[发明专利]拜耳法中减少垢的方法

说明书

减少拜耳法中含铝硅酸盐垢的方法，该方法涉及在暴露于拜耳法流之前，用具有高离子强度的抑垢组合物处理拜耳法设备表面。

本申请是以下申请的分案申请：申请日2014年12月22日，申请号201480076311.4，发明名称“拜耳法中减少垢的方法”。

发明背景

发明领域 本发明涉及防止或减少氧化铝回收处理流中含铝硅酸盐垢的方法。

相关技术说明 存在两种用于从原矾土矿或矾土中回收氧化铝的方法，即，拜耳法和烧结法。这包括这两种方法的混合，以及对每种方法的修改。

拜耳法是用来由原矾土矿或矾土制造氧化铝的工业方法。矾土主要由铝氧化物(aluminum oxide)(Al₂O₃)(通常被称为氧化铝(alumina))，以及氧化铁和其他杂质(通常由于氧化铁造成的红色而被称为“红泥”)组成。在原矾土矿中少量存在的额外杂质包括二氧化硅、铝硅酸盐矿物以及有机物。

在拜耳法中，首先加热或用称作消解液的高苛性溶液消解磨碎的原矾土矿。消解液通常包括氢氧化钠(NaOH)连同由氧化铝沉淀法再循环利用的废液的苛性溶液。此溶解过程在高温下进行从而完全溶解所有含铝矿物，尤其是三水合氧化铝(三水铝矿)和一水合氧化铝(勃姆石和/或水铝石)，从而产生过饱和的铝酸钠(Al(OH)₄^-+Na⁺)溶液或“母液”。红泥铁氧化物在此消解液中仍未被溶解，并且必须在分离纯化的氧化铝之前被去除。

如上所述，拜耳法中所使用的矾土矿还含有杂质矿物，这些杂质矿物取决于该矾土矿的来源包含不同形式和含量的二氧化硅。用来溶解铝矿物的苛性溶液还溶解该矾土矿中二氧化硅(尤其是以铝硅酸盐黏土形式存在的二氧化硅)含量的部分或全部。所获得的在该消解液中溶解的盐的浓度非常高，其中氢氧化钠浓度典型地为150克/升(‘g/l’)或更大，并且溶解的氧化铝典型地为120g/l或更大。这些硅酸盐矿物中的一些在该消解步骤中快速溶解以形成二氧化硅过饱和的溶液。然后此溶解的二氧化硅的至少一部分与溶液中存在的铝酸钠(Al(OH)₄^-)反应以形成不可溶性复合水合硅酸铝钠，通常被指定为脱硅产物或“DSP”。

必须在沉淀和煅烧步骤中分离纯化的氧化铝产物之前将在该消解过程中形成的这种复合不可溶性水合硅酸铝钠或“DSP”连同红泥固体从该消解液去除。从该消解液或母液中去除红泥通常是通过一个或多个涉及沉降和/或过滤或其他固/液分离技术的固液分离步骤，更经常地借助絮凝剂实现的。经常地，将基本上所有的固体从该消解液中去除。然而，在某些情况下，少量固体可能没有从该液中分离。仍溶解在该母液中的二氧化硅中的一些可以在去除这些固体后的过程中在晚些时候与铝酸根离子结合以形成不可溶性复合铝硅酸盐矿物，如方钠石或钙霞石(cancranite)，这些不可溶性复合铝硅酸盐矿物然后具有在拜耳法设备的表面上沉淀为矿物垢的趋势。

在分离或过滤后，然后冷却该澄清的母液并且用三水合氧化铝接种从而以三水合氧化铝(Al(OH)₃)形式沉淀溶解的氧化铝的一部分，然后将这部分在煅烧前通过沉降和/或过滤分离。在氧化铝沉淀步骤后，将剩余的低固溶液(又称“废液”)再加热并且再循环至消解步骤。这个在消化步骤中将低固废液添加到矾土矿之前加热低固废液的方法在工业上被称作“双流法”。由于该废液仍然含有溶解的铝酸根和硅酸根阴离子，进一步处理此液(尤其是加热)经常造成铝硅酸盐垢沉淀在拜耳法设备(如热交换器)的表面上。此结垢过程对工业造成重大问题，因为它能够阻塞设备并且影响工艺效率。