專利名稱：萃取蒸餾分離氧化鋁生產(chǎn)中鋁酸鈉溶液的氫氧化鈉方法
技術領域：
萃取蒸餾分離氧化鋁生產(chǎn)中鋁酸鈉溶液的氫氧化鈉方法，涉及一種用脂肪醇作為萃取劑，采取萃取和蒸餾的技術分離氧化鋁生產(chǎn)過程中的鋁酸鈉溶液(如蒸發(fā)母液)中的氫氧化鈉，從而降低鋁酸鈉溶液苛性比，繼續(xù)用于晶種分解的方法。
背景技術：
拜耳法生產(chǎn)氧化鋁工藝誕生已有一百多年的歷史，現(xiàn)在仍然是生產(chǎn)氧化鋁的主要方法。拜耳法主要包括兩個主要過程，即低苛性比鋁酸鈉溶液的晶種分解過程和分解母液溶出鋁土礦的過程，兩個過程交替使用處理鋁土礦，從中得到氫氧化鋁產(chǎn)品，構(gòu)成拜耳法循環(huán)。
由于鋁酸鈉溶液分解反應平衡體系的特性，在常規(guī)的拜耳法循環(huán)過程中，鋁酸鈉溶液在晶種分解過程中分解不完全，通常條件下分解率只有50％左右，循環(huán)堿液中仍有大量鋁酸鈉，分解產(chǎn)出率低、Al2O3循環(huán)量大，無為消耗增加，總體生產(chǎn)效率低。這是拜耳法生產(chǎn)技術中存在的最主要的問題。因此，如何有效地分離母液中的氫氧化鈉，使母液繼續(xù)用于晶種分解提取循環(huán)液中剩余的氧化鋁，以大大提高拜耳法過程的產(chǎn)出率和循環(huán)效率，已成為拜耳法氧化鋁生產(chǎn)提產(chǎn)和節(jié)能降耗的一個重大的研發(fā)方向和技術難點。
近幾年來，已有針對分離蒸發(fā)母液中的氫氧化鈉，降低其苛性比繼續(xù)用于晶種分解的技術，中國鋁業(yè)股份有限公司鄭州研究院進行了研究。但相關的文獻和專利中，尚無萃取蒸餾分離拜耳法蒸發(fā)母液中氫氧化鈉的論述報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述已有技術存在的不足，提出一種能有效地分離母液中的氫氧化鈉，使母液繼續(xù)用于晶種分解，提高拜耳法過程的產(chǎn)出率和循環(huán)效率的采用萃取蒸餾法從從鋁酸鈉溶液中分離氫氧化鈉的方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的。
萃取蒸餾分離氧化鋁生產(chǎn)中鋁酸鈉溶液的氫氧化鈉方法，其特征在于采用脂肪醇為萃取劑萃取鋁酸鈉溶液的氫氧化鈉，其萃取過程為鋁酸鈉溶液用泵打入第一級萃取混合槽與蒸餾后的油相混合反應后靠靜壓差進入第一級澄清槽分離，分離后的溶液進入第二級萃取混合槽與蒸餾后的油相混合反應后進入第二級澄清槽分離，依次類推，直至經(jīng)過最后一級萃取澄清分離后用泵送入拜耳法溶出料漿稀釋系統(tǒng)或分解系統(tǒng)進行晶種分解；來自蒸餾工序的油相用泵打入高位槽后分別進入每一級的萃取槽與水相溶液混合反應后經(jīng)分離進入油相儲槽，再用泵打入高位槽分別進入每一級的反萃混合槽，與反萃液混合反應后進入澄清槽分離，反萃液依次進入第一級至最后一級反萃槽及反萃澄清槽，分離后的反萃取液進入氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)，油相匯總后進入反萃后油相儲槽，用泵打入蒸餾系統(tǒng)經(jīng)過蒸餾后進入每一級萃取混合槽，油相如此循環(huán)。
本發(fā)明的萃取蒸餾分離氧化鋁生產(chǎn)中鋁酸鈉溶液的氫氧化鈉方法，其特征在于將鋁酸鈉溶液與油相進行萃取，萃取后的萃余液用于晶種分解，萃取相用反萃液反萃，反萃后的水相溶液進入氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)，油相經(jīng)蒸餾系統(tǒng)蒸餾后繼續(xù)用于萃取，實現(xiàn)油相的循環(huán)使用。
本發(fā)明的萃取蒸餾分離氧化鋁生產(chǎn)中鋁酸鈉溶液的氫氧化鈉方法，其特征在于萃取油相為C6-C20的脂肪醇或它們的混合物，反萃后的油相經(jīng)過蒸餾得以凈化。
本發(fā)明的萃取蒸餾分離氧化鋁生產(chǎn)中鋁酸鈉溶液的氫氧化鈉方法，其特征在于反萃液是分解母液或氫氧化鋁洗液或水。
本發(fā)明的萃取蒸餾分離氧化鋁生產(chǎn)中鋁酸鈉溶液的氫氧化鈉方法，其特征在于其工藝參數(shù)為作為萃原液的鋁酸鈉溶液濃度NK≥200g/L，萃取和反萃溫度為70～95℃，蒸餾溫度為80～180℃，萃取相比油∶水體積比＝1～5∶1，反萃相比油∶水＝1～5∶1，萃取級數(shù)為20～60級，反萃級數(shù)為2～20級，萃取與反萃每級反應時間2～15分鐘。
研究結(jié)果表明脂肪醇可作為鋁酸鈉溶液中游離堿的適宜的萃取劑。脂肪醇對于苛性堿濃度≥200g/L的蒸發(fā)母液具有較好的萃取性能，溶液中鋁酸根離子及鉀離子的存在有利于萃取劑對氫氧化鈉的萃?。恢敬甲鳛殇X酸鈉溶液中游離堿的萃取劑，萃取速度和反萃速度快，在適宜的條件下都可以在2分鐘內(nèi)達到平衡；反萃后的脂肪醇經(jīng)蒸餾凈化后再循環(huán)利用與新鮮萃取劑的萃取性能相當。分解母液、氫氧化鋁洗液及純水均可以作為反萃取劑，均可達到95％以上的反萃效率，反萃液NK濃度可以達到250g/L左右。最終形成了萃取—反萃—蒸餾分離蒸發(fā)母液中氫氧化鈉的方法。
本發(fā)明的方法，將鋁酸鈉溶液，如蒸發(fā)母液中的氫氧化鈉得到部分分離，其苛性比由3.0左右降低到1.5左右，可繼續(xù)用于晶種分解，進入油相中的氫氧化鈉用分解母液或氫氧化鋁洗液或水反萃，然后進入氧化鋁循環(huán)系統(tǒng)。
本發(fā)明的方法，在現(xiàn)有的氧化鋁工序中，僅增加萃取及蒸餾工序，僅增添循環(huán)泵、萃取混合槽及萃取澄清槽、反萃槽及反萃澄清槽、蒸餾器組等設備，即可實現(xiàn)從氧化鋁生產(chǎn)過程中的鋁酸鈉溶液，如蒸發(fā)母液中分離部分游離的氫氧化鈉，以達到降低蒸發(fā)母液苛性比至可以重新分解析出蒸發(fā)母液中剩余氧化鋁的地步，提高氧化鋁生產(chǎn)效率的目的。


圖1萃取蒸餾分離氧化鋁生產(chǎn)中鋁酸鈉溶液的氫氧化鈉方法的原則流程圖。
圖中1～4—第一至第四級萃取混合槽，2～8—倒數(shù)第四至倒數(shù)第一級萃取混合槽，9～12—第一至第四級萃取澄清分離槽，13～16—倒數(shù)第四至倒數(shù)第一級萃取澄清分離槽，17～19—第一至第三級反萃混合槽，20～22—倒數(shù)第三至倒數(shù)第一級反萃混合槽，23～25—第一至第三級反萃澄清分離槽，26～28—倒數(shù)第三至倒數(shù)第一級反萃澄清分離槽，29，32，34，36，38，39—物料泵，30，33—高位槽，31，35—緩沖儲槽，37—蒸餾器組。圖中粗線代表水相，細線代表油相，a、b為蒸汽。
具體實施例方式
萃取蒸餾分離氧化鋁生產(chǎn)中鋁酸鈉溶液的氫氧化鈉方法，采用脂肪醇為萃取劑萃取鋁酸鈉溶液的氫氧化鈉，其萃取過程為鋁酸鈉溶液用泵打入第一級萃取混合槽與蒸餾后的油相混合反應后靠靜壓差進入第一級澄清槽分離，分離后的溶液進入第二級萃取混合槽與蒸餾后的油相混合反應后進入第二級澄清槽分離，依次類推，直至經(jīng)過最后一級萃取澄清分離后用泵送入拜耳法溶出料漿稀釋系統(tǒng)或分解系統(tǒng)進行晶種分解；來自蒸餾工序的油相用泵打入高位槽后分別進入每一級的萃取槽與水相溶液混合反應后經(jīng)分離進入油相儲槽，再用泵打入高位槽分別進入每一級的反萃混合槽，與反萃液混合反應后進入澄清槽分離，反萃液依次進入第一級至最后一級反萃槽及反萃澄清槽，分離后的反萃取液進入氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)，油相匯總后進入反萃后油相儲槽，用泵打入蒸餾系統(tǒng)經(jīng)過蒸餾后進入每一級萃取混合槽，油相如此循環(huán)。萃取油相為C6-C20的脂肪醇或它們的混合物，反萃后的油相經(jīng)過蒸餾得以凈化。反萃液是分解母液或氫氧化鋁洗液或水。其工藝參數(shù)為萃取和反萃溫度為70～95℃，蒸餾溫度為80～180℃，萃取相比油∶水體積比＝1～5∶1，反萃相比油∶水＝為1～5∶1，萃取級數(shù)為20～60級，每級反應時間2～15分鐘，反萃級數(shù)為2～20級，每級反應時間2～15分鐘。
結(jié)合附圖對本發(fā)明萃取蒸餾分離蒸發(fā)母液氫氧化鈉的方法說明如下。
萃取蒸餾從氧化鋁生產(chǎn)鋁酸鈉溶液中分離氫氧化鈉新工藝，用于分離氧化鋁生產(chǎn)中鋁酸鈉溶液，如蒸發(fā)母液中游離的氫氧化鈉。送來的萃取原液為鋁酸鈉溶液，如蒸發(fā)母液，萃取后溶液為萃余液進入拜耳法溶出料漿稀釋系統(tǒng)或氫氧化鋁晶種分解系統(tǒng)進行分解。送入反萃系統(tǒng)的反萃原液為分解母液或氯氧化鋁洗液或純水，反萃后反萃取水相為高苛性比的鋁酸鈉溶液，進入拜耳法氧化鋁溶出系統(tǒng)配料。萃取和反萃均可采用錯流、逆流等萃取工藝，反萃后的油相在蒸餾器中蒸餾脫除水份達到再生目的。
蒸發(fā)母液首先用泵(29)打入第一級萃取混合槽(1)與蒸餾后的油相混合反應后靠靜壓差進入第一級澄清槽(9)分離，分離后的溶液進入第二級萃取混合槽(2)與蒸餾后的油相混合反應后進入第二級澄清槽(10)分離，依次類推，直至經(jīng)過最后一級萃取槽(8)和萃取澄清槽(16)分離后用泵送入氧化鋁稀釋或分解系統(tǒng)進行晶種分解。來自蒸餾(37)工序的油相用泵(39)打入高位槽(30)后分別進入每一級的萃取槽(1～4……5～8)與水相溶液混合進入萃取澄清槽(9～12……13～16)分離后進入油相緩沖儲槽(31)，再用泵(32)打入高位槽(33)分別進入每一級的反萃混合槽(17～22)，與反萃液混合后進入相應各級澄清槽(23～28)分離，反萃液用泵(34)打入第一級反萃混合槽(17)，然后經(jīng)過反萃澄清槽(23)分離后進入第二級反萃混合槽(18)及第二級反萃澄清槽(24)，依次至最后一級反萃混合槽(22)及反萃澄清槽(28)，分離后的反萃取液進入氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)，油相匯總后進入反萃后油相緩沖儲槽(35)，用泵(36)打入蒸餾系統(tǒng)(37)經(jīng)過蒸餾后用泵(39)打入高位槽(30)，進入每一級萃取混合槽(1～4……5～8)，油相如此循環(huán)。蒸餾器中蒸發(fā)介質(zhì)的循環(huán)由循環(huán)泵(38)完成。
實現(xiàn)本發(fā)明的工藝，其特征在于油相為C6-C20的脂肪醇或它們的混合物，反萃后的油相需要經(jīng)過蒸餾得以凈化。
實現(xiàn)本發(fā)明的工藝，其工藝參數(shù)為萃取和反萃溫度為70～95℃，蒸餾溫度為80～180℃，萃取相比(油∶水體積比)為1～5∶1，反萃相比(油∶水)為1～5∶1，萃取級數(shù)為20～60級，每級反應時間2～15分鐘，反萃級數(shù)為2～20級，每級反應時間2～15分鐘。
下面結(jié)合實例對本發(fā)明的工藝作進一步的說明。
實施例1原料拜耳法蒸發(fā)母液，化學成份為NK320g/L，Al2O3178.4g/L，苛性比2.95；反萃液為分解母液，其化學成份為NK165g/L，Al2O393.6g/L，苛性比2.90。
用正辛醇萃取蒸發(fā)母液，45級萃取，萃取溫度90℃，每級反應時間2分鐘；6級反萃，反萃溫度90℃，每級反應時間2分鐘；萃取相比1∶1，反萃相比2∶1；蒸餾溫度99℃。蒸發(fā)母液萃取后NK為370g/L，苛性比為1.59；分解母液反萃后NK為247，苛性比為3.4。
實施例2原料拜耳法蒸發(fā)母液，化學成份為NK320g/L，Al2O3178.4g/L，苛性比2.95；反萃液為分解母液，其化學成份為NK165g/L，Al2O393.6g/L，苛性比2.90。
用正辛醇萃取蒸發(fā)母液，50級萃取，萃取溫度75℃，每級反應時間8分鐘；8級反萃，反萃溫度70℃，每級反應時間12分鐘；萃取相比1∶1，反萃相比4∶1；蒸餾溫度87℃。蒸發(fā)母液萃取后NK為372g/L，苛性比為1.53；分解母液反萃后NK為243，苛性比為3.54。
實施例3原料拜耳法蒸發(fā)母液，化學成份為NK320g/L，Al2O3178.4g/L，苛性比2.95；反萃液為分解母液，其化學成份為NK165g/L，Al2O393.6g/L，苛性比2.90。
用正辛醇萃取蒸發(fā)母液，20級萃取，萃取溫度95℃，每級反應時間2分鐘；12級反萃，反萃溫度90℃，每級反應時間4分鐘；萃取相比4∶1，反萃相比5∶1；蒸餾溫度99.7℃。蒸發(fā)母液萃取后NK為387g/L，苛性比為1.46；分解母液反萃后NK為250，苛性比為3.45。
實施例4原料拜耳法蒸發(fā)母液，化學成份為NK320g/L，Al2O3178.4g/L，苛性比2.95；反萃液為分解母液，其化學成份為NK165g/L，Al2O393.6g/L，苛性比2.90。
用正辛醇萃取蒸發(fā)母液，60級萃取，萃取溫度85℃，每級反應時間4分鐘；5級反萃，反萃溫度84℃，每級反應時間4分鐘；萃取相比1∶1，反萃相比2∶1；蒸餾溫度99.7℃。蒸發(fā)母液萃取后NK為362g/L，苛性比為1.50；分解母液反萃后NK為230，苛性比為3.25。
實施例5原料拜耳法蒸發(fā)母液，化學成份為NK315g/L，Al2O3176.4g/L，苛性比2.94；反萃液為分解母液，其化學成份為NK165g/L，Al2O393.6g/L，苛性比2.90。
用C8-C10的脂肪醇萃取蒸發(fā)母液，25級萃取，萃取溫度87℃，每級反應時間5分鐘；10級反萃，反萃溫度85℃，每級反應時間5分鐘；萃取相比2.5∶1，反萃相比3∶1；蒸餾溫度100℃。蒸發(fā)母液萃取后NK為362g/L，苛性比為1.48；分解母液反萃后NK為247，苛性比為3.53。
實施例6原料拜耳法蒸發(fā)母液，化學成份為NK315g/L，Al2O3176.4g/L，苛性比2.94；反萃液為分解母液，其化學成份為NK165g/L，Al2O393.6g/L，苛性比2.90。
用C8-C10的脂肪醇萃取蒸發(fā)母液，40級萃取，萃取溫度90℃，每級反應時間3分鐘；15級反萃，反萃溫度88℃，每級反應時間3分鐘；萃取相比1.5∶1，反萃相比2∶1；蒸餾溫度99.4℃。蒸發(fā)母液萃取后NK為370g/L，苛性比為1.49；分解母液反萃后NK為250，苛性比為3.55。
實施例7原料拜耳法蒸發(fā)母液，化學成份為NK315g/L，Al2O3176.4g/L，苛性比2.94；反萃液為分解母液，其化學成份為NK165g/L，Al2O393.6g/L，苛性比2.90。
用C8-C10的脂肪醇萃取蒸發(fā)母液，60級萃取，萃取溫度90℃，每級反應時間3分鐘；4級反萃，反萃溫度88℃，每級反應時間3分鐘；萃取相比1∶1，反萃相比4∶1；蒸餾溫度99.4℃。蒸發(fā)母液萃取后NK為373g/L，苛性比為1.47；分解母液反萃后NK為231，苛性比為3.37。
實施例8原料拜耳法蒸發(fā)母液，化學成份為NK315g/L，Al2O3176.4g/L，苛性比2.94；反萃液為分解母液，其化學成份為NK165g/L，Al2O393.6g/L，苛性比2.90。
用C8-C10的脂肪醇萃取蒸發(fā)母液，40級萃取，萃取溫度95℃，每級反應時間2分鐘；20級反萃，反萃溫度93℃，每級反應時間2分鐘；萃取相比1.5∶1，反萃相比1.5∶1；蒸餾溫度99.4℃。蒸發(fā)母液萃取后NK為377g/L，苛性比為1.43；分解母液反萃后NK為258，苛性比為3.67。
實施例9原料拜耳法蒸發(fā)母液，化學成份為NK315g/L，Al2O3176.4g/L，苛性比2.94；反萃液為純水。
用C8-C10的脂肪醇萃取蒸發(fā)母液，40級萃取，萃取溫度90℃，每級反應時間5分鐘；10級反萃，反萃溫度88℃，每級反應時間5分鐘；萃取相比1∶1，反萃相比3∶1；蒸餾溫度99.4℃。蒸發(fā)母液萃取后NK為371g/L，苛性比為1.51；用水反萃后NK為230，苛性比為45.8。
實施例10原料拜耳法蒸發(fā)母液，化學成份為NK315g/L，Al2O3176.4g/L，苛性比2.94；反萃液為分解母液，其化學成份為NK165g/L，Al2O393.6g/L，苛性比2.90。
用C10-C12的脂肪醇萃取蒸發(fā)母液，40級萃取，萃取溫度90℃，每級反應時間5分鐘；10級反萃，反萃溫度90℃，每級反應時間5分鐘；萃取相比1∶1，反萃相比3∶1；蒸餾溫度108℃。蒸發(fā)母液萃取后NK為383g/L，苛性比為1.52；分解母液反萃后NK為247，苛性比為3.41。
權(quán)利要求
1.萃取蒸餾分離氧化鋁生產(chǎn)中鋁酸鈉溶液的氫氧化鈉方法，其特征在于采用脂肪醇為萃取劑萃取鋁酸鈉溶液的氫氧化鈉，其萃取過程為鋁酸鈉溶液用泵打入第一級萃取混合槽與蒸餾后的油相混合反應后靠靜壓差進入第一級澄清槽分離，分離后的溶液進入第二級萃取混合槽與蒸餾后的油相混合反應后進入第二級澄清槽分離，依次類推，直至經(jīng)過最后一級萃取澄清分離后用泵送入拜耳法溶出料漿稀釋系統(tǒng)或分解系統(tǒng)進行晶種分解；來自蒸餾工序的油相用泵打入高位槽后分別進入每一級的萃取槽與水相溶液混合反應后經(jīng)分離進入油相儲槽，再用泵打入高位槽分別進入每一級的反萃混合槽，與反萃液混合反應后進入澄清槽分離，反萃液依次進入第一級至最后一級反萃槽及反萃澄清槽，分離后的反萃取液進入氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)，油相匯總后進入反萃后油相儲槽，用泵打入蒸餾系統(tǒng)經(jīng)過蒸餾后進入每一級萃取混合槽，油相如此循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的萃取蒸餾分離氧化鋁生產(chǎn)中鋁酸鈉溶液的氫氧化鈉方法，其特征在于將鋁酸鈉溶液與油相進行萃取，萃取后的萃余液用于晶種分解，萃取相用反萃液反萃，反萃后的水相溶液進入氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)，油相經(jīng)蒸餾系統(tǒng)蒸餾后繼續(xù)用于萃取，實現(xiàn)油相的循環(huán)使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的萃取蒸餾分離氧化鋁生產(chǎn)中鋁酸鈉溶液的氫氧化鈉方法，其特征在于萃取油相為C6-C20的脂肪醇或它們的混合物，反萃后的油相經(jīng)過蒸餾得以凈化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的萃取蒸餾分離氧化鋁生產(chǎn)中鋁酸鈉溶液的氫氧化鈉方法，其特征在于反萃液是分解母液或氫氧化鋁洗液或水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的萃取蒸餾分離氧化鋁生產(chǎn)中鋁酸鈉溶液的氫氧化鈉方法，其特征在于其工藝參數(shù)為作為萃原液的鋁酸鈉溶液濃度NK≥200g/L，萃取和反萃溫度為70～95℃，蒸餾溫度為80～180℃，萃取相比油∶水體積比＝1～5∶1，反萃相比油∶水＝1～5∶1，萃取級數(shù)為20～60級，反萃級數(shù)為2～20級，萃取與反萃每級反應時間2～15分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種萃取蒸餾分離氧化鋁生產(chǎn)中鋁酸鈉溶液的氫氧化鈉方法。其特征在于用脂肪醇作萃取劑，萃取鋁酸鈉溶液，如蒸發(fā)母液中的苛性堿，萃取后的萃余液返回氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)，進行晶種分解，萃取相用分解母液或氫氧化鋁洗液或水反萃，反萃后的水相溶液進入氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)，油相經(jīng)蒸餾系統(tǒng)蒸餾后繼續(xù)用于萃取，油相如此連續(xù)循環(huán)。本發(fā)明的方法，在現(xiàn)有的氧化鋁工序中，僅增加萃取及蒸餾工序，即可實現(xiàn)從氧化鋁生產(chǎn)過程中的鋁酸鈉溶液，如蒸發(fā)母液中分離部分游離的氫氧化鈉，以達到降低蒸發(fā)母液苛性比至可以重新分解析出蒸發(fā)母液中剩余氧化鋁的地步，提高氧化鋁生產(chǎn)效率的目的。
文檔編號C01F7/00GK1923694SQ20061014086
公開日2007年3月7日 申請日期2006年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月13日
發(fā)明者顧松青, 尹中林, 白萬全, 韓東戰(zhàn), 齊利娟 申請人:中國鋁業(yè)股份有限公司