[发明专利]用于氧化铝回收的无油晶体生长调节剂

说明书

在此披露了一种由三水合氧化铝回收过程流生产三水合氧化铝晶体的方法，其中将包含烷基或烯基琥珀酸酐的水性乳液加入该三水合氧化铝回收过程流中，其中该水性乳液基本上不含矿物油。该方法提供了与在该烷基或烯基琥珀酸酐的水性乳液不存在下产生的三水合氧化铝晶体的百分比相比具有小于约45微米的体积平均直径的三水合氧化铝晶体的百分比的降低。

本申请要求2015年3月11日提交的未决的美国专利申请62/131,460的优先权，将所述申请以其全文并入本申请。

背景技术

本发明针对一种由三水合氧化铝回收过程流生产三水合氧化铝晶体的方法。

通过拜耳法的生产涉及在苛性钠液中在高温和高压下消解铝土矿，产生含有被称为“赤泥”的不溶性含铁残余物的饱和铝酸钠溶液(母液)。在烧结法中，在用苛性钠液浸取以产生含有不溶性“烧结泥”的铝酸钠液之前，将铝土矿与石灰组合并且加热至约1200℃。在增稠容器(沉降器)中将在以上方法中产生的泥浆用絮凝剂处理，以便使泥絮凝并且通过重力沉降将泥与母液分离。沉降后，将澄清液(溢流)从沉降器的顶部去除。此时，烧结法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去除可溶性二氧化硅。将此浆料用絮凝剂处理并且进料到脱硅沉降器中以去除不溶性脱硅产物。然后将该液体在过滤过程中进一步纯化以便去除悬浮的细小固体和其他杂质。

然后将纯化的母液(三水合氧化铝回收过程流的实例)冷却并用细小的三水合氧化铝晶体接种或在沉淀过程中用CO₂气体中和，以产生三水合氧化铝(作为三水铝矿晶体)，接着煅烧以产生最终的氧化铝产物。在拜耳法中，由过饱和的苛性铝酸盐溶液沉淀三水合氧化铝是限速步骤，占据超过一半的氧化铝精炼厂中的停留时间。在理想条件下不发生沉淀，因为精炼厂“废”液中的铝土矿的消解导致氧化铝过饱和的溶液，并且该溶液还含有大量的有机和无机杂质。通过使用晶种三水合氧化铝晶体来加速沉淀。

在仍获得具有目标晶体尺寸分布的高品质产物的同时，拜耳法操作者优化沉淀以最大化产率。希望产生相对大的晶体，因为这促进随后的加工步骤。大百分比的细晶(即，低于45微米)是不希望的。然而，一些细晶的存在出于接种目的可能是希望的。三水合氧化铝晶体的产率和特性可能受到所使用的工艺条件(如温度、停留时间、和所用晶种的性质)的显著影响，并且这些条件可能随工厂的不同而改变。

可以向三水合氧化铝回收过程流中加入晶体生长调节剂(CGM)，以对三水合氧化铝晶体施加有意的调节。通常使用的调节是细粉比例的降低、以及因此平均三水合氧化铝粒度的增加。晶体生长调节剂可用于控制粒度和强度。不仅必须生产产物品质晶体(≥45微米)，而且还需要足够的晶种(＜45微米)以促进沉淀。晶体生长调节剂还可以通过组合并且胶结更小的颗粒来增强附聚。晶体生长调节剂还可以抑制或控制一次成核(产生新的颗粒)和二次成核(在现有颗粒的表面上产生新的颗粒)。晶体生长调节剂可以调节晶体粒度分布，允许使用者使用较低的填充温度和较高的投种。晶体生长调节剂还可以用于影响经常在三水合氧化铝沉淀流程中共沉淀的草酸盐晶体的形态。

已经将大量的努力投入寻找有效的晶体生长调节剂及其用于优化晶体粒度的方法。许多晶体生长调节剂(例如C18-脂肪酸)要求加入油或二次表面活性剂来帮助将CGM分散到母液中。所添加的油或表面活性剂增加液体中的杂质负荷，不利地影响沉淀产率，并且可能引起三水合氧化铝的变色，这是非常不希望的。

由于拜耳液的有机内容物(主要是腐殖质)，它具有发泡的自然趋势。通过拜耳法中的混合步骤使该液体的发泡加剧。在澄清(赤泥分离)之后并且在沉淀期间，发泡尤其是问题。在部分填充有泡沫的容器中母液的量不能最大化，并且因此不能获得最大的产物生产量。泡沫还造成安全危害，因为溢流可能使工人暴露于高水平的苛性钠，这可能引起严重的化学灼伤。由于泡沫是绝缘体，泡沫的减少可以提高传热效率。泡沫的减少可以减少沉淀器中的结垢，并且因为泡沫中减少的三水合氧化铝保留而改进三水合氧化铝分级系统的运行。