絮凝剂与模拟拜耳法赤泥中主要含铁物种的相互作用

摘要

在拜耳法生产中，赤泥的沉降分离是氧化铝生产中的一个重要环节。这些赤泥颗粒尺寸较小，沉降困难，因此通常采用高分子量水溶性聚合物以提高赤泥沉降速度并更好地实现固液分离。赤铁矿和针铁矿又是赤泥的最主要含铁矿物成分，因此探讨絮凝剂对高含赤铁矿或针铁矿赤泥的絮凝作用很有研究意义。
　　本文取适量的Al(OH)3、NaOH和人工合成的赤铁矿或针铁矿经模拟拜耳法溶出、稀释后，获得了赤铁矿或针铁矿悬浮液(Nk=120g·L-1，αk=1.52)，分别研究了自制含氧肟酸基团絮凝剂(HPAA)或商品聚丙烯酸钠(PAAS)对赤铁矿或针铁矿悬浮液的絮凝效果。同时我们在实验室选择人工配制的高硅高铁铝土矿进行模拟拜耳法溶出，获得了高硅高铁的赤泥浆料，分别研究HPAA、PAAS、HX-600，和实验室新合成的同时含有氧肟酸和羧酸基团、且相对分子质量较大的新型絮凝剂(HCPAM)，对赤泥沉降分离效果的影响，并对比研究了这四种絮凝剂对赤泥沉降分离的效果。
　　(1)当用HPAA分别处理赤铁矿或针铁矿悬浮液时，随着絮凝剂添加量的增加，赤铁矿或针铁矿悬浮液前1分钟和前5分钟内平均沉降速度加快，上清液浊度降低，而且随着悬浮液固含量增加，赤铁矿或针铁矿悬浮液前1分钟和前5分钟内平均沉降速度降低。当赤铁矿或针铁矿悬浮液的固含量为50 g·L-1、絮凝剂的添加量为240 g·t-1时，与赤铁矿悬浮液相比，HPAA对针铁矿悬浮液具有更好的絮凝效果。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)研究了HPAA在赤铁矿或针铁矿颗粒表面的吸附机理。结果表明，HPAA化学吸附于赤铁矿或针铁矿颗粒表面，而且HPAA在针铁矿颗粒表面的吸附更加牢固。
　　(2)当分别用HPAA和PAAS处理针铁矿悬浮液时，随着絮凝剂添加量的增加，针铁矿悬浮液前1分钟和前5分钟内平均沉降速度加快，上清液浊度降低，而且随着悬浮液固含量增加，针铁矿悬浮液前1分钟和前5分钟内平均沉降速度降低。当针铁矿悬浮液的固含量为50g·L-1、絮凝剂的添加量为240 g·t-1时，与PAAS相比，HPAA对针铁矿悬浮液具有更好的絮凝效果。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)分别研究了HPAA和PAAS在针铁矿颗粒表面的吸附机理。结果表明，HPAA和PAAS均化学吸附于针铁矿颗粒表面，HPAA在针铁矿颗粒表面的吸附更加牢固。
　　(3)自制的HPAA和HCPAM两种含氧肟酸官能团的絮凝剂对人工配制的高硅高铁铝土矿的模拟拜耳法溶出的赤泥具有良好的沉降效果，且分子量较大的HCPAM的絮凝性能更好，优于商品絮凝剂PAAS和国外的Hx-600。

目录

声明

摘要

1 文献综述

1．1 赤泥的沉降分离与洗涤

1．2 拜耳法赤泥浆液的物理化学性质

1．3 影响赤泥沉降分离的因素

1．4 赤泥沉降分离用高分子絮凝剂

1．4．1 天然高分子絮凝剂

1．4．2 聚丙烯酸类絮凝剂

1．4．3 聚丙烯酰胺类絮凝剂

1．4．4 含其它官能团的合成絮凝剂

1．5 高分子絮凝剂的作用机理

1．6 影响絮凝效果的因素

1．7 铝土矿中含铁矿物在高压溶出过程中的行为

1．8 氧肟酸概述

1．8．1 氧肟酸类絮凝剂应用

1．8．2 氧肟酸类絮凝剂优点

1．8．3 由聚丙烯酸或聚丙烯酰胺改性合成氧肟酸类絮凝剂

1．9 本课题的意义及研究内容

1．9．1 课题意义

1．9．2 研究内容

2 絮凝剂对人工合成的赤铁矿或针铁矿悬浮液的絮凝作用

2．1 引言

2．2 实验

2．2．1 原料与试剂

2．2．2 拜耳法溶出制备赤铁矿或针铁矿悬浮液

2．2．3 赤铁矿或针铁矿悬浮液絮凝实验

2．2．4 吸附机理研究

2．3 自制含氧肟酸基团絮凝剂(HPAA)对人工合成的赤铁矿或针铁矿悬浮液的絮凝作用

2．3．1 含氧肟酸基团絮凝剂(HPAA)对赤铁矿或针铁矿悬浮液的絮凝效果

2．3．2 吸附机理研究

2．4 自制含氧肟酸基团絮凝剂(HPAA)和商品聚丙烯酸钠(PAAS)对人工合成的针铁矿悬浮液的絮凝作用

2．4．1 含氧肟酸基团絮凝剂(HPAA)和聚丙烯酸钠(PAAS)对针铁矿悬浮液的絮凝效果

2．4．2 吸附机理研究

2．4 本章小结

3 絮凝剂对人工配制的高硅高铁铝土矿模拟拜耳法溶出赤泥的沉降分离效果研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验试剂与仪器

3．2．2 高硅高铁铝土矿的模拟拜耳法溶出

3．2．3 高硅高铁铝土矿拜耳法溶出效果的检测与赤泥的分析测定

3．2．4 赤泥的沉降实验

3．3 高硅高铁铝土矿的溶出效果

3．4 HPAA对赤泥的沉降分离效果

3．5 PAAS对赤泥的沉降分离效果

3．6 Hx-600对赤泥的沉降分离效果

3．7 HCPAM对赤泥的沉降分离效果

3．8 本章小节

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间的主要研究成果

致谢