CN101735376B

CN101735376B - 一种赤泥沉降剂的制备方法

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Publication number: CN101735376B
Application number: CN2009101859257A
Authority: CN
Inventors: 王林; 李昌龙; 李士国; 郑燕; 吴延粉
Original assignee: ANHUI TIANRUN FUNCTIONAL POLYMERS ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: ANHUI TIANRUN FUNCTIONAL POLYMERS ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2009-12-13
Filing date: 2009-12-13
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2029-12-13
Also published as: CN101735376A

Abstract

一种赤泥沉降剂的制备方法，包括以下步骤：按重量比取丙烯酰胺、丙烯酸、尿素份与去离子水混合，降温，调pH值，完成配料；将配料与鏊合剂、链转移剂在反应釜中混合，在通氮中依次加入第三段氧化剂、第二段氧化剂、第一段氧化剂、还原剂、辅助还原剂，继续通氮后停氮封口，绝热聚合反应；放置后打开反应釜底阀，用压缩空气压出胶块，用造粒机把胶块解碎成胶粒；把胶粒水解，然后经造粒、干燥、粉碎、筛分、包装得产品。采用本发明提供的方法获得的氧化铝厂赤泥沉降剂，分子量高，溶解速度快，水解度高、成本低。

Description

一种赤泥沉降剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种赤泥沉降剂的制备方法，属水溶性高分子合成领域。

背景技术

氧化铝厂的铝土矿中的氧化铝转化成可溶性铝酸盐的过程中，会形成大量由铝酸盐溶液和赤泥形成的泥浆渣液混合物，生产上要求铝酸盐和赤泥必须迅速分离，以减少氧化铝和碱的损失，同时获得比较纯的铝酸盐溶液。目前该工序大多使用沉降槽和过滤机来分离赤泥和浆液。为加快沉降槽中赤泥的沉降速度，提高沉降槽的产能，要添加沉降剂加快沉降速度。以前使用过的沉降剂主要有纯聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺，乳液聚丙烯酰胺，面粉糊等。但这些的效果都不太理想，而且成本偏高。主要原因如下：纯聚丙烯酸钠很难溶解，分子量也低，致使有效成分含量少，其不容易起架桥絮凝作用，也不容易与带电荷的离子结合，从而沉降效果差。聚丙烯酰胺一般水解度较低(40％以下)，其在高温及高碱环境下降解严重，在赤泥沉降这样高温高碱的环境下使用用量太大，不够经济。乳液型聚丙烯酰胺可以在赤泥沉降中使用，使用方法也很简单，但其合成中含有大量的有机溶剂，有机溶剂不但会形成二次污染而且价格比较高，使赤泥沉降的运行费用增加较多，不经济。面粉湖要使用大量的粮食等高淀粉的物质，已基本被淘汰。

我国目前没有专门的赤泥沉降剂产品，一般用部分水解聚丙烯酰胺，聚丙烯酸钠，部分水解聚丙烯酰胺与聚丙烯酸钠的混合物，乳液型部分水解聚丙烯酰胺，淀粉糊等来作为赤泥沉降剂。以上无论哪一种作为赤泥沉降剂都有较大的缺点，部分水解聚丙烯酰胺由于水解度低，抗高温和高碱的能力差，在作为赤泥沉降剂使用时很容易降解，使添加量很大；聚丙烯酸钠抗温和高碱的能力较强，但溶解性差，分子量低，使用效果也不好；乳液型部分水解聚丙烯酰胺使用方便，但它和部分水解聚丙烯酰胺具有相同的缺点，同时还会带来有机溶剂的污染。

发明内容

本发明的目的是在提供一种赤泥沉降剂的制备方法，由该方法获得的赤泥沉降剂溶解速度快，相对分子量高，水解度高。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种赤泥沉降剂的制备方法，包括以下步骤：

a、按重量百分比取丙烯酰胺5～40％、丙烯酸50～90％、尿素5～10％与去离子水混合至丙烯酰胺与丙烯酸之和的总浓度达到20％～30％，降温至0℃～5℃，用强碱调PH值至6～9，完成配料；

b、将配料与鏊合剂、链转移剂在反应釜中混合，通氮气搅拌3～7分钟后加入三段氧化剂，继续通氮10～20分钟后加入二段氧化剂，继续通氮10～20分钟后加入一段氧化剂，继续通氮3～7分钟后加入还原剂，在1分钟内加入辅助还原剂，继续通氮10～30分钟停氮封口，绝热聚合反应1～5小时；

c、放置0.5～1.5小时后打开反应釜底阀，用压缩空气压出胶块；

d、把胶块解碎成胶粒，把胶粒水解，然后经造粒、干燥、粉碎、筛分、包装，得产品。

调PH值的强碱是氢氧化钠或氢氧化钾，最佳的PH值为7～8。

鏊合剂是乙二胺四乙酸二钠，链转移剂是甲酸钠或乙酸钠或次磷酸钠，一段氧化剂是过硫酸钾或过硫酸铵或过氧化二苯甲酰，二段氧化剂是偶氮异丁脒盐酸盐，三段氧化剂是偶氮二异丁腈；还原剂是亚硫酸钠或亚硫酸氢钠；辅助还原剂是氯化亚铜或硫酸亚铁，它们与丙烯酰胺和丙烯酸质量和的质量比分别为：螯合剂50～400ppm、链转移剂50～500ppm、一段氧化剂5～50ppm、二段氧化剂50～500ppm、三段氧化剂500～2000ppm、还原剂10～100ppm、辅助还原剂1～30ppm。

胶粒的水解为在水解机内加水解剂水解，水解机转速控制在15～22rpm，水解机用热水加热，水解温度为70～95度，水解时间60～150分钟，水解剂为氢氧化钠或氢氧化钾，水解剂的用量为胶粒重量的0.5～5％。

本发明采用氧化还原加偶氮的三段复合引发体系，降低了聚合引发初始温度，体系形成自由基比较均匀，这样聚合反应和温升比较均匀，反应终点温度较低。聚合反应温度-时间曲线平缓向上，基本成一直线，反应时间1～5小时，这种反应过程有利于链增长，能够获得溶解性好，分子量比较大的产品。聚合时加入尿素，尿素是小分子，分子运动能力强，有助于提高产品的溶解性。

采用本发明提供的方法获得的氧化铝厂赤泥沉降剂，分子量高，溶解速度快，水解度高、成本低。

具体实施方式

以下结合几个实施例进一步说明本发明。

实施例1：

a、在5m³的配料釜中加入去离子水2500公斤，丙烯酰胺210公斤，丙烯酸630公斤，尿素70公斤，开启搅拌混合，同时用冷冻盐水降温至0℃，加氢氧化钠调节PH值至6.5，完成配料；

b、把配好的料转移入反应釜，加入鏊合剂-乙二胺四乙酸二钠100克(119ppm)、链转移剂-甲酸钠150克(178ppm)，通氮气5分钟(氮气压力为0.3～0.5Mpa)加入三段氧化剂偶氮二异丁腈1500克(1786ppm)，继续通氮10分钟，加入二段氧化剂-偶氮异丁脒盐酸盐100克(119ppm)，继续通氮20分钟，加入一段氧化剂-过硫酸铵20克(24ppm)，继续通氮5分钟后加入还原剂-亚硫酸氢钠60克(71ppm)，在1分钟内加入辅助还原剂-硫酸亚铁10克(12ppm)，继续通氮气20分钟停氮封口，进行绝热聚合反应，3小时40分钟反应结束，温度上升至63.5℃；

c、放置0.5小时后，打开反应釜底阀，用压缩空气(0.2Mpa)压出反应生成的胶块；

d、胶块用造粒机解碎成3-6毫米的胶粒后送入水解机，开启水解机搅拌，搅拌转速设定为15rpm，开启热水浴升温，当温度升到70℃，开始加入水解剂氢氧化钠30公斤(折百)，继续加热至80℃，保温60后分钟放料，然后经造粒、干燥、粉碎、筛分、包装，得到20～100目，分子量1530万，水解度为78％，50分钟全部溶解的白色粉末状产品。

实施例2：

a、在5m³的配料釜中加入脱盐水2400公斤，丙烯酰胺180公斤，丙烯酸700公斤，尿素80公斤，开启搅拌混合，同时用冷冻盐水降温至0℃，加氢氧化钾调节PH值至7.5，完成配料。

b、把配好的料转移入反应釜，加入鏊合剂-乙二胺四乙酸二钠200克(227ppm)、链转移剂-乙酸钠250克(284ppm)，通氮气5分钟(氮气压力为0.3～0.5Mpa)加入三段氧化剂偶氮二异丁腈1200克(1364ppm)，继续通氮10分钟，加入二段氧化剂-偶氮异丁脒盐酸盐160克(182ppm)，继续通氮20分钟，加入一段氧化剂-过硫酸钾28克(32ppm)，继续通氮5分钟后加入还原剂-亚硫酸钠80克(91ppm)，在1分钟内加入辅助还原剂-硫酸亚铁12克(14ppm)，继续通氮气20分钟停氮封口，进行绝热聚合反应，2小时30分钟反应结束，温度上升至67.8℃。

c、放置0.5小时后，打开反应釜底阀，用压缩空气(0.2Mpa)压出反应生成的胶块。

d、胶块用造粒机解碎成3-6毫米的胶粒后送入水解机，开启水解机搅拌，搅拌转速设定为22rpm，开启热水浴升温，当温度升到70℃，开始加入水解剂氢氧化钾40公斤(折百)，继续加热至85℃，保温100分钟放料，然后经造粒、干燥、粉碎、筛分、包装，得到20～100目，分子量1350万，水解度为85％，60分钟全部溶解的白色粉末状产品。

实施例3：

a、在5m³的配料釜中加入脱盐水2100公斤，丙烯酰胺90公斤，丙烯酸800公斤，尿素80公斤，开启搅拌混合，同时用冷冻盐水降温至0℃，加氢氧化钠调节PH值至8，完成配料。

b、把配好的料转移入反应釜，加入鏊合剂-乙二胺四乙酸二钠200克(225ppm)、链转移剂-次磷酸钠300克(337ppm)，通氮气5分钟(氮气压力为0.3～0.5Mpa)加入三段氧化剂偶氮二异丁腈1350克(1517ppm)，继续通氮10分钟，加入二段氧化剂-偶氮异丁脒盐酸盐175克(197ppm)，继续通氮20分钟，加入一段氧化剂-过氧化二苯甲酰30克(34ppm)，继续通氮5分钟后加入还原剂-亚硫酸氢钠88克(99ppm)，在1分钟内加入辅助还原剂-氯化亚铜13.5克(15ppm)，继续通氮气20分钟停氮封口，进行绝热聚合反应。1小时50分钟反应结束，温度上升至78.5℃。

d、胶块用造粒机解碎成3-6毫米的胶粒后送入水解机，开启水解剂搅拌，搅拌转速设定为20rpm，开启热水浴升温，当温度升到70℃，开始加入水解剂氢氧化钠50公斤(折百)，继续加热至85℃，保温120分钟放料。然后经造粒、干燥、粉碎、筛分、包装，得到20～100目，分子量1100万，水解度为92％，90分钟全部溶解的白色粉末状产品。

由上述实施例可见，采用本发明提供的方法获得的赤泥沉降剂，分子量在1000～2000万之间，溶解速度为120分钟内全溶，使用量比纯聚丙烯酸钠节省50％以上。

Claims

1.一种赤泥沉降剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

b、将配料与鏊合剂、链转移剂在反应釜中混合，通氮气搅拌3～7分钟后加入三段氧化剂-偶氮二异丁腈，继续通氮10～20分钟后加入二段氧化剂-偶氮异丁脒盐酸盐，继续通氮10-20分钟后加入一段氧化剂-过硫酸钾或过硫酸铵或过氧化二苯甲酰，继续通氮3～7分钟后加入还原剂，在1分钟内加入辅助还原剂，继续通氮10～30分钟停氮封口，绝热聚合反应1～5小时；

2.根据权利要求1所述的赤泥沉降剂的制备方法，其特征在于：调pH值的强碱是氢氧化钠或氢氧化钾，pH值为7～8。

3.根据权利要求1所述的赤泥沉降剂的制备方法，其特征在于：鏊合剂是乙二胺四乙酸二钠，链转移剂是甲酸钠或乙酸钠或次磷酸钠，还原剂是亚硫酸钠或亚硫酸氢钠，辅助还原剂是氯化亚铜或硫酸亚铁，它们与丙烯酰胺和丙烯酸质量和的质量比分别为：螯合剂50～400ppm、链转移剂50～500ppm、还原剂10～100ppm、辅助还原剂1～30ppm；一段氧化剂、二段氧化剂、三段氧化剂与丙烯酰胺和丙烯酸质量和的质量比分别为5～50ppm、50～500ppm、500～2000ppm。

4.根据权利要求1所述的赤泥沉降剂的制备方法，其特征在于：胶粒的水解为在水解机内加水解剂水解，水解机转速控制在15～22rpm，水解机用热水加热，水解温度为70～95℃，水解时间60～150分钟，水解剂为氢氧化钠或氢氧化钾，水解剂的用量为胶粒重量的0.5～5％。