探究絮凝剂用于红矿选矿厂尾矿沉降实验

探究絮凝剂用于红矿选矿厂尾矿沉降实验

摘要：随着水资源的日益枯竭及对环境保护要求的日益提高，选矿生产中的循

环水再利用已经成为了一个日趋重要的课题。而赤铁矿尾矿中含有大量的矿泥及

微细颗粒，使得水处理流程十分困难，合理的选择并使用絮凝剂在尾矿水处理中

具有重要意义。本文主要探讨聚丙烯酰胺用于该选矿厂尾矿沉降中的规律，为生

产提供理论指导。红矿选别产生的尾矿中存在大量矿泥及微细颗粒，使得尾矿水

处理非常困难，通过合理的添加絮凝剂提高尾矿颗粒的沉降效果，从而实现循环

水再利用。

关键词：絮凝剂；选矿；聚丙烯酰胺；水处理；沉降速率

一、尾矿的潜在开发意义

（一）选矿厂中的尾矿是矿物在进行加工过程中没有利用价值的废气产品。

但是并不代表它没有一点价值，尾矿里面有一些现今的有限的科学技术无法发现

和利用的有价成分，所以更需要我们将他们暂时集中起来保管处理，等待新技术

开采它的价值。矿业的开采过程是一个漫长的过程，它需要有人去发现，还需要

专业技术团队的指导，还要长时间的对地理进行勘测才能将它的价值完全体现，

但是不少人只关注他的后期的有价成分，不重视前期的准备，也对开采过后的废

旧产品不加留意，更谈不上尾矿的综合利用了，但是最近，由于矿业资源越来越

贫瘠，可利用的有效成分日渐减少，科学技术不断进步，使企业对尾矿的处理开

始重视。

（二）尾矿是经过漫长过程遗留下来的，人们将矿物质进行开采加工以后的

二手矿产品，而且由于企业对尾矿的集中处理，已经分不清尾矿是由哪种矿物质

组成的，尾矿成了一种复合型很强的特殊矿物质。金属矿上的尾矿一般是检测不

出有金属存在的非金属尾矿，重要的组成是各种钙镁碳酸盐，假如用现在的高科

技对这些尾矿进行集中加工处理，将这些尾矿用工艺的设备和技术综合处理利用，尾矿就会成为一种新的工艺的能源，尾矿既有金属的存在，又有大量非金属矿物

的存在，可以做特殊处理，况且尾矿的处理过程已经计算在原来的半成品里面，

尾矿再加工时可以节省大量的时间和人力资源，因为它具有符合能源的特性，可

以生产出具有自己独特特性的产品，不但可以使加工的成本降低，还能使具有尾

矿特点的新能源能够廉价的被人使用。

二、絮凝剂用于红矿选矿厂尾矿沉降实验

（一）试样采集及性质

试验所用矿浆采自尾矿浓缩池的给矿，根据现场测定浓度约为14%。将采回

矿泥进行烘干、混匀，并进行缩分制样。-0.074mm的含量超过了80%，-

0.025mm的含量也接近50%。大量的微细颗粒导致尾矿矿浆难以自然澄清，解决

尾矿浓缩池溢流的澄清度问题，需要加入絮凝剂使其中的微细粒颗粒预先絮凝，

使之形成絮团，增大粒度，从而提高沉降速率。

（二）试验方法

1、试验仪器、药剂及方法

试验仪器：500ml量筒、烧杯、移液管、容量瓶、玻璃棒、秒表、pH计。

试验药剂：阴离子聚丙烯酰胺（配置浓度0.25‰）、盐酸、氢氧化钠。

试验方法：在各种不同条件下测定500ml量筒内矿浆致密层从450ml刻度沉

降至350ml刻度（49mm）之间的沉降时间（s），换算成沉降速率（m/h）进行

对比。加药量单位为g/（t干矿）。

2、试验过程及结果分析

加药量条件试验

试验条件：矿浆浓度14%，pH值7，细度为-200目占81.2%。

分析：在一定范围内，随着絮凝剂用量的加大，沉降效果逐渐提高。加药量

在40～50g/t之间效果尤其明显，说明在此加药量范围内絮凝剂高分子链对矿浆

中颗粒吸附较为充分。但是随着药剂用量的继续加大，效果则趋于缓和。

浓度条件试验

试验条件1：加药量20g/t，pH值7，细度为-200目占81.2%。

试验条件2：沉降速率固定，pH值7，细度为-200目占81.2%。

由于试验中沉降时间不可能控制特别精确，沉降速率结果存在偏差，此试验

沉降速率控制在0.5～0.55之间，可认为沉降速率相同。

综上所述，矿浆浓度是影响絮凝剂沉降效果的一个非常重要的因素，浓度越高，颗粒间表面电荷斥力作用越明显，布朗运动越剧烈，颗粒越难以沉降。

pH条件试验

条件：矿浆浓度14%，加药量20g/t，细度为-200目占81.2%。将中性矿浆用

盐酸和氢氧化钠配置成为酸性和碱性矿浆。

分析：酸性和碱性环境对聚丙烯酰胺的絮凝作用均有影响，而碱性条件中絮

凝剂沉降效果更好，更利于矿浆的沉降。

从静电引力观点和聚丙烯酰胺的化学性质来看，pH值对絮凝效果的影响主要

表现在两个方面：一是胶体粒子的表面电位；二是聚丙烯酰胺上的基因水解。尾

矿颗粒带有正电荷，pH值越大，颗粒表面正电性越强，颗粒与阴离子型聚丙烯酰胺表面基团的吸引力就越强，从颗粒角度讲，pH值越大越有利于矿石颗粒的沉降。从聚丙烯酰胺的表面活性来看，部分水解的-COO-基变成了-COOH，降低了水解度，使得絮凝剂沉降效果提高。

细度条件试验

试验条件：矿浆浓度14%，加药量20g/t，pH值7。

将尾矿干样过500目筛子脱泥，筛上物测定-200目占69.8%，用此筛上物作

为对比矿样。分析：在相同的条件下，矿浆中的微细颗粒减少后，沉降速率有明

显的提高。究其主要原因是矿石颗粒间带电荷，在斥力作用下颗粒发生原地振动，抵消重力沉降作用，颗粒越细，抵消效果越明显。而且对于一些超微细的泥化颗粒，是絮凝剂无法捕捉的。因此，矿浆的细度也是决定沉降速率的一个主要因素。

三、总结

（一）絮凝剂水处理具有简便、高效、投资小等优势，近些年来，随着人们

对水处理认识的不断提高，絮凝剂已经遍及生产、生活水处理等各个行业，得到

越来越多的重视。

（二）影响絮凝剂沉降效果的因素有：矿浆浓度、粒级组成、pH值及加药量等。

（三）该选矿厂处于生产初期，原矿性质多变且生产流程复杂，影响生产的

因素也比较多，尾矿矿浆浓度、细度、pH值等性质经常会发生改变，而加药制度调整不及时会造成浓缩池溢流水浑浊，造成生产不稳定。此条件试验对于该选矿

厂日常加药方案有着非常重要的指导意义。

参考文献：

[1]沃廷枢、田文旗等，《尾矿库手册》，冶金工业出版社，2013年；

[2]陈汉山；Steve Rosin；；中国几个尾矿坝的土工研究及复垦[A]；第六届全国采