CN104607322A - 一种铝土矿选矿絮凝剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种铝土矿选矿絮凝剂及其制备方法，涉及一种适用于铝硅酸盐类矿物选矿过程。其特征在于该絮凝剂为梳型四元共聚物，它由四种单体丙烯酰胺、丙烯酸酸、丙烯羟肟酸、丙烯基磺酸聚合而成。单体丙烯酰胺、丙烯酸钠、丙烯羟肟酸和丙烯基磺酸钠在催化剂NdCl₃-PrOH存在时引发聚合，合成具有梳型结构的四元共聚物，通过调整物料配比和工艺参数，改变絮凝剂分子量、水解度和分子结构，以适应不同矿物种类的需求。解决了现有絮凝剂的不足，弥补了铝土矿选矿专用絮凝剂的空缺。具有沉降速度快，捕获细颗粒的能力强、粘度低、用量低等优点。利用此产品处理的选矿产品回水清澈可直接回用，沉降底流固含高、黏度低，提高了输送、压滤的工作效率。

Description

一种铝土矿选矿絮凝剂及其制备方法

技术领域

一种铝土矿选矿絮凝剂及其制备方法，涉及一种适用于铝硅酸盐类矿物选矿过程固液分离用的絮凝剂及其制备方法。

背景技术

我国铝土矿资源丰富，已探明的储量约31亿吨，但绝大部分属于高硫、高铁、高硅、低铝硅比的一水硬铝石型铝土矿，为了提高我国氧化铝工业的竞争力，必须通过经济有效的选矿脱硅，为拜耳法提供高铝硅比的选矿精矿，实现“选矿-拜耳法”生产氧化铝。

目前，为适应中国氧化铝工业发展需求，合理利用中低品位铝土矿，延长铝土矿资源的使用年限，各氧化铝生产企业和矿产资源企业在不断扩大铝土矿选矿厂的建设。随着环保要求的越来越高，铝土矿选矿厂必须采用无尾矿坝设计，新建铝土矿选矿厂无论选精矿还是选尾矿都需沉降脱水，回水进行循环使用，不得外排，因此对沉降系统提出了更高的要求。

铝土矿在选矿工艺过程中为了达到较好的单体解理，入选细度(-0.074mm)常常高达80%以上。为了增强分选效果浮选过程中添加pH调整剂和分散剂使各种矿物较好的分散，因此选矿产品自然沉降困难，必须添加大量的絮凝剂辅助沉降才能实现固液分离。氧化铝生产行业所用的絮凝剂品种绝大多数针对赤泥分离而开发的，适合高温、高碱、矿物表面活性低等特点，这类絮凝剂多为高分子聚丙烯酰胺，水解度较大，粘度高。对于选矿产品多为常温、偏碱性、矿物表面活性较高，颗粒较细等，选用氧化铝常规絮凝剂对选矿产品的絮凝剂效果不佳，导致沉降絮凝效果差，溢流回水浮游物含量高；药剂用量增大，沉降成本增加；沉降底流粘度大，含水率高，导致选矿产品压滤困难等问题。

发明内容

本发明目的在于解决现有絮凝剂对铝硅酸盐类选矿产品沉降过程中存在的不足，提供一种能有效加速精矿和尾矿固液分离速度，有效降低分离回水中浮游物含量，提高沉降底流浓度并降低底流粘度，减轻压滤工序负荷并提高其工作效率的铝土矿选矿絮凝剂及其制备方法

为实现上述目的本发明采用下述技术方案。

一种铝土矿选矿絮凝剂，其特征在于该絮凝剂为梳型四元共聚物，它由四种单体丙烯酰胺、丙烯酸酸、丙烯羟肟酸、丙烯基磺酸聚合而成。

本发明的一种铝土矿选矿絮凝剂，其特征在于其四种单体的质量分数为：丙烯酰胺40%~90%；丙烯酸酸5%~55%；丙烯羟肟酸1%~3%；丙烯基磺酸1%~5%。

本发明的一种铝土矿选矿絮凝剂的制备方法，其特征在于其制备过程是在反应器中称取丙烯酰胺和丙烯酸用碳酸钠溶液调节pH至6.5~8.0，配置成单体质量浓度为25%~30%的溶液，搅拌添加入还原剂尿素和催化剂NdCl₃-PrOH，通入氮气除氧，一次性添加引发剂，恒温至35~40℃，滴加质量浓度为2%的丙烯羟肟酸钠和丙烯基磺酸钠溶液，反应2~3h，合成后的胶体经洗涤、造粒、干燥等最终得到白色粒状絮凝剂。

本发明的一种铝土矿选矿絮凝剂的制备方法，其特征在于其引发剂为过硫酸钠和亚硫酸氢钠，且过硫酸钠/亚硫酸氢钠摩尔比为1：0.8~1；加入量为占总单体质量3‰~5‰。

本发明的一种铝土矿选矿絮凝剂的制备方法，其特征在于其尿素占总反应液质量分数为1%~5%。

本发明的一种铝土矿选矿絮凝剂的制备方法，其特征在于其催化剂NdCl₃-PrOH占总单体质量分数为0.01%~1%。

本发明的一种铝土矿选矿絮凝剂的制备方法，制备而成的新型四元共聚絮凝剂，可以通过调整物料配比和工艺参数，改变絮凝剂分子量、水解度和分子结构，以适应不同矿物种类的需求。

本发明的一种铝土矿选矿絮凝剂使用方法，其特征在于使用时，将铝土矿选矿絮凝剂配置成质量浓度为1‰的溶液，分点添加至精矿或尾矿矿浆中，添加絮凝剂量为10~200g/t-干矿，停留时间为2~4h。

本发明的一种铝土矿选矿絮凝剂使用方法，其特征在于其精矿或尾矿矿浆的矿浆浓度1%~15%。

本发明由单体丙烯酰胺、丙烯酸钠、丙烯羟肟酸和丙烯基磺酸钠在催化剂存在时引发合成共聚物，并通过不同原料配比和工艺参数调整，获得不同聚合度、不同水解度和不同共聚结构的高分子絮凝剂，在不同的硅酸盐矿物表面进行电中和、吸附、架桥等形成絮团，通过网捕、卷扫等作用形成大絮团，并快速沉降达到固液分离的目的。

本发明采用催化剂合成丙烯酰胺、丙烯酸钠、丙烯羟肟酸和丙烯基磺酸钠的四元梳型共聚物，反应速度快，产品可控。开发出适用于铝硅酸盐选矿产品，针对性强，解决了现有絮凝剂的不足，弥补了铝土矿选矿专用絮凝剂的空缺。本产品根据铝硅酸盐矿石特性，结合矿浆性质和颗粒较细的特点，设计具有较强的针对性的絮凝剂产品。具有沉降速度快，捕获细颗粒的能力强、粘度低、用量低等优点。利用此产品处理的选矿产品回水清澈可直接回用，沉降底流固含高、黏度低，提高了输送、压滤的工作效率。

铝硅酸盐类矿石存在共性，但又有一定的差异，由于矿浆的颗粒细度、表面性质的不同，对絮凝剂的结构要求也不同；因此可根据矿石性质，调节絮凝剂生产配比和工艺，生产出不同水解度、分子量和结构的絮凝剂产品以适应工业生产的需求。

本发明的一种处理铝土矿选矿产品的高效絮凝剂，主要应用于铝土矿选矿精矿和尾矿快速浓缩，溢流回水杂质含量低， 80%以上的可被生产系统再次利用，沉降底流浓度高、粘度低，可提高输送、压滤效率，对企业降本增效效果显著。

具体实施方式

一种铝土矿选矿絮凝剂，该絮凝剂为梳型四元共聚物，它由四种单体丙烯酰胺、丙烯酸酸、丙烯羟肟酸、丙烯基磺酸聚合而成。

所述絮凝剂其制备方法为：

各单体组分按以下比例称取：

丙烯酰胺：40~90%（占总单体质量分数）

丙烯酸酸：5~55%（占总单体质量分数）

丙烯羟肟酸：1~3%（占总单体质量分数）

丙烯基磺酸：1~5%（占总单体质量分数）

引发剂：

过硫酸钠/亚硫酸氢钠（摩尔比为1：0.8~1）：3~5‰（占总单体质量分数）

还原剂：

尿素：1~5%（占总反应液质量分数）

催化剂：

NdCl₃-PrOH：0.01~1%（占总单体质量分数）

在反应器中先称取一定量的丙烯酰胺和丙烯酸，用碳酸钠溶液调节pH至6.5~8.0，配置成单体浓度为25~30%的溶液，搅拌添加一定量的尿素和NdCl₃-PrOH，通入氮气除氧20min，一次性添加引发剂，恒温至35~40℃，滴加2%丙烯羟肟酸钠和丙烯基磺酸钠溶液（滴加时间为0.5h），反应2~3h，合成后的胶体经洗涤、造粒、干燥等最终得到白色粒状絮凝剂产品。

本发明的应用方法：

配置1‰的絮凝剂溶液，分点添加至矿浆中（矿浆浓度1~15%），添加絮凝剂量合计约10~200g/t-干矿，在沉降系统中的停留时间为2~4h，测其上清液浊度和底流固含。实验室实验常取2000ml的矿浆（矿浆浓度5~15%），添加絮凝剂用量约为10~200g/t-干矿，快速搅拌30S，静置30min，测其上清液浊度和底流固含量。

具体实施方式

以下实施例在于说明本发明，而并不以任何方式限制本发明。

实施例1

一种处理铝土矿选矿产品的高校絮凝剂，其制备方法为：

称取90g丙烯酰胺、5g丙烯酸、2g丙烯羟肟酸、3g丙烯基磺酸，用碳素钠溶液调节pH至6.5，配置成单体浓度为30%的溶液，搅拌添加质量分数为10g的尿素和0.5g的NdCl₃-PrOH，通入氮气除氧20min，一次性添加引发剂过硫酸钠/亚硫酸氢钠1g，恒温至35~40℃，滴加2%丙烯羟肟酸钠和丙烯基磺酸钠溶液（滴加时间为0.5h），反应2h，合成后的胶体经洗涤、造粒、干燥等最终得到白色粒状絮凝剂产品。

配置1‰的絮凝剂溶液，取2000ml的高硫铝土矿选尾矿，矿浆浓度约为10%，添加絮凝剂用量约为20g/t-干尾矿，快速搅拌30S，静置30min，测其上清液浊度为15，底流固含量为51%。

实施例2

一种处理铝土矿选矿产品的高校絮凝剂，其制备方法为：

称取40g丙烯酰胺、52g丙烯酸、3g丙烯羟肟酸、5g丙烯基磺酸，用碳素钠溶液调节pH至8，配置成单体浓度为25%的溶液，搅拌添加质量分数为10g的尿素和0.5g的NdCl₃-PrOH，通入氮气除氧20min，一次性添加引发剂过硫酸钠/亚硫酸氢钠1g，恒温至35~40℃，滴加2%丙烯羟肟酸钠和丙烯基磺酸钠溶液（滴加时间为1h），反应3h，合成后的胶体经洗涤、造粒、干燥等最终得到白色粒状絮凝剂产品。

配置1‰的絮凝剂溶液，取2000ml的高铁铝土矿选尾矿，矿浆浓度约为6%，添加絮凝剂用量约为150g/t-干尾矿，快速搅拌30S，静置30min，测其上清液浊度为245，底流固含量为46%。

实施例3

一种处理铝土矿选矿产品的高校絮凝剂，其制备方法为：

称取57g丙烯酰胺、40g丙烯酸、1g丙烯羟肟酸、3g丙烯基磺酸，用碳素钠溶液调节pH至8.0，配置成单体浓度为25%的溶液，搅拌添加质量分数为10g的尿素和0.6g的NdCl₃-PrOH，通入氮气除氧20min，一次性添加引发剂过硫酸钠/亚硫酸氢钠1g，恒温至35~40℃，滴加2%丙烯羟肟酸钠和丙烯基磺酸钠溶液（滴加时间为0.5h），反应2h，合成后的胶体经洗涤、造粒、干燥等最终得到白色粒状絮凝剂产品。

配置1‰的絮凝剂溶液，取2000ml的高硅铝土矿选精矿，矿浆浓度约为12%，添加絮凝剂用量约为60g/t-干尾矿，快速搅拌30S，静置30min，测其上清液浊度为108，底流固含量为49%。

Claims (8)

1.一种铝土矿选矿絮凝剂，其特征在于该絮凝剂为梳型四元共聚物，它由四种单体丙烯酰胺、丙烯酸酸、丙烯羟肟酸、丙烯基磺酸聚合而成。

2.根据权利要求1所述的一种铝土矿选矿絮凝剂，其特征在于其四种单体的质量分数为：丙烯酰胺40%~90%；丙烯酸酸5%~55%；丙烯羟肟酸1%~3%；丙烯基磺酸1%~5%。

3.根据权利要求1所述的一种铝土矿选矿絮凝剂的制备方法，其特征在于其制备过程是在反应器中称取丙烯酰胺和丙烯酸用碳酸钠溶液调节pH至6.5~8.0，配置成单体质量浓度为25%~30%的溶液，搅拌添加入还原剂尿素和催化剂NdCl₃-PrOH，通入氮气除氧，一次性添加引发剂，恒温至35~40℃，滴加质量浓度为2%的丙烯羟肟酸钠和丙烯基磺酸钠溶液，反应2~3h，合成后的胶体经洗涤、造粒、干燥最终得到白色粒状絮凝剂。

4.根据权利要求3所述的一种铝土矿选矿絮凝剂的制备方法，其特征在于其引发剂为过硫酸钠和亚硫酸氢钠，且过硫酸钠/亚硫酸氢钠摩尔比为1：0.8~1；加入量为占总单体质量3‰~5‰。

5.根据权利要求3所述的一种铝土矿选矿絮凝剂的制备方法，其特征在于其尿素占总反应液质量分数为1%~5%。

6.根据权利要求3所述的一种铝土矿选矿絮凝剂的制备方法，其特征在于其催化剂NdCl₃-PrOH占总单体质量分数为0.01%~1%。

7.根据权利要求1所述的一种铝土矿选矿絮凝剂的使用方法，其特征在于使用时，将铝土矿选矿絮凝剂配置成质量浓度为1‰的溶液，分点添加至精矿或尾矿矿浆中，添加絮凝剂量为10~200g/t-干矿，停留时间为2~4h。

8.根据权利要求1所述的一种铝土矿选矿絮凝剂使用方法，其特征在于其精矿或尾矿矿浆的矿浆浓度1%~15%。