Спосіб виготовлення глинозему за методом бауера

1 Способ изготовления глинозема по методу Бауэра, заключающийся в ускорении отделения твердых веществ из потоков подаваемого раствора отстойника путем увеличения скорости осаждения и/или эффективного чистого разделения составляющих для отстойника и/или начальных стадий промывочного каскада, отличающийся тем, что сначала к исходному материалу добавляют анионный флокулянт, а затем к потокам добавляют водорастворимый полимер, содержащий боковые группы гидроксамовой кислоты или ее соли, удаляют осевшие суспендированные твердые вещества 2 Способ по п 1, отличающийся тем, что анионный флокулянт добавляют в линию питания отстойника 3 Способ по п 1, отличающийся тем, что указанный водорастворимый полимер добавляют в камеру питания отстойника 4 Способ по п 1, отличающийся тем, что анионный флокулянт добавляют в линию питания отстойника, а указанный водорастворимый полимер добавляют в камеру питания отстойника 5 Способ по п 1, отличающийся тем, что указанный водорастворимый полимер является производным от полимера, содержащего боковые сложноэфирные, амидные, ангидридные или нитрильные группы 6 Способ по п 1, отличающийся тем, что степень гидроксамирования указанного водорастворимого полимера находится в пределах от примерно 1 до примерно 100 мольных % 7 Способ по п 1, отличающийся тем, что указанным флокулянтом является акрилатный полимер 8 Способ по п 2, отличающийся тем, что указанным флокулянтом является акрилатный полимер 9 Способ по п 3, отличающийся тем, что указанный водорастворимый полимер является производным полимера, содержащего боковые сложноэфирные, амидные, ангидридные или нитрильные группы 10 Способ по п 4, отличающийся тем, что указанным флокулянтом является акрилатный полимер, а указанным водорастворимым полимером является производное полимера, содержащего боковые сложноэфирные, амидные, ангидридные или нитрильные группы 11 Способ по п 10, отличающийся тем, что указанным флокулянтом является акрилатный полимер, а указанным водорастворимым полимером является производное полиамида 12 Способ по п 11, отличающийся тем, что указанный акрилатный полимер является полимером акриловой кислоты, а указанный полиамид является полимером акриламида 13 Способ по п 1, отличающийся тем, что анионный флокулянт и водорастворимый полимер, содержащий боковые группы гидроксамовой кислоты или соли, добавляют, по крайней мере, к одному из исходных материалов (питанию) для начальных стадий промывочного каскада 14 Способ по п 13, отличающийся тем, что указанным флокулянтом является акрилатный полимер 15 Способ по п 13, отличающийся тем, что указанный водорастворимый полимер является производным полимера, содержащего боковые сложноэфирные, амидные, ангидридные или нитрильные группы Настоящее изобретение относится к способу изготовления глинозема (АЬОз) по способу (методу) Бауэра Более конкретно, оно содержит улучшения в способе изготовления глинозема по методу Бауэра при удалении суспендированных твердых веществ из подаваемых растворов отс Зоя 16 Способ по п 13, отличающийся тем, что указанный флокулянт является акрилатным полимером, а указанный водорастворимый полимер является производным полимера акриламида О ю о 41905 тойника и/или промывочного каскада в результате контактирования сначала с анионным флокулянтом, а затем с полимером, который содержит группы гидроксамовой кислоты или ее солей Предпосылки создания изобретения Способ (метод) Бауэра является почти всеобщеприменяемым способом для изготовления глинозема (АЬОз) В обычном промышленном способе Бауэра исходный боксит измельчается до мелкодисперсного состояния Измельченная руда затем подается в смеситель суспензии, где получается суспензия с 50% содержанием твердой составляющей с применением использованного раствора и добавляемого каустика Эта суспензия боксита затем разбавляется и подается через ряд автоклавов, где при примерно 150-430°С (300800°F) и 690-1400 кПа (100-2000 фунт/дюйм2) 98% общего содержания глинозема экстрагируется из руды, которая может содержать как тригидратную, так и моногидратную формы глинозема Выходящий раствор из автоклавов проходит через ряд испарительных ванн, в которых регенерируются тепло и конденсат, так как отработанная (вываренная) суспензия охлаждается примерно до 110°С (230°F) и доводится до атмосферного давления Раствор глинозема, выходящий после стадии испарения, содержит примерно 1-20% твердой составляющей, которая включает в себя нерастворимые остатки, которые остаются после реакции между рудой боксита и щелочным материалом, используемым для обработки руды, и нерастворимые компоненты, которые осаждаются в процессе щелочной обработки (вываривания) боксита Более грубые твердые частицы обычно удаляются циклоном - "ловушкой песка" Для отделения более тонких (мелких) твердых частиц от раствора суспензия обычно подается в центральную камеру отстойника шлама (так называемый декантатор, сгуститель остатка или скребковый сгуститель), где она обрабатывается флокулянтом, таким как полиакрилатный полимер Так как шлам оседает, осветленный раствор алюмината натрия, называемый "зеленым" или "богатым" раствором, перетекает слив в верхней части резервуара отстаивания шлама и проходит на последующие стадии обработки Осевшие твердые частицы ("красный шлам") удаляются со дна отстойника шлама и пропускаются через противоточный промывочный контур (так называемый "промывочный каскад(ряд)") для дальнейшего извлечения алюмината натрия и соды (каустика) Раствор алюмината, перетекающий через отстойник, еще содержит обычно 50-200 мг суспендированных твердых веществ на 1 л Этот раствор затем обычно дополнительно осветляется фильтрацией с получением фильтрата с содержанием суспендированных твердых веществ 10 мг на 1 л раствора Глинозем в относительно чистой форме затем осаждается из фильтрата в виде кристаллов тригидрата АЬОз Оставшаяся жидкая фаза или обедненный (использованный) раствор возвращается на начальную стадию вываривания и используется в качестве выварочного агента дополнительного количества руды с добавляемым каустиком После прохождения через стадию фильтрации уровень суспендированных твердых веществ должен быть достаточно низким с получением со стадии осаждения АЬОз-продукта, который отвечает промышленным стандартам Вышеуказанные нерастворимые компоненты, предпочтительно, отделяются с относительно высокой скоростью, чтобы сделать эффективным весь способ Бауэра Он обычно осуществляется в больших отстойниках, декантаторах, сгустителях остатка и т д , как указано выше Само разделение (сепарация) должно быть чистым и полным с минимальными количествами остатка, находящегося в виде дисперсной фазы в растворе растворимого алюмината Отстойники, декантаторы, сгустители (или скребковые сгустители) остатков (все называемые далее "отстойником (-ами)") могут превышать 49 м в диаметре Некоторые из них имеют многоярусную конструкцию, однако в настоящее время используются почти исключительно одноярусные установки При работе исходный раствор отстойника(-ов) подается в центр отстойника(-ов), а осветленный раствор перетекает по периметру Подаваемый раствор отстойника поступает в отстойник(-и) по трубе питания, которая входит в камеру питания, расположенную по центру в верхней части отстойника Так как раствор протекает радиально через отстойник, горизонтальная и вертикальная вязкости становятся очень низкими, и твердые вещества, т е красный шлам, опускаются на дно, так как относительная плотность его выше, чем раствора Чем выше скорость оседания, тем больше материала может быть получено в отстойнике(-ах) Раствор, перетекающий отстойник(-и), содержит мало твердых веществ, тогда как неперетекающий раствор может содержать до 35% твердых веществ Вращающийся механизм с очистителями, смонтированными на углу, медленно передвигает осевшие твердые частицы по дну отстойника(-ов) к разгрузочному конусу, обычно расположенному в центре его днища Мелкие твердые частицы питательного раствора отстойника оседают очень медленно, если не ускоряются добавлением флокулянтов, которые действуют с соединением мелких частиц в хлопья, которые часто имеют несколько миллиметров в диаметре Отношение массы к силам сопротивления поэтому увеличивается, заставляя хлопья оседать более быстро Осевшие твердые частицы из отстойника(-ов) обрабатывается в противоточном промывочном контуре (промывочный каскад), указанном выше, с дальнейшим удалением красного шлама при промывке Для этой цели применяются системы декантации, использующие промывочные сгустители, подобные по конструкции отстойнику(-ам) Промывка проводится до десяти (10) стадий, причем твердые частицы удаляются промывкой противотоком с регенерацией растворимых веществ и перетеканием рецитируемых веществ обратно с каждой стадии промывочного каскада на предшествующую стадию Добавление флокулянта на стадиях противоточного каскада увеличивает отделение твердых веществ, причем обычно известно использование флокулянтов на ранних стадиях, отличающихся от флокулянтов, используемых на поздних стадиях, см , например, патент США №4678585, приводимый здесь в качестве ссылки Эффективное удаление суспендированных твердых частиц из подаваемого раствора отстой 41905 ника(-ов) способа Бауэра и на начальных стадиях промывочного каскада, т е первых стадиях сепарации, на которых вводится суспензия красного шлама от последнего отстойника, является главной проблемой в течение многих лет Один из способов преодоления указанных выше трудностей и материального ускорения отделения суспендированных твердых веществ из потоков способа Бауэра, а также эффективного чистого разделения составляющих рассматривается в патенте США №4767540, выданном 30 августа 1988 г В этом патенте рассматривается добавление водорастворимого полимера, содержащего боковые группы гидроксамовой кислоты или ее соли, к потокам способа Бауэра, в отдельности или в сочетании с анионным флокулянтом Полимер, содержащий группы гидроксамовой кислоты, может быть добавлен к потоку каустикоалюминатного процесса способа Бауэра в отдельности, вслед за, с последующим или в сочетании с анионным флокулянтом, например, традиционным полиакрилатным полимером Показано, что эта обработка снижает уровни суспендированных твердых веществ в перерабатываемом потоке по сравнению с существующими в известных способах Несмотря на то, что указанный Патент США №4767540 предлагает добавление полимера, содержащего группы гидроксамовой кислоты или соли, к потокам способа Бауэра после добавления анионного флокулянта, на практике, как показано в рабочих примерах указанного патента, гидроксамовый полимер добавляется либо раньше, либо вместе с анионным флокулянтом, причем считается, что преимущество не достигается ни при какой заданной очередности добавления Краткое содержание изобретения Сейчас установлено неожиданное преимущество при обработке питания первого отстойника(-ов) способа Бауэра и/или начальных стадий промывочного каскада при контакте указанного подаваемого раствора сначала с полиакрилатным флокулянтом, а затем с полимером, содержащим боковые группы гидроксамовой кислоты и/или группы соли гидроксамовой кислоты Эта последовательность добавления двух добавок приводит либо к более повышенной скорости оседания, либо к большему осветлению подаваемого потока, либо к тому и другому Подробное описание изобретения В соответствии с настоящим изобретением обеспечивается способ улучшения скорости оседания и/или прозрачности подаваемого раствора осадителя и/или начальных стадий промывочного каскада в способе Бауэра, в соответствии с которым туда добавляются друг за другом анионный флокулянт и водорастворимый полимер, содержащий группы гидроксамовой кислоты или соли, и удаляется получающийся осадок твердых веществ Предпочтительно, анионный флокулянт добавляется в линии питания отстойника(-ов) Даже более предпочтительно, водорастворимый полимер добавляется в камеру питания отстойника (-ов) Наиболее предпочтительно, анионный полимер добавляется в линии питания отстойника (-ов), а водорастворимый гидроксамагидрованный полимер добавляется в камеру питания отстойника (-ов) Анионным флокулянтом, используемым в способе настоящего изобретения, является, предпочтительно, гомополимер акриловой кислоты или сополимер акриловой кислоты, содержащий не менее 80 мольных % акриловой кислоты или ее соли щелочного металла, щелочно-земельного металла или аммония, или любого их сочетания Примеры акриловых кислот, которые могут быть использованы, включают в себя акриловую кислоту, метакриловую кислоту и т д Могут быть использованы сополимеры и тройные сополимеры указанных акриловых кислот с сополимеризуемыми сомономерами с моноэтиленовой ненасыщенностью, такими как акриламид, метакриламид и т д Обычно добавляемое количество анионного флокулянта может изменяться от 0,005 до 18 кг (от 0,01 до 40 фунтов) флокулянта на 1 т осаждаемого твердого вещества Предпочтительно, анионным флокулянтом является гомополимер или сополимер соли акриловой кислоты Как водорастворимый анионный флокулянт, так и водорастворимый гидроксамированный полимер, используемые в настоящем изобретении, должны быть достаточно стабильными для того, чтобы быть эффективными в условиях способа Бауэра, например, в условиях высоких температур и сильного каустика, обычно 85-110°С (185225°F), и общее содержание щелочи 80-400 г/л, выраженное как натриикарбонатныи эквивалент В способе настоящего изобретения может быть использован любой водорастворимый полимер, содержащий группу гидроксамовой кислоты или соли гидроксамовой кислоты Используемые полимеры могут быть лучше представлены полимерами, содержащими боковые группы, имеющие общую формулу (I) о -С- NH-OR (I), в которой R - водород или катион Эти полимеры известны в науке и могут быть получены из полимеров, содержащих боковые эфирные, амидные, ангидридные, нитрильные и т д группы, их реакцией с гидроксиламином или его солью Примерами полимеров, которые могут быть гидроксамированы для использования в способе настоящего изобретения, являются полимеры сложных эфиров акриловой, метакриловой, кротоновой и т д кислоты, такие как полимеры, получаемые полимеризацией метилакрилата, этилакрилата, t-бутилакрилата, метилметакрилата, этилметакрилата, циклогексилметакрилата, диметиламиноэтилметакрилата, диметиламиноэтилметакрилата, диметиламиноэтилакрилата, метилкротоната и т д , полимеры малеинового ангидрида и его сложных эфиров и т п , нитрильные полимеры, такие как полимеры, получаемые из акрилонитрила и т д , полиамиды, такие как полиамиды, получаемые из акриламида, метакриламида и т п Гидроксамированные полимеры известны специалистам и, в частности, описываются, в виде способов их получения, в указанном выше патенте США №4767540, приводимом поэтому здесь в виде ссылки Обычно эти гидроксамированные полимеры могут быть получены взаимодействием по 41905 лимера, содержащего боковые реакционноспособные группы, в растворе с гидроксиламином или его солью в температурном интервале от примерно 50°С до 100°С в течение нескольких часов В дополнение к взаимодействию гидроксиламина или его соли с полимерным раствором, было установлено, что полимерный латекс может взаимодействовать непосредственно с гидроксиламином или его солью Латексом может быть, например, сополимер акриламида и метилакрилата и т д В этих случаях гидроксиламин или его соль реагирует, главным образом, с сложноэфирными группами с образованием групп гидроксамовой кислоты Также было установлено, что обратимые эмульсии, приготовленные, например, из водных сополимеров полиакриламида или акриламида и акриловой кислоты диспергированных в масле, могут взаимодействовать непосредственно с гидроксиламином или его солью с получением очень высокомолекулярных полимеров, содержащих группы гидроксамовой кислоты, которые все эффективно функционируют в способе настоящего изобретения Степень гидроксамирования, т е концентрация единиц общей формулы (І) в используемых здесь полимерах, может изменяться в пределах от примерно 1 до примерно 100 мольных %, предпочтительно, от примерно 5 до примерно 90 мольных %, и наиболее предпочтительно, от примерно 20 до примерно 80 мольных % полимера Соответствующие соли гидроксиламина включают в себя сульфаты, сульфиты, фосфаты, перхлораты, гидрохлориды, ацетаты, пропионаты и т д Значение рН раствора гидроксамируемого полимера заблаговременно регулируются выше примерно 6,0, предпочтительно, выше примерно 10,0 В настоящем способе может быть использован любой водорастворимый полимер, который, после гидроксамирования, осаждает суспендированные твердые вещества Таким образом, могут быть использованы гомополимеры, сополимеры, тройные сополимеры и т д из приведенных выше мономеров Соответствующие сомономеры, которые при сополимеризации могут образовать, например, до примерно 95-мольных % используемых здесь полимеров, могут включать в себя акриловую кислоту, акрилат натрия, метакриловую кислоту, малеиновый ангидрид, винилацетат, винилпирролидон, бутадиен, стирол, а также другие вышеперечисленные сложные эфиры, амиды и/или нитрилы и т п , как известно в науке и представлено в вышеприведенных патентах, поскольку такие сополимеры, тройные сополимеры и т д являются водорастворимыми после гидроксамирования Среднемассовая молекулярная масса гидроксамированных полимеров, используемых в способе настоящего изобретения, находится в пределах от примерно 1x104 до примерно 3x107 Анионные флокулянты и водорастворимые полимеры, используемые в настоящем изобретении, применяются при добавлении их, обычно в виде водного раствора, к подаваемому раствору отстойника (-ов), содержащему растворимый глинозем и суспендированные твердые вещества, диспергированные в нем, и/или в виде питания на начальных стадиях промывочного каскада в количестве, по крайней мере, достаточном для высаждения суспендированных твердых частиц оттуда Обычно для наилучших результатов должно применяться, по крайней мере, 0,1 мг гидроксамированного полимера на 1 л подаваемого раствора отстойника (-ов) и/или питания стадии промывочного каскада Более предпочтительно, должно применяться не менее 1,0 мг гидроксамированного полимера на 1 л подаваемого раствора отстойника (-ов) и/или питания стадии промывки Понятно, что более высокие количества, чем количества, установленные выше, могут быть применены без отхода от объема изобретения, хотя обычно достигается точка, в которой добавление количества анионного флокулянта и/или гидроксамированного полимера не увеличивают скорость сепарации выше уже достигнутых максимальных скоростей Таким образом, неэкономично использовать избыточные количества любой добавки, когда достигается эта точка Добавление анионного флокулянта должно предшествовать добавлению водорастворимого гидроксамированного полимера на достаточное время так, чтобы дать возможность проявиться анионному флокулянту Так, например, если обе добавки вводятся в подаваемый раствор отстойника перед камерой питания отстойника, или обе вводятся в камеру питания, или обе вводятся после камеры питания, или анионный флокулянт добавляется в камеру питания, а водорастворимый гидроксамированный полимер добавляется после камеры питания, должен быть обеспечен достаточный временной интервал между отдельными добавлениями, чтобы дать возможность анионному флокулянту, по крайней мере, начать флокулировать суспендированные твердые вещества То же самое применимо к различным точкам добавления стадий промывочного каскада Следующие примеры даются только для иллюстративных целей и не являются ограничениям настоящего изобретения, за исключением представленного в прилагаемой формуле изобретения Все части даются по массе, если не оговаривается особо Примеры 1-19. В сосуд, содержащий подаваемый раствор отстойника из промышленной установки получения глинозема по способу Бауэра, добавляется, как представлено ниже в таблице 1,15 мольных % гидроксамированного полимера, содержащего 55 мольных % единиц акриловой кислоты и 30 мольных % единиц акриламида, и имеющего среднемассовую молекулярную массу примерно 20000000 (обозначенного как А), и выпускаемый серийно аммонийполиакрилатный флокулянт, имеющий среднечисловую молекулярную массу 10000000-15000000 (обозначенный как В) Добавки вводятся в последовательности, указанной смешением между каждым добавлением как таковым, чтобы воспроизвести смешение в установке добавок, если вводятся в трубу питания отстойника (Доб №1) и в камеру питания остойника (доб №2) Результаты приводятся ниже в таблице 1 Все добавки, за исключением крахмала, выполняются до 0,1% с 10 г/л каустика в воде Об 41905 Пример 34. Используется методика примера 6, за исключением того, что степень гидроксамирования полимера равняется 25% Получаются аналогичные результаты Пример 35. Используется методика примера 6, за исключением того, что анионным флокулянтом является сополимер 90 10 акрилат натрия/акр ил амид Получаются результаты, аналогичные результатам, представленным в таблице 1 Пример 36. Используется методика примера 6, за исключением того, что анионным флокулянтом является гомополимер акрилата натрия Наблюдаются результаты, аналогичные результатам, показанным в таблице 1 Примеры 37-55. Снова используются условия примеров 1-19 с применением тех же гидроксамированного полимера, анионного флокулянта и других добавок, указанных в таблице 1, за исключением того, что в качестве загружаемой фазы используется промышленное сырье первой стадии промывочного каскада установки получения глинозема по способу Бауэра Получаются аналогичные результаты, т е результатами примеров 37-46 подтверждается общая улучшенная скорость оседания и мутность по сравнению с сравнительными примерами 47-55 Примеры 56-59. В результате замены гидроксамированного полимера или анионного флокулянта примера 42 индивидуально на полимер и флокулянт примеров 33-36 получается аналогичное неожиданное улучшение оседания и мутности ъем фильтрации равняется 100 мл Во всех примерах, использующих только полиакрилатный флокулянт, содержится 2,4 мл/л раствора крахмала Как можно легко заметить из данных, представленных в таблице 1, когда применяется полиакрилатный флокулянт, за которым следует водорастворимый гидроксамированный полимер, наблюдается значительное улучшение скорости осаждения и мутности загружаемого раствора Примеры 20-26. Снова используется методика примеров 1 19 Результати приводятся ниже в таблице 2 Обозначения являются такими же, как в таблице 1 Данные таблицы 2 четко показывают неожиданную эффективность последовательности добавления анионного флокулянта и водорастворимого гидроксамированного полимера согласно настоящему изобретению Примеры 27-32. Снова используется методика примеров 1 19, используется другой промышленный полиакрилатный флокулянт с среднечисловой молекулярной массой примерно 10000000-15000000 (обозначенный как С) Эти данные показывают, что последовательность добавления анионного флокулянта и водорастворимого гидроксамированного полимера в соответствии с настоящим изобретением дате лучшее осаждение и прозрачность Пример 33. Используется методика примера 6, за исключением того, что степень гидроксамирования полимера равняется 20% Получаются аналогичные результаты № Доб. Доб. Доб. примера 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11С 12С 13С 14С 15С 16С 17С 18С 19С №1 №2 №3 В В А А А А А А А А А А В В В В В А В В В в в в в в в в в в А В в А А В В В А К К к X К к к млс №1 млс №2 млс №3 (г/Т) СО 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 80 40 40 80 40 40 40 40 80 80 80 40 60 50 70 60 60 60 40 40 40 40 40 40 40 40 40 342 342 343 343 286 257 314 290 290 286 230 342 228 229 343 343 232 229 229 (фунт/ч) 61 23 47 65 37 29 33 43 35 39 77 22 27 65 33 35 50 45 24 40 24 24 24 40 24 24 24 Мутн. (мг/л) 97 166 102 74 160 106 176 165 140 175 575 355 311 344 250 280 218 442 388 Таблица 1 Шлам (г/л) 35 13 35 13 35 00 35 00 35 00 35 00 35 00 34 45 34 45 35 00 34 75 35 13 35 13 35 00 35 00 35 00 34 45 35 00 35 00 X - 2-ой серийный полиакрилатный флокулянт, С - сравнительный, СО - скорость оседания, к - крахмал 41905 № примера Доб. №1 Доб. №2 Доб. №3 млс №1 млс №2 млс №3 Шлам (г/л) 20 21 22 23 24С 25С 26С В В А А А А В В В 50 45 40 35 40 50 30 80 70 60 55 40 50 30 Таблица 2 СО Время Скорость 2 (фунт/ч) фильтра- кл/ч/м ции 45 45 45 45 45 45 45 в в в в в К К к 25 25 25 43 53 30 21 26 47 16 46 39 52 56 182 140 150 ускоритель фильтрования = 1 мл/150 мл Таблица 3 Оседание ПрозрачСО (фунт/л) ность (мл) (мг/л) № примера Доб. №1 Доб. №2 г/МТ №1 г/МТ №2 27 С А 121 413 14 190 310 28 С А 194 413 21 215 300 29 с А 243 413 49 176 230 30 А С 413 121 5 146 440 31 А С 413 194 7 157 400 32 А С 413 243 8 194 390 Тираж 50 екз Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м Ужгород, вул Гагаріна, 101 (03122) 3 - 7 2 - 8 9 (03122) 2 - 5 7 - 0 3 1 176*1 2 024 1 518 1 410 0 431 0 564 0 526 41905