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聚丙烯酰胺对细粒赤铁矿沉降行为的影响
2016-10-10
细粒铁精矿在浓缩过滤环节存在沉降速率慢,溢流固体悬浮物浓度高,精矿滤饼含水率高 等问题。通 过添加絮凝剂产生凝聚、桥连等作用使矿物颗粒形成絮团,可以促进细粒铁精矿沉降。以某赤铁矿 精矿为研究对象, 阴离子型、阳离子型、非离子型和两性聚丙烯酰胺为絮凝剂,通过沉降试验及赤铁矿表面ζ 电位 测定来考察聚丙烯酰 胺对赤铁矿絮凝沉降行为的影响。结果表明:赤铁矿颗粒与絮凝药剂分子间相互作用方式主要包括 静电力、氢键、范 德华力、化学吸附等,而ζ 电位在这一过程中是否起主要作用以及对这一过程是起促进或者弱化 作用主要取决于絮凝 剂使用种类、用量和矿浆pH 值。试验结果为选择合适絮凝剂更好促进细粒铁...
Series No. 484 ꢀ Octoberꢀ 2016 金ꢀ ꢀ 属ꢀ ꢀ 矿ꢀ ꢀ 山ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 总第 484期 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ METAL MINE 2016 年第 10 期 聚丙烯酰胺对细粒赤铁矿沉降行为的影响 1 ,2 1,2 1,2 1,2 1,2 张ꢀ 进 ꢀ 张ꢀ 芹 ꢀ 龙ꢀ 伟 ꢀ 曾ꢀ 睿 ꢀ 潘ꢀ 登 ( 1. 武汉科技大学资源与环境工程学院,湖北 武汉 430081; 2 . 冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室,湖北 武汉 430081) 摘ꢀ 要ꢀ 细粒铁精矿在浓缩过滤环节存在沉降速率慢,溢流固体悬浮物浓度高,精矿滤饼含水率高等问题。 通 过添加絮凝剂产生凝聚、桥连等作用使矿物颗粒形成絮团,可以促进细粒铁精矿沉降。 以某赤铁矿精矿为研究对象, 阴离子型、阳离子型、非离子型和两性聚丙烯酰胺为絮凝剂,通过沉降试验及赤铁矿表面 ζ 电位测定来考察聚丙烯酰 胺对赤铁矿絮凝沉降行为的影响。 结果表明:赤铁矿颗粒与絮凝药剂分子间相互作用方式主要包括静电力、氢键、范 德华力、化学吸附等,而 ζ 电位在这一过程中是否起主要作用以及对这一过程是起促进或者弱化作用主要取决于絮凝 剂使用种类、用量和矿浆 pH 值。 试验结果为选择合适絮凝剂更好促进细粒铁精矿沉降提供了理论依据和指导。 关键词ꢀ 细粒赤铁矿精矿ꢀ 絮凝ꢀ 沉降率ꢀ ζ 电位 + ꢀ 中图分类号ꢀ TD926. 2 1ꢀ ꢀ ꢀ 文献标志码ꢀ Aꢀ ꢀ ꢀ 文章编号ꢀ 1001-1250(2016)-10-097-06 ꢀ Effects of Polyacrylamide on Sedimentation Behavior of Fine-grained Hematite 1 ,2 1,2 1,2 1,2 1,2 Zhang Jin ꢀ Zhang Qin ꢀ Long Wei ꢀ Zeng Rui ꢀ Pan Deng ( 1. College of Resources and Environmental Engineering,Wuhan University of Science and Technology,Wuhan 430081,China; 2 . Hubei Key Laboratory for Efficient Utilization and Agglomeration of Metallurgic Mineral Resource,Wuhan 430081,China) Abstractꢀ Fine grained iron concentrate in concentrated filter link has problems of slow sedimentation rate,large overflow suspended solid value,high concentrate filter cake moisture content and so on. By adding flocculants,the mineral grains floc- cules based on cohesion and bridging function,which promotes the sedimentation of fine ore grain. A hematite concentrate were as research object,the anionic,cationic,nonionic and amphoteric polyacrylamide as the flocculating agents,through the sedi- mentation test and Zeta potential measurement to examine the effects of polyacrylamide on flocculation and sedimentation be- havior of fine-grained hematite. Test results show that,the interactions between ore grain and flocculation drug molecules in- clude electrostatic force and hydrogen bond,Van Der Waals force,chemical adsorption,and Zeta potential plays a main role in this process or not and promotes or weakens this process which mainly depends on the type,the dosage of flocculants and pH value of the slurry. It provides theoretical basis and guidance for adding flocculants to select appropriate flocculant to promote the settlement of fine iron concentrate. Keywordsꢀ Fine-grained hematite concentrate,Flocculation,Sedimentation rate,Zeta potential [ 3] ꢀ ꢀ 我国铁矿石资源较为丰富,2012 年已探明总储 题,这些问题长期困扰着选矿工作者 。 而通过添 加合适絮凝剂,利用凝聚、桥连等作用使矿物颗粒絮 团,表观上形成较大颗粒,可以改变矿物表面 ζ 电位, 量 744 亿 t,但铁矿石平均铁品位低于 30% ,比世界 [ 1] 铁矿石主要生产国平均铁品位低 20 个百分点 。 仅 微细粒嵌布铁矿石储量就多达 30 亿 ~ 40 亿 t,这部 分矿石中铁矿物结晶粒度一般小于 0. 074 mm,有的 [ 4] 加快细粒级矿粒沉降 。 本研究以武钢工业港某赤 铁矿精矿为研究对象,考察了 4 种不同聚丙烯酰胺类 药剂(APAM/ CPAM/ NPAM/ AmPAM) 对铁精矿絮凝 沉降效果的影响,并通过矿物表面 ζ 电位的测定来探 讨聚丙烯酰胺对赤铁矿絮凝沉降行为的影响。 [ 2] 甚至仅 0. 01 mm ,为实现该类矿石的有效分选,必 须细磨使其充分单体解离。 细磨后分选得到的铁精 矿在浓缩过滤环节存在沉降速度慢、跑浑现象严重、 溢流水质差、精矿损失严重、精矿滤饼含水率高等问 收稿日期ꢀ 2016-07-29 基金项目ꢀ 国家自然科学基金项目(编号:50974099)。 作者简介ꢀ 张ꢀ 进(1990—),男,硕士研究生。 · 97· 总第 484 期ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金ꢀ ꢀ 属ꢀ ꢀ 矿ꢀ ꢀ 山ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2016 年第 10 期 1 ꢀ 试验矿样和药剂 仪分散 5 min;量取 1 mL 待测液加入 JS94J 增强型电 泳仪电泳杯中,插入电极清洗两次,取 0. 5 mL 注入电 泳杯测量赤铁矿表面 ζ 电位,取 3 次测定值的平均值 作为赤铁矿表面的 ζ 电位值。 1 . 1ꢀ 试验矿样 试验矿样为武钢工业港某赤铁矿精矿,密度为 3 4 . 32 g / cm ,磨细至全部通过 74 μm,其化学多元素 分析结果见表 1,粒度分析结果见表 2。 表 1ꢀ 试样化学多元素分析结果 Table 1ꢀ Chemical composition analysis results of the sample 3ꢀ 试验结果与讨论 3. 1ꢀ 赤铁矿自然沉降试验 pH 直接影响着矿浆中矿物颗粒表面电性,而矿 物的表面电性又直接影响着矿物颗粒之间以及矿物 颗粒与絮凝剂分子之间相互作用的方式和机理,是矿 % 成 分 TFe SiO 2 Cu Pb Zn S P As [ 5] 含 量 61. 84 9. 32 0. 002 0. 003 0. 005 0. 028 0. 078 0. 002 物颗粒在水中状态的重要表征 。 在不添加絮凝剂 条件下,考察矿浆 pH 对赤铁矿沉降行为的影响。 结 果如图 1 所示。 表 2ꢀ 试样粒度分析结果 Table 2ꢀ Particle size distribution of the sample 粒级/ μm 产率/ % 负累积产率/ % 3 1 1 8 ~ 74 5 ~ 38 0 ~ 15 13. 2 20. 1 17. 6 21. 5 27. 6 100. 0 86. 8 66. 7 49. 1 27. 6 5 ~ 10 ꢁ 5 ꢀ ꢀ 从表 1 可以看出,试样铁品位为 61. 84% ,有害 元素硫、磷含量较低,SiO2 含量略高。 从表 2 可以看出, 试样粒度较细, ꢁ 15 μm 占 图 1ꢀ pH 对赤铁矿沉降效果及表面 ζ 电位的影响 Fig. 1ꢀ Effect of pH on hematite sedimentation and surface Zeta pointial 6 6. 7% ,ꢁ38 μm 占 86. 8% 。 1 . 2ꢀ 试验药剂 pH 调整剂:分析纯 NaOH、分析纯 HCl,均配制成 ▼ ■ —ζ 电位; —沉降率 浓度为 1 mol/ L 的溶液使用。 絮凝剂:阴离子聚丙烯 酰胺(APAM),分子量 1 500 万;阳离子聚丙烯酰胺 图 1 表明:随着矿浆 pH 的提高,赤铁矿表面 ζ 电 位先逐渐降低后小幅提高,赤铁矿零电点为 pH =5. 6, pH =10 时,赤铁矿表面 ζ 电位最低,为ꢁ23. 44 mV;赤 铁矿沉降率随矿浆 pH 的提高先提高后降低再提高, 即在 pH=6 时,赤铁矿沉降率取得极大值,为 40. 72% , 在 pH=10 时,赤铁矿沉降率取得极小值,为 28. 42% 。 DLVO 理论认为颗粒间相互作用方式主要有双电层斥 力和范德华引力,两者之间的平衡决定着同性颗粒间 ( CPAM),分子量 1 000 万;两性聚丙烯酰胺 ( Am- PAM), 分 子 量 1 200 万; 非 离 子 聚 丙 烯 酰 胺 NPAM),分子量 1 800 万。 絮凝剂均由中国铝业股 份有 限 公 司 郑 州 研 究 院 提 供, 均 配 制 成 浓 度 为 . 05% 的溶液使用。 试验用水为二次蒸馏水,pH 值 为 6. 98。 ( 0 [ 6] 的互凝状态 。 2<pH<5. 6 时,随着 pH 的提高,赤铁 矿表面 ζ 电位正值不断减小,颗粒间双电层斥力相应 逐渐降低,pH=5. 6 时,赤铁矿颗粒表面电性反转,ζ 电 位为最小负值,颗粒间双电层斥力最小,颗粒间更容易 互凝成团,赤铁矿沉降率取得极大值;6<pH<10 时,随 着 pH 的提高,赤铁矿颗粒表面 ζ 电位负值不断增大, 颗粒间双电层斥力也相应提高,pH =10 时双电层斥力 达到最大值,颗粒互凝受阻,赤铁矿沉降率出现极小 值;继续增大 pH,赤铁矿颗粒表面 ζ 电位小幅降低,赤 铁矿沉降率相应提高。 2 ꢀ 试验方法 2 . 1ꢀ 沉降试验 试验以沉降率(E0 )来衡量细粒赤铁矿的絮凝沉 降效果。 称取 W0 试样于 250 mL 烧杯中,向烧杯中添 加蒸馏水,配制成浓度为 2% 的矿浆,用数字高速搅 拌仪按转速为 700 r/ min 搅拌 10 min,将搅拌后的矿 浆倒入容积为 250 mL 沉降瓶,沉降时间 30 s,用虹吸 法抽取上层矿浆 220 mL,剩余矿浆过滤、烘干、称重, 计质量为 W。 定义 W 占 W0 的百分比为赤铁矿沉降 率 E0 ,E0 越大,则赤铁矿沉降效果越好。 3 . 2ꢀ 聚丙烯酰胺用量对赤铁矿沉降行为的影响 . 2. 1ꢀ APAM 用量对赤铁矿沉降行为的影响 在矿浆自然 pH 条件下,考察 APAM 用量对赤铁 2 . 2ꢀ ζ 电位测定 3 称取 5 mg 试样置于 245 mL 一定 pH 的溶液中, 搅拌 10 min,使其均匀分散为悬浮液,用移液管吸取 0 mL 悬浮液于烧杯中,添加絮凝剂后用超声波分散 矿絮凝沉降行为的影响,结果如图 2 所示。 5 · 98· ꢀ ꢀ ꢀ 张ꢀ 进等:聚丙烯酰胺对细粒赤铁矿沉降行为的影响ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2016 年第 10 期 ζ 电位为零,此后继续增加 CPAM 用量,赤铁矿表面 ζ 电位正值逐渐提高;随着 CPAM 用量的增加,赤铁矿 沉降率先迅速提高后降低,在 CPAM 用量为 5 mg / L 时,赤铁矿沉降率最高,为 89. 24% ,此后继续增加 CPAM 用量,赤铁矿沉降率逐渐降低。 CPAM 用量较 低时,表面 ζ 电位为负值的赤铁矿颗粒通过静电引力 吸附在表面荷正电的 CPAM 上,这样即使在 CPAM 用量较小的情况下也能产生较好的絮凝效果;而随着 CPAM 用量继续增大,赤铁矿颗粒表面电位正移,静 电斥力使 CPAM 在赤铁矿矿粒表面的吸附量减少, 絮凝效果变差。 图 2ꢀ APAM 用量对赤铁矿沉降行为的影响 Fig. 2ꢀ Effects of dosage of APAM on hematite sedimentation behavior ▼ ■ —ζ 电位; —沉降率 图 2 表明:随着 APAM 用量的增加,赤铁矿表面 3. 2. 3ꢀ NPAM 用量对赤铁矿沉降行为的影响 ζ 电位负值逐渐增大,但增幅逐渐变小;赤铁矿沉降 率随着 APAM 用量的增加先逐渐提高后小幅降低; 在 APAM 用量为 25 mg / L 时,赤铁矿沉降率达到最 大值,为 89. 10% ,比同样 pH、未添加 APAM 时赤铁 矿的 沉 降 率 ( 36. 70% ) 提 高 了 52. 40 个 百 分 点。 APAM 的活性基团在赤铁矿颗粒表面活性区域产生 化学吸附,并通过桥连作用生成絮团,这种吸附作用 不受赤铁矿颗粒表面电性影响,所以一定范围内增加 APAM 用量,赤铁矿表面 ζ 电位负值虽逐渐提高,但 APAM 依然能产生较好的絮凝效果,使得表面荷负电 的 APAM 絮凝表面荷负电的赤铁矿。 当 APAM 用量 过高时,因絮凝剂表面吸附空位有限,赤铁矿在絮凝 剂表面吸附饱和后,在絮凝剂某一“链段” 被吸附的 同时,其余部分由于粒子表面同性电荷的斥力很难继 在矿浆自然 pH 条件下,考察 NPAM 用量对赤铁 矿絮凝沉降行为的影响,结果如图 4 所示。 图 4ꢀ NPAM 用量对赤铁矿沉降行为的影响 Fig. 4ꢀ Effects of dosage of NPAM on hematite sedimentation behavior ▼—ζ 电位;■—沉降率 图 4 表明:随着 NPAM 用量的增加,赤铁矿表面 ζ 电位负值逐渐降低,在 NPAM 用量大于 20 mg / L 时,赤铁矿表面 ζ 电位随 NPAM 用量增加变化不明 显,维持在ꢁ3. 5 mV 左右;NPAM 用量较低时,随着 NPAM 用量的增加,赤铁矿沉降率先迅速提高,此后 增幅变小,NPAM 用量为 8 mg / L 时,沉降率最高,为 [ 7] 续被吸附 ,加之空间位阻效应影响,使矿物颗粒反 而呈现分散稳定状态,赤铁矿沉降率降低。 3 . 2. 2ꢀ CPAM 用量对赤铁矿沉降行为的影响 在矿浆自然 pH 条件下,考察 CPAM 用量对赤铁 矿絮凝沉降行为的影响,结果如图 3 所示。 88. 86% ,继续增大 NPAM 用量,赤铁矿沉降率逐渐 下降。 NPAM 主要是通过自身酰胺基与赤铁矿表面 高负电性的氧元素产生氢键缔合继而产生桥连作用 使矿粒絮团,虽然单个的氢键作用力比较弱,但随着 NPAM 用量增加,酰胺基团数相应增加,能产生更多 的氢键缔合作用,当这种作用量达到一定程度时也可 [ 8] 以产生与化学键作用同能级的牢固程度 ,继续增 大 NPAM 用量,因单个矿物颗粒表面覆盖着絮凝剂 而分散稳定,絮凝效果变差。 图 3ꢀ CPAM 用量对赤铁矿沉降行为的影响 Fig. 3ꢀ Effects of dosage of CPAM on hematite sedimentation behavior 3. 2. 4ꢀ AmPAM 用量对赤铁矿沉降行为的影响 ▼ ■ —ζ 电位; —沉降率 在矿浆自然 pH 条件下,考察 AmPAM 用量对赤 图 3 表明:随着 CPAM 用量的增加,赤铁矿表面 ζ 电位正移,CPAM 用量为 5. 40 mg / L 时,赤铁矿表面 铁矿絮凝沉降行为的影响,结果如图 5 所示。 · 99· 总第 484 期ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金ꢀ ꢀ 属ꢀ ꢀ 矿ꢀ ꢀ 山ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2016 年第 10 期 逐渐正移;添加 APAM 和未添加 APAM 时,赤铁矿表 面 ζ 电位均在 pH= 10 时取得负方向极大值,分别为 ꢁ 34. 33 mV 和ꢁ23. 44 mV;添加 APAM 后的赤铁矿沉 降率随着 pH 的提高逐渐降低。 絮凝剂 APAM 的添 加使得赤铁矿零电点减小,赤铁矿表面电位负移。 在 强酸性环境(pH = 2 ~ 3) 下,赤铁矿表面 ζ 电位为正 值,赤铁矿颗粒通过静电作用吸附在荷负电的 APAM 表面,并通过桥连作用形成絮团,APAM 表现出较好 的絮凝效果;随着 pH 的增大,赤铁矿表面 ζ 电位负 值逐渐增大,颗粒间静电斥力增强,使得赤铁矿颗粒 在 APAM 表面的吸附受阻,赤铁矿沉降率降低;pH = 10 时,赤铁矿的沉降率降至 50. 74% ;随着 pH 继续 提高,赤铁矿颗粒表面 ζ 电位负值虽有减小,但赤铁 矿沉降率仍然呈下降趋势,强碱环境下,赤铁矿颗粒 表面生成了氢氧化铁亲水性薄膜,颗粒间分散效果增 强,颗粒间距增大,颗粒间范德华引力以及单位长度 的絮凝剂分子能够桥连的矿物颗粒数均变小,赤铁矿 沉降率降低。 图 5ꢀ AmPAM 用量对赤铁矿沉降行为的影响 Fig. 5ꢀ Effects of dosage of AmPAM on hematite sedimentation behavior ▼ ■ —ζ 电位; —沉降率 图 5 表明:随着 AmPAM 用量的增加,赤铁矿表 面 ζ 电位负值逐渐提高,在 AmPAM 用量为 10 mg / L 时,赤铁矿表面 ζ 电位值为ꢁ15. 27mV,此后继续增大 AmPAM 用量,赤铁矿表面 ζ 电位负值虽仍逐渐提 高,但增势较为平缓;赤铁矿沉降率随着 AmPAM 用 量的增加先迅速提高后逐渐降低,在 AmPAM 用量为 5 mg / L 时,赤铁矿沉降率最高,为 86. 88% 。 弱碱性 条件下,带两种电性基团的 AmPAM 所带正电荷量会 降低,负电荷量相应增加,但这并没有对阳离子基团 通过静电引力桥连生成絮团产生太大影响,赤铁矿沉 降率小幅降低;进一步增大 AmPAM 用量,赤铁矿表 面 ζ 电位负值虽有提高但增幅趋于平缓,受空间位阻 效应影响,赤铁矿沉降率降低。 3. 3. 2ꢀ pH 对 CPAM 絮凝沉降赤铁矿的影响 CPAM 对赤铁矿表面 ζ 电位影响及 pH 对 CPAM 絮凝沉降赤铁矿的影响结果见图 7。 3 . 3ꢀ pH 对聚丙烯酰胺絮凝沉降赤铁矿的影响 为考察聚丙烯酰胺对赤铁矿沉降效果受 pH 变 化的影响程度,在 4 种聚丙烯酰胺用量均为 8 mg / L 条件下进行试验。 3 . 3. 1ꢀ pH 对 APAM 絮凝沉降赤铁矿的影响 APAM 对赤铁矿表面 ζ 电位影响及 pH 对 APAM 图 7ꢀ pH 对 CPAM 絮凝沉降赤铁矿的影响 Fig. 7ꢀ Effects of pH on CPAM flocculating sedimentation hematite 絮凝沉降赤铁矿的影响结果见图 6。 ▲ ▼ ■ —未添加 CPAM 时 ζ 电位; —添加 CPAM 时 ζ 电位; —沉降率 图 7 表明:添加 CPAM 可以使赤铁矿表面 ζ 电位 正移;添加 CPAM 和未添加 CPAM 时,赤铁矿表面 ζ 电位随着 pH 的提高均先负移,pH>10 后,又逐渐正 移;添加 CPAM 和未添加 CPAM 时,赤铁矿表面 ζ 电 位均在 pH=10 时取得负方向极大值,分别为ꢁ15. 47 mV 和ꢁ23. 44 mV;添加 CPAM 后的赤铁矿沉降率随 着 pH 的提高先逐渐提高后降低,在 pH 为 10 时,赤 铁矿沉降率最高,为 91. 12% 。 2<pH<10 时,赤铁矿 表面 ζ 电位随 pH 提高逐渐由正转负,且负值不断增 大,在静电引力作用下,矿物颗粒吸附在 CPAM 表面 继而通过桥连作用生成絮团;继续提高 pH,赤铁矿表 面 ζ 电位负值减小,赤铁矿沉降率也出现一定幅度的 降低,但赤铁矿沉降率均保持在 80% 以上。 图 6ꢀ pH 对 APAM 絮凝沉降赤铁矿的影响 Fig. 6ꢀ Effects of pH on APAM flocculating sedimentation hematite ▲ ▼ ■ —未添加 APAM 时 ζ 电位; —添加 APAM 时 ζ 电位; —沉降率 图 6 表明:添加 APAM 可以使赤铁矿表面 ζ 电位 负移;随着 pH 的逐渐提高,添加 APAM 和未添加 APAM 时,赤铁矿表面 ζ 电位均先负移,pH>10 后,又 · 100· ꢀ ꢀ ꢀ 张ꢀ 进等:聚丙烯酰胺对细粒赤铁矿沉降行为的影响ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2016 年第 10 期 3 . 3. 3ꢀ pH 对 NPAM 絮凝沉降赤铁矿的影响 NPAM 对赤铁矿表面 ζ 电位影响及 pH 对 NPAM 或阴离子基团会与矿粒通过静电吸附桥连生成絮团; ꢁ pH>10 时,大部分阳离子基团会水解电离成—COO , 絮凝沉降赤铁矿的影响结果见图 8。 而使絮凝剂分子与表面 ζ 电位为负值的赤铁矿颗粒 间产生较强的静电斥力,降低赤铁矿颗粒在絮凝剂表 面的吸附量,使桥连生成的絮团产率降低,赤铁矿沉 降率降低。 图 8ꢀ pH 对 NPAM 絮凝沉降赤铁矿的影响 Fig. 8ꢀ Effects of pH on NPAM flocculating sedimentation hematite ▲ ▼ ■ —未添加 NPAM 时 ζ 电位; —添加 NPAM 时 ζ 电位; —沉降率 图 9ꢀ pH 对 AmPAM 絮凝沉降赤铁矿的影响 Fig. 9ꢀ Effects of pH on AmPAM flocculating sedimentation hematite 图 8 表明:添加 NPAM 对赤铁矿表面 ζ 电位没有 显著影响;添加 NPAM 和未添加 NPAM 时,赤铁矿表 面 ζ 电位随着 pH 的提高均先负移,pH>10 后,又逐 渐正移;添加 NPAM 和未添加 NPAM 时,赤铁矿表面 ζ 电位均在 pH = 10 时取得负方向极大值,分别为 ▲—未添加 AmPAM 时 ζ 电位;▼—添加 AmPAM 时 ζ 电位;■—沉降率 4 ꢀ 结ꢀ 论 (1)自然条件进行沉降试验,pH=6 时,赤铁矿沉 ꢁ 21. 36 mV 和ꢁ23. 44 mV;在较宽 pH 范围内(2<pH< 降率达到最大值,为 40. 72% ;pH 为 10 时,赤铁矿沉 降率最低,为 28. 42% 。 1 0),赤铁矿沉降率均保持在 86% 以上,pH>10 时,随 着 pH 提高,赤铁矿沉降率大幅降低,pH=12 时,赤铁 矿沉降率降至 58. 16% 。 在强酸性(pH = 2 ~ 3) 条件 (2)赤铁矿沉降行为受 4 种聚丙烯酰胺类絮凝 剂作用影响的强弱顺序为 APAM >CPAM >NPAM > AmPAM;在矿浆 pH 为 2 时,絮凝剂用量均为 8 mg / L,NPAM 对赤铁矿沉降效果较好,而 APAM、CPAM、 AmPAM 分别在矿浆 pH 为 2、10、2 时,赤铁矿沉降率 最高,分别为 91. 94% 、91. 12% 、90. 68% ;4 种絮凝剂 对赤铁矿沉降行为受 pH 变化影响的强弱顺序为 APAM>AmPAM>CPAM>NPAM。 + 下, 部 分—CONH2 会 发 生 水 解 生 成—CONH3 , + CONH3 具有一定的弱阳离子特性,会促进药剂分 — [ 9] 子自身的伸直舒展 ,通过氢键作用,更好地吸附矿 物颗粒,继而生成絮团。 在 pH>10 时,絮团产率明显 下降,这是因为强碱环境下,NPAM 会产生一定的水 + 解,—CONH2 会水解生成—COOH,继而电离出 H 生 ꢁ 成—COO ,NPAM 自身会带一定的负电,NPAM 与表 (3)矿浆 pH>10 时,4 种 PAM 絮凝剂对赤铁矿 的絮凝效果都产生了不同程度的骤降,即高碱环境不 利于赤铁矿的絮凝沉降。 高碱环境下,矿粒分散性 好,赤铁矿表面 ζ 电位负值较大,矿粒与药剂分子间 因产生较大静电斥力或因静电引力减小,且絮凝剂部 分水解,桥连作用降低,也不利于絮凝行为的发生。 面荷负电的赤铁矿颗粒产生较强的静电斥力,降低桥 连作用,絮团产率降低,赤铁矿沉降率降低。 3 . 3. 4ꢀ pH 对 AmPAM 絮凝沉降赤铁矿的影响 AmPAM 对赤铁矿表面 ζ 电位影响及 pH 对 Am- PAM 絮凝沉降赤铁矿的影响结果见图 9。 图 9 表明:2<pH<4 时,添加 AmPAM 可以使赤铁 矿表面 ζ 电位正移,4<pH<12 时,添加 AmPAM 可以 使赤铁矿表面 ζ 电位负移。 添加 AmPAM 和未添加 AmPAM 时,赤铁矿表面 ζ 电位均在 pH = 10 时取得 负方向极大值,分别为ꢁ26. 37 mV 和ꢁ23. 44 mV;赤 铁矿沉降率随着 pH 的提高逐渐降低,且降幅逐渐增 大。 强酸条件下,AmPAM 的阳离子基团数多于阴离 子基团数,但随着 pH 的提高,阴离子基团数会不断 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 [ [ 1]ꢀ 唐雪峰. 难处理赤铁矿选矿技术研究现状及发展趋势[J]. 现代 矿业,2014(3):14-19. 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