一种新型絮凝剂的合成及应用

Posted 2023-01-13 聚合物

篇首语：犀渠玉剑良家子，白马金羁侠少年。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了一种新型絮凝剂的合成及应用相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

李晓萍1，晏唯真1，白万全1，卢东2(1.中国铝业郑州研究院，河南郑州450041；2.中国铝业河南分公司，河南郑州450041)
1国内外聚丙烯酰胺生产技术
聚丙烯酰胺是一系列不同分子量的非离子型聚合物，应用最多的是由它衍生出的阴离子型及阳离子型聚合物。从严格的化学本质上讲，这些聚合物不是百分之百的聚丙烯酰胺，但是人们还是将它们称为聚丙烯酰胺系列产品，因为它们有相似的线性结构和良好的水溶性。
聚丙烯酰胺被广泛用于水处理，纺织，造纸，选矿，石油，农业上。因为PAlM产品具有良好的絮凝性及其它产品无可比拟的适用性，在北美和欧洲国家3O%一4O%的PAlM用于水和污水处理(包括污泥脱水)，这些国家的工业废水及生活废水的处理都使用PAlM产品。随着对环保的日益重视，PAlM在水处理上将会有很大的市场。中国8O%的PAlM用于石洫的开采，特别是三采用量远远大于钻井泥浆和堵水调剖剂的用量。近几年中国在污水处理，城市饮用水等工程上投资很多，因此也相应地启动了PAlM在水处理行业的应用，用量虽然逐年增加，但还远远没有达到相适应的程度。
2P-3絮凝剂的性能及合成
2.1P-3絮凝剂的性能
从化学本质上，PAM可分为：非离子型，阴离子型，阳离子型和阴阳两性型。从其水溶性来讲，可分为：全溶型，溶胀型和不溶型。
从其物理形态上，可分为：固态(粉末，珠状)，胶体，液态(溶液，反相乳液，水乳液)。PAlM的应用首先取决于其化学本质，即产品的可用性来自化学结构。而使用的方便与否又决定了应采取的物理形态。
P-3絮凝剂为阴离子型白色固体粉末，易溶于水。它是由丙烯酰胺、丙烯酸为主要原料，采用水溶液共聚合而成的高分子聚合物。其合成过程：溶解—聚合—造粒—干燥—粉碎—包装
2.2P一3絮凝剂各项参数的确定
2.2.1比例的确定
我们首先考虑了不同配比制得的聚合物对赤泥的絮凝分离效果制备了一些分子量分布在600—800万的絮凝剂，用取自现场的拜尔法浆在实验室做沉降试验，其结果如表1所示：
由实验得知：在阴离子度一定时，随着分子量的增大赤泥分离速度越快，压缩的越好，浮游物含量越低，但是分子量过高其分离速度和压缩随之下降，浮游物也有所增加。由此确定最佳分子量分布范围600—800万之间。

2.2.3几种微量元素对絮凝分离的影响
在聚合物中复合加入几种微量元素，发现其分离速度明显提高，且团粒增大，压缩性能提高，上清液好，浮游物含量明显降低，其重复性好，更适应矿浆浓度波动时的生产需求。
2.3絮凝剂的絮凝机理
絮凝剂属高分子量的长链大分子，具有多个重复的亲水基、疏水基结构单元。它的酰胺基可与矿浆中的许多物质亲和、吸附，形成氢键。这就使它能在两个被吸附的粒子之间架桥，形成“桥联"，生成絮团，有利于粒子下沉。在氧化铝生产工艺中当絮凝剂加入后，溶液中的阳离子点吸附在聚合物的阴离子点上，这样一个聚合物分子能同时吸附几个粒子，使它们拉在一起，迅速沉降。
3实验室小试对比实验
3.1实验原料
试验用拜尔法稀释料浆取自河南分公司，比重为1.42。絮凝剂I、VI、V均由北京某公司提供(其中I为P一3)；A一1000为河南分公司生产中所用的。
3.2实验条件
絮凝剂浓度：I、VI、V按90%有效固含折算配成0.5‰溶液。A一1000按38%有效固含折算配成0.5‰的溶液。将拜尔法料浆加入250ml的沉降管中，待温度达到95℃加入配好的絮凝剂，上下搅拌后开始计时。
3.3实验结果

从表3可以看出：絮凝剂I及V起始反应都比A一1000要快很多，但到1分钟后，A一1000的沉降高度已非常接近I及V，说明I、V反应快，最终压缩液固比与A一1000相似，从上清液的浮游物含量来看，I及V的浮游物明显比A一1000少，因此，选絮凝剂I作为最适宜于拜尔法物料的絮凝剂，其沉降性能好于A一1000。
4工业应用对比实验
4.1试验过程
工业试验在河南分公司氧化铝厂三车间二沉降工序进行，先后两次试用P一3絮凝剂，缓慢添加絮凝剂，每袋絮凝剂的添加时间维持在15—20分钟，使用的溶剂为叶滤热水。
4.2实验数据统计及分析
试验前，分离每班使用A一1000絮凝剂2—3槽，每槽2袋，平均每班使用5袋A一1000，约100KG；试验期间，每班使用P一3絮凝剂两槽，每槽半袋，即每班用一袋，约25公斤；329NP絮凝剂用量是A一1000絮凝剂的1/4，用量大为减少。两次试验指标对比见表5：

由表5可知，P一3絮凝剂使用效果稳定，两次试验沉降槽各项指标波动不大，这更进一步说明，使用此种絮凝剂时，分离沉降槽各项指标均有不同程度的优化。赤泥沉速明显提高，粗液浮游物有所降低，赤泥压缩性也有不同程度的提高。试验证明，使用这种新型絮凝剂二沉降可以在不向一沉降转料的情况下维持沉降槽的稳定运行。
5结论
通过P一3絮凝剂在实验室的小试和工业上的生产应用，证明使用此种絮凝剂可以使矿浆沉速大幅提高，粗液浮游物降低，赤泥压缩性提高，能够保证沉降槽的稳定运行；同时，可以在二沉降不向一沉降转料的情况下，保证了两管610m3/h产量的顺利通过，对氧化铝提产能够起到很大的辅助作用；在用量上可以大幅度降低，不但减少絮凝剂岗位的劳动强度，而且仅在二沉降分离沉降槽使用此种絮凝剂的年经济效益就达10万元。