[发明专利]拜尔法赤泥沉降絮凝剂的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于环保技术范畴，具体涉及一种拜尔法赤泥沉降絮凝剂的制造方法。

背景技术

近年来，随着金属铝材在工业、建筑、化工、轻工业等领域中应用范围的不断扩大，促使铝矿业飞速发展。老企业不断扩建、改造，新装置规模愈来愈大。

在目前技术较为先进的拜尔法炼铝生产过程中，除铝及其系列产品外，形成固体废渣——废弃物赤泥(Redmud)，赤泥是高温烧结、熟料溶出、固液分离等工艺过程形成的副产物，具有极其复杂的物理化学性质。每生产一吨氧化铝的同时，大约要副产1.0～1.3吨的赤泥，目前全世界氧化铝生产每年外排赤泥量超过5000万吨，中国赤泥的年排放量约为500万吨，堆存量已达约5000万吨。

赤泥具有强碱性(pH≥12)，含有多种化合物，氟含量高，含稀有元素，是各种不溶物的复杂混合物；赤泥颗粒度细小不匀，具有较高的比表面积，有很强的富水性能，含水率一般在60％左右；这些特殊性能，使其分离极其困难，分离需时超长，固液分离不清；现有技术中系长期堆放，自然晾晒，至相当时日后，才能设法综合利用。因此，对地下水、对环境、对生态都有污染、危害和影响。赤泥的堆存，占用土地，污染地下水和地面水，影响景观和产生粉尘，危害农作物和农田，影响环境。

而目前的添加絮凝剂——聚丙烯酰胺(polyacrylamide，以下简称PAM)促使这一分离过程加速的效果并不尽如人意，沉降速度依然不够快，致使铝业生产中的废渣——赤泥的处理，成为制约整个铝业生产流程的“瓶颈”。

发明内容

本申请的发明目的，是研制一种利用工业聚丙烯酰胺作起始原料，经过水解、氧肟化和曼尼希改性反应三步，使其成为对拜耳法赤泥具有特异絮凝沉降性能的絮凝剂的制造方法。

本发明的技术方案是：

研制拜尔法赤泥沉降絮凝剂的制造方法，其特征是其步骤分为：

采用非离子型聚丙烯酰胺为原料，经氢氧化钠水解、氧肟酸改性和曼尼希反应，以形成曼尼希碱作为中间步骤，使聚丙烯酰胺获得阳离子，制备阳离子型聚丙烯酰胺；

所述的氢氧化钠水解反应

重量配比是：聚丙烯酰胺∶氢氧化钠＝1∶0.06～0.12；

水解反应30～70℃，5～24h；

所述的氧肟酸改性反应

氧肟酸为硫酸羟胺或盐酸羟胺；

其重量配比是：聚丙烯酰胺∶硫酸羟胺或盐酸羟胺＝1∶0.36～0.98；

氧肟酸改性反应70～85℃，3～7h；

所述的曼尼希反应

改性剂为甲醛和二甲胺或二乙胺；

其重量配比是：

聚丙烯酰胺∶甲醛∶二甲胺或二乙胺＝1∶0.04～0.05∶0.08～0.10；

曼尼希反应25～40℃，3～6h。

研制另一种拜尔法赤泥沉降絮凝剂的制造方法，其特征是其步骤分为：

采用阴离子型聚丙烯酰胺为原料，经氢氧化钠水解、氧肟酸改性和曼尼希反应，以形成曼尼希碱作为中间步骤，使聚丙烯酰胺含有阴离子基团和阳离子基团，制备两性离子型聚丙烯酰胺；

所述的氢氧化钠水解反应

重量配比是：聚丙烯酰胺∶氢氧化钠＝1∶0.06～0.12；

水解反应30～70℃，5～24h；

所述的氧肟酸改性反应

氧肟酸为硫酸羟胺或盐酸羟胺；

其重量配比是：聚丙烯酰胺∶硫酸羟胺或盐酸羟胺＝1∶0.36～0.98；

氧肟酸改性反应70～85℃，3～7h；

所述的曼尼希反应

改性剂为甲醛和二甲胺或二乙胺；

其重量配比是：

聚丙烯酰胺∶甲醛∶二甲胺或二乙胺＝1∶0.04～0.05∶0.08～0.10；

曼尼希反应25～40℃，3～6h。

阳离子型聚丙烯酰胺(cationic-type polyacrylamide，简称CPAM)是通过曼尼希反应(Mannich Reaction)改性，使大分子链上带有季铵盐阳离子基团，是高分子量的季铵盐。

这种材料具有阳离子表面活性剂和高分子聚合物的综合特点。有增粘、絮凝、杀菌、缓蚀和破乳等性能，并且其性能受使用介质的pH的影响小、在酸碱中同样有效。为此在冶金工业中的废水处理中得到广泛的应用。不仅因为分子量大，易对废水中各种微粒产生吸附桥架作用，使絮凝速度加快，絮体增大，而且因为废水微粒表面带有负电荷，阳离子可同时起到电中和作用，从而使体系中的微粒脱稳、絮凝而有助于沉降和过滤脱水。