单词 | 选择性絮凝选矿 |
释义 | 【选择性絮凝选矿】 拼译:selective flocculation used on mineral processing 选择絮凝是一种有用矿物细颗粒分选的新工艺之一。它是从两种或更多种矿物的分散体系中,使其中的一种矿物凝聚或絮凝。近年来这种新工艺受到选矿工作者广泛的重视并且在美国克利夫兰(Cleveland-cliffs)铁矿公司的蒂尔登矿投入工业生产,收到良好的效果。 这种工艺是基于利用不同矿物的表面性质的差异,使矿物在悬浮液中呈良好的分散状态,加入选择性絮凝剂,吸附在欲被絮凝的矿粒上,然后将聚团和悬浮液分离。絮凝剂一般用有机高分子剂;溶液中选择能使矿粒分离的pH值,电解质浓度,造成不同的零电点。絮凝是胶体分散体系中的一种现象,关于絮凝,其较老的概念是胶体形成大颗粒群的现象,这种颗粒群能被相当微弱的机械力或固-液界面上物理力的改变而受扰乱和崩解,如生成絮团,经搅拌后破裂,停止搅拌又复形成团絮体。经过多年的发展,认为絮凝应指高分子絮凝剂所产生的作用,它以线状的高聚物形式,通过高聚物的“桥联作用”,把固体微粒联接在一起,形成一种任意的,具有三度空间的、松疏的多孔的结构,亦即只有通过高聚物的“桥联作用”生成絮凝体的作用,才能称之为絮凝作用。在应用中,絮凝常和凝聚或凝结混淆在一起,其实两者是有很大区别的,凝聚系在胶体分散液中加入无机电解质,通过是电性中和、压缩双电层,降低老电位,减少微粒间的排斥势能,从而达到凝聚的目的。加入无机电解质,胶粒被驱赶在一起,形成凝块。这种凝块体积小,难得过滤,结块形成之后,不容易再用机械方法分散,最典型的例子是一般电解质对金溶胶的效应;豆浆(胶体蛋白悬浮液)加少量卤水(MgC12)或石灰(Ca(OH)2)即凝结,生成豆腐,豆腐很难再生成豆浆。聚集作用(Agqregation)是将许多单体集合成一个整体的作用,这个整体叫聚集体Aggregate亦即聚集体,是指由于强烈外力而结合的颗粒的组成的集合体,这个集合体只能用强烈的机械力才能将其分散,被分成微粒之后不能再形成与原来相似的物质。附聚作用与聚集作用相似。选择性絮凝与优先絮凝相同。选择性絮凝应用于选择微细颗粒,在20世纪初就进行了研究,但直到1974年,才开始用于工业。1910年德国的选矿界获得了把选择性絮凝应用于选矿方面的专利。1933年美国高登(Gaudia)在物理化学杂志上发表了几篇关于选择性絮凝应用于选矿方面的文章。1952年柯克(S.R.B.Cooke)发表文章,指出淀粉作为絮凝剂,能够很好地絮凝赤铁矿,而不能絮凝石英。1965年肯奇勒(J.A.Kitchener)开始研究絮凝的理论,用人工合成的3号絮凝剂研究纯矿物的絮凝特性和絮凝机理。1970年,前苏联柯尔查金进行了锰矿泥的选择性凝结的研究,1991年罗马尼亚布加勒斯特地质研究所,对极细粒矿石(~20μ)进行纯矿物组合的研究,所用絮凝剂为阳离子型、阴离子型和非离子型,水解度为30%。1971年以后,国内和国外研究这方面工作的人增多,发表的文章也很多,在伦敦皇家学院专门成立絮凝选矿研究室。芮达(A.D.Read)发表了许多较有份量的文章。国内中南工业大学和昆明工学院等单位也作了大量的工作。在絮凝理论方面形成同相絮凝的理论和异相絮凝的理论,这些理论是在当代物理、化学、物理化学及胶体化学中一些基本理论的基础上建立起来的。同相絮凝的理论由德理佳金(B.V.Derjagguin)和兰多(L.L.Landau)于1941年发表的文章,维伟(E.J.W.Verwey)和奥弗比克(J.Th.G.Overbeek)于1948年分别发表的文章综合而成,他们考虑了双电层的相互作用以及范德华吸引力,用它来解释悬浮胶体凝聚或分散的条件,这种理论称之为DLVO理论。DLVO理论认为悬浮液及溶胶的稳定性是由双电层的作用力和范德华力相互作用达到平衡而形成的。当两个同性电荷的胶体微粒相互趋近时,系统能量的变化是吸附势能与排斥势能的总和。异相絮凝的理论是在上述理论的基础上发展起来的,它是在特殊条件下的DLVO理论,也是更普遍的凝聚理论。DLVO理论对悬浮液或胶体的凝聚或分散是从同种微粒间的扩散双电层以及伦敦-范德华引力合并在一起考虑的,但对不同种类微粒间的凝聚与分散超出了它的范围。在异相凝聚中,因微粒不同,表面电性不同,它们的双电层作用是不对称的。这个理论的研究首先是德理佳金处理的,后由德维罗克司(O.F.Devereux)及布雷(P.L.de Bruyh)、希利(Healy)等进行了公式的推导和完善。另外建立了絮凝模型。在凝聚剂和絮凝剂方面的研究和生产也是不断完善的。最先人们使用的是无机电解质(如明矾、硫酸铁、硫酸亚铁、铝酸钠、氯化铁、氯化锌、四氯化钛等)、酸类、碱类和固体粉末(如高岭土、澎润土、酸性白土、活性二氧化硅等)。絮凝剂方面近代发展为有机高分子絮凝剂,按其来源可分为天然的(动物型、植物型)和人工合成的两种。按作用基团可分阴离子絮凝剂、阳离子絮凝剂、非离子絮凝剂和两性絮凝剂。另外还可组成不同基团结合的共聚物和衍生物,例如淀粉的衍生物有12种,聚丙烯酰胺共聚物共20多种。常用的和研究工作得较多的是聚丙烯酰胺、腐植酸钠、淀粉和纤维素等。聚丙烯酰胺的结构和作用机理研究得较清楚。国内生产该药剂的有广州南中化工厂,白银有色公司选矿药剂厂、大连同德化工厂、上海杨树浦路化工厂、抚顺前进化工厂。国外有日本生产的Sanfloc系列絮凝剂、Kurifloc系列絮凝剂、氰胺公司与三井氰胺股份有限公司艾克公司艾克浮洛系列絮凝剂、日本第一制药株式会社絮凝剂、英国联合胶体公司生产的系列絮凝剂和美国生产的Superfloc系列絮凝剂等。聚丙烯酰胺广泛应用于选矿、化工、冶金、造纸、食品和环境保护等领域。选矿领域中,1971年罗马尼亚在研究极细粒的选择性絮凝剂中,使用四种不同类型的聚丙烯酰胺,分离了方铅矿-石英,方解石-石英、方铅矿-方解石-石英。后有人使用改性的聚丙烯酰胺分离锡石-石英,用聚丙烯酰胺从高岭土中分离氧化钛。爱格里斯等用絮凝提高了铝土矿的品位与回收率。捷克的选矿研究人员用它分离煤泥和粘土,有人用它分离钾盐。总之,现在聚丙烯酰胺普遍用于分离各种矿物,蒂尔登选厂用于工业实践。另外常用的絮凝剂是腐植酸盐。前苏联克里沃罗格铁矿用它絮凝铁矿物。中国祁东铁矿、南芬铁矿、大孤山铁矿都用它作絮凝剂,效果良好。其他絮凝剂还有淀粉也常用。【参考文献】:1 P Somasundaran,Fine parricles processing AIME,1980,(2):19512 富尔斯特瑙.国外金属矿选矿.1980,5~753 Y A AHia,Inter J.of Mineral Processing,1977,(A):32094 杨敖.有色金属.1981,1:105 粱为民.凝聚与絮凝.北京:冶金工业出版社,1987.126 杨敖.昆明工学院学报,1981,17 杨敖.口外金属矿选矿.1986,10:34~39(昆明工学院杨敖教授撰) |
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