170765. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vörösiszap ülepítésére akrilamid-akrilát kopolimerekkel
3 170765 4 Azt találtuk, hogy a poliakrilamid flokkulálószerek egy új csoportja lúgos rendszerekben, főképp vörösiszap ülepítésére az ülepítési sebesség és a derítési hatásfok szempontjából egyaránt beválik. A flokkulálószerek ismétlődő [A], [B] és [C] monomeregységekből álló, vízben oldódó kopolimerek. Az [A], [B] és [C] monomerek képletében R,, R2 és R 3 egymástól függetlenül hidrogénatomot vagy metilcsoportot jelentenek, R4 hidroxilcsoportot vagy —OM vagy —NHR5 S0 3 M általános képletű csoportot jelent, ahol M a polimert vízoldhatóvá tevő kation, például nátrium- vagy káliumatom, és R3 —(CH2 ) m — általános képletű alkilénlánc, ahol m értéke 1—6. x, y, illetve z a polimerben jelenlevő monomeregységek mól%-át jelentik, és x + y + z = 100. x értéke mindig kevesebb 50-nél, ami feltűnő ellentétben áll a leghatásosabb ismert polimerekkel, amelyekben a kationos csoport mól%-a mindig 80 felett van. A találmányunk szerinti polimerek meglepően hatásosak, és felülmúlják az eddig ismert anionos flokkulálószereket és a 285 912 számú szovjetunióbeli szabadalmi leírásban ismertetett hidroximetilezett akrilamid-homopolimereket. Az anionos monomer az anionos monomerek széles köréből választható ki, ide tartoznak például az akrilsav, metakrilsav és a CH2 =C—C—NH—R,S0 3 M i II R, O általános képletű N-szulfoszénhidrogénnel szubsztituált akrilamidok, ahol Rt , R 5 és M a fenti jelentésűek. Optimális ülepedési sebesség és derítési hatásfok elérésére, főképp vörösiszapban, x, y és z, illetve az anionos, amido- és hidroximetilamido-egységek között a következő viszonynak kell fennállnia: x értéke 2—40, előnyösen 4—20, legelőnyösebben 6—15 mól%; y + z = 100 — x, ezen belül z előnyösen y + z-nek legalább 20 mól%-a, például 20—90 mól%-a; például z értéke általában 20—80 mól%. A kopolimer ezen felül kevés, például x + y + z 10 mól%-át meg nem haladó más kopolimerizálható monomert is tartalmazhat. A kopolimerek bármilyen alkalmas módszerrel előállíthatók, például akrüamidpolimer formaldehiddel végzett hidroximetilezésével, például a végtermék kívánt arányának és kívánt molekulasúlyának megfelelő akrilamid-kopolimerből és egy anionos monomerből. A polimer molekulasúlyának nagyságrendjét az adott flokkulációs folyamat követelményei, például a vörösiszap adott minősége és az üzemi körülmények határozzák meg. Ha a hangsúly az ülepítés sebességén van, vagy ha az anyag különösen nehezen ülepíthető, nagy, például 5 X 106—15 X 106 molekulasúlyú polimerek használata előnyös. Ha a felülúszó folyadék tisztasága a fontosabbik, vagy az anyag különösen nehezen deríthető, kisebb, például 0,5 X 106—5 X 106 molekulasúlyú polimerek alkalmazása ajánlatos. Általános jó eredmény érhető el nagy és kis közepes molekulasúlyú terpolimerek keverékével. A polimer molekulasúlyának azonban tapasztalat szerint mindenesetre meg kell haladnia a 0,5 X 106-t. Azt találtuk, hogy a találmány szerinti termékek különösen hatásos flokkulálószerek olyan erősen lúgos rendszerekben, amelyekben az eddig ismert poliakrilamidok viszonylag hatástalanok. Különösen alkalmasak vörösiszap ülepítésére, mint azt a különféle anyagoknak a következő módszerrel végzett vizsgálata bizonyítja. Bayer- eljárás szerint dolgozó timföldgyár utolsó mo-5 sáson átesett iszapját gyors keverő segítségével vízben diszpergáltuk, és nátriumhidroxidot és nátriumaluminátot adtunk a rendszerhez a jellemző üzemi összetétel beállítására, majd az iszapot 3 órán át 90 °C-on kevertük. A mosott üzemi iszap szuszpendált szilárd anyag tar-10 talma 26 s%, fajsúlya 1,186, oldat-pH-ja 12,6 volt; a rekonstruált vörösiszap szuszpenzió végső mosott iszap tartalma 292 ml/liter, nátriumhidroxid-tartalma 60 g/liter, nátriumaluminát-tartalma 281 g/liter volt. 15 Ezután a vörösiszap szuszpenzióból 250 ml-es adagokat mértünk 250 ml-es mérőhengerekbe, és hozzáadtunk a szuszpenzió térfogatára számítva 5 g/m3 találmány szerinti anyagot. Utána meghatároztuk a flokkulált szuszpenzió ülepedési sebességét 90 °C-on, 40 perces 20 ülepedés után óvatosan leszívtunk 50 ml felülúszó folyadékot, és azt előre lemért üveggyapot szűrőpapírra vittük. A szűrőpapíron maradt üledéket 2 X 150 ml forró ionmentesített vízzel mostuk, majd a szűrőpapírt a maradékkal 210 °C-on megszárítottuk, újra lemértük, és 25 az eredményből kiszámítottuk az üledék súlyát a teljes folyadékmennyiségre vonatkoztatva. Az ülepedési fokot az összes folyadékra vonatkoztatott iszaptérfogat százalékában fejezzük ki, a derítés fokát pedig g/literben adjuk meg. 30 A találmány szerinti anyagok további előnye, hogy az eddig használt anyagokkal ellentétben a helyszínen állíthatók elő, és a reakciókörülmények kisebb módosításával a késztermék hatásossága a vörösiszap napi minőségi ingadozásainak megfelelően szabályozható; ezek az 35 ingadozások egyetlen eddig ismert flokkulálószer alkalmazásával sem kompenzálhatok. A következő példák a találmány közelebbi megvilágítására szolgálnak. A hőmérsékleti adatokat Celsius-fok-40 ban adjuk meg. 1. példa 45 60 súly% akrilamidból és 40 súly% nátriumakrilátból álló, 3 n vizes nátriumklorid-oldatban 88 cSt 1%-os oldatviszkozitású akrilamid-nátriumakrilát-kopolimerből (A polimer) vízzel 1%-os oldatot készítettünk, az oldat pH-ját nátriumhidroxiddal 10,0-re állítottuk be, majd az 50 oldat amidtartalmával egyenértékű vizes formaldehidet adtunk hozzá. A rendszert 24 órán át 40°-on reagáltatva az 1. táblázatban B polimerként feltüntetett oldatot kaptuk. 55 Hasonlóképpen reagáltatva, egy 3n nátriumklorid-oldatban 80 cSt 1%-os oldatviszkozitású, 80 súiy% akrilamidból és 20 súly% nátriumakrilátból álló kopolimerből (C polimer) D-polimert, egy 3n nátriumklorid-oldatban 99 cSt 1%-os oldatviszkozitású, 90% akrilamid-60 ból és 10% nátriumakrilátból álló kopolimerből (E polimer) F-polimert, egy 3n nátriumklorid-oldatban 77 cSt 1%-os oldatviszkozitású poliakrilamidból (G polimer) H-polimert kaptunk, amely ismert termék. Ezeket a polimereket összehasonlítottuk az I polimerrel, egy 65 ismert nátriumpoliakrilát-polimerrel (1. táblázat). 2
