油包水乳液组合物及其制备和使用方法技术

本发明专利技术公开了通过使制备氧化铝的方法中的工艺物流与由油包水组合物提供的含硅聚合物接触而降低所述工艺物流中的悬浮的固体含量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及油包水乳液组合物。更具体地，本专利技术涉及用于制备氧化铝的方法中的具有含硅聚合物的油包水乳液组合物。
技术介绍
铝土矿是几乎所有的生产的铝化合物的基础原料。在铝化合物的生产过程中，可以通过Bayer方法、Sinter方法及它们的组合将铝土矿精制为氢氧化铝。根据它们的主要的矿物学成分，铝土矿通常被分类为三水铝石型、软水铝石型和硬水铝石型。铝土矿的矿物学组成可能影响加工方法。在用于由铝土矿制备氧化铝的Bayer方法的过程中，使用苛性碱液即氢氧化钠 (NaOH)在高温和高压下将铝土矿石消化，以获得包含留在混悬液中的不溶性杂质的过饱和的铝酸钠溶液(通常被称为“过饱和的绿液”)。当铝土矿主要包含三水铝石时，由铝土矿提取氧化铝可以在100-150° C的温度范围中进行。然而，如果铝土矿主要包含软水铝石或硬水铝石，则氧化铝的提取变得更为困难，要求高于200° C的温度。此外，公知在软水铝石型或硬水铝石型铝土矿的消化期间添加石灰可以改善氧化铝回收。Sinter方法是Bayer方法的替换方案或辅助方案，其通常用于处理高ニ氧化硅含量的铝土矿。在Sinter方法中，在使用NaOH溶液浸取之前，将铝土矿(或Bayer “赤泥”)在1200° C下与苏打和/或石灰一起煅烧，这产生铝酸钠液体(通常也被称作“过饱和的绿液”)和不溶的“烧结泥”。在制备氧化铝的过程中产生的不溶的残渣(即悬浮的固体)包括铁氧化物、铝硅酸钠、铝硅酸钙、钛酸钙、ニ氧化钛、硅酸钙和其他物质。铝土矿矿物学和加工期间添加的化学添加剂对于存在的固体相具有作用。由接近沸点的过饱和的绿液分离悬浮的固体的方法被称为“澄清”。在澄清阶段中，通常使用“集沙器”旋风分离器除去较粗的固体颗粒。为了由液体分离较细小的固体颗粒，通常将浆料进料至泥沉降器的中央井，在其中将其用絮凝剂组合物处理，所述絮凝剂组合物可以基于多种絮凝剂，包括淀粉、面粉、聚丙烯酸盐聚合物、丙烯酸盐/丙烯酰胺共聚物、和/或包含侧链异羟肟酸或盐基团的水溶性聚合物。由于泥沉降，澄清的绿液自泥沉降釜顶部处的堰溢流并且进入随后的加工步骤中。此时，Sinter步骤通常要求另ー步骤，其中将脱硅添加剂例如石灰添加至绿液，以自绿液除去可溶性ニ氧化硅类。用絮凝剂处理浆料，并将其进料至脱硅沉降器以除去包括铝硅酸钠和铝硅酸钙的不溶性的脱硅产物。获自絮凝步骤的被称为泥的沉降的固体自泥沉降器的底部释出并通过逆流洗涤线路以回收铝酸钠和苏打。根据铝土矿中的硅酸盐和含钛氧化物的水平，赤泥和/或铝酸盐液可以包含铝硅酸钠、硅酸钙、铝硅酸钙、钛酸钙和ニ氧化钛。这些通常被称为脱硅产物(DSP)的不溶性物质可以保持悬浮于赤泥和/或铝酸盐液中。在澄清步骤中，如果整个方法是有效的，则优选地以相对快的速率将悬浮的固体分离。已经提出以多种方法在制备氧化铝的方法中将悬浮的固体自工艺物流中有效除去，所述方法包括但不限于使用聚丙烯酸盐作为絮凝剂；在Bayer氧化铝回收线路中使用聚丙烯酸盐和淀粉的组合；在泥沉降器中使用聚丙烯酰胺；使用不同的絮凝剂组合物在Bayer氧化铝回收线路中处理不同的阶段；通过使Bayer工艺物流接触异羟肟酸化的聚合物并与之混合自Bayer氧化铝工艺物流中除去悬浮的固体；和使用异羟肟酸化的聚合物乳液与聚丙烯酸盐乳液的共混物以自Bayer氧化铝工艺物流中除去悬浮的固体。已公开将含硅聚合物用于水的澄清。实例包括但不限于含硅氨基甲基磷酸盐用于絮凝水中的悬浮的固体；二烯丙基二甲基卤化铵和乙烯基三烷氧基硅烷的共聚物作为混凝剂，用于油性废水的去乳化、无机浆液的脱水、和废水的澄清中；和乙烯基三烷氧基硅烷作为交联剂，用于修饰非离子型、阳离子型和阴离子型水溶性聚合物的结构和使用经结构修饰的聚合物作为絮凝剂。含硅聚合物还被用于控制铝硅酸盐结垢。 US 2008/0257827描述了使用含硅聚合物的水溶液以改善Bayer方法中的赤泥絮凝。目前已发现自用于制备氧化铝的方法特别是Bayer和/或Sinter工艺物流絮凝悬浮的固体特别是硅酸钙、铝硅酸钙、钛酸钙和二氧化钛颗粒可以通过将具有含硅聚合物的油包水乳液絮凝剂组合物单独地或在常规的絮凝剂之后、之前或一起添加至并有效地混合至工艺物流中而实现。处理通常(但并非总是)在沉降泥的方法中的步骤前进行，并且可以显著地降低对于过滤的需要。由于悬浮的固体可能包含不期望的杂质，因此通过实践本专利技术而实现的悬浮的固体的减少还可能导致生成的氧化铝产品的纯度增加。已发现，可以制备包含具有高硅烷含量的聚合物的油包水乳液。与已知的溶液相比，该油包水乳液具有更低的凝固点，并且因此在较低的温度下保持液体且可用。还发现，含硅聚合物的油包水乳液可以容易地以任何比例通过简单混合与阴离子聚合物(例如聚丙烯酸盐和/或异羟肟酸化的聚丙烯酰胺)的乳液共混。
技术实现思路
本专利技术的一个方面是制备油包水乳液组合物的方法，所述方法包括形成包含含硅聚合物的水溶液；将所述水溶液与表面活性剂和油互相混合，以形成包括所述含硅聚合物的油包水乳液组合物。本专利技术的另一个方面是包含含硅聚合物的油包水乳液组合物，即通过将包含所述含硅聚合物的水溶液与表面活性剂和油互相混合以得到油包水乳液组合物而制备的组合物。本专利技术的另一个方面是絮凝方法，包括将由如上所述的油包水乳液组合物提供的絮凝剂聚合物与制备氧化铝的方法中的工艺物流互相混合，互相混合的絮凝剂组合物的量能够有效地使其中悬浮的固体的至少一部分絮凝，其中所述悬浮的固体选自赤泥、铝硅酸钠、硅酸钙、铝硅酸钙、钛氧化物及其混合物。本专利技术的另一个方面是油包水乳液组合物，其包含具有至少8%的包括-Si (OR)3基团的单体单元的含硅聚合物。以下更详细地描述这些方面和其他方面。具体实施例方式以下描述和实施例详细地解释说明了本专利技术的多个实施方案。本领域技术人员将认识到存在被其范围涵盖的此专利技术的多种变体和修改。因此，此处的实施方案的描述不应被认为是限制本专利技术的范围。已发现，多种含硅聚合物可用做用于制备氧化铝的方法例如Bayer法和Sinter法的工艺物流中的悬浮的固体的絮凝剂。一个实施方案包括包含含硅聚合物的油包水组合物。油包水乳液(也被称为“转相乳液”)在水相中包括阳离子型、阴离子型或非离子型含硅聚合物、用于油相的烃油(以下称为“油”)和乳化剂(以下称为“表面活性剂”)。此处描述的油包水乳液为油连续的，并且包括溶于乳液的分散的含水颗粒中的含硅聚合物。通过剪切力、稀释或其他表面活性剂(称为“转相表面活性剂”)使聚合物自颗粒释放，从而将转相乳液“转相”或活化以供使用。参见美国专利第3，734，873号，其描述了转相。 含硅聚合物通常被设计为在消化铝土矿矿石的工艺中用于增强悬浮的固体的絮凝。含硅聚合物的实例包括具有与其连接的式(I)的侧链硅烷基团(例如含硅侧链基团)的聚合物- Si (OR)3(I)其中各R独立地为氢、C1J烷基、C2_2(l烯基、C6_12芳基、C7_2(l芳烷基、I族金属离子、II族金属离子、或NR’ 4+ ;其中各R’独立地为H、C1^20烷基、C2_2(l烯基、C6_12芳基、和C7_2Q芳烷基；其中R和R’各自独立地为未取代的或羟基取代的。R基团的实例包括低级烷基基团例如Cu烷基基团和Cu烷基基团；苯基、苄基、Na+、K+本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：豪恩林托尼·陈，D·A·西维亚尔，M·J·戴维斯，M·卢埃林，
申请(专利权)人：塞特克技术公司，
类型：
国别省市：