Способ извлечения окиси алюминия из боксита Советский патент 1993 года по МПК C01F7/06 

ел

с

Использование: в производстве глинозёма. Сущность: боксит выщелачивают водным щелочным раствором, обрабатывают полученную суспензию флокулянтом, отде- ляют на первой стадии красный шлам от полученного раствора. Часть отстоявшегося раствора с первой стадии подают на вторую стадию осветления. Вводят в раствор фло- кулянт и отделяют частицы красного шлама от раствора. Красный шлам с первой стадии подвергают многостадийной промывке и, если есть, частично со второй стадии осветления. После промывки промывающий раствор обрабатывают флокулянтом и отделяют осадок от промывающего раствора. Флокулянт вводят по крайней мере на одной из стадий, выбранной из первой стадии отделения; второй стадии осветления и стадии промывки. В качестве флокулянта используют декстран и. синтетический полимерный флокулянт; содержащий 50- 100% анионного мономера и 0 - 50% акриламида. 8 з.п. ф-лы., 7 табл.

Изобретение может быть использовано в производстве глинозема.

Цель изобретения - повышение эффективности процесса.

В Байер-процессе извлечение окиси алюминия согласно изобретению боксит вываривается в одном щелочном растворе, полученный красный шлам флокулируется посредством флокулирующего агента и отделяется от варочного раствора на первой стадии отделения, отстоявщийся раствор с этой стадии частично подается на стадию вторичного осветления, на которой вновь суспендированные частицы красного шлама флокулируются и отделяются от раствора, затем красный шлам с первой стадии отделения и, если есть, частично и во второй стадии осветления промывается на множестве последовательных стадий промывки, на каждой из которых шлам промывается промывающим раствором, флокулируется флокулирующим агентом и отделяется от промывающего раствора, а флокулирующий агент, по меньшей мере, на одной стадии, выбранной из первой стадии отделения, второй стадии осветления и стадий промывки, содержит два компонента, а способ отличается тем, что этими двумя компонентами являются: а) декстран и б) синтетический анионный полимерный фло- кулянт.

Предпочтительно, 4чтобы компоненты а и б добавлялись последовательно, хотя иногда могут быть получены хорошие результаты, если они будут предварительно смешаны, а затем добавлены к раствору.

Хотя декстран может смешиваться с раствором, который обрабатывается синтетическим полимером, предпочтительно, чтобы пояисахарид смешивался с раствором до

того, как синтетический полимерный фло- кулянт будет добавлен в раствор. Между этими двумя приемами введения может быть небольшой интервал, непосредственно после завершения стадии смешивания полисахарида начинается смешение с раствором синтетического полимерного флокулянта. Было обнаружено, что лучшие результаты достигаются, если декстран смешивается с раствором более интенсивно, а синтетический полимер менее интенсивно. Возможно, что полисахарид действует как коагулянт.

Декстрин должен быть растворим в воде и иметь молекулярный вес, по меньшей мере, 5000, хотя предпочтительным являются значения от 500000 до 10 миллионов. Декстран предпочтительно является микро- бно полученным полисэхаридом и имеет глюкозные остатки, объединенные глкжо- зидными связями 1 : 6. Также могут использоваться сульфаты декстрана. Декстран может поставляться в форме сухих твердых частиц, например, которые были извлечены из микробной суспензии. Часто последняя стадия очистки может представлять собой стадию высушивания распылением, на которой могут добавляться и другие компоненты, с тем, чтобы помочь обработке. В основном такие вспомогательные средства не следует извлекать из декстрана до его использования в качестве флокулянта. Обычно декстран растворяется в воде или щелочном растворе до добавления к раствору, используемому в заявленном способе.

Синтетический полимерный флокулянт является в основном высокомолекулярным растворимым в воде полимером, образованным из анионного этиленненасыщенного мономера частично с неионным этиленне- насыщенным мономером.

Анионный мономер представляет собой в основном моноэтиленненасыщенную карбоксильную или сульфоновую кислоту, которая, как правило, является акриловой кислотой, но может быть, например, мета- криловой кислотой (мет/аллилсульфановой кислотой винилсульфоновой кислотой или 2-акриламидометил пропан сульфоновой кислотой. Анионный полимер, в основном, присутствует в виде соли натрия или другого щелочного металла или соли аммония.

Неионный мономер, если есть, обычно является акриламидом, но другие несмешивающиеся мономеры могут быть включены известным образом. Например, может быть включено небольшое количество частицы метилолакриламида.

Оптимальное количество анионных частиц зависит частично от общей щелочности

раствора и, как было указано прежде, в основном желательно использовать полимер с высоким анионным содержанием (например, 100% или ниже до 80% или 90% вес.) на первой стадии отделения, и полимеры с возможно более низкой щелочностью, например, до 20% на последней стадии, с промежуточными значениями на промежуточных стадиях. В зависимости от щелочности конкретного раствора и других условий процесса в качестве полимера в основном используется полимер с 20- 100% анионного мономера обычно от 50 до 100% анионного мономера (как правило, акрилат натрия) и остальное акриламид. На первой стадии отделения и на первой стадии промывки формируется полимер, содержащий от 80 до 100% анионного мономера, но на последней стадии он может быть сформирован, например, из 40 - 75% анионного мономера и остальное акриламид.

Синтетический полимер может поступать как возвратная фазовая дисперсия, но предпочтительно он поступает в виде геля или гранулированного полимера, например, в воде порошка, который растворяется в воде или растительном растворе до использования.

Хотя введение флокулянта, в основном предварительной обработкой смесью, включающей декстран, дает преимущества по меньшей мере на одной стадии в целом ряде процессов, мы обнаружили, что это дает большие преимущества на стадии, где действие флокулянта хуже, чем предлагалось, принимая во внимание щелочность раствора и анионное содержание полимера. Мы установили, что действие флокулянта не зависит, несмотря на прежние утверждения, от общей щелочности, а вместе этого сильно зависит от химического типа щелочности, а также от общей щелочности. В частности, мы обнаружили, что присутствие карбоната натрия в значительных количествах пагубно влияет на действие, оказываемое флокулянтом. особенно когда флокулянтом является только синтетический анионный полимерный флокулянт. Однако, этот пагубный эффект может быть уменьшен или преодолен путем обработки декстраном или полисахаридом, в частности, путем предварительной обработки декстраном. Таким образом, изобретение имеет большое значение, когда декстран или полисахарид добавляется к раствору, имеющему сравнительно высокое содержание карбоната натрия,

Этим раствором может быть раствор с первой стадии осаждения. К этому раствору может быть добавлена известь для регенерации из раствора гидроокиси натрия, с тем, чтобы подготовить раствор для повторного использования в процессе варки. Наиболее предпочтительно наличие декстраиа в высокощелочном растворе, который пре- валирует на первой стадии осаждения, в комбинации с гомополимером, например, акрилатом натрия.

Альтернативно или дополнительно раствор может быть использовано со второй стадии осветления. Известь может быть добавлена до этой стадии.

В других стадиях способах декстран и синтетический полимер добавляются к промывающему раствору на одной или более стадиях промывки и, если потребуется, они могут добавляться на две или более стадии, которые включают первую стадию отделения, вторую стадию осветления и стадии промывки. Если потребуется, они могут быть включены в промывающий раствор на каждой стадии промывки.

Независимо от конкретной стадии улучшение флокуляции проявляется, например, в улучшении прозрачности и, как следствие, снижении количества субсидированных твердых частиц в очищенном растворе и/или улучшении скорости осаждения, и/или улучшении плотности красного шлама при любой дозе синтетического фло- кулянта и анионном содержании синтетического полимера.

Количество декстрана, которое добавляется к раствору, обычно составляет 0,2 - 10, предпочтительно 0,5 - 5 мг/л, а количе- ство синтетического полимера обычно составляет от 10 до 150% , предпочтительно от 25 до 100%. Количество синтетического полимера зависит от содержания в нем аниона и молекулярного веса (который обычно выше 0,5 миллион и предпочтительно выше 1 миллиона) но обычно находится в пределах 0,5 - 20, предпочтительно 1 - 10 мг/л.

Щелочность промывающего раствора может находиться в пределах, например, от 10 до 300 г/л, выраженная в гидроокиси натрия. Когда указанная комбинация, как наиболее предпочтительная, используется для более щелочных растворов, щелочность котортых находится в пределах 100 - 300, часто 200 - 300 г/л, выраженная в гидроокиси натрия. Изобретение особенно ценно, когда содержание карбната натрия в растворе составляет, по меньшей мере 10 г/л, часто по меньшей мере 20 г/л и особенно, когда оно составляет более 50 г/л. Содержание карбоната можете быть до 100 г/л или даже вышек, но обычно меньше, чем 200 г/л.

Содержание твердого красного шлама в растворе (в варочном растворе или промывающем растворе), который подвергается флокуляции, в основном выше 10 г/л, но ниже 100 г/л. Часто оно находится в пределах 20 - 50 г/л.

Способ, независимо от добавления фло- кулянта, может быть традиционным. Варка, как правило, проводится с использованием горячего (100°С) щелочного варочного раствора, обычно со щелочностью от 150 до 250 г/л N320 для образования раствора, содержащего алюминат натрия, из которого осаждается гидроксид алюминия. Для превращения карбоната натрия в гидроокись натри к раствору может добавляться известь, а полученный раствор может возвращаться в процесс. Отделение раствора от нерастворимых компонентов на любой стадии, где не используется комбинация декстран (синтетический полимер, осуществляется включением флокулянта, в качестве которого может быть использован полиса- харид, но обычно используется полимер ак- рилата натрия (или другие анионные этиленненасыщенные мономеры) с 0 - 20% вес, обычно 0- 10% вес. акриламида.

Как было кратко описано выше, красный шлам с первой стадии осаждения подается на первую стадию промывки, где промывается промывающим раствором, флокулиру- ется флокулирующим агентом и отделяется от промывающего раствора, а затем переходит на вторую стадию промывки. Промывающий раствор с первой стадии промывки обычно поступает на стадию варки, а промывающий раствор, который используется на первой стадии, как правило, это раствор, который восстанавливается со второй стадии. Процесс повторяется несколько раз, в общем количестве стадий промывки равно от 4 до 10, часто от 5 до 7, до последней стадии, описанной выше. Промытый шлам с этой стадии осаждается в стеке, лагуне или другом известном аппарате, а очищенный раствор из осадителя обычно поступает на повторное использование как часть общего количества последнего промывающего раствора.

Для улучшения флокуляции к варочному или промывающему раствору может быть добавлена известь в любом количестве от количества декстрана или синтетического полимера, например, на первой стадии отделения или в промывающий раствор.

ПримерТ.В каждом опыте суспензия состояла из 25 г/л твердых частиц красного шлама в водном растворе, гидроокиси натрия или гидроокиси натрия и карбоната натрия, а затем суспензия флокулировалась

путем добавления высокомолекулярного гомополимера полиакрилата натрия в указанных дозах и частично после предварительной обработки декстраном в указанных дозах. Дозы указаны в мг/л. Скорости осаждения указаны в см/мин, предпочтительнее самая высокая скорость; прозрачность указана по шкале, на которой более высокое значение показывает улучшенную прозрачность; отстоявшиеся твердые частицы указаны в процентах, где самый высокий показатель соответствует улучшенным значениям.

Результаты представлены в табл.1.

Из табл.1, ясно видно преимущество от использования декстрана.

П р и м е р 2. Синтетический раствор для первой стадии осаждения содержал 25 г/л красного шлама и 200 г/л гидроокиси натрия. В каждом опыте 500 мл суспензии помещали в измерительный цилиндр объемом 500 мл, который помещали в водяную баню при 80°С. К суспензии добавлялась определенная доза разбавленного флоку- лянта(0,1 М раствор гидроокиси натрия), полученная смесь перемешивалась заданное количество раз нержавеющим плунжером. При использовании двухкомпо- нентного флокулянта каждый компонент добавлялся отдельно, после каждого добавления осуществлялось перемешивание такое же количество раз.

Порядок внесения добавок указан в табл.2.

Скорость осаждения твердых частиц записывалась между двумя зафиксированными точками цилиндра. Через 10 мин образец отстоявщегося раствора извлекался и проверялась его прозрачность. Проверка осуществлялась путем помещения образца в клинообразный прозрачный сосуд, который на более узком конце имеет заостренные книзу, и вертикальная задняя поверхность которого промаркирована в определенной последовательности, причем цифры в этой последовательности увеличиваются с толщиной клина и следовательно с расстоянием сквозь жидкость в горизонтальной плоскости. Самые высокие значения, которые можно прочитать, когда заднюю стенку сосуда рассматривать в горизонтальном направлении через жидкость, указаны в таблице. Более высокие значения соответствуют большей прозрачности, что более желательно.

Добавление декстрина осуществлялось с равным количеством триполифосфата натрия. В качестве синтетического полимера был использован высокомолекулярный го- мополимер акрилата натрия (ПАН).

Результаты показывают, что для суспензии, щелочность которой определяется наличием гидроксида натрия, комбинация декстрина с поли(натрийацетатом) дает не- ожиданно высокую скорость оседания. Когда компоненты добавляются отдельно и перемешивание первого компонента осуществляется до добавления второго компонента, скорость оседания увеличивается

0 сильнее, особенно когда декстрин добавляется первым, Более высокое содержание декстрана дает хорошую прозрачность.

Л р и м е р 3. Повторяют приемы, указанные в примере 3, но с использованием сус5 пензии, содержащей 205 г/л гидроксида натрия и 50 г/л карбоната натрия. Результаты приведены в табл.3. Результаты показывают, что для суспензий с высоким содержанием карбоната

0 предпочтительно, чтобы декстран добавлялся первым. Во всех опытах и прозрачность и скорость оседания улучшены.

П р и м е р 4, Повторяли пример 3, но определяли эффект, получаемый от степени

5 перемешивания каждого компонента, что достигалось изменением числа погружения после каждого добавления.

Результаты приведены в табл.4. Результаты показывают, что гораздо

0 лучше, если декстран будет перемешиваться в суспензии более энергично, чем поли- акрилат. Усиление перемешивания декстрана приводит к улучшению оседания и прозрачности. С другой стороны, усиление

5 перемешивания полиакрилата приводит к уменьшению скорости оседания, хотя неадекватное перемешивание дает нечеткую линию шлама, что само по себе является преимуществом.

0 П р и м е р 5. Повторяют пример 2, но с использованием суспензии, содержащей 205 г/л гидроксида натрия и 50 г/л карбоната натрия. При использовании двухкомпо- нентного флокулянта декстран всегда

5 добавляется первым, перемешивается, и затем добавляется синтетический полимер. В этом примере в некоторые суспензии была добавлена известь.

Результаты приведены в табл.5.

0 , Эти результаты показывают, что для суспензий с высоким содержанием карбонатов ни декстран, ни по иакрилат натрия не дают адекватных результатов при использовании в отдельности, в частности синтетиче5 ский полимер дает очень плохую скорость оседания. В каждом случае добавление извести улучшает результаты до некоторой степени, хотя даже значительные количества извести не дают достаточно хорошей прозрачности или скорости оседания.

Комбинация декстрана и поли/акрила- та натрия/ дает существенное возрастание скоростей осаждения и прозрачности освет- , ленного раствора, и большие количества декстрана дают лучшие результаты для обоих показателей. Введение извести дает дальнейшее улучшение прозрачности, особенно при использовании больших количеств декстрана, хотя при этом наблюдается некоторое снижение скорости осаждения.

П р и м е р 6. Были проведены опыты по изучению эффекта от изменения количества карбоната, который влияет на щелочность, при этом использовались суспензии с постоянной общей щелочностью (210 г/л, измеренной на гидроксид натрия), но при изменяющемся количестве гидроксида натрия и карбоната натрия, которые также влияют на щелочность раствора. В случае, когда использовалась комбинация флоку- лянта, декстран добавлялся первым.

Результаты приведены в табл.6.

Результаты показывают, что для суспензий с высоким содержанием карбоната использование только одного синтетического полимера не позволяет получить удовлетворительную флокуляцию. Введение декстрана улучшает скорость осаждения и прозрачность даже для этих суспензий.

Пример. Повторяют пример 6, но изменяют общую щелочность путем поддержания постоянной концентрации гидроксида натрия (на двух указанных уровнях) и изменения количества использованного карбоната натрия.

Результаты приведены в табл.7.

Результаты вновь показывают, что для суспензий с высоким содержанием карбоната, где один только синтетический полимер, дает неадекватную флокуляцию, использование его в комбинации с де- кстраном позволяет получить удовлетворительную скорость осаждения и прозрачность.

ПримерЗ. Повторяют пример 3, используя ту же суспензию, что и в примере 3, но вместо декстрана используют другие полисахариды, включая и те, которые были использованы или предлагались для использования в Байер-процессе. В каждом опыте полисахарид добавлялся первым и перемешивался, а затем добавлялось 3 мг/л ПАН и даже перемешивалось. Полисахариды использовались в количестве до 50 мг/л, но ни один не дал положительных результатов. Испытываемые материалы были низко и высокомокулярными декстринами, катионными и анионными крахмалами, алгинатами, карбоксиметилцеллюлозой, гидроксиэтилцеллюлозой, амилопектином

(восковой кукурузный крахмал), амилозой и камедью гуара.

Формула изобретения 1. Способ извлечения окиси алюминия из боксита, включающий выщелачивание боксита водным щелочным раствором, обработку полученной суспензии флокулян- том, отделение на первой стадии красного

шлама от полученного раствора, подачу части отстоявшегося раствора с первой стадии на вторую стадию осветления, введение в раствор флокулянта и отделение частиц красного шлама от раствора, многостадийную промывку красного шлама с первой стадии отделения и, если есть, частично с второй стадии осветления, после промывки промывающий раствор обрабатывают флокулянтом и отделяют осадок от промывающего раствора и флокулянт вводят по крайней мере на одной из стадий, выбранной из первой стадии отделения, второй стадии отделения и стадии промывки, и в качестве флокулянта используют два компонента, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса, в качестве компонентов используют декстран и синтетический полимерный флокулянт, содержащий 50 - 100% анионного мономера

с 0 - 50% акриламида.

Таблица 1

Таблица

Линия шлама не различается

Таблица 3

Таблица 4

Таблица 5

никаких отличий в линиях шлама, образование которых очень нежелательно.

Нечеткая линия шлама.

Продолжение табл. 5

Таблица 6

Таблица 7

Линия шлама неразличима.

Продолжение табл. 7