湿法冶金行业用絮凝剂研究进展

曹 坤

（神华准能资源综合开发有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 010300）

湿法冶金用絮凝剂是指向湿法冶金过程中矿石溶出后料液中加入的用于絮凝沉降的化学试剂，絮凝剂与料液中带有电性的颗粒靠近，通过降低电势使颗粒形成胶体，胶体絮凝成团与溶液分离[1]。研究开发新型高效环保性价比优的湿法冶金用絮凝剂是絮凝剂领域的一个方向。絮凝剂按化学成分分类可分为四类，无机盐类絮凝剂、有机盐类絮凝剂、微生物类絮凝剂和复合絮凝剂[2]。

1 无机盐类絮凝剂

（1）金属盐絮凝剂。金属盐絮凝剂主要是以铝、铁基为基本原料，是可以水解的无机盐，絮凝剂可以中和溶出料液中颗粒表面的电荷。铝盐基主要有硫酸铝、氯化铝、明矾；铁基的无机絮凝剂主要有三氯化铁、硫酸亚铁等在处理湿法冶金溶出料液领域具有较好絮凝效果，同时可以适应比较宽的pH应用范围。

（2）无机高分子絮凝剂。无极高分子絮凝剂主要包括聚氯化铝、聚氯化铁以及聚硫酸铁等。无机高分子絮凝剂比无机低分子絮凝剂的絮凝效果好，投入料液后絮凝效果显著，投量少，对设备、管道腐蚀性小，操作简便，是湿法冶金用絮凝剂的发展主流[3]。

（3）改性无机高分子絮凝剂。通过改性无机高分子絮凝剂，可以提高絮凝效果。改性无机高分子絮凝剂通过引入多阳离子增加分子网链，易于形成多孔结构，从而产生较好的絮凝效果。近年来新型环保无机材料如钛金属盐絮凝剂，在湿法冶金溶出料液处理方面表现出良好的絮凝效果。无机絮凝剂的不足是对pH的度敏感较高，对细小的颗粒的絮凝效率较低，在湿法冶金溶出料液中的应用需要进一步研究。

2 有机絮凝剂

近年来，湿法冶金溶出料液沉降分离方面有机絮凝剂的应用成为主要研究趋势。有机絮凝剂与无机絮凝剂相比离子性质、分子量、链结构、化学成分和官能团的取代度等均不相同，有机絮凝剂效率更高、用量更少[4]，应用前景更为广阔。目前主要使用的有机絮凝剂有以下两类：人工合成的有机絮凝剂和改性的天然有机絮凝剂。

2.1 人工合成的有机絮凝剂

人工合成的有机絮凝剂通常具有较大的相对分子质量。根据分子链上的官能团不同分为阳离子型、阴离子型、非离子型和两性絮凝剂四种类型[5]。不同类型的絮凝剂有各自的适用范围。①阳离子型有机絮凝剂。阳离子型有机絮凝剂的特点是正电性强、水溶性好、絮凝效率高、成本低，对无机盐溶液有很好的混凝和絮凝沉降作用。常用的阳离子型有机絮凝剂主要有聚丙烯酰胺及其衍生物、二甲基二烯丙基氯化铵的均聚物等[6]。②阴离子型有机絮凝剂。阴离子型有机絮凝剂例如阴离子聚丙烯酰胺，可以用于去除带金属离子的盐类。其絮凝机理是吸附及桥联效应。因为阴离子聚丙烯酰胺在料液中含有带负电荷的表面粒子。③非离子型有机絮凝剂。非离子型有机絮凝剂的原理是通过质子化作用在料液中产生临时电荷，形成易破坏的小聚体。在湿法冶金溶出料液应用过程中，其絮凝效果较其它两种类型絮凝剂差，因而应用较少。④两性絮凝剂。两性絮凝剂是含有阳离子和阴离子官能团的离子聚合物，适用酸碱度范围宽，溶解度和耐盐性高，在湿法冶金溶出料液中应用效果较好。该类絮凝剂尚处在研发阶段，尚未形成较大市场规模。

2.2 天然有机絮凝剂

天然有机絮凝剂的特点是无毒、环境友好同时可以生物降解。

天然有机絮凝剂的不足是分子量小、电荷密度低、水溶性差，通过改性，很多絮凝剂的综合性能得到显著提高。当前得到应用的天然有机絮凝剂主要有壳聚糖基絮凝剂、纤维素基絮凝剂等。

3 微生物类絮凝剂

微生物絮凝剂被称为绿色化学调节剂，研究已获得微生物絮凝剂，是微生物代谢产物。与传统絮凝剂相比，微生物絮凝剂可生物降解、无性、高效并且成本较低。目前对微生物絮凝剂在湿法冶金溶出料液中的的研究甚少，需增加这方面的研究。

4 复合型絮凝剂

湿法冶金溶出料液体系非常复杂，单一品种絮凝剂不能达到料液分离沉降的要求。开发可同时具有无机、有机、微生物絮凝剂的长处，同时避免单一絮凝剂的短板是非常必要的。目前复合型絮凝剂的开发有以下3个方向：无机～无机、无机～有机、无机～微生物复合絮凝剂。

4.1 无机-无机复合絮凝剂

无机～无机复合絮凝剂是改变聚合物的形态分布结构，在絮凝过程中通过协同作用，达到絮凝效果。该絮凝剂可以增加湿法冶金溶出料液的絮凝沉降效果，同时提高絮凝剂的使用温度。

4.2 无机-有机复合絮凝剂

无机～有机复合絮凝剂如聚硅酸铝铁～淀粉复合絮凝剂是通过阳离子淀粉电荷中和网状结构引入聚硅酸铝铁絮凝剂达到絮凝效果[7]。

4.3 无机/有机-微生物复合絮凝剂

微生物絮凝剂可以与其他絮凝剂的联合使用，提高絮凝沉降速度。对于湿法冶金溶出料液，其酸碱性较高，微生物的培养限制了其应用，也是未来的发展方向之一。

5 结语

无机盐絮凝剂和人工合成的有机絮凝剂在湿法冶金溶出料液中的应用已被验证可以较好的使用，但其缺点是絮凝剂中残留的金属离子或有毒的聚合物单体释放到料液中，有可能给料液带来污染；有机絮凝剂的絮凝效果较好，但成本高限制了其应用；微生物絮凝剂也做了一定研究；复合型絮凝剂可以全面考虑各种絮凝剂的优缺点，凸显优点的同时避免弥补单一絮凝剂的不足，是未来的研究方向。