2008, Vol. 22引用本文 |
| 浸金尾渣选铁的尾矿沉降性能研究 |  [PDF全文] |
2. 江西环境工程职业学院, 江西 赣州 341000
2. Jiangxi Environmental Engineering Vocational College, Ganzhou 341000, Jiangxi, China
硫化矿型金矿中黄金颗粒与黄铁矿共生或被其包裹, 在提金冶炼过程通常是采用焙烧, 使黄铁矿反应生成SO2和氧化铁, SO2被回收利用生产硫酸, 而氧化铁则随尾渣被排放在尾矿库中。由于尾渣中含有一定量的氰化物, 一般生产中将尾渣在浓密机中沉降, 底流达到一定浓度后采用陶瓷过滤机脱水, 滤液返回生产流程, 而滤饼被堆放在尾矿库中, 尾渣中的铁含量为35 %~42 %, 堆放浪费了大量的铁资源。针对尾渣中铁的回收, 在生产中已采用SLon立环高梯度强磁选机取得成功, 获得的铁精矿中铁含量在55%以上, 有害元素S的含量符合炼铁要求。但是浸金尾渣选铁后的尾矿中粒度组成和化学性质发生变化, 尾矿中主要为原矿在焙烧中生成的粒度细、比重小的硅酸盐等物质, 而粒度粗、比重大的富铁颗粒进入铁精矿。因此浸金尾渣在选铁后的尾矿在浓密机中沉降速率慢, 浓密机底流浓度低, 导致陶瓷过滤机的产能大幅下降, 而且浓密机上清液固体含量增加, 返回严重影响了整个浸金工艺。
目前, 国内主要是针对选铁、铜、铝土矿等尾矿的沉降性能进行研究, 主要集中在无机絮凝剂和有机絮凝剂等[1-3]。由于浸金尾渣的选铁是在近几年发展起来的, 针对此类尾矿的沉降性能研究几乎是空白。本文以浸金尾渣选铁的尾矿为研究对象, 通过测试加入絮凝剂前后尾矿固液界面的高度变化及上清液的固体含量变化, 比较了不同类型聚丙烯酰胺对尾矿沉降性能的影响, 分析了絮凝剂与尾矿的作用机理。
1 试验部分 1.1 试样及试剂本研究对象为某浸金尾渣选铁的尾矿, 采用筛析方法测试其粒级分布, 粒度分布结果见表 1。
| 表 1 粒级分布 |
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所用的试剂阳离子型、非离子型和阴离子型有机高分子絮凝剂由中国长城铝业化学药剂厂提供, 纯度为98 %。
1.2 试验器皿试验所需器皿为500 mL烧杯和250 mL量筒若干。
1.3 试验方法 1.3.1 试样及试验步骤沉降试验所用尾矿试样为浸金尾渣选铁尾矿, 浓度为7 %。试验步骤为均匀取一定量的矿浆, 移入量筒中, 定容至250 mL, 然后添加絮凝剂, 上下均匀搅拌3次, 静置读数, 在相同的时间间隔内记录界面的高度。
1.3.2 滤液固体含量的测定将两张定性滤纸折叠, 对过滤的滤液采用滴滤的方式, 滴滤完成后, 将滤纸烘干, 称量滤纸的质量, 计算滤液的固体含量。
2 结果与讨论 2.1 絮凝剂类型对尾矿沉降性能的影响图 1考察了有机高分子絮凝剂类型, 即阴离子型、非离子型和阳离子型聚丙烯酰胺对尾矿沉降性能的影响。三种絮凝剂的分子量为1 100万~1 200万, 絮凝剂的用量为20 g/t。由图 1可知, 在相同的药剂用量条件下, 非离子型絮凝剂对尾矿沉降性能的影响较弱, 而阴离子型絮凝剂对尾矿的沉降性能最佳, 阳离子型絮凝剂对尾矿的沉降影响次之。同时, 根据絮凝剂类型对清液层固体含量的影响可知(表 2), 阴离子型聚丙烯酰胺清液层的固体含量最小为0.28 g/L, 沉降时间为2 min。
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| 图 1 絮凝剂类型对尾矿沉降的影响 |
| 表 2 聚丙烯酰胺类型对清液层固体含量的影响 |
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2.2 阴离子型聚丙烯酰胺分子量对尾矿沉降的影响
根据图 1有机高分子絮凝剂类型对尾矿沉降性能的影响, 选择阴离子型絮凝剂, 考察了阴离子型絮凝剂的分子量变化对尾矿沉降性能的影响。阴离子型有机高分子絮凝剂分子量分别为800万、1 200万和1 600万, 三者用量均为15 g/t时对尾矿沉降性能的影响。由图 2可知, 当絮凝剂分子量为1 600万时, 对尾矿的沉降性能效果最好, 在沉降时间为2 min时, 尾矿可以迅速进入压缩沉降; 而分子量为800万的絮凝剂对尾矿沉降性能影响较差。同时, 由阴离子型聚丙烯酰胺分子量对清液层固体含量的影响(表 3)可知, 随着分子量的增加, 清液层的固体含量随之降低, 当分子量为800万时, 清液层的固体含量为1.2 g/L, 分子量为1 600万时, 清液层的固体含量为0.09 g/L。
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| 图 2 阴离子型聚丙烯酰胺分子量的变化对尾矿沉降影响 |
| 表 3 阴离子型聚丙烯酰胺分子量对清液层固体含量的影响 |
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2.3 阴离子型絮凝剂用量对尾矿沉降的影响
根据图 2阴离子型絮凝剂分子量变化对尾矿沉降的影响, 选择分子量为1 600万的有机高分子絮凝剂, 考察了其用量变化对尾矿沉降性能和清液层固体含量的影响, 结果见图 3。由图 3可知, 加入絮凝剂后, 尾矿的沉降效果明显提高。当絮凝剂用量为20 g/t和25 g/t时, 尾矿的沉降效果较好(表 4), 在沉降时间为2 min可以快速沉降至底部。考虑经济因素和絮凝效果, 选择20 g/t为絮凝剂最佳用量。
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| 图 3 絮凝剂用量变化对尾矿沉降影响 |
| 表 4 阴离子型絮凝剂用量变化对清液层固体含量的影响 |
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3 机理分析
由试验可知, 阴离子型聚丙烯酰胺对浸金尾渣选铁尾矿的絮凝效果要优于非离子型和阳离子型, 这主要是因为阴离子型絮凝剂分子中的极性基团(-COO-)与浸金尾渣选铁尾矿中的氧化铁和硅酸盐物质表面发生了氢键吸附作用[4-6]。由图 1可知, 阴离子型絮凝剂的絮凝效果明显优于阳离子型絮凝剂。主要原因是静电物理吸附作用力较弱, 在阳离子型絮凝剂的作用下, 尾矿颗粒形成松散的絮凝状悬浮体, 而阴离子型絮凝剂与尾矿之间主要以化学吸附为主, 形成的悬浮体较实, 因此阴离子对尾矿的絮凝效果较好。
4 结论(1) 阴离子型絮凝剂对浸金尾渣选铁尾矿的絮凝效果明显优于非离子型和阳离子型絮凝剂, 同时清液层的固体含量也低于后二者;
(2) 对于有机高分子阴离子型絮凝剂, 分子量越大絮凝效果越好, 对于分子量为1 600万的絮凝剂, 药剂最佳用量为20 g/t。
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