[發明專利]高分子量共聚物PAH及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010005523.0
• 申請日: 2020-01-03
• 公開（公告）號: CN111116818A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 佟志芳;李英杰;張玉衡;林鑫;曾慶釙
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: C08F220/06
• 分類號: C08F220/06;C08F220/20;C08F4/40;C01F7/04;C01F7/06
• 代理公司: 贛州凌云專利事務所 36116
• 代理人: 曾上

本發明涉及氧化鋁生產技術，確切地說，是一種高分子量丙烯酸?丙烯酸羥丙酯共聚物(簡稱PAH)及其制備方法和應用。本發明通過在氧化鋁燒結熟料浸出過程中添加高分子量丙烯酸?丙烯酸羥丙酯共聚物PAH抑制劑，有效解決了現有抑制劑存在添加量大、抑制效果不理想以及具有顏色影響產品質量等問題。本發明在滿足工業生產使用的添加量以及不影響產品質量的前提下，使氧化鋁浸出率較沒加抑制劑的提高了2％?4％，較現有抑制效果較好的聚丙烯酸鈉抑制劑增加氧化鋁產量1.4％左右，經濟效益顯著。

技術領域

本發明涉及氧化鋁生產技術，確切地說，是一種高分子量丙烯酸-丙烯酸羥丙酯共聚物(簡稱PAH)及其制備方法和應用，將PAH共聚物用于抑制燒結法氧化鋁熟料溶出過程的二次反應，可提高熟料氧化鋁溶出率。

背景技術

我國高品位鋁土礦資源貧乏，多年來鋁土礦進口量占年消耗量的60％以上。因此，從立足我國現有資源角度出發，尋找鋁土礦替代資源，開發適用于低品位鋁土礦生產氧化鋁及含鋁資源如高鋁粉煤灰提取氧化鋁工藝刻不容緩。堿石灰燒結法是處理低鋁硅比含鋁資源較為成熟有效的方法之一。堿石灰燒結法生產的氧化鋁燒結熟料含有一定數量的β-硅酸二鈣，簡稱β-C₂S，其可與鋁酸鈉溶液中的NaOH、Na₂CO₃和NaAl(OH)₄相互作用，生成含鋁的水石榴石和鈉硅渣化合物，導致熟料已溶出氧化鋁的損失，該反應被稱為二次反應。如何降低熟料溶出過程中二次反應帶來的不利影響，提高氧化鋁浸出率，對提高氧化鋁的鋁產量，提高經濟效益具有重大的經濟意義。實際生產中已采用多種抑制二次反應方法，如低苛性比溶出、高碳酸鈉濃度、適宜的溶出溫度、快速分離赤泥、二段磨溶出等，但是二次反應損失仍舊很大。研究發現，在溶出過程中添加聚合物抑制劑，使抑制劑吸附包裹在β-硅酸二鈣表面，減少其與鋁酸鈉溶液接觸，可以抑制二次反應的發生。該方法因操作簡單，可以在不改變原有的生產工藝和設備的條件下抑制二次反應，達到提高氧化鋁浸出率和工業技術指標的目的。

關于添加抑制劑抑制二次反應進行了許多研究工作，王亮在文章“提高熟料凈溶出率的措施”(《輕金屬》，2015，6：19-22)中，對天然高分子抑制劑TTPK的添加進行了半工業試驗，實驗結果表明TTPK的添加量約為熟料總量的1％時，氧化鋁凈溶出率平均提高2.2％。該添加劑雖然具有一定的抑制效果，但添加量較高不適用于實際生產。

權昆在文章“鋁酸鈉溶液中硅酸二鈣的分解及抑制”(《有色礦冶》，2005，21(2)：29-34)中，研究了某種添加劑為干赤泥的0.1％時，和空白相比，氧化鋁溶出率提高1％。張程忠在論文“抑制熟料溶出二次反應添加劑的研究”(《東北大學博士論文》，2008，P28)中，研究聚丙烯酸鈉對燒結法熟料溶出過程二次反應的影響，研究發現，含有羧基的聚丙烯酸鈉，其最佳添加量為熟料量的0.10％時，和空白相比，氧化鋁的溶出率提高2.17％；上述研究的抑制劑最佳添加量基本滿足實際生產要求，和空白相比，氧化鋁浸出率提高為1％～2％左右，抑制效果有待進一步改善。

張程忠在“腐殖酸鈉抑制氧化鋁熟料溶出二次反應機理探討”(《化工學報》，2008,vol.59No.2)文章中，對于含有羧基、酚羥基等多種官能團的高分子腐植酸鈉聚合物抑制劑的研究結果表明，當添加量為熟料的0.43％時，氧化鋁溶出率較空白樣提高了3.87％，具有明顯抑制二次反應，提高氧化鋁浸出率的作用。其主要作用機理是多種官能團的協同作用。但由于腐殖酸鈉顏色較黑，嚴重影響氫氧化鋁產品質量，另一方面，添加量較大，無法應用于實際生產。

因此，尋找、研發具有多官能團的新型高效抑制劑，對提高氧化鋁浸出率和工業技術指標，促進低品位鋁資源的開發利用，具有積極的實際與經濟意義。

丙烯酸-丙烯酸羥丙酯共聚物是具有羧基及脂基多種官能團的聚合物，目前市售的同類共聚物主要用于各種循環冷卻水(特別是高濁度、使用環境有粉塵污染的循環冷卻水)阻垢分散劑(分子量較低，普遍為800-3000)，沒有高分子量丙烯酸-丙烯酸羥丙酯共聚物產品，更沒有把它作為抑制劑應用于抑制氧化鋁熟料溶出過程的二次反應提高氧化鋁溶出率的先例和相關報道。