Способ извлечения окиси алюминия из боксита

ПИСА ЕТЕНИ АТЕНТУ т быть использованоема,- повышение эффеке- о- о ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР)(71) Эллайд Коллоидс Лимитед (ОВ)(72) Джиллиан Мэри Муди и Кристина ЭннРешфорт(73) Эллайд Коллоидс Лимитед (ОВ)(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ОКИСИ АЛЮМИНИЯ ИЗ БОКСИТА(57) Использование: в производстве глинозема, Сущность, боксит выщелачивают водным щелочным раствором, обрабатываютполученную суспенэию флокулянтом, отделяют на первой стадии красный шлам отполученного раствора. Часть отстоявшегося Изобретение можев производстве глинозЦель изобретениятивности процесса.В Байер-процессе извлечение окиси алюминия согласно изобретению боксит вываривается в одном щелочном растворе, полученный красный шлам флокулируется посредством флокулирующего агента и отделяется от варочного раствора на первой стадии отделения, отстоявщийся раствор с этой стадии частично подается на стадию вторичного осветления, на которой вновь суспендированные частицы красного шлама флокулируются и отделяются от раствора, Затем красный шлам с первой стадии отделения и, если есть, частично и во второй стадии осветления промывается на множестве последовательных стадий промывки, на каждой из которых шлам промыраствора с первой стадии подают на вторую стадию осветления. Вводят в раствор флокулянт и отделяют частицы красного шлама от раствора. Красный шлам с первой стадии подвергают многостадийной промывке и, если есть, частично со второй стадии осветления. После промывки промывающий раствор обрабатывают флокулянтом и отделяют осадок от промывающего раствора, Флокулянт вводят по крайней мере на одной иэ стадий, выбранной из первой стадии отделения; второй стадии осветления и стадии промывки. В качестве флокулянта используют декстран и. синтетический полимерный флокулянт; содержащий 50 - 100 анионного мономера и 0 - 50 акриламида.8 з.п, ф-лы., 7 табл,вается промывающим раствором, флокулируется флокулирующим агентом и отделяется от промывающего раствора,флокулирующий агент, по меньшей мере, нодной стадии, выбранной из первой стадиотделения, второй стадии осветления и стадий промывки, содержит два компонентаа способ отличается тем, что этими двумкомпонентами являются: а) декстран и бсинтетический анионный полимерный флокуля нт,Предпочтительно, чтобы компбненты"а"и "б"добавлялись последовательно,хотиногда могут быть получены хорошие результаты, если они будут предварительнсмешаны, а затем добавлены к раствору.Хотя декстран может смешиватьсяраствором, который обрабатывается синттическим полимером, предпочтительно, чтбы полисахарид смешивался с раствором дтого, как синтетический полимерный флокулянт будет добавлен в раствор. Междуэтими двумя приемами введения можетбыть небольшой интервал, непосредственно после завершения стадии смешиванияполисахарида начинается смещение с раствором синтетического полимерного флокулянта, Было обнаружено, что лучшиерезультаты достигаются, если декстран смешивается с раствором более интенсивно, асинтетический полимер менее интенсивно,Возможно, что полисахарид действует каккоагулянт,Декстрин должен быть растворим в воде и иметь молекулярный вес, по меньшеймере, 5000, хотя предпочтительным являются значения от 500000 до 10 миллионов.Декстран предпочтительно является микробно полученным полисахаридом и имеетглюкозные остатки, объединенные глюкозидными связями 1; 6, Также могут использоваться сульфаты декстрана. Декстранможет поставляться в форме сухих твердыхчастиц, например, которые были извлеченыиз микробной суспенэии, Часто последняястадия очистки может представлять собойстадию высушивания распылением, на которой могут добавляться и другие компоненты, с тем, чтобы помочь обработке, Восновном такие вспомогательные средстване следует извлекать из декстрана до егоиспользования в качестве флокулянта.Обычно декстран растворяется в воде илищелочном растворе до добавления к раствору, используемому а заявленном способе.Синтетический полимерный флокулянтявляется в основном высокомолекулярнымрастворимым в воде полимером, образованным из анионного этиленненасыщенногомономера частично с неионным этиленненасыщенным мономером,Анионный мономер представляет собойв основном моноэтиленненасыщенную карбоксильную или сульфоновую кислоту, которая, как правило, является акриловойкислотой, но может быть, например, метакриловой кислотой (мет/аллилсульфановойкислотой винилсульфоновой кислотой ипи2-акриламидометилпропансульфоноаойкислотой. Анионный полимер, в основном,присутствует в виде соли натрия ипи другогощелочного металла или соли аммония.Неионный мономер, если есть, обычноявляется акриламидом. но другие несмешивающиеся мономеры могут быть включеныизвестным образом. Например, может бытьвключено небольшое количество частицыметилолакриламида.Оптимальное количество анионных частиц зависит частично от общей щепочностимывки формируется полимер, содержащий от 80 до 100% анионного мономера, но на последней стадии он может быть сформиро ван, например, из 40 - 75% анионного мономера и остальное акрипамид,Синтетический полимер может поступать как возвратная фазовая дисперсия, но предпочтительно он поступает в виде геля или гранулированного полимера, например, в воде порошка, который растворяется в воде или растительном растворе до использования.Хотя введение флокулянта, в основном 30 предварительной обработкой смесью,включающей декстран, дает преимущества по меньшей мере на одной стадии в целом ряде процессов, мы обнаружили, что это да 50 51015 35 40 45 раствора и, как было указано прежде, в основном желательно использовать полимер с высоким анионным содержанием (например, 100% или ниже до 80% или 90% вес,) на первой стадии отделения, и полимеры с возможно более низкой щелочностью, например, до 20% на последней стадии, с промежуточными значениями на промежуточных стадиях, В зависимости от щелочности конкретного раствора и других условий процесса в качестве полимера в основном используется полимер с 20 - 100% анионного мономера обычно от 50 до 100% анионного мономера (как правило, акрилат натрия) и остальное акриламид. На первой стадии отделения и на первой стадии проет большие преимущества на стадии, где действие флокулянта хуже, чем предлагалось, принимая ао внимание щелочность раствора и анионное содержание полимера, Мы установили, что действие фпокупянта не зависит, несмотря на прежние утверждения, от общей щелочности, а вместе этого сильно зависит от химического типа щелоч- ности, а также от общей щелочности, В частности, мы обнаружили, что присутствие карбоната натрия а значительных количествах пагубно влияет на действие, оказываемое фпокупянтом. особенно когда флокулянтом является только синтетический анионный полимерный флокулянт. Однако, этот пагубный эффект может быть уменьшен или преодолен путем обработки декстраном или полисахаридом, в частности, путем предварительной обработки декстраном, Таким образом, изобретение имеет большое значение, когда декстран или полисахарид добавляется к раствору, имеющему сравнительно высокое содержание карбоната натрия.Этим раствором может быть раствор с первой стадии осаждения, К этому раствору может быть добавлена известь для регене 1838237рации из раствора гидроокиси натрия, стем, чтобы подготовить раствор для повторного использования в процессе варки, Наиболее предпочтительно наличие декстрана в высокощелочном растворе, который превалирует на первой стадии осаждения, вкомбинации с гомополимером. например, акрилатом натрия.Альтернативно или дополнительно раствор может быть использовано со второй стадии осветления, Известь может быть добавлена до этой стадии.В других стадиях способах декстран и синтетический полимер добавляются к промывающему раствору на одной или более стадиях промывки и, если потребуется, они могут добавляться на две или более стадии, которые включают первую стадию отделения, вторую стадию осветления и стадии промывки. Если потребуется, они могутбыть включены в промывающий раствор накаждой стадии промывки. Независимо от конкретной стадии улучшение флокуляции проявляется, например,в улучшении прозрачности и, как следствие,снижении количества суспендированных твердых частиц в очищенном растворе 10 15 20 30 35 40 45 50 55 и/или улучшении скорости осаждения, и/или улучшении плотности красного шлама при любой дозе синтетического флокулянта и анионном содержании синтетического полимера,Количество декстрана, которое добавляется к раствору, обычно составляет 0,2 - 10, предпочтительно 0,5 - 5 мг/л, а количество синтетического полимера обычно составляет от 10 до 150, предпочтительно от 25 до 100 О. Количество синтетического полимера зависит от содержания в нем аниона и молекулярного веса (который обычно выше 0,5 миллион и предпочтительно выше 1 миллиона) но обычно находится в пределах 0,5 - 20, предпочтительно 1 -10 мг/л.Щелочность промывающего раствора может находиться в пределах, например, от 10 до 300 г/л, выраженная в гидроокиси натрия. Когда указанная комбинация, как наиболее предпочтительная, используется для более щелочных растворов, щелочность котортых находится в пределах 100 - 300, часто 200-300 г/л, выраженная в гидроокиси натрия, Изобретение особенно ценно, когда содержание карбната натрия в растворе составляет, по меньшей мере 10 г/л, часто по меньшей мере 20 г/л и особенно, когда оно составляет более 50 г/л. Содержание карбоната можето быть до 100 г/л или даже вышек, но обычно меньше, чем 200 г/л. Содержание твердого красного шлама в растворе (в варочном растворе или промывающем растворе), который подвергается флокуляции, в основном выше 10 г/л, но ниже 100 г/л. Часто оно находится в пределах 20 - 50 г/л.Способ, независимо отдобавления флокулянта, может быть традиционным. Варка, как правило, проводится с использованием горячего (100 С) щелочного варочного раствора, обычно со щелочностью от 150 до 250 г/л Ка 20 для образования раствора, содержащего алюминат натрия, из котооого осаждается гидроксид алюминия. Для превращения каобоната натрия в гидроокись натрия к раствору может добавляться известь, а полученный раствор может возвращаться в процесс, Отделение раствора от нерастворимых компонентов на любой стадии, где не используется комбинация декстран (синтетический полимер, осуществляется включением флокулянта, в качестве которого может быть использован полисахарид, но обычно используется полимер акрилата натрия (или другие анионные этиленненасыщенные мономеры) с 0 - 20 ф вес, обычно 0 - 10 вес, акриламида.Как было кратко описано выше, красный шлам с первой стадии осаждения подается на первую стадию промывки, где промывается промывающим раствором, флокулируется флокулирующим агентом и отделяется от промывающего раствора, а затем переходит на вторую стадию промывки, Промывающий раствор с первой стадии промывки обычно поступает на стадию варки, а промывающий раствор, который используется на первой стадии, как правило, это раствор, который восстанавливается со второй стадии, Процесс повторяется несколько раз, в общем количестве стадий промывки равно от 4 до 10, часто от 5 до 7, до последней стадии, описанной выше. Промытый шлам с этой стадии осаждается в стеке, лагуне или другом известном аппарате, а очищенный раствор из осадителя обычно поступает на повторное использование как часть общего количества последнего промывающего раствора.Для улучшения флокуляции к варочному или промывающему раствору может быть добавлена известь в любом количестве от количества декстрана или синтетического полимера, например, на первой стадии отделения или в промывающий раствор.П р и м е р 1. В каждом опыте суспензия состояла из 25 г/л твердых частиц красного шлама в водном растворе, гидроокиси натрия или гидроокиси натрия и карбоната натрия, а затем суспензия флокулировалась55 путем добавления высокомолекулярного гомополимера полиакрилата натрия в указанных дозах и частично после предварител ьн ой обработки декстраном в указанных дозах. Дозы указаны в мг/л. Скорости осаждения указаны в см/мин, предпочтительнее самая высокая скорость; прозрачность указана по шкале, на которой более высокое значение показывает улучшенную прозрачность; отстоявшиеся твердые частицы указаны в процентах, где самый высокий показатель соответствует улучшенным значениям.Результаты представлены в табл.1, Из табл.1, ясно видно преимущество от использования декстрана.П р и м е р 2. Синтетический раствор для первой стадии осаждения содержал 25 г/л красного шлама и 200 г/л гидроокиси натрия. В каждом опыте 500 мл суспензии помещали в измерительный цилиндр обьемом 500 мл, который помещали в водяную баню при 80 С, К суспенэии добавлялась определенная доза разбавленного флокулянта(0,1 М раствор гидроокиси натрия), полученная смесь перемешивалась заданное количество раз нержавеющим плунжерам, При использовании двухкомпонентного флокулянта каждый компонент добавлялся отдельно, после каждого добавления осуществлялось перемешивание такое же количества раз.Порядок внесения добавок указан в табл,2.Скорость осаждения твердых частиц записывалась между двумя зафиксированными точками цилиндра, Через 10 мин образец отстоявщегося раствора извлекался и проверялась его прозрачность, Проверка осуществлялась путем помещения образца в клинообразный прозрачный сосуд, который на более узком конце имеет заостренные книзу, и вертикальная задняя поверхность которого промаркирована в определенной последовательности, причем цифры в этой последовательности увеличиваются с толщиной клина и следовательно с расстоянием сквозь жидкость в горизонтальной плоскости, Самые высокие значения, которые можно прочитать, когда заднюю стенку сосуда рассматривать в горизонтальном направлении через жидкость, указаны в таблице. Более высокие значения соответствуют большей прозрачности, что более желательно,Добавление декстрина осуществлялось с равным количеством триполифасфата натрия. В качестве синтетического полимера был использован высокомолекулярный гомополимер акрилата натрия (ПАН). 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Результаты показывают, что для суспензии, щелочность которой определяется наличием гидроксида натрия, комбинация декстрина с поли(натрийацетатом) дает неожиданно высокую скорость оседания. Когда компоненты добавляются отдельно и перемешивание первого компонента осуществляется до добавления второго компонента, скорость оседания увеличивается сильнее, особенно когда декстрин добавляется первым, Более высокое содержание декстрана дает хорошую прозрачность.П р и м е р 3, Повторяют приемы, укаэанные в примере 3, но с использованием суспензии, содержащей 205 г/л гидроксида натрия и 50 г/л карбоната натрия,Результаты приведены в табл,З.Результаты показывают, что для суспензий с высоким содержанием карбоната предпочтительно, чтобы декстран добавлялся первым. Во всех опытах и прозрачность и скорость оседания улучшены.П р и м е р 4. Повторяли пример 3, но определяли эффект, получаемый от степени перемешивания каждого компонента, что достигалось изменением числа погружения после каждого добавления.Результаты приведены в табл,4, Результаты показывают, что гораздо лучше, если декстран будет перемешиваться в суспензии более энергично, чем полиакрилат. Усиление перемешивания декстрана приводит к улучшению оседания и прозрачности. С другой стороны, усиление перемешивания полиакрилата приводит к уменьшению скорости оседания, хотя неадекватное перемешивание дает нечеткую линию шлама, что само по себе является преимуществом,П р и м е р 5. Повторяют пример 2, но с использованием суспензии, содержащей 205 г/л гидроксида натрия и 50 г/л карбоната натрия, При использовании двухкомпонентного флакулянта декстран всегда добавляется первым, перемешивается, и затем добавляется синтетический полимер, В этом примере в некоторые суспензии была добавлена известь.Результаты приведены в табл.5, Эти результаты показывают, что для суспенэий с высоким содержанием карбонатов ни декстран, ни поаиакрилат натрия не дают адекватных результатов при использовании в отдельности, в частности синтетический полимер дает очень плохую скорость оседания. В каждом случае добавление извести улучшает результаты до некоторойстепени, хотя даже значительные количества извести не дают достаточно хорошейпрозрачности или скорости оседания.ственно 50 г/л,Комбинации декстрана и поли/акрилата натрия/ дает существенное возрастаниескоростей осаждения и прозрачности осеетленного раствора, и большие количества декстрана дают лучшие результаты для обоихпоказателей. Введение извести дает дальнейшее улучшение прозрачности, особеннопри использовании больших количеств декстрана, хотя при этом наблюдается некоторое снижение скорости осаждения.П р и м е р 6, Были проведены опыты поизучению эффекта от изменения количествакарбоната, который влияет на щелочность,при этом использовались суспензии с постоянной общей щелочностью (210 г/л, измеренной на гидроксид натрия), но приизменяющемся количестве гидроксида натрия и карбоната натрия, которые такжевлияют на щелочность раствора. В случае,когда использовалась комбинация флокулянта, декстран добавлялся первым,Результаты приведены в табл.6.Результаты показывают, что для суспенэий с высоким содержанием карбоната использование только одного синтетическогополимера не позволяет получить удовлетворительную флокуляцию. Введение декстрана улучшает скорость осаждения ипрозрачность даже для этих суспензий.П р и м е р 7. Повторяют пример б, ноизменяют общую щелочность путем поддержания постоянной концентрации гидроксида натрия (на двух указанных уровнях) иизменения количества использованногокарбоната натрия,Результаты приведены в табл.7.Результаты вновь показывают, что длясуспензий с высоким содержанием карбоната, где один только синтетическийполимер, дает неадекватную флокуляцию,использование его в комбинации с декстраном позволяет получить удовлетвори. тельную скорость осаждения и прозрачность.П р и м е р 8. Повторяют пример 3,используя ту же суспензию, что и в примере3, но вместо декстрана используют другиеполисахариды, включая и те, которые былииспользованы или предлагались для использования в Байер-процессе. В каждом опыте полисахарид добавлялсяпервым и перемешивался, а затем добавлялось 3 мг/л ПАН и даже перемешивалось.Полисахариды использовались в количестведо 50 мг/л, но ни один не дал положительных результатов. Испытываемые материалыбыли низко и высокомокулярными декстринами, катионными и анионными крахмалами,алгинатами, карбоксиметилцеллюлозой,гидроксиэтилцеллюлозой, амилопектином 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55(восковой кукурузный крахмал), амилозой икамедью гуара. Формула изобретения 1, Способ извлечения окиси алюминия из боксита, включающий выщелачивание боксита водным щелочным раствором, обработку полученной суспенэии флокулянтом, отделение на первой стадии красного шлама от полученного раствора, подачу части отстоявшегося раствора с первой стадии на вторую стадию осветления, введение в раствор флокулянта и отделение частиц красного шлама от раствора, многостадийную промывку красного шлама с первой стадии отделения и, если есть. частично с второй стадии осветления, после промывки промывающий раствор обрабатывают флокулянтом и отделяют осадок от промывающего раствора и флокулянт вводят по крайней мере на одной из стадий, выбранной из первой стадии отделения, второй стадии отделения и стадии промывки, и в качестве флокулянта используют два компонента, отл и чаю щи йся тем.что,с целью повышения эффективности процесса, в качестве компонентов используют декстран и синтетический полимерный флокулянт, содержащий 50 - 100 анионного мономера с 0 - 50 акриламида.2, Способпоп.1,отличающийся тем, что декстран и полимерный флокулянт вводят отдельно.3. Способ по п.1, от л и ч а ю щ и й с я тем, что декстран добавляют в пульпу до добавки полимерного флокулянта,4. Способ по пп.1 - 3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что декстран и полимерный флокулянт вводят на первую стадию осаждения шлама.5. Способ поп.1, отл ича ющи йся тем. что декстран используют с мол. мас, 5 10 - 10 10 .б. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве синтетического полимерного флокулянта используют гомополимер полиакрилата натрия,7. Способ по п,1, от л и ч а ю щ и й с я тем, что декстран вводят в количестве 0,2 - 10 мг/л, преимущественно 0,5 - 5 мг/л.8. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что синтетический полимерный флокулянт добавляют в количестве 0,5 - 20 мг/л, предпочтительно 1 - 10 мг/л,9. Способ по и 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что на стадии введения флокулянта содержание карбоната натрия составляет по крайней мере 10 г/л, преимущественно по меньшей мере 20 г/л и более преимуще" Линия шлама не различается 1838237 Таблица 3 Таблица 4 Таблица 5183823716Продолжение табл, 5никаких отличий в линиях шлама, образование которых очень нежелательно,Таблица 6четкая линияаблиц" Линия шлама неразличима Составитель Н. Целикова Редактор С, Кулакова Техред М,Моргентал Корректор О.МандзиЗаказ 2897 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыти113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 и ГКНТ ССС Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101