[发明专利]一种高固含量的乳液型赤泥沉降絮凝剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高固含量的乳液型赤泥沉降絮凝剂及其制备方法。本发明采用半连续法反相乳液聚合工艺，经过水相配制、油相配制、乳化、聚合反应、后处理等步骤制备得到高固含量的乳液型赤泥沉降絮凝剂。通过半连续滴加工艺和加入高分子稳定剂，提高了聚合稳定性，在无需采用提浓工艺的情况下聚合物有效含量高达45％‑48％。应用在氧化铝行业赤泥沉降过程和洗涤工艺中，用量低的情况下具有良好的沉降效果：沉降速度快，上清液浮游物少、澄清度高。

技术领域

本发明属于水溶性高分子聚合物乳液制备的技术领域，具体涉及一种高固含量的乳液型赤泥沉降絮凝剂及其制备方法。

背景技术

最早用作赤泥沉降用絮凝剂的合成高分子是聚丙烯酸(盐)类和聚丙烯酰胺聚合物，这类絮凝剂在很多氧化铝厂广泛应用，但在使用过程中也有不少问题：一是用它们分离赤泥浆液，所得溢流的澄清度不高，仍需采用叶滤机进行控制过滤，所得的精液才能满足下一步作业生产的要求。另外是羧基、酰胺基团与赤泥粒子结合作用力不强，与赤泥生成的絮团不耐剪切，在混合及输送过程中易被破坏而不能再生，故使用时有许多麻烦。最后就是这类絮凝剂对某些组成特殊的铝土矿溶出赤泥沉降分离效果很差。针对以上的不足，很多研究工作者利用共聚或高分子改性设计的方法，在这类絮凝剂的基础上进一步研究发了含其他官能团的更为高效的絮凝剂，含氧肟酸基团的絮凝剂就是其中之一。氧肟酸型聚合物出现于20世纪80年代，美国氰胺公司和纳尔科相继推出含氧肟酸基团的絮凝剂，主要以乳液的形式在市场上供应。氧肟酸型絮凝剂最大的优势是可以显著降低溢流液浮游物含量，沉降速度也快，絮团结实稳定、耐剪切力强。在絮凝剂产品的形态方面，国外大多部分产品都是乳液型，与固体产品相比，由于乳液聚合反应的反应体系平稳，温度和散热更易于控制，因此具有较高的分子量和较快的溶解速度，同时分子量分布更窄，在应用上操作也比较便利，对溶解设备要求低，这也是目前絮凝剂发展的趋势。

但是目前国内外报道的关于氧肟酸型聚丙烯酰胺絮凝剂的合成方法中，主要是用聚丙烯酰胺、聚丙烯酸盐或丙烯酰胺和丙烯酸盐共聚物与羟胺反应进行改性，而且酰胺和羟胺亲核取代反应的活性不高，导致酰胺与羟胺反应转化率大多比较低，在乳液形态的产品制备中，由于要添加大量的羟胺溶液和稳定剂，最终导致乳液型氧肟酸聚丙烯酰胺絮凝剂产品的聚合物含量较低，要想提高聚合物的聚合物含量，就必须采用减压蒸馏的方法，这也导致整个制作工艺复杂，效率低，生产成本高。另外，在羟胺化改性过程中，由于高温(80-90℃)高碱性条件下，反应时间长，容易导致聚合物分子量损失较大，影响应用效果，而且酰胺和羟胺反应会产生大量的氨气，难以处理，导致氧肟酸型乳液产品中含有较重的氨气味道，在生产和使用过程中非常不利。

近些年来，苯丙烯基羟肟酸在钨矿、锡矿、钛铁矿、铌铁矿、稀土矿等金属矿中应用较为广泛，将该分子结构引入到聚丙烯酰胺聚合物上，引入苯环和氧肟酸基团，可以使其更易与金属离子发生螯合作用，具有更强的金属捕捉能力。另外引入苯环等刚性侧基团，可以提高聚合物的热稳定性，使得聚合物溶液在高温高碱性条件下表观粘度降幅较小，同时具有较好的耐剪切性能。

专利CN110804110A提供了一种高分子量氧肟酸化聚丙烯酰胺乳液及其制备方法，该方法主要是先低温制备聚丙烯酰胺反相乳液，然后25-45℃下加入制备好的羟胺水溶液进行羟胺化改性，得到高稳定性的高分子量的氧肟酸化聚丙烯酰胺反相乳液。该方法制备的乳液，虽然分子量较高，但是聚合物含量相对较低，聚合物含量≥20％。CN106632802A提供了一种铝矿赤泥沉降絮凝剂的制备方法，该发明采用单体乳液聚合和改性乳液混合搅拌，制备一种氧肟酸型赤泥沉降乳液絮凝剂，该方法也是先制备反相乳液，然后再进行氧肟酸改性反应，反应温度较高，达80-95℃，改性反应时间也较长，需要3-7小时，效率相对较低，也容易造成分子量的损失，而且需要采取减压蒸馏的方式才能制备固含量为50-55％的絮凝剂乳液成品。