改進(jìn)拜耳工藝中的紅泥分離和洗滌的化學(xué)處理法
【專利說明】改進(jìn)拜耳工藝中的紅泥分離和洗滌的化學(xué)處理法
[0001] 發(fā)明背景
[0002] 本發(fā)明涉及用于改進(jìn)用于拜耳工藝中的紅泥的初級沉降器（primary settler) 和洗絳器回路（washer circuit)的性能的組合物、方法和設(shè)備。如例如在美國專利 6, 814, 873、6, 033, 579、6, 048, 463和美國公布的專利申請2008/0257827中所描述，在拜耳 工藝中，氧化鋁三水合物從鋁礬土礦石中提取。鋁礬土礦石被粉碎，然后經(jīng)歷蒸煮階段（其 中其在苛性液介質(zhì)中成漿并且在壓力下加熱）、澄清階段、沉淀階段、分級階段和最終地煅 燒階段，從所述煅燒階段回收最終產(chǎn)品。
[0003] 在澄清階段中，紅泥與礦石中的氧化鋁分離。紅泥是在用苛性介質(zhì)蒸煮之后保持 不溶的礦石的大部分。此不溶性部分在工藝中的氧化鋁三水合物回收步驟之前必須被移 除以便避免污染最終的拜耳工藝產(chǎn)品。蒸煮漿料由細(xì)微地懸浮的泥顆粒組成，所述泥顆粒 通常通過在被稱為增稠器或沉降器的大分離容器中添加絮凝劑被移除。絮凝劑用來結(jié)合泥 顆粒，增加其在增稠器中的沉降速率。溢流液劑（overflow liquor)然后通常報(bào)告到通常 稱為安全過濾（security filtration)的過濾器，以在氧化錯(cuò)三水合物回收之前移除任何 余留的不溶性材料。來自增稠器底流（underflow)的紅泥衆(zhòng)料包含在溶液中的有價(jià)值的氧 化錯(cuò)和苛性堿，所述氧化錯(cuò)和苛性堿在以其他方式被稱為逆流傾析回路（counter-current decantation) (CO))的紅泥洗絳器回路（red mud washer circuit)中被回收。經(jīng)過若干階 段，泥漿與漸進(jìn)地較稀釋（在有價(jià)值的氧化鋁和苛性堿上較低）的洗滌水混合。前進(jìn)的洗 滌水漸進(jìn)地增加苛性堿和氧化鋁的含量，因?yàn)槠鋸哪酀{回收貴重品，然后最后作為用于在 合適的點(diǎn)回到工藝中的稀釋流存在。產(chǎn)生的紅泥被送去處置。紅泥澄清的某些實(shí)例在美國 專利 3, 085, 853、3, 397, 953、3, 445, 187、3, 541，009、3, 681，012、4, 767, 540 和 5, 008, 089 中 描述。
[0004] 因?yàn)榕c每個(gè)另外的過濾和稀釋步驟相關(guān)的成本，從減少需要的過濾和稀釋步驟的 數(shù)目和強(qiáng)度可以實(shí)現(xiàn)大的節(jié)約和效率。因此，在從含有紅泥的液劑中較有效地絮凝和分離 紅泥的新穎的方法中存在清楚的實(shí)用性。
[0005] 除非特別如此指定，否則在本部分中描述的技術(shù)不被意圖構(gòu)成對本文提到的任何 專利、出版物或其他信息是相對于本發(fā)明的"現(xiàn)有技術(shù)"的承認(rèn)。此外，本部分不應(yīng)當(dāng)被解 釋為意指已經(jīng)進(jìn)行檢索或沒有如在37CFR§ 1.56(a)中定義的其他的相關(guān)信息存在。
[0006] 發(fā)明簡述
[0007] 本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案涉及通過在拜耳工藝的初級沉降和洗滌階段中添加 與絮凝劑組合的交聯(lián)的多糖來改進(jìn)拜耳工藝中分離和洗滌不溶性紅泥固體的工藝。
[0008] 發(fā)明詳述
[0009] 以下的定義被提供以確定在本申請中使用的術(shù)語如何被解釋并且特別地權(quán)利要 求如何被解釋。定義的組織僅僅是為了方便并且不被意圖將定義中的任何一個(gè)限制于任何 特定的類別。
[0010] "澄清器"意指用于紅泥澄清的分離裝置，所述分離裝置包括：增稠器、沉降器或洗 滌器。
[0011] "基本上由…組成"意指方法和組合物可以包括另外的步驟、組分、成分或類似物， 但前提是另外的步驟、組分和/或成分不實(shí)質(zhì)上改變要求保護(hù)的方法和組合物的基本的和 新穎的特征。
[0012] "右旋糖酐"是特征為側(cè)鏈1-3連接到多糖的骨架單元的a -D-1，6-葡萄糖連接的 葡聚糖的多糖。
[0013] "遠(yuǎn)側(cè)的"是"近側(cè)的"的反義詞并且意指在連續(xù)工藝中的特定步驟之后。
[0014] "絮凝劑"意指當(dāng)被添加至含有細(xì)碎的懸浮的顆粒的液體時(shí)通過顆粒之間的橋 接機(jī)制使固體不穩(wěn)定并且聚集的物質(zhì)組合物，其可以具有低電荷密度和高分子量（超過 1, 000, 000) 〇
[0015] "綠液（green liquor)"意指已經(jīng)經(jīng)歷安全過濾階段且不再包含紅泥的含有氧化 錯(cuò)的液劑。
[0016] "液劑（liquor) "或"拜耳液劑（Bayer liquor) "意指已經(jīng)在工業(yè)設(shè)施中經(jīng)歷拜耳 工藝的苛性液體介質(zhì)。
[0017] "多糖"意指具有包含單糖的多個(gè)重復(fù)單元的聚合物碳水化合物，在多糖鏈中在兩 個(gè)此類連接的單糖單元之間形成的C-O-C連接基被稱為糖苷連接基，并且單糖單元的繼續(xù) 縮合將產(chǎn)生多糖，常見的多糖是直鏈淀粉和纖維素，兩者皆由葡萄糖單體組成，多糖可以具 有包含一種或更多種糖單體的直鏈或支鏈的聚合物骨架，在多糖中常見的糖單體包括葡萄 糖、半乳糖、阿拉伯糖、甘露糖、果糖、鼠李糖和木糖。
[0018] "初級沉降器進(jìn)料（primary settler feed) "意指被裝載到第一固體/液體分離階 段的拜耳工藝蒸煮的漿料，其可以是蒸煮的漿料加上稀釋液劑的摻合物，并且稀釋液劑常 規(guī)地是來自紅泥洗絳階段的逆流技術(shù)洗絳水（counter current technique wash water)， 初級沉降器進(jìn)料在關(guān)于固體含量的組成、溶解的鋁酸鈉含量和總堿度方面不同于在隨后的 澄清階段或紅泥洗滌階段中經(jīng)受澄清和/或分離的液劑或漿料。此外，初級沉降器進(jìn)料不 同于在隨后的澄清階段或紅泥洗滌階段中經(jīng)受澄清和/或分離的液劑或漿料還因?yàn)槠洳?溶性部分沒有接受較早的絮凝處理。
[0019] "近側(cè)的"是"遠(yuǎn)側(cè)的"的反義詞并且意指在連續(xù)工藝中的特定步驟之前。
[0020] "紅泥"意指來自在蒸煮階段期間沒有自由地溶解的拜耳液劑的殘留產(chǎn)物、或作為 蒸煮工藝的部分沉淀的不溶性材料。紅泥可以包含氧化鐵（泥通常使其紅棕色源自所述氧 化鐵）、氧化鋁、二氧化硅、氧化硅、氧化鈣、鋁硅酸鈉和/或氧化鈦（取決于投入到拜耳工藝 中的礦石的特定的組成）以及苛性堿和來自可以是拜耳工藝紅泥漿料的液相的一部分的 蒸煮液劑的其他材料。
[0021] "流變學(xué)"意指流動(dòng)物質(zhì)的流速和彈性、粘性和/或塑性的性質(zhì)的相關(guān)性。
[0022] "漿料"意指包含液體介質(zhì)的混合物，細(xì)小的固體顆粒被分散于或懸浮于所述液體 介質(zhì)中。
[0023] "增稠器"或"沉降器"意指用于產(chǎn)生漿料的固體-液體分離的容器，通常采用添加 絮凝劑，被建造并且布置成接納漿料的該容器保留漿料持續(xù)足以允許漿料的固體部分遠(yuǎn)離 漿料的更多液體的部分（溢流）向下沉降（底流）的時(shí)間段，傾析溢流，并且移除底流。增 稠器底流和增稠器溢流通常繼續(xù)傳遞到過濾器以進(jìn)一步分離固體與液體。
[0024] "洗滌器"意指用于通過利用逆流傾析產(chǎn)生紅泥與液體的固體-液體分離、將材料 分離成底流（通常在洗滌器的底部的高度濃縮的懸浮液）和溢流（通常在裝備的頂部的澄 清的液體流）的容器，用于產(chǎn)生逆流的液體可以是水、液劑、水和液劑的混合物或來自拜耳 工藝中的其他地方的溢流。
[0025] 在上文的定義或在本申請的其他地方陳述的描述與通常使用的含義、在字典中 的含義或在通過引用被并入到本申請中的來源中陳述的含義（明確的或隱含的）不一致 的情況下，本申請和權(quán)利要求的術(shù)語特別地被理解為根據(jù)本申請中的定義或描述被解釋 且不根據(jù)常用的定義、字典的定義、或通過引用被并入的定義被解釋。根據(jù)上文，在術(shù)語 僅僅可以在其通過字典被解釋的情況下被理解的情況下，如果該術(shù)語通過Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology,第 5 版，（2005)，（由 Wiley, John&Sons，Inc 出 版）定義，此定義應(yīng)當(dāng)控制該術(shù)語在權(quán)利要求中被如何定義。
[0026] 本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案涉及處理拜耳工藝紅泥漿料以增強(qiáng)苛性堿和氧化鋁 的回收的方法。處理可以在沉降器和洗滌器回路中發(fā)生。方法包括使初級沉降器進(jìn)料或洗 滌器進(jìn)料漿料與在與改性的多糖的組合中的絮凝劑接觸。方法調(diào)節(jié)增稠的紅泥的流變學(xué)， 允許在洗滌回路的每個(gè)容器中或在初級沉降器中靶向較高的底流密度。
[0027] 在澄清階段中紅泥漿料流經(jīng)受大量矛盾的性質(zhì)。理想地，沉降器或洗滌器的底流 應(yīng)該具有非常高的密度。這樣的高密度由從紅泥底流高度有效地移除可溶性苛性堿和氧化 鋁造成，事實(shí)上，如此有效以致紅泥僅包含不溶性材料。然而，隨著底流中的固體密度增加， 漿料的屈服應(yīng)力（yield stress)也將增加，并且因此，這減少底流實(shí)際上流經(jīng)澄清工藝中 使用的裝備的能力。因此，實(shí)際上底流密度必須被保持在稠度的程度以下，即使這意指有價(jià) 值的氧化鋁和苛性堿保持在底流中。這是將可以從給定的礦石樣品回收的實(shí)際的氧化鋁的 量減少至明顯在其理論收率以下的量的代價(jià)高的實(shí)踐。
[0028] 此外，通過減少保持在初級沉降器液劑中形成的絮凝的漿料上的上清液中的懸浮 的固體的水平，減小在隨后通過過濾使溢流澄清期間待被移除的固體。
[0029] 在至少一個(gè)實(shí)施方案中，方法改變經(jīng)過洗滌器和/或沉降器的底流的流變學(xué)（粘 度、彈性和/或可塑性），使得底流具有將以其他方式與較低固體