用于改進(jìn)拜耳法的過濾的方法
【專利說明】用于改進(jìn)拜耳法的過濾的方法
[0001] 發(fā)明背景
[0002] 本發(fā)明涉及一種用于改進(jìn)由鋁土礦礦石生產(chǎn)三水合氧化鋁和氧化鋁的拜耳法的 方法。本發(fā)明涉及使用交聯(lián)多糖、特別是交聯(lián)葡聚糖或交聯(lián)二羥丙基纖維素來改進(jìn)拜耳法 中的過濾工藝的性能。
[0003] 在典型的用于生產(chǎn)三水合氧化鋁的拜耳法中，鋁土礦礦石被粉碎，用苛性堿溶液 制漿，并且然后在高溫和高壓下被蒸煮?？列詨A溶液溶解鋁的氧化物，形成鋁酸鈉水溶液。 鋁土礦礦石的不溶于苛性堿的成分連同在蒸煮過程中沉淀的不可溶物質(zhì)一起通常被稱為 赤泥。在拜耳法中，赤泥固體隨后與含有溶解的鋁酸鈉的含水液相分離。這種分離通常涉 及通過沉降槽用絮凝劑濃縮固體的主體，接著過濾澄清的溢流液以去除存留于澄清液中的 任何殘留固體。
[0004] 由沉降過程產(chǎn)生的赤泥固體的濃縮的底流通常經(jīng)歷一系列洗滌步驟以提取存在 于濃縮漿料中的剩余液。在洗滌步驟之后，在固體的處理或再利用之前，經(jīng)洗滌的、濃縮的 固體漿料接下來可以經(jīng)歷過濾以去除過量的液體。
[0005] 如上所述，在蒸煮之后在沉降過程中已去除不可溶的赤泥固體的鋁酸鈉水溶液通 常經(jīng)歷過濾步驟以去除任何剩余的不可溶物質(zhì)。由這種過濾得到的液體基本上沒有任何不 可溶的赤泥殘?jiān)?。然后，液體被冷卻并且固體三水合氧化鋁產(chǎn)品從溶液中沉淀。沉淀的三 水合物接下來被最經(jīng)常地分成粒級(jí)（size fraction);較大的顆粒作為產(chǎn)品被收集以用于 進(jìn)一步加工，而較小尺寸的顆粒被收集并且作為晶種在沉淀步驟中再利用。另外，來自液體 的固體三水合物顆粒的分離可以使用包括沉降、絮凝和過濾的一些手段來實(shí)現(xiàn)。產(chǎn)品尺寸 的顆粒和晶種顆粒兩者可以經(jīng)歷某種形式的過濾以實(shí)現(xiàn)從液體的適當(dāng)分離，隨后返回到工 藝的蒸煮步驟并且再利用。
[0006] 正如在美國專利第6, 814, 873號(hào)、第6, 033, 579號(hào)、第6, 048, 463號(hào)和美國公開專 利申請(qǐng)2008/0257827中除了其他位置的至少部分所描述的，拜耳法在不斷地發(fā)展并且業(yè) 內(nèi)采用的針對(duì)該法的不同步驟的特定技術(shù)不僅從一家工廠到另一家工廠不同，而且常常還 作為商業(yè)秘密持有。
[0007] 雖然工廠設(shè)計(jì)和操作可能大大不同并且額外的過濾步驟可以并且確實(shí)出現(xiàn)在該 法的各種領(lǐng)域中，但是通常存在用于在拜耳法工廠中輔助或提高固體從液相的分離的許多 關(guān)鍵過濾步驟。此類過濾步驟包括，但不限于：
[0008] (a)赤泥安全過濾（red mud security filtration)-過濾初級(jí)沉降器溢流衆(zhòng)料 [0009] (b)三水合氧化鋁產(chǎn)品過濾-過濾含有產(chǎn)品尺寸的三水合氧化鋁的漿料
[0010] (c)三水合氧化錯(cuò)晶種過濾（Alumina Trihydrate Seed filtration)-過濾含有 晶種尺寸的三水合氧化鋁的漿料
[0011] (d)泥漿過濾-過濾經(jīng)洗滌的赤泥漿料。
[0012] 這些過濾步驟可以包括，但不限于，利用重力、壓力、真空或這些的組合的工藝，作 為實(shí)現(xiàn)輸入漿料的過濾的基本手段。過濾步驟也可以包括經(jīng)過濾的固體的洗滌。
[0013] 相關(guān)過濾步驟的每一步的操作和效率都是拜耳法工廠作為整體有效運(yùn)行的關(guān)鍵 因素。因此，對(duì)于提高并且改進(jìn)過濾工藝的方法存在清楚的需求和利用。個(gè)體過濾工藝可 以通過改進(jìn)漿料穿過過濾器的速率（物料通過量）和/或改進(jìn)過濾效率（其可以被認(rèn)為是 過濾后剩有固體物質(zhì)的液體的量，如通過在過濾的固體餅中的殘留液或殘留水分來測(cè)量） 來改善。過濾工藝的這些改善貫穿與拜耳法相關(guān)的過濾步驟的范圍是合意的。
[0014] 在這部分描述的技術(shù)不意在構(gòu)成本文所涉及的任何專利、出版物或其他信息相對(duì) 于本發(fā)明為"現(xiàn)有技術(shù)"的承認(rèn)，除非明確地指定為那樣。另外，這部分不應(yīng)該被解釋成意 味著已經(jīng)做出檢索或沒有如37CFR§ I. 56(a)中限定的其他相關(guān)信息存在。
[0015] 發(fā)明簡(jiǎn)要概述
[0016] 本發(fā)明涉及通過將交聯(lián)多糖添加到進(jìn)入在拜耳法中利用的過濾步驟的漿料來改 善該過濾步驟。
[0017] 附圖簡(jiǎn)述
[0018] 下文中利用對(duì)附圖作出的具體參考描述了發(fā)明詳述，在附圖中：
[0019] 圖1是示出本發(fā)明的使用交聯(lián)多糖超過現(xiàn)有技術(shù)非交聯(lián)多糖的優(yōu)越性能的圖。
[0020] 圖2是示出本發(fā)明的使用交聯(lián)多糖超過現(xiàn)有技術(shù)非交聯(lián)多糖的優(yōu)越性能的第二 幅圖。
[0021] 圖3是形成用于本發(fā)明的交聯(lián)多糖的一個(gè)實(shí)例的圖。
[0022] 發(fā)明詳述
[0023] 為了本申請(qǐng)的目的，這些術(shù)語的定義如下：
[0024] "基本上由…組成"意指方法和組合物可以包括額外的步驟、組分、成分等，但是只 是在額外的步驟、組分和/或成分不實(shí)質(zhì)上改變所要求保護(hù)的方法和組合物的基本特征和 新穎特征的時(shí)候。
[0025] "濾餅"意指保留在過濾器中的固體物質(zhì)的積聚物，其在過濾的過程中增大并且隨 著更多的顆粒物質(zhì)被保留而變得更厚，隨著層厚度的增加，濾餅的流動(dòng)阻力增大，并且如果 沒有足夠快地去除，那么最終厚的濾餅可能中斷過濾，這是因?yàn)闉V餅的流動(dòng)阻力達(dá)到如此 高以致太少待過濾的混合物能夠穿過濾餅和過濾塞。
[0026] "液體"或"拜耳液體（Bayer liquor)"意指已在工業(yè)設(shè)施中經(jīng)過拜耳法的苛性的、 液體介質(zhì)。
[0027] "葡聚糖"是表征為a -D-1，6葡萄糖-連接的葡聚糖的多糖，其中側(cè)鏈1-3連接到 該多糖的主鏈單元。
[0028] "二羥丙基纖維素"意指向纖維素主鏈加入1，2-二羥丙基醚基的纖維素衍生物。
[0029] "水力旋流器"意指基于顆粒的向心力比流體阻力的比率使液體懸浮液中的顆粒 分類、分離或分選的裝置，特別地，該比率對(duì)于稠密的且粗的顆粒高而對(duì)于輕的且細(xì)的顆粒 低，該裝置常常具有在液體被切向地進(jìn)料的頂部的圓柱形部分和圓錐形底部，并且他們常 常具有在軸線上的兩個(gè)出口 ：在底部的較小出口（用于底流）和在頂部的較大出口（用于 溢流），通常底流是稠密的或粗的部分，而溢流是較輕的或較細(xì)的部分。
[0030] "增稠器"或"沉降器"意指用于實(shí)現(xiàn)漿料的固-液分離的容器，其中常常添加絮凝 劑，該容器被構(gòu)造并且布置成接收漿料，保留漿料持續(xù)足以允許漿料的固體部分遠(yuǎn)離漿料 的更多液體的部分（溢流）向下沉降（底流）的一段時(shí)間，倒出溢流，并且去除底流。增稠 器底流和增稠器溢流常常被傳送到過濾器以進(jìn)一步分離液體與固體。
[0031] 如果上述定義或在本申請(qǐng)其他任何地方所提及的描述與通常使用的含義、字典中 的含義、或通過引用并入到本申請(qǐng)中的資料所述的含義（明確的或暗含的）不一致，那么本 申請(qǐng)且尤其是權(quán)利要求書中的術(shù)語被理解為根據(jù)本申請(qǐng)中的定義來解釋，而不是根據(jù)常用 的定義、字典的定義或通過引用并入的定義來解釋。鑒于上文，如果術(shù)語僅可以按照字典的 解釋被理解，如果術(shù)語由 Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology,第 5 版， (2005)，（由Wiley, John&Sons, Inc.出版）來定義，那么此定義將控制該術(shù)語在權(quán)利要求中 如何被定義。
[0032] 本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案涉及通過將包含至少一種交聯(lián)多糖的組合物添加到 進(jìn)入過濾步驟的漿料來改善在拜耳法中利用的過濾步驟。
[0033] 在至少一個(gè)實(shí)施方案中，漿料的過濾通過在該漿料應(yīng)用到過濾器之前將包含交聯(lián) 多糖的組合物添加到漿料來改善，所述漿料含有液體和包括赤泥的不可溶固體并且源自用 于從蒸煮的鋁土礦漿料去除赤泥固體的初級(jí)沉降器的溢流。
[0034] 在至少一個(gè)實(shí)施方案中，漿料的過濾通過在該漿料應(yīng)用到過濾器之前將包含交聯(lián) 多糖的組合物添加到進(jìn)料漿料來改善，所述漿料含有液體和已被分類的、并且被收集用作 產(chǎn)品的、并且在制備中被過濾以用于進(jìn)一步加工的三水合氧化鋁顆粒。
[0035] 在至少一個(gè)實(shí)施方案中，漿料的過濾通過在該漿料應(yīng)用到過濾器之前將包含交聯(lián) 多糖的組合物添加到進(jìn)料漿料來改善，所述漿料含有液體和在沉淀過程中將被用作晶種的 細(xì)的三水合氧化鋁顆粒。
[0036] 在至少一個(gè)實(shí)施方案中，漿料的過濾通過在該漿料應(yīng)用到過濾器之前將包含交聯(lián) 多糖的組合物添加到進(jìn)料漿料來改善，所述漿料含有赤泥、液體和水并且從赤泥洗滌過程 得到。
[0037] 在至少一個(gè)實(shí)施方案中，拜耳法的階段包括多于一個(gè)連續(xù)的過濾步驟，并且在連 續(xù)的過濾步驟中的任一個(gè)、一些、或全部之前將包含交聯(lián)多糖的組合物添加到過濾器流入 液。
[0038] 如在美國專利 6, 726, 845、6, 740, 249、3, 085, 853、5, 008, 089、5, 041，269、 5, 091，159、5, 106, 599、5, 346, 628 和 5, 716, 530、5, 478, 477、5, 387, 405 和澳大利亞專利 5310690和737191以及國際專利申請(qǐng)WO 2012/031316 Al中至少部分地描述的，多糖之前 已在拜耳法中使用。然而，這些參考文獻(xiàn)沒有預(yù)期或教導(dǎo)交聯(lián)多糖的使用。上面列出的任 何參考文獻(xiàn)也沒有設(shè)想或教導(dǎo)將多糖應(yīng)用到三水合物漿料（作為晶種物質(zhì)或者產(chǎn)品尺寸 的三水合物固體）的過濾或者經(jīng)洗滌的赤泥漿料的過濾。雖然美國專利5, 091，159教導(dǎo)了 使用葡聚糖來改善來自赤泥的初級(jí)沉降的溢流的過濾，但交聯(lián)多糖的應(yīng)用和據(jù)此得到的改 善的益處在存在的現(xiàn)有技術(shù)中既沒有被設(shè)想也沒有被表達(dá)。
[0039] 在至少一個(gè)實(shí)施方案中，使用的交聯(lián)多糖為美國專利