高分子絮凝剂作用下的拜耳法赤泥沉降行为研究

摘要

我国一水硬铝石型铝土矿高压溶出后的赤泥沉降性能差，需添加高效絮凝剂以促进赤泥沉降。目前，国内使用的此类絮凝剂大多是进口产品。而且，对赤泥分离用高分子絮凝剂的设计和选型还没有有效的理论指导。本文对拜耳法赤泥在不同絮凝剂作用下的沉降行为进行研究，旨在探索赤泥与絮凝剂的相互作用机理。 采用酸碱电位滴定研究了赤泥的表面电性。结果表明，聚丙烯酸钠(SPA)的吸附使赤泥表面羟基增多，零电点(PZC)下降；聚丙烯酰胺(PAM)的吸附使赤泥表面羟基减少，PZC升高。絮凝剂添加量增加，赤泥表面羟基的变化量增加。硅矿物(尤其是方钠石)含量越高，赤泥的表面羟基越多，PZC越低。 通过赤泥沉降实验研究了赤泥沉降效果的影响因素。结果表明，过量的表面负电荷或正电荷使赤泥膨胀而难于下沉；絮凝剂添加量过多或过少都不利于赤泥沉降；SPA对赤泥沉降的促进作用不如PAM，对赤泥矿浆的澄清效果比PAM好；赤泥沉降速度随PAM的水解度增大明显降低；聚丙烯酰胺基甲基三甲基氯化铵(PATAC)对赤泥的沉降效果远不如SPA。 采用电导/pH滴定和稀溶液粘度法分别测得PAM经NaOH溶液溶解后的水解度和特性粘度。结果表明，随着溶解PAM所用的NaOH浓度增大，PAM的水解度增大，生成的分子内氢键使PAM的特性粘度先增大后减小。热重和红外光谱分析表明，PATAC在高温高碱度溶液中不稳定，分解产物HPATAH中含有的-CH2-OH和-CONH2两种官能团形成-CH2-0H-CONH2分子内氢键。 对高分子絮凝剂与赤泥的相互作用机理作了一些探讨。SPA或PAM通过氢键或Ca2+等阳离子的“架桥”作用与赤泥表面发生吸附，不能有效降低赤泥矿浆的上清液浊度；水杨酸基团与赤泥表面的铁离子形成六元环螯合物，明显提高了赤泥矿浆的澄清度；高分子链上分子内氢键的形成使絮凝剂对赤泥的絮凝性能严重下降。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1引言

1.2赤泥

1.2.1赤泥的结构特征

1.2.2赤泥的表面电性

1.2.3赤泥的沉降性能

1.3赤泥分离用高分子絮凝剂

1.3.1赤泥分离用高分子絮凝剂的种类和结构特征

1.3.2赤泥分离用合成高分子絮凝剂的研究进展

1.3.3赤泥分离用高分子絮凝剂的使用特点

1.4高分子絮凝剂的作用机理

1.4.1絮凝作用与高分子的架桥机理

1.4.2高分子絮凝剂与微粒表面的吸附作用

1.4.3高分子絮凝剂与赤泥的相互作用

1.4.4高分子絮凝剂的作用机理研究

1.5本课题的研究内容及意义

第二章赤泥的表面电性及其对赤泥沉降性能的影响

2.1引言

2.2实验

2.2.1实验原料

2.2.2赤泥悬浮液沉降实验

2.2.3赤泥悬浮液的酸碱电位滴定

2.3赤泥表面电荷对其沉降性能的影响及机理分析

2.4赤泥悬浮液的酸碱电位滴定结果及讨论

2.4.1赤泥颗粒表面的活性—OH总量

2.4.2赤泥颗粒的表面电荷密度

2.4.3絮凝剂及矿物组成对赤泥表面电荷的影响

2.5本章小结

第三章赤泥沉降现象及机理研究

3.1引言

3.2实验

3.2.1实验原料

3.2.2絮凝剂溶液配制

3.2.3赤泥悬浮液沉降实验

3.2.4赤泥矿浆沉降实验

3.2.5 PAM溶液电导/pH滴定

3.2.6 PAM特性粘度测定

3.3赤泥悬浮液在絮凝剂作用下的絮凝机理讨论

3.4赤泥矿浆在SPA或PAM作用下的沉降规律

3.5絮凝剂官能团对赤泥矿浆澄清效果的影响

3.6聚丙烯酰胺水解度对其絮凝赤泥性能的影响

3.6.1絮凝剂溶液碱浓度对赤泥矿浆沉降效果的影响

3.6.2 PAM的水解度和特性粘度

3.6.3 PAM的水解度对其分子形态的影响

3.6.4水解PAM絮凝赤泥的性能讨论

3.7本章小结

第四章PATAC在赤泥分离过程中的行为研究

4.1引言

4.2实验

4.2.1实验原料

4.2.2赤泥矿浆沉降实验

4.2.3 PATAC的碱处理

4.2.4热重分析

4.2.5 PATAC和PATAH的热处理

4.2.6红外光谱分析

4.3 PATAC对赤泥的沉降效果

4.4 PATAC和PATAH的热分解行为

4.5红外光谱分析结果

4.6 PATAC絮凝赤泥的性能讨论

4.7本章小结

第五章结论

参考文献

致谢

攻读学位期间主要研究成果