拜耳法中减少垢的方法技术

技术编号:30087862 阅读:20 留言:0更新日期:2021-09-18 08:48
减少拜耳法中含铝硅酸盐垢的方法,该方法涉及在暴露于拜耳法流之前,用具有高离子强度的抑垢组合物处理拜耳法设备表面。的抑垢组合物处理拜耳法设备表面。

【技术实现步骤摘要】
拜耳法中减少垢的方法
本申请是以下申请的分案申请:申请日2014年12月22日,申请号201480076311.4,专利技术名称“拜耳法中减少垢的方法”。专利技术背景
[0001]专利
本专利技术涉及防止或减少氧化铝回收处理流中含铝硅酸盐垢的方法。
[0002]相关技术说明 存在两种用于从原矾土矿或矾土中回收氧化铝的方法,即,拜耳法和烧结法。这包括这两种方法的混合,以及对每种方法的修改。
[0003]拜耳法是用来由原矾土矿或矾土制造氧化铝的工业方法。矾土主要由铝氧化物(aluminum oxide)(Al2O3)(通常被称为氧化铝(alumina)),以及氧化铁和其他杂质(通常由于氧化铁造成的红色而被称为“红泥”)组成。在原矾土矿中少量存在的额外杂质包括二氧化硅、铝硅酸盐矿物以及有机物。
[0004]在拜耳法中,首先加热或用称作消解液的高苛性溶液消解磨碎的原矾土矿。消解液通常包括氢氧化钠(NaOH)连同由氧化铝沉淀法再循环利用的废液的苛性溶液。此溶解过程在高温下进行从而完全溶解所有含铝矿物,尤其是三水合氧化铝(三水铝矿)和一水合氧化铝(勃姆石和/或水铝石),从而产生过饱和的铝酸钠(Al(OH)4‑
+Na
+
)溶液或“母液”。红泥铁氧化物在此消解液中仍未被溶解,并且必须在分离纯化的氧化铝之前被去除。
[0005]如上所述,拜耳法中所使用的矾土矿还含有杂质矿物,这些杂质矿物取决于该矾土矿的来源包含不同形式和含量的二氧化硅。用来溶解铝矿物的苛性溶液还溶解该矾土矿中二氧化硅(尤其是以铝硅酸盐黏土形式存在的二氧化硅)含量的部分或全部。所获得的在该消解液中溶解的盐的浓度非常高,其中氢氧化钠浓度典型地为150克/升(

g/l

)或更大,并且溶解的氧化铝典型地为120g/l或更大。这些硅酸盐矿物中的一些在该消解步骤中快速溶解以形成二氧化硅过饱和的溶液。然后此溶解的二氧化硅的至少一部分与溶液中存在的铝酸钠(Al(OH)4‑
)反应以形成不可溶性复合水合硅酸铝钠,通常被指定为脱硅产物或“DSP”。
[0006]必须在沉淀和煅烧步骤中分离纯化的氧化铝产物之前将在该消解过程中形成的这种复合不可溶性水合硅酸铝钠或“DSP”连同红泥固体从该消解液去除。从该消解液或母液中去除红泥通常是通过一个或多个涉及沉降和/或过滤或其他固/液分离技术的固液分离步骤,更经常地借助絮凝剂实现的。经常地,将基本上所有的固体从该消解液中去除。然而,在某些情况下,少量固体可能没有从该液中分离。仍溶解在该母液中的二氧化硅中的一些可以在去除这些固体后的过程中在晚些时候与铝酸根离子结合以形成不可溶性复合铝硅酸盐矿物,如方钠石或钙霞石(cancranite),这些不可溶性复合铝硅酸盐矿物然后具有在拜耳法设备的表面上沉淀为矿物垢的趋势。
[0007]在分离或过滤后,然后冷却该澄清的母液并且用三水合氧化铝接种从而以三水合氧化铝(Al(OH)3)形式沉淀溶解的氧化铝的一部分,然后将这部分在煅烧前通过沉降和/或过滤分离。在氧化铝沉淀步骤后,将剩余的低固溶液(又称“废液”)再加热并且再循环至消解步骤。这个在消化步骤中将低固废液添加到矾土矿之前加热低固废液的方法在工业上被称作“双流法”。由于该废液仍然含有溶解的铝酸根和硅酸根阴离子,进一步处理此液(尤其
process),轻金属(Light Metals)(2008),第57

62页描述了单流工厂中的抑垢无效问题。
[0017]这些现有技术方法均未经济地完全解决处理拜耳法的问题。此外,该文献没有解决单流法中结垢的问题。因此,存在对改进的减少或消除拜耳法中积垢的方法的需求。专利技术概述
[0018]本专利技术提供了减少拜耳法中含铝硅酸盐垢的方法。这种方法包括鉴定在拜耳法的过程中经受垢形成的拜耳法设备表面。然后使这种工艺设备的表面与有效形成经处理的表面的量的抑垢组合物接触,该经处理的表面比其他可比较的未经处理的表面在随后与拜耳法流接触时更能抵抗垢的形成。将该设备的经预处理的表面然后与拜耳法流接触。
[0019]与现有技术中的“原位”控垢方法对比,现已发现为了控制工艺设备的表面上垢的形成,如果在暴露于拜耳法流之前首先用含硅化合物在具有特定特性液中的溶液预处理该钢设备的表面,则没有必要向拜耳法流中添加具有一个或多个

Si(OR)
n
基的含硅化合物。出人意料地,该液组合物在控制垢的形成中发挥了显著作用。现在还已发现对于要抑制的垢,该液必须含有最低水平的溶解的盐。
[0020]该抑垢组合物包括含一种或多种水溶性盐的含有至少约0.004%的总溶解盐(TDS)的水溶液的液或约11.0或更高pH的液。该液进一步包含具有一个或多个

Si(OR)
n
基的含硅化合物,其中n为从1至3的整数。R可以是H、任选取代的C1‑
C
20
烷基、任选取代的C6‑
C
12
芳基、任选取代的C7‑
C
20
芳烷基、任选取代的C2‑
C
20
烯基、第I族金属离子、第II族金属离子、或NR
14
;其中每个R1独立地选自H、任选取代的C1‑
C
20
烷基、任选取代的C6‑
C
12
芳基、任选取代的C7‑
C
20
芳烷基、以及任选取代的C2‑
C
20
烯基。
[0021]该一种或多种水溶性盐的水溶液优选含有足够的总溶解固体(

TDS

)以增加该抑垢组合物的离子强度。该水溶液可以含按重量计约0.004%或更多,优选约0.1%或更多,更优选至少约1.0%,甚至更优选至少约2.0%,甚至更优选至少约5.0%,并且最优选至少约10.0%的总溶解固体(

TDS

)。
[0022]本披露的另一个方面涉及减少拜耳法中含铝硅酸盐垢的方法,该方法包括鉴定在拜耳法的过程中经受垢形成的拜耳法设备表面,其中将该鉴定的拜耳法设备表面与有效形成经处理的表面的量的如上所描述的抑垢组合物接触,该经处理的表面比其他可比较的未经处理的表面在随后与拜耳法流接触时更能抵抗垢的形成;并且然后将该表面与拜耳法流接触,其中在该拜耳法流中悬浮的固体可以基于该拜耳法流总重量按重量计约0.01%至约60%的量存在。
[0023]这些以及其他实施例在以下更详细的描述。专利技术详细说明
[0024]术语“拜耳法液”以及类似术语在此以与如拜耳法领域中技术人员所理解的其普通含义一致的方式使用。因此,拜耳法液是指存在于拜耳法中的各种含氧化铝溶液。
[0025]术语“拜耳法流”以及类似术语在此以与如拜耳法领域中技术人员所理解的其普通含义一致的方式使用。因此,拜耳法流是指由其产生氧化铝的工艺流。
[0026]术语“拜耳法废本文档来自技高网
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种减少拜耳法中含铝硅酸盐垢的方法,包括:鉴定在拜耳法的过程中经受垢形成的拜耳法设备表面;使该鉴定的拜耳法设备表面与有效形成经处理的表面的量的抑垢组合物接触,该经处理的表面比其他可比较的未经处理的表面在随后与拜耳法流接触时更能抵抗垢的形成;其中,该抑垢组合物包括含一种或多种水溶性盐的、具有至少约0.004wt/wt%或更大的总溶解盐的水溶液的液,或具有约11.0或更大的pH的液,该抑垢组合物进一步包含具有

Si(OR)
n
基的含硅化合物;其中:n是从1至3的整数;并且R是H、任选取代的C1‑
C
20
烷基、任选取代的C6‑
C
12
芳基、任选取代的C7‑
C
20
芳烷基、任选取代的C2‑
C
20
烯基、第I族金属离子、第II族金属离子、或NR
14
;其中每个R1独立地选自H、任选取代的C1‑
C
20
烷基、任选取代的C6‑
C
12
芳基、任选取代的C7‑
C
20
芳烷基、以及任选取代的C2‑
C
20
烯基;并且使该经处理的表面与该拜耳法流接触;其中在暴露于拜耳法流之前,先以该液中的含硅化合物的溶液预处理拜耳法设备表面;其中含硅化合物是聚合物或聚合物型反应产物。2.如权利要求1所述的方法,其中n为3。3.如权利要求1所述的方法,其中该一种或多种水溶性盐的水溶液是拜耳法液。4.如权利要求1所述的方法,其中该一种或多种水溶性盐的水溶液包含至少1.0%的总溶解盐,优选包含至少5%的总溶解盐。5.如权利要求1所述的方法,其中该含硅化合物是聚合物或聚合物型反应产物,该聚合物或聚合物型反应产物具有悬挂到该聚合物或聚合物型反应产物上的根据式IV

的基团或端基

Si(OR”)3ꢀꢀꢀꢀ
(IV)其中R”=H、C1‑
10
烷基、芳基、芳基烷基、Na、K或NH
4+
。6.如权利要求5所述的方法,其中该含硅化合物为包含具有式(I)的单元和具有式(II)

的单元的聚合物或聚合物型反应产物其中T1和E1各自独立地是第一任选取代的烃基,该第一任选取代的烃基包含从约2至约40个碳;Q1为H或第二任选取代的烃基,该第二任选取代的烃基包含从约1至约20个碳;A
1a
和A
2a
各自独立地是直接键或包含从约1至约20个碳的有机连接基团;
R
1a
是H、任选取代的C1‑
C
20
烷基、任选取代的C6‑
C
12
芳基、任选取代的C7‑
C
20
芳烷基、任选取代的C2‑
C
20
烯基、第I族金属离子、第II族金属离子、或NR
2a4
,其中每个R
2a
独立地选自H、任选取代的C1‑
C
20
烷基、任选取代的C6‑
C
12
芳基、任选取代的C7‑
C
20
芳烷基、以及任选取代的C2‑
C
20
烯基。7.如权利要求1所述的方法,其中该含硅化合物是至少一种多胺、第一氮反应性化合物、和第二氮反应性化合物的反应产物,其中:该第一氮反应性化合物包含

Si(OR
1b
)3基和氮反应性基团,其中R
1b
是H、任选取代的C1‑
C
20
烷基、任选取代的C6‑
C
12
芳基、任选取代的C7‑
C
20
芳烷基、任选取代的C2‑
C
20
烯基、第I族金属离子、第II族金属离子、或NR
2b4
,每个R
3b
独立地选自H、任选取代的C1‑
C
20
烷基、任选取代的C6‑
C
12
芳基、任选取代的C7‑
C
20
芳烷基、以及任选取代的C2‑
C
20
烯基;该第二氮反应性化合物包含氮反应性基团并且不含Si(OR
1b
)3基。8.如权利要求1所述的方法,其中该含硅化合物为根据式(III)

的聚合物其中,w=1

99.9%,x=0.1

50%,y=0

50%,z=0

50%;Q3=C1‑
C
10
烷基、芳基、酰胺、丙烯酸脂、醚、或COX1R
1c
,其中X1是O、NH、或NP1,其中P1=C1‑
C3烷基、芳基、或O;R
1c
是H、Na、K、NH4、C1‑
C
10
烷基或芳基;R
2c
是C1‑
10
烷基或芳基;V1和V2独立地是H、C1‑
C3烷基、芳基、Na、K或NH4,或形成酸酐环;R
3c
是H、C1‑
C3烷基、芳基、Na、K或NH4;并且D1是N...

【专利技术属性】
技术研发人员:DA塞沃CJ卡尔比克F库拉D史泰格M泰勒
申请(专利权)人:塞特工业公司
类型:发明
国别省市:

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