Способ извлечения окиси алюминия из боксита

 

Использование: в производстве глинозёма . Сущность: боксит выщелачивают водным щелочным раствором, обрабатывают полученную суспензию флокулянтом, отделяют на первой стадии красный шлам от полученного раствора. Часть отстоявшегося раствора с первой стадии подают на вторую стадию осветления. Вводят в раствор флокулянт 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.

СОЮЗ COBETCKVIX

СОЦИАЛИСТИ4ЕСКИХ .РЕСПУБЛИК

1838237 А3 (19) (I I ) (51)5 С 01 F 7/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4742492/26 (22) 09.11.89 (46) 30.08.93. Бюл. N. 32 (71) Эллайд Коллоидс Лимитед (6В) (72) Джиллиан Мэри Муди и Кристина Энн

Рвшфорт (73) Эллайд Коллоидс Лимитед (GB) (56) Патент США М 3575868, кл. С 01 F 7/36, 1968. (54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ОКИСИ АЛЮМИНИЯ ИЗ БОКСИТА (57) Использование: в производстве глинозема. Сущность. боксит выщелачивают водным щелочным раствором, обрабатывают полученную суспенэию флокулянтом, отделяют на первой стадии красный шлам от полученного раствора. Часть отстоявшегося

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 промыраствора с первой стадии подают на вторую стадию осветления. Вводят в раствор флокулянт 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 иэ 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, вается 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 флок уля нт, Предпочтительно, чтобы компбненты

"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 полисахарид смешивался с раствором до

1838237 того, как синтетический полимерный флокулянт 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 микробно полученным полисахаридом и имеет глюкозные остатки, объединенные глюкозидными связями 1; 6, Также могут использоваться сульфаты декстрана. Декстран может поставляться в форме сухих твердых частиц, например, которые были извлечены из микробной суспенэии, 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 этиленненасыщенным мономером.

Анионный мономер представляет собой в основном моноэтиленненасыщенную карбоксильную или сульфоновую кислоту, которая, как правило, является акриловой кислотой, но может быть, например, метакриловой кислотой (мет/аллилсульфановой кислотой винилсульфоновой кислотой или

2-акриламидометил пропан суп ьфоновой кислотой. Анионный полимер, в основном, присутствует в виде соли натрия ипи 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 мывки формируется полимер, содержащий от 80 до 100% анионного мономера, но на последней стадии он может быть сформиро20 ван, 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, s основном

30 предварительной обработкой смесью, включающей декстран, дает преимущества по меньшей мере на одной стадии в целом ряде процессов, мы обнаружили, что это да50

45 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 проет большие преимущества на стадии, где действие флокулянта хуже, чем предлагалось, принимая во внимание щелочность раствора и анионное содержание полимера, Мы установили, что действие флокупянта 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 флокупянтом. 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 регене1838237

55 рации из раствора гидроокиси натрия, с тем, чтобы подготовить раствор для повторного использования в процессе варки. Наиболее предпочтительно наличие декстрана в высокощелочном растворе, который превалирует 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 суспендированных твердых частиц в очищенном растворе и/или улучшении скорости осаждения, и/или улучшении плотности красного шлама при любой дозе синтетического флокулянта и анионном содержании синтетического полимера, Количество декстрана, которое добавляется к раствору, обычно составляет 0,2—

10, предпочтительно 0,5 — 5 мг/л, а количество 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 можето быть до 100 г/л или даже вышек, но обычно меньше, чем

200 г/л.

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

Способ, независимо отдобавления флокулянта, может быть традиционным. Варка, как правило, проводится с использованием горячего (100 С) щелочного варочного раствораа, обычно со щелочностью от 150 до 250 г/л Ка20 для образования раствора, содержащего алюминат натрия, из которого осаждается гидроксид алюминия. Для превращения карбоната натрия в гидроокись натрия 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 полисахарид, но обычно используется полимер акрилата 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, флокулируется 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.

Пример 1. В каждом опыте суспензия состояла из 25 г/л твердых частиц красного шлама s водном растворе, гидроокиси натрия или гидроокиси натрия и карбоната натрия, а затем суспензия флокулировалась

1838237

55 путем добавления высокомолекулярного гомополимера полиакрилата натрия в указанных дозах и частично после предварител ьн ой 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.

Пример 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 суспенэии добавлялась определенная доза разбавленного флокулянта(0,1 M раствор гидроокиси натрия), полученная смесь перемешивалась заданное количество раз нержавеющим плунжерам, При использовании двухкомпонентного флокулянта каждый компонент добавлялся отдельно, после каждого добавления осуществлялось перемешивание такое же количества 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 триполифасфата натрия. В качестве синтетического полимера был использован высокомолекулярный гомополимер акрилата натрия (ПАН).

Результаты показывают, что для суспензии, щелочность которой определяется наличием гидроксида натрия, комбинация декстрина с поли(натрийацетатом) дает неожиданно высокую скорость оседания. Когда компоненты добавляются отдельно и перемешивание первого компонента осуществляется до добавления второго компонента, скорость оседания увеличивается сильнее, особенно когда декстрин добавляется первым, Более высокое содержание декстрана дает хорошую прозрачность.

Пример 3, Повторяют приемы, укаэанные в примере 3, но с использованием суспензии, 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 предпочтительно, чтобы декстран добавлялся первым. Во всех опытах и прозрачность и скорость оседания улучшены.

Пример 4. Повторяли пример 3, но определяли эффект, получаемый от степени перемешивания каждого компонента, что достигалось изменением числа погружения после каждого добавления.

Результаты приведены в табл,4, Результаты показывают, что гораздо лучше, если декстран будет перемешиваться в суспензии более энергично, чем полиакрилат. Усиление перемешивания декстрана приводит к улучшению оседания и прозрачности. С другой стороны, усиление перемешивания полиакрилата приводит к уменьшению скорости оседания, хотя неадекватное перемешивание дает нечеткую линию шлама, что само по себе является преимуществом, Пример 5. Повторяют пример 2, но с использованием суспензии, содержащей

205 г/л гидроксида натрия и 50 г/л карбоната натрия. При использовании двухкомпонентного флакулянта декстран всегда добавляется первым, перемешивается, и затем добавляется синтетический полимер. В. этом примере в некоторые суспензии была добавлена известь.

Результаты приведены в табл.5.

Эти результаты показывают, что для суспенэий с высоким содержанием карбонатов ни декстран, ни поаиакрилат натрия не дают адекватных результатов при использовании в отдельности, в частности синтетический 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.

1838237

10 ственно 50 г/л, Комбинации декстрана и поли/акрилата натрия/ дает существенное возрастание скоростей осаждения и прозрачности осветленного 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.

Пример 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 флокулянта, декстран добавлялся первым.

Результаты приведены в табл.6.

Результаты показывают, что для суспенэий 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 7. 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 декстраном позволяет получить удовлетворительную скорость осаждения и прозрачность.

Пример 8. 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

55 (восковой кукурузный крахмал), амилозой и камедью гуара.

Формула изобретения

1, Способ извлечения окиси алюминия из боксита, включающий выщелачивание боксита водным щелочным раствором, обработку полученной суспенэии флокулянтом, 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, отл и чаю щи йся 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.

2, Способпоп.1,отличающийся тем, что декстран и полимерный флокулянт вводят отдельно.

3. Способ по п.1, от л и ч а ю шийся тем, что декстран добавляют в пульпу до добавки полимерного флокулянта, 4. Способ по пп.1 — 3, о т л и ч а ю щи йс я тем, что декстран и полимерный флокулянт вводят на первую стадию осаждения шлама.

5. Способ поп.1, отл ича ющи йся тем. что декстран используют с мол. мас, 5 10 — 10 10 .

6. Способ поп.1, отличающийся тем, что в качестве синтетического полимерного флокулянта используют гомополимер полиакрилата натрия, 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что декстран вводят в количестве 0,2—

10 мг/л, преимущественно 0,5 — 5 мг/л.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что синтетический полимерный флокулянт добавляют в количестве 0,5 — 20 мг/л, предпочтительно 1 — 10 мг/л.

9. Способ поп1,отлича ющийс я тем, что на стадии введения флокулянта содержание карбоната натрия составляет по крайней мере 10 г/л, преимущественно по меньшей мере 20 г/л и более преимущеПлохая

Прекрасная

То же

11

Хорошая

3

8

18

22

11

16

19

Таблица 2

NaOH, гл

243

243

243

243

243

200

Йа2С03

Декстран, мг/л

1838237

Полимер, мг/л

3-"

5

3

3

3

3

4 а

Осаждение ско ость

36,3

65,4

80.0

88,8

78,1

10 прибл, 20 "

30"

32,6

62,5

68.5

78,9

58.8

64,8

81,1

78,9

Прозрачность

Таблица 1

Твердые части ы, 18,1

18,7

19,4

21,2

22,3 .

22,3

22,3

23,1

23,1

22,7

21,92

" Линия шлама не различается

1838237

Таблица 3

Таблица 4

Таблица 5 никаких отличий в линиях шлама, образование которых очень нежелательно, Нечеткая линия алама. f838237

Продолжение табл, 5

Таблица 6

Таблица 7

1838237

Продолжение табл, 7

" Линия шлама неразличима.

Составитель Н. Целикова

Редактор С. Кулакова Техред M,Moðãåíòàë Корректор О. Мандзич

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 2897 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5