一种铁锰矿用复合助滤剂及其制备方法与应用与流程

本发明涉及固液分离助剂，特别涉及一种铁锰矿用复合助滤剂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、铁锰矿属于铁、锰共生的复合型矿石，在选矿过程中通常需要通过细磨提高单体解离程度，再经磁选、重选、浮选等工艺获得相应精矿或尾矿产品。随着磨矿细度提高，矿浆中细粒和超细粒含量增加，矿物颗粒比表面积增大，颗粒表面水化作用增强，使过滤脱水成为铁锰矿后续处理中的重要限制环节。现有矿浆脱水通常依靠助滤剂改善颗粒聚集状态或改变矿浆过滤性能，其基本思路是通过电荷调节、絮凝聚集或表面性质调控降低过滤阻力，从而提高过滤效率并降低滤饼含水率。

2、然而，铁锰矿矿浆并非普通单一金属矿浆，其过滤脱水困难具有明显的体系特殊性。一方面，铁氧化物、锰氧化物及脉石矿物共存，颗粒表面活性位点较多，表面亲水性强，容易形成较厚水化膜，导致颗粒间结合水和毛细水难以脱除；另一方面，矿浆中细粒含量高，颗粒间易形成致密堆积，滤饼孔隙通道不畅，过滤过程中排水阻力较大。此外，矿浆中的游离金属离子会影响常规絮凝剂的作用状态，削弱高分子链段的有效伸展和架桥能力，使生成的絮体结构不稳定或透水性不足。对于含磁性矿物的矿浆，颗粒之间还可能存在磁性团聚，进一步影响絮体均匀性和滤饼结构。现有助滤技术多侧重于单一的电荷中和或单一的高分子絮凝，或者将无机絮凝和高分子絮凝进行简单组合，通常难以同时解决颗粒表面亲水性强、细粒过滤阻力大、离子干扰明显及絮体透水性不足等问题；若单纯提高助滤剂用量，还可能造成絮体过密、滤饼孔隙堵塞或不同矿浆条件下效果波动，难以稳定适应磁选铁锰精矿、重选铁锰尾矿及浮选氧化铁锰精矿等不同物料体系。

3、因此，针对铁锰矿过滤脱水过程中的细粒含量高、颗粒表面亲水性强、矿浆体系复杂以及常规助滤方式作用单一等问题，有必要开发一种能够适应铁锰矿矿浆特性的助滤技术，使其能够改善颗粒表面状态，促进细粒形成有利于排水的絮体结构，降低滤饼排水阻力，从而缩短过滤时间并降低滤饼含水率，满足铁锰矿精矿或尾矿后续处理对过滤脱水性能的要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种适用于铁锰矿矿浆过滤脱水过程的复合助滤剂及其制备方法与使用方法，以解决现有助滤技术在处理铁锰矿矿浆时存在的颗粒表面亲水性强、细粒过滤阻力大、游离金属离子干扰明显、絮体结构透水性不足以及不同铁锰矿物料体系适应性不稳定的问题。

2、为了实现上述发明目的，针对上述技术问题，本发明提供一种铁锰矿用复合助滤剂，所述复合助滤剂为三组分分装型复合助滤剂，包括助滤组分a、助滤组分b和助滤组分c；

3、所述助滤组分a为改性无机絮凝组分，包括聚合氯化铝铁、聚合硫酸铁和硫酸铝；

4、所述助滤组分b为复合表面改性组分，包括腐植酸钠、十二烷基硫酸钠和聚乙二醇；

5、所述助滤组分c为复合高分子絮凝组分，包括阴离子聚丙烯酰胺和羧甲基改性淀粉。

6、进一步地，所述复合助滤剂按质量份数计，

7、所述助滤组分a包括聚合氯化铝铁20～40份、聚合硫酸铁10～25份和硫酸铝5～15份；

8、所述助滤组分b包括腐植酸钠15～30份、十二烷基硫酸钠10～20份和聚乙二醇5～15份；

9、所述助滤组分c中阴离子聚丙烯酰胺与羧甲基改性淀粉的质量比为1:0.3～1:0.8。

10、进一步地，所述聚合氯化铝铁中氧化铝含量（铝铁含量，以al2o3计）≥28%，全铁（fe）含量为1.5~5%，盐基度为20%～85%；

11、所述聚合硫酸铁中全铁（fe）含量≥19.5%，盐基度为5%～20%；

12、所述硫酸铝中al2o3含量≥15.6%。

13、进一步地，所述腐植酸钠中可溶性腐植酸含量≥50%；

14、所述十二烷基硫酸钠中活性物含量≥90%；

15、所述聚乙二醇为peg-400，平均分子量为380～420。

16、进一步地，

17、所述阴离子聚丙烯酰胺的分子量为800万～2000万，水解度为25%～40%，固含量≥88%；

18、所述羧甲基改性淀粉为羧甲基改性木薯淀粉，取代度为0.25～0.4，羧甲基含量≥11%。

19、进一步地，

20、所述复合助滤剂用于磁选铁锰精矿时，以每吨干矿计：

21、所述助滤组分a的添加量为255～350 g/t，

22、所述助滤组分b的添加量为110～170 g/t，

23、所述助滤组分c的添加量为26～45 g/t。

24、进一步地，

25、所述复合助滤剂用于重选铁锰尾矿时，以每吨干矿计：

26、所述助滤组分a的添加量为290～410 g/t，

27、所述助滤组分b的添加量为85～140 g/t，

28、所述助滤组分c的添加量为18～34 g/t。

29、进一步地，

30、所述复合助滤剂用于浮选氧化铁锰精矿时，以每吨干矿计：

31、所述助滤组分a的添加量为273～385 g/t，

32、所述助滤组分b的添加量为101～159 g/t，

33、所述助滤组分c的添加量为22～39 g/t。

34、本发明还提供了一种上述铁锰矿用复合助滤剂的制备方法，包括以下步骤：

35、将聚合氯化铝铁、聚合硫酸铁和硫酸铝加水配制成质量浓度为8%～15%的助滤组分a溶液；

36、将腐植酸钠加入60～80℃水中溶解后，加入十二烷基硫酸钠和聚乙二醇，配制成质量浓度为5%～10%的助滤组分b溶液；

37、将阴离子聚丙烯酰胺配制成质量浓度为0.1%～0.3%的溶液，将羧甲基改性淀粉配制成质量浓度为0.5%～1.0%的水溶液，并将二者混合，得到助滤组分c溶液；

38、将所述助滤组分a溶液、助滤组分b溶液和助滤组分c溶液分别储存。

39、进一步地，所述应用的方法包括以下步骤：

40、将铁锰矿矿浆调节至固含量35%～55%、ph值6.0～9.0；

41、向所述铁锰矿矿浆中加入助滤组分a，在200～400 rpm条件下混合60～120 s；

42、后加入助滤组分b，在100～200 rpm条件下混合60～120 s；

43、再加入助滤组分c，在50～100 rpm条件下混合120～180 s；

44、将所得矿浆送入过滤设备进行过滤脱水，

45、优选地，所述过滤设备为陶瓷过滤机、真空圆筒过滤机或板框压滤机；

46、当粒径小于0.025 mm的超细粒级含量超过55%时，相对于对应矿种条件下助滤组分c的基础添加量，将助滤组分c的添加量提高15%～35%。

47、本发明提供的技术方案带来的有益效果：

48、本发明提供的铁锰矿用复合助滤剂采用助滤组分a、助滤组分b和助滤组分c三组分分装形式，各组分分别配制、分别储存，并在使用时依次加入铁锰矿矿浆中。通过该分步加入方式，各组分能够按照矿浆处理过程依次发挥作用，避免不同组分在使用前发生相互干扰，使复合助滤剂能够更充分地适应铁锰矿矿浆颗粒细、表面性质复杂、过滤阻力大的特点。

49、本发明中的助滤组分a能够先对铁锰矿矿浆颗粒进行无机絮凝和电性调控。聚合氯化铝铁、聚合硫酸铁和硫酸铝共同作用后，有利于降低颗粒表面电性排斥，促进细颗粒初步聚集，为后续表面改性和高分子架桥絮凝提供较好的颗粒状态。

50、本发明中的助滤组分b能够对铁锰矿颗粒表面进行改性。腐植酸钠、十二烷基硫酸钠和聚乙二醇配合作用后，有利于改善铁锰矿颗粒表面亲水性强、水化膜较厚的问题，并降低矿浆体系黏滞性，从而提高后续过滤过程中水分从滤饼中排出的能力。

51、本发明中的助滤组分c能够在前述电性调控和表面改性的基础上进一步发挥高分子絮凝作用。阴离子聚丙烯酰胺与羧甲基改性淀粉配合使用后，有利于促进细颗粒形成较大且透水性较好的絮体结构，改善滤饼孔隙通道，降低滤饼排水阻力。

52、本发明的三组分复合助滤体系相较于不添加助滤剂、单独采用无机絮凝剂、单独采用高分子絮凝剂以及常规无机絮凝剂与高分子絮凝剂组合的方案，能够获得更好的过滤脱水效果，表现为过滤过程更加顺畅、过滤效率提高、滤饼含水率降低。

53、本发明中助滤组分b的加入能够进一步增强复合助滤剂对铁锰矿颗粒表面状态的调控作用，使助滤组分a和助滤组分c之间的配合作用更加充分。由此可见，助滤组分b不是普通辅助添加剂，而是改善铁锰矿矿浆过滤脱水性能的重要组成部分。

54、综上，本发明通过改性无机絮凝组分、复合表面改性组分和复合高分子絮凝组分的分步协同作用，能够有效改善铁锰矿矿浆过滤脱水性能，缩短过滤时间，降低滤饼含水率，并适用于磁选铁锰精矿、重选铁锰尾矿和浮选氧化铁锰精矿等不同铁锰矿矿浆体系。