铝土矿浮选尾矿强化沉降试验研究.pdf

2 0 1 4 年第4 期有色金属 选矿部分5 7 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．16 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 4 ．0 4 ．0 1 4 铝土矿浮选尾矿强化沉降试验研究 徐会华，冯其明，欧乐明，胡勇 中南大学资源加工与生物工程学院，长沙4 1 0 0 8 3 摘 要针对河南某铝土矿沉降困难的问题，以该浮选尾矿为研究对象进行静态沉降试验，通过单因素试验和正交试 验考察了p H 、尾矿矿浆浓度、絮凝剂种类及用量等条件对尾矿沉降行为的影响规律，并研究了强化尾矿沉降的措施。静态 沉降试验结果表明尾矿中物质表面所带电荷和颗粒粒径是导致尾矿沉降速度低的主要原因，调节p H 可强化尾矿的沉降； 分子量为8 0 0 万的阴离子型聚丙烯酰胺 以下简称P A M 能显著提高尾矿沉降速率；p H 、P A M 单耗与P A M 配制浓度这3 个因素中，p H 对尾矿沉降速率的影响最显著，P A M 单耗的影响次之，P A M 配制浓度的影响相对较弱；在给料浓度为8 ％、 p H 7 ．0 5 、P A M 单耗为2 0 0 出、P A M 配制浓度为0 ．1 5 ％时，能得到良好的沉降指标，平均沉降速率为5 ．5 8r a m ／r a i n ，优于强 化沉降前的尾矿沉降速度0 ．3 5r a m ／r a i n 。 关键词铝土矿；尾矿；沉降速率；絮凝剂；干堆 中图分类号T D 9 2 6文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 4 0 4 - 0 0 5 7 ．- 0 7 E x p e r i m e n t a lR e s e a r c ho nS t r e n g t h e n i n gS e d i m e n t a t i o no ft h eF l o t a t i o nT a i l i n g so fB a u x i t e ．] 叮H u i h u a ，F E N GQ i m i n g ，o UL e m i n g ，H UY o n g s c h o o to i M i n e r a l sP r o c e s s i n ga n dB i o e n n e e r i n g ，C e n t r a lS o u t hU n i v e r s i t y ， C h a n g s h a4 1 0 0 8 3 ，C h i n a A b s t r a c t I no r d e rt os o l v et h ep r o b l e mt h a tt h ef l o t a t i o nr a i l i n g so ft h eb a u x i t ew a sv e r yd i f l i c u l tt o b es e t t l e d ，t h ef l o t a t i o nt m l i n g so fb a u x i t ef r o mH e n a nw a ss t u d i e di nt h i sp a p e r 。a n dt h es e d i m e n t a t i o n b e h a v i o ra n ds t r e n g t h e n i n gm e a s u r e so ft h et a i l i n g sw e r es y s t e m a t i cs t u d i e db ys i n g l ef a c t o ra n do r t h o g o n a l s t a t i cs e d i m e n t a t i o ne x p e r i m e n t su n d e rd i f f e r e n tp Ha n dd i f f e r e n ts l u r r yc o n c e n t r a t i o na sw e l la sd i f f e r e n t t y p e a n dd o s a g eo ff l o c e u l a n t s ．．1 1 l er e s u l t ss h o w e dt h a tt h es i z eo ft h ep a r t i c l ea n dt h es u r f a c es t a t i c p o t e n t i a l o ft h e p a r t i c l e w e I et h e k e y e f f e c tf a c t o r sf o rt h es e d i m e n t a t i o nr a t eo f r a i l i n g s ．a n dg o o d s e d i m e n t a t i o no ft a i l i n g sc a nb e a c h i e v e db ya d j u s t i n gp H ．T h em o l e c u l a rw e i g h to f8m i l l i o na n i o n i c p o l y a c r y l a m i d eC a ns i g n i f i c a n f l ys t r e n g t h e nt h es e d i m e n t a t i o nr a t eo ft a i l i n g s ．A m o n gt l l e t h r e ef a c t o r s ．t I l e s l u r r yp Hh a st h em o s ts i g n i f i c a n ti n f l u e n c eo nt h es e d i m e n t a t i o nr a t ef o H o w e db yt h eu n i tc o n s u m p t i o n ． a n dt h ea m o u n to fp o l y a e r y l a m i d eW a sr e l a t i v e l yt h el e a s t ．G o o ds e d i m e n t a t i o ni n d i c a t o r sc o u l db eo b t a i n e d u n d e rc o n d i t i o n st h a tt h es l u r r yc o n c e n t r a t i o ni s8 ％。t h ep Hv a l u eo fs l u r r yi s7 ．0 5 。t h eu n i tc o n s u m p t i o n o fp o l y a c r y l a m i d ei s2 0 0 矾a n dt h ec o n c e n t r a t i o no f p o l y a c r y l a m i d e i S 0 ．1 5 ％， a n dt h e a v e r a g e s e d i m e n t a t i o nr a t ei s5 ．5 8m m ／m i nw h i c hi Sb e t t e rt h a nt h eo r i g i n a ls e d i m e n t a t i o nr a t eo f0 ．3 5r a m ／r a i n ． K e yw o r d s b a u x i t e ；t a i l i n g s ；s e d i m e n t a t i o nr a t e ；f l o e c u l a n t ；d r yh e a p 我国铝土矿储量丰富，但在现已探明的储量 中，大多为中低品位的高铝、高硅、高铁一水硬铝 石型铝土矿，只有少量的三水铝石和一水软铝石型 铝土矿。因此为了提高一水硬铝石型铝土矿矿石铝 硅比，降低氧化铝生产成本，现在工业上多采用 “选矿一拜耳法”生产氧化铝的工艺流程方案[ i - 2 ] 。 在铝土矿正浮选选矿过程中，添加一定量的N a 2 C O ， 调节浮选p H 、添加六偏磷酸钠作为分散剂并以油 收稿日期2 0 1 3 - 0 8 - 0 6修回日期2 0 1 4 - 0 5 2 9 作者简介徐会华 1 9 9 1 一 ，男，江西抚州人，硕士研究生。 酸作为一水硬铝石的捕收剂，在确保一水硬铝石和 铝硅酸盐脉石矿物在良好的分散状态下，使一水硬 铝石选择性上浮，并抑制含硅脉石矿物。由于浮选 过程中药剂的作用，导致了尾矿和精矿的表面活性 等表面性质发生了较大的改变，表面性质的改变会 对尾矿和精矿的沉降浓缩及过滤脱水产生很大的影 响[ 川，最终导致尾矿处理困难。若尾矿直接排入 尾矿坝中，不仅浪费大量的水资源，还会影响尾矿 万方数据 5 8 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第4 期 坝的安全。近年来，随着国家加强环保监管力度及 环保理念深入人心，如何妥善处理矿山尾矿，进而 实现资源的综合利用已成为摆在矿山企业面前的一 个首要问题，其中尾矿干堆技术[ 5 】已经被很多矿 山采用，要实现尾矿干堆，首先需对尾矿进行浓密 脱水处理。由于铝土矿浮选尾矿大多为高岭石等黏 土类矿物，它们易泥化，因此颗粒体积平均粒径较 小，沉降速度慢；尾矿矿浆呈强碱性，尾矿中主要 颗粒的表面电位均为负值，颗粒间产生较大的排斥 力，使得颗粒处于较稳定的分散状态，导致沉降速 度缓慢。由于铝土矿尾矿难以沉降[ 6 ] ，导致脱水困 难，影响尾矿膏体的制备。 本文通过研究铝土矿浮选尾矿物理化学性质， 揭示了铝土矿尾矿难以沉降的原因。针对尾矿难以 沉降的问题，采用絮凝和凝聚两种手段强化尾矿的 沉降，通过沉降速率比较选择了最佳絮凝剂，建立 了不同影响因素正交试验方案，分析了各因素的影 响程度，为细粒尾矿的快速沉降提供合理依据。 1 试样、药剂及试验方法 1 ．1 试样 1 ．1 ．1 实际尾矿矿样 本研究所用的尾矿浆系河南某铝土矿选矿厂现 场浮选尾矿，经测定尾矿矿浆的浓度为1l ％。为了 解尾矿的化学组成对得到的尾矿样品进行了化学分 析，分析结果见表1 ，为考察尾矿的物相组成对样 品进行了x 射线衍射分析，分析结果见图1 。 表l铝土矿尾矿的化学成分分析结果 T a b l e1T h ea n a l y s i so fc h e m i c a lc o m p o n e n to f b a u x i t et a i l i n g s／％ 成分虬n S i 0 2 F e 扣，K 2 0 T i 0 2C a OM s oN a 扣 含量 4 4 ．0 13 2 ．7 96 ．2 21 ．7 62 ．7 50 ．8 4O ．5 10 ．6 1 T { 越 嚼 H A 服飒荔五e 。 ；北 D 硝 0l O2 03 04 05 06 07 0 2 0 ／ o 图1 尾矿样品的X 射线衍射图谱 F i g ．1 T h eX r a yd i f f r a c t i o np a t t e r no ft a i l i n g s s a m p l e 由表1 和图l 的结果可知，该样品的铝硅比为 1 ．3 4 ，该样品的矿物组成为高岭石、一水硬铝 石、赤铁矿、叶蜡石、金红石、石英、云母和锐钛 矿等。 为检测该样品的粒度分布情况，对该尾矿样品 采用激光粒度分析仪进行了粒度分析，样品粒度分 布见表2 ，样品的体积平均粒径为3 8 ．6 8 2p , m 。 表2尾矿样品的粒度分布 T a b l e2S i z ed i s t r i b u t i o no ft a i l i n gs a m p l e s ，％ 1 ．1 ．2 单矿物矿样 从X R D 分析结果可知，尾矿样品中主要含有 的铝、硅矿物为一水硬铝石和高岭石，因此为研究 尾矿的沉降机理，分别制备了一水硬铝石和高岭石 的纯矿物，并对它们的粒度进行分析对比，结果见 表3 。 表3试验用3 种矿样粒度对比 T a b l e3T h ep a r t i c l es i z ec o m p a r i s o no ft h et h r e e s a m p l e s，m 1 ．2 药剂 试验采用的试剂包括化学纯聚丙烯酰胺 分子 量分别为8 0 0 万、l2 0 0 万和l6 0 0 万 和分析纯 硫酸与碳酸钠。 1 ．3 试验方法 1 ．3 ．1 沉降试验 为考察尾矿样品的沉降性能，对尾矿样品进行 了静态沉降试验，试验步骤为 1 用5 0 0m L 烧杯 取相同体积的尾矿矿浆，并用自来水调节至需要的 尾矿矿浆浓度； 2 用碳酸钠和稀硫酸调节矿浆 p H ，再添加聚丙烯酰胺； 3 用固定转速的搅拌机 在转速为3 0 0r ／m i n 的条件下搅拌5m i n ； 4 将矿 浆倒人5 0 0m L 沉降量筒中并定容至5 0 0m L ，上 枷{善瑚m咖啪栅鲫湖伽{昙瑚姗。 万方数据 2 0 1 4 年第4 期徐会华等铝土矿浮选尾矿强化沉降试验研究5 9 下均匀摇动2 0 次后静置计时并开始读数，在相同 的时间间隔内读取上层澄清界面的刻度； 5 数据 处理。绘制尾矿矿浆的沉降曲线，沉降曲线斜率代 表尾矿在某一时间的沉降速度，以沉降前2 0m i n 曲线的平均斜率为尾矿的平均沉降速率，通过比较 沉降速率的大小考察尾矿的沉降性能[ 7 ] 。 1 ．3 ．2Z e t a 电位测试 为考察样品在不同条件下，颗粒表面电位的大 小，试验采用电泳法测试了颗粒表面的电位。将样 品用玛瑙研磨至2 斗m ，每次称取1 0 0m g 矿样倒 人1 0 0m L 烧杯中，添加5 0m L 去离子水，添加 药剂，用磁力搅拌器搅拌5m i n ，然后静置1m i n ， 用注射器抽取lm L 矿浆溶液注射入检测仪器的测 试池，在 9 4 H 型微电泳仪上进行Z e t a 电位测定， 测量3 次取平均值。 1 ．3 ．3 激光粒度分析 按照沉降试验调节矿浆p H 并加入聚丙烯酰 胺，将调节好的矿浆摇匀后抽取1m L 矿浆并稀释 至需要的浓度，通过激光粒度仪对入选矿浆样的表 观粒度分布进行检测。 1 ．3 ．4 浊度测试试验 为考察试验样品的沉降效率，用上清液的浊度 值来表征沉降快慢，若上清液浊度值小，说明样品 的沉降效率高，反之，则说明样品的沉降效率低。 取沉降试验上清液1 0m L ，用烧杯将上清液稀释 1O 倍并摇匀；取少量稀释后的上清液加入到浊度仪 测试专用的试管中，在浊度仪上进行浊度测试，测 量3 次并取平均值。 2 试验结果与讨论 2 ．1 单因素试验 2 ．1 ．1 尾矿矿浆p H 对尾矿沉降行为的影响 现场在浮选一水硬铝石的过程中，N a 2 C O ，的 用量为2 ．0 ～3 ．0k g ／t ，导致铝土矿尾矿的矿浆p H 为 9 ．2 9 左右。据研究表明[ s | ，尾矿中3 种主要矿物 高岭石、一水硬铝石和叶蜡石的等电点p H 分别为 4 ．2 、6 ．2 、1 ．8 ，由于尾矿矿浆的p H 大于主要矿物 的等电点，由矿物一水溶液界面双电层理论 S t e m 模型知，尾矿样品中主要颗粒表面电位均为负值， 颗粒问存在较强的静电斥力，根据经典D L V O 理论 知，颗粒处于稳定的分散状态，沉降缓慢。为减弱 或消除颗粒表面电位对沉降速度的影响，在尾矿矿 浆浓度为1 1 ％时，采用H 2 S O 。调节p H ，考察矿浆 p H 变化对尾矿沉降快慢的影响，结果如图2 所示。 E g 、、 越 谴 裂 艟 ’ ’ “ 汀L 降时川／m m 图2 矿浆p H 对尾矿沉降性能的影响 F i g ．2 T h ee f f e c to fp u l pp HO nt h es e d i m e n t a t i o n p r o p e r t y 由图2 可求得，当尾矿矿浆p H 为9 ．2 9 时，尾 矿的平均沉降速度仅为0 ．3 5r a m ／r a i n ，随着尾矿矿 浆p H 向中性偏移，尾矿的沉降速度呈增大趋势， 当尾矿矿浆p H 在7 左右时的沉降速度明显高于在 p H 为9 ．2 9 时的沉降速度，这主要是因为随着矿浆 p H 的降低，尾矿中主要颗粒的表面电位‘的绝对 值降低，即尾矿矿浆的混合电位降低，尾矿颗粒间 的静电作用能降低，颗粒间的稳定性降低，沉降速 度增大。因此，‘工业上，可以通过添加大量的酸来 降低尾矿的p H ，从而起到增大尾矿沉降速度的目的。 2 ．1 ．2 尾矿矿浆浓度对尾矿沉降性能的影响 根据絮凝剂絮凝理论【9 ] ，尾矿沉降效果与给料 浓度有关，为考察不同尾矿矿浆浓度对沉降性能的 影响，分别配制浓度为7 ％、8 ％、9 ％、1 0 ％、1 1 ％ 的尾矿矿浆，采用分子量为8 0 0 万的P A M 进行絮 凝沉降试验，P A M 单耗 絮凝剂单耗是指絮凝过 程中每吨尾矿所消耗的絮凝剂干粉的质量 为2 0 0 加，尾矿矿浆浓度对沉降性能的影响试验结果如图 3 所示。 由图3 可见，随着尾矿矿浆浓度的减小，尾矿 沉降时问／r a i n 图3 尾矿矿浆浓度对沉降性能的影响 F i g ．3 T h ee f f e c to fc o n c e n t r a t i o no ft a i l i n g sp u l p O ns e d i m e n t a t i o np r o p e r t y ∞舳∞∞加∞鲫∞∞加o 万方数据 6 0 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第4 期 的沉降速率呈增大趋势；当尾矿矿浆浓度低至8 ％ 时，再降低矿浆浓度，沉降速率增幅很小；由于给 料矿浆浓度越低，沉降底流浓度越小[ 10 I 。综合考 虑沉降速率与底流浓度两个指标，尾矿矿浆浓度为 8 ％时沉降效果最优。 2 ．1 ．3 不同分子量阴离子型P A M 对尾矿沉降陛能 的影响 由于絮凝剂聚丙烯酰胺为含有长碳链的高分子 聚合物，可以通过桥联作用和静电作用将颗粒连接 成团达到絮凝的效果，且由于阴离子聚丙烯酰胺含 有较多离子，静电作用力较强且较牢固[ 1 1 | ，因此， 阴离子聚丙烯酰胺效果较优，试验即选择这种类型 P A M 进行试验。为考察不同分子量阴离子型P A M 对尾矿沉降的影响，在给矿矿浆浓度为8 ％条件下， 选用分子量分别为8 0 0 万、12 0 0 万、16 0 0 万3 种P A M 分别进行沉降试验，试验结果见图4 ，对沉 降上清液进行浊度测试，试验结果见表4 。 沉降时间／r a i n 图4 不同分子量P A M 对尾矿沉降性能的影响 F i g ．4 T h ee f f e c to fd i f f e r e n tm o l e c u l a rw e i g h to f P A Mo ns e d i m e n t a t i o np r o p e r t yo ft a i l i n g s 表4不同分子量P A M 对尾矿沉降上清液浊度的影响 T a b l e4T h ee f f e c to fd i f f e r e n tm o l e c u l a r w e i g h t o fP A Mo ns u p e m a t a n tt u r b i d i t y 不添加 分子量8 0 0 万P A M 分子量l2 0 0 万P A M 分子量16 0 0 万P A M 由图4 知，在相同阴离子型P A M 用量的情况 下，随着P A M 分子量的增加，尾矿浆的沉降速度 呈增大趋势；但从表4 上清液浊度试验结果中发 现，用分子量为12 0 0 万与16 0 0 万的絮凝剂絮凝 沉降后上层清液浊度较大，回水无法循环使用。因 此，综合考虑沉降速度和上清液的浊度两方面因 素，分子量为8 0 0 万的阴离子型P A M 对尾矿的沉 降效果较佳。 2 ．1 ．4P A M 用量对尾矿沉降性能的影响 根据絮凝机理[ 1 引，絮凝剂添加量过多或过少 都会产生絮凝剂失效。针对8 0 0 万分子量的阴离子 型P A M ，为确定该P A M 对尾矿矿浆浓缩过程中最 佳的絮凝剂添加量，在矿浆浓度为8 ％的条件下， 测试絮凝剂的不同药剂量对沉降的影响，其沉降曲 线如图5 所示。 沉降时间／n i 图5P A M 用量对尾矿沉降性能的影响 F i g ．5 T h ee f f e c to fd o s a g eo fP A Mo n s e d i m e n t a t i o np r o p e r t yo ft a i l i n g s 由图5 可知，随着阴离子型聚丙烯酰胺用量的 增大，沉降速度先增大较快后趋于稳定，但当絮凝 剂的用量继续增大到1 7 5g e t 时，P A M 用量再增 加，尾矿矿浆沉降速度增幅减小，这是由于絮凝作用 存在一个最佳用量，因此最佳P A M 用量为1 7 5g ／t 。 2 ．2 正交试验 单因素试验结果表明，P A M 单耗与尾矿矿浆 p H 对尾矿沉降速率有较大的影响。为进一步考察 尾矿矿浆p H 、P A M 单耗与P A M 配制浓度[ 1 3 ] 这3 因素对尾矿沉降速率的影响大小，在单因素试验的 基础上，设计了一个3 因素4 水平正交试验，试验 衡量指标为尾矿矿浆平均沉降速率 即沉降曲线的 斜率 ，p H 的4 个水平分别为7 ．0 5 、7 ．8 5 、8 ．5 5 和 9 ．0 8 ，P A M 单耗的4 个水平分别为1 2 5 、1 5 0 、1 7 5 和2 0 0g ／t ，P A M 配制浓度的4 个水平分别为 0 ．0 5 ％、0 ．1 0 ％、0 ．1 5 ％和0 ．2 0 ％，试验采用3 因素4 水平正交试验表安排方法进行，试验结果见表5 。 从表5 可知，p H 引起的极差最大，P A M 单耗 引起的极差次之，P A M 配置浓度引起的极差最小， 说明p H 对尾矿沉降速率的影响最大，P A M 单耗对 4 8五J 豇L踮如∞田 3 8 1 5 万方数据 2 0 1 4 年第4 期徐会华等铝土矿浮选尾矿强化沉降试验研究 6 1 表5正交试验极差分析结果 T a b l e5T h er a n g ea n a l y s i so ft h eo r t h o g o n a le x p e r i m e n t 尾矿沉降速率影响次之，P A M 配制浓度对尾矿沉 降速率的影响相对较弱。由正交试验可知尾矿沉降 最优条件为p H 7 ．0 5 ，P A M 单耗为2 0 0s ／t ，P A M 配制浓度为0 ．1 5 ％。 2 ．3 验证试验 在上述试验的基础上，研究了最优条件下 尾 矿矿浆浓度为8 ％，p H 为7 ．0 5 ，P A M 单耗为2 0 0 矾， P A M 配制浓度为0 ．15 ％时 的静态沉降试验，沉降 曲线见图6 。通过静态沉降曲线求微分可得到尾矿 的沉降速度与时间的关系曲线，结果见图7 。 童 趟 褪 艇 礁 U 沉降时间／m i l l 图6 最优条件下．尾矿的沉降曲线 F i g ．6 T h ec u r v eo ft h et a i l i n g s s e t t l i n gu n d e r o p t i m a lc o n d i t i o n s 沉降时间／m i n 图7 最优条件下。尾矿沉降速度随沉降时间的 变化规律 F i g ．7 T h ev a r i a t i o no fs e d i m e n t a t i o nr a t ew i t h t i m e o fs e t t l e m e n tu n d e ro p t i m a lc o n d i t i o n s 通过沉降曲线计算出尾矿平均沉降速率为5 ．5 8 m m ／m i n ，与上述正交试验结果相符。 根据图7 沉降速度的差异将高分子絮凝剂的絮 凝沉降过程中速度的变化划分为6 个阶段湍流影 响段 A B 、加速沉降段 B C 、沉降末速段 C D 、干涉沉降段 D E 、压密沉降段 E F 、 极限沉降段 F G 。 因此，在强化尾矿沉降过程中，可通过增大尾 矿沉降末速度和增大尾矿沉降末速段的持续时间来 强化尾矿的沉降。 3 强化尾矿沉降机理分析 由斯托克斯自由沉降理论知增加颗粒的表观粒 度和改变颗粒沉降所处的复合力场是增大颗粒沉降 速度的两种有效途径。为研究铝土矿尾矿的强化沉 降机理，试验选用两种代表矿物一水硬铝石和高岭 石为研究对象，研究了一水硬铝石和高岭石这两种 铝、硅矿物的强化沉降机理。 3 ．1 p H 对铝、硅矿物沉降的影响 图8 为不同p H 条件下，一水硬铝石和高岭石 沉降上清液浊度随p H 变化关系，从图8 可以看 出， p H5 ．5 ～7 ．5 时，一水硬铝石的上清液浊度最 小，表明在这个p H 范围内一水硬铝石的凝聚效果 最好，但在强酸或强碱条件下，一水硬铝石的沉降 上清液浊度较大，说明一水硬铝石分散良好；高岭 石在试验p H 内，沉降上清液的浊度随p H 的升高 而增大。 为探讨p H 对铝、硅矿物沉降影响的机理，对 铝、硅矿物表面电位进行了分析，分析结果见图 9 ，结合图8 ，可以看出，当铝、硅矿物表面电位 的绝对值越小时，沉降上清液的浊度越小，说明矿 童 毯 蚕 艇- q p H 图8p H 对沉降上清液浊度的影响 F i g ．8I m p a c to fp Ho nt h es e d i m e n t a t i o n s u p e r n a t a n tt u r b i d i t y 一。口Im．Ⅲ占＼髓镧逝好 万方数据 6 2 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第4 期 物凝聚效果越好。 p H 图9 一水硬铝石和高岭石的Z e t a 电位一p H 关系 F i g ．9 T h ev a r i a t i o no fZ e t ap o t e n t i a lw i t hp Ho f d i a s p o r ea n dk a o l i n i t e 根据经典D L V O 理论，在去离子体系中，计算 了一水硬铝石和高岭石颗粒间的静电作用能和范德 华相互作用能之和，绘出了粒子间总位能与粒子间 距的关系曲线，如图1 0 所示。 颗粒问距离／n m 图1 0 一水硬铝石和高岭石粒子间总位能与粒子 间距的关系 F i g ．1 0 T h er e l a t i o n s h i pb e t w e e n p o t e n t i a le n e r g y a n dp a r t i c l eg a po fd i a s p o r ea n dk a o l i n i t e 由图1 0 可知，一水硬铝石在近中性时，颗粒 间总位能“小于零，颗粒处于凝聚状态，而在强 酸或强碱条件时，颗粒问总位能大于零，且颗粒间 存在较大的势垒，因此颗粒处于稳定的分散状态， 导致沉降缓慢；高岭石的总位能均大于零，说明颗 粒在整个p H 范围内均处于分散状态，与图8 铝、 硅矿物沉降结果相符。 3 ．2 聚丙烯酰胺对铝、硅矿物沉降的影响 为研究P A M 加快铝、硅矿物沉降速度的机理， 首先进行了P A M 用量对铝、硅矿物沉降的影响规 律试验，试验结果见图1 1 ，由图1 1 可知随着 P A M 用量的增加，沉降上清液的浊度逐渐降低， 当P A M 用量增大到一定值时，P A M 对铝、硅矿物 的沉降影响减弱，因此，选择P A M 用量为0 ．2 5 m s ／L 。 P A M 用量／ m g I 。。 图1 l p H 对絮凝沉降上清液浊度的影响 F i g ．1lI m p a c to fp Ho nt h ef l o c c u l a t i o n s e d i m e n t a t i o ns u p e r n a t a n tt u r b i d i t y 在上述试验的基础上，选择在P A M 用量为 0 ．2 5 m g ／L 时，用激光粒度检测P A M 对颗粒表观粒 度的影响，并与不添加P A M 时颗粒的表观粒度进 行对比，试验结果见图1 2 1 3 。 冰 ＼ 瓣 钆 鞋 母j { 5 g l 驴／p m 图1 2 聚丙烯酰胺对一水硬铝石表观粒度的影响 F i g ．1 2I m p a c to fP A Mo nd i a s p o r e ’Sa p p a r e n ts i z e 万方数据 2 0 1 4 年第4 期徐会华等铝土矿浮选尾矿强化沉降试验研究 6 3 堡 碍 { L 齄 喇5 妪 l 倒恤“ 图1 3 聚丙烯酰胺对高岭石表观粒径的影响 F i g ．1 3I m p a c to fP A Mo nk a o l i n i t e ’8a p p a r e n ts i z e 由图1 2 ～1 3 可知，对于一水硬铝石和高岭石， 添加聚丙烯酰胺均能使其表观粒径增大，因此，沉 降速度增大；其中一水硬铝石的D s o 由1 2 ．9 2 2i z m 增大到1 7 ．7 6 8 斗m ，高岭石的砜则由1 4 ．7 7 6 斗m 增大到2 1 ．0 8 8p ．m ，即高岭石的表观粒径增大更为 明显，与浊度试验结果相符。从粒径的角度上分 析，聚丙烯酰胺的絮凝作用使铝、硅矿物的表观粒 径增大，从而增大颗粒的沉降速度。 4 结论 1 尾矿矿浆p H 过高或过低均不利于尾矿的 沉降，一般p H 在7 左右时尾矿沉降效果较好；对 于铝土矿尾矿在相同的P A M 单耗下，随着尾矿矿 浆浓度增大，尾矿的沉降速率逐渐降低。 2 单因素试验结果表明，尾矿矿浆浓度为8 ％ 时，尾矿矿浆沉降效果较佳，分子量为8 0 0 万的阴 离子型P A M 对铝土矿有较好的沉降效果。 3 正交试验表明，p H 、P A M 单耗与P A M 配 制浓度这3 个因素中，p H 对尾矿沉降速率的影响 最显著，P A M 单耗的影响次之，P A M 配制浓度的 影响相对较弱，当尾矿矿浆p H 7 ．0 5 、P A M 单耗为 2 0 0 虮、P A M 配制浓度为0 ．1 5 ％时能获得较好的沉 降效果，沉降速度为5 ．5 8m m ／m i n ，优于强化沉降 前的沉降速度0 ．3 5m m ／m i n 。 4 在最优条件下，对铝土矿尾矿的沉降曲线 进行分析，可将尾矿的沉降过程分为6 个不同的阶 段；在实际运用中可通过增大尾矿沉降末速度和延 长末速度段的持续时间来强化尾矿的沉降。 5 p H 主要通过降低矿物表面电位的绝对值， 降低颗粒间斥力，促使颗粒凝聚，加快沉降速度； P A M 主要通过增大颗粒的表观粒度从而增大颗粒 的沉降速度。 参考文献 [ 1 ] 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