮凝劑相比，微生物絮凝劑可生物降解、無性、高效并且成本較低。目前對(duì)微生物絮凝劑在濕法冶金溶出料液中的的研究甚少，需增加這方面的研究。

4 復(fù)合型絮凝劑

濕法冶金溶出料液體系非常復(fù)雜，單一品種絮凝劑不能達(dá)到料液分離沉降的要求。開發(fā)可同時(shí)具有無機(jī)、有機(jī)、微生物絮凝劑的長處，同時(shí)避免單一絮凝劑的短板是非常必要的。目前復(fù)合型絮凝劑的開發(fā)有以下3個(gè)方向：無機(jī)～無機(jī)、無機(jī)～有機(jī)、無機(jī)～微生物復(fù)合絮凝劑。

4.1 無機(jī)-無機(jī)復(fù)合絮凝劑

無機(jī)～無機(jī)復(fù)合絮凝劑是改變聚合物的形態(tài)分布結(jié)構(gòu)，在絮凝過程中通過協(xié)同作用，達(dá)到絮凝效果。該絮凝劑可以增加濕法冶金溶出料液的絮凝沉降效果，同時(shí)提高絮凝劑的使用溫度。

4.2 無機(jī)-有機(jī)復(fù)合絮凝劑

無機(jī)～有機(jī)復(fù)合絮凝劑如聚硅酸鋁鐵～淀粉復(fù)合絮凝劑是通過陽離子淀粉電荷中和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)引入聚硅酸鋁鐵絮凝劑達(dá)到絮凝效果[7]。

4.3 無機(jī)/有機(jī)-微生物復(fù)合絮凝劑

微生物絮凝劑可以與其他絮凝劑的聯(lián)合使用，提高絮凝沉降速度。對(duì)于濕法冶金溶出料液，其酸堿性較高，微生物的培養(yǎng)限制了其應(yīng)用，也是未來的發(fā)展方向之一。

5 結(jié)語

無機(jī)鹽絮凝劑和人工合成的有機(jī)絮凝劑在濕法冶金溶出料液中的應(yīng)用已被驗(yàn)證可以較好的使用，但其缺點(diǎn)是絮凝劑中殘留的金屬離子或有毒的聚合物單體釋放到料液中，有可能給料液帶來污染；有機(jī)絮凝劑的絮凝效果較好，但成本高限制了其應(yīng)用；微生物絮凝劑也做了一定研究；復(fù)合型絮凝劑可以全面考慮各種絮凝劑的優(yōu)缺點(diǎn)，凸顯優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)避免彌補(bǔ)單一絮凝劑的不足，是未來的研究方向。