DOC《不同絮凝剂在亚熔盐体系中的沉降性能研究》

76、SiO2 17.

09、Fe2O3 7.

52、CaO 25.

3、TiO2 4.

93、Na2O 8.32,Al2O3/SiO2=1.57.得到的溶出料浆固含约120 g/L,氧化钠浓度480 g/L,作为本研究的试验原料. 量取100 mL用去离子水配制的氢氧化钠溶液(Nk=10 g/L)于烧杯中,加入1 mL摇匀的乳状絮凝剂(或1 g粒状),电磁搅拌1 h以上,直到无任何白色絮团为止,则此絮凝剂溶液浓度约为1%.将此絮凝剂稀释至2‰摇匀,除特殊说明外,每次试验使用4~6 mL. 试验时,将溶出料浆倒入500 mL沉降筒至体积为500 mL,滴入2~3 mL絮凝剂,用图1所示的带孔漏板上下轻轻地搅动3次,然后再注入2~3 mL絮凝剂,轻轻地搅动5次,然后开始计时,并观察料浆沉降情况. 收稿日期:2012-02-29 基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2011AA060702);

环保公益性行业科研专项(201109034) 作者简介:公彦兵(1982-),男,山东沂水县人,硕士研究生. 图1试验装置及搅拌示意图 Fig.1 Sketch map of test equipment and agitation

2 试验结果及讨论 2.1 几种絮凝剂沉降性能比较 为筛选出适合亚熔盐体系的最佳絮凝剂,采用厂家推荐等方式,收集了目前在国内一些企业的低碱性环境下应用效果较好的一批絮凝剂,包括Nalco公司的

9779、河北华威蓝星化工开发的lan、山东华丰化工集团的L3051和L

3161、BASF公司的HP

20、江苏南天的Lcb8和L1bb、山东海纳瑞特的90HPS以及北京大学的JY-01等9种絮凝剂,试验温度100 ℃,试验结果如图2所示. 图2 不同絮凝剂的沉降性能对比 Fig.2 Comparison of sedimentation performance of different flocculants 由图2可看出,大多数絮凝剂都能对亚熔盐溶出料浆产生沉降分离效果,10 min左右基本沉降完全.这说明絮凝剂加入到赤泥浆料10 min左右后,通过吸附架桥作用,大多数赤泥颗粒与絮凝剂已经形成了 赤泥颗粒―高分子链―赤泥颗粒 聚集体,随着时间的延长,这些聚集体不断堆积在容器下面,从而导致沉降速度逐渐变小. 从沉降速度来看,沉降效果较好的6种絮凝剂依次为Nalco-

9779、BASF-HP

20、Lcb

8、L1bb、L3051和L3161;

从澄清度来看,Lcb8等6种絮凝剂都可在短时间内使料浆上清液变得澄清;

从分层效果来看,只有添加Nalco-

9779、Lcb

8、BASF-HP20的料浆分层较为明显.综合考虑,Nalco-9779絮凝剂在亚熔盐体系中性能更优.因此,在随后的试验中主要考察该絮凝剂在亚熔盐体系中的沉降性能. 2.2 Nalco-9779沉降性能与温度的关系 考察不同温度下,添加Nalco-9779絮凝剂沉降10 min后上清液体积与温度的关系,结果如图3所示. 图3 Nalco-9779沉降性能与温度的关系 Fig.3 Relationship between sedimentation performance of Nalco-9779 and temperature 图3表明,在相同的时间内,随着温度的升高,上清液体积呈现出明显的递增趋势,但当温度达到100 ℃后,上清液体积增速变慢.由其沉降效果图(图4)可以看出,溶出矿浆的澄清度和分层效果在50~120 ℃内也与温度呈正相关关系,当温度较低时,料浆分层不清晰,且上清液浑浊,而当温度较高时,上清液清澈且与底液分层清晰. 图4 不同温度下Nalco-9779沉降效果图 Fig.4 Sedimentation performance of Nalco-9779 at different temperature 随着温度的升高,体系黏度变小,从而有利于聚集体的沉降,因此絮凝沉降效果更好.而从分子运动论角度来说,温度越高,分子运动的速度越快,絮凝剂中的有机高分子与赤泥颗粒相碰撞的机会越大,从而聚集体的形成速度也就越快,其沉降速度也就越快.但亚熔盐体系温度越高腐蚀性越强,考虑到设备要求及操作环境要求,本研究认为将沉降温度控制在100 ℃左右为宜.在该温度下沉降10 min后上清液与底液体积比约为3∶1,底液固含经检测可达29%,含水率约39%,计算得赤泥沉降平均速率为0.28 mm/s. 2.3 Nalco-9779沉降性能与氧化钠浓度的关系 为考察氧化钠浓度对絮凝剂沉降性能的影响,在溶出矿浆的基础上调整了氧化钠的浓度,然后在温度100 ℃条件下加入Nalco-9779进行试验,结果如图5所示. 图5 Nalco-9779沉降性能与氧化钠浓度的关系 Fig.5 Relationship between sedimentation performance of Nalco-9779 and Na2O concentration 由图5可看出,随着氧化钠浓度的升高,絮凝剂对赤泥的沉降效果逐渐变差.当氧化钠浓度为100 g/L和240 g/L时,加入絮凝剂后10 s内絮凝沉降就能进行完全,而当氧化钠浓度达到540 g/L以上,加入絮凝剂后料浆只有少许沉降,且上清液比较浑浊,分层不清晰.这可能是由于随着体系碱浓度的升高,其黏度也会升高,流动性变差,影响了聚集体的形成,从而导致其沉降速度变小,沉降也不彻底. 2.4 Nalco-9779沉降性能与添加量的关系 为考察絮凝剂添加量对赤泥沉降效果的影响,在温度100 ℃条件下分别做了Nalco-9779不同添加量的试验,结果如图6所示. 图6 Nalco-9779沉降性能与添加量的关系 Fig.6 Relationship between sedimentation performance of Nalco-9779 and its dosage 图6表明,絮凝剂添加量有一最佳范围,当Nalco-9779添加量为5 mL和10 mL时料浆沉降效果基本一致,略好于2.5 mL,但远好于30 mL的效果,同时,试验中发现,添加2.5 mL的试验上清液较为浑浊,没有达到很好的分离效果.这是因为,絮凝剂添加量不够时,当絮凝剂高分子在溶液中线性展开后,高分子长链所吸附的赤泥颗粒有限,从而会导致赤泥颗粒聚集不完全,溶液仍会浑浊;