[发明专利]拜耳法中的固体浓缩

说明书

技术领域

本发明涉及制造氧化铝的拜耳方法，更具体地说，涉及拜耳氧化铝法的改进，即将该方法过程中的料流与含异羟肟酸基团或其盐的聚合物接触，使悬浮的固体絮凝，将生成的絮凝固体进行离心，由此除去悬浮的固体。

技术背景

制造氧化铝几乎普遍使用的方法是拜耳法。在典型的商业拜耳法中，将铝土矿石原料磨成细粉。然后将磨成细粉的矿石加至料浆搅拌器中，在其中用水、废液和添加的苛性碱将其制成料浆。接着将该铝土料浆稀释，使其通过一连串温度在300-800°F之间、压力在100-2000磅/英寸²之间的煮解器，从可能含三水合物和一水合物形式的氧化铝的矿石中提取出总有效氧化铝中的大部分。从煮解器流出的物流再通过一连串的闪蒸罐，随着其冷却至约230°F并恢复至大气压力，热量和冷凝液即在闪蒸罐中被回收。离开闪蒸操作的铝酸盐液(喷出产物)含有约1-20％固体，该固体由铝土矿石与用来煮解矿石的碱性物质之间反应后残留的不溶性残渣和煮解过程中沉淀的不溶性产物组成。这里，所有的百分比均在总重量的基础上以重量计，除非另有说明。较粗大的固体颗粒一般用“砂槽式”旋风器除去。为从液体中分出较细的不溶性颗粒，通常将料浆加至一台主泥浆沉降槽的中心孔中，在此泥浆沉降槽中，用絮凝剂(例如聚丙烯酰胺聚合物、聚丙烯酸酯聚合物、异羟肟酸化聚合物(hydroxamated polymer)、面粉和/或淀粉)对其进行处理。当泥浆沉降时，变得澄清的铝酸钠溶液(称作“新鲜液”或“母液”)从泥浆沉降槽顶部的溢流堰溢出，送至下一道工序。沉降下来的固体(“红泥”)则作为底流从主泥浆沉降槽的底部抽出，然后通过一般由一连串洗涤器组成的逆流洗涤装置，回收铝酸钠和碱。从主沉降槽溢出的铝酸盐液通常每升仍含50-200mg的悬浮固体。该液体再经过滤，生成悬浮固体约在10mg/l以下的滤液。经过过滤工序后，此滤液中悬浮固体的含量应是足够的低，可由沉淀工序提供符合所有工业标准的氧化铝产品。

接着，从滤液中将较纯的氧化铝以氧化铝三水合物结晶的形式沉淀出来。剩余的液相即废液送回最前面的煮解工序，在添加一些苛性碱后用作另添矿石的煮解剂。

从拜耳法料流中有效地除去悬浮固体，多年来一直是一个主要的问题。上述不溶性成分应以较快的速度分离出来以提高拜耳法的总效率。理想的情况是，高效的拜耳法应能完全彻底地将不溶性物质从铝酸盐液中分离出来，生成含很少或不含苛性碱或铝酸盐液、固含量高的红泥以及含很少或不含不溶性分散残渣的溶解的氧化铝液。

能克服上述问题，并大大加快从料流中分离出悬浮固体的速度，又使料流中的成分分离更彻底的方法，在使用聚丙烯酸酯作为阴离子絮凝剂的美国专利No.3,390,959和在拜耳法氧化铝回收流程中组合使用聚丙烯酸酯和淀粉的美国专利No.3,681,012中均有叙述。此外，值得注意的是为同一目的使用丙烯酸和羟甲基化丙烯酰胺的共聚物的美国专利No.3,975,496以及依次使用聚丙烯酸和丙烯酸酯-丙烯酰胺共聚物之组合的英国专利说明书No.2080272和2112366。已提出的其他技术方案有：日本专利公报No.56092116(7/23/81)揭示的以用一种季铵盐进行阳离子化的淀粉作为凝结剂的方法；美国专利No.4,083,925揭示的使铝酸碱金属盐液在特定的条件下与阴离子型聚丙烯酰胺在泥浆沉降槽内接触，以此促进悬浮固体从铝酸碱金属盐液中分离出来的方法；东德专利No.2552804(8/11/77)揭示的用四硼酸钠和镁盐对淀粉进行处理，提高淀粉絮凝性能的方法；俄罗斯专利No.507526(4/06/76)关于式(R-AR-CH₂-N-Ph)⁺Cl^-阳离子絮凝剂的固体絮凝作用优于其他已知絮凝剂的报道；日本专利No.J74018558(10/05/74)揭示的用一种无机钙化合物和聚丙烯酸钠进行沉淀和过滤的方法。Appleton等人在Jour.So.African Inst.of Mining and Metallurgy；Vol.76；p117-119(1975)中揭示了一种使用异羟肟酸化聚合物作为絮凝剂用于锡石的方法。美国专利No.4,767,540揭示了采用含异羟肟酸基团的聚合物对拜耳法料流中的悬浮固体进行还原，该专利在此处参考使用。美国专利No.4,994,244描述了一些分离方法，例如在合成絮凝剂存在条件下的沉降、过滤或离心，这种分离必须在高于大气压的压力下进行。