專利名稱：一種赤泥沉降劑的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種赤泥沉降劑的制備方法，屬水溶性高分子合成領域。
背景技術：
氧化鋁廠的鋁土礦中的氧化鋁轉化成可溶性鋁酸鹽的過程中，會形成大量由鋁酸 鹽溶液和赤泥形成的泥漿渣液混合物，生產上要求鋁酸鹽和赤泥必須迅速分離，以減少氧 化鋁和堿的損失，同時獲得比較純的鋁酸鹽溶液。目前該工序大多使用沉降槽和過濾機來 分離赤泥和漿液。為加快沉降槽中赤泥的沉降速度，提高沉降槽的產能，要添加沉降劑加快 沉降速度。以前使用過的沉降劑主要有純聚丙烯酸鈉、聚丙烯酰胺，乳液聚丙烯酰胺，面粉 糊等。但這些的效果都不太理想，而且成本偏高。主要原因如下純聚丙烯酸鈉很難溶解， 分子量也低，致使有效成分含量少，其不容易起架橋絮凝作用，也不容易與帶電荷的離子結 合，從而沉降效果差。聚丙烯酰胺一般水解度較低(40%以下)，其在高溫及高堿環境下降 解嚴重，在赤泥沉降這樣高溫高堿的環境下使用用量太大，不夠經濟。乳液型聚丙烯酰胺可 以在赤泥沉降中使用，使用方法也很簡單，但其合成中含有大量的有機溶劑，有機溶劑不但 會形成二次污染而且價格比較高，使赤泥沉降的運行費用增加較多，不經濟。面粉湖要使用 大量的糧食等高淀粉的物質，已基本被淘汰。 我國目前沒有專門的赤泥沉降劑產品，一般用部分水解聚丙烯酰胺，聚丙烯酸鈉， 部分水解聚丙烯酰胺與聚丙烯酸鈉的混合物，乳液型部分水解聚丙烯酰胺，淀粉糊等來作 為赤泥沉降劑。以上無論哪一種作為赤泥沉降劑都有較大的缺點，部分水解聚丙烯酰胺由 于水解度低，抗高溫和高堿的能力差，在作為赤泥沉降劑使用時很容易降解，使添加量很 大；聚丙烯酸鈉抗溫和高堿的能力較強，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點，同時還會帶 來有機溶劑的污染。
發明內容
本發明的目的是在提供一種赤泥沉降劑的制備方法，由該方法獲得的赤泥沉降劑
溶解速度快，相對分子量高，水解度高。 實現本發明目的的技術方案如下 —種赤泥沉降劑的制備方法，包括以下步驟 a、按重量百分比取丙烯酰胺5 40%、丙烯酸50 90%、尿素5 10%與去離 子水混合至丙烯酰胺與丙烯酸之和的總濃度達到20% 30%，降溫至(TC 5t:，用強堿調 ra值至6 9，完成配料； b、將配料與鏊合劑、鏈轉移劑在反應釜中混合，通氮氣攪拌3 7分鐘后加入三段 氧化劑，繼續通氮10 20分鐘后加入二段氧化劑，繼續通氮10 20分鐘后加入一段氧化 劑，繼續通氮3 7分鐘后加入還原劑，在1分鐘內加入輔助還原劑，繼續通氮10 30分 鐘停氮封口，絕熱聚合反應1 5小時；
c、放置0. 5 1. 5小時后打開反應釜底閥，用壓縮空氣壓出膠塊； d、把膠塊解碎成膠粒，把膠粒水解，然后經造粒、干燥、粉碎、篩分、包裝，得產品。
調ra值的強堿是氫氧化鈉或氫氧化鉀，最佳的ra值為7 8。 鏊合劑是乙二胺四乙酸二鈉，鏈轉移劑是甲酸鈉或乙酸鈉或次磷酸鈉，一段氧化
劑是過硫酸鉀或過硫酸銨或過氧化二苯甲酰，二段氧化劑是偶氮異丁脒鹽酸鹽，三段氧化
劑是偶氮二異丁腈；還原劑是亞硫酸鈉或亞硫酸氫鈉；輔助還原劑是氯化亞銅或硫酸亞 鐵，它們與丙烯酰胺和丙烯酸質量和的質量比分別為螯合劑50 400ppm、鏈轉移劑50 500ppm、一段氧化劑5 50ppm、二段氧化劑50 500ppm、三段氧化劑500 2000ppm、還原 劑10 100ppm、輔助還原劑1 30ppm。 膠粒的水解為在水解機內加水解劑水解，水解機轉速控制在15 22rpm，水解機 用熱水加熱，水解溫度為70 95度，水解時間60 150分鐘，水解劑為氫氧化鈉或氫氧化 鉀，水解劑的用量為膠粒重量的0. 5 5%。 本發明采用氧化還原加偶氮的三段復合引發體系，降低了聚合引發初始溫度，體 系形成自由基比較均勻，這樣聚合反應和溫升比較均勻，反應終點溫度較低。聚合反應溫 度_時間曲線平緩向上，基本成一直線，反應時間1 5小時，這種反應過程有利于鏈增長， 能夠獲得溶解性好，分子量比較大的產品。聚合時加入尿素，尿素是小分子，分子運動能力 強，有助于提高產品的溶解性。 采用本發明提供的方法獲得的氧化鋁廠赤泥沉降劑，分子量高，溶解速度快，水解 度高、成本低。
具體實施例方式
以下結合幾個實施例進一步說明本發明。
實施例l: a、在5m3的配料釜中加入去離子水2500公斤，丙烯酰胺210公斤，丙烯酸630公 斤，尿素70公斤，開啟攪拌混合，同時用冷凍鹽水降溫至(TC，加氫氧化鈉調節ra值至6. 5， 完成配料； b、把配好的料轉移入反應釜，加入鏊合劑-乙二胺四乙酸二鈉100克(119卯m)、鏈 轉移劑_甲酸鈉150克(178ppm)，通氮氣5分鐘(氮氣壓力為0. 3 0. 5Mpa)加入三段氧 化劑偶氮二異丁腈1500克(1786卯m)，繼續通氮10分鐘，加入二段氧化劑_偶氮異丁脒鹽 酸鹽100克(119卯m)，繼續通氮20分鐘，加入一段氧化劑_過硫酸銨20克(24卯m)，繼續 通氮5分鐘后加入還原劑_亞硫酸氫鈉60克(71ppm)，在1分鐘內加入輔助還原劑_硫酸 亞鐵10克(12ppm)，繼續通氮氣20分鐘停氮封口 ，進行絕熱聚合反應，3小時40分鐘反應 結束，溫度上升至63. 5°C ; c、放置0.5小時后，打開反應釜底閥，用壓縮空氣(0.2Mpa)壓出反應生成的膠 塊； d、膠塊用造粒機解碎成3-6毫米的膠粒后送入水解機，開啟水解機攪拌，攪拌轉 速設定為15rpm，開啟熱水浴升溫，當溫度升到70°C ，開始加入水解劑氫氧化鈉30公斤(折 百)，繼續加熱至80°C ，保溫60后分鐘放料，然后經造粒、干燥、粉碎、篩分、包裝，得到20 100目，分子量1530萬，水解度為78% ， 50分鐘全部溶解的白色粉末狀產品。
實施例2 : a、在5m3的配料釜中加入脫鹽水2400公斤，丙烯酰胺180公斤，丙烯酸700公斤，
尿素so公斤，開啟攪拌混合，同時用冷凍鹽水降溫至ot:，加氫氧化鉀調節ra值至7. 5，完
成配料。 b、把配好的料轉移入反應釜，加入鏊合劑-乙二胺四乙酸二鈉200克(227卯m)、鏈 轉移劑_乙酸鈉250克(284ppm)，通氮氣5分鐘(氮氣壓力為0. 3 0. 5Mpa)加入三段氧 化劑偶氮二異丁腈1200克(1364卯m)，繼續通氮10分鐘，加入二段氧化劑_偶氮異丁脒鹽 酸鹽160克(182卯m)，繼續通氮20分鐘，加入一段氧化劑_過硫酸鉀28克(32卯m)，繼續 通氮5分鐘后加入還原劑_亞硫酸鈉80克(91ppm)，在1分鐘內加入輔助還原劑_硫酸亞 鐵12克(14ppm)，繼續通氮氣20分鐘停氮封口 ，進行絕熱聚合反應，2小時30分鐘反應結 束，溫度上升至67.8t:。 c、放置0. 5小時后，打開反應釜底閥，用壓縮空氣(0. 2Mpa)壓出反應生成的膠塊。
d、膠塊用造粒機解碎成3-6毫米的膠粒后送入水解機，開啟水解機攪拌，攪拌轉 速設定為22rpm，開啟熱水浴升溫，當溫度升到70°C ，開始加入水解劑氫氧化鉀40公斤(折 百)，繼續加熱至85t:，保溫100分鐘放料，然后經造粒、干燥、粉碎、篩分、包裝，得到20 100目，分子量1350萬，水解度為85%，60分鐘全部溶解的白色粉末狀產品。
實施例3 : a、在5m3的配料釜中加入脫鹽水2100公斤，丙烯酰胺90公斤，丙烯酸800公斤，
尿素so公斤，開啟攪拌混合，同時用冷凍鹽水降溫至ot:，加氫氧化鈉調節ra值至8，完成配料。 b、把配好的料轉移入反應釜，加入鏊合劑-乙二胺四乙酸二鈉200克(225卯m)、 鏈轉移劑_次磷酸鈉300克(337ppm)，通氮氣5分鐘(氮氣壓力為0. 3 0. 5Mpa)加入三 段氧化劑偶氮二異丁腈1350克(1517卯m)，繼續通氮10分鐘，加入二段氧化劑_偶氮異 丁脒鹽酸鹽175克(197ppm)，繼續通氮20分鐘，加入一段氧化劑_過氧化二苯甲酰30克 (34ppm)，繼續通氮5分鐘后加入還原劑_亞硫酸氫鈉88克(99ppm)，在1分鐘內加入輔助 還原劑_氯化亞銅13. 5克(15ppm)，繼續通氮氣20分鐘停氮封口 ，進行絕熱聚合反應。1 小時50分鐘反應結束，溫度上升至78. 5°C。 c、放置0. 5小時后，打開反應釜底閥，用壓縮空氣(0. 2Mpa)壓出反應生成的膠塊。
d、膠塊用造粒機解碎成3-6毫米的膠粒后送入水解機，開啟水解劑攪拌，攪拌轉 速設定為20rpm，開啟熱水浴升溫，當溫度升到70°C ，開始加入水解劑氫氧化鈉50公斤(折 百)，繼續加熱至85t:，保溫120分鐘放料。然后經造粒、干燥、粉碎、篩分、包裝，得到20 100目，分子量1100萬，水解度為92% ， 90分鐘全部溶解的白色粉末狀產品。
由上述實施例可見，采用本發明提供的方法獲得的赤泥沉降劑，分子量在1000 2000萬之間，溶解速度為120分鐘內全溶，使用量比純聚丙烯酸鈉節省50%以上。
權利要求
一種赤泥沉降劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟a、按重量百分比取丙烯酰胺5～40％、丙烯酸50～90％、尿素5～10％與去離子水混合至丙烯酰胺與丙烯酸之和的總濃度達到20％～30％，降溫至0℃～5℃，用強堿調PH值至6～9，完成配料；b、將配料與鏊合劑、鏈轉移劑在反應釜中混合，通氮氣攪拌3～7分鐘后加入三段氧化劑，繼續通氮10～20分鐘后加入二段氧化劑，繼續通氮10-20分鐘后加入一段氧化劑，繼續通氮3～7分鐘后加入還原劑，在1分鐘內加入輔助還原劑，繼續通氮10～30分鐘停氮封口，絕熱聚合反應1～5小時；c、放置0.5～1.5小時后打開反應釜底閥，用壓縮空氣壓出膠塊；d、把膠塊解碎成膠粒，把膠粒水解，然后經造粒、干燥、粉碎、篩分、包裝，得產品。
2. 根據權利要求1所述的赤泥沉降劑的制備方法，其特征在于調Kl值的強堿是氫氧化鈉或氫氧化鉀，最佳的ra值為7 8。
3. 根據權利要求1所述的赤泥沉降劑的制備方法，其特征在于鏊合劑是乙二胺四乙 酸二鈉，鏈轉移劑是甲酸鈉或乙酸鈉或次磷酸鈉，一段氧化劑是過硫酸鉀或過硫酸銨或過 氧化二苯甲酰，二段氧化劑是偶氮異丁脒鹽酸鹽，三段氧化劑是偶氮二異丁腈；還原劑是亞 硫酸鈉或亞硫酸氫鈉；輔助還原劑是氯化亞銅或硫酸亞鐵，它們與丙烯酰胺和丙烯酸質量 和的質量比分別為螯合劑50 400卯m、鏈轉移劑50 500卯m、一段氧化劑5 50卯m、二 段氧化劑50 500ppm、三段氧化劑500 2000ppm、還原劑10 100ppm、輔助還原劑1 30ppm。
4. 根據權利要求1所述的赤泥沉降劑的制備方法，其特征在于膠粒的水解為在水解機內加水解劑水解，水解機轉速控制在15 22rpm，水解機用熱水加熱，水解溫度為70 95度，水解時間60 150分鐘，水解劑為氫氧化鈉或氫氧化鉀，水解劑的用量為膠粒重量的 0. 5 5%。
全文摘要
一種赤泥沉降劑的制備方法，包括以下步驟按重量比取丙烯酰胺、丙烯酸、尿素與去離子水混合，降溫，調pH值，完成配料；將配料與螯合劑、鏈轉移劑在反應釜中混合，在通氮中依次加入第三段氧化劑、第二段氧化劑、第一段氧化劑、還原劑、輔助還原劑，繼續通氮后停氮封口，絕熱聚合反應；放置后打開反應釜底閥，用壓縮空氣壓出膠塊，用造粒機把膠塊解碎成膠粒；把膠粒水解，然后經造粒、干燥、粉碎、篩分、包裝得產品。采用本發明提供的方法獲得的氧化鋁廠赤泥沉降劑，分子量高，溶解速度快，水解度高、成本低。
文檔編號C02F11/14GK101735376SQ20091018592
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月13日 優先權日2009年12月13日
發明者吳延粉, 李士國, 李昌龍, 王林, 鄭燕 申請人:安徽省天潤功能高分子工程研究有限公司