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【分类号】：TF821
赤泥沉降分离是拜耳法氧化铝生产中的重要工序，铝土矿溶出后，形成含有赤泥的铝酸钠溶液，通过沉降和过滤使赤泥和铝酸钠溶液分离，然后由铝酸钠溶液生产出氢氧化铝，直至焙烧成氧化铝。其中絮凝剂在生产应用中能极大地提高沉降槽的工作效率，而赤泥沉降的快慢与分离效果的好坏，直接影响着氧化铝生产的产能，产品质量和经济效益。但生产使用中存在的诸多问题，又影响着絮凝剂效能的正常发挥。本文对絮凝剂的工作原理、种类进行简要分析，以诺尔XD6350絮凝剂为试验品，在我单位沉降分离中的应用状况进行介绍，以期对于保证沉降槽清液层，提高生产产能起到一定作用。
一、絮凝剂絮凝原理
絮凝剂的絮凝原理可分为化学絮凝和物理絮凝两种。前者假设粒子以明确的化学结构凝集并由于彼此的化学反应造成胶质粒子的不稳定状态，后者则是由于存在双电层及某些物理因素。当加入与胶体粒子具有不同电性的离子溶液时会发生凝结作用，当发生凝结作用时，胶体粒子必失去稳定作用或发生电性中和不稳定的胶体粒子再互相碰撞而形成较大的颗粒。当加入絮凝剂时，它会离子化，并与离子表面形成价键，为克服离子彼此间的排斥力，絮凝剂会由于搅拌及布朗运动而使得粒子间产生碰撞，当粒子逐渐接近时，氢键及范德华力促使粒子结成更大的颗粒，碰撞一旦开始，粒子便经由不同的物理化学作用而开始凝集，较大颗粒粒子从水中分离而沉降。
二、常用絮凝剂的种类介绍
赤泥沉降过程常用絮凝剂有以下几种：
1、淀粉，丙烯酸基聚合物
2、含羟基酰胺的聚合物，它除含有羧酸和酰胺基官能团外，还含有羟基酰胺官能图团
3、含羟肟酸酯官能团的聚合物
4、新型生物聚合物
使用这些絮凝剂，可以改善赤泥的沉降过程。而且所用絮凝剂分子量越大，效果越好。这是因为絮凝剂的分子量越大，链越长，链节上所含的有效官能团越多，它在赤泥表面的吸附速度越快，降低颗粒表面电位的能力大，从而絮凝作用增强，产生较大的絮团。若链太短，会发生固体粒子被絮凝剂分子禁固而孤立起来的现象，因而不易架桥，或使连结松驰，絮团被破坏。但是，絮凝剂的分子量不能无限升高，因为当絮凝剂分子超过一定长度时，将降低链上官能团与微粒
的接触而影响凝聚。因此絮凝剂的分子量有一定范围，一般为200
—900万。1类絮凝剂在氧化铝生产使用价值较低，在此不过多阐述。2类由于含有羟基酰胺官能团，使其对赤泥粒子的吸附力增强，从而获得更稳固的不易破碎的絮团，并提高了溢流液的清澈度，使沉降速度更快，底流密度更大，沉降槽的操作更稳定，且改善了溢流的过滤。而3中含有的羟肟酸酯官能团能产生更强的附着力，这种附着力相互作用，使每个羟肟酸分子在许多点处吸附在每个固体粒子上，相对而言与每个分子相联系的粒子数量就少，从而使其能更迅速、更紧密地粘结赤泥粒子，形成小而稳定的絮凝物，这些小的絮凝物在进一步添加絮凝剂时很容易地被聚集在一起，得到较高的沉降速度以及非常好的澄清度。这类含羟肟酸基和聚多糖类的高分子聚合物，絮凝性能好，用量少，经处理后的母液不仅澄清度高，生成的絮团耐剪切力，水溶性好，经沉降分离后，底流泥渣的过滤脱水性能好，滤饼疏松，而且增加絮凝剂用量可使澄清度得到实质性改善。
若考虑絮凝剂对沉降槽底流的影响，2、3的优势更为明显。因为在拜耳法工厂的生产过程中，保持较高的泥浆固含很重要。高固含可产生高效益，就沉降槽或中间的洗涤步骤而言，增加底流固含可改善洗涤效果，减少氧化铝和氧化钠的损失，使所需要的洗涤次数减少。
然而底流密度不能无限增大，它有一个极限值，即必须使泥浆保持足够的流动性，使其易于输送。而聚合的絮凝剂在拜耳法底流泥浆中产生大范围的絮状沉淀结构，从而导致屈服应力的显著增加，降低了泥浆的流动性而产生消极影响。尤其是1，在过量时会使赤泥变稠、发粘。因为使用过量絮凝剂时，悬浮液粘度增加，生成了稳定的凝胶状结构网，包裹固体颗粒使沉降难于进行。高分子絮凝剂加入过多，会使悬浮液中生成的大块絮凝物过多，这种桥式聚合物，妨碍微粒互相靠近和絮凝体内部液体的排出，导致赤泥的液体含量高，降低沉降槽底流的固含。而2、3由于与矿物颗粒形成絮状沉淀的行为，机制不同于1，它们形成了坚固的、较小的絮状沉淀，而较大的絮状沉淀是松散地结合在一起的，从而获得较低的屈服应力。因而在提高底流浓度的同时，还能具有较好的流变学特性。另外，还可以添加亲水性聚合物或合成分散剂来调整赤泥的流变学特性。
三、诺尔絮凝剂在氧化铝生产中的应用。
义煤集团义翔铝业有限公司是是由义煤集团公司控股的中外合资企业。公司一、二期工程氧化铝项目总投资22亿元人民币，设计规模为年产60万吨冶金级氧化铝。按照“一次设计、分期实施”的原则，一期10万吨氧化铝生产线于2004年2月建成试生产，20万吨改扩建工程于2004年8月开工建设，2006年3月氧化铝产能可达30万吨/年。二期30万吨氧化铝生产线于2007年开工建设，2009年底建成投产。是义煤集团公司推进“煤、煤化工、铝”三大主业的重点骨干企业。
诺尔化工致力于氧化铝赤泥沉降絮凝剂的研究，其联合国外研发机构合作开发的阳离子聚丙烯酰胺FL6370、XD6350、XL66氧化铝专用絮凝剂，已达到国际先进水平，具有性能稳定、沉降速度快、浮游物低、压缩性能好等优点。
公司氧化铝生产使用的XD6350絮凝剂具有以下技术特征：
3.1、能够非常有效地减少氯酸钠溶液中的浮游物，澄清度高、压缩性能好，不影响叶滤机运行压力；
3.2、用量少，能够降低沉降槽底流粘度，减少阻力，提高底流泵的工作效率，改善底流输送；
3.3、在草酸盐共存的情况下也能保证较高的沉降效果；
3.4、适用于温度20—60℃，碱浓度8—15g/l的碱水中进行制备，水质为软水；
3.5、絮凝剂与碱水的稀释浓度为2—5‰；
3.6、稀释后的絮凝剂成品静止熟化时间为：≥30分钟；
3.7、絮凝剂的加入及用量要根据实际沉降槽生产状况及槽况来确定；
3.8、絮凝剂适用料浆固含在80—100g/l。
自从使用该絮凝剂后，沉降槽生产比较稳定，基本没有出现较大波动，虽然矿浆固含高于100g/l，但分离沉降槽的清液层也能保持在4—6米之间，且在使用过程可以有效降低氯酸钠溶液中的浮游物含量、提高沉降槽产能、提高澄清度、改善溢流质量、降低底流液固比、防止赤泥膨胀等特点。由此可见，该絮凝剂适用于生产，并能够对于提高产能起到积极的作用。
赤泥沉降分离是拜耳法氧化铝生产中的重要工序，铝土矿溶出后，形成含有赤泥的铝酸钠溶液，通过沉降和过滤使赤泥和铝酸钠溶液分离，然后由铝酸钠溶液生产出氢氧化铝，直至焙烧成氧化铝。其中絮凝剂在生产应用中能极大地提高沉降槽的工作效率，而赤泥沉降的快慢与分离效果的好坏，直接影响着氧化铝生产的产能，产品质量和经济效益。但生产使用中存在的诸多问题，又影响着絮凝剂效能的正常发挥。本文对絮凝剂的工作原理、种类进行简要分析，以诺尔XD6350絮凝剂为试验品，在我单位沉降分离中的应用状况进行介绍，以期对于保证沉降槽清液层，提高生产产能起到一定作用。
一、絮凝剂絮凝原理
絮凝剂的絮凝原理可分为化学絮凝和物理絮凝两种。前者假设粒子以明确的化学结构凝集并由于彼此的化学反应造成胶质粒子的不稳定状态，后者则是由于存在双电层及某些物理因素。当加入与胶体粒子具有不同电性的离子溶液时会发生凝结作用，当发生凝结作用时，胶体粒子必失去稳定作用或发生电性中和不稳定的胶体粒子再互相碰撞而形成较大的颗粒。当加入絮凝剂时，它会离子化，并与离子表面形成价键，为克服离子彼此间的排斥力，絮凝剂会由于搅拌及布朗运动而使得粒子间产生碰撞，当粒子逐渐接近时，氢键及范德华力促使粒子结成更大的颗粒，碰撞一旦开始，粒子便经由不同的物理化学作用而开始凝集，较大颗粒粒子从水中分离而沉降。
二、常用絮凝剂的种类介绍
赤泥沉降过程常用絮凝剂有以下几种：
1、淀粉，丙烯酸基聚合物
2、含羟基酰胺的聚合物，它除含有羧酸和酰胺基官能团外，还含有羟基酰胺官能图团
3、含羟肟酸酯官能团的聚合物
4、新型生物聚合物
使用这些絮凝剂，可以改善赤泥的沉降过程。而且所用絮凝剂分子量越大，效果越好。这是因为絮凝剂的分子量越大，链越长，链节上所含的有效官能团越多，它在赤泥表面的吸附速度越快，降低颗粒表面电位的能力大，从而絮凝作用增强，产生较大的絮团。若链太短，会发生固体粒子被絮凝剂分子禁固而孤立起来的现象，因而不易架桥，或使连结松驰，絮团被破坏。但是，絮凝剂的分子量不能无限升高，因为当絮凝剂分子超过一定长度时，将降低链上官能团与微粒
的接触而影响凝聚。因此絮凝剂的分子量有一定范围，一般为200
—900万。1类絮凝剂在氧化铝生产使用价值较低，在此不过多阐述。2类由于含有羟基酰胺官能团，使其对赤泥粒子的吸附力增强，从而获得更稳固的不易破碎的絮团，并提高了溢流液的清澈度，使沉降速度更快，底流密度更大，沉降槽的操作更稳定，且改善了溢流的过滤。而3中含有的羟肟酸酯官能团能产生更强的附着力，这种附着力相互作用，使每个羟肟酸分子在许多点处吸附在每个固体粒子上，相对而言与每个分子相联系的粒子数量就少，从而使其能更迅速、更紧密地粘结赤泥粒子，形成小而稳定的絮凝物，这些小的絮凝物在进一步添加絮凝剂时很容易地被聚集在一起，得到较高的沉降速度以及非常好的澄清度。这类含羟肟酸基和聚多糖类的高分子聚合物，絮凝性能好，用量少，经处理后的母液不仅澄清度高，生成的絮团耐剪切力，水溶性好，经沉降分离后，底流泥渣的过滤脱水性能好，滤饼疏松，而且增加絮凝剂用量可使澄清度得到实质性改善。
若考虑絮凝剂对沉降槽底流的影响，2、3的优势更为明显。因为在拜耳法工厂的生产过程中，保持较高的泥浆固含很重要。高固含可产生高效益，就沉降槽或中间的洗涤步骤而言，增加底流固含可改善洗涤效果，减少氧化铝和氧化钠的损失，使所需要的洗涤次数减少。
然而底流密度不能无限增大，它有一个极限值，即必须使泥浆保持足够的流动性，使其易于输送。而聚合的絮凝剂在拜耳法底流泥浆中产生大范围的絮状沉淀结构，从而导致屈服应力的显著增加，降低了泥浆的流动性而产生消极影响。尤其是1，在过量时会使赤泥变稠、发粘。因为使用过量絮凝剂时，悬浮液粘度增加，生成了稳定的凝胶状结构网，包裹固体颗粒使沉降难于进行。高分子絮凝剂加入过多，会使悬浮液中生成的大块絮凝物过多，这种桥式聚合物，妨碍微粒互相靠近和絮凝体内部液体的排出，导致赤泥的液体含量高，降低沉降槽底流的固含。而2、3由于与矿物颗粒形成絮状沉淀的行为，机制不同于1，它们形成了坚固的、较小的絮状沉淀，而较大的絮状沉淀是松散地结合在一起的，从而获得较低的屈服应力。因而在提高底流浓度的同时，还能具有较好的流变学特性。另外，还可以添加亲水性聚合物或合成分散剂来调整赤泥的流变学特性。
三、诺尔絮凝剂在氧化铝生产中的应用。
义煤集团义翔铝业有限公司是是由义煤集团公司控股的中外合资企业。公司一、二期工程氧化铝项目总投资22亿元人民币，设计规模为年产60万吨冶金级氧化铝。按照“一次设计、分期实施”的原则，一期10万吨氧化铝生产线于2004年2月建成试生产，20万吨改扩建工程于2004年8月开工建设，2006年3月氧化铝产能可达30万吨/年。二期30万吨氧化铝生产线于2007年开工建设，2009年底建成投产。是义煤集团公司推进“煤、煤化工、铝”三大主业的重点骨干企业。
诺尔化工致力于氧化铝赤泥沉降絮凝剂的研究，其联合国外研发机构合作开发的阳离子聚丙烯酰胺FL6370、XD6350、XL66氧化铝专用絮凝剂，已达到国际先进水平，具有性能稳定、沉降速度快、浮游物低、压缩性能好等优点。
公司氧化铝生产使用的XD6350絮凝剂具有以下技术特征：
3.1、能够非常有效地减少氯酸钠溶液中的浮游物，澄清度高、压缩性能好，不影响叶滤机运行压力；
3.2、用量少，能够降低沉降槽底流粘度，减少阻力，提高底流泵的工作效率，改善底流输送；
3.3、在草酸盐共存的情况下也能保证较高的沉降效果；
3.4、适用于温度20—60℃，碱浓度8—15g/l的碱水中进行制备，水质为软水；
3.5、絮凝剂与碱水的稀释浓度为2—5‰；
3.6、稀释后的絮凝剂成品静止熟化时间为：≥30分钟；
3.7、絮凝剂的加入及用量要根据实际沉降槽生产状况及槽况来确定；
3.8、絮凝剂适用料浆固含在80—100g/l。
自从使用该絮凝剂后，沉降槽生产比较稳定，基本没有出现较大波动，虽然矿浆固含高于100g/l，但分离沉降槽的清液层也能保持在4—6米之间，且在使用过程可以有效降低氯酸钠溶液中的浮游物含量、提高沉降槽产能、提高澄清度、改善溢流质量、降低底流液固比、防止赤泥膨胀等特点。由此可见，该絮凝剂适用于生产，并能够对于提高产能起到积极的作用。