La poliacrilammide (PAM) è un polimero lineare solubile in acqua ed è l'agente flocculante e sedimentante più critico e ampiamente utilizzato nel trattamento delle acque reflue per la lavorazione dei minerali, spesso considerato un "aiuto universale" indispensabile.

I. Ruolo ed efficacia del PAM nella lavorazione delle acque reflue

Le acque reflue per la lavorazione dei minerali sono tipicamente caratterizzate da: grande volume, alto contenuto di solidi sospesi (SS), presenza di ioni di metalli pesanti e reagenti residui, composizione complessa e pH variabile.

Flocculazione e sedimentazione:

Meccanismo: i gruppi attivi sulla catena molecolare PAM funzionano attraverso la neutralizzazione della carica e la flocculazione a spazzatura di ponte. Essi adsorbono su particelle sottili sospese e fine minerali, formando grandi e densi flocchi ("fiocchi di pin"), accelerando drasticamente il loro tasso di sedimentazione.

Effetto: migliora notevolmente l'efficienza degli ispessori e dei chiarificanti, producendo un sopranatante chiaro e riducendo notevolmente il contenuto di solidi sospesi. Questa è la sua funzione fondamentale.

Spessamento di fanghi:

Meccanismo: Nei spessori, il PAM promuove l’aggregazione di particelle fine, rilasciando acqua intrappolata tra di esse per formare un sottoflusso più denso.

Effetto: Aumenta il tasso di recupero e riutilizzo dell'acqua, riduce il consumo di acqua dolce e facilita lo smaltimento dei residui (ad es. impilamento a secco).

Aiuto alla filtrazione:

Meccanismo: I floc formati sono grandi e robusti, resistenti alla rottura. Durante la filtrazione, creano una torta di filtro porosa, riducendo il contenuto di umidità della torta e aumentando il tasso di filtrazione.

Effetto: Migliora l'efficienza dei filtri (ad es. presse a filtro, filtri a nastro), riducendo il consumo energetico e i tempi di ciclo.

Rimozione di metalli pesanti e contaminanti:

Meccanismo: Attraverso adsorbimento e co-precipitazione, PAM può aiutare a rimuovere ioni metallici pesanti (presenti come idrossidi o complessi) intrappolando loro all'interno della struttura del floco.

Efficacia complessiva: l'uso del PAM appropriato può tipicamente ridurre i solidi sospesi nelle acque reflue da migliaia di mg/L a meno di 150 mg/L (per lo scarico) e anche a meno di 30 mg/L (per il riutilizzo). I tassi di chiarimento possono essere migliorati da più volte a decine di volte.

II. La chiave del successo: la scelta corretta

Non c'è PAM "universale". La selezione deve essere specifica per il sito e per le acque reflue. Le prove di laboratorio sono obbligatorie.

1. Capire i tipi di PAM

Classificato per carica ionica, PAM ha quattro tipi principali:

Poliacrilammide cationica (CPAM): migliore per colloidi carichi negativamente e ricchi di organici. Meno comune per la sedimentazione primaria nella lavorazione dei minerali; più frequentemente utilizzato per la successiva disidratazione dei fanghi.

Poliacrilammide anionica (APAM): Il tipo più comunemente utilizzato nella lavorazione dei minerali. Ideale per l'acqua neutra o alcalina per floccolare particelle inorganiche cariche positivamente (ad es. ossidi metallici, slimi silicati).

Poliacrilammide non ionica (NPAM): adatta per condizioni acide o neutre in cui la carica superficiale delle particelle è debole. Meno influenzato dal pH in ambienti salini ma ha una dissoluzione più lenta.

Poliacrilammide anfoterica (AMPAM): Utilizzata per acque reflue altamente complesse e a pH variabile. Più costoso e meno comune nella lavorazione dei minerali.

2. Procedura di selezione di base

Fase 1: Analisi della qualità dell'acqua (La Fondazione)

Valore di pH: la guida primaria per il tipo ionico.

pH < 7 (Acido): Priorizzare non ionico (NPAM) o cationico (CPAM).

pH 7-14 (neutro-alcalino): anionico (APAM) è di solito la scelta migliore.

Concentrazione di solidi sospesi (SS) Composizione: La mineralogia (ferro, rame, fosfato, minerale piombo-zinco) determina la carica superficiale delle particelle.

Potenziale Zeta: misura la carica superficiale delle particelle. Un potenziale altamente negativo richiede una CPAM ad alta densità di carica per la neutralizzazione; un potenziale positivo richiede APAM. Questo è uno dei criteri di selezione più scientifici.

Reagenti residui: collettori, depressanti, ecc., possono alterare le proprietà della superficie delle particelle, influenzando le prestazioni PAM.

Passaggio 2: Test del vaso di laboratorio (obbligatorio)

Questo è essenziale per lo screening del prodotto e del dosaggio ottimali.

Preparazione del campione: raccogliere campioni rappresentativi di acque reflue.

Preparazione della soluzione: Preparare soluzioni 0,1% di diversi prodotti PAM (appena preparati, usare entro 24-48 ore).

Test di miscelazione:

Aggiungere una dose misurata di soluzione di PAM sotto agitazione rapida (200-300 giri al minuto) per 1-2 minuti per la miscelazione iniziale.

Ridurre ad agitazione lenta (50-60 giri al minuto) per 5-10 minuti per osservare la formazione di floc (dimensioni, densità e velocità).

Osservazione di sedimentazione: smettere di agitare. Osservare la velocità di sedimentazione, la chiarezza del sopranatante e la compattezza del sedimento.

Valutazione: misurare la turbidità o SS del sopranatante. Confronta l'efficacia di diversi tipi e dosi. L’obiettivo è quello di trovare il prodotto che raggiunga la chiarezza desiderata al dosaggio più basso.

Fase 3: Test su scala pilota

Dopo il successo dei test in vaso, effettuare prove pilota in loco per simulare condizioni reali (flussi, energia di miscela) per confermare i risultati e perfezionare i parametri operativi.

3. Guida generale alla selezione (tabella di riferimento)

Tipo di mineraleCaratteristiche tipiche delle acque reflueTipo PAM preferitoNota

minerale ferroParticelle neutro-alcaline, cariche negativeIdrolisi anionica ad alta media (APAM)Più comuni, rapido insediamento, grandi flock

Minerale di rame/piombo-zincoSpesso acido, contiene zolfo & metalli pesantiNon ionico (NPAM) o anionico a bassa idrolisi (APAM)Dipende dal pH specifico e dal potenziale Zeta

Minerale d'oro (cianatura)Alcalino, contiene cianuriAnionico (APAM)

roccia fosfatoAcidoNon ionico (NPAM)

Lavatrice carbone/carboneNeutro, contiene fine di carboneIdrolisi anionica media-bassa (APAM)Non ionico talvolta usato

Deidratazione fanghiSubflusso spessore da chiarificatoriCationico medio-alto (CPAM)Utilizzato per filtri/centrifughe

Nota: Questa tabella è solo una linea guida generale. I test di laboratorio sono essenziali.

III. Considerazioni fondamentali per l'applicazione

Dissoluzione e preparazione: il PAM deve essere completamente sciolto ("invecchiato") per attivarsi. Utilizzare serbatoi di miscelazione dedicati e seguire la regola "** spruzzare lentamente nel vortice**" per evitare grumi ("occhi di pesce"). L'agitazione dovrebbe essere sufficiente per la miscelazione ma non così violenta da causare la degradazione del taglio delle catene polimeriche.

Dosaggio: più non è meglio. Il sovradosaggio può causare la ristabilizzazione dei colloidi, rendendo l'acqua nuovamente turba, riducendo l'efficienza e aumentando i costi. Il dosaggio ottimale, tipicamente tra 1-10 ppm (g/tonnellata di acqua), è determinato da prove di vaso.

Peso molecolare: il peso molecolare più alto fornisce ponteggio più forte e flochi più grandi ma si scioglie più lentamente ed è più suscettibile alla degradazione del taglio. Medio ad alto peso molecolare (12-18 milioni) PAM è comunemente utilizzato.

Regolazione in loco: la qualità dell'acqua può fluttuare. Potrebbero essere necessari un monitoraggio continuo e leggeri aggiustamenti al punto di dosaggio e alla quantità.

Riassunto

Efficacia: il PAM è altamente efficace ed è la tecnologia di base per la sedimentazione efficiente, il riutilizzo dell'acqua e la conformità nella lavorazione dei minerali.

Selezione: è un processo sistematico e scientifico. “Test first” è la regola d’oro.

Analizzare la qualità dell'acqua (in particolare il pH e il potenziale Zeta).

Schermo tipo ionico e prodotti specifici tramite test di vaso.

Condurre prove pilota per finalizzare i parametri.

La chiave del successo: collaborare con fornitori tecnicamente in grado di fornire una gamma di campioni e supporto tecnico per condurre questi test, garantendo risultati di trattamento ottimali al costo più basso possibile.