[发明专利]高分子量共聚物PAH及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及氧化铝生产技术，确切地说，是一种高分子量丙烯酸‑丙烯酸羟丙酯共聚物(简称PAH)及其制备方法和应用。本发明通过在氧化铝烧结熟料浸出过程中添加高分子量丙烯酸‑丙烯酸羟丙酯共聚物PAH抑制剂，有效解决了现有抑制剂存在添加量大、抑制效果不理想以及具有颜色影响产品质量等问题。本发明在满足工业生产使用的添加量以及不影响产品质量的前提下，使氧化铝浸出率较没加抑制剂的提高了2％‑4％，较现有抑制效果较好的聚丙烯酸钠抑制剂增加氧化铝产量1.4％左右，经济效益显著。

技术领域

本发明涉及氧化铝生产技术，确切地说，是一种高分子量丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物(简称PAH)及其制备方法和应用，将PAH共聚物用于抑制烧结法氧化铝熟料溶出过程的二次反应，可提高熟料氧化铝溶出率。

背景技术

我国高品位铝土矿资源贫乏，多年来铝土矿进口量占年消耗量的60％以上。因此，从立足我国现有资源角度出发，寻找铝土矿替代资源，开发适用于低品位铝土矿生产氧化铝及含铝资源如高铝粉煤灰提取氧化铝工艺刻不容缓。碱石灰烧结法是处理低铝硅比含铝资源较为成熟有效的方法之一。碱石灰烧结法生产的氧化铝烧结熟料含有一定数量的β-硅酸二钙，简称β-C₂S，其可与铝酸钠溶液中的NaOH、Na₂CO₃和NaAl(OH)₄相互作用，生成含铝的水石榴石和钠硅渣化合物，导致熟料已溶出氧化铝的损失，该反应被称为二次反应。如何降低熟料溶出过程中二次反应带来的不利影响，提高氧化铝浸出率，对提高氧化铝的铝产量，提高经济效益具有重大的经济意义。实际生产中已采用多种抑制二次反应方法，如低苛性比溶出、高碳酸钠浓度、适宜的溶出温度、快速分离赤泥、二段磨溶出等，但是二次反应损失仍旧很大。研究发现，在溶出过程中添加聚合物抑制剂，使抑制剂吸附包裹在β-硅酸二钙表面，减少其与铝酸钠溶液接触，可以抑制二次反应的发生。该方法因操作简单，可以在不改变原有的生产工艺和设备的条件下抑制二次反应，达到提高氧化铝浸出率和工业技术指标的目的。

关于添加抑制剂抑制二次反应进行了许多研究工作，王亮在文章“提高熟料净溶出率的措施”(《轻金属》，2015，6：19-22)中，对天然高分子抑制剂TTPK的添加进行了半工业试验，实验结果表明TTPK的添加量约为熟料总量的1％时，氧化铝净溶出率平均提高2.2％。该添加剂虽然具有一定的抑制效果，但添加量较高不适用于实际生产。

权昆在文章“铝酸钠溶液中硅酸二钙的分解及抑制”(《有色矿冶》，2005，21(2)：29-34)中，研究了某种添加剂为干赤泥的0.1％时，和空白相比，氧化铝溶出率提高1％。张程忠在论文“抑制熟料溶出二次反应添加剂的研究”(《东北大学博士论文》，2008，P28)中，研究聚丙烯酸钠对烧结法熟料溶出过程二次反应的影响，研究发现，含有羧基的聚丙烯酸钠，其最佳添加量为熟料量的0.10％时，和空白相比，氧化铝的溶出率提高2.17％；上述研究的抑制剂最佳添加量基本满足实际生产要求，和空白相比，氧化铝浸出率提高为1％～2％左右，抑制效果有待进一步改善。

张程忠在“腐殖酸钠抑制氧化铝熟料溶出二次反应机理探讨”(《化工学报》，2008,vol.59No.2)文章中，对于含有羧基、酚羟基等多种官能团的高分子腐植酸钠聚合物抑制剂的研究结果表明，当添加量为熟料的0.43％时，氧化铝溶出率较空白样提高了3.87％，具有明显抑制二次反应，提高氧化铝浸出率的作用。其主要作用机理是多种官能团的协同作用。但由于腐殖酸钠颜色较黑，严重影响氢氧化铝产品质量，另一方面，添加量较大，无法应用于实际生产。

因此，寻找、研发具有多官能团的新型高效抑制剂，对提高氧化铝浸出率和工业技术指标，促进低品位铝资源的开发利用，具有积极的实际与经济意义。

丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物是具有羧基及脂基多种官能团的聚合物，目前市售的同类共聚物主要用于各种循环冷却水(特别是高浊度、使用环境有粉尘污染的循环冷却水)阻垢分散剂(分子量较低，普遍为800-3000)，没有高分子量丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物产品，更没有把它作为抑制剂应用于抑制氧化铝熟料溶出过程的二次反应提高氧化铝溶出率的先例和相关报道。