[发明专利]一种去除工业铝酸钠溶液中草酸钠的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种去除工业铝酸钠溶液中草酸钠的方法，特别适合拜耳法生产氧化铝过程中去除铝酸钠溶液中的杂质草酸钠。

背景技术

铝土矿常常含有万分之几至千分之几的有机碳。这些有机物可以分为腐植酸及沥青两大类。后者实际上不溶于碱溶液，全部随同赤泥排出。腐植酸类的有机物与碱作用生成各种腐植酸钠，然后逐渐转变为草酸钠(Na₂C₂O₄)等低分子量有机化合物和碳酸钠。不同氧化铝厂的铝酸钠溶液里，草酸钠的含量多少取决于所处理的原料种类、溶出工艺的特性(浓度、温度)及铝酸钠溶液现有的净化方法的效率。进入铝酸钠溶液中有机物的量越高，则最后生成的草酸钠量就越高。

以前我国氧化铝生产基本上采用碱石灰烧结法和联合法，难以遇到草酸钠问题。但碱石灰烧结法和联合法都存在流程复杂，成本高等缺点，难以形成较强的竞争力。而拜耳法投资少、成本低，是我国氧化铝生产发展的主要方向。目前，我国新建氧化铝厂大部分采用拜耳法生产，这些氧化铝厂都不同程度地受到了草酸钠杂质的不良影响。

工业铝酸钠溶液中的杂质草酸钠，无论是结晶析出，还是溶解于溶液中，对生产过程都有影响。在种分分解过程中，由于温度的降低，草酸钠与氢氧化铝共同结晶，妨碍氢氧化铝晶体附聚，助长了晶粒细化现象，并在焙烧过程中降低晶体的强度，给生产、维修和产品的产量、质量等方面带来一系列不良影响，因此必须采用一种切实可行的方法来消除草酸钠对生产过程的影响，提高产品氧化铝的产量和质量，增强竞争力。

对于工业铝酸钠溶液中的草酸钠问题，提出了各种各样控制和去除的方法。提出的去除草酸钠的方法主要有结晶法、晶种洗涤法、有机物氧化法和沉淀法等几种。

结晶法就是对铝酸钠溶液进行一些预处理，降低草酸钠在溶液中的稳定性，使草酸钠结晶，或者加入适当的晶种引发草酸钠结晶。1964年美国专利3,337,305指出用一定量的氨水处理分解母液，有选择的使草酸钠和钒酸钠从铝酸钠溶液中结晶出来。可以通过加热等一些简单的方法对氨水进行回收。1981年美国专利4,275,042指出向铝酸钠溶液中加入阳离子聚合物，与腐殖酸反应生成沉淀，破坏草酸钠稳定存在的条件，然后再加入草酸钠或过饱和草酸钠溶液作晶种使草酸钠结晶析出。1981年美国专利4,275,043指出采用活性炭吸附铝酸钠溶液中的腐殖酸，从而使溶液中草酸钠稳定性降低，草酸钠结晶析出，通过固液分离，草酸钠随着活性炭一起分离出来，通过加热可以实现活性炭的再生。1984年美国专利4,443,416指出向铝酸钠溶液中加入400～730g/L氢氧化钠溶液，充分混和，使草酸钠溶解度降低，然后在20～85℃的温度下静置35～180mins让草酸钠结晶，分离后的草酸钠与氢氧化钙反应，以回收氢氧化钠。

1995年美国专利5,358,586、1999年美国专利5,902,560、2001年美国专利6,293,973指出在精液中加入草酸钠稳定剂，提高草酸钠的稳定性，抑制精液中草酸钠的结晶。从而可以使铝酸钠溶液分解在较低的温度下进行而不会发生草酸钠的过早结晶。氢氧化铝从溶液中分离以后，再加入某种物质使草酸钠稳定剂失去作用，从而草酸钠可以结晶析出。

晶种洗涤法就是洗涤氢氧化铝晶种，以除去夹杂在其中的草酸钠晶体。1963年美国专利3,372,985指出分两步洗涤氢氧化铝晶种：先用冷水洗，以除去氢氧化铝晶种附带的分解母液，再用热水洗，以除去粘附在氢氧化铝上的草酸钠。加入石灰与洗液中的草酸钠反应以回收苛性碱。晶种洗涤法的缺点是洗涤的晶种量大，需要的洗水量大，增加了蒸发的负担。

有一些专利提到了把铝酸钠溶液中的有机物氧化成碳酸钠，以此来除去有机物，控制溶液中草酸钠浓度。1989年美国专利4,836,990指出用二氧化锰来氧化铝酸钠溶液中的有机物。但二氧化锰是一种昂贵的原材料，且二氧化锰回收困难。2003年美国专利6,555,077提出了联合利用湿法氧化和干法氧化以除去铝酸钠溶液中的有机杂质的方法。虽然该方法能有效地降低溶液中有机物的浓度，但工序复杂，能耗很高。