[发明专利]包含含硅聚合物的絮凝剂组合物

说明书

技术领域

本发明涉及絮凝剂组合物。更具体地，本发明涉及用于制备氧化铝的方法中的包含含硅聚合物的组合物。

背景技术

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℃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℃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，其通常用于处理高二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℃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”。

在精制铝土矿矿石以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、二氧化钛、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步骤通常要求另一步骤，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二氧化硅类。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、钛酸钙和二氧化钛。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以精制铝土矿石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。