絮凝劑對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科 廣西平果 531400）

絮凝劑對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。本文通過對近年來生產實踐中出現的一些問題，結合生產經驗，針對平果鋁土礦的溶出礦漿，進行了一系列沉降實驗，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，從而形成一些較大的分子顆粒，從而提升沉降的效率。此論文中通過對近年來生產實踐中出現的一些問題，結合生產經驗，針對平果鋁土礦的溶出礦降，進行了一系列沉降實驗，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，并以此來作為實際生產時的沉降條件來應用。

1 實驗的操作過程以及方法

在氧化鋁的生產過程中，目前在進行赤泥的沉降操作時往往會使用拜耳法進行，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，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，在進行沉降時往往會選擇一些絮凝劑來進行添加。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及其復雜的分離過程，其中包含了各種物理以及化學上的變化。赤泥的絮凝、沉降分離是一個極其復雜的物理化學過程。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雜的物理化學作用，赤泥的物相組成、粒度分布、顆粒表面形態以及赤泥漿液的固體含量、液相成分、溫度等對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發生強烈的溶劑化作用，形成一定厚度的擴散層，阻礙了粒子間的作用，使得赤泥粒子難以聚結成較大的顆粒而沉降。高分子絮凝劑的作用機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，如分子量、有效官能團和水解度等。在進行赤泥的沉降時選擇的絮凝劑不同所達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開采的區域以及地質等方面的影響，會呈現出不同的性質結構。因此對于絮凝劑的選取一定要慎重。在添加絮凝劑時不能夠以之前的添加為依據直接添加原有的絮凝劑，而是要根據需要沉降的礦土成分來進行實驗，通過實驗來分析所需要添加的絮凝劑成分，從而來達到相應的沉降目的。因此在進行絮凝劑的選擇時一定要進行絮凝劑有效性的實驗分析，對此選用了三種不同的絮凝劑來進行實驗，通過一系列的對比實驗分別對其性能進行分析。所選用的三種絮凝劑分別是公司自主生產的絮凝劑Alclar-663（英國進口）以及國產的A-1000絮凝劑。

具體的實驗操作如下：首先是進行赤泥的沉降試驗，用250mL的量筒在水浴中進行的，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間。沉降結束后稱量總重、沉降赤泥漿重。同時抽取上清夜測定浮游物含量，在分離完成以后，進行沉降赤泥質量的統計。具體是通過對于沉降赤泥的充分清洗與烘干，然后稱量，得到一個較為準確的質量數，然后以此來進行底流壓縮液固比的計算，從而得出結果。

2 對于實驗結果的分析與討論

2.1 絮凝劑種類對沉降性能的影響

在溶出條件NK=235g/L，T=270℃的情況下制的溶出礦漿，并對其進行了稀釋，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 對比不同種類的絮凝劑對沉降性能的影響

2.2 絮凝劑添加量對沉降性能的影響

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

表2 對比不同絮凝劑添加量對沉降性能的影響

2.3 溶出礦漿NK對沉降性能的影響

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-干赤泥時對沉降性能的影響。

表3 對比不同稀釋礦漿NK對沉降性能的影響

2.4 不同稀釋礦漿固含對沉降性能的影響

在溶出條件為NK=235g/L，T=270℃制得的溶出礦漿，并對其進行稀釋，使其溶出礦漿固含在不同的范圍，測當使用絮凝劑Alclar-663，且其添加量為20g/L干赤泥時對沉降性能的影響。

表4 對比不同礦漿固含對沉降性能的影響

絮凝劑種類主要的研究內容如下：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（標記為：ASAM）粉末。考察了單體純化方式、活性炭吸附pH值、分子量調節劑對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）質量的10%，30℃下攪拌吸附30min），30℃下過硫酸銨為引發劑，用量0.1‰（占AA質量分數），乙二胺四乙酸二鈉（EDTA-2Na）用量為0.7‰（占AA質量分數），分子量調節劑用量為0.8‰（占AA質量分數），單體濃度為38～39%，制得ASAM特性粘度達1400mL/g。ASAM易溶于水，對河南一水硬鋁石型鋁土礦拜耳法赤泥絮凝性能優于大部分國內外商品絮凝劑。

3 結論

溶出礦漿的NK、固含、絮凝劑的種類和添加量等都對赤泥沉降有一定的影響.

當溶出礦漿的NK在140～180g/L附近波動時，由實驗數據可知；當NK在160g/L左右時，沉降速度達到了一個高峰值，而且此時的壓縮液固比也略優于當NK在140g/L和當NK在180g/L左右的值，由此可以判斷；當NK在160g/L附近時，對赤泥的沉降效果最好。

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

同時，采用添加量為20g/t-赤泥時，其沉降速度、壓縮液固比與當采用添加量為25g/t-赤泥和30g/t-赤泥時相差不大。但采用添加量為20g/t-赤泥時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-赤泥時對沉漿的影響效果最好。

添加不同絮凝劑對沉漿效果的影響通過該實驗能夠證明，在添加了選用的絮凝劑以后，能夠明顯的發現兩種絮凝劑在功能上存在的差距，國產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量上均不如所選用的進口絮凝劑，因此可以得出所選用的進口的Alclar-663絮凝劑性能要優于A-1000絮凝劑。

[1]楊重愚.輕金屬冶金學.北京：冶金工業出版社，1991，1：49.

[2]秦曾言.氧化鋁生產中影響絮凝劑效能發揮因素的實驗研究.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用.輕金屬，2004（4）：18～20.

[4]王 捷.氧化鋁生產工藝.北京：冶金工業出版社，2006：37.

X703.5

A

1004-7344（2016）18-0229-02

2016-5-15

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