[发明专利]拜尔液的纯化

说明书

本发明与拜耳液的纯化有关，更确切地说，它涉及到一种除去或至少减少拜耳液中有机杂质含量的方法。

许多氧化铝制品的前体，（包括经还原法制造金属铝所用的煅烧氧化铝）都是三水合氧化铝，而三水合氧化铝通常是从含氧化铝的矿石，如矾土得到的。为了从矾土获得氧化铝，通常采用的方法是众所周知的拜耳法。此法是在高温和高压下用苛性碱介质消化矾土。矾土的消化产生饱和的铝酸钠液，一般称为“富集液”。通过沉淀法从这种富集液回收氧化铝，通常还要加入氧化铝晶种。矾土存在于世界上的许多地方。不同的地区，这种矿石的组成可能是不同的。许多矾土含有有机杂质，这些有机杂质在消化过程中会与矿石中的氧化铝一起被提取出来，并沾污得到的液体。矾土中存在的大多数有机杂质是由高分子量的化合物组成，如腐殖酸，而其中的一部分在用苛性碱消化期间将分解成较低分子量的化合物，因而产生一整系列的溶于拜耳液中的有机盐类。溶于拜耳液中的这类有机杂质的一部分是由发生颜色的化合物组成，例如腐殖酸盐，结果富集液通常会具有暗红色。由于在拜耳法的消化阶段苛性碱液不断循环使用，所以拜耳液中的有机杂质含量将不断增加。有机杂质的聚集可达到相当高的水平，以致严重干扰三水合氧化铝的经济而有效的生产，除非这种聚集可以防止或至少对其加以控制。

由于拜耳液中有机杂质含量的控制是生产三水合氧化铝的一个重要方面，所以已经研究出几种控制这类有机杂质的方法。已在美国专利4，046，855（Schepers等）中提出的一种方法是，把拜耳液与一种含镁的化合物接触，生成氢氧化镁和氢氧化铝的混合沉淀，这样即可除去拜耳液中的有机杂质。根据该专利，这种沉淀是通过物理吸附或化学吸附而除去某些有机杂质。镁化合物可在拜耳法的任何阶段加入，可在消化之前加入，最好加到消化好的泥浆中。尽管这一方法能够除去至少是一部分有机杂质，但是沉淀的氢氧化物混合物的生成给操作带来了诸多不便。一方面，这种沉淀的氢氧化物混合物含有氢氧化铝，这样会使氧化铝的产量减少。另一方面，必须将这种沉淀混合物与余下的处理液分开，这就要牵涉到附加的操作步骤和/或在一定程度上增加需要处理的总泥浆量。

在美国专利4，101，629（Mercier等）中提出的一种方法是，把一种含钡的化合物加到拜耳液中，该含钡化合物作为铝酸钡而沉淀，这种沉淀物质也可以包括拜耳液中存在的有机杂质的钡盐。正象前面所讨论过的那篇专利一样，这一方法也涉及一种化合物的沉淀，这种沉淀也必须从处理液中除去，因而需要沉降和/或过滤装置，增加了操作步骤。此方法可以通过煅烧的方法将滤出的含钡化合物回收和重新使用，然而，众所周知的钡盐毒性可以造成一种难以令人接受的环境和/或健康危害，这是无法用该法所得到的纯化结果来加以辨护的。

在美国专利4，215，094（Inao等）中推荐一种铜催化的湿式氧化法，使有机杂质氧化，然后加入一种含硫化合物，使铜催化剂作为沉淀而除去。上述氧化作用是在高温和高压条件下，在催化剂和分子氧存在下完成的。这一方法的不利之处在于，消化时必须使用高温和高压，这就要使用昂贵的压力容器和消耗大量的能量。此外，必须把铜催化剂从处理过的液体中除去，以避免沾污。在除去硫化铜的操作中，可能造成环境和/或健康危害。在美国专利4，275，042（Lever）中提出把草酸钠-拜耳液中的有机杂质之一-从废拜耳液中除去。在该专利中，是通过向废拜耳液中加入一种阳离子螯合剂以除去废拜耳液中溶解的草酸钠。这种阳离子螯合剂（更可取的是一种具有中等链和长链烷基并有单一的阳离子电荷的简单季氮化合物）与拜耳液中存在的腐殖质生成一种难溶的产物，因而就草酸钠而言，此时的废拜耳液是失稳的，这种失稳使得部分草酸盐杂质沉淀。尽管美国专利4，275，042中所指出的这一方法能够除去废拜耳液中的一部分有机杂质，但是难溶的螯合剂-腐殖酸产物将在废拜耳液的表面上形成一种油状浮膜，而且难于从废拜耳液中除去。用常规的过滤方法不能从废拜耳液的表面除去这种油层。要想除去这种油层，必须采用适合于这一特定目的的装置，或是采用能够处理半胶体表面层的过滤方法。结果，与此法联系在一起的这些困难表明这一方法是不能实际应用的。