[发明专利]纯化拜耳法物流的方法

说明书

本发明涉及一种通过拜耳法制造氧化铝的方法。更具体地说，本发明涉及一种通过使物流与偕胺肟聚合物接触而从拜耳法物流中脱除胶体铁和/或其他杂质从而得到改进的氧化铝拜耳法。

发明的背景

大多数广泛用来制造氧化铝的方法都是拜耳法。在一般的生产用拜耳法中，拜耳法物流起始要将铝土矿原料纯化成很细状态。接着纯化的的矿石喂入浆料混合机中，该浆料中约50％固体浆料采用废液制成。接着用氢氧化钠强碱溶液稀释该铝土矿浆料，然后输送经过一系列温度约为140-300℃、压力约为50-1500p.s.i煮罐。在这样的条件下，一般得到的氧化铝总量的98％是从可能同时含有三水合和一水合氧化铝两种形式的矿石中提取的。在下一步中，离开煮罐的拜耳法物流经过一系列闪蒸罐，在闪蒸罐中，当煮过的浆料冷却至约110℃并降低至环境压力时，热和冷凝液被回收。该煮过的浆料一般含有铝酸钠溶液和约3-8％不溶的粒子(“红泥”)。

脱除了固态粗粒子(“砂”)后，将铝酸钠浆料和不溶的粒子喂入泥沉淀器的中心井。当不溶的粒子沉淀后，部分澄清的铝酸钠溶液，称为“生液”或“富集液”，从泥沉淀箱顶部的排水口溢出，接着该拜耳法物流送去过滤。因为泥沉淀器仅从铝酸钠溶液中部分分离出红泥，所以通常必需过滤。然后，该过滤的铝酸钠溶液送至沉淀工段，它在该处被冷却，使三水合物沉淀。从泥沉淀器的底部放出沉淀出的固体，并经过逆流洗涤循环，回收铝酸钠和苛性碱。

红泥包括在强碱条件下不溶的拜耳法物流的各种组分，包括不溶的或胶体铁。为了使该具体步骤经济有效，从铝酸钠溶液中很快和清洁地分离红泥很重要。如果分离速率过慢，产量就大大降低，会损害总加工效率。同样，如果分离不清洁，形成的氧化铝就略微粗糙，并含有高含量铁，使之不符合许多最终应用的要求。

拜耳法物流中存在的铁可以是各种矿物质粒子、溶解的铁化合物和/或不溶的胶体形式。在拜耳法中，多数铁通常通过红泥絮凝脱除。但是，存在一个问题，即部分不溶的铁即不溶的胶体铁太小，会通过过滤器。在拜耳法中，当煮过的浆料冷却时，可从溶液中沉淀出铁而形成不溶的胶体铁。在拜耳法物流中存在的强碱条件下，即pH值大于11，通常大于12或甚至13，在蒸煮期间存在的高温和压力下，在拜耳法物流中，铁的溶解度可以大于30mg/l，但是在澄清操作的温度下的溶解度低很多。例如，据报道，铁在NaAlO₂溶液中在澄清操作的温度下的溶解度约为2mg/l，见P.Basu，G.A.Nitowski和P.J.The所著的Iron Control in Hydrometallurgy中的“ChemicalInteractions of Iron Minerals During Bayer Digest and Clarification”，J.E.Dutrizac和A.J.Monhemius编辑，Ellis Horwood Limited，1986，223-244页。当煮过的浆料冷却时，铁常常以胶体铁不溶的细粒子(直径小于1000埃)的形式沉淀。由于它们的尺寸小，这些粒子的沉淀很慢，使得它们可以通过泥沉淀器，也可以通过甚至1微米过滤器的孔。

经过过滤阶段的胶体铁的问题很严重，因为铁留在进入沉淀步骤中的铝酸钠中，由此使不合格的铁含量污染回收到的作为拜耳法主产物的氧化铝。现有技术没有完全和充分解决铁脱除问题。美国专利№4767540揭示了使用改进细泥沉淀的含异羟肟酸根基团的聚合物，形成澄清度提高而铁含量下降的溢出液体。美国专利№3088798和3088799揭示了在低pH值时使用聚偕胺肟从溶液中脱除可溶的金属。WO91/18026揭示了在水处理中使用丙烯酰基偕胺肟/丙烯酰基异羟肟酸聚合物作为絮凝剂。美国专利№4083925揭示了在泥沉淀器内在特定条件下使铝酸碱金属盐溶液与阴离子型的聚丙烯酰胺接触而从铝酸碱金属盐溶液中分离二价铁。美国专利№4717550揭示了使用含有叔羟基的多胺，降低拜耳法物流中的铁含量。本文中提到的所有的专利、专利说明书和文章都引入于此以供参考。

但是，仍然需要一种方法，它可有效地和高效地降低不溶的或胶体的铁含量，以降低或避免铁或加入以脱除铁的试剂污染最终的氧化铝产物。

发明的概述