BRPI0709451A2 - método para o controle da precipitação de alumina de soluções do processo bayer e solvente orgánico - Google Patents

Abstract

<B>MéTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAçãO DE ALUMINA DE SOLUçõES DO PROCESSO BAYER E SOLVENTE ORGáNICO<D>, que compreender a etapa de colocação da solução do processo Bayer em contato com uma solução substancialmente imiscível em água contendo um extrator e a extração de pelo menos uma porção de cátions metálicos presentes na solução do processo Bayer para a solução substancialmente imiscível em água, reduzindo, assim, a concentração de íons de hidróxido na solução do processo Bayer.

Description

"MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃO DE ALUMINA DE SOLUÇÕES DO PROCESSO BAYER E SOLVENTE ORGÂNICO"

Campo da Invenção

Trata-se a presente invenção de um método para o controle da precipitação de alumina de uma solução do processo Bayer.

Fundamentos da Invenção

O processo Bayer é amplamente utilizado para a produção de alumina a partir de minérios contendo alumina, como, por exemplo, bauxita. O processo envolve a colocação dos minérios contendo alumina em contato com soluções recicladas de aluminato cáustico sob temperaturas elevadas, em um processo denominado digestão. Os sólidos são removidos da lama resultante e a solução é resfriada para induzir um estado de sobressaturação.

A alumina é adicionada à solução como semente, para induzir a precipitação do hidróxido de alumínio. A alumina precipitada é separada da solução de aluminato cáustico (conhecida como licor residual), com uma porção de alumina a ser reciclada, para ser utilizada como semente e o restante recuperado como produto. A solução de aluminato cáustico restante é reciclada para posterior digestão de minérios contendo alumina.

A reação da precipitação geralmente pode ser representada pela seguinte equação química com referência à precipitação do hidróxido de alumínio. Uma equação química semelhante pode ser preparada para a precipitação do oxi-hidróxido de alumínio:

AI(OH)4" (aq) + Na+(aq) -► AI(OH)3(S) + OH" (aq) + Na+(aq)

Quando a reação da precipitação acontece, a proporção de concentração de alumina/concentração cáustica total do licor cai de aproximadamente 0,7 para aproximadamente 0,4 (a concentração de alumina é expressa como gL"1 de AI2O3 e a concentração cáustica total é expressa como gL" 1 de carbonato de sódio). No menor valor de concentração de alumina/concentração cáustica total, a taxa de precipitação reduz consideravelmente devido a uma diminuição do nível de sobressaturação e um aumento no nível de "cáustica livre" no licor, quando o sistema atinge o equilíbrio.Sabe-se que a concentração cáustica total e a concentração alcalina total (concentração alcalina total expressa como gL"1 de carbonato de sódio) de soluções do processo Bayer afetam de várias maneiras a solubilidade da boemita e gibbsita nessas soluções.

Geralmente, mais da metade da alumina permanecedissolvida na solução, para ser reciclada através do circuito de digestão da planta. Em princípio, se algum dos hidróxidos formados durante a precipitação pudesse ser removido, a proporção de concentração de alumina/concentração cáustica total do licor aumentaria e o equilíbrio da reação acima seria deslocado para a direita, favorecendo mais a precipitação da alumina. Além disso, acredita-se que a sobressaturação também possa ser induzida e controlada, por meio da redução do nível de concentração cáustica no licor de Bayer, com a vantagem de obter um aumento no rendimento, o qual é superior ao rendimento obtido pelas práticas atuais.

A carbonatação do licor é uma técnica utilizada naindústria de alumina para converter hidróxido em carbonato, e tem sido utilizada para aumentar o rendimento da precipitação de alumina. No entanto, além da produção de alumina de qualidade inferior em comparação com as práticas atuais, a carbonatação do licor requer o uso de cal, cujo valor de compra é altíssimo e é necessário para regenerar o carbonato de sódio do carbonato de sódio. Além disso, a etapa de recausticização é ineficiente e não resulta em regeneração completa do carbonato de sódio.

Com base apenas na solubilidade da alumina, a extração de íons de sódio, em conjunto com a neutralização do hidróxido, deve produzir um aumento no rendimento da precipitação maior do que na neutralização do hidróxido por carbonatação. Isso ocorre porque a precipitação causa uma redução da concentração cáustica total e da concentração alcalina total enquanto a neutralização causa uma redução da concentração cáustica total, mas a concentração alcalina total permanece constante (a concentração cáustica total e a concentração alcalina total são ambas expressas como gL"1 de carbonato de sódio). Para um determinado valor de concentração cáustica total, a alumina é mais solúvel em soluções com maior concentração alcalina total.A Patente Norte-Americana No. 6322702 descreve o emprego da tecnologia de extração por solvente, para extrair ions de sódio de soluções de resíduos alcalinos a partir de processos nucleares. A tecnologia de extração de hidróxido é baseada em princípios de troca catiônica e envolve a troca de um próton de um reagente lipofílico ácido (HA) dissolvido em um solvente não aquoso, para um íon de sódio aquoso a um pH elevado, de acordo com a seguinte equação:

<formula>formula see original document page 4</formula>

A Patente Norte-Americana No. 6322702 indica que a indústria de alumina poderia utilizar a invenção apresentada para recuperar hidróxido de sódio (NaOH) de fluxos de resíduos. Os inventores afirmam que uma vantagem secundária da invenção é que a remoção de hidróxido de sódio (NaOH) reduzirá o pH do fluxo para menos de 12,5, podendo, portanto, ser mais facilmente eliminado. Neste contexto, fica evidente que a Patente Norte-Americana No. 6322702 refere-se à eliminação dos fluxos de resíduos do processamento Bayer, como, por exemplo, "lama vermelha", que é um resíduo de bauxita altamente alcalino separado após a extração de alumina com carbonato de sódio. As descrições feitas na patente não são direcionadas ao licor de Bayer, que é continuamente reciclado dentro da planta, entre os circuitos de digestão e precipitação. Além disso, a dita patente não descreve ou conclui que o uso da invenção conduz à reação da precipitação para aumentar a precipitação da alumina.

A discussão acima, em "Fundamentos da Invenção", pretende facilitar a compreensão da presente invenção. No entanto, deve ficar claro que a dita discussão não é uma advertência ou um reconhecimento de que qualquer um dos materiais referidos fazia parte do conhecimento geral comum na Austrália, ou em qualquer outro lugar, na data de prioridade do presente pedido de patente.

Sumário da Invenção

Os especialistas versados na técnica observarão que apresente invenção pode sofrer variações e modificações diferentes daquelas aqui descritas especificamente. Deve ficar claro que a presente invenção inclui todasessas variações e modificações. A presente invenção também inclui todas as etapas, características, composições e compostos referidos ou indicados no relatório descritivo, sejam individual ou coletivamente, bem como todas e quaisquer combinações ou quaisquer duas ou mais das etapas ou características.

O âmbito da presente invenção não deve ficar limitadopelas modalidades específicas aqui descritas, que são aqui incluídas apenas a título de exemplificação. As composições, os métodos e os produtos funcionalmente equivalentes estão claramente dentro do âmbito da presente invenção, conforme descrição abaixo.

As divulgações completas de todas as publicações(incluindo patentes, pedidos de patentes, artigos de revista, manuais de laboratório, livros ou outros documentos) citadas neste documento são incorporadas a título de referência.

De acordo com a presente invenção, é apresentado um método para o controle da precipitação de alumina de uma solução do processo Bayer, sendo que o dito método compreende as seguintes etapas:

- Colocar a solução do processo Bayer em contato com uma solução substancialmente imiscível em água, que compreende um extrator;

- Extrair um cátíon metálico presente na solução do processo Bayer para a solução substancialmente imiscível em água; e

- Transferir um próton da solução substancialmente imiscível em água para a solução do processo Bayer, reduzindo, assim, a concentração de íons de hidróxido na solução processo Bayer, e;

- Precipitar a alumina na solução do processo Bayer.

Conforme utilizado no presente relatório, deve-secompreender que o termo "alumina" inclui, sem limitação, qualquer forma de hidróxido de alumínio, oxi-hidróxido de alumínio ou óxido de alumínio.

Deve-se observar que a extração do cátion metálico da solução do processo Bayer para a solução substancialmente imiscível em água irá abranger a extração de cátions metálicos da solução do processo Bayer para a solução substancialmente imiscível em água.

De forma vantajosa, a extração de um cátion metálicopara a solução substancialmente imiscível em água causa uma transferência concomitante de um cátion da solução substancialmente imiscível em água para a solução do processo Bayer. O cátion neutraliza os íons de hidróxido presentes, aumentando, assim, a precipitação da alumina.

A presente invenção oferece vantagens distintas emrelação aos métodos que empregam carbonatação para reduzir as concentrações de hidróxido nas soluções do processo Bayer, pois a carbonatação reduz a concentração cáustica total sem afetar a concentração alcalina total, mas a presente invenção reduz tanto a concentração cáustica total, como a concentração alcalina total da solução do processo Bayer.

A alumina é mais solúvel em soluções alcalinas do que em água e, de forma vantajosa, a redução da concentração de hidróxido na solução do processo Bayer pode aumentar a precipitação da alumina.

De forma vantajosa, o método da presente invenção pode ser utilizado para controlar a forma da alumina precipitada e influenciar a formação de formas, como, por exemplo, boemita, gibbsita, baierita, doileita e nordstrandita. Deve-se observar que a alumina pode ser uma mistura de qualquer uma das formas anteriores.

De preferência, o método inclui a seguinte etapa adicional:

- semear a solução do processo Bayer com alumina.

Em uma modalidade da presente invenção, a etapa de semear a solução do processo Bayer com alumina é realizada antes da etapa de colocar a solução do processo Bayer em contato com uma solução substancialmente imiscível em água contendo um extrator.

Em uma segunda modalidade da presente invenção, a etapa de semear a solução do processo Bayer com alumina é realizada após a etapa de colocar a solução do processo Bayer em contato com uma solução substancialmente imiscível em água contendo um extrator.

Deve-se observar que a melhor taxa de semeaduradependerá de muitos fatores, incluindo as propriedades da semente e do licor e o design do circuito da precipitação, e poderá ser superior a 50 gL"1 e, depreferência, na faixa de 50gL"1 a 1300gL-1.

De forma vantajosa, a presente invenção pode negar a necessidade de reduzir a temperatura das soluções do processo Bayer para incentivar a sobressaturação. Sabe-se que as taxas de precipitação diminuem com a temperatura. Em um circuito de precipitação de gibbsita, a precipitação começa com uma temperatura de aproximadamente 90°C e termina com uma temperatura de aproximadamente 60°C, na conclusão da fase de precipitação. Sem pretender se ater à teoria, acredita-se que o método da presente invenção possa permitir a precipitação da alumina sob temperaturas tão elevadas como o 1 ponto de ebulição do licor a tal pressão.

A presente invenção pode ser utilizada para aumentar os rendimentos da precipitação além dos limites atuais sem inicialmente aumentar a concentração cáustica total na digestão. A presente invenção pode fornecer meios para induzir a sobressaturação, sem o resfriamento do licor.

Sem pretender se ater à teoria, acredita-se que um par deíons de sódio/aluminato existe na superfície ou perto da superfície da alumina precipitada e dificulta ainda mais a deposição de alumina sobre a superfície. De forma vantajosa, acredita-se que a remoção do sódio da solução do processo Bayer aumenta a precipitação da alumina.

Notavelmente, a presente invenção não defende umaredução mensurável no pH da solução, como está especificado na Patente Norte-Americana No. 6322702. O pH do licor do processo Bayer é superior aos limites mensuráveis (>14) e observou-se que um aumento significativo no rendimento da precipitação pode ser obtido por meio da provocação de uma diminuição na concentração cáustica por meio da extração por solvente, por meio do qual o pH do licor do processo Bayer ainda é mantido bem acima de 14.

De preferência, o extrator é fornecido sob a forma de umácido fraco.

De preferência, o cátion metálico é fornecido sob a formade íon de sódio.

De preferência, o extrator ácido fraco compreende pelo menos um grupo polar com um próton ionizável com um pKa entreaproximadamente 9 e aproximadamente 13.

O extrator, de preferência, é uma cadeia reta, cadeia ramificada ou hidrocarboneto cíclico, um hidrocarboneto halogenado, um álcool ou éter alifático ou aromático, com mais de 6 átomos de carbono. De preferência, o extrator compreende um grupo funcional fenol ou álcool. Os extratores apropriados incluem 1 H,1 H-perfluorononanol,1 H,1 H,9H-hexadecafluorononanol, 1,1,1 -trifluoro-3-(4-terc-octilfenoxi)-2-propanol, 1,1,1 -trifluoro-2-(p-tolil)isopropanol, 1-(p-tolil)-2,2,2-trifluoroetanol, hexafluoro-2-(p-tolil)isopropanol, ácido 2-(metil)-2-(dodecil)tetradecanóico, 3-(perfluorohexil)propenol e 1-(1,1,2,2-tetrafluoroetoxi)-3-(4-terc-octilfenoxi)-2-propanol, terc-octílfenil, para-nonilfenol, para-terc-butilfenol, para-terc- amilfenol, para-heptilfenol, para-octilfenol, para-( alfa.alfa-dimetilbenzil)fenol (4-cumilfenol), 2,3,6-trimetilfenol, 2,4-di-ferc-butilfenol, 3,5-di-ferc-butilfenol, 2,6-di-ferc-butilfenol, 2,4-di-terc-pentilfenol(2,4-di-ferc-amilfenol), A-sec-butil-2,6-di-íerc-butilfenol,2,4,6-tri-terc-butilfenol, 2,4-bis(alfa,alfa-dimetilbenzil)fenol (2,4-dicumilfenol) e outros fenóis alquilados ou suas misturas.

Deve-se observar que a solução substancialmente imiscível em água pode formar o extrator.

De preferência, a forma ácida do extrator é substancialmente insolúvel em água.

De preferência, a forma desprotonada do extrator ésubstancialmente insolúvel em água.

Deve-se observar que a divisão do extrator na solução do processo Bayer deve ser mínima.

Deve-se também observar que a concentração do extrator dependerá de uma série de fatores, incluindo a quantidade planejada da sobressaturação induzida que, por sua vez, será influenciada pela temperatura à qual a precipitação será iniciada.

Deve-se observar que o grau de desprotonação na etapa de extração vai depender da acidez do próton ionizável (assim como o pH e o teor de sal da solução do processo Bayer).

As reações entre as substâncias distribuídas em diferentes fases podem ser lentas porque, em uma reação de primeira ordem emrelação a cada um dos dois componentes, a taxa é maximizada quando as concentrações das espécies em uma determinada fase são maximizadas. O uso de catalisadores de transferência de fase pode aumentar as taxas de extrações. Os catalisadores de transferência de fase apropriados podem ser selecionados entre sais lipofílicos de fosfônio ou amônio quaternário ou macrociclos orgânicos, como, por exemplo, éteres de coroa, calixarenos, éteres de coroa de calixareno, esferandos e criptandos.

Os Iigantes complexantes específicos podem ser adicionados à mistura orgânica, seja para aprimorar sinergicamente a extração de 1íons de sódio e/ou para também extrair impurezas do licor de Bayer e melhorar a precipitação em uma forma secundária.

A etapa de colocar a solução do processo Bayer em contato com uma solução substancialmente imiscível em água que compreende um extrator pode ser realizada em um fluxo lateral do processo.

Em uma modalidade da presente invenção, o processoBayer inclui as seguintes etapas:

- Digestão da bauxita com solução cáustica;

- Separação de sólido-líquido para a obtenção de umresíduo e um licor, e;

- Precipitação da alumina do licor.

Sendo que as seguintes etapas:

- Colocar a solução do processo Bayer em contato com uma solução substancialmente imiscível em água contendo um extrator;

- Extrair pelo menos uma porção de cátions metálicos presentes na solução do processo Bayer para a solução substancialmenteimiscível em água, e;

- Transferir um próton da solução substancialmente imiscível em água para a solução do processo Bayer;

São realizadas antes da etapa de:

- Precipitar a alumina do licor.

Em uma segunda modalidade da presente invenção, o processo Bayer inclui as seguintes etapas.- Digestão da bauxita com solução cáustica;

- Separação de sólido-líquido para a obtenção de um resíduo e um licor, e;

- Precipitação da alumina do licor. Sendo que as seguintes etapas:

- Colocar a solução do processo Bayer em contato com uma solução substancialmente imiscível em água contendo um extrator;

- Extrair pelo menos uma porção de cátions metálicos presentes na solução do processo Bayer para a solução substancialmente imiscível em água, e;

- Transferir um próton da solução substancialmente imiscível em água para a solução do processo Bayer;

São realizados após a etapa de:

- Precipitação da alumina do licor.

Em uma terceira modalidade da presente invenção, o processo Bayer inclui as seguintes etapas:

- Digestão da bauxita com solução cáustica;

- Separação de sólido-líquido para a obtenção de um resíduo e um licor, e;

- Precipitação da alumina do licor. Sendo que as seguintes etapas:

- Colocar a solução do processo Bayer em contato com uma solução substancialmente imiscível em água contendo um extrator;

- Extrair pelo menos uma porção de cátions metálicos presentes na solução do processo Bayer para a solução substancialmente imiscível em água, e;

- Transferir um próton da solução substancialmente imiscível em água para a solução do processo Bayer;

São executadas durante a etapa de:

- Precipitação da alumina do licor.

De preferência, a solução substancialmente imiscível em água é um líquido orgânico, uma combinação de líquidos orgânicos ou um líquidoiônico.

De preferência, o líquido orgânico é substancialmentenão-polar.

De preferência, o líquido orgânico é um líquido orgânico com ponto de alta ebulição e baixa pressão de vapor sob as temperaturas do processo Bayer.

De preferência, o líquido orgânico é alcalino estável.

De preferência, o líquido orgânico é uma cadeia reta, cadeia ramificada ou hidrocarboneto cíclico, um hidrocarboneto halogenado, um álcool ou éter alifático ou aromático com mais de 4 átomos de carbono. Os solventes apropriados incluem benzeno, tolueno, xileno, estilbeno, 1-octanol, 2-octanol, 1-decanol, álcool /so-octílico (disponível comercialmente como Exxal 8 junto à ExxonMobiI), álcool iso-nonílico (disponível comercialmente como Exxal 9 junto à ExxonMobiI), iso-decanol, /so-tridecanol, 2-etil-1-hexanol, querosene e outros hidrocarbonetos comercialmente disponíveis sob os nomes comerciais Escaid 100, Escaid 110, Escaid 240, Escaid 300, Isopar L, Isopar M, Solvesso 150 junto à ExxonMobíl, bem como suas misturas.

Deve-se observar que a divisão de líquidos orgânicos e do extrator na solução do processo Bayer deve ser mínima.

De preferência, os líquidos orgânicos criam um composto de solúvel e solvente do extrator em suas formas de sal de sódio e ácido.

Deve-se observar que o volume da solução substancialmente imiscível em água em relação ao volume da solução do processo Bayer pode variar de acordo com a maneira pela qual ambas as soluções (solução do processo Bayer e solução substancialmente imiscível em água) entram em contato e o carregamento do extrator na solução substancialmente imiscível em água.

A presente invenção permite a precipitação de alumina sob temperaturas mais altas do que as técnicas convencionais de precipitação. Em um circuito normal de precipitação de gibbsita, a sobressaturação é criada apenas por meio da redução da temperatura para abaixo de 90°C. É conhecida a utilização de uma série de precipitadores onde cada precipitador subseqüenteopera sob uma temperatura mais baixa e o último tanque de, por exemplo, sete tanques em série, sob uma temperatura entre 60°C e 70°C. A redução da temperatura reduz, simultaneamente, a cinética da precipitação.

De preferência, a etapa de colocar a solução do processo Bayer em contato com uma solução substancialmente imiscível em água contendo um extrator, compreende a agitação da solução do processo Bayer e a solução substancialmente imiscível em água, por meio de qualquer método conhecido na técnica, incluindo sacudidela, agitação, rotação e dispersão.

Deve-se observar que o tempo de contato entre a solução do processo Bayer e a fase orgânica deve ser suficiente para que ocorra a reação entre o extrator e os cátions metálicos, para a formação de uma fase aquosa com depleção de cátions metálicos e de uma fase orgânica com depleção de prótons. O dito tempo de contato vai ser influenciado por vários fatores, incluindo o pKa do próton ionizável no extrator, o pH da fase aquosa, os volumes das fases aquosa e orgânica, a temperatura, a concentração de íons de sódio e extrator, a alcalinidade total, a concentração total cáustica, a extensão da agitação e a presença de outras espécies no licor.

Deve-se observar que os volumes da solução do processo Bayer e da solução substancialmente imiscível em água não necessitam ser o mesmo. Deve-se observar que, se o método for executado como um fluxo contracorrente ou como um processamento contínuo, os volumes das fases são menos importante do que com métodos em batelada.

Deve-se observar que as seguintes etapas podem ser repetidas:

- Colocar a solução do processo Bayer em contato com uma solução substancialmente imiscível em água contendo um extrator;

- Extrair um cátion metálico presente na solução do processo Bayer para a solução substancialmente imiscível em água;

- Transferir um próton da solução substancialmente imiscível em água para a solução do processo Bayer;

Quando as seguintes etapas são repetidas:

- Colocar a solução do processo Bayer em contato comuma solução substancialmente imiscível em água contendo um extrator;

- Extrair um cátion metálico presente na solução do processo Bayer para a solução substancialmente imiscível em água, e;

- Transferir um próton da solução substancialmente imiscível em água para a solução do processo Bayer.

A etapa de colocar a solução do processo Bayer em contato com uma solução substancialmente imiscível em água contendo um extrator, pode ser feita com diferentes soluções substancialmente imiscíveis em água.

De preferência, o método também compreende a seguinteetapa:

- Separação da solução do processo Bayer e da solução substancialmente imiscível em água.

Deve-se observar que a etapa de separar a solução doprocesso Bayer e a solução substancialmente imiscível em água pode ser realizada por meio de qualquer método conhecido na técnica, incluindo centrifugação.

De preferência, a etapa de semear a solução do processo Bayer com alumina é realizada após a etapa de separar a solução do processoBayer e a solução substancialmente imiscível em água.

De preferência, o método também compreende asseguintes etapas:

- Colocar a solução substancialmente imiscível em água em contato com uma solução de redissolução para a obtenção de uma soluçãoaquosa de hidróxido de sódio.

A solução de redissolução pode ser fornecida na forma de água ou de um licor do processo, incluindo água de lago ou condensada. De preferência, a solução de redissolução tem um pH de pelo menos 5.

De preferência, o método também compreende asseguintes etapas:

- Separar a solução de redissolução e a solução substancialmente imiscível em água.De forma vantajosa, a etapa de colocar a solução substancialmente imiscível em água em contato com uma solução de redissolução, para a obtenção de uma solução aquosa de hidróxido de sódio, adiciona prótons ao extrator ácido fraco.

De forma vantajosa, a solução de redissolução, após o contato com a solução substancialmente imiscível em água, pode ser reutilizada nas etapas subseqüentes do processo Bayer ou nas etapas subseqüentes de redissolução.

A solução aquosa de hidróxido de sódio pode ser reutilizada em outras etapas do circuito Bayer. Dependendo da concentração de hidróxido de sódio, a solução aquosa pode ter a necessidade de ser pré-tratada antes de nova utilização.

De forma vantajosa, a etapa de redissolução dos íons de sódio e posterior regeneração do hidróxido pode não requer novas substâncias químicas para recaustificação.

Em uma modalidade da presente invenção, o método também compreende a seguinte etapa:

- Sonicação da solução do processo Bayer.

De acordo com a presente invenção, é apresentado um solvente orgânico que compreende um extrator na forma de um ácido fraco, para o controle da precipitação de alumina das soluções do processo Bayer, sendo que a dita precipitação de alumina compreende as seguintes etapas:

- Colocar a solução do processo Bayer em contato com o solvente orgânico;

- Extrair pelo menos uma porção de íons de sódio da solução do processo Bayer para o solvente orgânico, e;

- Transferir um próton do solvente orgânico para a solução do processo Bayer, reduzindo, assim, a concentração dos íons de hidróxido na solução do processo Bayer.

De acordo com a presente invenção, é apresentado um método para o controle da precipitação de alumina de uma solução do processo Bayer, sendo que o dito método compreende as seguintes etapas:- Digestão da bauxita com solução cáustica;

- Separação sólido-líquido para a obtenção de um resíduo e um licor verde;

- Precipitação da alumina do licor verde para a obtenção de um licor residual;

- Colocar o licor residual em contato com a solução substancialmente imiscível em água contendo um extrator;

- Extrair pelo menos uma porção de cátions metálicos presentes no licor residual; e

- Precipitar a alumina do licor residual.

A bauxita pode ser apresentada sob a forma de bauxita gibbsítica, bauxita boehmítica, bauxita diaspórica ou qualquer combinação destas.

Breve Descrição dos Desenhos:

A presente invenção será agora descrita, apenas a título de exemplo, com referência a três modalidades e aos desenhos em anexo, sendo que:

- A Figura 1a é um diagrama esquemático de um circuito do processo Bayer;

- A Figura 1b é um diagrama esquemático que mostra como um método, de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção,

podevser utilizado em um circuito do processo Bayer;

- A Figura 1c é um diagrama esquemático que mostra como um método, de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção, pode ser utilizado em um circuito do processo Bayer;

- A Figura 1d é um diagrama esquemático que mostracomo um método, de acordo com uma terceira modalidade da presente invenção, pode ser utilizado em um circuito do processo Bayer;

- A Figura 2 é um gráfico que mostra o efeito do carregamento das sementes na precipitação da alumina do licor de Bayer;

- A Figura 3 é um gráfico que mostra o efeito daconcentração do extrator sobre o rendimento da alumina;

- A Figura 4 é um gráfico que mostra o efeito datemperatura sobre o rendimento da precipitação da alumina para a extração, por meio do uso de terc-octilfenol e hexadecafluorononanol em 1-octanol;

- A Figura 5 é um gráfico que mostra a extração do carbonato de sódio do licor da planta, como uma função de tempo, por meio do uso de misturas de terc-octilfenol/1-octanol e hexadecafluorononanol/1-octanol;

- A Figura 6 é um gráfico que mostra a redissolução da soda das soluções de terc-octilfenol/1-octanol e hexadecafluorononanol/1-octanol em fase aquosa, como uma função de tempo;

- A Figura 7 é um gráfico que mostra a recuperação da soda de terc-octilfenol/1-octanol, como uma função da quantidade de volume em contato com a fase orgânica;

- A Figura 8 é um gráfico que mostra a recuperação da soda de hexadecafluorononanol/1-octanol, como uma função da quantidade de volume em contato com a fase orgânica;

- A Figura 9 é um gráfico que mostra a extração do carbonato de sódio e a precipitação do hidrato do licor da planta, após o tratamento com concentrações variadas de para-nonilfenol em 1-octanol;

- A Figura 10 é um gráfico que mostra a extração de carbonato de sódio e a precipitação do hidrato do licor da planta após o tratamento com concentrações variadas de terc-octilfenol em 1-octanol;

- A Figura 11 é um gráfico que compara a capacidade de extração de para-nonilfenol e terc-octilfenol em 1-octanol, como uma função da concentração do extrator, e;

- A Figura 12 é um gráfico que compara a eficácia de para-nonilfenol/1-octanol e terc-octilfenol/1-octanol, como uma função da temperatura.

Melhor(es) Modo(s) de Execução da Invenção

A presente invenção enfoca o controle da precipitação da alumina no processo Bayer, por meio da extração de íons de sódio de uma solução do processo Bayer para um solvente imiscivel em água. Por intermédio da manipulação cuidadosa da reação da extração, a precipitação da alumina das soluções de aluminato pode ser controlada.Acredita-se que a aplicação da presente invenção causa um aumento da reação, de acordo com a seguinte equação:

<formula>formula see original document page 17</formula>

Esta equação mostra claramente como o hidróxido 5liberado durante a precipitação da alumina é neutralizado pela agente lipofílico fraco com a extração concomitante de sódio para a fase orgânica. Isto deve conduzir a reação da precipitação para a direção para frente. Subseqüente à separação, a fase orgânica contendo Na pode ser submetida à redissolução com água para regenerar a solução cáustica para reutilização.

As experiências de precipitação com semente têmdemonstrado claramente que a utilização da presente invenção durante a precipitação de alumina causa um aumento do rendimento da precipitação, em comparação com experiências idênticos realizados sem a extração do solvente. Sem pretender se ater à teoria, acredita-se que a semeadura é mais vantajosa para o controle das propriedades da precipitação, como, por exemplo, tamanhos de partícula e taxas de precipitação.

A Figura 1a mostra um diagrama esquemático do circuito do processo Bayer para uma refinaria, por meio do uso de um circuito de digestão simples, que compreende as seguintes etapas:

- digestão (12) da bauxita (14), em uma solução cáustica;

- separação sólido-líquido (16) da mistura para a obtenção de resíduo (18) e licor (20);

- precipitação da alumina (22) do licor (20);

- separação da alumina (22) e do licor (24), e;

- reciclagem do licor (24) para digestão (12).

De acordo com uma primeira modalidade da presente invenção e melhor vista na Figura 1b, o licor (24) entra em contato, em um aparelho de extração por solvente (26), com uma solução de um solvente orgânico (25) contendo um extrator. A camada aquosa (28) e a camada orgânica (30) são separadas e a camada aquosa (28) é semeada para induzir a precipitação da alumina (32).A camada orgânica (30) entra em contato (34) com uma solução aquosa (36) para extrair novamente os íons de sódio da camada orgânica (30) para a solução aquosa (36). A solução aquosa de causticidade aumentada (38) pode então ser utilizada na caustificação da bauxita ou em outros lugares do circuito, conforme adequado, como, por exemplo, como uma etapa de pré-tratamento na lavagem da bauxita antes da digestão, para remover as impurezas ou na lavagem da semente ou do oxalato. A nova extração da camada orgânica (30) resulta na regeneração da forma protonada do extrator. O extrator pode então ser reutilizado em novas etapas de extração.

De acordo com uma segunda modalidade de invenção emelhor vista na Figura 1c, o licor (20) entra em contato, em um aparelho de extração por solvente (26), com uma solução de um solvente orgânico (25) contendo um extrator. A camada aquosa (28) e a camada orgânica (30) são separadas e a camada aquosa (28) é semeada para induzir a precipitação da alumina (32).

A camada orgânica (30) entra em contato (34) com uma solução aquosa (36) para extrair novamente os íons de sódio da camada orgânica (30) para a solução aquosa (36). A solução aquosa de causticidade aumentada (38) pode então ser utilizada na caustificação da bauxita ou em outros lugares do circuito, conforme adequado, como, por exemplo, como uma etapa de pré-tratamento na lavagem da bauxita antes da digestão, para remover as impurezas, ou na lavagem da semente ou do oxalato. A nova extração da camada orgânica (30) resulta na regeneração da forma protonada do extrator. O extrator pode então ser reutilizado em novas etapas de extração.

De acordo com uma terceira modalidade de invenção emelhor vista na Figura 1 d, o licor (20) é semeado (21) e colocado em contato, em um aparelho de extração por solvente (26), com uma solução de um solvente orgânico (25) contendo um extrator. A alumina precipitada (27) é retirada e a camada aquosa e camada orgânica (30) são separadas.

A camada orgânica (30) entra em contato (34) com umasolução aquosa (36) para extrair novamente os íons de sódio da camada orgânica (30) para a solução aquosa (36). A solução aquosa de causticidade aumentada(38) pode então ser utilizada na caustificação da bauxita ou em outros lugares do circuito, conforme adequado, como, por exemplo, como uma etapa de pré-tratamento na lavagem da bauxita antes da digestão, para remover as impurezas, ou na lavagem da semente ou do oxalato. A nova extração da camada orgânica (30) resulta na regeneração da forma protonada do extrator. O extrator pode então ser reutilizado em novas etapas de extração.

Os seguintes Exemplos servem para descrever de forma mais completa a maneira de utilizar a invenção descrita acima, bem como para determinar os melhores modos previstos para a realização de diversos aspectos da presente invenção. Deve ficar claro que, de forma alguma, estes Exemplos pretendem limitar o real âmbito da presente invenção, e são apresentados a título de ilustração.

Todas as experiências descritas nos Experiências 1.3 foram realizadas por meio do uso de licor sintético contendo apenas hidróxido de sódio e alumina dissolvida. Os licores sintéticos apresentaram uma concentração cáustica total de aproximadamente 200 gL"1 e uma concentração de alumina/concentração cáustica total de aproximadamente 0,5, para se aproximarem às propriedades de um licor residual.

Todas as experiências foram realizadas por meio do uso de licor da planta proveniente da refinaria do requerente do presente pedido de patente, em Kwinana, na Austrália Ocidental, que foi misturado por meio do uso de licor residual (ou seja, ex-precipitação do licor) e licor verde (licor para precipitação) para alcançar os valores desejados de concentração de alumina/concentração cáustica total.

A gibbsita foi utilizada como semente em todas asexperiências envolvendo precipitação e as ditas experiências foram conduzidas em batelada, por meio do uso de garrafas de polipropileno de 250 ml de capacidade, colocadas em um banho de água rotativo. A menos que haja determinação contrária, 10 g de sementes foram utilizados para cada 100 ml de licor, nas experiências de precipitação.

As condições experimentais e as composições da solução foram desenvolvidas para contraporem-se àquelas condições e composiçõespresentes no término do circuito de precipitação das refinarias de alumina.

1-octanol (Sigma-AIdrich) (pKa = 19,2) e todos os outros solventes orgânicos utilizados foram saturados com água por meio de contato em massa, antes da experimentação, para minimizar a extração da água na fase orgânica.

1H, 1H, 9H - hexadecafluorononanol (95%, Novachem Pty Ltd, 'hexadecafluorononanol), 4-terc-octilfenol (97%, Sigma-AIdrich) (pKa = 10,2) e 4-nonilfenol (~85%, Sigma-AIdrich) foram utilizados como extratores.

Acredita-se que 4-nonilfenol seja uma mistura de para-oisômeros ramificados de nonilfenol e inclui

HOC6H4C(CH3)(CH2CH3)CH2CH(CH3)CH2CH3.

A menos que haja determinação contrária, 100 ml de licor e 100 ml de fase orgânica foram utilizados e a fase aquosa, a fase orgânica e a semente foram combinadas e colocadas em contato durante o período indicado.

Quando utilizado, o licor sintético foi submetido àredissolução com alumina de grau metalúrgico antes de cada experiência, para a remoção do óxido de cálcio e, portanto, evitar o tempo de indução de precipitação. A semente de hidrato foi então adicionada ao licor e imediatamente seguida pela solução de solventes orgânicos/extrator.

A temperatura de reação é mantida a 70°C para todas asexperiências, a menos que haja indicação contrária. Ambas as soluções aquosa e orgânica foram pré-aquecidas á temperatura de reação separadamente, antes de entrarem em contato.

Um tempo de permanência experimental de 24 horas foi escolhido para permitir que as experiências atinjam o equilíbrio, a menos que haja determinação contrária.

Ao final do período de contato, a alumina precipitada foi coletada por filtração, lavada com água quente, secada em um forno a 105°C e pesada. O filtrado aquoso foi estabilizado por meio da adição de gliconato de sódio, para evitar a precipitação da gibbsita da solução após o resfriamento do licor à temperatura ambiente, e analisado em relação à concentração cáustica total e teor de alumina por titulação e Plasma Acoplado Indutivamente (ICP).Todas as experiências foram realizadas em duplicata e os resultados foram calculados pela média, a menos que haja indicação contrária.

Todas as amostras de sólidos das experiências de precipitação foram analisadas por Difração de raios-X (DRX) e observou-se que consistiam apenas de gibbsita.

Experiência 1:

Licor sintético e ferc-octilfenol em 1-octanol, como uma função de semeadura

As experiências foram conduzidas para determinar a máxima quantidade das sementes, necessária para induzir a precipitação daalumina das soluções aquosas. Um carregamento máximo de 1 M de ferc-octilfenol em 1-octanol foi empregado e o carregamento de sementes variou de 0 a 20 gramas. Os resultados são apresentados na Tabela 1 abaixo.

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Tabela 1. Licor sintético e terc-octilfenol em 1-octanol como uma função de semeadura

(Concentração cáustica total/Concentração de alumina = 1,0; AI2O3 Inicial = 97,65 gLconcentração de alumina/concentração cáustica total Inicial = 0,503)

Nota: As experiências 2, 4, 6 e 8 são duplicatas das experiências 1, 3, 5 e 7, respectivamente, e os resultados foram calculados pela média.

Durante a precipitação normal da alumina, a quantidade 2total de carbonato de sódio na mistura se mantém constante, mas espera-se que a concentração cáustica total aumente ligeiramente, devido a uma redução no volume da solução à medida que a alumina é precipitada. Os resultados da concentração cáustica total final (Tabela 1) mostram que todas as soluções tiveram uma queda significativa na concentração cáustica total, independentemente da quantidade de precipitação, indicando que a concentraçãode hidróxido na fase aquosa foi reduzida. A partir desta observação, chegou-se a conclusão que ocorreu a extração de íons de sódio. Para as experiências 1 e 2, onde as sementes não foram utilizadas, apenas ocorreu uma pequena quantidade de precipitação e a proporção de concentração de alumina/concentração cáustica total aumentou de 0,50 para 0,64. As experiências 3-8, que envolvem a adição de quantidades variadas de sementes, produziram quantidades significativas de precipitado de alumina. Os resultados mostram que a alumina foi precipitada na presença de 1-octanol e indicam que é possível controlar a precipitação da alumina por meio de semeadura, se a extração de sódio e a neutralização de hidróxido forem utilizadas para aumentar o rendimento da precipitação. Além disso, a análise por difração de raios-X (DRX) do produto da Experiência 6 mostrou que o mesmo consistia em gibbsita.

Por intermédio da Figura 2, observa-se que um carregamento de sementes superior a 10 gramas, o aumento da precipitação é menor. Conseqüentemente, foi utilizado um carregamento de sementes de 10 g/100 ml nas experiências posteriores.

Experiência 2:

Licor sintético e ferc-octilfenol em 1-octanol, como uma função da concentração

Os resultados que resumem a precipitação de alumina apartir do licor sintético quando é tratada com quantidades variadas de terc-octilfenol em 1-octanol são apresentados na Tabela 2. Com a concentração crescente do extrator, a precipitação de alumina aumentou com uma concomitante redução na concentração cáustica total da solução. O rendimento da precipitação parece aumentar linearmente com o aumento na concentração do extrator, conforme apresentado na Figura 3. A análise por difração de raios-X (DRX) do sólido da Experiência 14 mostrou que o mesmo consistia em gibbsita.

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Tabela 2. Licor sintético e (erc-octilfenol em 1-octanol como uma função da concentração

(Concentração cáustica total/concentração de alumina total = 1,0; AI2O3 Inicial = 98,04; concentração de alumina/concentração cáustica total inicial = 0,494)

Nota: As experiências 10, 12 e 14 são duplicatas das experiências 9, 11 e 13 respectivamente, e os resultados foram calculados pela média. * O volume total de liquido foi de 100 ml.

Experiência 3:

Licor sintético e hexadecafluorononanol em 1-octanol, como uma função da concentração

Os resultados que resumem a precipitação do hidróxidode alumina com quantidades variadas de 1H, 1H, 9H-hexadecafluorononanol em 1-octanol são apresentados na Tabela 3 e um gráfico comparativo que esquematiza a eficácia de ambos os extratores é apresentado na Figura 3.

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Tabela 3. Licor sintético e hexadecafluorononanol em 1-octanol como uma função da concentração(Concentração cáustica total/concentração de alumina total = 1,0; AI2O3 Inicial = 96,78; concentração de alumina/concentração cáustica total inicial = 0,496)

Nota: As experiências 18, 20 e 22 são duplicatas das experiências 17, 19 e 21, respectivamente, e os resultados foram calculados pela média.

* O volume total de licor utilizado foi o dobro (200 ml) daquele utilizado nas experiências anteriores - a média final foi dividida por dois.

Todos os resultados acima mostram que a extração por solvente de hidróxido durante a precipitação de alumina causa um aumento do rendimento e o precipitado é o produto desejado, que consiste em gibbsita.

Experiência 4:Licor da planta e 0,5 M de terc-octilfenol e 0,5 M de hexadecafluorononanol em 1-octanol

O licor da planta foi ajustado por meio do uso de métodos padronizados, para a obtenção de uma concentração de alumina/concentração cáustica total de 0,5 e uma concentração cáustica total de 200. As experiências de precipitação foram realizadas com 10 gramas de sementes e 0,5 M dos extratores terc-octilfenol e hexadecafluorononanol. Todas as outras condições foram idênticas àquelas das experiências anteriores.

Apesar de o licor da planta compreender uma grande quantidade de impurezas, os resultados mostram que há um aumento significativo no rendimento da precipitação daquelas experiências nas quais foi utilizada a extração de hidróxido por solvente. Por exemplo, existe uma duplicação no rendimento quando o terc-octilfenol é utilizado e um aumento de 34% quando o fluorononanol é utilizado.

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Tabela 4. Licor da planta e íerc-octilfenol e hexadecafluorononanol em 1-octanol, como uma função da concentração

Deve-se observar que a proporção de concentração de alumina/concentração cáustica total da solução não deve ser considerada para a obtenção de uma indicação da extensão da precipitação. Sob condições normais, sem extração por solvente, a proporção de concentração de alumina/concentração cáustica total diminui porque a alumina deixa a solução e a concentração cáustica total da solução aumenta ligeiramente (o nível de carbonato de sódio se mantém constante, mas o volume da solução diminui ligeiramente, devido à precipitação de alumina). No entanto, no caso da extração de íons de sódio, a concentração cáustica total e a concentração de alumina diminuem em decorrência da precipitação. Na verdade, a proporção deconcentração de alumina/concentração cáustica total pode não mudar muito, mas o nível de precipitação poderá ainda ser significativo.

Também foi realizada a análise das amostras de licor residual selecionadas quanto ao teor de Na, P1 Si, oxalato, malonato, sucinato e carbono orgânico total (COT). Os resultados para Na, P e Si são apresentados na Tabela 5 e os resultados para oxalato, malonato, sucinato e carbono orgânico total são apresentados na Tabela 6.

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Tabela 5. Análise por Plasma Acoplado Indutivamente (ICP) do licor após a extração e precipitação de gibbsita

Em termos gerais, esperava-se que se as impurezas nãofossem precipitadas com a alumina ou fossem extraídas para a fase orgânica, então, sua concentração no licor iria aumentar durante a precipitação da alumina, devido à contração do volume do licor. Com relação ao silício e ao fósforo, a observação é feita na Tabela 5. As soluções que entraram em contato com 1-octanol contendo terc-octilfenol e tiveram a maior precipitação de alumina, apresentaram as maiores concentrações destes elementos após a extração. Aquelas soluções que entraram em contato com hexadecafluorononanol tiveram níveis mais baixos, embora seus níveis tenham sido ainda mais elevados do que 1-octanol e as experiências de controle. A tendência inversa seria esperada para Na, pois sua concentração deve ser uma função da força do extrator Na. Tal como previsto, a concentração de Na nos licores residuais seguiu a ordem - terc-octilfenol < hexadecafluorononanol < 1-octanol < controle.

<table>table see original document page 25</column></row><table>Tabela 6. Distribuição de compostos orgânicos no licor após extração e precipitação de gibbsita

Uma tendência semelhante foi observada, conforme ilustração na Tabela 6, para os ânions de ácidos orgânicos. Em relação ao terc-octilfenol, os resultados mostram que a extração por solventes, por meio do uso de n-octanol, parece não extrair orgânicos solúveis do licor de Bayer para a fase orgânica, conforme evidenciado pelos níveis ligeiramente mais elevados encontrados no licor extraído por solvente, por meio dos quais foram obtidos rendimentos mais elevados de alumina (devido à contração do volume da fase aquosa em decorrência da precipitação). Isto indica que a extração do licor de Bayer, por meio do uso de extratores, é seletiva e que há pouca possibilidade de as concentrações de impurezas orgânicas e inorgânicas ocorrerem na fase orgânica.

O trabalho experimental demonstrou que a extração de íons de sódio durante a precipitação semeada de alumina de licores da planta Bayer e sintéticos causa um aumento significativo nos rendimentos de alumina. O efeito foi observado por meio do uso de terc-octilfenol e hexadecafluorononanol como extratores em 1-octanol. Deve-se observar que outros extratores e, em especial, ácidos fracos com pKa aquoso de ~9,12, poderiam ser utilizados como um extrator e outros solventes diferentes de 1-octanol poderiam ser utilizados.

Experiência 5:

Licor da planta e 0,5 M de ferc-octilfenol e 0,5 M de hexadecafluorononanol em 1-octanol como uma função da temperatura

O efeito da temperatura sobre o rendimento da precipitação para extração é mostrado na Figura 4. Essas experiências foram realizadas com uma proporção de 1:1 de licor: fase orgânica, 24 horas de tempo de precipitação e 10 gramas de sementes de hidratos. As amostras de licor residual tinham uma concentração de alumina/concentração cáustica total = 0,50 (Alumina = 106-111 gL"1 e concentração cáustica total = 259 - 271 gL"1). Nestas condições, os rendimentos máximos de precipitação foram obtidos entre 60-70°C, tanto para a extração, como para as experiências de controle.

Sob temperaturas superiores a 60-70°C, o rendimento é diminuído porque a cinética da precipitação melhorada é compensada por níveismais baixos de sobressaturação. Sob temperaturas mais baixas, o rendimento também é diminuído porque o aumento da sobressaturação é compensado pela cinética da precipitação inferior. Apesar de ambos os extratores serem eficazes nos ganhos de rendimento de produção, em comparação às experiências de controle, a eficácia do hexadecafluorononanol parece declinar de forma mais acentuada do que a do terc-octilfenol, sob altas temperaturas. A tendência inversa entre os dois extratores é observada sob temperaturas mais baixas. Notavelmente, a diferença dos rendimentos obtidos para ambos os extratores, em comparação com a experiência de controle, é significativamente reduzida a 80°C, do que quando a temperatura varia entre 60-70°C. Observa-se uma implicação, pois a solubilidade da fase orgânica do sal de sódio de ambos os extratores é diminuída sob temperaturas mais elevadas. Isto tem implicações importantes para a recuperação de carbonato de sódio da fase orgânica, por meio de redissolução com água. Se esses extratores tiverem de ser utilizados em um processo para supersaturar o licor residual de Bayer, a extração será mais eficaz sob uma temperatura entre 60-70°C e a recuperação do carbonato de sódio da fase orgânica por meio de redissolução com água será melhor sob temperaturas superiores a 80°C.

Experiência 6:

Licor da planta e 0,5 M de ferc-octilfenol e 0,5 M de hexadecafluorononanol em 1-octanol, como uma função do tempo

O rendimento da precipitação de gíbbsita como uma função do tempo é mostrado na Tabela 7. Para esta série de experiências, a concentração inicial de Al2O3 foi de 99-107 gL"1 e a concentração cáustica total inicial foi de 201-214 gL"1. A proporção de concentração de alumina/concentração cáustica total foi mantida constante a 0,50.

Depois de quatro e oito horas, onde 0,5 M de ferc-octilfenol foi o extrator, uma quantidade significativa de precipitação foi observada em comparação com as experiências de controle, o que indica um nível mais elevado de sobressaturação induzida.

<table>table see original document page 27</column></row><table><table>table see original document page 28</column></row><table>

Tabela 7. Licor da planta e 0,5 IVI de ferc-octi Ifenol e 0,5 M de hexadecafluorononanol em 1-octanol, como uma função do tempo

No entanto, houve pouca mudança no rendimento após 8 horas quando foi utilizado terc-octilfenol, isto é, 8, 24 e 48 horas, o rendimento foi de 2,3, 2,2 e 2,4 gramas, respectivamente maiores do que as respectivas experiências de controle. Essa tendência também foi compatível com o extrator hexadecafluorononanol mais fraco, que não produziu um rendimento significativamente maior após 48 horas do que aquele obtido às 24 horas. Sem pretender se ater â teoria, acredita-se que a extração por solvente da soda do licor de Bayer pode levar a um aumento na cinética da precipitação da gibbsita. Não só o hidróxido é neutralizado para aumentar a sobressaturação da solução de alumina, mas os íons de sódio também são removidos do licor. Espera-se que os íons de sódio tenham um efeito inibitório sobre a cinética, pois estes se concentram na superfície das sementes de gibbsita e precisam ser deslocados durante o curso normal da precipitação. Desta forma, uma menor atividade de íons de sódio poderia favorecer uma maior cinética.

Quando os sólidos dessas experiências foram analisados, essas amostras obtidas após a extração por solvente não continham quaisquer níveis de soda ou sílica significativamente mais elevados do que aqueles observados nas experiências de controle, apesar do maior rendimento (conforme resultados de fluorescência de raios X: 0,237% de Na2O1 0,0036% de SiO2 para sólidos de terc-octilfenol (24 horas) em comparação a 0,211% de Na2O1 0,0061% de SiO2 para sólidos de controle (24 horas). Este resultado é importante porque demonstra que o rendimento de alumina aumentado obtido por meio do uso de extração da soda por solvente não ocorre às custas da pureza do produto.

Experiência 7:

Licor da planta e ferc-octilfenol em 1-octanol, como uma função da proporção da concentração de alumina/concentração cáustica total

Uma série de experiências foi realizada para estabelecero efeito da mudança na proporção da concentração de alumina/concentração cáustica total inicial dos rendimentos obtidos por meio do uso de extração com 0,5 M de terc-octilfenol. Os resultados das proporções da concentração de alumina/concentração cáustica total inicial de 0,5 e 0,6 são apresentados na Tabela 8. Para esta série de experiências, a concentração inicial de AI2O3 foi de 99-128 gL"1, a concentração cáustica total inicial foi de 201-213 gL"1, o tempo foi de 24 horas e a temperatura de 70°C.

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Tabela 8. Licor da planta e terc-octilfenol em 1-octanol como uma função da proporção da concentração de alumina/concentração cáustica total

As amostras extraídas com solvente apresentaram rendimentos consistentemente mais altos do que os controles, embora o ganho acima do controle tenha sido apenas ligeiramente maior na concentração de alumina/concentração cáustica total de 0,6 (ganho de 2,3 g) do que o ganho na concentração de alumina/concentração cáustica total de 0,5 (ganho de 2,2 g). É possível aumentar o grau de sobressaturação de licores que tenham uma grande variedade de proporções de concentração de alumina/concentração cáustica total, contanto que proporções de volume apropriadas da fase orgânica para o licor sejam utilizadas em carregamentos específicos do extrator. Os exemplos apresentados utilizaram proporções de volume de 1:1; no entanto, níveis maiores de sobressaturação poderiam ser gerados e, conseqüentemente, maiores rendimentos gerais poderão ser obtidos, por meio de proporções maiores do extrator.

Experiência 8:

Licor da planta e íerc-octi Ifenol e hexadecafluorononanol em 1-octanol, como uma função do licor para a proporção de solvente

As experiências foram realizadas por meio do uso de proporções de volume de 3:1 da fase orgânica, contendo 0,5 M de terc-octilfenol e 0,5 M de hexadecafluorononanol, no licor da planta, para demonstrar que aumentos maiores de rendimento podem ser obtidos por meio do uso deproporções maiores de extrator no licor (Tabela 9). Para estes experiências, a concentração inicial AI2O3 foi de 102,53 gL"1; a concentração de alumina/concentração cáustica total inicial foi de 0,480 e 200 gL"1 de hidrato foram utilizados como semente. Uma vez que 150 ml da fase orgânica foram utilizados para 50 ml de licor, os rendimentos finais foram multiplicados por um fator de 20, para a obtenção dos valores gL"1. As experiências 3 e 5 são duplicatas das experiências 2 e 4, respectivamente, e os resultados foram calculados pela média.

Com base nestes dados, fica evidente que o uso de proporções maiores de volume da fase orgânica no licor resulta em maiores aumentos no rendimento de alumina. Por exemplo, no caso de terc-octilfenol, por meio do uso de uma proporção de volume de 1:1 de solução de terc-octilfenol:licor da planta, obteve-se um rendimento aproximado de 22,3 gL"1 de hidrato em relação ao controle, enquanto pelo uso de uma proporção de volume de 3:1 de solução de /erc-octilfenol:licor da planta obteve-se um aumento de rendimento de 59,6 gL"1 em relação ao controle.

<table>table see original document page 30</column></row><table> Tabela 9. Licor da planta e terc-octilfenol e hexadecafluorononanol em 1-octanol como uma função do licor para a proporção de solvente

Uma tendência semelhante foi observada para hexadecafluorononanol, onde uma proporção de volume de 1:1 deu um rendimento de 7,6 gL"1 em relação ao controle e uma proporção de volume de 3:1 deu um rendimento de 20,8 gL'1 em relação ao controle. Estes resultados demonstram que, por meio do uso de volumes maiores da fase orgânica para o licor, é possível extrair mais soda do licor e, por conseguinte, aumentar o grau de sobressaturação, para obter rendimentos maiores.

Experiência 9:

Licor da planta e 0,5 M de íerc-octilfenol em 1-octanol,como uma função do número de contatos

Esta experiência utilizou o mesmo licor da planta da Experiência 8 e foi realizada para que uma comparação pudesse ser feita entre a eficácia de três extrações separadas de proporções de volume de 1:1, por meio do uso do mesmo licor da planta, e uma extração por meio do uso de uma proporção de volume de 3:1 da fase orgânica para o licor. A comparação foi feita com baseada nos rendimentos recuperados após cada precipitação. O volume de licor da planta e fase orgânica vegetal utilizado nas experiências foi de 100 ml. Os resultados são apresentados na Tabela 10.

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Tabela 10. Licor da planta e 0,5 Μ de ferc-octilfenol em 1-octanol como uma função do número de contatos

Esses resultados demonstram que é possível extrair mais soda do mesmo lote de licor da planta, para a obtenção de rendimentos maiores de alumina, através da semeadura após cada fase de extração. O rendimento adicional acumulado total de hidratos, após três séries de experiências de extração/precipitação seqüencial, foi de 5,97 g/100 ml_ (59,7 gL"1) (depois de subtrair a quantidade de precipitado obtido na primeira experiência por meio do uso do licor de controle que não foi feito o contato ). A título de comparação, a quantidade de hidratos obtida na Experiência 8, para um contato de volume de 3:1, por meio do uso da mesma quantidade de ferc-octilfenol em 1-octanol, foi 59,6 gL"1 maior do que a quantidade de hidratos obtida na experiência de controle correspondente. Conseqüentemente, a partir dessas experiências concluiu-se que um contato de proporção de volume de 3:1 de extrator orgânico:licor da planta é semelhante aos três contatos separados de 1:1, em termos de benefícios adicionados de rendimento após a precipitação semeada, depois de cadaextração.

Experiência 10:

Licor da planta e 0,5 M de ferc-octilfenol e 0,5 M de hexadecafluorononanol em 1-octanol, como uma função do tempo

As experiências de cinética foram realizadas paraestabelecer o período para atingir o equilíbrio quando o carbonato de sódio é extraído do licor da planta por meio do uso de 0,5 M dos extratores orgânicos ferc-octilfenol e hexadecafluorononanol em 1-octanol. As experiências foram realizadas em um recipiente de reação aberto feito de aço inoxidável com capacidade de 3 litros, equipado com uma camisa-de-água para manter a temperatura a 70°C. As misturas foram agitadas por meio do uso de um impulsor superior, cujas lâminas foram posicionadas de tal modo que ficassem na interface das fases orgânica/aquosa. As misturas orgânico/extrator (300 ml), que foram balanceadas à temperatura em um recipiente separado, foram adicionadas ao licor da planta aquoso (300 ml). As misturas resultantes foram agitadas vigorosamente e pequenas alíquotas da fase aquosa, a intervalos regulares, foram retiradas para análise. Os resultados, para ambos os extratores em 1-octanol, são apresentados na Figura 5, que mostra o carbonato de sódio total (expressa como Na2CO3) no licor da planta como uma função do tempo. Apesar de o intervalo de tempo experimental ter sido de 120 minutos, os resultados para tempos superiores a 10 minutos não são incluídos no gráfico, uma vez que não foram diferentes dos valores para 10 minutos. Os valores de concentração de alumina/concentração cáustica total, que são representativos de sobressaturação, também estão incluídos no gráfico, no eixo vertical da extremidade direita.

Os resultados mostram que a extração da soda do licor daplanta, por meio do uso de ferc-octilfenol e hexadecafluorononanol, ocorre muito rapidamente e um estado de equilíbrio (onde as curvas ficam niveladas) é atingido dentro de 30 segundos.

Experiência 11:

Redissolução de 0,5 M de íerc-octilfenol e 0,5 M dehexadecafluorononanol em 1-octanol, como uma função do tempo

As experiências de cinética foram realizadas paradeterminar a duração do tempo necessário para atingir o equilíbrio quando o carbonato de sódio é recuperado das fases orgânicas de 0,5 M de terc-octilfenol em 1-octanol e 0,5 M de hexadecafluorononanol em 1-octanol, por meio do contato com água. O mesmo equipamento, as mesmas condições experimentais e os mesmos volumes foram empregados, conforme descrição na Experiência 10. As misturas resultantes foram agitadas vigorosamente e pequenas alíquotas da fase aquosa a intervalos regulares foram retiradas para análise. Os resultados, para ambos os extratores em 1-octanol, são apresentados na Figura 6, que mostra que o carbonato de sódio total (expresso como Na2CC>3) aumenta na camada aquosa, como uma função do tempo. Os valores até 120 minutos foram obtidos, mas não são mostrados no gráfico, porque eles não foram diferentes dos valores aos 30 minutos. Os resultados são semelhantes aos das experiências cinéticas de extração, nas quais a reação por redissolução é rápida e atinge o equilíbrio dentro de 30 segundos.

Experiência 12:

Redissolução de 0,75 M de ferc-octilfenol em 1-octanol, como uma função da recuperação cáustica

A fase orgânica em massa, gerada pelo contato entre 0,75 M de ferc-octilfenol em 1-octanol e o licor da planta da ex-precipitação, foi utilizada nessas experiências. A fase orgânica foi analisada em relação ao teor de Na e revelou conter 0,623 M de Na expresso como 33,0 gL"1 de Na2C03.

As experiências de redissolução foram realizadas a uma temperatura de 70°C em um reator de aço inoxidável com 3 litros de capacidade, equipado com um impulsor de quatro lâminas. O impulsor foi girado a 450 rpm durante 10 minutos, para efetuar o contato da fase. Antes do contato, as fases orgânica (inicialmente 600 ml) e aquosa (inicialmente 300 ml) foram pré-aquecidas a uma temperatura de 70° C. Após o contato, as fases foram separadas e uma sub-amostra da fase aquosa foi retirada para análise. O restante da fase aquosa foi colocado em contato duas vezes com o volume de orgânicos frescos carregados e o procedimento foi repetido até que fosse realizado um total de seis contatos independentes, por meio do uso da mesma faixa aquosa. Os resultados são apresentados na Figura 7, que exibe o teor decarbonato de sódio da fase aquosa, como função do número de contatos do volume com a fase orgânica carregada de soda (1-octanol). O diagrama também contém uma linha teórica, que mostra o nível de carbonato de sódio na fase aquosa, que é representativa de 100% de eficácia de redissolução.

Com base em tais dados, fica evidente que é possível extrair soda da fase orgânica, para recuperar um fluxo razoavelmente concentrado de carbonato de sódio (conforme concentração cáustica total> 130 gL1, [OH"] >2,4 M), através da execução de um número de etapas seqüenciais de redissolução, por meio do uso da mesma fase aquosa. No entanto, como mostrado no gráfico, a redissolução não é completa e uma quantidade de soda ainda permanece na fase orgânica. A partir de uma perspectiva do processo, uma grande parte desta soda remanescente poderia ser recuperada por meio do uso de uma configuração que emprega a redissolução contracorrente, onde a fase orgânica submetida à redissolução entra também em contato com a fase aquosa fresca, o que deverá aumentar a eficácia da operação.

De forma importante, estas experiências de redissolução demonstraram que uma quantidade significativa de carbonato de sódio pode ser recuperada da fase orgânica, contendo terc-octilfenol, podendo, então, ser reciclada de volta para o processo Bayer, após concentração adicional, por meio do uso de processos tradicionais, como, por exemplo, evaporação.

Experiência 13:

Redissolução de hexadecafiuorononanol em 1-octanol, como uma função da recuperação cáustica

A fase orgânica em massa, gerada pelo contato entre 0,50 M de hexadecafiuorononanol em 1-octanol com o licor da planta da ex-precipitação, foi utilizada nessas experiências. A fase orgânica foi analisada e verificou-se um teor de sódio de 13,24 gL"1, expresso como Na2CO3.

As experiências de redissolução, por meio do uso de água deionizada, foram realizadas de modo idêntico ao da Experiência 12 e os resultados são mostrados na Figura 8. A recuperação de carbonato de sódio de soluções carregadas com Na de hexadecafiuorononanol em 1-octanol parece ser mais eficiente do que para terc-octilfenol. Acredita-se que isto esteja relacionadocom a menor resistência à extração do hexadecafluorononanol. Com base na curva de redissolução, fica evidente que a extrapolação da curva de contato com proporções superiores a 10 volumes equivalentes deve resultar em uma recuperação de carbonato de sódio superior a 100 gL"1 de Na2C03.

Apesar de a redissolução para recuperação cáustica sermais eficiente para hexadecafluorononanol do que para terc-octilfenol, terc-octilfenol é mais eficaz do que hexadecafluorononanol na extração de soda do licor de Bayer (em uma base molar equivalente) e sua utilização resulta em maior rendimento de alumina.

Experiência 14:

Redissolução de terc-octilfenol ehexadecafluorononanol em 1-octanol, como uma função da recuperação cáustica

Uma série de testes foi realizada para estabelecer se o carbonato de sódio pode ser recuperado da fase orgânica contendo soda, por meio de redissolução em fluxos de processo de refinaria, em vez de água deionizada. Os fluxos de processo, como, por exemplo, água de lago, que contêm quantidades consideráveis de carbonato de sódio (uma vez que são derivados de lavagem de resíduos), são reciclados para o licor de Bayer da refinaria durante o curso normal da operação. O carbonato de sódio da redissolução reduziria a entrada de água pura na refinaria e economizaria os custos referentes á evaporação extra.

As experiências de redissolução foram conduzidas em frascos de polipropileno, por meio do uso de um volume total de 200 ml e um tempo de 24 horas. Como exemplo, uma proporção de volume de fase orgânica: aquosa de 2:1 consistia de 135 ml de fase orgânica para 65 ml de fase aquosa. A temperatura foi mantida constante a 90°C e o teor inicial de soda da água do lago foi de 33,6 gL"1, expresso como Na2CO3. Os resultados são apresentados na Tabela 11.<table>table see original document page 36</column></row><table>

Tabela 11. Redissolução de terc-octilfenol e hexadecafluorononanol em 1-octanol, como uma função da recuperação cáustica

Estes resultados demonstram que é possível recuperar quantidades consideráveis de soda da fase orgânica contendo terc-octilfenol e hexadecafluorononanol, por meio de redissolução em água de lago de refinaria. No caso de terc-octilfenol, o teor de carbonato de sódio da água do lago era mais do que o dobro, através de um único contato, por meio do uso de uma proporção de 4:1 de fases orgânica:aquosa. A experiência de controle para a série foi de 1-octanol, que foi colocado em contato com o licor Bayer. O controle extraiu uma pequena quantidade de soda do licor, como pode ser evidenciado pelo pequeno aumento no teor de carbonato de sódio após a remoção da água do lago mediante redissolução.

Experiência 15:

Licor da planta e para-nonilfenol em 1-octanol e iso-octanol

As experiências foram realizadas por meio do uso de para-nonilfenol sob condições concebidas para simular a situação que ocorreria na adoção da presente invenção, em uma refinaria onde o licor residual seria sobressaturado por meio de extração da soda por solvente e, em seguida, alimentado através de um circuito de precipitação semeada na ausência de solvente orgânico. Como tal, em cada um dos seguintes experiências, o licor da planta com uma concentração de alumina/concentração cáustica total valor de 0,5 foi colocado em contato com quantidades especificadas do extrator em 1-octanol (proporção de 1:1 da fase orgânica:aquosa) na ausência de sementes. Depois de um tempo de contato de 10 minutos, sob agitação rápida, as fases foram separadas e o licor da planta tratado foi então semeado e colocado para formar o precipitado durante 24 horas a uma temperatura de 70° C. A quantidade de licor utilizada em cada experiência de semeadura foi de 200 ml, o total de sementes adicionado foi de 20 gramas de hidratos e as experiências foram conduzidas emrecipientes de polipropileno com capacidade de 250 ml, colocados em um suporte giratório, em banho-maria, para manter a temperatura. Os resultados são mostrados na Figura 9, que mostra a queda da concentração cáustica total do licor após a extração (antes da semeadura) e o rendimento de gibbsita obtido após precipitação de 24 horas.

Os resultados da precipitação para concentrações de para-nonilfenol de > 1M não foram obtidos porque os licores ficaram altamente supersaturatados, que foi difícil evitar a precipitação espontânea antes que a fase de separação fosse realizada. No entanto, os valores da concentração cáustica total foram obtidos após a estabilização do licor, pela adição de uma quantidade conhecida de gliconato de sódio, que é um inibidor de precipitação, logo após a separação da fase, mas antes da análise.

Os resultados mostram que o para-nonilfenol é um extrator forte e sua utilização para supersaturar licores de baixa concentração de alumina/concentração cáustica total resulta em grandes aumentos de rendimento, em comparação com a experiência de controle, no qual foi utilizado o 1-octanol. Seu uso a uma concentração de 1M resultou em um aumento de rendimento de 62,2 gL"1 de hidrato em relação á experiência de controle.

De forma importante, as misturas de para-nonilfenol, que é um líquido à temperatura ambiente, em 1-octanol, tiveram um comportamento de separação de fase muito melhor e apresentaram menor viscosidade, após a mistura com licor da planta, do que as misturas de ferc-octilfenol e hexadecafluorononanol em 1-octanol. Esses fatores permitem ao para-nonilfenol ser utilizado em concentrações mais elevadas em 1-octanol do que terc-octilfenol ou hexadecafluorononanol.

Outro teste foi realizado para determinar se 1-octanol poderia ser substituído por um solvente iso-octanol de grau industrial, Exxal 8 (ExxonMobíl), como o veículo para para-nonilfenol. Dois testes foram realizados sob condições idênticas às experiências de concentração de para-nonilfenol e por meio do uso de licor com uma composição inicial muito próxima daquela utilizada para 1-octanol. Duas concentrações de para-nonilfenol em Exxal 8 foram testadas e os resultados, que são apresentados na Tabela 12, são comparados com asexperiências idênticas, por meio do uso de 1-octanol.

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Tabela 12. Comparação da eficácia da extração de para-nonilfenol em 1-octanol e Exxal 8

Os resultados mostram que Exxal 8 pode ser utilizado como um substituto do 1-octanol, como o solvente carreador para para-nonilfenol.

Experiência 16:

Comparação de para-nonilfenol e ferc-octilfenol

Essas experiências foram realizadas de modo idêntico ao da Experiência 15 com a ressalva de que terc-octilfenol foi utilizado como o extrator, em vez de para-nonilfenol. As condições experimentais foram descritas na Experiência 15.

Os resultados são apresentados na Figura 10. Os resultados mostram que a mistura de terc-octilfenol/1-octanol extraiu uma considerável quantidade de soda do licor e quando o licor re-supersaturado foi semeado, foram obtidos rendimentos mais elevados em comparação com o licor que não foi submetido à extração prévia.

A comparação da força de extração de terc-octilfenol/ 1-octanol e para-nonilfenol/1-octanol é apresentada na Figura 11. É evidente que ambos os extratores têm capacidades semelhantes, mas em concentrações mais baixas, para-nonilfenol parece ser superior em concentrações superiores a 0,5 M.

Experiência 17:

Comparação de para-nonilfenol e ferc-octilfenol, como uma função de solvente

As experiências foram conduzidas para determinar a eficácia de terc-octilfenol e para-nonilfenol, como extratores, por meio do uso de diluentes comercialmente disponíveis. Várias soluções de terc-octilfenol e para-nonilfenol em solvente iso-octanol comercialmente disponível ( 'Exxal 8', ExxonMobiI) e três diluentes hidrocarboneto, ( 'Isopar L', 'Escaid 110' e 'Solvesso 150', ExxonMobiI). O solvente Solvesso 150 é 99% aromático por natureza e Escaid 110 e Isopar L são solventes predominantemente lineares.

As experiências foram realizadas por meio do uso deExxal 8 a 20% de volume em diluente a 80%. Cada extrator foi utilizado a uma concentração de 0,5 M e 600 ml da fase orgânica contendo o extrator foram colocados em contato com igual volume de um licor da planta durante 10 minutos a uma temperatura de 60°C. A concentração de alumina/concentração cáustica total inicial do licor da planta foi de 0,5. Após o contato, ambas as fases foram separadas e a fase aquosa foi analisada em relação ao teor de carbonato de sódio. Os resultados são apresentados na Tabela 13.

Por intermédio da Tabela 13, observa-se que o para-nonilfenol nas misturas de Exxal 8/diluente atuou como um extrator mais eficiente 1 do que o terc-octilfenol. Quando as misturas contendo terc-octilfenol entraram em contato com o licor da planta, elas formaram emulsões altamente viscosas que não separou mediante posicionamento ou, no caso de a mistura terc-octilfenol/Exxal/Solvesso, formou uma emulsão sólida. Em contrapartida, todas as misturas contendo para-nonilfenol foram capazes de extrair quantidades significativas de soda, sendo que a mistura contendo Isopar L foi ligeiramente melhor do que a mistura contendo Escaid 110 e a mistura Escaid 110 foi consideravelmente melhor do que a mistura contendo Solvesso 150. Os resultados para extração com 0,5 M de para-nonilfenol em Exxal 8/lsopar L e para 0,5 M de para-nonilfenol, em 1-octanol (Figura 9) foram semelhantes.

De forma geral, estes resultados sugerem que o para-nonilfenol pode ser utilizado com uma maior variedade de solventes do que o terc-octilfenol.

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Tabela 13. Comparação de para-nonilfenol e terc-octilfenol, como uma função de solvente

Experiência 18:

Comparação da eficácia de redissolução com para-nonilfenol em-1-octanol e íerc-octilfenol em 1-octanol, como uma função da temperatura

As fases orgânicas em massa foram geradas por meio do tratamento com 0,8 M de terc-octilfenol/1-octanol e 0,8 M de para-nonilfenol/1-octanol com o licor da planta da ex-precipitação a uma proporção de 1:1. As fases orgânicas foram analisadas em relação ao teor de Na e revelou conter 34,6 gL"1 de Na, expresso como Na2CÜ3, para a extração de para-nonilfenol/1-octanol, e 33,0 gL"1 de Na, expresso como Na2CC>3, para a extração de terc-octilfenol/1-octanol.

As experiências foram realizadas por meio do uso de um contato de volume de 4:1 de cada fase orgânica com água a diferentes temperaturas. Cada uma das misturas foi inicialmente aquecida a uma temperatura de 50°C e deixada para equilibrar por meio de agitação durante 10 minutos. Uma sub-amostra contendo aproximadamente iguais volumes de fases aquosa e orgânica foi retirada e a fase aquosa foi analisada. O procedimento foi repetido em uma série de temperaturas até 85°C, por meio do uso do mesmo lote de cada extrator/1-octanol/mistura aquosa. Os resultados são apresentados na Figura 12.

Os resultados mostram que sob as temperaturas medidas, para-nonilfenol/1-octanol é submetido à redissolução de forma mais eficiente do que terc-octilfenol/1-octanol, embora haja redução de diferenças sobaltas temperaturas. A 85° C, a eficácia da redissolução de para-nonilfenol/1-octanol é de 45,5% em comparação a 39,6% para terc-octilfenol/1-octanol. A eficácia da redissolução aumenta para ambos os extratores com as temperaturas, que é um reflexo da baixa solubilidade do sal sódico dos extratores na fase orgânica sob temperatura aumentada.

Em termos gerais, para-nonilfenol parece ser um extrator mais versátil do que o terc-octilfenol, uma vez que as soluções podem ser preparadas com concentrações mais altas, e é compatível com mais solventes industriais e o carbonato de sódio pode ser recuperado do mesmo de forma muito mais eficaz, por meio de redissolução, em uma fase aquosa, do que o terc-octilfenol.

Experiência 19:

Recuperação de soda de misturas de para· nonilfenol/Exxal 8/ diluente hidrocarboneto por redissolução com água

As experiências foram realizadas para determinar aeficácia da recuperação de soda, por redissolução com água, de misturas de para-nonilfenol/Exxal 8/ diluente hidrocarboneto, que entraram em contato com licor da planta na Experiência 17.

Os testes foram conduzidos em frascos de plástico, posicionados em um porta-frasco rotativo colocado em banho-maria a 70°C durante um período de 24 horas. A proporção da fase orgânica para água foi de 1:1 e a concentração inicial de soda na fase orgânica foi determinada por redissolução com ácido. Os resultados para as três experiências realizadas são apresentados na Tabela 14 e mostram que a soda pode ser submetida à redissolução com alta eficácia a partir de misturas de Exxal 8/diluente, por meio do uso de proporções de volume de 1:1 da fase orgânica para aquosa.

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Tabela 14. Recuperação de soda de misturas de para-nonilfenol/solventes mistos, por redissoluçãocom água a 70°C.

Experiência 20:

Redissolução de soluções orgânicas de terc-octilfenol/1-octanol e para-nonilfenol/1-octanol carregadas de soda, por água de lago de refinaria e água deionizada.

As experiências foram realizadas para estudar a eficácia de recuperação de soda de misturas de extração orgânica, por meio do contato com água de lago de refinaria e água deionizada.

As soluções orgânicas foram preparadas a granel, por meio do contato do licor da planta com 0,6 Μ de terc-octilfenol em 1-octanol e pelo contato do licor da planta com 0,6 M de para-nonilfenol em 1-octanol. O teor de soda total de cada fase orgânica foi determinado por redissolução da fase com ácido nítrico diluído, seguida por análise por espectrometria de emissão óptica com plasma acoplado indutivamente (ICP-OES). Cada uma das misturas orgânicas foi então colocada em contato com água de lago de refinaria durante três horas a uma temperatura de 70° C ou com água deionizada, nas mesmas condições. A proporção de volume da fase orgânica para aquosa foi 4:1 e as experiências foram realizadas em duplicata. Os resultados são apresentados na Tabela 15.

Os resultados mostram que a soda pode ser recuperadada fase orgânica por redissolução, por meio do uso de água de lago de refinaria ou água deionizada, com apenas uma pequena diferença de eficácia entre as duas soluções de redissolução. Além disso, ambos os extratores apresentarem boa redissolução, com apenas uma pequena diferença em favor de para-nonilfenol por meio do uso de água de lago de refinaria. Conforme discussão na Experiência 12, a causticidade total das soluções de redissolução poderia ser aumentada ainda mais através da realização de vários contatos da fase orgânica carregado com soda nova com a mesma solução de redissolução.

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Tabela 15. Recuperação de soda de misturas de terc-octilfenol/1-octanol e para-nonilfenol/1-octanolpor meio de redissolução com água de lago de refinaria e água deionizada.

Claims (39)

1. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃO DE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas:- colocar a solução do processo Bayer em contato com uma solução substancialmente imiscível em água, que compreende um extrator;- extrair um cátion metálico presente na solução do processo Bayer para a solução substancialmente imiscível em água; e- transferir um próton da solução substancialmente imiscível em água para a solução do processo Bayer, reduzindo, assim, a concentração de íons de hidróxido na solução processo Bayer, e;- precipitar a alumina na solução do processo Bayer.

2. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃO DE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender a seguinte etapa:- semeadura da solução do processo Bayer com alumina.

3. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃO DE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a etapa de "semeadura da solução do processo Bayer com alumina" ser conduzida antes da etapa de "colocar a solução do processo Bayer em contato com uma solução substancialmente imiscível em água contendo um extrator".

4. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃO DE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a etapa de "semeadura da solução do processo Bayer com alumina" ser realizada após a etapa de "colocar a solução do processo Bayer em contato com uma solução substancialmente imiscível em água, contendo um extrator".

5. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃO DE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de a alumina ser apresentada sob a forma de gibbsita, boemita, baierita, doileita, diaspório e/ou nordstrandita.

6. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃODE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de o cátion metálico ser um íon de sódio.

7. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃO DE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, de acordo comqualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de o extrator ser apresentado sob a forma de um ácido fraco.

8. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃO DE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, de acordo com areivindicação 7, caracterizado pelo fato de o extrator de ácido fraco compreender pelo menos um grupo polar com um próton ionizável, com um pKa entre aproximadamente 9 e aproximadamente 13.

9. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃO DE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, de acordo comqualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de o extrator ser uma cadeia reta, cadeia ramificada ou hidrocarboneto cíclico, um hidrocarboneto halogenado, um álcool ou éter alifático ou aromático, com mais de 6 átomos de carbono.

10. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃO DE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, de acordo comqualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de o extrator compreender um grupo funcional fenol ou álcool.

11. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃO DE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, de acordo comqualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de o extrator ser selecionado do grupo que consiste em: 1 H,1 H-perfluorononanol, 1H, 1 H,9H-hexadecafluorononanol, 1,1,1 -trifluoro-3-(4-terc-octilfenoxi)-2-propanol, 1,1,1 -trifluoro-2-(p-tolil)isopropanol, 1 -(p-tolil)-2,2,2-trifluoroetanol, hexafluoro-2-(p-tolil)isopropanol, ácido 2-(metil)-2- (dodecil)tetradecanóico, 3-(perfluorohexil)propenol e 1-(1,1,2,2-tetrafluoroetoxi)-3-(4-íerc-octilfenoxi)-2-propanol, terc-octilfenil, para-nonilfenol, para-terc-butilfenol, para-terc- amilfenol, para-heptilfenol, para-octilfenol, para-( alfa.alfa-dimetilbenzil)fenol (4-cumilfenol), 2,3,6-trimetilfenol, 2,4-di-terc-butilfenol, 3,5-di-terc-butilfenol, 2,6-di-ferc-butilfenol, 2,4-di-terc-pentilfenol(2,4-di-terc-amilfenol), A-sec-butil-216-di-íerc-butilfenol,2,4,6-tri-íerc-butilfenol, 2,4-bis(alfa,alfa-dimetilbenzil)fenol (2,4-dicumilfenol) e outros fenóis alquilados ou suas misturas.

12. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃO DE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, de acordo comqualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de a solução substancialmente imiscível em água ser o extrator.

13. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃO DE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de a formaácida do extrator ser substancialmente insolúvel em água.

14. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃO DE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de a forma desprotonada do extrator ser substancialmente insolúvel em água.

15. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃODE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de a solução substancialmente imiscível em água compreender um catalisador de transferência de fase.

16. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃODE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de o catalisador de transferência de fase ser selecionado do grupo que consiste em: amônio quaternário lipofílico ou sais de fosfônio ou macrociclos orgânicos, como, por exemplo, éteres de coroa,calixarenos, éteres de coroa de calixareno, esferandos e criptandos.

17. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃO DE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de a solução substancialmente imiscível em água compreender um Iigantecomplexante adaptado para reforçar sinergicamente a extração de íons de sódio e/ou extrair impurezas do licor de Bayer e aumentar a precipitação de uma forma secundária.

18. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃO DE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, de acordo comqualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de a etapa de colocar a solução do processo Bayer em contato com uma solução substancialmente imiscível em água, contendo um extrator, ser realizada em um fluxo lateral do processo.

19. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃO DE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de o processo Bayer compreender as seguintes etapas:- digestão da bauxita com solução cáustica;- separação de sólido-líquido para a obtenção de um resíduo e um licor, e;- precipitação da alumina do licor;sendo que as seguintes etapas- colocar a solução do processo Bayer em contato com uma solução substancialmente imiscível em água contendo um extrator;- extrair pelo menos uma porção de cátions metálicos presentes na solução do processo Bayer para a solução substancialmente imiscível em água, e;- transferir um próton da solução substancialmente imiscível em água para a solução do processo Bayer;são realizadas antes da etapa de:- precipitar a alumina do licor.

20. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃO DE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de o processo Bayer compreender as seguintes etapas:- digestão da bauxita com solução cáustica;- separação de sólido-líquido para a obtenção de umresíduo e um licor, e; - precipitação da alumina do licor;sendo que as seguintes etapas:- colocar a solução do processo Bayer em contato com uma solução substancialmente imiscível em água contendo um extrator;- extrair pelo menos uma porção de cátions metálicospresentes na solução do processo Bayer para a solução substancialmente imiscível em água, e;- transferir um próton da solução substancialmente imiscível em água para a solução do processo Bayer;são realizadas após a etapa de:- precipitação da alumina do licor.

21. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃO DE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de oprocesso Bayer compreender as seguintes etapas:- digestão da bauxita com solução cáustica;- separação de sólido-líquido para a obtenção de umresíduo e um licor, e;- precipitação da alumina do licor;sendo que as seguintes etapas:- colocar a solução do processo Bayer em contato com uma solução substancialmente imiscível em água contendo um extrator;- extrair pelo menos uma porção de cátions metálicos presentes na solução do processo Bayer para a solução substancialmenteimiscível em água, e;- transferir um próton da solução substancialmente imiscível em água para a solução do processo Bayer;são executadas durante a etapa de:- precipitação da alumina do licor.

22. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃODE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de a solução substancialmente imiscível em água ser um líquido orgânico, uma combinação de líquidos orgânicos ou um líquido iônico.

23. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃODE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de o líquido orgânico ser substancialmente não-polar.

24. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃODE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, de acordo com a reivindicação 22 ou 23, caracterizado pelo fato de o líquido orgânico ser um líquido orgânico com ponto de alta ebulição e baixa pressão de vapor sob as temperaturas do processo Bayer.

25. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃODE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 24 a 26, caracterizado pelo fato de o líquido orgânico ser cadeia reta, cadeia ramificada ou hidrocarboneto cíclico, um hidrocarboneto halogenado, um álcool ou éter alifático ou aromático com mais de 4 átomos de carbono.

26. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃO DE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, de acordo com areivindicação 24, caracterizado pelo fato de o líquido orgânico ser selecionado do grupo que consiste em: benzeno, tolueno, xileno, estilbeno, 1-octanol, 2-octanol, 1-decanol, álcool iso-octílico (disponível comercialmente como Exxal 8 junto à ExxonMobiI), álcool /'so-nonílico (disponível comercialmente como Exxal 9 junto à ExxonMobiI), iso-decanol, /so-tridecanol, 2-etil-1-hexanol, querosene e outros hidrocarbonetos comercialmente disponíveis sob os nomes comerciais Escaid 100, Escaid 110, Escaid 240, Escaid 300, Isopar L, Isopar M1 Solvesso 150 junto à ExxonMobil, bem como suas misturas.

27. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃO DE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 22 a 26, caracterizado pelo fato de o líquido orgânico criar um composto de solúvel e solvente do extrator em suas formas de sal de sódio e ácido.

28. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃO DE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de a etapa de "colocar a solução do processo Bayer em contato com uma solução substancialmente imíscível em água, contendo um extrator" compreender a agitação da solução do processo Bayer e da solução substancialmente imíscível em água por meio de sacudidela, agitação, rotação e dispersão.

29. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃO DE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, de acordo comqualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de também compreender a seguinte etapa:- separando a solução do processo Bayer e a solução substancialmente imiscível em água.

30. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃODE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de a etapa de "semear a solução do processo Bayer com alumina" ser realizada após a etapa de "separar a solução do processo Bayer e a solução substancialmente imiscível em água".

31. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃODE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, de acordo com a reivindicação 29 ou 30, caracterizado pelo fato de o método também compreender a seguinte etapa:- colocar a solução substancialmente imiscível em águaseparada em contato com uma solução de redissolução para a obtenção de umasolução aquosa de hidróxido de sódio.

32. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃO DE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo fato de o método também compreender aseguinte etapa:- separar a solução de redissolução e a solução substancialmente imiscível em água.

33. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃO DE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, de acordo com areivindicação 31 ou 32, caracterizado pelo fato de a solução de redissolução, após o contato com a solução substancialmente imiscível em água, ser reutilizada em etapas posteriores do processo Bayer ou em etapas de redissolução subseqüentes.

34. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃODE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, de acordo comqualquer uma das reivindicações de 31 a 35, caracterizado pelo fato de a solução de redissolução ter um pH de pelo menos 5.

35. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃO DE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, de acordo comqualquer uma das reivindicações de 31 a 34, caracterizado pelo fato de a solução de redissolução ser preparada a partir de fluxos do circuito do processo Bayer.

36. SOLVENTE ORGÂNICO CONTENDO UM EXTRATOR NA FORMA DE UM ÁCIDO FRACO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃO DE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, caracterizado pelo fato de a precipitação de alumina compreender as seguintes etapas:- colocar a solução do processo Bayer em contato com osolvente orgânico;- extrair pelo menos uma porção de íons de sódio dasolução do processo Bayer para o solvente orgânico, e;- transferir um próton do solvente orgânico para a solução do processo Bayer, reduzindo, assim, a concentração de íons de hidróxido na solução do processo Bayer.

37. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃODE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, caracterizado pelo fato ser conforme descrição no presente relatório descritivo, com referência aos Exemplos apresentados.

38. MÉTODO PARA O CONTROLE DA PRECIPITAÇÃO DE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER, caracterizado pelofato ser conforme descrição no presente relatório descritivo, com referência às figuras em anexo.

39. SOLVENTE ORGÂNICO CONTENDO UM EXTRATOR NA FORMA DE UM ÁCIDO FRACO PARA O CONTROLE DAPRECIPITAÇÃO DE ALUMINA DE UMA SOLUÇÃO DO PROCESSO BAYER,caracterizado pelo fato ser conforme descrição no presente relatório descritivo, com referência aos Exemplos apresentados.