BR112015022243B1 - Método para produzir alumina utilizando um processo bayer - Google Patents
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Abstract
dihidroxipropil celulose etilsulfonada reticulada. a invenção fornece métodos e composições para melhorar a produção de hidrato de alumina. a invenção envolve a adição de um ou mais polissacarídeos etilsulfonados reticulados para licor ou pasta no circuito do fluido de processo de produção. os um ou mais polissacarídeos incluem dextrano reticulado ou dihidroxipropil celulose reticulada. os vários polissacarídeos podem transmitir uma série de vantagens, incluindo pelo menos algumas de: maior eficácia de floculação, aumento da dose máxima eficaz, taxa de sedimentação mais rápida. o processo de produção pode ser um processo de bayer.
Description
[001]No processo típico de Bayer para a produção de tri-hidrato de alumina, minério de bauxita é pulverizado, impregnado com solução cáustica, e então digerido em pressões e temperaturas elevadas. A solução cáustica dissolve óxidos de alumínio, formando uma solução de aluminato de sódio aquoso. Os constituintes insolúveis em cáustica do minério de bauxita são então separados da fase aquosa contendo o aluminato de sódio dissolvido. O produto tri-hidrato de alumina sólido é precipitado da solução e coletado como produto.
[002]Conforme descrito pelo menos em parte, entre outros lugares, em Pat. U.S. No. 6.814.873, o processo Bayer está em constante evolução e as técnicas específicas empregadas na indústria para as várias etapas do processo não só variam de planta para planta, mas também muitas vezes são mantidas como segredos comerciais. Como um exemplo mais detalhado, mas não abrangente, de um processo Bayer, o minério de bauxita pulverizado pode ser alimentado para um misturador de pasta onde uma pasta aquosa é preparada. A solução de reposição de pasta é normalmente licor gasto (descrito abaixo) e adicionado à solução cáustica. Esta pasta de minério de bauxita é então passada através de um digestor ou uma série de digestores onde a alumina disponível é liberada a partir do minério como aluminato de sódio solúvel em cáustica. A pasta digerida é então resfriada, por exemplo, a cerca de 220 graus F, empregando uma série de tanques intermitentes em que o calor e condensado são recuperados. O licor de aluminato deixando a operação intermitente contém sólidos insolúveis, sólidos que consistem em resíduo insolúvel que permanece após, ou são precipitados durante, a digestão. As partículas mais grosseiras sólidas podem ser retiradas do licor de aluminato com uma “armadilha de areia”, ciclone ou outros meios. As partículas sólidas mais finas podem ser separadas do licor primeiro por sedimentação e, em seguida, por filtração, se necessário.
[003]O licor de aluminato de sódio clarificado é então ainda refrigerado e propagado com cristais de tri-hidrato de alumina para induzir a precipitação de alumina na forma de tri-hidrato de alumina, Al(OH)3. As partículas ou cristais de tri- hidrato de alumina são então classificados em várias frações de tamanho e separados do licor cáustico. A fase líquida restante, o licor gasto, é retornada para a etapa inicial da digestão e empregado como um digestor após a reconstituição com cáustica.
[004]No processo global, uma das principais etapas é a da precipitação do tri-hidrato de alumina do licor de aluminato de sódio clarificado. Após os sólidos insolúveis serem removidos para gerar o licor clarificado de aluminato de sódio, também conhecido como “licor verde”, é geralmente carregado para um tanque de precipitação adequado, ou uma série de tanques de precipitação, e propagado com cristais tri-hidrato de alumina finos recirculados. Nos tanques de precipitação, é resfriado sob agitação para induzir a precipitação de alumina da solução como tri- hidrato de alumina. A partícula fina de tri-hidrato de alumina atua como cristais de propagação que fornecem locais de nucleação e aglomeram juntos e crescem como parte deste processo de precipitação.
[005]A formação de cristais de tri-hidrato de alumina (a nucleação, aglomeração e crescimento de cristais de tri-hidrato de alumina), e a precipitação e coleta dos mesmos, são etapas críticas para a recuperação econômica dos valores de alumínio pelo processo Bayer. Operadores de processo Bayer se esforçam para otimizar seus métodos formação de cristais e de precipitação, a fim de produzir o melhor rendimento de produto possível do processo Bayer enquanto produz cristais de uma determinada distribuição de tamanho de partícula. Um tamanho de partícula relativamente grande é benéfico para etapas de processamento posteriores necessárias para recuperar o metal de alumínio. Cristais de tri-hidrato de alumina subdimensionados, ou finos, geralmente não são usados na produção de metal de alumínio, mas em vez disso, são reciclados para uso como semente de cristal de tri- hidrato de alumina de partícula fina. Como consequência, o tamanho de partícula dos cristais de tri-hidrato precipitados determina se o material será utilizado como produto (cristais maiores) ou como semente (cristais menores). A classificação e a captura das partículas de tri-hidrato de tamanho diferente, portanto, é uma etapa importante no processo Bayer.
[006]Esta separação ou recuperação de cristais de tri-hidrato de alumina como produto do processo Bayer, ou para uso como semente de precipitação, geralmente é alcançada por sedimentação, ciclones, filtração e/ou uma combinação destas técnicas. Partículas grossas sedimentam facilmente, mas partículas finas sedimentam lentamente. Normalmente, as plantas usarão duas ou três etapas de sedimentação para classificar as partículas de tri-hidratado em diferentes distribuições de tamanho correspondendo ao produto e semente. Em particular, na etapa final de classificação, um decantador é frequentemente usado para capturar e sedimentar as partículas de semente finas. Dentro as etapas de sedimentação do sistema de classificação, floculantes podem ser usados para potencializar a captura de partículas e taxa de sedimentação.
[007]O sobrefluxo da última fase de classificação é retornado ao processo como licor gasto. Este licor gasto passará por trocadores de calor e evaporação e eventualmente será usado de volta na digestão. Como resultado, quaisquer partículas de tri-hidrato relatando para o sobrefluxo nesta fase final de sedimentação não serão utilizadas dentro do processo para semente ou produto. Efetivamente, esse material é recirculado dentro do processo, criando ineficiências. Portanto, é importante alcançar a menor concentração possível de sólidos no sobrefluxo da última fase de classificação para maximizar a eficiência do processo.
[008]Conforme descrito, por exemplo, em Pat. U.S. No. 5.041.269, a tecnologia convencional emprega a adição de floculantes de poliacrilato solúveis em água sintético e/ou floculantes de dextrano para melhorar as características de sedimentação das partículas de tri-hidrato de alumina no processo de classificação e reduzir a quantidade de sólidos no licor gasto. Enquanto vários floculantes são usados frequentemente nos sistemas de classificação de tri-hidrato das plantas de Bayer, é altamente desejável reduzir o máximo possível a perda de sólidos com o licor gasto.
[009]Assim, há clara necessidade e utilidade de um método para melhorar a classificação e floculação de tri-hidrato de alumina precipitado no processo Bayer. Essas melhorias potencializariam a eficiência da produção de alumina de minério de bauxita.
[010]A técnica descrita nesta seção não se destina a constituir uma admissão que qualquer patente, publicação ou outra informação referida aqui é “técnica anterior” em relação a esta invenção, salvo se especificamente designada como tal. Além disso, esta seção não deve ser interpretada para significar que foi feita uma pesquisa, ou que não existem outras informações pertinentes conforme definido em 37 CFR § 1.56(a). Características e vantagens adicionais são descritas aqui e serão aparentes a partir da seguinte Descrição Detalhada.
[011]A invenção refere-se a um método para melhorar o processo Bayer para a produção de alumina de minério de bauxita. A invenção refere-se ao uso de polissacarídeos reticulados, especificamente dextrano reticulado ou dihidroxipropil celulose reticulada para melhorar o desempenho das operações da unidade dentro do processo Bayer, em particular para potencializar a sedimentação dos cristais de tri-hidrato de alumina finos. A celulose reticulada compreende éter de celulose misto covalentemente reticulado contendo predominantemente éteres de 2,3- dihidroxipropil. Também pode compreender éteres de etilsulfonato. As características principais dessas celulose reticuladas são a presença de grupos 2,3- dihidroxilpropil e a reticulação covalente alcançada sob condições de reação homogênea resultando em aumentos significativos de viscosidade dos polímero dissolvidos em água. Uma característica surpreendentemente única dos éteres de dihidroxipropil preparados dessa forma é sua capacidade de potencializar a floculação de sólidos de tri-hidrato de licores de processo cáusticos altamente alcalinos no processo Bayer.
[012]As definições seguintes são fornecidas para determinar como os termos usados neste pedido, e em particular como as reivindicações devem ser interpretadas. A organização das definições é apenas para conveniência e não se destina a limitar qualquer uma das definições para qualquer categoria particular.
[013]“Consistindo essencialmente em” significa que os métodos e composições podem incluir etapas, componentes, ingredientes adicionais ou afins, mas só se as etapas, componentes e/ou ingredientes adicionais não alterarem materialmente as características básicas e novas dos métodos e composições reivindicadas.
[014]“Dextrano” é um polissacarídeo caracterizado como sendo um glucano ligado por glicose α-D-1,6 com cadeias laterais 1-3 ligadas às unidades estruturais do polissacarídeo.
[015]“Dihidroxipropil celulose” significa um derivado da celulose com a adição do grupo éter de 1,2-dihidroxipropil para a estrutura da celulose.
[016]“Hidrociclone”, significa um dispositivo para classificar, separar ou selecionar as partículas em uma suspensão líquida com base na razão de sua força centrípeta para resistência de fluido, em particular para partículas densas e grossas, e baixa para partículas leves e finos, os mesmos frequentemente têm uma seção cilíndrica na parte superior onde o líquido está sendo alimentado tangencialmente e uma base cônica, e frequentemente têm duas saídas no eixo: a menor na parte inferior (para subfluxo) e uma maior na parte superior (para sobrefluxo), geralmente o subfluxo é a fração mais densa ou mais grossa, enquanto o sobrefluxo é a fração mais leve ou mais fina.
[017]“Licor” ou “Licor de Bayer” significa um meio líquido cáustico, que foi corrido através de um processo Bayer em uma instalação industrial.
[018]“Polissacarídeo” significa um carboidrato polimérico tendo uma pluralidade de unidades de repetição compostas de açúcares simples, a ligação CO-C formada entre duas destas unidades que junta açúcar simples em uma cadeia de polissacarídeo é chamada de uma ligação glicosídica, e condensação continuada de unidades de monossacarídeo resultará em polissacarídeos, polissacarídeos comuns são amilose e celulose, ambos compostos por monômeros de glicose, polissacarídeos podem ter uma estrutura de polímero de cadeia reta ou ramificada incluindo um ou mais monômeros de açúcar, monômeros de açúcar comum em polissacarídeos incluem glicose, galactose, arabinose, manose, frutose, rahmnose e xilose.
[019]“Pasta” significa uma mistura composta por um meio líquido dentro do qual as finas (que podem ser líquidos e/ou sólidos finamente divididos) estão dispersos ou suspensos, quando a pasta é aspergida, o rejeito permanece na pasta e pelo menos alguns do concentrado adere às bolhas de aspersão e sai da pasta em uma camada de espuma acima da pasta, o meio líquido pode ser inteiramente água, parcialmente água, ou pode não conter água.
[020]“Tensoativo” é um termo amplo que inclui tensoativos aniônicos, não iônicos, catiônicos e zwitteriônicos. Descrições dos tensoativos são demonstradas em Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Third Edition, volume 8, páginas 900-912, e em McCutcheon’s Emulsifiers and Detergents, ambos os quais são incorporados aqui como referência.
[021]“Espessante” ou “Sedimentador” significa um frasco usado para efetuar uma separação sólido-líquido de uma pasta, muitas vezes com a adição de floculantes, o frasco construído e organizado para receber uma pasta, reter a pasta por um período de tempo suficiente para permitir que partes sólidas da pasta sedimentem de forma descendente (subfluxo) de uma parte mais líquida da pasta (sobrefluxo), decante o sobrefluxo e remova o sobrefluxo. O subfluxo do espessante e o sobrefluxo do espessante são frequentemente passados pelos filtros para separar ainda mais os sólidos dos líquidos.
[022]No evento de as definições acima ou uma descrição especificada em outro lugar neste pedido serem incompatíveis com um significado (explícito ou implícito) que é comumente usado, em um dicionário, ou especificada em uma fonte incorporada como referência neste pedido, o pedido e os termos da reivindicação em particular são compreendidos para serem interpretados de acordo com a definição ou descrição neste pedido, e não de acordo com a definição comum, definição do dicionário ou a definição que foi incorporada como referência. Tendo em conta o que precede, no caso em que um termo só pode ser entendido se for interpretado por um dicionário, se o termo é definido pelo Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 5th Edition, (2005), (Publicado por Wiley, John & Sons, Inc.) esta definição deve controlar como o termo deve ser definido nas reivindicações.
[023]Pelo menos uma modalidade da invenção é direcionada a um processo para extração de tri-hidrato de alumina compreendendo a digestão de minério de bauxita pré-tratado em um licor alcalino para produzir uma pasta de sólidos de lama vermelha e aluminato em suspensão no licor alcalino então decantar os sólidos de lama vermelha da suspensão de licor alcalino para produzir o licor de decantação; passagem do dito licor de decantação através da filtragem de segurança para remover todos os sólidos, precipitação e produção de uma pasta contendo sólidos de tri-hidrato de alumina que em seguida são floculados e sedimentados com a adição de um polissacarídeo reticulado. Partículas de tri-hidrato maiores são colocadas através do processo de calcinação para produzir alumina purificada enquanto as partículas mais finas são reutilizadas como sementes para o processo de precipitação.
[024]Em pelo menos uma modalidade, o floculante preferencial dos sólidos tri-hidrato no processo é um polissacarídeo reticulado. Polissacarídeos preferenciais incluem dextrano e dihidroxipropil celulose. O floculante é adicionado na faixa de 0,1 a 100 ppm. A faixa de dose mais preferencial para o floculante é 0,3 a 20 ppm. A celulose reticulada pode compreender éter de celulose misto covalentemente reticulado contendo éteres de 2,3-dihidroxipropil.
[025]Em pelo menos uma modalidade, a celulose reticulada é predominantemente éteres de 2,3-dihidroxipropil. Em pelo menos uma modalidade, o polissacarídeo/celulose reticulada também compreende éteres de etilsulfonato. As características principais desse éter de celulose reticulada são a presença de grupos de 2,3-dihidroxilpropil.
[026]Em pelo menos uma modalidade, o reagente usado para converter celulose em dihidroxipropil celulose é glicidol. Outro reagente adequado é 3-cloro- 1,2-propanodiol.
[027]Em pelo menos uma modalidade, a dihidroxipropil celulose ainda é modificada para conter carga aniônica adicional. Isso pode ser conseguido reagindo a dihidroxipropil celulose com vinilsulfonato de sódio e/ou cloracetato de sódio.
[028]Em pelo menos uma modalidade, as reticulações na dihidroxipropil celulose etilsulfonata são formadas pelo menos em parte pela reação com um reagente como epicloridrina, divinilsulfona, éter diglicidil de glicerol, éter diglicidil de polietilenoglicol, éter diglicidil de neopentilglicol, éter diglicidil de resorcinol, 1,2- dicloroetano, N.N-metileno bisacrilamida e 1,4-benzoquinona, e qualquer combinação dos mesmos. Os agentes de reticulação produzem ligações entre as cadeias de polímero individuais de dihidroxipropil celulose etilsulfonada que são estáveis em meio alcalino aquoso. Ligações de éter como produzido através de éteres de epicloridrina ou diglicidil pertencem a estes grupo de ligações.
[029]Em pelo menos uma modalidade, o polissacarídeo reticulado é dextrano. Em pelo menos uma modalidade, a dihidroxipropil celulose reticulada é produzida pela adição de dextrano ou dihidroxipropil celulose para uma solução alcalina contendo hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, ou outros metais alcalinos ou hidróxido de metal alcalino-terroso solúvel em água, para fornecer uma solução de polímero caustificada tendo um pH na faixa de 11 a 14. O polissacarídeo caustificado é então reagido com um agente de reticulação bifuncional apropriado.
[030]Conforme descrito pelo menos em Pat. U.S. Nos. 6.726.845, 6.740.249, 3.085.853, 5.008.089, 5.041.269, 5.091.159, 5.106.599, 5.346.628 e 5.716.530 e Patentes Australianas 5310690 e 737191, dextrano propriamente dito foi anteriormente usado no processo Bayer.
[031]No entanto, reticulando as cadeias de dextrano ou dihidroxipropil celulose (ou para essa matéria, outros polissacarídeos apropriados), melhorias superiores e inesperadas são observadas na atividade do material reticulado, quando comparado aos polissacarídeos convencionais ou aos análogos não reticulados. Os usos da técnica anterior de polissacarídeos são prejudicados pelo fato de que doses crescentes de polissacarídeos no licor de Bayer resultam em floculação superior apenas até uma dose máxima. Após ter sido atingida a dose máxima, a adição desse material de polissacarídeo normalmente não produz nenhuma melhoria de desempenho adicional. Quando os polissacarídeos reticulados são utilizados e, em particular, quando dextrano reticulado é usado, um desempenho superior (não possível em qualquer taxa de dose usando polissacarídeos convencionais) pode ser alcançado. Surpreendentemente, o desempenho máximo do dextrano reticulado é superior ao desempenho máximo usando dextrano convencional em qualquer dose. Adicionalmente, para polissacarídeos reticulados, a dose na qual adição continuada resulta em nenhum benefício de desempenho adicional não é aumentada. Além disso, quando o polissacarídeo é reticulado, um inesperado aumento de 50% na eficácia foi observado. Por exemplo, uma composição compreendendo 5% dextrano reticulado terá um desempenho pelo menos 10% de composição de dextrano, e em alguns casos melhores.
[032]Pat. U.S. Nos. 5.049.612 e 4.339.331 ensinam que em aplicações de mineração como flotação de minério de sulfeto, verificou-se que o desempenho do amido, um depressor de flotação tradicional, pode ser melhorado depois da reticulação. Por enquanto é verdade que polissacarídeos reticulados foram utilizados em aplicações de mineração, como em Pat. U.S. Nos. 5.049.612 e 4.339.331, é bastante inesperado que em aplicações de processo Bayer, a atividade de dextrano seria significativamente melhorada depois da reticulação. Além disso, a capacidade de polissacarídeos reticulados terem até ou pelo menos uma melhoria de 50% no desempenho ou aumentar a dose eficaz máxima de polissacarídeos é inesperada e nova. Em pelo menos uma modalidade, a razão de massa de um reagente/polissacarídeo de reticulação pode ser variada entre, mas não está limitada a, cerca de 0 a 0,2. Especificamente, para epicloridrina como o reagente de reticulação, a razão pode ser variada entre, mas não está limitada a, 0 a 0,1, mais preferencialmente 0,005 a 0,08. Reticulação apropriada é alcançada como medido pelo aumento da viscosidade da solução em pelo menos 10% acima da viscosidade da solução original.
[033]Em pelo menos uma modalidade, a composição é adicionada ao licor em um circuito de classificação de tri-hidrato do dito processo de produção de tri- hidrato de alumina. A composição pode ser adicionada ao dito licor em um ou mais locais em um processo Bayer onde ocorre a separação sólido-líquido.
[034]Em pelo menos uma modalidade, a composição pode ser adicionada ao dito licor em um ou mais locais em um processo Bayer onde inibe a taxa de nucleação de um ou mais cristais de hidrato de alumina no dito processo.
[035]Em pelo menos uma modalidade, a composição pode ser adicionada ao dito licor em um ou mais locais em um processo Bayer onde reduz a taxa de formação de incrustação no dito processo.
[036]Em pelo menos uma modalidade, a composição pode ser adicionada ao dito licor em um ou mais locais em um processo Bayer onde facilita a clarificação da lama vermelha no processo.
[037]Em pelo menos uma modalidade, a composição pode ser adicionada em combinação com, ou de acordo com qualquer uma das composições e métodos divulgados em Patente U.S. 8.252.266.
[038]O precedente pode ser mais bem entendido com referência aos exemplos a seguir, que são apresentados para fins de ilustração e não servem para limitar o escopo da invenção.
[039]50 gramas de celulose (dissolução de polpa de madeira, polpa bahia, Solucell 350, desintegrados em um moinho Retsch com uma tela de 1 mm) foram carregados para um frasco de reação cilíndrico de 1500 ml equipado com um agitador superior sob a forma de uma dupla hélice. A celulose foi suspensa em 800 gramas de 2-metil-2-butanol e o frasco de reação foi fechado. A suspensão foi mantida em temperatura ambiente e desoxigenada com um expurgo de nitrogênio inferior enquanto o agitador girava a 250 rpm. O expurgo de nitrogênio inferior foi mantido por 30 minutos. Neste ponto, o expurgo de nitrogênio inferior foi alterado para cobertor de nitrogênio superior e 69,1 gramas de uma 25% solução de hidróxido de sódio foram adicionados para a pasta de fibra de celulose suspensa. A pasta de celulose foi continuamente agitada e a temperatura foi gradualmente aumentada de ambiente a 80°C durante um período de 60 minutos. 69 g de glicidol (Aldrich) foi adicionado a uma taxa de alimentação de 1 ml/minuto para a pasta de celulose alcalinizada mista. A temperatura da pasta foi mantida a 80°C e controlada por aquecimento ou resfriamento. A mistura foi mantida a temperatura por mais 20 minutos. Neste momento, 14 gramas de uma solução de vinilsulfonato de sódio (Aldrich) foram adicionados para a mistura quente (80°C) e em agitação em uma taxa de alimentação de 1 ml/minuto. Após adição concluída, a mistura foi agitada a 80°C por mais 60 minutos. Uma amostra do produto tomada neste ponto foi completamente solúvel em água. A mistura impregnada do éter de celulose alcalinizada foi neutralizada com ácido acético (aproximadamente 29,5 g) contra fenolftaleína (rosa para límpida). A 2,3-dihidroxipropil-etilsulfonada celulose bruta foi isolada como uma torta de filtro úmida da pasta de reação através de filtração. A torta de filtro foi seca em um processo de etapa de reboque. A maioria dos compostos orgânicos voláteis foi removida em um único fluxo de ar, secagem em estufa a 60°C durante um período de 60 minutos. A água de fresagem no éter de celulose bruta foi evaporada em 0,01 mmHg e uma temperatura não superior a 25°C durante um período de 46 horas. 150 gramas de um produto seco bruto foram isoladas contendo 24% de acetato de sódio e 76% 2,3-dihidroxipropil-etilsulfonada celulose. Uma solução de 2% do éter de celulose seco bruto tinha uma viscosidade de 0,036 Pa.s (36 cP) (30 rpm, 22°C, eixo LS62).
[040]43 gramas de celulose (dissolução de polpa de madeira, polpa Toba Lestari, Tobacell EUC 94, desintegrados em um moinho Retsch com uma tela de 1 mm) foram carregados para um frasco de reação cilíndrico de 1500 ml equipado com um agitador superior sob a forma de uma dupla hélice. A celulose foi suspensa em 800 gramas de 2-metil-2-propanol e o frasco de reação foi fechado. A suspensão foi mantida em temperatura ambiente e desoxigenada com um expurgo de nitrogênio inferior enquanto o agitador girava a 250 rpm. O expurgo de nitrogênio inferior foi mantido por 30 minutos. Neste ponto, o expurgo de nitrogênio inferior foi alterado para cobertor de nitrogênio superior e 59,5 gramas de uma 25% solução de hidróxido de sódio foram adicionados para a pasta de fibra de celulose suspensa. A pasta de celulose foi continuamente agitada e a temperatura foi gradualmente aumentada de ambiente a 80°C durante um período de 60 minutos. 59 g de glicidol (Aldrich) foi adicionado a uma taxa de alimentação de 1 ml/minuto para a pasta de celulose alcalinizada mista. Após adição concluída, a mistura foi agitada a 80°C por mais 60 minutos. Uma amostra do produto tomada neste ponto foi virtualmente livre de sólidos em suspensão. A mistura impregnada do éter de celulose alcalinizada foi neutralizada com ácido acético (aproximadamente 22,6 g) contra fenolftaleína (rosa para límpida). A 2,3-dihidroxipropil celulose bruta foi isolada como uma torta de filtro úmida da pasta de reação através de filtração. A torta de filtro foi seca em um processo de etapa de reboque. A maioria dos compostos orgânicos voláteis foi removida em um único fluxo de ar, secagem em estufa a 60°C durante um período de 60 minutos. A água de fresagem no éter de celulose bruta foi evaporada em 0,01 mmHg e uma temperatura não superior a 25°C durante um período de 16 horas. 117,3 gramas de um produto seco bruto foram isoladas contendo 26% de acetato de sódio e 74% 2,3-dihidroxipropil celulose. Uma solução de 2% do éter de celulose seco bruto tinha uma viscosidade de 0,036 Pa.s (36 cP) (30 rpm, 22°C, eixo LS62).
[041]8 g de 2,3-dihidroxipropil-etilsulfonada celulose bruta preparada como no exemplo 1 e com uma viscosidade de 0,035 Pa.s (35 cP) (2%, 30 rpm, 23°C, eixo LS62) foram dissolvidos em 92 g de água. 1,02 g (ou conforme indicado na tabela abaixo) de um 50% solução de NaOH foi adicionado à mistura e a solução resultante foi vigorosamente agitada com um rotor enjaulado superior a 2000 rpm até a mistura ficar homogênea, aproximadamente 2 minutos. 0,57 g (ou conforme indicado na tabela abaixo) de epicloridrina (Fluka) foi adicionado à mistura e a solução resultante foi novamente vigorosamente agitada com um rotor enjaulado superior a 2000 rpm até a mistura ficar homogênea, aproximadamente por 5 minutos. A mistura repousou durante a noite por 16 horas para formar um gel reticulado contínuo. A reação bruta foi diluída a 2%, neutralizada com ácido acético contra fenolftaleína, e inibida contra degradação microbiana com um biocida não oxidante como Kathon®. As soluções preparadas dessa forma da 2,3-di hidroxipropil-etilsulfonada celulose reticulada são adequadas como coagulantes e floculantes para tri-hidrato de alumínio no processo Bayer.Tabela 1:
EPI epicloridrina AGU unidade de monômero de glicose anidra de 2,3-di hidroxipropil- etilsulfonada celulose NaOH hidróxido de sódio
[042]A reação de reticulação de dihidroxipropil celulose etilsulfonada foi explorada em detalhes com dihidroxipropil celulose etilsulfonada, dihidroxipropil celulose, ou hidroxietil celulose. Os conhecimentos aprendidos durante as reações entre um agente de reticulação e dihidroxipropil celulose ou hidroxietil celulose podem ser transferidos diretamente para a reticulação de dihidroxipropil celulose etilsulfonada. Um resumo tabular de reações relevantes é mostrado abaixo nas tabelas 2 e 3. Tabela 2:
Tabela 2:
[043]Os resultados dos exemplos são os seguintes: 1.O éter de dihidroxipropil celulose tem como DS (grau de substituição, número de grupos hidroxipropil por unidade monomérica de glicose na cadeia de celulose) na faixa de 0,5 a 3,0. 2.O DS preferencial do éter de dihidroxipropil celulose está na faixa de 1,5 a 2,5. 3.O éter de dihidroxipropil celulose pode ter além do DS na faixa de 1,5 a 2,5 um MS (múltiplos graus de substituição, número médio de grupos de hidroxipropil por apêndice de hidróxido único na unidade monomérica de glicose na cadeia de celulose) maior ou igual a 1. 4.O éter de dihidroxipropil celulose tem substituintes aniônicos. 5.O éter de dihidroxipropil celulose tem substituintes aniônicos foram o DS dos componentes aniônicos é maior que 0 e menor que 0,5. 6.O substituinte aniônico preferencial no éter de dihidroxipropil celulose é um grupo etilsulfonato. 7 .A dihidroxipropil celulose etilsulfonada foi reticulada sob condições homogêneas ou heterogêneas. 8 .A reticulação entre o éter de dihidroxipropil celulose etilsulfonada individual é de natureza covalente. 9 .A reticulação do éter de dihidroxipropil celulose etilsulfonada teve o efeito de aumentar o seu peso molecular e a viscosidade da solução. 10 .A dihidroxipropil celulose etilsulfonada tinha antes da reticulação uma viscosidade de Brookfield na faixa de 0,01 a 0,1 Pa.s (10 a 100 cP) a 30 rpm, 20°C, e 2% de teor de ativos e, depois da reticulação, uma viscosidade de Brookfield na faixa de 0,2 a 3 Pa.s (200 a 3000 cP) a 30 rpm, 20°C e 2%. 11 .A dihidroxipropil celulose etilsulfonada reticulada é capaz de potencializar a floculação dos sólidos de tri-hidrato de alumínio de licores de processos cáusticos no processo Bayer.
[044]Enquanto esta invenção pode ser demonstrada em muitas formas diferentes, estão descritas em detalhes aqui modalidades preferenciais específicas da invenção. A presente revelação é uma exemplificação dos princípios da invenção e não se destina a limitar a invenção para as modalidades particulares ilustradas. Todas as patentes, pedidos de patentes, artigos científicos e quaisquer outros materiais referenciados mencionados aqui são incorporados como referência em suas totalidades. Além disso, a invenção inclui qualquer combinação possível de algumas ou todas as diversas modalidades descritas aqui e/ou incorporadas aqui. Além disso, a invenção inclui qualquer combinação possível que também exclui especificamente qualquer uma ou alguma das diversas modalidades descritas aqui e/ou incorporadas aqui.
[045]A divulgação acima se destina a ser ilustrativa e não exaustiva. Esta descrição irá sugerir muitas variações e alternativas para um especialista nesta técnica. Todas essas alternativas e variações destinam-se a ser incluídas no escopo das reivindicações onde o termo “compreendendo” significa “incluindo, entre outros”. Os especialistas na técnica podem reconhecer outros equivalentes para as modalidades específicas descritas cujos equivalentes também se destinam a ser incluídos pelas reivindicações.
[046]Todos os intervalos e parâmetros revelados aqui são compreendidos para incluir todos e quaisquer subintervalos subsumidos nos mesmos, e cada número entre os pontos de extremidade. Por exemplo, um intervalo declarado de “1 a 10” deve ser considerado para incluir todos e quaisquer subintervalos entre (e inclusive de) o valor mínimo de 1 e o valor máximo de 10; ou seja, todos os subintervalos começando com um valor mínimo de 1 ou mais, (por exemplo, 1 a 6,1) e terminando com um valor máximo de 10 ou menos, (por exemplo, 2,3 a 9,4, 3 a 8, 4 a 7), e finalmente para cada número 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 e 10 contido dentro do intervalo. Todas as percentagens, razões e proporções aqui são em peso a menos que especificado de outra forma.
[047]Isso completa a descrição das modalidades preferenciais e alternativas da invenção. Os especialistas na técnica podem reconhecer outros equivalentes para as modalidades específicas descritas cujos equivalentes também se destinam a ser incluídos pelas reivindicações anexas.
Claims (8)
1. Método de produzir alumina utilizando um processo Bayer, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a etapa de adicionar a um licor ou pasta do processo Bayer, uma composição contendo um ou mais polissacarídeos reticulados etilsulfonados, em que os polissacarídeos reticulados compreendem um produto de reação preparado pela reticulação da dihidroxipropil celulose com um agente de reticulação para formar uma molécula reticulada, e em que o agente de reticulação é epicloridrina, em que o polissacarídeo reticulado é dihidroxipropil celulose e o número de grupos dihidroxipropil por unidade monomérica de glicose na cadeia de celulose é na faixa de 0,5 a 3,0, e em que a dihidroxipropil celulose etilsulfonada tinha antes da reticulação uma viscosidade de Brookfield na faixa de 0,01 a 0,1 Pa.s (10 a 100 cP) a 30 rpm, 20°C, e 2% de teor de ativos e, depois da reticulação, uma viscosidade de Brookfield na faixa de 0,2 a 3 Pa.s (200 a 3000 cP) a 30 rpm, 20°C e 2%.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o polissacarídeo reticulado reagiu com uma quantidade suficiente de vinilsulfonato de sódio ou cloroacetato de sódio para transmitir ao polissacarídeo uma ou mais regiões de substituintes aniônicos.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dihidroxipropil celulose é o produto da reação de celulose em reação com 3- cloro-1,2-propanodiol.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a composição é adicionada ao dito licor em um ou mais locais e, assim, inibe a taxa de nucleação de um ou mais cristais de tri-hidrato de alumina no dito processo.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a composição é adicionada ao dito licor em um ou mais locais e, assim, reduz a taxa de formação de incrustação no dito processo.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a composição é adicionada ao dito licor em um ou mais locais para facilitar a clarificação da lama vermelha no dito processo.
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a adição da composição melhora o rendimento do sequestro de tri-hidrato de alumina de um processo de tri-hidrato de alumina adicionando a composição ao dito licor do dito processo.
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os polissacarídeos reticulados compreendem ainda um produto de reação preparado pela reticulação de um dentre: escleroglucano, dextrano, uma combinação de escleroglucano e dextrano, uma combinação de escleroglucano e dihidroxipropil celulose, uma combinação de dextrano e dihidroxipropil celulose, uma combinação de escleroglucano e dextrano e dihidroxipropil celulose com um agente de reticulação para formar uma molécula reticulada.
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