氧化铝生产用絮凝剂的研究.pdf

2 0 1 2 年8 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 5 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 2 ．0 8 ．0 0 9 氧化铝生产用絮凝剂的研究 车洪生，周跃华 中国铝业郑州研究院，郑爨、} 4 5 0 0 4 1 摘要通过改变絮凝剂的添加量和添加方式，对拜耳法赤泥沉降分离的效果进行研究。结果表明，絮凝 剂的添加量对赤泥沉降分离效果有重要影响，合适的添加量为O 。0 2 ％～o ．0 4 ％，二次添加比一次添加 的效果要好，添加絮凝剂还能有效降低赤泥的压缩液固比。 关键词氧化铝；沉降；分离；絮凝剂；添加方式；拜耳法 中图分类号T F 8 2 1文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 l z 0 8 一0 0 2 5 一o z S t u d yo fF l o c c u l a n t sA p p l i e di nA I u m i n aP r o d u c t i o n C H EH o n g s h e n g ，Z H O UY u e h u a Z h e n g z h o uR e s e a r c hI n s t i t u t eo fC h i n aA l u m i n i u mC o r p o r a t i o n ，Z h e n g z h o u4 5 0 0 41 ，C h i n a A b s t r a c t T h es e t t l i n ga n ds e p a r a t i n ge f f e c to fr e dm u di nB a y e rp r o c e s sw a si n V e s t i g a t e db yc h a n g i n gt h e f l o c c u l a n ti nt e r m so fi t sa d d i t i v ea m o u n ta n da d d i n gm e t h o d ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h ea d d i t i v ea m o u n to f f l o c c u l a n th a ss i g n i f i c a n te f f e c to nt h es e t t l i n ga n ds e p a r a t i n go fr e dm u d ．T h eo p t i m a la m o u n to ff l o c c u l a n t i so ．0 2 ％～O ．0 4 ％a n dt h et w i c ea d d i t i o ni sm o r ee f f e c t i v et h a no n c ea d d i t i o n ．T h ec o m p r e s s e dl i q u i d ／s o l i d r a t i oi sr e d u c e de v i d e n t l yb yt h ea d d i t i o no ff l o c c u l a n t ． K e yw o r d s a l u m i n a ；s e t t l e m e n t ；s e p a r a t i o n ；f l o c c u l a n t ；a d d i n gm e t h o d ；B a y e rp r o c e s s 赤泥沉降分离是拜耳法生产氧化铝的主要工 序，絮凝剂能极大地提高沉降槽的效率，提高产品质 量和企业的经济效益口] 。目前，国内各大型氧化铝 生产企业的赤泥沉降大多采用阴离子型聚丙烯酸钠 作为絮凝剂，但生产使用中出现许多问题，影响了絮 凝剂效能的正常发挥。据不完全统计，每年絮凝剂使 用不当使絮凝剂效能降低达1 0 ％～2 0 ％[ 2 ] 。因此，国 内外氧化铝生产企业和科研工作者在寻找高效絮凝 剂的同时还对现有絮凝剂的使用条件加以优化，以达 到加速赤泥沉降的目的口] 。本文主要探讨絮凝剂添 加量和添加方式对赤泥沉降速度和赤泥压缩液固比 的影响，以便为氧化铝生产提供合适的絮凝剂[ 4 ] 。 1 试验原料和仪器 采用中国铝业郑州研究院氧化铝试验厂生产的 收稿日期2 0 1 2 一0 2 一0 6 作者简介车洪生 1 9 7 7 一 ，男，河南驻马店人，工程师． 卫辉絮凝剂，分子量大于3 千万，配置浓度o ．1 ％。 试验所用矿浆 已经稀释 由中铝郑州研究院氧化铝 试验厂提供，其化学组成为 g ／L N k1 5 1 ．7 3 、固含 1 0 7 ．7 4 、A1 6 6 ．7 2 、N 。1 6 7 ．7 3 、N 。1 6 、理k1 ．4 9 7 。主 要仪器有S Y C 一1 5 超级恒温水浴和沉降管。 2试验过程 称取一定量的絮凝剂置于烧杯中，加入蒸馏水， 边加热边用玻璃棒搅拌直至完全溶解为止，絮凝剂 配制浓度为O ，1 ％。 将合格矿浆置于沉降管中，在1 0 0 ℃超级恒温 水浴槽中恒温，然后进行絮凝剂沉降试验。 将合格矿浆置于沉降管中，先添加o ．0 1 ％的絮 凝剂量，搅拌1m i n ，再添加o ．0 1 ％的絮凝剂量，搅 拌数次后立即将料浆倒人1 0 0 ℃恒温箱中进行沉 万方数据 2 6 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 2 年8 期 降；作为对比，一次性加入o ．0 2 ％的絮凝剂量，搅拌 o ．5m i n 后进行沉降。 改变絮凝剂添加量，分离沉降3 0m i n ，称量总 重、沉降泥浆重，再将泥浆过滤分离，赤泥经洗涤、烘 干后称重，计算赤泥压缩液固比。 3试验结果与讨论 3 ．1 絮凝剂添加量 不同絮凝剂添加量的沉降曲线见图1 。 皇 皇 似 扭叵 图1絮凝剂添加量对赤泥沉降的影响 F i g ．1 E f f e c to fa d d i t i v ea m o u n to ff l o c c u l a n t O nr e dn l u ds e t t l e m e n t 从图1 可看出，增大絮凝剂添加量，沉降速度 有所加快。沉降速度最快的时间段是1 0 ～3 0m i n ， 絮凝剂的最佳添加量为o ．0 2 ％～o ．0 4 ％。由于水 中的微细颗粒表面在水的作用下形成带电荷的水化 层，导致一定的静电力产生，另外，因为颗粒细小，当 添加的絮凝剂量小时，沉降速度不快。而颗粒终端 的沉降速度正比于其直径的平方[ 4 ] 。随着絮凝剂量 慢慢增加，有机高分子使颗粒产生吸附作用，导致较 大的絮团或大颗粒的形成，从而使沉降速度加快。 3 ．2 絮凝剂的添加方式 絮凝剂添加方式对赤泥沉降的影响见图2 。 图2 表明，一次性添加o ．0 2 ％的絮凝剂时，其 沉降效果明显不如分二次添加的好。前1 0m i n 一 次性添加的平均沉降速度为7m m ／m i n ，而二次添 加达到了9m m ／m i n ，且底流压缩高度二次添加比 一次性添加要低近1 0m m ，说明在底流压缩方面二 次添加也优于一次性添加。因为分批加入絮凝剂 后，絮凝剂与赤泥颗粒之间的絮团经过一次团聚、打 散、再团聚的过程，使得颗粒之间结合力强、压缩性 能和抗剪切性好。而一次性加入形成的絮团比较脆 弱，抗剪切性能差。因此，絮凝剂应分批加入。 图2 絮凝剂添加方式对赤泥沉降的影响 F i g ．2 E f f e c to fa d d i t i o nm e t h o do ff l o c c u l a n t o nr e dn l u ds e t t l e m e n t 3 ．3 絮凝剂对赤泥压缩性能的影响 当絮凝剂用量分别为 ％ o 、o ．0 1 、o ．0 2 、o ．0 4 、 o ．0 5 、o ．0 6 时，压缩液固比分别为4 ．2 0 、2 ．7 0 、2 ．4 5 、 2 ．4 4 、2 ．4 0 、2 ．5 0 。可见，絮凝剂能显著降低赤泥压 缩液固比。随着絮凝剂用量的增加，赤泥压缩液固 比逐渐减小，当絮凝剂量超过O ．0 4 ％以后，赤泥液 固比又有上升的趋势。随着絮凝剂用量的增加，使 得赤泥粒子团聚成紧密而不溶胀和疏松的大颗粒， 从而使得压缩液固比降低，但当其量超过一定范围 以后，可能会引起已经压缩紧密的团聚体变得溶胀 起来，从而导致压缩液固比又增大凹] 。 4结论 1 絮凝剂的添加能有效增加赤泥沉降效果和显 著改善赤泥的压缩液固比，最佳添加量为o ．0 2 ％～ 0 ．0 4 ％。 2 絮凝剂的添加方式对赤泥沉降影响很大，二 次添加效果明显优于一次添加方式。 参考文献 [ 1 ] 余峰涛，陈跃，尹中林．拜耳法赤泥的沉降分离过程初 探[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 0 6 1 2 6 2 9 ． [ 2 ] 龚斌，董放战，李涛．氧化铝生产中絮凝剂应用探讨 [ J ] ．矿产保护与利用，2 0 0 5 3 4 9 5 1 ． [ 3 ] 吴若琼，朱敏，刘今．氧化铝生产中氢氧化铝絮凝剂的 研究[ J ] ．中南工业大学学报，1 9 9 6 ，2 7 4 4 2 8 4 3 1 ． [ 4 ] 赵恒勤，金梅，蔡淑霞，等．石灰拜耳法赤泥沉降性能研 究[ J ] ．矿产保护与利用，2 0 0 2 3 4 卜4 3 ． [ 5 ] 周跃华，杨占红．氧化铝悬浮液稳定性的研究[ J ] ．上海 有色会属，2 0 0 7 ，2 8 3 1 1 6 1 1 8 ． 万方数据