赤泥絮凝颗粒致密性的研究

论文摘要

本文采用含有羧基、酰胺基和氧肟酸三种官能团;羧基和酰胺基两种官能团以及单一氧肟酸官能团的三种絮凝剂,对以一水硬铝石型铝土矿为原料,通过对拜耳法氧化铝生产中赤泥的絮凝沉降,进行絮凝颗粒致密性的研究。在确定稀释矿浆碱浓度Nk为155g/L,氧化铝浓度AO为167170g/L,固含为6064 g/L的条件下,分别测定了三种含有不同官能团絮凝剂对赤泥絮凝沉降的宏观速率和底流液固比。实验结果表明,含羧基、酰胺基和氧肟酸官能团絮凝剂的沉降速率快于只含氧肟酸官能团絮凝剂,以上两种絮凝剂又快于含有羧基和酰胺基两种官能团的絮凝剂。所得底流液固比由小到大的顺序是含羧基、酰胺基和氧肟酸三种官能团的絮凝剂,只含有氧肟酸官能团絮凝剂,含有羧基和酰胺基两种官能团的絮凝剂。通过实时采样并用X射线荧光光谱仪测定赤泥中化学成分含量随时间变化,对不同官能团对赤泥中的化学成分Fe2O3、SiO2、CaO、MgO和TiO2的吸附能力以及吸附后所形成颗粒的稳定性进行了研究。分析研究表明,对Fe2O3吸附最有效的官能团是氧肟酸基;对CaO的吸附最有效的官能团是羧基和酰胺基;对SiO2、MgO、TiO2吸附没有有效的官能团。应用激光粒度仪和扫描电镜分别对三种含有不同官能团的絮凝剂絮凝所得颗粒进行粒度和形貌表征。可知含羧基、酰胺基和氧肟酸官能团的絮凝剂絮凝所得颗粒的致密性好于只含氧肟酸官能团絮凝剂,好于用含有羧基和酰胺基的絮凝剂形成的颗粒。通过对絮凝前后的赤泥的红外光谱分析,没有新的化学键产生,认为絮凝剂对赤泥颗粒的吸附是物理吸附。但絮凝剂中含有官能团的种类和种类数仍是影响赤泥絮凝沉降速率、底泥液固比和颗粒致密性的关键因素。在絮凝剂的扩散、对赤泥颗粒的吸附、颗粒增长和颗粒沉降四个步骤中,对赤泥颗粒有效稳定的吸附是强化赤泥絮凝沉降的有效措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 赤泥絮凝沉降的宏观影响因素
• 1.1.1 铝土矿的形态
• 1.1.2 赤泥的物化性质
• 1.1.3 稀释浆液的物化性质
• 1.1.4 絮凝剂种类及特性
• 1.2 絮凝动力学研究进展
• 1.2.1 絮凝动力学模型
• 1.2.2 絮凝机理
• 1.3 赤泥絮凝颗粒致密性研究的意义和内容
• 1.3.1 絮凝剂对赤泥的絮凝作用
• 1.3.2 赤泥絮凝颗粒致密性研究的意义
• 1.3.3 本文研究的主要内容
• 第2章 实验部分
• 2.1 实验方案
• 2.1.1 絮凝剂分子结构筛选
• 2.1.2 实验原料
• 2.1.3 实验装置与表征手段
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 絮凝沉降速率测定
• 2.2.2 絮凝颗粒瞬时组分测定
• 2.2.3 絮凝剂配制与固含计算
• 2.2.4 絮凝剂添加量计算
• 2.2.5 实验条件与参数的确定
• 第3章 实验结果与讨论
• 3.1 絮凝剂对赤泥沉降的影响
• 3.1.1 絮凝剂分子结构分析
• 3.1.2 絮凝剂对赤泥沉降速率的影响
• 3.1.3 絮凝剂对底流液固比的影响
• 3.2 絮凝颗粒瞬时组分与有效官能团
• 2O₃ 组分的吸附'>3.2.1 絮凝剂对Fe₂O₃组分的吸附
• 3.2.2 絮凝剂对CaO 组分的吸附
• 2、MgO、TiO₂ 组分的吸附'>3.2.3 絮凝剂对SiO₂、MgO、TiO₂组分的吸附
• 3.3 底泥颗粒粒度与形貌
• 3.3.1 絮凝剂添加量对底泥粒度的影响
• 3.3.2 官能团对底泥粒度的影响
• 3.3.3 官能团对底泥颗粒形貌的影响
• 3.4 赤泥颗粒致密性分析
• 3.4.1 絮凝前后赤泥红外光谱分析
• 3.4.2 赤泥絮凝沉降过程控制步骤分析
• 3.4.3 影响絮凝颗粒致密性的主要因素
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 详细摘要