Новый подход к регулированию отложений dsp в процессе байера



Новый подход к регулированию отложений dsp в процессе байера
Новый подход к регулированию отложений dsp в процессе байера
Новый подход к регулированию отложений dsp в процессе байера
Новый подход к регулированию отложений dsp в процессе байера
Новый подход к регулированию отложений dsp в процессе байера
Новый подход к регулированию отложений dsp в процессе байера
Новый подход к регулированию отложений dsp в процессе байера
Новый подход к регулированию отложений dsp в процессе байера
Новый подход к регулированию отложений dsp в процессе байера
Новый подход к регулированию отложений dsp в процессе байера
Новый подход к регулированию отложений dsp в процессе байера

 


Владельцы патента RU 2537417:

НАЛКО КОМПАНИ (US)

Изобретение относится к производству глинозема в ходе процесса Байера. Способ удаления кремнезема в ходе процесса Байера включает добавление промотирующего агента в технологическую среду производства глинозема, образование кремнеземсодержащего осадка и удаление его из технологической среды производства глинозема. Промотирующий агент является композицией, включающей дисперсию кремнезема или кремнезем в сухом виде, и имеет размер частиц от 2 нм до 200 нм. Обеспечивается контроль уровня примеси кремнезема в глиноземном продукте. 13 з.п. ф-лы, 10 ил., 1 табл., 1 пр.

 

Уровень техники

Настоящее изобретение относится к композициям и способам применения указанных композиций для обработки различных промышленных технологических потоков, в частности к конкретным композициям, которые оказались особенно эффективными в промотировании образования алюмосиликата натрия (также известного как продукт десиликации или DSP) в ходе процесса Байера.

Как описано в патенте США 6,814,873, процесс Байера используется для производства глинозема из бокситовой руды. Так как в процессе Байера для извлечения глинозема из боксита используется раствор каустической соды, постоянное использование свежеприготовленного раствора каустической соды чрезвычайно дорого. В результате раствор каустической соды, известный как "щелочной раствор" и/или "отработанный щелочной раствор", возвращается обратно с более поздних стадий процесса Байера на более ранние стадии, формируя таким образом замкнутый поток жидкости. В контексте настоящей заявки приведенное выше описание следует рассматривать как определение термина "щелочной раствор". Однако повторное использование щелочного раствора в замкнутом потоке жидкости имеет свои сложности.

Бокситное сырье содержит кремнезем в различных формах и количествах. Некоторые формы кремнезема инертны, таким образом, они не растворяются и остаются в виде твердого песка или пульпы в цикле Байера. Другие формы кремнезема (например, глины и каолинит) являются реакционноспособными и растворяются в каустической соде при добавлении в щелочной раствор в процессе Байера. Так как отработанный щелочной раствор неоднократно используется в цикле процесса Байера, концентрация кремнезема в щелочном растворе увеличивается до точки, где он выпадает в осадок, как правило, в соединении с алюминием и натрием с образованием нерастворимого алюмосиликата натрия. Указанное соединение может осаждаться в виде взвеси частиц в растворе, но чаще он откладывается в виде твердых отложений на стенках сосудов в различных частях оборудования в цикле Байера. Алюмосиликатные отложения обычно присутствуют в двух формах, содалита и канкринита. Эти и другие формы алюмосиликатных отложений обычно относят, так же как они определены в рамках данной заявки, к терминам "продукт десиликации" или "DSP".

Продукт десиликации описан во многих источниках и зачастую предполагается, что он характеризуется формулой 3(Na2O·Al2O3·2SiO2·0-2 H2O)·2NaX, где X представляет собой ОН-, Cl-, C O 3 2 S O 4 2 . Накопление кремнезема в щелочном растворе в ходе процесса Байера затруднительно, так как DSP характеризуется обратной растворимостью (его осаждение увеличивается при повышении температуры) и может осаждаться в виде твердых, нерастворимых кристаллических солей. Повышенная концентрация кремнезема в растворе приводит к увеличению осаждения DSP. Поскольку DSP накапливается в виде твердых отложений в трубах, емкостях, теплообменном и другом технологическом оборудовании, образуются сужения и заторы, что может негативно влиять на прохождение щелочного раствора. За счет своей теплопроводности DSP-отложения на теплообменных поверхностях также могут снижать эффективность теплообмена. Кроме того, плохое регулирование содержания кремнезема в растворе также может влиять на качество конечного продукта - тригидрата алюминия за счет примесей SiO2.

Эти дополнительные сложности требуют проведения ряда мер для снижения влияния растворенного кремнезема на протекание процесса. С точки зрения образования отложений одним из ключевых моментов является вынужденный значительный простой технологического оборудования в ходе процесса Байера. Оборудование, как правило, отключают для проведения регулярных операций по очистке от отложений. Кроме того, DSP-отложения трудно удалить, и для этого требуется применение опасных концентрированных кислот, например, таких как серная кислота.

Кроме того, технологическое оборудование для процесса Байера обычно также включает стадию десиликации. Указанная стадия обеспечивает контролируемое выведение силикатов из цикла (в виде "свободного" твердого продукта DSP), что снижает концентрацию кремнезема в растворе. Стадия десиликации, как правило, проводится перед стадией выщелачивания и устраняет некоторое количество кремнезема из жидкостей, используемых в процессе Байера. Обычно десиликация представляет собой процесс, который включает в себя выдерживание суспензии по Байеру, что приводит к осаждению кремния из раствора в виде частиц содалита (DSP). Образующиеся при таких условиях твердые частицы содалита могут быть удалены из процесса вместе с другими нерастворимыми веществами (песок, пульпа) далее в технологической цепи. Условия, как правило, направлены на уменьшение как образования, так и взаимодействия любых DSP, которое может приводить к образованию отложений.

Некоторые примеры стадии десиликации описаны в международных публикациях WO 1996/006043, WO 2006/003470 и опубликованы в статьях Product Silica Control Options, B.J. Robson, p.87, Light Metals, (1998) и A Novel Approach to Post-Desilicating Bayer Process Liquor, K.I. The, p. 117, Light Metals, (1998). Эффективное использование и удаление кремнезема на стадии десиликации является ключевым процессом в регулировании содержания кремнезема в растворе. Таким образом, можно уменьшить негативное влияние высоких концентраций кремнезема, приводящее к загрязнению продукта и образованию отложений DSP. Десиликация, однако, является дорогостоящим процессом и недостаточно эффективна для удаления всего кремнезема из раствора. В результате значительное количество растворенного кремнезема обычно попадает на следующие стадии процесса Байера, и, таким образом, возможность образования DSP-отложений и загрязнения продукта остается. В результате для регулирования отложений DSP в ходе процесса Байера было предложено несколько других методик.

Другая методика заключается в уменьшении количества DSP отложений в ходе процесса Байера с помощью ингибитора DSP. DSP-Ингибиторы предотвращают образование отложений DSP на технологическом оборудовании, используемом в процессе Байера, путем ингибирования осаждения DSP и/или изменения структуры DSP таким образом, чтобы исключить адгезию к материалам оборудования. Некоторые примеры ингибиторов описаны в заявке на патент США 12/236946, патенте США 6,814,873 В2, опубликованных заявках США 2004/0162406 А1, 2004/0011744 A1, А2 2005/0010008, международных опубликованных заявках WO 2008/045677, WO 1997/041075 и WO 1997/041065 и опубликованных статьях Max НТ™ Sodalite Scale Inhibitor: Plant Experience and Impact on the Process, Donald Spitzer et al., p.57-62, Light Metals 2008 (2008) и Performance Appraisal of Evaporation System with Scale Inhibitor Application in Alnorte Plant, A. Oliveira et al., p.133-136, Light Metals 2008 (2008). Однако все эти подходы допускают наличие кремнезема в щелочном растворе цикле жидкости в процессе Байера и компенсируют воздействие кремнезема.

Другая альтернативная методика для устранения отложений DSP предназначена для более эффективного удаления кремнезема в начале технологической схемы процесса Байера. Увеличение массы удаляемого кремнезема может привести к уменьшению концентрации кремнезема в растворе в последующих стадиях процесса. Такой результат, вероятно, должен влиять на образование отложений DSP, а также может влиять на снижение качества продукта, например, на содержание кремнезема в конечном продукте глинозема.

Таким образом, существует очевидная необходимость и выгода в усовершенствовании управляемого способа для более полного удаления растворенного кремнезема из щелочного раствора, используемого в процессе Байера. Область техники, описанная в данном разделе, не предназначена для рассмотрения любого патента, публикации или другой информации, упомянутых в настоящем описании, в качестве "уровня техники" по отношению к настоящему изобретению, если только они специально не обозначены в качестве таковых. Кроме того, данный раздел не подразумевает того, что был выполнен поиск или что никакой другой релевантной информации согласно 37 CFR §1.56(a) не существует.

Краткое описание изобретения

По меньшей мере один из вариантов реализации изобретения относится к способу увеличения осаждения кремнезема из щелочного раствора, используемого в процессе Байера, включающему следующие стадии: добавление промотора DSP к щелочному раствору, используемому в процессе Байера, осаждения содалита и удаления содалита из щелочного раствора Байера. Промотирующим агентом является композиция, содержащая, по меньшей мере, одну дисперсию кремнезема. Промотирующий агент может быть добавлен на стадии десиликации в ходе процесса Байера. Промотирующий агент может быть выбран из списка, включающего: коллоидный кремнезем, боросиликат, кремнеземный золь, высокодисперсный кремнезем, органокремниевый золь, кислый кремниевый золь, силикаты натрия, производные оксида кремния и любые их комбинации. Промотирующий агент может быть смешан с ингибитором DSP.

По меньшей мере один из вариантов реализации изобретения относится к способу, в котором промотирующий агент имеет размер частиц от 2 нм до 200 нм. Дозировка вносимого промотирующего агента в щелочном растворе Байера может составлять от 1 до 10000 ppm. После добавления промотирующего агента к щелочному раствору Байера щелочной раствор Байера можно хранить до использования в следующей стадии не более 8 часов. В щелочной раствор Байера также может быть внесена затравка. В качестве затравки может использоваться нерастворимый DSP.

По меньшей мере один из вариантов реализации изобретения относится к способу, в котором промотирующий агент допирован по меньшей мере одним соединением, выбранным из списка, включающего: бор, органические соединения, железо, титан, цирконий или алюминий. Основой промотирующего агента может быть натрий. Промотирующим агентом может являться допированный бором боросиликат натрия с размером частиц порядка 4 нм. Промотирующий агент может быть стабилизирован литием, калием и любой комбинацией указанных соединений.

Краткое описание чертежей

Подробное описание изобретения проиллюстрировано с помощью нижеследующих фигур.

Фиг. 1 представляет собой блок-схему по меньшей мере части операций, применяемых в стандартном процессе Байера.

Фиг. 2 представляет собой кривую зависимости концентрации кремнезема в бокситовом пульпе с завода по производству глинозема от времени.

Фиг. 3 представляет собой кривую зависимости концентрации кремнезема в бокситовом пульпе с другого завода по производству глинозема от времени.

Фиг. 4 представляет собой диаграмму сравнения процентного содержания осажденного DSP по отношению к контрольному недозированному образцу при использовании отработанного щелочного раствора.

Фиг. 5 представляет собой диаграмму сравнения процентного содержания осажденного DSP по отношению к контрольному недозированному образцу в отработанном щелочном растворе.

Фиг. 6 представляет собой диаграмму сравнения процентного содержания осажденного DSP по отношению к контрольному недозированному образцу в отработанном щелочном растворе.

Фиг. 7 предсатвляет собой диаграмму сравнения процентного содержания осажденного DSP по отношению к контрольному недозированному образцу в отработанном щелочном растворе.

Фиг. 8 представляет собой диаграмму сравнения процентного содержания осажденного DSP по отношению к контрольному недозированному образцу в отработанном щелочном растворе.

Фиг. 9 представляет собой кривую зависимости концентрации кремнезема в бокситовом пульпе с завода по производству глинозема от времени.

Фиг. 10 представляет собой диаграмму сравнения процентного содержания осажденного DSP по отношению к дозированным образцам в отработанном щелочном растворе.

Подробное описание изобретения

В рамках настоящего изобретения дано следующее определение приведенных терминов.

Термин "технологическая среда производства глинозема" означает один или несколько материалов, участвующих в процессе производства глинозема, которые включают, но не ограничиваются указанными: щелочной раствор, отработанный щелочной раствор, маточный щелочной раствор, пульпа, выщелоченная пульпа, щелочной раствор Байера, боксит, оборотный щелочной раствор, отложения, алюминийсодержащая руда и любые их комбинации.

Термин "дисперсия" означает текучую систему, содержащую твердую или текучую дисперсную фазу, которая по существу диспергирована в текучей дисперсионной среде; при этом указанная дисперсия включает, но не ограничивается указанными, суспензии и коллоиды.

Термин "сухой кремнезем" означает совокупность тонкоразмерных аморфных, непористых и/или сферических частиц кремнезема (содержащего или не содержащего металлические примеси и/или органические группы) в сухом виде.

Термин "загрязняющее вещество" означает осаждающееся вещество, накапливающееся на поверхностях оборудования во время технологических операций и/или химических процессов, что может быть нежелательным и может влиять на стоимость и/или эффективность процесса. DSP является одним из видов загрязняющих веществ. Другие типы загрязняющих веществ включают, но не ограничиваются указанными: гиббситовые отложения, которые накапливаются на частях охладителя установки для проведения процесса Байера; бомит, который накапливается в варочных котлах и трубах процесса Байера; оксалаты и комбинации одного, нескольких или всех указанных типов.

"Рабочий щелочной раствор" или "рабочий щелочной раствор Байера" представляет собой щелочной раствор, пропущенный через производственную установку процесса Байера.

Термин "пуццолановые кремнеземы" означает соединения диоксида кремния, которые реагируют в среде с высоким значением pH с образованием полимерныхкремнеземов. Некоторыми примерами пуццолановых кремнеземов являются зольная пыль, вулканический пепел, зола оболочки рисового зерна, перлит, кизельгур, микрокристаллический кремнезем (например, Imsil, Unimin Corporation, New Canaan, CT) и микрокремнезем.

Термин "промотирующий агент" означает композицию, которая улучшает удаление кремнезема из среды; промотирующие агенты включают в себя некоторые дисперсии кремнезема и некоторые сухие формы кремнезема.

Термин "дисперсия кремнезема" означает стабильную или нестабильную дисперсию тонкоразмерных аморфных, непористых и/или сферических частиц кремнезема (содержащего или не содержащего металлические примеси и/или органические группы) в жидкой фазе.

Термин "микрокремнезем" означает недорогой кремнийсодержащий побочный продукт производства кремния и феррокремния низкой чистоты.

"Синтетический щелочной раствор" или "синтетический отработанный щелочной раствор" представляет собой жидкость, приготовленную в лаборатории, применяемую для проведения экспериментов, состав которой в отношении глинозема, соды и щелочи соответствует щелочному раствору, получаемому путем переработки в процессе Байера.

В случае если приведенные выше определения или определения, приводимые в далее в данной заявке, не соответствуют смыслу (явному или неявному), который обычно употребляется в словаре или в источнике, включенном посредством ссылки в настоящую заявку, то настоящее изобретение и, в частности, формулу изобретения следует толковать в соответствии с определением, приведенным в этой заявке, а не в соответствии с общепринятым определением, словарным определением или определением, которое было дано в источнике, включенном посредством ссылки.

На фиг. 1 показана блок-схема, иллюстрирующая по меньшей мере часть операций, осуществляемых в процессе Байера при производстве глинозема из сырьевой бокситовой руды. Сырьевая бокситовая руда, которая содержит кремнезем в различных формах, проходит стадию измельчения, и глинозем вместе с некоторыми примесями, в том числе кремнеземом, растворяют в щелочном растворе. Некоторые твердые соединения остаются нерастворенными таким образом, что результатом стадии измельчения является образование пульпы. В процессе измельчения значительное количество реакционноспособного кремнезема, присутствующего в сырьевой бокситовой руде, переходит в пульпу.

В способах, известных из уровня техники, пульпа затем проходит стадию десиликации, условия которой вызывают выпадение значительной части растворенного кремнезема в осадок в виде продукта десиликации (DSP), уменьшая, таким образом, содержание кремнезема в растворе. Пульпа поступает далее на стадию выщелачивания, где растворяется большая часть оставшегося твердого реакционноспособного кремнезема. После этого отделяют щелочной раствор от нерастворенных твердых веществ и извлекают глинозем путем осаждения в виде гиббсита. Отработанный щелочной раствор, Байера, завершает цикл переработки, проходя через теплообменник и возвращаясь обратно на стадию измельчения. Отложения DSP накапливаются на всем протяжении процесса Байера, однако особенно - на стадии выщелачивания в теплообменниках или около теплообменников, через которые неоднократно проходит оборотный щелочной раствор.

По меньшей мере в одном из вариантов реализации изобретения промотирующий агент добавляют в пульпу на стадии десиликации. Промотирующий агент увеличивает образование твердого содалита в бокситовом пульпе. Этот процесс увеличивает удаление кремнезема из раствора и тем самым повышает производительность процесса десиликации. По меньшей мере в одном из вариантов реализации изобретения промотирущим агентом является дисперсия кремнезема, такая как коллоидный кремнезем. По меньшей мере в одном из вариантов реализации изобретения дисперсию кремнезема или кремнезем в сухом виде выбирают из списка, включающего: боросиликат, золь кремниевой кислоты, высокодисперсный кремнезем, микрокремнезем, органический золь кремниевой кислоты, силикаты натрия, допированный бором коллоидный кремнезем, пуццоланы, пуццолановые кремнеземы, осажденный кремнезем, полисиликаты, кремниевую кислоту, силикаты калия, сухой агломерированный кремнезем с большой площадью поверхности, алюмосиликаты, силикаты оксидов металлов, силикаты натрия, частично нейтрализованные силикаты натрия, частично нейтрализованную кремниевую кислоту, тетраэтилортосиликат (ТЭОС), агломерированные частицы аморфного кремнезема, кремнезем, модифицированный силоксаном, а также любые их комбинации. По меньшей мере в одном из вариантов реализации изобретения промотирующим агентом является микрокристаллический кремний с размером частиц до 100 нм. По меньшей мере в одном из вариантов реализации изобретения промотирующий агент допируют алюминатом натрия (например, Ludox A.M., DuPont), Al, Ti, V, Fe, Cu, Ni, Cr, B, Zr и Се. По меньшей мере в одном из вариантов реализации изобретения промотирующим агентом является активированный кремнезем. По меньшей мере в одном из вариантов реализации изобретения промотирующим агентом является производное оксида кремния. В одном из вариантов реализации изобретения промотирующим агентом является одно из соединений, раскрытых в патентах США 6,569,908 и 6,808,768 и опубликованных заявках на патент США 2007/0231249 и 2005/0234136.

По меньшей мере в одном из вариантов реализации изобретения промотирующий агент допируют металлом. Металл может включать в себя любой подходящий материал и быть получен из любого подходящего материала, в том числе солей металлов, растворимых или в значительной степени растворимых в водном растворе. По меньшей мере в одном из вариантов реализации изобретения металл включает щелочной металл, щелочноземельный металл, переходный металл I группы, переходный металл II группы, лантаноид и их комбинации. Предпочтительными металлическими компонентами являются алюминий, церий, титан, олово, цирконий, цинк, медь, никель, молибден, железо, рений, ванадий, бор и любые их комбинации.

По меньшей мере в одном из вариантов реализации изобретения промотирующий агент включает металлический компонент и стабилизирующий компонентдля формирования коллоидных частиц кремнезема. Примерами таких стабилизаторов являются амины или четвертичные соединения. Неограниченные примеры аминов, пригодные для использования в качестве стабилизатора, включают: дипропиламин, триметиламин, триэтиламин, три-н-пропиламин, диэтаноламин, моноэтаноламин, триэтаноламин, диизобутиламин, изопропиламин, диизопропиламин, диметиламин, этилендиаминтетрауксусная кислота, пиридин и их комбинации. Предпочтительно стабилизирующим компонентом является четвертичный амин, который образует щелочной раствор при растворении в воде, такой как четвертичный гидроксид аммония. Кроме того, наиболее предпочтительно, чтобы четвертичный амин включал ион тетраалкиламмония, где каждый алкил имеет длину углеродной цепи от 1 до 10 атомов, причем алкильные группы являются одинаковыми или различными. Неограниченные примеры четвертичных аминов, пригодных для использования в качестве стабилизатора, включают: тетраметиламмония гидроксид (ТМАОН), тетрапропиламмония гидроксид (ТПАОН), тетраэтиламмония гидроксид (ТЭАОН), тетрабутиламмония гидроксид (ТБАОН), тетрагексиламмония гидроксид, тетраоктиламмония гидроксид, трибутилметиламмония гидроксид, триэтилметиламмония гидроксид, триметилфениламмония гидроксид, метилтрипропиламмония гидроксид, додецилтриметиламмония гидроксид, гексадецилтриметиламмония гидроксид, диметилдодецилэтиламмония гидроксид, диэтилметиламмония гидроксид, так и их комбинации. Кроме того, бромидные и хлоридные формы указанных выше солей аммония могут быть использованы после прохождения через (анион)-обменную колонку, заполненную гидроксидом, для получения соединений гидроксида алкиламмония.

Нижеследующие примеры представлены для описания вариантов реализации изобретения и способов использования изобретения и не предназначены для ограничения настоящего изобретения, если в формуле изобретения не указано иначе.

ПРИМЕРЫ

Способ

Для проведения экспериментов по десиликации шихты использовали полипропиленовые сосуды и роторный водяной термостат. Исследовали производственную бокситовую пульпу и отработанный рабочий щелочной раствор Байера.

Способ А: Исследование бокситовой пульпы

Образцы производственной бокситовой пульпы (примерно 200 мл) помещали в партию полипропиленовых сосудов объемом 250 мл. Затем к каждому образцу добавляли разное количество коллоидного кремнезема (в дозировке 0, 500 и 1000 ppm) с дублированием образцов для каждой использованной дозировки. Образцы помещали в роторный водяной термостат при 95°C на протяжении всего эксперимента (6 часов). Через равные интервалы времени отбирали пробы образцов из каждого сосуда и отделяли от твердого остатка небольшой образец прозрачного щелочного раствора. Концентрацию кремнезема в каждом образце рабочего щелочного раствора определяли с помощью ICP-методики. Для недозированных (контрольных) образцов снижение концентрации SiO2 в растворе на протяжении эксперимента свидетельствует об образовании твердого продукта десиликации (DSP) и имитирует типичную производственную операцию стадии десиликации. Изменение концентрации, отличное от недозированных контрольных образцов, указывает на влияние промотирующего агента.

Способ В: Исследование отработанного щелочного раствора

Проводили серию исследований с использованием производственного отработанного щелочного раствора. Образцы отработанного щелочного раствора (200 мл) помещали в полипропиленовые сосуды объемом 250 мл и затем добавляли концентрированный раствор силиката натрия в таком количестве, чтобы в каждый сосуд было добавлено ~1 г/л SiO2. Такое увеличение концентрации силиката в растворе направлено на ускорение образования DSP на протяжении всего эксперимента. В образцы дополнительно вводили промотирующий агент (в дозировках 0, 50 и 100 ppm). Полученные образцы затем нагревали на роторном водяном термостате с поддержанием постоянной температуры 95°C на протяжении всего эксперимента (4 часа). Через 4 часа нагревания во всех образцах наблюдалось значительное образование твердого осадка. Указанные смеси фильтровали для сбора твердого остатка DSP, который промывали горячей деионизированной водой и сушили на воздухе в течение ночи. Эффективность промотирующих агентов определяли путем сравнения массы полученного твердого DSP с массой продуктов недозированных контрольных образцов. Изменение массы осадка в образцах (по сравнению с недозированньши контрольными образцами) указывает на влияние добавления промотирующего агента. Реагенты, использованные в экспериментах, описаны в таблице 1.

Результаты

Согласно способу А проводились отдельные исследования с использованием бокситовой пульпы с разных заводов по производству глинозема. Снижение концентрации SiO2 в рабочем щелочном растворе указывает на образование твердого DSP. Результаты, полученные по исследованным образцам, сравнивали с недозированными контрольными образцами на основе изменения концентрации кремнезема в растворе (по данным ICP) на протяжении эксперимента.

Результаты приведены на фиг. 2 и 3. На фиг. 2 показана кривая зависимости концентрации кремнезема от времени для бокситовой пульпы с завода по переработке бокситов. Показаны три различных режима обработки; недозированные контрольные образцы и образцы с добавлением продукта Е при двух различных концентрациях, 500 и 1000 ppm соответственно. Добавление продукта Е усиливает образование DSP по сравнению с контрольным образцом (без добавок). На фиг. 3 показана аналогичная кривая зависимости концентрации кремнезема от времени для бокситового пульпы другого предприятия по переработке бокситов. В этом исследовании продукт Е, добавленный в количестве -1000 ppm, также эффективно способствует осаждению кремнезема из раствора.

Результаты испытаний производственных отработанных щелочных растворов (способ Б) из различных производств с использованием целого ряда продуктов близки к результатам, полученным с помощью способа А, то есть осаждение кремнезема из раствора и образование твердого DSP увеличивали за счет добавления промотирующего агента. Эти результаты приведены на фиг. 4, 5, 6, 7 и 8 соответственно.

Хотя приведенные выше примеры демонстрируют использование материалов на основе кремнезема для увеличения осаждения кремнезема из раствора, величина их воздействия в приведенных выше примерах неожиданна. Известны способы использования твердого DSP для усиления образования DSP [см.: Product Silica Control Options, B.J. Robson, p.87, Light Metals, (1998)], но не в такой степени, как это показано в образцах A-L.

Добавление твердого DSP для увеличения осаждения исследовали далее по способу А. Используя дозу 2500 ppm твердого DSP (что значительно превышает дозы промотирующих образцов, использованные в приведенных выше примерах), определяли его влияние на процесс осаждения DSP. Полученную концентрацию кремнезема в рабочем щелочном растворе с течением времени для образца пульпы с добавкой 2500 ppm твердого DSP сравнивали с концентрацией контрольного образца (фиг. 9). Результаты показывают, что никаких существенных изменений в концентрации кремнезема при двух способах обработки нет, что свидетельствует о том, что использование твердого DSP в таком количестве в качестве затравки для усиления осаждения неэффективно. В отличие от этого результаты, полученные при добавлении образцов A-L, показывают значительное усиление осаждения DSP даже при значительно более низких дозах. Необходимо отметить, что твердый DSP, использованный в данном эксперименте, был получен из недозированных контрольных образцов в эксперименте с использованием способа Б (то есть твердый DSP осаждали из рабочего щелочного раствора).

Кроме коллоидного кремнезема и боросиликатных продуктов, как показано на фиг. 10, ряд модифицированных смесей продукта подпадают под данное изобретение, включая, но не ограничиваясь указанными, коллоидные кремнеземы, стабилизированные литием или калием, и коллоидные кремнеземы, допированные различными концентрациями органических соединений, железа, титана, циркония, алюминия, и любые их комбинации. Во всех случаях коллоидный кремнезем/боросиликат является преобладающим компонентом, указывая на то, что коллоидный кремнезем/боросиликат отдельно, а также в смесях оказывает требуемое воздействие на увеличение осаждения DSP.

Хотя данное изобретение может быть реализовано в различных вариантах, в настоящем описании проиллюстрированы и подробно описаны конкретные предпочтительные варианты реализации изобретения. Настоящее описание является иллюстрацией принципов данного изобретения и не предназначено для ограничения изобретения конкретными вариантами реализации. Все патенты, заявки на патенты, научные статьи и другие материалы, упомянутые в настоящей заявке, полностью включены в настоящую заявку посредством ссылки. Кроме того, изобретение включает в себя любые возможные комбинации некоторых или всех различных вариантов, описанных и включенных в настоящую заявку.

Приведенное выше описание изобретения является иллюстративным и не является исчерпывающим. Данное описание предложит много вариантов и альтернатив специалистам в данной области техники. Все эти варианты и альтернативы включены в объем притязаний согласно формуле изобретения, причем термин "включая" означает "включая, но не ограничиваясь указанным". Специалисты в данной области техники могут признавать другие эквиваленты конкретных вариантов реализации изобретения, описанных в настоящей заявке, эквиваленты которых также входят в объем притязаний по формуле изобретения.

Настоящим завершается описание предпочтительных и альтернативных вариантов реализации изобретения. Специалисты в данной области техники могут признавать другие эквиваленты конкретных вариантов реализации изобретения, описанных в настоящей заявке, которые также входят в объем притязаний по формуле изобретения.

1. Способ удаления кремнезема в ходе процесса Байера, включающий следующие стадии:
добавление промотирующего агента в технологическую среду производства глинозема,
образование кремнеземсодержащего осадка (DSP) и
удаление DSP из технологической среды производства глинозема, при этом
указанный промотирующий агент является композицией, включающей дисперсию кремнезема или кремнезем в сухом виде, и имеет размер частиц от 2 нм до 200 нм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что кремнеземсодержащий осадок представляет собой содалит.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что промотирующий агент добавляют на стадии десиликации процесса Байера.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что промотирующий агент выбирают из группы, включающей: боросиликат, силикатный золь, высокодисперсный кремнезем, микрокремнезем, органосиликатный золь, силикаты натрия, допированный бором коллоидный кремнезем, пуццолан, пуццолановый кремнезем, осажденный кремнезем, полисиликаты, кремниевую кислоту, силикаты калия, сухой агломерированный кремнезем с большой площадью поверхности, алюмосиликаты, силикаты оксидов металлов, частично нейтрализованные силикаты натрия, частично нейтрализованную кремниевую кислоту, тетраэтилортосиликат (ТЭОС), агломерированные частицы аморфного кремнезема, кремнезем, модифицированный силаном, кремнезем, модифицированный силоксаном, а также любые их комбинации.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что промотирующий агент смешивают с ингибитором DSP.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что промотирующий агент добавляют в рабочий щелочной раствор Байера, причем после добавления промотирующего агента в рабочий щелочной раствор Байера, указанный щелочной раствор Байера подают для использования в последующей стадии процесса Байера не ранее чем через 8 часов.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что при добавлении в рабочий щелочной раствор Байера промотирующего агента в щелочной раствор Байера также добавляют затравочные кристаллы.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что затравочные кристаллы представляют собой нерастворимый DSP.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что промотирующий агент допируют по меньшей мере одним компонентом из группы, включающей: металлы, азотсодержащие органические соединения, алюминий, церий, титан, олово, цирконий, цинк, медь, никель, молибден, железо, рений, ванадий, бор и любые их комбинации.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что промотирующий агент дополнительно содержит стабилизатор, выбранный из группы, включающей амины, четвертичные соединения и любые их комбинации.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что стабилизатор представляет собой четвертичный амин, содержащий ион тетраалкиламмония, в котором каждый алкильный заместитель имеет длину углеродной цепи от 1 до 10 атомов, причем алкильные группы являются одинаковыми или различными.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что промотирующий агент представляет собой допированный бором боросиликат натрия с размером частиц порядка 4 нм.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что промотирующий агент стабилизируют литием, калием, натрием, аммонием и любыми их комбинациями.

14. Способ по п.4, отличающийся тем, что промотирующий агент дополнительно содержит органическое соединение, выбранное из группы, включающей: амин, пиперазин, гидроксид тетраметиламмония, аминопропилпропаноламин, аминометилэтаноламин, эпоксидные функциональные группы, этилпропилпропаноламин и любые их комбинации.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к удалению взвешенных твердых частиц в процессах варки бокситовых руд. Предложен способ флоккуляции, включающий взаимное перемешивание кремнийсодержащего полимерного флоккулянта с технологическим потоком процесса варки бокситовой руды в количестве, эффективном для того, чтобы флоккулировать, по меньшей мере, часть взвешенных в нем твердых частиц по меньшей мере, одного типа, выбранных из алюмосиликата кальция, силиката кальция, титаната кальция, диоксида титана и их смесей.

Изобретение относится к области химии. Боксит перерабатывают по способу Байера, согласно которому: а) готовят бокситовую руду, b) её выщелачивают, получают пульпу, содержащую раствор, обогащенный растворенным глиноземом, и красный шлам, с) раствор отделяют от красного шлама; d) раствор, обогащенный оксидом алюминия, приводят в сильно неравновесное состояние пересыщения обычно путем охлаждения и разбавления и в него вводят частицы тригидрата глинозема для декомпозиции, т.е.
Изобретение относится к способу переработки бокситов на глинозем. Способ включает размол боксита в оборотном растворе, выщелачивание, сгущение с получением алюминатного раствора и красного шлама, промывку красного шлама, декомпозицию алюминатного раствора с получением гидроокиси алюминия и маточного раствора, выпарку маточного раствора с получением оборотного раствора и кальцинацию гидроокиси алюминия с получением глинозема.
Изобретение относится к области цветной металлургии. .

Изобретение относится к области цветной металлургии. .
Изобретение относится к области цветной металлургии. .

Изобретение относится к технологии получения технологических солевых растворов горнорудного производства, в частности к повышению стабильности этих растворов. .

Изобретение относится к области металлургии. .
Изобретение относится к усовершенствованному способу переэтерификации по меньшей мере одного соединения, содержащего по меньшей мере одну функциональную группу сложного эфира, по меньшей мере одним соединением, содержащим по меньшей мере одну гидроксильную группу, в котором используют красный шлам, образующийся при производстве алюминия по способу Байера, в качестве соединения, ускоряющего реакцию.
Изобретение относится к металлургии, а именно к переработке красного шлама - отхода глиноземного производства переработки бокситов щелочным способом Байера. Способ извлечения оксида алюминия из красного шлама включет автоклавное выщелачивании красного шлама при температуре 230-260°С и давлении 21-26 МПа в присутствии гидроксида кальция в щелочном растворе, при этом в исходный красный шлам вводят гидроксид кальция в количестве 2,5-5,0% от массы исходного шлама и 40%-ный раствор NaOH до получения соотношения Ж:Т=1,5÷2,8:1; после автоклавного выщелачивания полученную пульпу охлаждают до 80-120°C, затем добавляют 10%-ный раствор NaOH или воды до получения соотношения Ж:Т не менее 5:1 и выдерживают при перемешивании не менее 1 часа, после чего фильтруют. Изобретение позволяет извлечь оксид алюминия из красного шлама без необходимости проведения дополнительных операций, а также обеспечить высокий процент извлечения оксида алюминия из красного шлама и снизить потери целевого продукта с отработанным красным шламом. Кроме того, изобретение позволяет снизить содержание щелочи (Na2Oкауст) в отработанном красном шламе и возвратить ее в щелочной алюминийсодержащий раствор. 3 пр.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения оксида алюминия в процессе Байера включает добавление одного или более чем одного сшитого полисахарида в количестве от 0,1 до 100 частей на миллион к раствору указанного процесса на стадии осаждения тригидрата оксида алюминия. Изобретение позволяет повысить эффективность флокуляции мелких кристаллов тригидрата оксида алюминия, уменьшить потерю твердых веществ с оборотным раствором. 11 з.п. ф-лы, 9 табл., 9 пр.
Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения оксида алюминия в процессе Байера включает добавление одного или более полисахаридов, один из которых представляет собой склероглюкан, в раствор потока текучей среды указанного процесса на стадии осаждения тригидрата оксида алюминия. Изобретение позволяет улучшить осаждение мелких кристаллов тригидрата оксида алюминия в процессе флокуляции, повысить выход продукта. 6 з.п. ф-лы, 12 табл., 10 пр.
Изобретение может быть использовано в химической промышленности. В процессе гидрохимической переработки алюмосиликатного сырья проводят автоклавное выщелачивание красных шламов ветви Байера в высокомодульном алюминатном растворе в присутствии известьсодержащей добавки. Отделяют гидрогранатный шлам от среднемодульного раствора. Вводят оборотную гидроокись кальция в среднемодульный алюминатный раствор для выделения из него осадка трехкальциевого гидроалюмината и получения высокомодульного раствора. Упаривают высокомодульный раствор и возвращают его на приготовление суспензий красного шлама и известьсодержащей добавки. Проводят регенерацию гидроокиси кальция из трехкальциевого гидроалюмината и возвращают ее на обработку среднемодульного алюминатного раствора. Получают щелоче-алюминатный раствор с каустическим отношением Na2O/Al2O3, равным 3,15-3,25, при автоклавном выщелачивании трехкальциевого гидроалюмината в содо-щелочном растворе. В процессе карбонизации смеси 15-20 % потока среднемодульного раствора и эквивалентной части потока утилизированного щелоче-алюминатного раствора получают Al(ОН)3. Изобретение позволяет полностью утилизировать красные шламы, отбираемые из потока глиноземного производства или из шламовых хранилищ глиноземных заводов, с получением новой товарной продукции - гидроксида алюминия, щелоче-алюминатного раствора и/или кальцинированной соды, и железо-кальциевого концентрата и с обеспечением экологической защиты окружающей среды. 2 з.п. ф-лы.
Наверх