凝聚剂之若干化学問題

第呼期原子能科学技术斗年凝聚剂之若千化学简题盛怀禹向才立中国科学院有机化学研究所矿石浸出液胶状悬浮体的处理是湿法冶金中的一个重要阴题当矿石栩粒大小低于,。目时附所形成的悬浮体自然沉降速度甚慢既难沉淀又难过滤这是一个相当矛盾的,,朋题为了提高矿石浸出效率希望粒子愈栩愈好同时在浸出处理过程中粗粒子也会变袖,,,,但从固液分离角度来看粒子太栩又有很多不利例如在一个报告中提到釉矿趣粉碎及用,,、’截碱没出处理之后的矿浆中大豹拓微粒的粒度在目才以下因此在抽的,生产过程中矿石浸出胶状悬浮体的处理是急需研究的一个裸题此阴题的解决有利于抽的,,生产年以前曾采用焙烧矿石法以及使用一般凝聚剂等方法来改善抽矿浆浸出液之性,,,质但效果并不理想年起在国外开始对各类疑聚剂进行了系扰的研究人佣除拭用一,、般无机电解厦有机拭剂及天然产物包括天然高分子化合物外并对合成高分子化合物用作,凝聚剂方面也进行了一些工作到年左右高效能的合成凝聚剂被采用后抽之生产才得,到迅速增长一个有效的凝聚剂应具备下列条件凝聚效能高仅用少量凝聚剂便可获得最佳之凝,聚效果易子制备成本低来源广使用后不影响矿石处理的其他工序例如不影,,,、响抽之萃取沉淀及提辘工序应用范围广不受矿样种类的限制的易于保藏及运,撅凝聚剂的分类无机橄聚荆、、无机凝聚剂在胶体溶液聚沉中的应用已有很久的历史煤它们对磷酸矿浆铁矿浆泥以及粘土泥浆明的作用均有过研究实验拮果表明它佣对沉降速度略有改善但对过滤,速度并无明显改进属于此类凝聚剂者主要是一些无机电解质其基本作用在于中和悬浮粒子电双层之电位含有高价离子之电解厦要比低价者有效此规律与色丘尔士法相符彼特逊比等曹用数十种离子价不同的无机电解厦研究其对族矿砂的凝聚性能款,,为主要与阳离子之价数有关产生凝聚作用所要求的离子浓度大致为一价离子弓,一克分子升二价离子克分子升三价离子克分子升,,、这类拭剂中常觅的有明矾石灰和三氛化铁等有机棍聚剂蔺单有机化合物中一般用作表面活性剂者也大多有凝聚作用例如各种高毅脂肪酸的,、、钠盐已应用于铜铁始矿等生产效率有所提高胺类化合物尤其是季胺类化合物对于,,,胶体溶液具有很好的凝聚效力表对皂土悬浮体亦有较好的凝聚性能,灭然有机很聚剂某些天然有机产物天然高分子化合物亦被用作各种矿浆及煤泥之凝聚剂应用之历,,,第期凝聚剂之若千化学简题表胺类化合物凝聚效力比蛟化合物一斗。斗。。认。二,,,。。二,。〔,,。」,,几,。?场比‘任月‘一‘。场,?」。。。?,,?,,,。。?月。表示甲基一表示乙基一,刃,以作标准各化合物引起凝聚所需的克分子浓度与其之此,、一史也较长久,例如淀粉能用于煤矿磷酸抽矿等土豆淀粉能使磷酸抽矿之沉降、、倍阴其他天然产物如仙人掌汁洋槐树豆汁加耳胶等均对抽矿浆的沉降,速度提高一、倍过滤速度提高及过滤有良好的效果加耳胶能使抽矿浸出液之沉降速度提高、对硅石矿浆皂土矿浆及铁矿浆等都有较好的凝聚效能、倍其其他天然产物如白木盾、、狡甲基杆推素海藻浸出液各种天然树胶以及某些生物碱等对矿浆及煤泥均有很好的凝聚,?‘‘,合成离分子报聚剂近年来合成高分子凝聚剂的研究引起了人俩广泛的注意性能年拉默?一及其同事‘首先开始测贰合成高分子化合物之凝聚性能三年中共筋选近二百个拭剂,,选出了三个凝聚性能较好的样品他们的工作款为合成高分子化合物具有最佳的凝聚性,能目前最广泛应用的合成高分子凝聚剂为聚丙烯酸胺类化合物喇它们的部分水解产物具有更佳之凝聚性能此类聚丙烯酸胺型凝聚剂在各国都有生产但商品名称不一产物性能也有所差异例,,一一如美国有,化学公司出品,孙以上为道,一品孟散托,一一〔上为西阿钠米德以公司出品之不同分子量产亦为西阿钠米德公司出品后者之分子量为‘,中一公司出品由聚丙烯腊水解制得苏联有,及,,,一聚丙烯睛碱性部分水解物等西德有等一些带有其他极性官能团的聚合物也具有一定的凝聚性能并且官能团的性质对凝聚性,,能影响很大这在屯俩用作土壤改良剂方面可以看出可敲为聚合物对土壤粒子的聚桔作用,与对抽矿浆的凝聚作用系按同一机理进行群觅后某些非离子型聚乙烯类高分子化合物,原子能科学技术年、其中、一一等对土,之集,作用亦有效,几,、、杭,一但部分水解的双官能团化合物凝聚效能更好而一些离子型聚乙烯类高分子化合物一,,一土“聚作用二卜乳,、诫、、对抽矿浆之凝聚而言某些水溶性高聚物例如水解聚丙烯清聚丙烯酸胺部分水解之,,,、、聚丙嫌酷胺丙烯酸与丙烯酸胺之共聚物丙烯睛之其他共聚体以及用甲醛交联之聚丙烯酸胺等都具有很好的凝聚性能,、异丁烯与顺丁烯二酸共聚体所成之胺盐和钙盐叫醋酸乙烯与丁烯二酸酥共聚体之部分钙盐产物美国西阿钠米德公司出品商名亦有很好的凝聚性能网甲基乙烯,醚与顺丁嫌二酸酥之共聚体〔国通用生色精胶片美公司出品商名,械在加入少量氛化钙后亦具有相当好的凝聚性能,合成高分子凝聚剂性能优良如它用于,表几种凝聚剂之效力比较釉矿石悬浮体中能改善凝聚效能一,倍而其用量却少达一,用量克公斤,提聚献荆凝聚效力、上述四类凝聚剂无机电解厦有机拭｝九｝”日、剂天然产物及合成高分子化合物均具有一定的凝聚性能但其简效力的差异很大例,如它们对煤矿浆沉降的影响就有显著的不叙化纸石灰硫酸招工业淀粉。。斗同由表可知合成高分子化合物是各类,很聚效力由比较沉降相同距离所需时简来针算矿浆中固体含为克升凝聚剂中之最佳者其凝聚效力最好用量最,,少因此应用也日益广泛凝聚作用的一般机理凝聚作用是一个复杂的物理化学过程它随悬浮体系及凝聚剂的性厦不同而有很大的差,别因此为了了解凝聚作用的机理首先必需明了悬浮体的桔构,一弓习悬浮体是一种比较大的固体粒子在介质中的分散体系粒子大刁生厘米以上这种粒子在介厦中吸附少量电解厦而形成电双层此时粒子带有电荷称电位互相排斥并,,且溶剂化而阻碍了粒子简的聚枯因而在介厦中相对稳定这种电解盾称为稳定剂,我们以悬浮体为例乒作为稳定剂系由水解而成粒子首先吸附与其粗,,十成类似的离子犷而反离子,因此使粒子带有电位亡电位随之由静电引力而靠近但有部分反离子十相距校远,粒子简的静电斥力及其溶剂化阻碍了它佣的聚桔使沉降,、变慢过滤困难分析了悬浮体的枯构就能较方便地了解各类凝聚剂的作用机理,无机扭聚荆的作用机理无机凝聚剂的作用主要在于中和悬浮粒子之电双层电位电位当电解厦加入悬浮,体系中时由于离子浓度增大以及带相同电荷离子简的排斥作用使反离子向粒子表面靠近,,,因此加入一定量的电解盾后亡电位便消失粒子简失去了静电斥力而使得沉降加快但是,,,第期凝聚剂之若千化学简题假若电解厦加入过多粒子又可能重新带有电荷与原有电荷相反,机电解质用作凝聚剂时其用量应歌加以控制,无机凝聚剂一般性能较差的原因在于它的作用主要是中和,沉降又变慢因此把无电位没有改变粒子的大,,、小重量等物理性能而这些因素对悬浮体的凝聚作用关系甚为密切因此无机凝聚剂的性能,并不太好对沉降速度有所改善而对过滤速度则改善很少彼特逊的工作蔽明铁矿浆的凝,,,聚与无机电解厦的阳离子价数有关是此种作用机理的很好例子,低分子有机凝聚剂的作用机理一些带有极性官能团的低分子有机化合物由于它们的疏水作用能诚少粒子周围的水化,,层同时某些化合物具有离子性例如胺类成伽有中和亡电位的作用以上是低分子有,机化合物凝聚作用的主要机理天然产物凝聚剂的作用机理天然产物凝聚剂一般均为天然高分子化合物并带有极性官能团它们除了具有疏水作,,用之外对固体粒子之吸附作用占有很主要的地位此种作用机理与合成高分子凝聚剂相似,,下面将要祥述淀粉是很好的天然凝聚剂而合有磷酸基团的土豆淀粉由于吸附作用加弦,,,改变了粒子精构故性能更优晰,高分子很聚剂的作用机理高分子凝聚剂的作用机理主要是吸附作用除了物理吸附外化学吸附亦占重要地位墓,,于吸附的原理高聚物对胶体溶液能发生凝聚及稳定二种作用,高分子化合物由于分子量大带有的活性官能团多它可以吸附二个或更多的悬浮固,,一体粒子把它们联成一个紧密的整体改变了粒子的物理及化学性厦因而发生凝聚,川,,,图但高聚物用量过多时则吸附的桔果使得粒子周围全被它们所包围而这些分子都,是亲液性的因此使得固体粒子也具有亲液性溶剂化的桔果反而变为稳定悬浮体图高,,一吕分子凝聚剂一般在浓度为克分子升时以凝聚作用为主高于,克分子升时以稳定,作用为主?高分子凝聚剂一般均为多电解厦因此也口口公,全泊巡千有中和亡电位的作用但由于吸附作用对凝聚,形响旦大因此使得其性能大大优于仅有中和,亡电位作用的无机电解厦高分子凝聚剂吸附作用的来源曾有二种,看法一种孰为主要是通过氢键的作用另一,种看法解释为趣过阴离子交换过程〔现在已图高分子凝聚剂的凝聚与稚定作用趣靓明氢键的作用是主要的因为若按阴离,吸附凝聚示意图—附稳定示意图吸子交换机理以粘土粒子作例有下面的反应—,式一一十二拼色一一一一一因此凝聚剂之浓度增高时吸附作用将加大也郎碱性愈张吸附作用也随之变张但,,若按氢键机理增高吸附会减弱,二气一实阶枯果与氢键机理相符兄表愁二兰一一一一、助皂土及皂土一之混合物的杠外光甜对照比较也征明了凝聚时有,弓原子能科学技术年〕表高岭土对聚丙烯酞胺的吸附。加人量毫克当量数,克粘土碍。吸附聚合物遥奄克当量数,克粘土由图可以看出吸附后生成氢键之,吸收攀产大大加强此亦可征明纸健生成闭、沪、。氢健是吸附的主要原因因此现在一般对高分子凝聚剂的作用机理解,,释为主要是由于氢键造成吸附此种吸附作用的拮,果把固体袖粒联接起来构成一个紧密的整体使,,,得悬浮粒子的物理及化学性能都发生了很大的变化因而引起了凝聚作用由于其性能变化亘大主,要是粒子大小的改变因此这类凝聚剂的效能优,良’凝聚性能及影响凝聚性能的主要因素一污省一日夕劝,盯,灯邵棍聚性能测定方法波长,凝聚皂土之杠外光错图为了拭盼凝聚剂性能的好坏使用了一些方法,图酸洗略皂土—一一凝聚剂进行实验侧定常用的凝聚性能侧定方法有下面几吸附在皂土种一上。沉降速度测定主要侧拭聚枯粒子单位时简内下沉的距离阅凝聚剂性能愈佳沉降速度愈决,,过渝纽度测定侧定凝聚后休系在一定条件下过滤所需时简“,所用时简愈少郎凝聚剂性能愈好沉浪体积浏定凝聚剂加入悬浮体系中待凝聚完全后测定沉淀物的体积并与未,,,加凝聚剂时沉淀物之体积大小进行比较叫凝聚后体积愈大观明粒子拮构亦大而且松凝,,聚性能也被好最佳用测定每种凝聚剂对一种悬浮体系告有一最佳用量低于或高于此数值凝,,聚作用都被差这与胶体体系凝聚的聚沉值有些相似好的凝聚剂其最佳用量应菠是低的常用加入不同量的凝聚剂分别侧定其沉降或过滤速度而求出此最佳用量值,、、其他方法除上述一些方法外还可以用吸附侧定法用显微镜法测粒度之变化光,电法用于低浓度之沉降作用国及浊度侧定法,等影响悬浮体系极聚的因素影响悬浮体系凝聚的主要因素有以下几点悬浮体的性度不同的悬浮体系由于固体粒子的性厦有差异因此与凝聚剂的作用,,程度也有所不同拮果使得凝聚效力也不同而悬浮体系的浓度对凝聚也有很大的影响浓度,,愈稀沉降愈决扭聚荆的性度不同凝聚剂之凝聚效力差别很大好的凝聚剂应符合下列条件,切、、分子中有一定的活性基团例如狸基攒基酸胺基等使凝聚剂可以吸附在固体拉子,,。的表面上第期凝聚剂之若干化学简题分子的巍必需相当长也郎要求是大分子化合物这样才能把众多的固体小粒子枯合,,在一起构成亘大的聚拮粒子,能溶解于水因为一般粒子悬浮在水相之中只有与水成均相后才便于吸附,,凝聚的最佳用量要低增私岔题划叭凝聚拭荆的用凝聚剂都有最佳用量例如各种凝聚剂对磷酸抽矿浆的最佳用量值郎有显著不同兑图附加电解度凝聚剂以外的电解质加入后对凝聚作用也有影响例如抵浆在,,凝聚剂用羞克克固体,用凝聚前先握明矾处理效果尤,卜图凝聚剂用与过滤性能佳国石灰对加耳胶的凝聚作用也有帮助加耳胶号胶顺丁始二酸与醋酸乙,等离子能使土豆淀粉在凝烯—体之钙盐—,共聚呼—聚丙烯醉胶土豆淀粉聚后生成不溶解的盐而加快沉降沁,—淀粉阳离子行生物——、其他介厦酸度凝聚剂加入方式和混合程度以及凝聚温度等都对凝聚作用有很大的影响聚丙烯酞胺类凝聚剂聚丙烯酞胺类凝聚剂被欲为是目前最好的凝聚剂其通式可表示如下?一一,’甲等其中一,一制备方法聚丙烯酸胺类凝聚剂的制备不外用晴类水解及酸类胺化等方法而此类反应既可用单体,,亦可以用聚合物来进行不同条件制得的凝聚剂其性能也有差异产物的获得可通过下列,途径忿‘?。一呵竺于丝一一一,一聚合二二卜早。一共知场一一一,。,’?一一一甲,于一’一,,,?“,一一于一,悠?。一一,一厅共聚一一,’‘?”气一一,,一共聚,’一灿丫讯甲一‘’’一又一—一’—一一一原子能科学技术呼年用聚丙场猪水解而得的产物其凝聚性能较差一般常用丙烯睛在酸性条件下水解水解,,产物可用稀释或中和等方法分离但也可以不趣分离直接进行聚合网、、聚合反应一般采用氧化还原催化剂如过硫酸胺一硫代硫酸钠过硫酸钾一过氧化苯甲酞,、。过暇化苯甲酸及过硫酸铁等聚合反应可在水相或有机相如异丁醇乙醇水溶液等中进行、、、、聚合物的性厦分子量交联程度等因溶液浓度催化剂用量聚合温度聚合时简以及,溶液的酸度不同而异例如聚合物分子量随聚合时简加长而增高但到一定限度后随时简,,延长而诚低由于聚丙烯醚胺对热不稳定因此聚合温度一般不宜高于℃催化剂的用,盘也对分子量有亘大的影响实输表明它佣之简有反比关系,】赞。‘聚丙烯酷胺分子量以在到数量极之朋比较理想低于可能因链太短效力不佳而分子量太高因水溶性减低而效力亦差交联后凝聚效力有所增高例如用甲醛交,联聚丙烯酸胺后因为它能吸附更多的固体粒,子所以其性能更为优越,表泉合物浓度催化剂用与聚合物粘度催化剂用量,特克分子数。。,度聚丙姗酸胶的部分水解产物,聚丙嫌酷胺分子中若含有一定数量的搜基可使性能进一步改善常用聚合物水解的方,法以达此目的水解程度不同的凝聚剂效力差别显著以水可分酸性水解与碱性水解二种,解范围在拓左右时为最佳此时大豹平均每隔二个酷胺基有一个梭基表列出了不同水,,解程度与粘土泥浆凝聚之关系〕表聚丙烯酚胺水解程度与粘土凝聚的关系。。。。。。。由表,可看出水解程度在拓左右时沉淀体积增加最大郎此时凝聚效力最好,,用量以一务为最好微水解水解度务左右时其性能较未水解聚丙烯酸胺还要差水解程度对凝聚性能有影响其原因应敲从聚合物的枯构来分析聚丙烯酸胺是核性大,一“”分子化合物谈谈主级以‘键枯合因此可以扭曲一般称链有柔软性形成的分子成掩曲,,,状枯果影响了凝聚效力部分水解后由于有抉基存在负电荷之简的斥力把维展开,,,充分发挥了其效力但梭基过多时相邻梭基之简因形成了氢键而构成环状氮原子的电食,性比氧低故酷胺不能成环枯果效力反而,,……戒〕一一干之一一。。。二斗凝聚剂之若千化学阴题第期下降以致聚丙烯酸相当于聚丙烯酷胺水解产物不能用作为凝聚剂,级的展开与蜷曲情况可抬予较为清楚的靓明,图表示此种高聚物的桔构与凝聚性能可考虑为凝聚剂的高分子化合物大多为水溶性的水溶、性高分子化合物中有非离子型如聚丙烯酞胺聚乙烯醇、聚、醋类以及多酪等多电解厦型如聚丙烯酸钠盐聚乙烯苯磺,、酸纳盐等混合型共聚体如聚丙烯酚胺部分水解物聚丙,,烯腊部分水解物等在土壤改良剂的研究中广泛地尉渝了上述各类聚合物,十一尿旷一对土壤及其他微粒胶体的作用川关于聚合物对土壤的作用机理,已有较群袖的尉萧一周碟里及黑德里气尸、油了克列出了六十种用作土壤改良剂的聚合物包,括了上述三种类型他佣欲为其中最有效的系共聚体是非,、、离子型的乙烯类单体丙烯晴丙烯酞胺乙酸乙烯醋等与离、、子型的单体顺丁烯二酸或丙烯酸的钠盐效盐钙盐等共聚而成一些钝粹的离子型聚合物如聚丙烯酸纳盐聚甲基丙,、?烯酸纳盐以及聚乙烯苯磺酸等均对粘土的聚桔无效因此,双官能团是凝聚剂增高效力的一个重要因素,要‘入扩伙夕幼示求聚合物中既有众多的与固体粒子能起吸附作用的非离子型官能团,又有一定数量的能改变聚合物物理性能的离子型官翼象能团部分水解聚丙烯酸胺符合此要求图聚丙娜酷胺分子蜷曲示意图、多酣类淀粉加耳胶粉等是非离子型凝聚剂它们在朱水解微度展开一般凝聚剂,,很大的酸度范围内以及有其他各种杂离子存在时亦有很好,,—解等电点徽水,紧紧摇曲不好,,的凝聚剂的凝聚性能这与一些阴离子多电解厦不同后者在一定酸,于一水解阴离子展开好的挂,,度或有其他电解厦存在时性能非常差多酪类分子量大并,聚剂嗯水解弛阴离子展开不好,,有一定数量的活性官能团因此能因吸附粒子使之聚桔而发,—的凝聚剂生凝聚作用但其分子内成环状拮构不易掩曲以致基,水解形成内环井凝聚,,,团都暴露在外部我俏称它的继有刚性,“”这是淀粉与聚丙剂—表示晚肤离子表示既胶基团烯酷胺在桔构上的主要区别之一一表示魏墓“”聚乙烯醉为柔欺性的直维分子容易弯折持曲并且翅基简形成内部氢键因此这类化,,,合物不能用作凝聚剂凝聚剂的应用、、、、凝聚剂的应用范围很广冶金工业中如扮铜锡镍辟及稀有元案等的冶炼都需要用它,提取抽时也广泛使用凝聚剂比侧因此这方面的研究对原子能事业的发展有重大意义已受,到了普遍的重祝、、此外凝聚剂还用于澄清水法采煤和洗煤时产生的煤泥水处理工业废水放射性废水,及改良土壤等由于其应用广泛对国民翘济意义很大因此这方面的工作将会日盘深入并大,,大地推广发展原子能科学技米年参考文砂口,献几‘月口毛自月几,月,落月,,核姗料郑丛第期,、,,助,,,核燃料释丛期,第,,,佃乙‘,,,,月工“记,改,动毖成,月工,以,压,,,旋加,,,,一随“,,,,,乙第几,‘工几产且叮口,,,工《苏联刃,煤炭科学技术通抓,,期‘,,,格拉四莫娃,,,第期,日““通,,人盯”,山皿厂叩耐试夕,刀”,,,,,形认肠,白,皿?,,甲“肋勿成肥己月,,,加用,功邢““只叭,,,,一习幻,,,,一,,一,,月月时试卯以岛冲,即姗厂卯,,。“。,脚湘“山朋,,冲‘称考,粼切动召勘考动州,刀抑山皿月,”巧月。凌,,凡夕朋,核燃料翔丛,第嘴期,一凝聚剂的研究,聚丙烯醉胶的制备及其凝泉性能即将发表,、、盛怀禺王执中向才立,,,加姚,工工月血如,诫,,,,,,,,,,,,,,只,,,,吟汀凡叮?,伪即一,,沙二,且,,,,‘,加,,,甲、。,心另限,即‘口对妙,」脚,”,,汤,,移们工柳,,加脚,,朋对,柳,,乙,,,比,,,,了,,,今‘,产自｝,宕,,,,,山,乙,卜,拟山,一,一,卜附,人用,,和“‘一电｝工于月洲工几返,｝九,,,,,,,加,,,,,,福辑部收稿日期年月日

文章来源：《湿法冶金》 网址: http://www.sfyjzz.cn/qikandaodu/2021/0126/386.html