絮凝劑對(duì)高壓溶出赤泥沉降性能的影響研究

馬凱

（中鋁廣西分公司氧化鋁廠生產(chǎn)科 廣西平果 531400）

絮凝劑對(duì)高壓溶出赤泥沉降性能的影響研究

馬凱

（中鋁廣西分公司氧化鋁廠生產(chǎn)科 廣西平果 531400）

在拜耳法赤泥分離洗滌過程中為了能夠提高氧化鋁的分離的效率，往往會(huì)在分離過程中添加絮凝劑以此來提升沉降的效率。本文通過對(duì)近年來生產(chǎn)實(shí)踐中出現(xiàn)的一些問題，結(jié)合生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)平果鋁土礦的溶出礦漿，進(jìn)行了一系列沉降實(shí)驗(yàn)，通過改變絮凝劑的種類、添加量、料漿固含和料漿NK來確定最佳的沉降條件。從而更好的改善赤泥沉降的性能。

絮凝劑；沉降速度；底流固含

引言

在拜耳法赤泥分離洗滌過程中為了能夠提高氧化鋁的分離的效率，往往會(huì)在分離過程中添加絮凝劑以此來提升沉降的效率。絮凝劑的添加能夠使小分子顆粒凝聚成團(tuán)，從而形成一些較大的分子顆粒，從而提升沉降的效率。此論文中通過對(duì)近年來生產(chǎn)實(shí)踐中出現(xiàn)的一些問題，結(jié)合生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)平果鋁土礦的溶出礦降，進(jìn)行了一系列沉降實(shí)驗(yàn)，通過改變絮凝劑的種類、添加量、料漿固含和料漿NK來確定最佳的條件條件，并以此來作為實(shí)際生產(chǎn)時(shí)的沉降條件來應(yīng)用。

1 實(shí)驗(yàn)的操作過程以及方法

在氧化鋁的生產(chǎn)過程中，目前在進(jìn)行赤泥的沉降操作時(shí)往往會(huì)使用拜耳法進(jìn)行，拜耳法赤泥分離洗滌過程中為了能夠提高氧化鋁的分離的效率，往往會(huì)在分離過程中添加絮凝劑以此來提升沉降的效率。絮凝劑的添加能夠使小分子顆粒凝聚成團(tuán)，從而形成一些較大的分子顆粒，從而提升沉降的效率。為了有效的提高赤泥的沉降分離效果，在進(jìn)行沉降時(shí)往往會(huì)選擇一些絮凝劑來進(jìn)行添加。因此在此過程中就需要選擇一種最為合適的絮凝劑，絮凝劑的選擇直接影響到最終氧化鋁制品的質(zhì)量。所添加的絮凝劑一般都是采用的人工合成的高分子材料，這一類的材料往往能夠有效的提高赤泥的分離與沉降。拜耳法赤泥分離洗滌過程是一個(gè)及其復(fù)雜的分離過程，其中包含了各種物理以及化學(xué)上的變化。赤泥的絮凝、沉降分離是一個(gè)極其復(fù)雜的物理化學(xué)過程。拜耳法溶出礦漿是由赤泥與鋁酸鈉溶液形成的懸浮液，赤泥粒子之間以及赤泥粒子與溶液之間存在著復(fù)雜的物理化學(xué)作用，赤泥的物相組成、粒度分布、顆粒表面形態(tài)以及赤泥漿液的固體含量、液相成分、溫度等對(duì)赤泥漿液的沉降分離過程均有明顯影響。因赤泥粒子表面具有較大的剩余價(jià)力、分子力和氫鍵作用力，可吸附溶液中的帶電離子并能和介質(zhì)發(fā)生強(qiáng)烈的溶劑化作用，形成一定厚度的擴(kuò)散層，阻礙了粒子間的作用，使得赤泥粒子難以聚結(jié)成較大的顆粒而沉降。高分子絮凝劑的作用機(jī)理就在于通過吸附架橋、表面吸附和電荷中和的作用引起赤泥顆粒之間的有效凝聚，形成“大粒子”使沉降速度大大加快。高分子絮凝劑的作用效果取決于絮凝劑本身的性質(zhì)，如分子量、有效官能團(tuán)和水解度等。在進(jìn)行赤泥的沉降時(shí)選擇的絮凝劑不同所達(dá)到的效果也是完全不同的，因此一定要選擇合適的絮凝劑。由于需要沉降的礦土根據(jù)開采的區(qū)域以及地質(zhì)等方面的影響，會(huì)呈現(xiàn)出不同的性質(zhì)結(jié)構(gòu)。因此對(duì)于絮凝劑的選取一定要慎重。在添加絮凝劑時(shí)不能夠以之前的添加為依據(jù)直接添加原有的絮凝劑，而是要根據(jù)需要沉降的礦土成分來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)來分析所需要添加的絮凝劑成分，從而來達(dá)到相應(yīng)的沉降目的。因此在進(jìn)行絮凝劑的選擇時(shí)一定要進(jìn)行絮凝劑有效性的實(shí)驗(yàn)分析，對(duì)此選用了三種不同的絮凝劑來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過一系列的對(duì)比實(shí)驗(yàn)分別對(duì)其性能進(jìn)行分析。所選用的三種絮凝劑分別是公司自主生產(chǎn)的絮凝劑Alclar-663（英國進(jìn)口）以及國產(chǎn)的A-1000絮凝劑。

具體的實(shí)驗(yàn)操作如下：首先是進(jìn)行赤泥的沉降試驗(yàn)，用250mL的量筒在水浴中進(jìn)行的，將稀釋好的料漿均勻倒入沉降管中，并放入已升溫到100℃的水溶槽中，待料漿溫度達(dá)到沉降溫度后，將料漿攪拌均勻并加入一定量的配制好的絮凝劑開始沉降，記錄沉降層高度和時(shí)間。沉降結(jié)束后稱量總重、沉降赤泥漿重。同時(shí)抽取上清夜測(cè)定浮游物含量，在分離完成以后，進(jìn)行沉降赤泥質(zhì)量的統(tǒng)計(jì)。具體是通過對(duì)于沉降赤泥的充分清洗與烘干，然后稱量，得到一個(gè)較為準(zhǔn)確的質(zhì)量數(shù)，然后以此來進(jìn)行底流壓縮液固比的計(jì)算，從而得出結(jié)果。

2 對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與討論

2.1 絮凝劑種類對(duì)沉降性能的影響

在溶出條件NK=235g/L，T=270℃的情況下制的溶出礦漿，并對(duì)其進(jìn)行了稀釋，使其固含在50g/L左右，NK在170g/L，絮凝劑的添加量為25g/t-干赤泥。絮凝劑濃度為（0.05%）。

表1 對(duì)比不同種類的絮凝劑對(duì)沉降性能的影響

2.2 絮凝劑添加量對(duì)沉降性能的影響

在溶出條件NK=235g/L，T=270℃的情況下制的溶出礦漿，并對(duì)其進(jìn)行了稀釋，使其固含在50g/L左右，NK在170g/L，添加絮凝劑Alclar-663，測(cè)絮凝劑添加量對(duì)沉降性能的影響。絮凝劑濃度為（0.05%）。

表2 對(duì)比不同絮凝劑添加量對(duì)沉降性能的影響

2.3 溶出礦漿NK對(duì)沉降性能的影響

在溶出條件NK=235g/L，T=270℃的情況下制的溶出礦漿，使其在不同的稀釋礦漿NK下使用絮凝劑Alcar-663，其添加量為20g/L-干赤泥時(shí)對(duì)沉降性能的影響。

表3 對(duì)比不同稀釋礦漿NK對(duì)沉降性能的影響

2.4 不同稀釋礦漿固含對(duì)沉降性能的影響

在溶出條件為NK=235g/L，T=270℃制得的溶出礦漿，并對(duì)其進(jìn)行稀釋，使其溶出礦漿固含在不同的范圍，測(cè)當(dāng)使用絮凝劑Alclar-663，且其添加量為20g/L干赤泥時(shí)對(duì)沉降性能的影響。

表4 對(duì)比不同礦漿固含對(duì)沉降性能的影響

絮凝劑種類主要的研究?jī)?nèi)容如下：①功能單體β-衣康酸單甲酯（β-MHI）的制備。②以 β-MHI、丙烯酰胺（AM）和丙烯酸鈉（SA）為原料，采用水溶液聚合法合成了不同特性粘度的系列AM-SA-β-MHI聚合物（標(biāo)記為：ASAM）粉末?？疾炝藛误w純化方式、活性炭吸附pH值、分子量調(diào)節(jié)劑對(duì)共聚物特性粘度的影響，獲得了水溶液聚合法制備ASAM粉末較佳工藝條件，即：活性炭吸附純化單體（pH7.37，活性炭量為丙烯酸（AA）質(zhì)量的10%，30℃下攪拌吸附30min），30℃下過硫酸銨為引發(fā)劑，用量0.1‰（占AA質(zhì)量分?jǐn)?shù)），乙二胺四乙酸二鈉（EDTA-2Na）用量為0.7‰（占AA質(zhì)量分?jǐn)?shù)），分子量調(diào)節(jié)劑用量為0.8‰（占AA質(zhì)量分?jǐn)?shù)），單體濃度為38～39%，制得ASAM特性粘度達(dá)1400mL/g。ASAM易溶于水，對(duì)河南一水硬鋁石型鋁土礦拜耳法赤泥絮凝性能優(yōu)于大部分國內(nèi)外商品絮凝劑。

3 結(jié)論

溶出礦漿的NK、固含、絮凝劑的種類和添加量等都對(duì)赤泥沉降有一定的影響.

當(dāng)溶出礦漿的NK在140～180g/L附近波動(dòng)時(shí)，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知；當(dāng)NK在160g/L左右時(shí)，沉降速度達(dá)到了一個(gè)高峰值，而且此時(shí)的壓縮液固比也略優(yōu)于當(dāng)NK在140g/L和當(dāng)NK在180g/L左右的值，由此可以判斷；當(dāng)NK在160g/L附近時(shí)，對(duì)赤泥的沉降效果最好。

采用溶出礦漿固含在70g/L左右時(shí)，赤泥沉漿速度、壓縮液固比與采用溶出礦漿為50g/L左右時(shí)相差不大.但浮游物含量明顯優(yōu)于當(dāng)溶出礦降固含為50g/L左右時(shí)，由此判斷；采用溶出礦漿固含在70g/L時(shí)對(duì)赤泥沉降的效果最好.當(dāng)使用絮凝劑Alclar-663時(shí)，赤泥沉降的沉降速度、壓縮液固比和浮游物含量均比當(dāng)使用絮凝劑A-1000時(shí)的沉降效果。

同時(shí)，采用添加量為20g/t-赤泥時(shí)，其沉降速度、壓縮液固比與當(dāng)采用添加量為25g/t-赤泥和30g/t-赤泥時(shí)相差不大。但采用添加量為20g/t-赤泥時(shí)浮游物含量卻明顯低于另兩種絮凝劑。即采用添加量為20g/t-赤泥時(shí)對(duì)沉漿的影響效果最好。

添加不同絮凝劑對(duì)沉漿效果的影響通過該實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜃C明，在添加了選用的絮凝劑以后，能夠明顯的發(fā)現(xiàn)兩種絮凝劑在功能上存在的差距，國產(chǎn)的絮凝劑無論是在沉降的初期還是在最終所得到的液體質(zhì)量上均不如所選用的進(jìn)口絮凝劑，因此可以得出所選用的進(jìn)口的Alclar-663絮凝劑性能要優(yōu)于A-1000絮凝劑。

[1]楊重愚.輕金屬冶金學(xué).北京：冶金工業(yè)出版社，1991，1：49.

[2]秦曾言.氧化鋁生產(chǎn)中影響絮凝劑效能發(fā)揮因素的實(shí)驗(yàn)研究.輕金屬，2004（7）：20～24.

[3]張文晉.絮凝劑在拜耳法赤泥洗滌過程中的應(yīng)用.輕金屬，2004（4）：18～20.

[4]王 捷.氧化鋁生產(chǎn)工藝.北京：冶金工業(yè)出版社，2006：37.

X703.5

A

1004-7344（2016）18-0229-02

2016-5-15

馬 凱（1984-），男，助理工程師，大學(xué)專科，主要從事氧化鋁金屬冶煉方面工作。