用于从工业工艺流中回收有机盐的方法技术

技术编号:34317705 阅读:12 留言:0更新日期:2022-07-30 23:29
提供了用于在工业氧化铝生产工艺(如拜耳工艺)中改进有机盐(如包含季有机阳离子的离子液体或有机盐)的回收的方法。这些方法包括(i)在用于生产氧化铝的工业工艺中使用有机盐除去杂质;(ii)使该用过的废有机盐经受再循环操作,该再循环操作产生至少一种具有可测量量的该有机盐的出口流(例如,通过夹带或通过该有机盐在该出口流中的溶解);(iii)收集并用有效地诱导相分离的量的无机盐处理该出口流;以及(iv)回收含有回收的有机盐的有机相。由于该有机盐的高效回收,这些方法和组合物允许氧化铝精炼厂以经济的方式将有机盐用于工业工艺流的除去。流的除去。流的除去。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于从工业工艺流中回收有机盐的方法


[0001]本专利技术涉及用于从工业工艺流如拜耳氧化铝萃取工艺或烧结工艺中的工艺流中回收有机盐如离子液体或液体有机盐的工艺。方法涉及向有机盐水溶液中加入无机盐,以诱导有机盐的分离和/或沉淀。然后可以通过常规分离工艺除去分离的有机盐。

技术介绍

[0002]通常被称为“离子液体”的特殊有机盐已被做为工业工艺中可重复使用的(即“绿色”)溶剂和试剂进行研究。离子液体(IL)是液态的盐。无论这些有机盐是否用于萃取希望的产物、萃取杂质或用作反应的溶剂,随着时间的推移,杂质和/或产物可能在系统中积聚并导致系统失效。
[0003]使用有机盐萃取杂质的典型工艺包括将铝土矿转化为氧化铝的工艺,如拜尔工艺或烧结工艺。
[0004]铝土矿是几乎所有制造的铝化合物的基本原料。在铝化合物的生产过程中,铝土矿可以精炼成氢氧化铝,然后再精炼成氧化铝,例如使用拜耳工艺、烧结工艺以及其组合或变体。铝土矿的矿物组成会影响加工方法。
[0005]铝土矿是天然存在的富含水合氧化铝的矿石的总称。矿石由与铁氧化物如针铁矿(FeO(OH))和赤铁矿(Fe2O3)以及其他杂质如高岭土结合的三水铝石(Al2O3·
3H2O)、勃姆石(γ

AlO(OH))和一水硬铝石(α

AlO(OH))构成。
[0006]拜耳工艺是用于将天然存在的铝土矿矿石精炼成无水氧化铝Al2O3的湿法冶金系统。拜耳工艺由卡尔
·
约瑟夫
·
拜耳(Karl Josef Bayer)于1888年首次提出,目前是氧化铝生产的主要工业手段。拜耳工艺是多步骤连续工艺,包括研磨、预脱硅、溶出、倾析、过滤、沉淀和煅烧。
[0007]通过拜耳工艺、烧结工艺或这两者的组合可实现从铝土矿生产氧化铝。在拜耳工艺中,首先将开采的铝土矿研磨成细固体,然后典型地预脱硅以将大部分粘土转化为方钠石。然后将该预脱硅铝土矿进行溶出。在溶出期间,在高温和高压下用称为拜耳液的苛性钠(NaOH)处理铝土矿以产生溶解的铝酸钠。固液分离或倾析发生在沉降器中,其中高浓度固体浆料(30%至50%)沉降在沉降罐的底部,而含有低浓度泥浆的上清液保留在沉降器的顶层中。随后将沉降的浆料(也称为赤泥)泵送至一系列倾析器(例如,清洗器),以便回收已经沉降的赤泥中的残留苛性钠。典型地将用于溶出的含有苛性钠的拜耳废液再循环。
[0008]在烧结工艺中,在用氢氧化钠溶液浸取(这产生含有不溶性“烧结泥”的铝酸钠液)之前将铝土矿渣(或拜尔“赤泥”)与石灰组合并且加热(煅烧)至1200℃。
[0009]然后在增稠器中用絮凝剂处理在上述工艺中产生的泥浆,在增稠器中泥浆固体被絮凝并通过重力沉降从饱和液分离出来。此时,烧结工艺通常要求另一个步骤,其中将脱硅添加剂如石灰加入到溢流液中以便从该液体中除去可溶性二氧化硅物质。将浆料用絮凝剂处理并且进料到脱硅沉降器中以除去不溶性脱硅产物并产生液体。
[0010]将该液体在过滤工艺中进一步纯化以便除去悬浮的细小固体和其他杂质。然后将
纯化的液体或母液冷却并用三水合氧化铝晶体种晶或在沉淀工艺中用CO2气体中和以产生三水合氧化铝,将三水氧化铝从该液体中分离出来。然后使三水合氧化铝经受三水合物煅烧以产生最终产物氧化铝。同时,再循环分离的烧结工艺液。在烧结工艺中,用有机盐处理三水合氧化铝沉淀后的澄清液(也称为废液)。此外,随后可以蒸发该液体以除去水,产生“浓液体”,其也可以用有机盐处理。
[0011]铝土矿矿石典型地含有有机和无机杂质。有机杂质可包括多元酸、多羟基酸、醇和酚、苯甲酸、腐殖酸和富里酸、木质素、纤维素和其他碳水化合物。碱性氧化条件,如拜耳工艺和烧结工艺中的那些,分解这些有机杂质以形成其他杂质化合物,如甲酸、琥珀酸、乙酸、乳酸和草酸的钠盐。一种特别成问题的杂质是草酸钠。例如,含有用于溶出的苛性钠的拜耳废液以及分离的烧结工艺液含有如甲酸、琥珀酸、乙酸、乳酸和草酸的钠盐的杂质化合物。废液和浓液都可以用有机盐处理。
[0012]草酸钠在苛性碱溶液中具有低溶解度。因此,如果不加以控制,它倾向于在拜耳工艺和烧结工艺的苛性增加或温度降低的区域中以针形(细、针状)形式沉淀。这些细的草酸钠针状物可以使三水合氧化铝成核并抑制其团聚,导致细的不希望的三水铝石颗粒(其难以分类并且不太适合煅烧)。
[0013]在煅烧段期间,草酸盐可分解而留下具有高钠含量的易碎氧化铝颗粒,这进而可增加铝生产的成本并随后产生不希望水平的CO2排放。另外,由于草酸钠的形成:(1)垢生长可能增加;(2)液体沸点可能增加;(3)在回路中可以观察到苛性碱损失(由于有机钠盐的形成);和/或(4)拜耳液粘度和密度可能增加,导致材料运输成本增加。
[0014]草酸盐和/或其他有机物如葡糖异糖精盐(glucoisosaccharinate)、葡糖酸盐、酒石酸盐和甘露醇的存在可减少三水铝石沉淀产率。葡糖酸盐的存在可能降低三水铝石生长速率。拜耳液中存在中高分子量腐殖质可能引起液体起泡并且干扰赤泥絮凝。拜耳液中高水平的有机物质还可能导致赤泥加工期间凝聚效率和上清液透明度的降低。含有高水平有机物质的三水合氧化铝也倾向于产生具有不希望的高着色水平和/或杂质水平的最终产物。
[0015]由于拜耳工艺是循环的,进入工艺流的有机物质倾向于随着工艺的每个循环而积聚,其中稳态杂质浓度由工艺输入和输出流确定。赤泥回路和三水铝石产物两者都是拜耳工艺中有机杂质的出口路径。
[0016]已经示出,某些有机盐即“离子液体”可用于除去或萃取杂质(如在拜耳工艺流中形成的那些)。“拜耳工艺流”是在拜耳工艺期间产生的液体流,并且包括上述各种拜耳工艺流,包括增稠器溢流、母液、废液和浓液流。离子液体对于从工业工艺流中除去杂质可以是高效的。例如,当在拜耳工艺中使用时,离子液体可以以杂质除去单元操作的形式实施,该杂质除去单元操作在增稠器之后直到溶出的任何点处添加到拜耳工艺中,其中优选的位置直接在最终的三水合氧化铝沉淀段之后。例如,当将包含杂质萃取量的有机盐的有机盐溶液与拜耳工艺流混合时,从拜耳工艺流中除去杂质,并且在杂质萃取期间通过阴离子交换可以增加拜耳液中的苛性碱(OH

)浓度,这为最终用户创造了额外的经济效益。例如,可以从拜耳工艺流中除去水,并且可以将水萃取到含有有机盐相中,特别是当有机盐与大量的氢氧根阴离子缔合时。然后可以分离相,从而降低拜耳工艺流中的水水平。
[0017]来自拜耳流的有机和/或无机杂质可以被萃取到萃取剂液相中。例如,在阳离子盐
是四丁基氢氧化铵的实施例中,约48.2重量%的草酸盐/琥珀酸盐和约85.6重量%、91.7重量%和96.1重量%的乙酸盐、甲酸盐和氯离子可以分别从拜耳液中除去。拜耳液中的总有机碳含量(TOC)可降低约63.0重量%。此外,在与富含季有机阳离子的溶液接触之后,可以观察到拜耳液的颜色的强烈视觉降低。在其中阳离子盐是四丁基氢氧化鏻的另一个实施例中,可以分别本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于从水相中分离至少一种有机盐的方法,该方法包括:提供水相,其中该水相包含至少一种有机盐,并且其中该至少一种有机盐可溶于该水相;将该水相与一定量的无机盐混合以形成两相混合物,其中该混合有效地降低该水相中有机盐的浓度;以及形成有机盐减少的水相和主要为有机盐相,其中存在于该水相和该主要为有机盐相中的该有机盐包含:选自由以下组成的组的阳离子:鏻、铵、锍、咪唑鎓、吡啶鎓、哒嗪鎓、嘧啶鎓、吡嗪鎓、吡唑鎓、咪唑鎓、噻唑鎓、噁唑鎓、吡咯烷鎓、喹啉鎓、异喹啉鎓、胍鎓、哌啶鎓和甲基吗啉鎓;以及选自由以下组成的组的阴离子:氟离子、氯离子、溴离子、碘离子、氢氧根、烷基硫酸根、二烷基磷酸根、硫酸根、硝酸根、磷酸根、亚硫酸根、亚磷酸根、亚硝酸根、次氯酸根、亚氯酸根、氯酸根、高氯酸根、碳酸根、碳酸氢根、羧酸根、双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺([NTF2]

)、四氟硼酸根和六氟磷酸根。2.一种用于在生产氧化铝的工业工艺中回收有机盐的方法,该方法包括:(a)使包含至少一种有机盐的有机液相与至少部分地不混溶于该有机液相中的水溶液接触,以产生包含主要为水相和主要为有机盐相的两相液/液混合物,其中混合有效地将该至少一种有机盐的一部分转移到该主要为水相,(b)至少部分地将该主要为水相与该主要为有机盐相分离,以形成分离的主要为水相和分离的主要为有机盐相;以及(c)将该分离的主要为水相与一定量的无机盐混合以形成两相混合物,其中该量的无机盐有效地形成回收的有机相和回收的水相,该回收的有机相包含所述至少一种有机盐的回收部分,其中该无机盐具有选自柠檬酸根3‑
、硫酸根2‑
、磷酸根3‑
、OH

、F

、Cl

、Br

、I

、NO3‑
、ClO4‑
的至少一种阴离子和选自N(CH3)
4+
、NH
4+
、Cs
+
、Rb
+
、K
+
、Na
+
、Li
+
、H
+
、Ca
+
、Mg
2+
、Al
3+
的至少一种阳离子;以及(d)任选地将该回收的有机相再循环至该工业工艺;其中该至少一种有机盐包含阳离子和阴离子,该阳离子选自由以下组成的组:鏻、铵、锍、吡啶鎓、哒嗪鎓、嘧啶鎓、吡嗪鎓、吡唑鎓、咪唑鎓、噻唑鎓、噁唑鎓、吡咯烷鎓、喹啉鎓、异喹啉鎓、胍鎓、哌啶鎓和甲基吗啉鎓;该阴离子选自由以下组成的组:氟离子、氯离子、溴离子、碘离子、氢氧根、烷基硫酸根、二烷基磷酸根、硫酸根、硝酸根、磷酸根、亚硫酸根、亚磷酸根、亚硝酸根、次氯酸根、亚氯酸根、氯酸根、高氯酸根、碳酸根、碳酸氢根、羧酸根、双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺([NTF2]

)、四氟硼酸根和六氟磷酸根。3.如权利要求2所述的方法,其中,所述有机液相和所述水溶液中的一种包含第一浓度的草酸盐,并且所述有机液相和所述水溶液中的另一种具有第二浓度的草酸盐,该第二浓度的草酸盐是不存在草酸盐或低于所述第一浓度的草酸盐的浓度的草酸盐,其中该混合有效地将一部分该草酸盐从具有该第一浓度的草酸盐的该相转移到具有该第二浓度的草酸盐的该相。4.如权利要求3所述的方法,其包括作为包含第一浓度的该草酸盐的载有杂质的有机
盐溶液提供该有机液相;以及作为反萃取溶液提供该水溶液,将该载有杂质的有机盐溶液与该反萃取溶液混合以形成该两相混合物,其中该混合有效地降低该载有杂质的有机盐溶液中的该第一浓度的草酸盐,从而从该有机盐溶液中除去包含所述草酸盐的杂质,并且作为杂质减少的有机盐溶液相形成该主要为有机盐相和作为主要反萃取溶液相形成该主要为水相。5.如权利要求2所述的方法,其中,该无机盐以有效量存在以诱导该回收的有机相和该回收的水相的相分离。6.一种用于在生产氧化铝的工艺中回收有机盐的方法,该方法包括:(a)使包含至少一种有机盐的有机盐液相与用于生产氧化铝的工艺的水性工艺流接触,以从该水性工艺流中除去至少一种杂质并将该至少一种杂质转移至包含该有机盐和该至少一种杂质的主要为有机相,并产生包含该主要为有机相的载有杂质的有机盐流,其中该至少一种杂质包含草酸盐;(b)再循环该有机盐,其中该再循环包括从该载有杂质的有机盐流中除去该至少一种杂质的至少一部分,其中该接触和/或该再循环产生至少一种水性出口流,该水性出口流包含来自该有机盐液相的该有机盐的一部分;(c)将该至少一种水性出口流与一定量的无机盐混合以形成两相混合物,并使该两相混合物形成有机盐减少的水溶液相和主要为有机盐相,其中该两相混合物中该无机盐的量有效地形成该有机盐减少的水溶...

【专利技术属性】
技术研发人员:S
申请(专利权)人:塞特工业公司
类型:发明
国别省市:

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