Применение полиолов в качестве реагентов для контроля образования отложений в способах горнорудного производства
Изобретение относится к технологии получения технологических солевых растворов горнорудного производства, в частности к повышению стабильности этих растворов. Способ включает добавление в раствор одного или более линейных, разветвленных, сверхразветвленных или дендримерных полиолов или их смесей в качестве стабилизирующих технологических добавок. Технологическим солевым раствором является маточный раствор способа Байера, используемого при производстве оксида алюминия из боксита. Повышается стабильность алюмината в маточном растворе и в трубопроводе красного шлама способа Байера. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 9 табл., 9 пр.
УВЕДОМЛЕНИЕ ОБ АВТОРСКОМ ПРАВЕ
Часть описания настоящего патентного документа содержит или может содержать материал, охраняемый авторским правом. Владелец авторского права не возражает против копирования и воспроизведения каким-либо лицом настоящего патентного документа или описания патента в том виде, в котором он имеется в базе данных Бюро по регистрации патентов и товарных знаков, однако сохраняет за собой все прочие авторские права.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к применению линейных, разветвленных, сверхразветвленных или дендримерных полиолов или их смесей в качестве стабилизирующих технологических добавок для водных растворов и/или суспензий солей металлов, применяемых в способах горнорудного производства. Изначально полиолы оказывают на раствор и/или суспензию стабилизирующее действие, способствующее модификации процесса выращивания кристаллов, пороговому ингибированию и диспергированию твердых веществ. Технологические добавки, включающие полиолы, взаимодействуют с растворенными или суспендированными солями, изменяя характер процесса их растворения и/или осаждения по сравнению с процессом, происходящим в отсутствие добавки.
Соли, содержащие алюминий, мышьяк, бериллий, кадмий, кальций, хром, кобальт, медь, железо, ртуть, магний, никель, свинец, скандий, селен, кремний, олово, теллур, титан и цинк, являются основными солями, на которые описываемые полиолы оказывают стабилизирующее воздействие в водной среде в условиях способов горнорудного производства.
Одной из конкретных областей применения полиолов является стабилизация (в качестве ускорителей фильтрования, контролирующих образование отложений) Байеровского бокситного раствора при осуществлении способа Байера.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В различных промышленных способах используют водные растворы, концентрации растворенных веществ в которых превышают их естественную растворимость. Системы, в которых используют такие растворы, часто засоряются ввиду естественной тенденции растворенных минералов образовывать осадки "в узких местах" или налипать на поверхности, которые должны оставаться чистыми. Для преодоления указанных проблем были разработаны технологические добавки. Например, органические соединения, содержащие сульфонаты и другие функциональные группы, стабилизируют воду в парогенераторах. Органические фосфонаты и поликарбоксилаты представляют собой известные стабилизаторы для водоохлаждающих систем. Полиолы, имеющие молекулярную массу, равную или меньше 500, применяют в качестве ингибиторов коррозии и образования отложений в водоохлаждающих системах.
Способ Байера представляет собой конкретную область применения, в которой соль металла обрабатывают в щелочной водной среде. В типичном способе Байера, применяемом для получения оксида алюминия, бокситную руду измельчают, суспендируют в воде и затем выщелачивают щелочью при повышенных температурах и давлениях. Щелочной раствор растворяет оксиды алюминия, образуя водный раствор алюмината натрия. Затем составляющие бокситной руды, нерастворимые в щелочи, отделяют от водной фазы, содержащей растворенный алюминат натрия. Из раствора осаждают твердый тригидрат оксида алюминия и собирают его в виде продукта.
Более подробно, измельченная бокситная руда может быть загружена в смеситель для шлама (шламомешалку), в котором приготавливают водную суспензию. Вода для приготовления суспензии обычно представляет собой отработанный раствор (описанный ниже), в который добавляют щелочь. Эту суспензию бокситной руды затем разбавляют и пропускают через автоклав или батарею автоклавов для выщелачивания, в которых при высоком давлении и высокой температуре происходит выщелачивание из руды приблизительно 98% всего доступного оксида алюминия в виде растворимого в щелочи алюмината натрия. Суспензию, полученную после выщелачивания, затем охлаждают приблизительно с 200°С до приблизительно 105°С в батарее испарителей для снижения давления, в которых происходит регенерация теплоты и конденсата. Раствор алюмината, извлекаемый после испарения, часто содержит приблизительно от 1 до 20% масс. твердых веществ; указанные твердые вещества состоят из нерастворимого остатка, который остается после осаждения или во время выщелачивания. Более крупные твердые частицы могут быть извлечены из раствора алюмината при помощи циклона-пескоуловителя или иных средств. Более мелкие твердые частицы могут быть при необходимости извлечены из раствора сначала осаждением, а затем фильтрованием. Суспензию раствора алюмината, извлекаемую из испарителей для снижения давления, разбавляют потоком рециркулируемого раствора, перетекающего из промывателя. Далее любую суспензию, извлекаемую в способе Байера из автоклавов для выщелачивания при помощи последующего разбавления суспензии, включая разбавление в испарителях для снижения давления, но до прохождения первичного отстойника, называют загрузкой первичного отстойника.
Затем загрузку первичного отстойника загружают в центральный ствол первичного отстойника, в котором ее обрабатывают флоккулянтом. По мере осаждения шлама получают осветленный раствор алюмината натрия, называемый "зеленым" или "маточным" раствором, который перетекает из первичного отстойника и который направляют на последующие операции способа. Затем раствор алюмината обычно далее осветляют фильтрованием, получая фильтрат, содержащий не более чем примерно 10 мг суспендированных твердых веществ на литр раствора, если он содержит неприемлемые концентрации суспендированных твердых веществ (иногда приблизительно от 10 до 500 мг суспендированных твердых веществ на литр). При осуществлении указанного способа наибольшие потери на заводах, перерабатывающих алюминий, проистекают ввиду самоосаждения алюмината в сгустителях, промывателях и на фильтрах. В традиционных производствах для контроля образования отложений и предотвращения указанного осаждения применяют непрерывные водные эмульсии полимеров или биополимеров. Кроме того, было обнаружено, что глюконат натрия, глицерин и другие низкомолекулярные полиолы заметно ингибируют кристаллизацию тригидрата алюминия. Для увеличения размеров кристаллов тригидрата алюминия в проведении осаждения в способе Байера применяют полиглицерины.
В прошлом для ингибирования коррозии и образования отложений в водоохлаждающих системах также применяли моно- или многоосновные спирты с молекулярной массой менее 500. Было обнаружено, что низкомолекулярные (менее 500) мультиполярные органические соединения, содержащие функциональные гидроксильные и/или первичные аминогруппы, ингибируют образование осадка аморфного оксида кремния и в других промышленных системах водопользования.
Такие полиолы, как глицерин, пентаэритрит, маннит и сорбит, а также полиолы на основе глицерина, добавляют в цементные шламы в качестве технологических добавок, замедлителей и средств, повышающих текучесть.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с настоящим изобретением обнаружено, что линейные, разветвленные, сверхразветвленные и дендримерные полиолы, имеющие молекулярную массу от 500 до 1000000, эффективно повышают стабильность алюмината в Байеровском растворе. Такое повышение позволяет снижать осаждение гидрата на фильтрах и рабочих емкостях, что, в свою очередь, снижает затраты на текущий ремонт. Кроме того, поскольку повышение стабильности алюмината в бокситном растворе может непосредственно ингибировать осаждение, оно может приводить к повышению степени выщелачивания оксида алюминия и непосредственно обеспечить повышение выхода продукта. Что касается синтеза линейных и разветвленные полиолов, то они могут быть получены конденсацией мономерных соединений. Общая структура применяемых мономерных соединений представлена ниже.
n, n'=0, 1, 2, 3, …
m, m'=0, 1, 2, 3, …
k, k'=0, 1, 2, 3, …
Предпочтительный заместитель Х представляет собой гидроксид; другие возможные заместители могут представлять собой, в частности, атом водорода, амины, тиолы, карбоксилаты (в виде соли, кислоты или сложного эфира), сульфонаты (в виде соли, кислоты или сложного эфира) и амиды.
Предпочтительный линкер Y представляет собой атом кислорода; другие возможные линкеры могут представлять собой, в частности, линкеры, образованные атомом азота, серы, сульфоксидом, сульфоном, сложноэфирными и амидными функциональными группами, а также одной или множеством метиленовых групп.
Предпочтительный заместитель Z представляет собой гидроксид или атом водорода; другие возможные заместители могут представлять собой амины, тиолы, карбоксилаты (в виде соли, кислоты или сложного эфира), сульфонаты (в виде соли, кислоты или сложного эфира) и амиды.
Предпочтительный заместитель R представляет собой один или сочетание заместителей, выбранных из атома водорода, метила, гидроксида; другие возможные заместители могут представлять собой амины, тиолы, карбоксилаты (в виде соли, кислоты или сложного эфира), сульфонаты (в виде соли, кислоты или сложного эфира) и амиды.
Некоторые конкретные примеры указанной выше общей структуры мономеров включают: этиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, полиэтиленгликоль, 1,2-пропиленгликоль, дипропиленгликоль, полипропиленгликоль, 1,4-бутандиол, пентаметиленгликоль, гексаметиленгликоль, катехин, резорцин, гидрохинон, бисфенол А, 1,1,1-трис(гидроксиметил)метан, 1,1,1-трис(гидроксиметил)этан, 1,1,1-трис(гидроксиметил)пропан, 1,3,5-бензолтриол, 1,2,4-бензолтриол, глицерин, глицериновую кислоту, (2S,3S)-бутан-1,2,3,4-тетрол (треитол), эритрит, мезоэритрит, изоэритрит, бутантетрол, тетритол, треониновую кислоту, эритровую кислоту, рибит, арабинит, ксилит, пентит, рибоновую кислоту, сорбит, маннит, аллит, альтрит, гексит, глюцит, гальцит, дульцит, глюконовую кислоту, манноновую кислоту, маннозу, галактозу, пиранозу, фуранозу, глюкозу и тартрат.
Другие мономерные соединения, которые содержат функционализуемые группы, включают аллилглицерин, хлорпропандиолы, дихлорпропанолы, эпихлоргидрин, тростниковый сахар, гидролизованный крахмал и целлюлозу.
Конденсация мономерных соединений может быть осуществлена способом, позволяющим получать гомополимеры одного мономера, сополимеры двух мономеров в виде статистического сополимера или блок-сополимера или тройной полимер, получаемый из трех мономеров, также в виде вариантов статистических тройных полимеров или тройных блок-сополимеров.
Сверхразветвленные и разветвленные полиолы могут быть синтезированы аддитивной полимеризацией, в основном катализируемой основаниями, эпоксида или эквивалента эпоксида в присутствии инициатора, содержащего активный водород. В качестве инициаторов, способствующих полимеризации мономеров с образованием полиола или производного полиола, применяют соединения, молекулярная масса которых составляет от 17 до 50000 и предпочтительно в диапазоне от 17 до 4000. Примеры инициаторов, содержащих активный водород, включают спирты, амины, тиолы.
Примеры спиртов включают метанол, этанол, бутанол, фенол, воду, этиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, полиэтиленгликоль, 1,2-пропиленгликоль, дипропиленгликоль, полипропиленгликоль, 1,4-бутандиол, гексаметиленгликоль, бисфенол А, триметилолпропан, глицерин, пентаэритрит, маннозу, галактозу, пиранозу, фуранозу, глюкозу, сорбит, маннит, арабинит, мезоэритрит, ксилит, (2S,3S)-бутан-1,2,3,4-тетрол, рибит, глицериновую кислоту, эритровую кислоту, треониновую кислоту, рибоновую кислоту, глюконовую кислоту, манноновую кислоту, а также соединения, которые содержат другие функционализуемые гидроксидные инициирующие группы, например аллилглицерин, инициаторы, содержащие активный водород, 10-ундеценол и тартрат. Уникальный класс инициаторов, содержащих активный водород на основе спирта, представляют собой полисахариды. Неограничивающие примеры возможно используемых полисахаридных молекул инициаторов включают следующие полисахариды: альгинин, амилопектин, амилозу, альфа-целлюлозу, гемицеллюлозу, хитин, хитозан, декстран, гликоген, гуаровую камедь, инулин, пектин, ксантановую камедь, тростниковый сахар, гидролизованный крахмал и целлюлозу.
Примеры аминов включают аммиак, метиламин, этиламин, пропиламин, бутиламин, стеариламин, 10-ундецениламин, дибензиламин, анилин, бензиламин, орто- и пара-толуидин, α,β-нафтиламин, этилендиамин, пропилендиамин, 1,4-бутилендиамин, 1,2-, 1,3-, 1,4-, 1,5- или 1,6-гексаметилендиамин, орто-, мета- и пара-фенилендиамин, 2,4-, 2,6-толилендиамин, 2,2', 2,4- и 4,4'-диаминодифенилметан и диэтилентриамин.
Примеры тиолов включают сероводород, метантиол, этантиол и 1,2-этандитиол.
Сверхразветвленные и разветвленные полиолы могут быть синтезированы аддитивной полимеризацией одного, двух или множества эпоксидов или их эквивалентов. Примеры эпоксидов включают глицидол, аллилглицидиловый эфир, этиленоксид, пропиленоксид, бутиленоксид, винилоксиран, хлорпропанолы, дихлорпропанолы и эпихлоргидрин.
Информация о сверхразветвленных полиолах, их синтезе и определении их молекулярной массы и степени разветвленности, а также определение последней, может быть найдена в публикациях Sunder A. et al, а информация о высокомолекулярных сильноразветвленных полиолах может быть найдена в публикациях Kainthan R. et al.
Синтез дендримеров полиолов осуществляют на основе простого, воспроизводимого двухстадийного протокола, который включает аллилирование аллилового спирта и последующее каталитическое дигидроксилирование двойной аллильной связи. Настоящее изобретение по существу относится к полиолам, содержащим от 25 до 12000, предпочтительно от 42 до 7200 повторяющихся звеньев вышеуказанных мономерных соединений.
Предпочтительный полиол, применяемый в настоящем способе, представляет собой полиглицерин линейной или разветвленной структуры. Полиолы, применяемые согласно настоящему изобретению, также могут представлять собой полисорбит, полидекстрозу, производные поливинилового спирта и т.д. Полиол согласно изобретению может быть введен в способ Байера в различных дозировках. Обычно его добавляют в диапазоне 0,1-100 частей на миллион. В предпочтительном примере осуществления хорошие результаты часто достигаются при использовании 5-50 частей на миллион.
Далее изобретение описано при помощи подробного описания и следующих примеров, которые не ограничивают объем изобретения, защищаемый прилагаемой формулой изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с настоящим изобретением заявлен способ повышения стабильности технологических солевых растворов систем горнорудного производства посредством добавления в раствор эффективного количества полиола, распределения полиола в растворе и стабилизации соли в технологическом растворе. Изобретение также включает обработку маточного раствора способа Байера. Способ повышения стабильности алюмината в маточном растворе включает добавление в маточный раствор эффективного количества полиола, распределение полиола в маточном растворе и стабилизацию алюмината в маточном растворе.
В соответствии с настоящим изобретением полиол содержит от 5 до 30 миллиэквивалентов гидроксильных единиц на один грамм активного полимера, предпочтительно от 8 до 18 миллиэквивалентов гидроксильных единиц на один грамм активного полимера. В соответствии с изобретением полиол представляет собой линейный, разветвленный, сверхразветвленный или дендримерный полиол.
Полиол согласно изобретению синтезирован аддитивной полимеризацией или поликонденсацией (конденсационной полимеризацией) предпочтительно от 25 до 12000 мономерных единиц и наиболее предпочтительно от 42 до 7200 мономерных единиц.
Настоящее изобретение также включает полиол, который может быть синтезирован с использованием единственного мономера или сочетания множества мономеров, и при этом мономеры могут быть распределены статистически или в виде дискретных блоков или групп, и при этом молекулярная масса полиола составляет от 500 до 1000000. Изобретение включает полиол, представляющий собой линейный полиглицерин, разветвленный полиглицерин, сверхразветвленный полиглицерин, дендримерный полиглицерин, линейный полисорбит, разветвленный полисорбит, сверхразветвленный полисорбит или дендримерный полисорбит.
При использовании изобретения в способе Байера хорошие результаты достигаются при концентрации добавки в маточном Байеровском растворе, составляющей не менее 0,1 части на миллион, предпочтительно концентрация в маточном Байеровском растворе составляет от 0,1 до 100 частей на миллион и наиболее предпочтительно концентрация в маточном Байеровском растворе составляет от 5 до 50 частей на миллион.
ПРИМЕРЫ
Вышеизложенное может быть понято лучше при рассмотрении следующих примеров, которые предназначены для иллюстрации способов осуществления изобретения и не ограничивают объем настоящего изобретения. Следует понимать, что в представленных предпочтительных примерах осуществления могут быть сделаны различные изменения и модификации, очевидные специалистам в данной области техники. Такие изменения и модификации можно осуществить, не выходя за пределы сущности и объема настоящего изобретения и также не ухудшая преимуществ, достигаемых применением настоящего изобретения. Таким образом, все допустимые изменения и модификации включены в объем, защищаемый прилагаемой формулой изобретения.
Описание испытуемых продуктов, используемых в примерах
| А | декстран |
| В | производное полисахарида |
| С | производное полисахарида |
| D | производное полисахарида |
| Е | производное поливинилового спирта (ПВС) |
| F | сверхразветвленный полиглицерин |
| G | частично разветвленный полиглицерин |
| Н | частично разветвленный полиглицерин |
| I | частично разветвленный полиглицерин |
| J | полидекстроза |
| K | частично разветвленный полиглицерин (низкомолекулярный) |
| L | частично разветвленный полиглицерин (низкомолекулярный) |
| М | частично разветвленный полиглицерин (низкомолекулярный) |
| N | частично разветвленный полиглицерин (со средней молекулярной массой) |
| O | частично разветвленный полиглицерин (высокомолекулярный) |
| Р | частично разветвленный полиглицерин (высокомолекулярный) |
| Q | сверхразветвленный полиглицерин (высокомолекулярный) |
| R | сверхразветвленный полиглицерин (высокомолекулярный) |
| S | сверхразветвленный полиглицерин (высокомолекулярный) |
| Т | сверхразветвленный полиглицерин (высокомолекулярный) |
| U | сверхразветвленный полиглицерин (низкомолекулярный) |
| V | сверхразветвленный полиглицерин (низкомолекулярный) |
Пример 1
Испытания проводили для определения воздействия производных полисахаридов (А, В, С, D), производного ПВС (Е) и полиглицерина (F) на контроль стабильности раствора (потери оксида алюминия и скорость образования отложений). В испытаниях использовали маточный раствор Байера, приготовленный растворением определенного количества тригидратов алюминия в отработанном растворе с получением требуемого исходного отношения А/С (отношение алюминия к щелочи). Реагенты, стабилизирующие раствор, заранее отмеряли в бутылки Nalgene емкостью 250 мл. Далее в каждую бутылку декантировали по 200 мл приготовленного раствора и затем бутылки помещали на роторный нагреватель для перемешивания и нагревания до 80°С на водяной бане в течение приблизительно 29 часов. Во время испытания через определенные интервалы из каждой бутылки отбирали образец раствора объемом 10 мл и анализировали отношение А/С. Были получены результаты (таблица 1), показывающие точки излома А/С. Из результатов, представленных в таблице 1, видно, что отношение А/С холостого раствора (без добавления полимера) резко снижается в течение 20 часов. Поведение растворов, в которые было добавлено производное ПВС (Е), было несколько лучшим, чем поведение холостого раствора. Тем не менее добавление А, В, С, D и F к образцам позволило поддерживать отношение А/С в течение 20 часов. Кроме того, добавление 10 частей на миллион А, 10 частей на миллион С, 20 частей на миллион D и 54 частей на миллион F позволило поддерживать отношение А/С постоянным в течение всех 29 часов. Но при добавлении 10 частей на миллион В в образец отношение А/С начало падать спустя 20 часов.
| Таблица 1 | ||||||
| Зависимость ухудшения А/С от времени в приготовленных бокситных растворах в присутствии или в отсутствие реагентов | ||||||
| Продукт | Дозировка полимера, частей на миллион | А/С (0 ч) | А/С (3 ч) | А/С (20 ч) | А/С (24 ч) | А/С (29 ч) |
| Холостой | 0 | 0,695 | 0,696 | 0,614 | 0,577 | 0,541 |
| А | 10,43 | 0,695 | 0,696 | 0,698 | 0,692 | 0,694 |
| F | 54,00 | 0,695 | 0,696 | 0,688 | 0,694 | 0,693 |
| Е | 12,50 | 0,695 | 0,695 | 0,675 | 0,610 | 0,551 |
| С | 10,00 | 0,695 | 0,696 | 0,695 | 0,691 | 0,686 |
| В | 10,00 | 0,695 | 0,696 | 0,688 | 0,670 | 0,606 |
| D | 20,00 | 0,695 | 0,695 | 0,696 | 0,693 | 0,694 |
Пример 2
Испытания проводили для определения воздействия производных полисахаридов (А и С), различных полиглицеринов (F, G и Н) и полидекстрозы J на контроль стабильности раствора (потери оксида алюминия и скорость образования отложений). В испытаниях использовали маточный раствор Байера, приготовленный растворением определенного количества тригидратов алюминия в отработанном растворе с получением требуемого исходного отношения А/С (отношение алюминия к щелочи). Реагенты, стабилизирующие раствор, заранее отмеряли в бутылки Nalgene емкостью 250 мл. Далее в каждую бутылку декантировали по 200 мл приготовленного раствора и затем бутылки помещали на роторный нагреватель для перемешивания и нагревания до 55°С на водяной бане в течение приблизительно 27 часов. Во время испытания через определенные интервалы из каждой бутылки отбирали образец раствора объемом 10 мл и анализировали отношение А/С. Из результатов, представленных в таблице 2, видно, что отношение А/С холостого раствора (без добавления полимера) резко снижается в течение 27 часов. При добавлении в раствор 10,43 частей на миллион А его поведение было аналогично поведению холостого раствора. При добавлении в раствор J отношение А/С несколько падало спустя 22 часа. Тем не менее добавление С, G, F и Н к образцам позволило поддерживать отношение А/С постоянным в течение всех 27 часов.
| Таблица 2 | |||||||
| Зависимость ухудшения А/С от времени в приготовленных бокситных растворах в присутствии или в отсутствие реагентов | |||||||
| Продукт | Дозировка полимера, частей на миллион | 0 ч | 3 ч | 19 ч | 22 ч | 25 ч | 27 ч |
| Холостой | 0 | 0,726 | 0,725 | 0,719 | 0,693 | 0,661 | 0,643 |
| А | 10,43 | 0,726 | 0,725 | 0,719 | 0,707 | 0,676 | 0,660 |
| G | 13,50 | 0,726 | 0,725 | 0,724 | 0,726 | 0,724 | 0,723 |
| F | 13,50 | 0,726 | 0,725 | 0,724 | 0,727 | 0,727 | 0,727 |
| J | 13,50 | 0,726 | 0,725 | 0,723 | 0,724 | 0,716 | 0,705 |
| Н | 13,50 | 0,726 | 0,726 | 0,723 | 0,725 | 0,723 | 0,721 |
| С | 10,00 | 0,726 | 0,726 | 0,724 | 0,726 | 0,727 | 0,726 |
Пример 3
Испытания проводили для определения воздействия дозировки полиглицеринов (F, G и Н) на контроль стабильности раствора (потери оксида алюминия и скорость образования отложений). В испытаниях использовали маточный раствор Байера, приготовленный растворением определенного количества тригидратов алюминия в отработанном растворе с получением требуемого исходного отношения А/С (отношение алюминия к щелочи). Реагенты, стабилизирующие раствор, заранее отмеряли в бутылки Nalgene емкостью 250 мл. Далее в каждую бутылку декантировали по 200 мл приготовленного раствора и затем бутылки помещали на роторный нагреватель для перемешивания и нагревания до 55°С на водяной бане в течение приблизительно 28 часов. Во время испытания через определенные интервалы из каждой бутылки отбирали образец раствора объемом 10 мл и анализировали отношение А/С. Из результатов, представленных в таблице 3, видно, что отношение А/С холостого раствора (без добавления полимера) значительно снижается в течение 28 часов. При добавлении в растворы 10,43 частей на миллион А, 0,54 части на миллион G и 0,54 части на миллион Н их поведение было аналогично поведению холостого раствора. При добавлении Н поведение раствора слегка улучшалось при повышении дозировки с 0,54 частей на миллион до 2,16 частей на миллион. При добавлении в растворы G отношение А/С повышалось по мере повышения дозировки. Кроме того, при добавлении F в количестве 0,54, 2,16 и 5,4 частей на миллион отношение А/С оставалось постоянным в течение 25 часов.
| Таблица 3 | |||||||
| Зависимость ухудшения А/С от времени в приготовленных бокситных растворах в присутствии или в отсутствие различных дозировок реагентов | |||||||
| Продукт | Дозировка полимера, частей на миллион | 0 ч | 4 ч | 20 ч | 23 ч | 25,5 ч | 28 ч |
| Холостой | 0 | 0,748 | 0,750 | 0,715 | 0,683 | 0,639 | 0,606 |
| А | 10,43 | 0,748 | 0,750 | 0,722 | 0,695 | 0,655 | 0,623 |
| G | 0,54 | 0,748 | 0,750 | 0,725 | 0,694 | 0,646 | 0,611 |
| F | 0,54 | 0,748 | 0,750 | 0,748 | 0,747 | 0,744 | 0,697 |
| Н | 0,54 | 0,748 | 0,750 | 0,708 | 0,676 | 0,637 | 0,605 |
| G | 2,16 | 0,748 | 0,750 | 0,736 | 0,708 | 0,659 | 0,622 |
| F | 2,16 | 0,748 | 0,750 | 0,749 | 0,749 | 0,749 | 0,750 |
| Н | 2,16 | 0,748 | 0,750 | 0,726 | 0,693 | 0,642 | 0,605 |
| G | 5,40 | 0,748 | 0,750 | 0,735 | 0,707 | 0,661 | 0,624 |
| F | 5,40 | 0,748 | 0,750 | 0,749 | 0,750 | 0,749 | 0,749 |
| Н | 5,40 | 0,748 | 0,750 | 0,720 | 0,692 | 0,657 | 0,626 |
Пример 4
Также были проведены испытания для определения воздействия добавления боксита на контроль стабильности раствора (СР), оказываемого полиглицеринами, с использованием отработанных бокситных растворов в качестве исходных растворов. В испытаниях использовали маточный раствор Байера, приготовленный растворением определенного количества тригидратов алюминия в отработанном растворе с получением требуемого исходного отношения А/С (отношение алюминия к щелочи). Реагенты, стабилизирующие раствор, заранее отмеряли в бутылки Nalgene емкостью 250 мл. Далее в каждую бутылку декантировали по 200 мл приготовленного раствора и затем бутылки помещали на роторный нагреватель для перемешивания и нагревания до 70°С на водяной бане. Во время испытания через определенные интервалы из каждой бутылки отбирали образец раствора объемом 10 мл и анализировали отношение А/С. Из результатов, представленных в таблице 4, видно, что в растворе, содержащем 0,5 г/л боксита, отношение А/С холостого раствора (без добавления полимера) значительно снижается в течение 16 часов. Поведение растворов, в которые были добавлены A, G, I и Н, было аналогично поведению холостого раствора. При добавлении в раствор F при 70°С отношение А/С остается постоянным в течение 20 часов.
| Таблица 4 | |||||||
| Зависимость ухудшения А/С от времени в приготовленных бокситных растворах в присутствии или в отсутствие различных дозировок реагентов | |||||||
| Продукт | Дозировка полимера, частей на миллион | 0 ч | 1 ч | 16 ч | 18 ч | 20 ч | 24 ч |
| Холостой | 0 | 0,710 | 0,708 | 0,682 | 0,670 | 0,658 | 0,631 |
| А | 10,43 | 0,710 | 0,709 | 0,684 | 0,671 | 0,656 | 0,629 |
| G | 5,40 | 0,710 | 0,708 | 0,684 | 0,674 | 0,657 | 0,634 |
| F | 5,40 | 0,710 | 0,710 | 0,710 | 0,710 | 0,705 | 0,707 |
| I | 10,80 | 0,710 | 0,710 | 0,685 | 0,675 | 0,658 | 0,632 |
| G | 10,80 | 0,710 | 0,709 | 0,677 | 0,665 | 0,648 | 0,621 |
| F | 10,80 | 0,710 | 0,710 | 0,710 | 0,710 | 0,706 | 0,707 |
| Н | 10,80 | 0,710 | 0,709 | 0,688 | 0,676 | 0,661 | 0,636 |
| G | 21,60 | 0,710 | 0,709 | 0,672 | 0,656 | 0,643 | 0,615 |
| F | 21,60 | 0,710 | 0,710 | 0,710 | 0,706 | 0,707 | 0,707 |
| Н | 21,60 | 0,710 | 0,709 | 0,672 | 0,654 | 0,643 | 0,613 |
| А | 20,85 | 0,710 | 0,709 | 0,685 | 0,669 | 0,657 | 0,630 |
Пример 5
Также были проведены испытания для определения воздействия добавления боксита на контроль стабильности раствора (СР), оказываемого полиглицеринами, проводимые на отработанных бокситных растворах, применяемых в качестве исходных растворов. В испытаниях использовали маточный раствор Байера, приготовленный растворением определенного количества тригидратов алюминия в отработанном растворе с получением требуемого исходного отношения А/С (отношение алюминия к щелочи). Реагенты, стабилизирующие раствор, заранее отмеряли в бутылки Nalgene емкостью 250 мл. Далее в каждую бутылку декантировали по 200 мл приготовленного раствора и затем бутылки помещали на роторный нагреватель для перемешивания и нагревания до 55°С на водяной бане. Во время испытания через определенные интервалы из каждой бутылки отбирали образец раствора объемом 10 мл и анализировали отношение А/С. Из результатов, представленных в таблице 5, видно, что в растворе, содержащем 0,5 г/л боксита, отношение А/С при добавлении в раствор 10,8 частей на миллион F начинало снижаться спустя 4,5 часа. По мере повышения дозировки F с 10,8 частей на миллион до 21,6 частей на миллион раствор оставался стабильным в течение всего периода 8,75 часов.
| Таблица 5 | |||||||
| Зависимость ухудшения А/С от времени в приготовленных бокситных растворах в присутствии или в отсутствие различных дозировок реагентов | |||||||
| Продукт | Дозировка полимера, частей на миллион | 0 ч | 1,5 ч | 4,5 ч | 6 ч | 7,25 ч | 8,75 ч |
| Холостой | 0 | 0,728 | 0,728 | 0,720 | 0,707 | 0,688 | 0,671 |
| А | 10,43 | 0,728 | 0,728 | 0,725 | 0,706 | 0,696 | 0,677 |
| I | 10,80 | 0,728 | 0,728 | 0,722 | 0,705 | 0,690 | 0,669 |
| G | 10,80 | 0,728 | 0,729 | 0,722 | 0,705 | 0,689 | 0,671 |
| F | 10,80 | 0,728 | 0,729 | 0,727 | 0,717 | 0,704 | 0,689 |
| Н | 10,80 | 0,728 | 0,728 | 0,725 | 0,710 | 0,694 | 0,677 |
| G | 21,60 | 0,728 | 0,729 | 0,720 | 0,694 | 0,683 | 0,662 |
| F | 21,60 | 0,728 | 0,729 | 0,730 | 0,727 | 0,729 | 0,725 |
| Н | 21,60 | 0,728 | 0,729 | 0,721 | 0,704 | 0,690 | 0,667 |
| А | 20,85 | 0,728 | 0,729 | 0,722 | 0,697 | 0,688 | 0,665 |
Пример 6
Также были проведены испытания для определения воздействия добавления боксита на контроль стабильности раствора (СР), оказываемого полиглицеринами, проводимые на отработанных бокситных растворах, применяемых в качестве исходных растворов. В испытаниях использовали маточный раствор Байера, приготовленный растворением определенного количества тригидратов алюминия в отработанном растворе с получением требуемого исходного отношения А/С (отношение алюминия к щелочи). Реагенты, стабилизирующие раствор, заранее отмеряли в бутылки Nalgene емкостью 250 мл. Далее в каждую бутылку декантировали по 200 мл приготовленного раствора и затем бутылки помещали на роторный нагреватель для перемешивания и нагревания до 70°С на водяной бане. Спустя 30 минут в каждую бутылку добавляли 0,4 г порошка боксита. Во время испытания через определенные интервалы из каждой бутылки отбирали образец раствора объемом 10 мл и анализировали отношение А/С. Из результатов, показанных в таблице 6, видно, что холостой раствор, содержащий 2 г/л боксита, начинает разлагаться сразу же после добавления твердого вещества. Добавление A, G, I и Н не может удержать падения отношения А/С. Но при добавлении в раствор 21,6 частей на миллион F отношение А/С поддерживается в течение 4,5 часов.
| Таблица 6 | |||||||
| Зависимость ухудшения А/С от времени в приготовленных бокситных растворах в присутствии или в отсутствие различных дозировок реагентов | |||||||
| Продукт | Дозировка полимера, частей на миллион | 0 ч | 1,5 ч | 2,75 ч | 4,5 ч | 6,25 ч | 8 ч |
| Холостой | 0 | 0,709 | 0,689 | 0,661 | 0,639 | 0,619 | 0,610 |
| А | 10,43 | 0,709 | 0,690 | 0,670 | 0,650 | 0,628 | 0,613 |
| I | 21,60 | 0,709 | 0,688 | 0,668 | 0,647 | 0,626 | 0,611 |
| G | 10,80 | 0,709 | 0,689 | 0,670 | 0,649 | 0,628 | 0,611 |
| F | 10,80 | 0,709 | 0,701 | 0,691 | 0,670 | 0,655 | 0,639 |
| Н | 10,80 | 0,709 | 0,690 | 0,669 | 0,647 | 0,625 | 0,608 |
| G | 21,60 | 0,709 | 0,691 | 0,670 | 0,649 | 0,628 | 0,611 |
| F | 21,60 | 0,709 | 0,704 | 0,706 | 0,710 | 0,698 | 0,676 |
| Н | 21,60 | 0,709 | 0,693 | 0,670 | 0,648 | 0,626 | 0,609 |
| А | 20,85 | 0,709 | 0,692 | 0,670 | 0,648 | 0,627 | 0,613 |
Пример 7
Также были проведены испытания для определения воздействия загрузки твердого вещества на контроль стабильности раствора (СР), оказываемого полиглицеринами, проводимые на отработанных бокситных растворах, применяемых в качестве исходных растворов. В испытаниях использовали маточный раствор Байера, приготовленный растворением определенного количества тригидратов алюминия в отработанном растворе с получением требуемого исходного отношения А/С (отношение алюминия к щелочи). Реагенты, стабилизирующие раствор, заранее отмеряли в бутылки Nalgene емкостью 250 мл. Далее в каждую бутылку декантировали по 200 мл приготовленного раствора и затем бутылки помещали на роторный нагреватель для перемешивания и нагревания до 70°С на водяной бане. Спустя 30 минут в каждую бутылку добавляли 0,01 г порошка боксита. Во время испытания через определенные интервалы из каждой бутылки отбирали образец раствора объемом 10 мл и анализировали отношение А/С. Из результатов, показанных в таблице 7, видно, что в растворе, содержащем 0,05 г/л боксита, отношение А/С холостого раствора (без добавления полимера) значительно снижается в течение 24 часов. При добавлении в раствор F при 70°С А/С остается постоянным в течение 24 часов. Тем не менее отношение А/С при добавлении в раствор 10,8 частей на миллион A, G, I и Н (10 частей на миллион и 20 частей на миллион) начинало снижаться спустя 16 часов. По мере повышения дозировки А и G с 10,8 частей на миллион до 21,6 частей на миллион раствор оставался стабильным в течение 18 часов.
| Таблица 7 | |||||||
| Зависимость ухудшения А/С от времени в приготовленных бокситных растворах в присутствии или в отсутствие различных дозировок реагентов | |||||||
| Продукт | Дозировка полимера, частей на миллион | 0 ч | 1 ч | 16 ч | 18 ч | 20 ч | 24 ч |
| Холостой | 0 | 0,731 | 0,729 | 0,707 | 0,692 | 0,681 | 0,634 |
| А | 10,43 | 0,731 | 0,729 | 0,705 | 0,702 | 0,685 | 0,645 |
| I | 10,80 | 0,731 | 0,729 | 0,718 | 0,708 | 0,690 | 0,648 |
| G | 10,80 | 0,731 | 0,728 | 0,713 | 0,703 | 0,686 | 0,651 |
| F | 10,80 | 0,731 | 0,729 | 0,722 | 0,728 | 0,728 | 0,728 |
| Н | 10,80 | 0,731 | 0,728 | 0,713 | 0,705 | 0,690 | 0,655 |
| G | 21,60 | 0,731 | 0,728 | 0,717 | 0,717 | 0,705 | 0,671 |
| F | 21,60 | 0,731 | 0,728 | 0,727 | 0,730 | 0,729 | 0,726 |
| Н | 21,60 | 0,731 | 0,727 | 0,714 | 0,709 | 0,696 | 0,664 |
| А | 20,85 | 0,731 | 0,727 | 0,718 | 0,716 | 0,706 | 0,677 |
Пример 8
Также были проведены испытания для определения воздействия молекулярной массы частично разветвленных полиглицеринов на контроль стабильности раствора (СР), оказываемого полиглицеринами, проводимые на отработанных бокситных растворах, применяемых в качестве исходных растворов. В испытаниях использовали маточный раствор Байера, приготовленный растворением определенного количества тригидратов алюминия в отработанном растворе с получением требуемого исходного отношения А/С (отношение алюминия к щелочи). Реагенты, стабилизирующие раствор, заранее отмеряли в бутылки Nalgene емкостью 250 мл. Далее в каждую бутылку декантировали по 200 мл приготовленного раствора и затем бутылки помещали на роторный нагреватель для перемешивания и нагревания до 70°С на водяной бане. Спустя 30 минут в каждую бутылку добавляли 0,01 г порошка боксита. Во время испытания через определенные интервалы из каждой бутылки отбирали образец раствора объемом 10 мл и анализировали отношение А/С. Из результатов, показанных в таблице 8, видно, что отношение А/С холостого раствора (без добавления полимера) значительно снижается в течение 24 часов. Кроме того, эффективность стабилизации полиглицеринами повышалась по мере повышения молекулярной массы (от 200 у K до 100000 у О) и достигала плато между О и Р.
| Таблица 8 | |||||||
| Зависимость ухудшения А/С от времени в приготовленных бокситных растворах в присутствии или в отсутствие полиглицеринов с различными ММ | |||||||
| Продукт | Дозировка полимера, частей на миллион | 0 ч | 1 ч | 16 ч | 18 ч | 20 ч | 24 ч |
| Холостой | 0 | 0,736 | 0,738 | 0,675 | 0,660 | 0,639 | 0,593 |
| А | 20,85 | 0,736 | 0,739 | 0,693 | 0,676 | 0,655 | 0,608 |
| F | 10,80 | 0,736 | 0,739 | 0,739 | 0,738 | 0,738 | 0,739 |
| K | 20,00 | 0,736 | 0,738 | 0,674 | 0,661 | 0,641 | 0,597 |
| L | 20,00 | 0,736 | 0,737 | 0,714 | 0,702 | 0,686 | 0,643 |
| М | 20,00 | 0,736 | 0,736 | 0,712 | 0,703 | 0,689 | 0,656 |
| N | 20,00 | 0,736 | 0,737 | 0,719 | 0,714 | 0,699 | 0,660 |
| O | 20,00 | 0,736 | 0,737 | 0,729 | 0,727 | 0,720 | 0,690 |
| Р | 20,00 | 0,736 | 0,737 | 0,729 | 0,726 | 0,721 | 0,690 |
| А | 34,75 | 0,736 | 0,736 | 0,729 | 0,725 | 0,718 | 0,688 |
Пример 9
Также были проведены испытания для определения воздействия молекулярной массы сверхразветвленных полиглицеринов на контроль стабильности раствора (СР), оказываемого полиглицеринами, проводимые на отработанных бокситных растворах, применяемых в качестве исходных растворов. В испытаниях использовали маточный раствор Байера, приготовленный растворением определенного количества тригидратов алюминия в отработанном растворе с получением требуемого исходного отношения А/С (отношение алюминия к щелочи). Реагенты, стабилизирующие раствор, заранее отмеряли в бутылки Nalgene емкостью 250 мл. Далее в каждую бутылку декантировали по 200 мл приготовленного раствора и затем бутылки помещали на роторный нагреватель для перемешивания и нагревания до 70°С на водяной бане. Спустя 30 минут в каждую бутылку добавляли 0,01 г порошка боксита. Во время испытания через определенные интервалы из каждой бутылки отбирали образец раствора объемом 10 мл и анализировали отношение А/С. Из результатов, показанных в таблице 9, видно, что в холостом растворе, содержащем 0,05 г/л боксита, отношение А/С значительно снижается в течение 24 часов. По сравнению с А добавление сверхразветвленных полиглицеринов, Mw которых составляла 1000-50000 (U, V), значительно повышало стабильность раствора при гораздо более низких дозировках. Кроме того, высокомолекулярные сверхразветвленные полиглицерины (Q, S, R, Т, MW: 50000-1000000) оказывали более выраженное действие, чем вещество А в той же дозировке.
| Таблица 9 | ||||||
| Зависимость ухудшения А/С от времени в приготовленных бокситных растворах в присутствии или в отсутствие сверхразветвленных полиглицеринов, имеющих различные MW | ||||||
| Продукт | Дозировка полимера, частей на миллион | 1 ч | 17 ч | 19 ч | 22 ч | 24 ч |
| Холостой | 0 | 0,730 | 0,680 | 0,667 | 0,645 | 0,633 |
| А | 20,85 | 0,732 | 0,693 | 0,680 | 0,653 | 0,640 |
| F | 10,80 | 0,731 | 0,730 | 0,730 | 0,726 | 0,726 |
| Q | 20,00 | 0,725 | 0,719 | 0,716 | 0,703 | 0,690 |
| R | 20,00 | 0,726 | 0,717 | 0,714 | 0,701 | 0,684 |
| S | 20,00 | 0,725 | 0,718 | 0,715 | 0,701 | 0,689 |
| Т | 20,00 | 0,725 | 0,718 | 0,718 | 0,705 | 0,691 |
| U | 10,00 | 0,731 | 0,712 | 0,704 | 0,688 | 0,679 |
| V | 10,00 | 0,731 | 0,730 | 0,727 | 0,726 | 0,726 |
1. Способ повышения стабильности технологических солевых растворов систем горнорудного производства, включающий:
i. добавление в раствор одного или более полиолов;
ii. распределение полиолов в растворе; и
iii. стабилизацию соли, растворенной в технологическом солевом растворе, где технологический солевой раствор представляет собой маточный раствор способа Байера.
2. Способ по п.1, в котором полиолы содержат от 5 до 30 мэкв. гидроксильных единиц на один грамм активного полимера.
3. Способ по п.1, в котором полиолы содержат от 8 до 18 мэкв. гидроксильных единиц на один грамм активного полимера.
4. Способ по п.1, в котором полиолы представляют собой линейные, разветвленные, сверхразветвленные или дендримерные полиолы.
5. Способ по п.1, в котором полиолы синтезированы аддитивной полимеризацией или конденсационной полимеризацией.
6. Способ по п.1, в котором полиолы синтезированы из мономерных звеньев, количество которых составляет от 25 до 12000.
7. Способ по п.1, в котором полиолы синтезированы из мономерных звеньев, количество которых составляет от 42 до 7200.
8. Способ по п.1, в котором полиолы синтезированы из одного мономера или сочетания множества мономеров.
9. Способ по п.7, в котором мономеры в полиолах могут быть распределены статистически или в виде дискретных блоков или групп.
10. Способ по п.1, в котором молекулярная масса полиолов составляет от 500 до 1000000.
11. Способ по п.4, в котором полиол представляет собой полиглицерин.
12. Способ по п.4, в котором полиол представляет собой полисорбит.
13. Способ по п.1, в котором полиолы добавляют в маточный раствор способа Байера при концентрации не менее 0,1 части на миллион.
14. Способ по п.1, в котором полиолы добавляют в маточный раствор способа Байера при концентрации от 0,1 до 100 частей на миллион.
15. Способ по п.1, в котором полиолы добавляют в маточный раствор способа Байера при концентрации от 5 до 50 частей на миллион.
16. Способ повышения стабильности алюмината в маточном растворе способа Байера, включающий:
(i) добавление в маточный раствор способа Байера одного или более полиолов;
(ii) смешивание полиолов с маточным раствором способа Байера; и
(iii) стабилизацию алюмината в маточном растворе способа Байера.
17. Способ повышения стабильности алюмината в трубопроводе красного шлама в способе Байера, включающий:
i. добавление в технологический раствор одного или более полиолов;
ii. распределение полиолов в технологическом растворе; и
iii. стабилизацию соли, растворенной в технологическом растворе, где технологический солевой раствор представляет собой маточный раствор способа Байера.
