水溶性高分子聚合物在拜尔法赤泥分离中的应用

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1、水溶性高分子聚合物在拜尔法赤泥分离中的应用赤泥沉降分离是氧化铝生产的主要工序之一,为了强化赤泥的沉降分离过程，即提高赤泥的沉降速度，改善溢流的澄清液质量，降低底流的液固比，不但要正确设计和选用结构合理的沉降槽，还需要添加高效能水溶性高分子聚合物做絮凝剂，在絮凝剂的作用下，赤泥浆液中处于分散状态的细小赤泥颗粒互相聚合成团。颗粒变大，可以大大地加快赤泥的沉降速度。絮凝剂在生产中的应用极大地提高了沉降槽的工作效率。1水溶性高分子聚合物的种类及絮凝机理1.1水溶性高分子聚合物的特点和种类水溶性高分子化合物具有高分子化

2、合物的分子结构并具有高分子化合物的特性，他们能溶于水成为高分子化合物的真溶液。在分子结构上都具有高分子的链接，在链接上都具有极性的、亲水的基团。一定长度的高分子链接中，极性基的多少和极性的强度，决定这该高分子化合物的特征和应用范围。根据其所含亲水极性基团和分子量的不同，可以演变出许多不同的性能。一般来说，水溶性高分子聚合物都具有增稠性、成膜性、黏合性、润滑性、螯合性、分散性、絮凝性、缓蚀性、成胶性、吸水性等性能中的一到多个性能。水溶性高分子聚合物按来源分，可以分为天然的、半天然的、化学合成的和生物法合成的四大

3、类。从结构上分可以为有机的和无机的两大类。絮凝剂的种类很多，在氧化铝生产上部是采用高分子有机絮凝剂，以往广泛采用淀粉类天然高分子絮凝剂，包括用各种麦类、薯类等加工的产品（面粉、土豆淀粉及木薯粉等）和附产品（如麦麸等）。近年来，人工合成高分子絮凝剂发展很快，与天然絮段剂相比，其特点是用量少（一般为淀粉类絮凝剂的1%～1.5%），效果好。合成高分子絮凝剂的种类很多，目前应用最广的是聚丙烯酰胺类。纯聚丙烯酰胺的分子式为（CH2CHCONH2）实际上往往将它的水解体和衍生物统称为聚丙烯酰胺。合成高分子絮凝剂（如聚丙烯

4、酰胺类）还存一个优点，它能完全吸附于赤泥颗粒人不像淀粉类絮凝剂那样有一部分仍保留在溶液中而增加了溶液中有机物的含量。不少拜尔法厂用聚丙烯酰胺类絮凝剂代替淀粉，取得了很好的经济效益。目前合成高分子絮凝剂巳呈现完全取代淀粉类絮凝剂的趋势。1.2絮凝剂选择和絮凝机理合成类水溶性高分子聚合物中含有一定的极性基团，这些集团能吸附于水中悬浮的固体颗粒上，使离子间架桥而形成大的凝聚体，从而起到絮凝作用。聚合物絮凝作用有化学因素和物理因素。化学因素使悬浮粒子的电荷丧失，成为不稳定粒子，然后不稳定的粒子聚集。而物理因素则用过架

5、桥、吸附，使小粒子聚集体变为絮团。通常把这两种因素的共同作用称之为絮凝作用。对面粉、麦麸等一类天然絮凝剂的作用机理有不同看法。一种看法是这类絮凝剂中的各组分（淀粉、蛋白质）或其水解产物中含有大量的极性基-OH、-COOH等，通过生成氢键而产生架桥作用。2生产中影响絮凝剂使用效果的因素2.1絮凝剂类型水溶性高分子聚合物作为絮凝剂，常用的可以分为三类：阴离子型得有聚丙烯酸钠、水解聚丙烯酰胺、顺丁烯二酸酐共聚物、藻蛋白酸钠、苯乙烯磺酸钠聚合物；非离子型得有聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、脲醛树脂、苟性淀粉；阳离子的有聚乙烯

6、吡啶、甲醛-苯胺树脂、聚胺、聚季铵盐，国内目前主要还是使用聚丙烯酰胺类作絮凝剂。本文主要针对聚丙烯酰胺的选择与应用进行阐述。目前氧化铝生产物料千差万别，比如，拜耳法分离沉降物料和烧结法分离沉降物料；拜耳法分离物料（Nk，150g/l）和拜耳法洗涤分离物料（Nk，50g/l），烧结法稀释分离物料（Nk,110g/l）和烧结法洗涤分离物料（Nk,10g/l），其沉降性质很难用同一种絮凝剂进行沉降分离。因此需要各种不同的絮凝剂来加速分离。但是，由于国内絮凝剂的生产与各氧化铝厂的生产需求脱节，造成絮凝剂品种单一，影响

7、絮凝剂效能的发挥。因此，通过对生产中各类物料的研究，完善絮凝剂的种类，是各絮凝剂厂家和研究机构需要解决的问题。1.1pH值-影响合成絮凝剂类型（即丙烯酰胺与丙烯酸的比例）选择的因素甚多，但溶液的pH值是其中最主要的。溶液的pH值不但在不同程度上改变着凝剂的化学性质和聚合物分子的形状（伸展或卷曲），同时也对矿物颗粒的表面化学状态有所影响。当pH低时非离子型聚合物远比中度阴离子和强阴离子型聚合物好，絮凝剂用量少。因为在低pH值下，后两种絮凝剂的线性大分子在很大程度上发生卷曲，有效长度缩短，而具有类似非离子型絮凝剂

8、分子的外形，分子发生卷曲的原因是其中的丙烯酸盐大部分是以酸（CH2CHCOOH）的形式存在。同时由于酰胺基团部分地被更为惰性的羧酸盐基团取代，聚合物的氢键减少，所以中度阴离子型特别是强阴离子型聚合物的活性不如非离子型。当pH为6时，中度阴离子型共聚体中的羧酸盐基团离子化而使聚合体更加伸展（因—COO—基团互相排斥）。而非离子型聚合物几乎不含有阴离子（羧酸团基因），聚合物的形状不变。强阴离子型聚合物（