许剑生、刘桥迪
紫金矿业集团股份有限公司
摘要：化学药剂可发生化学反应，可提高加工效率。矿物的种类具有十分显著的多样性及复杂性，矿物加工中主要需要四种化学试剂，分别为无机药剂、浮选药剂、合成聚合药剂以及溶剂萃取剂。不同药剂在反应中的原理各有不同，矿物加工中应合理使用化学药剂，以保证矿物加工的质量。
关键词：矿物加工；化学药剂；应用
1矿物加工中不同化学药剂的反应原理及应用
1.1无机药剂的应用
矿物加工中，常见的无机药剂主要有硫酸、石灰、氰化物和氢氧化钠。硫酸能够置换铁矿或铜矿，还可起到调节pH值的作用。石灰可用作沉淀剂、凝结剂和抑制剂等，氰化物和氰化钙能够浸出金矿石，也可应用于浮选。氢氧化钠具有调节pH值的作用，可用于铝土矿的浸出剂。其他无机药剂的使用量相对较少，但是其能够有效提高矿物加工的效率，因此得以广泛应用。其中，硅酸钠可作为矿泥分散剂，氨水可用于镍的浸出剂，明矾可作为澄清剂，重络酸钾可抑制方铅矿。
1.2溶剂萃取药剂的应用
溶剂萃取剂使用量较小，但是其效果显著。在氯化铜矿石中采用溶剂萃取剂可保证铜年产量达200万ｔ，且溶剂萃取剂也可应用在红土镍矿中。在铜矿加工中，萃取剂以羟肟酸为配位基，采用磷酸基萃取剂能够分离钴和镍，效果显著。
1.3合成聚合药剂的应用
首先是絮凝剂，聚丙烯酰胺是较为常见的一种絮凝剂，该分子能够实现定制，在固液分离中的效果较为明显。阴阳离子官能团可相互取代，可实现单组分向多组分、由低浓度向高浓度，由低pH值向高pH值的转化。丙烯酰胺与乙烯混合后可形成聚丙烯酰胺，且丙烯酰胺与DMAEA聚合后可制取阳离子絮凝剂。凝聚剂分子量较小，阳离子性能明显，有利于电中和。当前合成絮凝剂已广泛应用于矿物加工当中，取代了无机絮凝剂的位置。其次是黏合剂。黏合剂膨润土主要应用于铁矿石球团，其主要基于聚丙烯酰胺及羟甲基纤维素钠发挥作用，该物质可增大颗粒强度，优化其表面性能和抗裂性能。同时，合成黏合剂在铁还原反应中也扮演着关键角色，在钢铁冶炼生产中可有效避免二氧化硅进入到颗粒当中。再次是分散剂。分散剂和絮凝剂的功能完全不同，分散剂主要吸附在矿物表面，使其构成独立的颗粒。分散剂的主要成分是聚丙烯酸钠，在陶瓷生产和造纸工艺中较为常见。其可分散黏土碎屑、矿物颜料，也可改变金矿的流变性能，在矿浆处理中得以广泛应用，可有效降低纸浆的黏度，提高研磨的效率。另外，助磨剂能够更加细致地研磨材料，进而严格控制研磨机的数量，研磨的效率也可得到明显改善。最后是防垢剂。石灰和方解石及碳酸钙加工中结垢现象十分普遍。在金矿加工中，如筛网结垢则会引发严重的管道堵塞，污垢被活性炭吸附到孔洞当中，进而降低加工质量。硫酸矿石经硫酸养护处理后，硫酸与碳酸钙发生化学反应，最终形成石膏。对此，应用适量的防垢剂能够优化污垢处理的效果。很多阻垢剂当中均含有聚丙烯酸钠，部分阻垢剂当中含有磷酸盐，其可破坏晶核，使团聚体离散，防止颗粒大量附着于活性炭表面。另外，阻垢剂还可应用在热能和热设施当中，实现理想的应用效果。
1.4浮选药剂的应用
（1）有机抑制剂
有机抑制剂中，多糖类和多酚类是抑制剂的两种类型。常见的多糖类抑制剂有瓜尔胶、淀粉和CMC等。常见的多酚类抑制剂主要有烤橡胶，木质素及含羞草。有机抑制剂在分子、离子和羟基中均含有大量的OH基团，在矿物加工中合理应用有机抑制剂，能够避免收集器吸附于矿物表面，亲水性明显提高，同时也有利于建立完善的水合屏障。部分抑制剂也可视为分散剂，有效调节泡沫。受磷酸盐基的影响，赤铁矿的亲和力显著提高。如多元酚能够应用于碳质材料、硫化铜和硫化铁的抑制剂。
（2）起泡剂
发泡剂的结构十分特殊，其羧基链中等长度，具有极性基团，是高分子化合物的典型代表，具有较强的亲水性和亲气性。积性基团属羧基，其表现为醇和二醇的形式，HLB值为6～8，起泡剂能够减轻水和气之间的界面张力，进而在界面形成大量气泡。发泡剂还可与收集器相结合，其可吸附在水中或矿物界面上，因而无需过多的收集器，有利于矿物的浮选。发泡剂和收集剂共同存在于溶液胶束的内部，静电排斥明显改善，收集器中的胶束浓度也有所下降，最终促进了胶束的形成。发泡剂与收集器离子充分结合后，可直接附着于气泡外表面，水溶性二醇类发泡剂的发泡性能更具优势，而醇基发泡剂具有不溶于水的物理性质，故而选择性更为明显。
（3）胺类阳离子捕收剂
常见的胺类阳离子捕收剂有5种类型，其一是脂肪胺RNH2，该捕收剂主要为固体或膏状物质。其二是脂肪二胺，为固体或膏状物质。其三是醚胺，常态下处于液体状态。其四是醚二胺，常态下为液体物质。最后是氨缩合物和吗啉。脂肪胺和脂肪二胺在钾盐矿物当中较为常用，醚胺、醚二胺在选择性上优势明显，水中的分散性较为明显，可应用在铁矿石的反浮选当中，氨缩合物在磷酸盐矿石的浮选当中较为常见。
（4）脂肪酸类捕收剂
脂肪酸类捕收剂羟链较长，为羟酸混合物。羟链疏水，而积性羟基则亲水，所以，脂肪酸分子的性质与表面活性剂的性质基本相同。脂肪酸类捕收剂的起泡功能明显，在使用的过程中无需联合使用发泡剂，这种捕收剂在萤石矿石、磷酸盐矿石的浮选中较为常见。同时，其也可清除玻璃砂当中的氧化铁。脂肪酸分子在酸性条件下具有不溶性，而在碱性条件下则具有可溶性，反应后生成羟酸阴离子。塔尔油是现今常用脂肪酸类捕收剂的基础性物质，以C18脂肪酸为活性成分，但是该物质含有大量的松香酸，影响了低脂肪酸的选择性。对此，务必严格控制松香酸的含量，以增强捕收剂的选择性。
（5）硫化矿类捕收剂
硫化矿类捕收剂基于二甲硫，羟链较短，疏水性较为明显。在铜矿、锌矿、铅矿和镍矿加工中，硫化矿物浮选十分普遍。在众多硫化矿类捕收剂中，烷基黄药和二硫代磷酸盐最为常见，二者均有特殊的气味，需要配合磨机使用，加入到磨机后，人们就会嗅到不同的气味。增大硫化矿物的回收率是浮选中的重难点问题，与此同时，工作人员还应采取多种措施控制黄铁矿的上浮率。对此，工作人员要合理选择药剂，联合使用捕收剂，从而改进精矿质量，增大精矿的回收率。
2矿物加工中充分发挥化学药剂作用的有效措施
2.1保证化学药剂的质量
矿物加工中需要消耗大量的化学药剂，部分企业为增大企业效益，通常会选择不符合质量标准的化学药剂，更有甚者在加工中完全不使用化学药剂，这不仅影响了加工品的质量，同时也引发了严重的环境污染，不利于行业的健康发展。所以，相关部门应在日常工作中做好监管工作，惩处违规企业，保证加工中药剂的质量。加工企业还需立足长期发展，全面落实化学药物使用标准，更加重视药剂的质量，切忌只考虑短期利益。
2.2确保操作环境的安全性和适宜性
矿物加工中，化学药剂的使用应以安全的生产环境为基础。针对水稳定性较差的试剂，可将其放在干燥的环境和空间当中。若试剂见光易分解，则可将其放置在避光阴凉处，高温环境下易分解的药剂则需将其放置在低温环境当中。
3结语
矿物加工中，技术人员一方面要全面了解和把握作业中不同化学药剂的反应和作用机理，另一方面也应严格要求和把控药剂的质量、操作的环境及操作人员的个人能力，只有注重细节的管控，才能更加显著地提升矿物加工生产水平。
参考文献：
[1]化学药剂在矿物加工中的应用研究[J].赵玲玲.化工管理.2019(20)
[2]矿物加工中化学药剂的应用[J].赵旭会.世界有色金属.2019(09)