絮凝剂的应用

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1、第四节 絮凝剂的应用一应用目的在赤泥沉降过程中使用絮凝剂是为了加速赤泥沉降，得到高压缩比的底流和 澄清度好的溢流。而悬浮离子的自由沉降速度正比于粒子的直径。因此，为了加 速其沉降，就要设法破坏粒子在悬浮液中的稳定性，促使其碰撞、凝聚以便增大 粒子的粒度。由于悬浮离子絮凝成较大絮团的程度，与粒子间互相碰撞的或然率、 发生碰撞以后粘合力的大小有关。而粒子碰撞的或然率取决于加入悬浮液中的能 量。这种能量可能是自然能源，也可能是加入的能源。因而通过加入一种或几种 絮凝剂有可能增加粒子粘附的或然率。二作用机理一般认为，絮凝剂絮凝赤泥的机理有以下三种形式：1. 电荷中和。通常认为，在固体粒子的表面存在双电

2、位，双电层的静电性 物质由于电荷即g电位的产生，相同的固体粒子间互相排斥，阻碍其相互碰撞， 而稳定地悬浮在液体中不能沉降。因此加入一种与固体粒子电荷相反的絮凝剂， 使其双电层的g电位下降，固体颗粒相互接触而絮凝成絮团沉降。2. 吸附架桥作用。高分子絮凝剂分子量大、链长，沿链的长度有很多活性 官能团，因而能吸附多个悬浮固体粒子。当溶液中的聚合物分子的链吸附到某一 微粒上时，若有别的微粒靠近，聚合物伸出的链又可以吸附到该微粒上，在两个 微粒之间形成桥接。这个基本的絮凝体通过同其它微粒的桥接继续生长，这种絮 凝机制即为架桥絮凝。图5 1絮凝剂的作用原理图3. 难溶解物质的沉淀作用。这是由于高分子絮凝

3、剂的阳离子基团，与悬浮 的阴离子有机化合物之间的静电相互作用而生成难溶于水的盐，然后形成凝块所 致。架桥絮凝在这三种机理中占主要地位。三评价标准：评价絮凝剂好坏的标准是从絮凝剂沉降赤泥固体和产生澄清 度好的浮游物的能力上来衡量的。一般说来，沉降速度随絮凝剂用量的增加而增 大，浮游物随沉降速度的增大而减少。但是，如果絮凝剂过量，则会在以后的过 滤阶段降低过滤速度。因此为了实现最佳操作和把对过滤的不利影响降至最小， 应选用对赤泥固体具有高亲和力的絮凝剂。此外，必须提供足够的接触时间，以 便使絮凝剂基本上完全吸附在固体上。四常用絮凝剂种类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(

4、一(CH2CHCOOH) x (CH2CHCONH2)y)2. 含羟基酰胺的聚合物(一(CH2CHCONHOH )( CH2CHCOOH )2x2y(CH2CHCONH2)z)，它除含有羧酸和酰胺基官能团外，还含有羟基酰胺官能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g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

5、，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 200900万。对 于 1 类型的絮凝剂来说，丙烯酸基聚合物的应用效果要优于淀粉。与淀粉相比， 合成絮凝剂添加量小，仅为干赤泥量的20300ppm，沉降速度快，压缩液固比 小，能全部被赤泥颗粒吸附，不会在流程中积累11。且用聚丙烯酸钠絮凝剂，赤 泥的沉淀速率比淀粉的高10倍。这是因为两者的作用机理不同。淀粉由链淀粉 和胶淀粉组成，胶淀粉部分先吸附到赤泥粒子上，以后又从溶液中分离出去来促 进絮凝。而聚丙烯酰胺含有的高活性亲水性基团一酰胺

6、基（conh2）能吸附在 悬浮固体颗粒上，使所吸附的颗粒间架桥连接，把许多颗粒聚集成大絮团。因而 添加少量的合成絮凝剂（聚丙烯酸、聚丙烯酰胺的共聚物），即可在赤泥上对吸附 和除去腐殖酸提供更多的吸附点。而2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

7、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。而 1 用量增加时，溢流中的浮游物含量增 加，澄清度差。这是因为采用过量絮凝剂时，固体粒子表面吸附了过多的同种电 荷的絮凝剂而产生静电斥力，使g电位升高所致。但新型生物聚合物Alclar C1 结合传统的聚丙烯酰胺使用，可以提高澄清度。采用阴离子水溶性羟氨基聚合物, 并

8、以0.01-20mg/l的量加入，也可以得到很好的澄清度。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。