黑钛液净化用絮凝剂制备及絮凝性研究_刘恒

第3卷第4期9919年7月四川联合大学学报(工程科学版)JOuRNFAOLSICAIHUUNNONIUNEVSRITY(IEGNENRIEGNSCIENCEDEITOIN)Vol.3N0.4July9919黑钦液净化用絮凝剂制备及絮凝性研究刘恒张萍王煦王京(四川大学化工学院成都601605)摘要本文研究了硫酸法钦白生产中黑钦液沉降净化用絮凝改性聚丙烯酞胺的制备,研究了改性反应条件对产物阳离子化度及黑钦液絮凝沉降的影响,从其影响关系确定出适合于攀枝花钦精矿黑钦液絮凝沉降用絮凝剂较佳的制备工艺条件,并在国内首次将两性高分子絮凝剂用于黑钦液的沉降净化,与原工艺条件相比黑钦液杂质沉降速度及净化率有较大程度改善。关键词改性聚丙烯酞胺;黑钦液乓絮凝沉降;两性高分子絮凝剂分类号X781硫酸法钦白生产中黑钦液沉降工序采用高分子絮凝剂,国外始于60年代。此后一些国家相继发表了絮凝剂研究与应用的专利。我国80年代以来也有所报道至`一4〕。絮凝剂种类有丙烯醋阳离子聚合物,胺化的聚丙烯酞胺。季胺化的卤醇一甲胺聚合物,含氨基甲基丙烯酸胺、丙烯酞胺单体和丙烯酸盐单体的阳离子聚合物,丙烯酸酷和乙醇胺的聚合物,二甲胺乙基甲基丙烯酸盐和澳化丙基丙烯酸化的丙烯酞胺共聚物,以及含阴离子、阳离子和非离子聚丙烯酞胺的高分子絮凝剂等。但以阳离子改性聚丙烯酸胺应用较为普遍。目前国内硫酸法钦白厂家多采用二甲胺、甲醛与聚丙烯酞胺进行阳离子改性;并采用无机凝聚剂S姚q及FeS用于黑钦液沉降净化工序。国内不少钦白厂以攀枝花钦精矿为原料,该原料含钦品位相对较低,含钙、镁、硅等杂质较高,且黑钦液的比重大、粘度高、酸性强,因此对絮凝剂要求较为严格。为了提高黑钦液的沉降澄清速度,一些厂家不得不采取增加沉降面积的措施。尽管如此,沉降周期有时仍然高达6一8小时。从前人对黑钦液絮凝沉降的研究看出,主要侧重于沉降工艺条件的研究,而对改性聚丙烯酞胺性质与絮凝沉降的影响较少涉及。本文希望通过研究改性聚丙烯酸胺反应原料及合成条件与黑钦液沉降净化之间的关系,选出适合的絮凝剂,达到提高黑钦液絮凝沉降净化速度及过滤速度,缩短沉降周期,提高生产率之目的。1聚丙烯酞胺【PAM)改性实验研究1,l经甲墓化改性实验聚丙烯酞胺在碱性条件下可反应生成轻甲基化聚丙烯酞胺:收稿日期1998一05一11DOI:10.15961/j.jsuese.1999.04.010四川联合大学学报(工程科学版)第3卷代HZ一甲于`HCH己毛CHZ一甲讯一毛C践一钾矢+(`一’HCHOC〔)N玩CONH:CONHCHZOH式中s为经甲基聚丙烯酞胺转化率(或称取代度),s的测定可以通过在一定时间取样分析体系中总甲醛及游离甲醛含量,由下式计算N一经甲基聚丙烯酞胺的含量:S二(总甲醛%一游离甲醛%)又3.367式中3.367为N一轻甲基丙烯酞胺分子量与甲醛分子量之比(101:31)。总甲醛测定采用碘量法,游离甲醛测定采用乙酸丙酮比色法6[]。采用三因素三水平正交设计,考察了反应物摩尔比、反应温度和时间对PAM羚甲基转化率的影响。实验所用原料为TAFLOC一2000型粉状PAM,分子量910万及化学纯甲醛。每次实验PAM浓度为0.5%,用10%Na3PO;控制溶液pH为11。进行PAM与甲醛摩尔比、反应温度及反应时间三因素正交实验,从实验结果及场表极差分析结果得知,温度对羚甲基化率影响最大,其次是时间和反应物摩尔比。TAf、LOC一2000型PAM轻甲基化的较佳反应条件为:温度45℃,时间4小时,PAM:甲醛摩尔比为1二1.2。1.2轻甲基聚丙烯酞胺与二甲胺的反应PAM与甲醛反应后,加入一定量的二甲胺,升温至70一75℃,保温巧一30分钟,反应可生成二甲胺基N一甲基丙烯酞胺聚合物。将实验产物涂片低温干燥,用红外光谱鉴定如图1,发现在1550Cm一`处出现了较强胺甲基特征吸收峰,表明PAM与甲醛和二甲图1PAM及改性入一PAMPAM的红外光谱B一A工〕AMFig.1IRspeetraofpAM(A)andApAM(B)胺发生反应,生成了胺甲基化的聚丙烯酞胺。改性产物阳离子度的测定,是在酸性条件下,以甲苯胺兰为指示剂,用聚乙烯磺酸钾进行胶体滴定7[]。改变反应条件可得到不同取代度(阳离子化度)的APAM,将其作为黑钦液沉降的絮凝剂,以检验其改性效果。2黑钦液絮凝沉降实验研究2.1试验原料基本性质测定实验所用黑钦液由攀钢钦白粉厂提供,其主要化学及物理指标如表l所示。第4期刘恒等:黑钦液净化用絮凝剂制备及絮凝性研究表1黑钦液主要化学成分及物理指标Tab、.C1harcateristicsofTitnaiumBleaLkiquro项目Ti姚Ti3+Fe有效酸(H)+F值黑钦液2192/11.322g/l809/12439/I稳定性314ml固含量15.29/