BRPI0711025A2 - processo para a recuperação de cristais de hidróxido de alumìnio de um licor túrgido do processo bayer, modificador de cristalização emulsificado para ser utilizado na recuperação de cristais de hidróxido de alumìnio de um licor túrgido do processo bayer , cristais de hidróxido de alumìnio produzidos com um processo bayer aperfeiçoado e processo para a recuperação de cristais de hidróxido de alumìnio de um licor túrgido do processo bayer - Google Patents

Abstract

PROCESSO PARA A RECUPERAçAO DE CRISTAIS DE HIDRóXIDO DE ALUMìNIO DE UM LICOR TúRGIDO DO PROCESSO BAYER, MODIFICADOR DE CRISTALIZAçãO EMULSIFICADO PARA SER UTILIZADO NA RECUPERAçãO DE CRISTAIS DE HIDROXIDO DE ALUMíNIO DE UM LICOR TURGIDO DO PROCESSO BAYER, CRISTAIS DE HIDROXIDO DE ALUMìNIO PRODUZIDOS COM UM PROCESSO BAYER APERFEIçOADO E PROCESSO PARA A RECUPERAçãO DE CRISTAIS DE HIDROXIDO DE ALUMìNIO DE UM LICOR TúRGIDO DO PROCESSO BAYER Trata-se de um método aprimorado e uma composição para a produção de cristais de hidróxido de alumínio em um licor túrgido do processo Bayer, o qual envolve a adição de um modificador de cristalização emulsificado que compreende um ácido graxo CB-lO, precursores, sais ou as misturas destes. A cadeia alquílica de ácido graxo do modificador de cristalização é livre de grupos funcionais.O modificador produz um produto viável comercialmente na presença e na ausência de um óleo de hidrocarboneto que dissolve o ácido graxo. Além disso, o modificador, preparado tanto em uma forma emulsificada quanto como um ácido graxo puro, facilita a formação de agregados de oxalato maiores do que 200 pm que pode ser prontamente selecionado com uma perda mínima de trihidrato.

Description

PROCESSO PARA A RECUPERAÇÃO DE CRISTAIS DEHIDRÓXIDO DE ALUMÍNIO DE UM LICOR TÚRGIDO DO PROCESSO BAYER,MODIFICADOR DE CRISTALIZAÇÃO EMULSIFICADO PARA SER UTILIZADONA RECUPERAÇÃO DE CRISTAIS DE HIDRÓXIDO DE ALUMÍNIO DE UMLICOR TÚRGIDO DO PROCESSO BAYER, CRISTAIS DE HIDRÓXIDO DEALUMÍNIO PRODUZIDOS COM UM PROCESSO BAYER APERFEIÇOADO EPROCESSO PARA A RECUPERAÇÃO DE CRISTAIS DE HIDRÓXIDO DEALUMÍNIO DE UM LICOR TÚRGIDO DO PROCESSO BAYER

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se à produção aprimoradade cristais de hidróxido de alumínio a partir do processoBayer. Em particular, a invenção refere-se às composições eaos métodos para aumentar o tamanho de partícula dos cristaisde hidróxido de alumínio sem uma diminuição excessiva dorendimento.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

O hidróxido de alumínio (também conhecido comotrihidrato de alumina) é utilizado para produzir metal dealumínio primário a partir do processo de reduçãoeletrolítica. O hidróxido de alumínio é produzido em escalaindustrial por um procedimento bem estabelecido conhecidocomo Processo Bayer. Neste processo, as etapas que envolvem acristalização e a precipitação dos valores de hidróxido dealumínio solubilizado a partir dos licores dos processos sãocríticas em relação à recuperação econômica dos valores doalumínio. A recuperação econômica é obtida através da1 otimização de dois parâmetros comercialmente significativos:rendimento e tamanho médio de partícula.

Os esforços para aumentar o rendimento e o tamanhoda partícula do hidróxido de alumínio recuperado a partir dolicor do processo Bayer falharam na provisão da otimização deum produto comercialmente significativo. Com o excessivoaumento dos custos de energia nos últimos anos, os operadoresde processamento do hidróxido de alumínio continuamprocurando parâmetros ideais para produção de um produto dehidróxido de alumínio comercialmente aceitável. Apesar dosesforços para identificar aditivos químicos e métodos parareduzir o número de partículas de alumina de tamanho menorque o normal enquanto se mantém a eficiência do processo,nenhum deles foi inteiramente bem-sucedido para aumentar orendimento e o tamanho da partícula da alumina recuperada emlicores do processo Bayer. Os produtos desses esforçosincluem auxiliares de filtração tais como coagulantes oufloculantes que contêm opcionalmente ácidos poliacrílicos(PAA), modificadores de cristalização e agentesdesidratantes. Por exemplo, a patente norte-americana n°4.737.352 (daqui por diante, patente x 352) concedida à Nalco,descreve um método que apresenta uma porcentagem reduzida decristais de tamanho pequeno e um aumento no rendimento decristais de hidróxido de alumínio grossos através da adiçãode uma mistura de surfactante disperso em óleo ao licortúrgido durante a fase de precipitação do processo.

As reivindicações na patente limitaram osurfactante a um ácido graxo de óleo de pinho. 0 relatóriodescritivo da patente Λ 3 52, no entanto, descreveu osurfactante como qualquer ácido graxo que tenha pelo menosuma cadeia alquílica de quatro carbonos saturada ouinsaturada que contenha opcionalmente pelo menos um grupofuncional. Além disso, o relatório descritivo descreve umácido graxo alquílica C8 com grupos funcionais como sendovantajoso; não foi reivindicado o ácido graxo e as vantagensdesse ácido graxo não são apresentadas nem ensinadas pararedução real ou construtiva para a prática. 0 relatóriodescritivo define o método aprimorado como tratamentocáustico quente do licor verde do processo Bayer com umamistura de óleo/surfactante. 0 relatório descritivo nãoensina, não descreve, nem remotamente sugere que ocomprimento de cadeia de carbono de ácido graxo é um fatorque conduz à novidade. Dois modificadores de crescimento decristal comerciais que têm cadeia de ácido graxo com mais quedez carbonos foram comercializados e são aqui mencionadoscomo Produto Comercial 1 e Produto Comercial 2 nos exemplosque ilustram a etapa inventiva de mostrar o comprimento dacadeia de ácido graxo na produção aprimorada de hidróxido dealumínio. A patente x 3 52 descreve um gênero de ácidos graxosem óleo que resultam em um produto comercial aprimorado. Acomposição de ácido graxo aqui descrita refere-se a espéciesde ácido graxo que acarretam resultados inesperados emrelação àqueles descritos na patente do gênero.

As limitações de rendimento e de tamanho dapartícula de alumina recuperada a partir dos licores doprocesso Bayer também são descritas na patente norte-americana 6.168.767 (daqui por diante, patente '767)intitulada "Produção de Alumina" concedida à Ciba SpecialtyChemicals Water Treatments Limited. Uma formulação domodificador de cristalização solúvel em água é descrita ecompreende uma primeira composição de surfactantepolialcoxilado não-iônico e uma segunda composição quecompreende um surfactante, ou um precursor do mesmo, que nãoé polialcoxilado. Unidades de óxido de etileno (EO) sãoidentificadas como componentes essenciais da formulação nosurfactante polialcoxilado não-iônico, preferivelmente,unidades de óxido de etileno e unidades de óxido de propileno(PO) os quais formam um copolímero em bloco de óxido deetileno-óxido de propileno. A patente '767 descreve umacomposição que contém "substancialmente nenhum óleo mineralou óleo de silicone" e enfatiza regularmente que a "vantagemdos modif icadores de cristalização... é que eles não requerem apresença de óleos". (Por exemplo, vide a coluna 2, linhas 21-25; a coluna 4, linhas 25-35; e a coluna 5, linhas 21-33). Arentabilidade desses componentes e de sua aceitação quandocomparada às misturas de surfactantes/óleo utilizadas namaioria das formulações de modificador de cristalização namaior parte das usinas de processamento Bayer continuaatualmente questionável.

A presença de oxalato no licor túrgido também afetaos parâmetros do tamanho de partícula e do rendimento doproduto na recuperação de alumina. O oxalato é umcontaminante que pode agir como um particulado, resultando emvários pequenos cristais de hidróxido, reduzindo desse modo otamanho médio de partícula. Além disso, os processos deseleção destinados a remover as impurezas de oxalato tambémremovem a alumina, reduzindo desse modo o rendimento doproduto. Estes fenômenos devem ser levados em consideração emqualquer processo de recuperação.

Apesar dos esforços para satisfazer as demandasacarretadas pelo desenvolvimento contínuo e ininterrupto doprocesso Bayer em todo o mundo, as necessidades da indústriaquanto a um produto de alumina aprimorado continuam nãosatisfeitas.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO

Para preencher as necessidades há muito sentidas,mas não solucionadas acima identificadas, um método e umacomposição para a obtenção de cristais de hidróxido dealumínio com tamanho de partícula e rendimento aumentados noprocesso Bayer foram desenvolvidos. Este resultado é obtidopela adição de ácidos graxos C8-Ci0 emulsifiçados,precursores, sais ou as misturas destes, em que a cadeiaprincipal de carbono do dito ácido graxo é livre de gruposfuncionais. Dependendo dos parâmetros do sistema deprocessamento, o modificador de cristalização C8-10 édissolvido em um óleo transportador antes de ser emulsificadona agua.

Desse modo, uma composição aqui descrita eapresentada inclui como um ingrediente ativo um surfactantede ácido graxo, um precursor, o sal ou as misturas destes quetêm um comprimento da cadeia alquílica de C8 a Ci0 átomos decarbono, saturada ou insaturada, ramificada ou não-ramifiçada, em que os ditos átomos de carbono são livres degrupos funcionais dissolvidos em um óleo transportador quetem o ponto de ebulição acima da temperatura predominante nacristalização de hidrato de alumina. Essa mistura de ácidograxo/óleo é emulsificada e então dosada no licor do processoBayer de acordo com o método aqui descrito.

Uma segunda composição descrita e apresentadainclui como um ingrediente ativo um surfactante de ácidograxo, um precursor, sal ou as misturas destes que têm umcomprimento de cadeia alquílica de C8 a Ci0 átomos de carbono,saturada ou insaturada, ramificada ou não-ramificada, em queos ditos átomos de carbono são livres de grupos funcionais.Esse ácido graxo é emulsificado e dosado no licor de acordocom o método aqui descrito.

A composição de modificador de cristalizaçãoapropriada é incorporada no método em uma quantidade eficazpara mudança na distribuição de tamanho de partícula doscristais de hidróxido de alumínio de modo que os cristaisresultantes tenham uma formação reduzida de produtos finossem uma redução substancial no rendimento total do produto dehidróxido de alumínio.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Figura 1 é um par de micrografias de microscópioeletrônico de varredura (SEM) tiradas a IOOx e a 5.000x,respectivamente, dos cristais de alumínio de um teste modeloproduzido sem um modificador de cristalização.

A Figura 2 é um par de micrografias SEM tiradas a100x e a 500x, respectivamente, dos cristais de alumínio deum teste utilizando 12 mg/m2 de um modificador comercial.

A Figura 3 é um par de micrografias SEM tiradas a100x e a 500x, respectivamente, dos cristais de alumínio deum teste utilizando 12 mg/m2 de um modificador de ácido graxoC8-10 da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Embora a invenção seja suscetível à realização emmuitas formas diferentes, esta descrição irá descrever emdetalhes as realizações preferidas da invenção, com acompreensão que a presente descrição deve ser consideradacomo uma exemplificação dos princípios da invenção e não sepresta a limitar o amplo aspecto da invenção às realizaçõesilustradas.

O que segue são definições que se aplicam aostermos relevantes tal como utilizados por todo este relatóriodescritivo.

Aproximadamente: Este termo é utilizado paramodificar um valor numérico e deve ser interpretado como umvalor que é igual ou acerca de dois números inteirospositivos do número especificado.

Produto Comercial 1 e Produto Comercial 2:

Descrevem os modificadores do crescimento de cristais (CGM)comercializados que têm cadeias de ácidos graxos de mais dedez carbonos tal como identificado e utilizado nos exemplosda patente v3 52 mencionada acima.

Composição de modificador de cristalização: Alista, a descrição e as proporções designadas de materiaisbrutos utilizados para produzir o dito aditivo que compreendeum ácido graxo C8-10.

Ácido graxo que tem um comprimento de cadeiaalquílica de C8-C10 átomos de carbono: Descreve o produto C-810L disponível pela Procter and Gamble. É um líquidotransparente quase incolor, ligeiramente amarelo. Tem um pesomolecular médio de 154 g/mol e uma composição aproximada dosseguintes comprimentos de cadeia de ácidos graxos: C6 < 6%,C8 53-60%, C10 34-42%, e C12 < 2%. A cadeia de carbono podeser saturada ou insaturada, ramificada ou não-ramifiçada, e élivre de grupos funcionais. Muitos outros produtos de ácidosgraxos comerciais são conhecidos por aqueles qualificados natécnica e devem servir apropriadamente para a presenteinvenção.

Óleo transportador: Compreende um líquidohidrofóbico que pode ser selecionado a partir de compostosalifáticos ou aromáticos tais como óleos parafínicos, óleosnaftênicos, ou óleos combustíveis. Também é apropriado o óleotransportador que compreende materiais de fundo ou residuais,remanescentes da produção de álcoois alquílicos. Taismateriais compreendem geralmente uma mistura de reagentes dehidroformilação (olefinas), produtos finais (álcoois), e oséteres e subprodutos de ésteres. Os materiais apropriadoscomo um óleo transportador podem ser utilizados puros ou emuma mistura de qualquer proporção.

Fração oxo pesada (HOF) : É um solvente útil para apresente invenção. A HOF compreende antes de tudo materiaisresiduais remanescentes restantes da produção de álcooisalquílicos. Os produtos de fundo de álcool alquílico deelevado ponto de ebulição são incluídos nesta categoria econtêm uma mistura de reagentes de hidroformilação(olefinas), produtos finais (álcoois), bem como os éteres esubprodutos de éster.

Relação de porcentagem em peso: A fração em pesototal de um reagente em de 100 gramas da composição ou damistura. A fração correspondente do outro componente é estaúltima subtraída de 100.

Livre de ligações de grupos funcionais: Qualquercadeia alquílica de qualquer comprimento em que o hidrogênioe o carbono são os únicos átomos que compreendem essa cadeia.

Licor do processo Bayer aquecido: Qualquer licordentro do processo Bayer que tem um nível de alcalinidadelivre acima de 100 g/L de Na2CO3 e uma temperatura acima datemperatura ambiente ou 25°C.

Licor Gasto: Descreve o licor Bayer após o estágiode classificação final que retorna de volta à digestão noprocesso Bayer.

Porcentagem (%) de aumento sobre o controle dequantis do tamanho de partícula: A distribuição de tamanho departícula é convencionalmente fornecida pelos três quantis,d(0,1), d(0,5) e d(0,9). Desse modo, 10%, 50% e 90%,respectivamente, do volume total da partícula (ou massa) émenor do que o tamanho fornecido nas tabelas. _Porcentagem(%) de aumento sobre o controle de quantis do tamanho departícula é a diferença entre o aditivo dosado e o respectivocontrole de quantis do tamanho de partícula dividido pelocontrole de quantis do tamanho de partícula.

Quantidade eficaz: Uma quantidade eficaz éconsiderada qualquer dosagem de qualquer aditivo queproporciona um aumento em um ou todos os três quantis quandocomparada à amostra de controle não dosada.

Rendimento de produto aumentado: Descreve quando umteor maior de hidróxido de alumínio sólido dentro do vaso deprecipitação no final da precipitação é obtido. Isto égeralmente indicado por uma concentração mais baixa dehidróxido de alumínio de licor para o vaso correspondente.O Licor de Processamento

Os exemplos empregam um licor túrgido (carga) paraa precipitação de hidróxido de alumínio, que é a soluçãocáustica quente obtida após a eliminação da lama vermelha noprocesso de Bayer. Uma compreensão de todo o processo Bayer édesnecessária para compreender o conceito inventivo: um ácidograxo C8-Ci0 na presença ou na ausência de um óleotransportador, emulsifiçado em água. 0 licor verde, após aseparação da lama vermelha, é um material filtrado quente,cáustico, o licor verde de produção comercial que contém osvalores do alumínio como aluminato de sódio dissolvido. Estelicor e particulados fino de tri-hidrato de aluminarecirculadas são carregados em um tanque de precipitaçãoapropriado ou em uma série de tanques de conexão. Aqui, acarga é resfriada sob agitação para pressionar o conteúdo,causando a precipitação dos cristais de hidróxido de alumíniosobre o particulado, que constituem sítios de crescimento.

A eliminação completa do material particulado fino(por exemplo, malha -325 ou menor) não é desejada. Precisahaver uma fonte remanescente do particulado, depois daprecipitação, para que a recirculação sirva a geraçãoseguinte do crescimento repetido em um processo contínuo.

Resumidamente, o processo de precipitação envolve anucleação seguida (a) pelo crescimento de cristais inicial e(b) pela aglomeração desses cristais no particulado espessoou parecido com areia de hidróxido de alumínio que serásecado posteriormente, e freqüentemente calcinado para obterAl2O3 como o produto comercial de valor.A Caracterização do Ácido Graxo/Óleo transportador

Um ácido graxo Cs-C10 exemplificado é o produto C-810L disponível pela Procter and Gamble a uma concentração de150 g/L disperso em um óleo de hidrocarboneto parafínicocomercialmente disponível, ESCAID 110. Tal como descrito napatente norte-americana n° . 4.737.352 concedida à Nalco, emque formulações genéricas de ácido graxo/óleo de pinho foramdescritas pela primeira vez, a invenção na prática não éafetada pelas técnicas proprietárias diferentes deprecipitação que envolvem parâmetros de processoproprietários. Isto tem um grande significado, porqueestabelece que, independentemente dos parâmetros deprocessamento proprietários mantidos dentro do tanque deprecipitação, a presente invenção para a prática real requersomente a mistura e a injeção alinhada de uma emulsão quecompõe o tratamento. Os constituintes da emulsão são (A) umácido graxo C8-C10 junto com (B) um óleo transportador para oácido graxo, e (C) até 85% de água, em peso. 0 óleo sóprecisa ser um solvente para o surfactante e ter um ponto deebulição seguramente acima da temperatura do licor verdequente do processo Bayer submetido à precipitação.Vantajosamente, o ácido graxo pode conter pelo menos umacadeia principal de oito carbonos livre de quaisquer gruposfuncionais geralmente modificando tais compostos.

Uma vez que os compostos C8-Ci0 são solúveis emóleo, a única limitação para a escolha do óleo é um óleo comum ponto de ebulição acima de aproximadamente 200°F. 0 óleotransportador pode ser um selecionado da série parafínica,pode ser um óleo aromático (por exemplo, óleo naftênico) oupode ser qualquer mistura destes. Por exemplo, uma emulsão emóleo de ácido graxo C8-Ci0 não-modif içado com pouco óleoaromático ou parafinico como óleo transportador, na proporçãoem peso de aproximadamente 15:85, emulsifiçada em água e comuma dosagem de aproximadamente 1 a aproximadamente 5 0 ppm.

O teste realizado nos exemplos abaixo demonstra oproduto comercial aprimorado obtido ao empregar os métodos eas composições apresentados e descritos. Os pré-tratamentospadrões, os pré-tratamentos comparativos e os testesutilizados na avaliação da eficácia do ácido graxo C8-10 sãotal como segue:

Testes de Precipitação: Avaliação do Aditivo

Todos os testes de precipitação foram realizados emfrascos Nalgene® de 250 ml girados de extremidade aextremidade, a 10 rpm, em um banho de água com a temperaturacontrolada da Intronics. 0 licor túrgido que tem umadensidade de 1,3 0 kg/L (-72°C) foi colocado nos frascos porpeso (200 ml = 260,0 g), para uma maior precisão. 0 aditivofoi dosado, com respeito ã área de superfície total doscristais dos particulados (mg/m2), na tampa dos frascosapropriados ao utilizar uma micro-seringa, e os frascos foramcolocados então no banho rotativo para equilíbrio a 720C (20minutos). Após o equilíbrio, os frascos foram removidos,carregados rapidamente com a quantidade requerida departiculados (50 g/L, com base no volume do licor) eretornados imediatamente ao banho de água. A temperatura dobanho de água foi ajustada em 72°C. Os frascos foram giradosdurante a noite por 15 horas.

Na conclusão das quinze horas, os frascos foramremovidos e para cada frasco uma amostra de 20 mL da pastafoi filtrada através de um filtro de seringa e submetida àanálise do licor. Para prevenir qualquer precipitação além,10 mL de uma solução de gluconato de sódio (4 00 g/L) foramadicionados ã pasta restante e bem misturados. Os sólidosforam coletados por meio de fil tração a vácuo e lavadoscompletamente com água deionizada quente e secos a IlO0C. Adistribuição de tamanho de partícula e a área de superfícieespecífica foram determinadas em um Malvern Particle Sizer,que é bem conhecido no estado da técnica. A distribuição detamanho de partícula é fornecida convencionalmente por trêsquantis, d(0,l), d(0,5) e d(0,9). Estes representam o tamanhode partícula em que o volume total da partícula (ou massa) émenor do que aproximadamente 10%, 50% e 90%, respectivamente.

As amostras foram avaliadas primeiramente (Tabela1) ao comparar (1) uma amostra de controle não-dosada; (2)amostras dosadas com uma solução de hidrocarboneto CGM comoExemplo Comparativo 1; e (3) amostras dosadas com a misturade C8-10 à base de água /óleo transportador do Exemplo 2. Asamostras foram avaliadas então (Tabela 2) ao comparar (1) aamostra de controle não dosada; (2) um Produto Comercial CGM;e (3) amostras dosadas com a mistura de C8-10 à base de água/óleo transportador dos Exemplos 3-5.

Formulações de Ácido Graxo C8-10 CGM Preparadas Como Emulsões

Os resultados abaixo comparam os produtos CGM dapresente invenção, preparados como soluções de hidrocarbonetoe emulsões aquosas.

Os produtos CGM apropriados podem ser preparadoscomo emulsões água-em-óleo ou emulsões óleo-em-água. Noentanto, as formulações CGM preparadas como microemulsões sãoas preferidas.

As microemulsões são significativamente diferentesna estrutura das emulsões normais. As emulsões compreendemgotas de óleo separadas na água ou gotas de água no óleo comuma transição abrupta entre as duas fases. As microemulsõestêm um tamanho de partícula na faixa de 10 a 600 nm, de modoque aparecem como claras ou opalescentes nas formulações deuma fase.

Ao contrário das emulsões normais, as microemulsõessão termodinamicamente estáveis. Isto significa que asmicroemulsões se formam espontaneamente quando os componentessão colocados juntos uns dos outros e permanecem estáveisenquanto os componentes estiverem intactos. Desse modo, a suamanufatura pode ser reduzida a uma simples mistura sem anecessidade de uma mistura de energia elevada dispendiosa.

Além disso, as microemulsões não são suscetíveis à separaçãoou à sedimentação, o que resulta em sua longa estabilidade dearmazenamento. Somente uma mistura suave é requerida pararestaurar as microemulsões sob congelamento ou exposição aaltas temperaturas. Os exemplos e os resultados sãofornecidos a seguir.Exemplo Comparativo 1 (solução de hidrocarboneto)

15% de uma mistura de ácido graxo C8-10 disponívelpela Procter and Gamble Chemicals sob a marca registrada C-810L, e

85% de óleo parafínico (fluido alifáticodesaromatizado) disponível pela Exxon Mobil Corporation sob amarca registrada Escaid 110.

Exemplo 2 (Emulsão)

15% de uma mistura de ácido graxo C8-10 disponívelpela Procter and Gamble Chemicals sob a marca registrada C-810L,

30% de óleo parafínico (fluido alifáticodesaromatizado) disponível pela Exxon Mobil Corporation sob amarca registrada Escaid 110,

5% de emulsificante álcool C10-16 etoxilado, e45% de água.

Exemplo 3 (Emulsão)

15% de uma mistura de ácido graxo C8-10 disponívelpela Procter and Gamble Chemicals sob a marca registrada C-810L,

30% de resíduo de destilação de álcool CIOdisponível pela Nalco Company sob a marca registrada NALCO99DA115,

15% de emulsificante álcool C14-C18 etoxiladopropoxilado disponível pela Nalco Company sob a marcaregistrada NALCO 6 00 96,

20% de um ajustador de pH (hidróxido de potássio50%) disponível pela Nalco (R-192), e20% de água.

Exemplo 4 (Emulsão)

15% de uma mistura de ácido graxo C8-10 disponívelpela Procter and Gamble Chemicals sob a marca registrada C-810L,20% de resíduo de destilação de álcool ClOdisponível pela Nalco Company sob a marca registrada NALCO99DA115,

25% de emulsificante álcool C14-C18 etoxiladopropoxilado disponível pela Nalco Company sob a marcaregistrada NALCO 60096,

18% de um ajustador do pH (hidróxido de potássio50%) disponível pela Nalco (R-192), e

22% de águaExemplo 5 (Emulsão)

15% de uma mistura de ácido graxo C8-10 disponívelpela Procter and Gamble Chemicals sob a marca registrada C-810L,

45% de emulsificante álcool C14-C18 etoxiladopropoxilado disponível pela Nalco Company sob a marcaregistrada NALCO 60096,

10% de um ajustador do pH (hidróxido de potássio50%) disponível pela Nalco (R-192), e30% de água.

Conforme mostrado na Tabela 1, a emulsão do Exemplo2 tem um efeito espessante similar àquele do hidrocarbonetodo Exemplo 1.

Tabela 1: Efeito de produtos de ácidos graxos C8-10 notamanho de partícula de hidróxido de alumínio Bayer a 720C.Comparação de soluções de hidrocarboneto e emulsões aquosas.

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Os resultados mostram que o produto de emulsão C8-é um CGM tão eficaz quanto o produto da solução dehidrocarboneto C8-10 a uma dosagem de 3 mg/m2, com tamanhocrescente de partícula em todos os três quantis.

A Tabela 2 abaixo mostras que as emulsões dosExemplos 3 e 4 têm um efeito espessante no tamanho departícula similar àquele de um Produto Comercial existente avárias dosagens.

Tabela 2: Efeito dos produtos de emulsão de ácidos graxos C8-10 no tamanho de partícula de hidróxido de alumínio Bayer a720C a níveis de dosagem diferentes. Resultados comparados a

Produto Comercial existente.

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Os resultados mostram que a emulsão C8-10 do

Exemplo 3 era tão eficaz as três dosagens no tamanhocrescente de partícula quanto o Produto Comercial. OsExemplos 4 e 5 foram mais eficazes do que o Produto Comercialno tamanho crescente de partícula em todos os três níveis dedosagem para cada quantil.

Os testes seguintes foram realizados para suportara argumentação de que entre uma série de ácidos graxoslineares, o desempenho de CGM ótimo é obtido no intervalo Ce-io de comprimentos de cadeia.

Testes de Precipitação: Efeito do comprimento da cadeia deácidos graxos

Ácidos graxos com pureza > 98-99% incluindo osácidos butanóico (C4), hexanóico (C6), octanóico (C8),decanóico (CIO), tetradecanóico (C14) e octadecanóico (C18)foram adquiridos da Aldrich (www.aldrich.com). 0 solventealifático Escaid 110 foi utilizado como óleo transportador.

Tri-hidrato de alumina C31 (da Alcoa, área de superfícieespecífica BET de 0,38 m2/g) foi utilizado como particuladopara a precipitação. 0 licor gasto de uma instalação norte-americana de alumina e Alcoa C31 foram utilizados para apreparação do licor túrgido. 0 gluconato de sódio (97% puro)foi utilizado para interromper o crescimento de mais cristaisao ser concluído o teste do frasco.

Os seguintes parâmetros de teste foram utilizadospara simular as condições normais de precipitação no processoBayer.

Licor túrgido: A/C = 0,66-0,70Temperatura da precipitação: 720CDuração da precipitação: 15 hCarga do particulado: C31 = 50 g/L

Dosagem de CGM: 3 mg de CGM/m2 da superfície do particulado(60 ppm no licor túrgido)

0 procedimento para a preparação das amostras dofrasco de Nalgene® é idêntico àquele discutido anteriormente,de modo que não será aqui repetido. Os resultados sãorelatados na Tabela 3 abaixo.Cada um dos ácidos graxos C4, C6( C8, CIO, C14 eC18 foi preparado como soluções 15:85 em óleo dehidrocarboneto R-4277 (Escaid 110) , e utilizados no teste dofrasco de CGM para determinar o seu desempenho espessante.

Os resultados mostrados na Tabela 3 indicam que ocomprimento de cadeia de ácido tem um impacto significativono espessamento dos cristais, mas somente um impacto marginalno rendimento. Com o comprimento crescente da cadeia decarbono nos ácidos graxos, o tamanho de partícula dosprecipitados aumenta intensamente para os ácidos graxos C8 eClO e então diminui gradualmente. Isto está alinhado com asreivindicações do novo pedido de patente. Esta performancefica mais evidente na faixa de tamanho de partícula maisbaixa (d0,l). 0 d(0,l) está intimamente relacionado àporcentagem do volume das partículas dimensionadas na faixade o a 45 μτη, (fração de -45 μπι) , que é a característicageralmente utilizada na indústria. Isto é especialmentecrítico nas refinarias de elevadas cargas de particulados queoperam o seu processo em relação ao número de partículasfinas dentro do sistema.

Tabela 3: Efeito do Comprimento de Cadeia de Ácido Graxo naGralunometria e no Rendimento do Precipitado, em Relação aoModelo.

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Finalmente, os ácidos graxos C8-10 foram testadosquanto à sua capacidade de facilitar a formação de esferas deoxalato no licor Bayer. 0 Exemplo 6 foi preparadocompreendendo 15% de C-810 e 85% de HOF7 e estudado emcomparação ao Exemplo Comparativo 1, da Tabela 1. Ambos oscristais de particulado grosso e os cristais de particuladofino foram testados com o licor de uma instalação Norte-Americana de alumina.

A formação de esferas de oxalato no licor Bayer foimuito sensível à composição do licor Bayer incluindocomponentes orgânicos e inorgânicos, aditivos de processo,condições de precipitação, etc. Portanto, as condições para aformação de esferas de oxalato eram imprevisíveis, tal como éencontrado freqüentemente em laboratórios de pesquisa e emoperações comerciais. Para identificar as condições para aformação de esferas de oxalato, alguns testes de diagnóstico(tipo de CGM, tipo de particulado, cravo de oxalato) foramrealizados em primeiro lugar. Dos resultados mostrados naTabela 5, pode-se concluir que:

a. Nenhuma esfera visível de oxalato foi formadasob todas as condições do teste;

b. A precipitação do oxalato só ocorria se ooxalato era cravado (para realçar a força de impulsão).Aproximadamente 2 g/L de oxalato precipitaram quando o licorda usina foi cravado com 1 g/L de oxalato;

c. Da quantidade de oxalato precipitada,

Δ [NaOx] iniciai-sp» os ácidos graxos C8-10 podem estabilizarligeiramente o oxalato (-0,2 g/L), em comparação com oExemplo Comparativo 1; e

d. Não há nenhuma diferença visível na precipitaçãodo oxalato entre os três tipos de particulado, particuladogrosso, particulado fino e C31 (vide a Tabela 4).

Tabela 4: Parâmetros de tamanho das amostras de sementesutilizadas para os testes.

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Tabela 5: Precipitações de oxalato. Licor para aprecipitação: A 161 g/L, C 227,6 g/L; S 277,7 g/L; A/C 0,711,NaOx 3,2 g/L. (Exemplo 6 versus Exemplo Comparativo 1)

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Geralmente, o oxalato precipita como agulhasinvisíveis, o que poderia ser devido a agulhas de oxalato emdemasia precipitadas ou em muito pouco CGM dosado. Parafacilitar a formação de esferas visíveis de oxalato, foitestado oxalato encravado a um nível reduzido de 0,5 g/L. Osresultados mostrados na Tabela 6 indicam que:a. O tipo de CGM causa um impacto extremo naformação de esferas de oxalato sob as condição de teste. Asesferas maiores de oxalato foram formadas com o CGM doExemplo 6 e as esferas menores de oxalato foram observadaspara o Exemplo Comparativo 1, ao passo que nenhuma esferavisível de oxalato é formada com os teste de controle(modelo);

b. O Exemplo 6 pode estabilizar aproximadamente-0,3 g/L de oxalato (em relação ao Exemplo Comparativo 1); e

c. O tipo de particulado apresentou um impactomarginal na precipitação do oxalato e na formação das esferasde oxalato.

Tabela 6: Precipitações de oxalato. Licor para aprecipitação: A 153,6 g/L; C 220,2 g/L; S 266,9 g/L; A/C0,698, NaOx 3,2 g/L.

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* [NaOx] inicial = [NaOx] ltp + [NaOx] encravado

Para observar ainda mais a morfologia das esferasde oxalato, os precipitados foram enviados para a análise deMicroscópio Eletrônico de Varredura (SEM). As micrografias deSEM dos precipitados são mostradas nas Figuras 1-3. No testemodelo (sem CGM), mostrado na Figura 1, agulhas de oxalatoincorporadas no tri-hidrato sem esferas distintas de oxalatoforam observadas com particulados finos e grossos. Com oExemplo Comparativo 1, com referência à Figura 2, esferas deoxalato (até 200 μιη) co-precipitadas com tri-hidrato foramformadas. Com o Exemplo 6, tal como mostrado na Figura 3,esferas de oxalato limpas de até 500 μπι foram observadas. Asmicrografias de SEM também mostram visualmente que as esferasde oxalato formadas com o Exemplo 6 têm menos tri-hidratoretido nas esferas de oxalato. Isto poderia resultar emperdas menores de alumina através do sistema de remoção de oxalato.

Embora a invenção tenha sido descrita em detalhesacima para a finalidade de ilustração, deve ficarcompreendido que tais detalhes prestam-se unicamente paraessa finalidade e que variações podem ser feitas na mesmapelos elementos versados na técnica sem se desviar do carátere do âmbito da invenção, exceto naquilo que pode ser limitadopelas reivindicações.

Claims (20)

1. PROCESSO PARA A RECUPERAÇÃO DE CRISTAIS DEHIDRÓXIDO DE ALUMÍNIO DE UM LICOR TÚRGIDO DO PROCESSO BAYER,caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:preparação de um modificador de cristalização quecompreende:um ácido graxo C8 a Ci0, um precursor, um sal ou asmisturas destes, em que a cadeia principal de carbono doácido graxo é livre de grupos funcionais,opcionalmente, um óleo transportador, eágua,emulsificação do modificador de cristalização, eadição do modificador de cristalização emulsificadoao licor.

2. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o modificador compreendeadicionalmente um emulsificante.

3. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelo fato de que o modificador compreendeadicionalmente um ajustador do pH.

4. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelo fato de que a relação entre o óleotransportador e o emulsif icante não é maior do que 2.

5. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelo fato de que o emulsif icante está presenteem uma quantidade dentro da faixa de mais de 0% aaproximadamente 50% em peso.

6. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o teor de água do modificadorfica compreendido na faixa de mais de 0% a aproximadamente-85% em peso.

7. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o teor de água do modificadorfica compreendido na faixa de aproximadamente 3 8% aaproximadamente 68% em peso.

8. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelo fato de que o emulsificante compreende umsurfactante não-iônico.

9. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 8,caracterizado pelo fato de que o surfactante não-iônicocompreende um álcool C4-18 etoxilado propoxilado que tem umpeso molecular de aproximadamente 1.000.

10. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o teor do óleo transportadordo modificador fica compreendido na faixa de aproximadamente-60% a aproximadamente 99% em peso.

11. PROCESSO PARA A RECUPERAÇÃO DE CRISTAIS DEHIDRÓXIDO DE ALUMÍNIO DE UM LICOR TÚRGIDO DO PROCESSO BAYER,caracterizado pelo fato de compreender a adição de ummodificador de cristalização ao licor, em que o modificadorde cristalização compreende qualquer um dentre:(a) um surfactante de ácido graxo, um precursor, umsal ou as misturas destes, em que o ácido graxo tem umcomprimento de cadeia alquílica de C8 a C10 átomos de carbonolivres de grupos funcionais, dissolvido em um óleo que tem umponto de ebulição acima de aproximadamente 200°F, eemulsificado em água; ou(b) um surfactante de ácido graxo, um precursor, umsal ou as misturas destes, em que o ácido graxo tem umcomprimento de cadeia alquílica de C8 a Ci0 átomos de carbono,e os átomos de carbono são livres de grupos funcionais, eemulsificado em água.

12. PROCESSO PARA A RECUPERAÇÃO DE CRISTAIS DEHIDRÓXIDO DE ALUMÍNIO DE UM LICOR TÚRGIDO DO PROCESSO BAYER,caracterizado pelo fato de compreender a adição ao licor deum modificador de cristalização emulsificado que compreendeum aditivo de ácido graxo c8 a cio e água, em que o ácidograxo é livre de grupos funcionais; opcionalmente em que omodificador compreende adicionalmente um óleo transportadorpara dissolver o ácido graxo.

13. PROCESSO PARA A RECUPERAÇÃO DE CRISTAIS DEHIDRÓXIDO DE ALUMÍNIO DE UM LICOR TÚRGIDO DO PROCESSO BAYER,caracterizado por compreender a adição de um modificador decristalização emulsificado ao licor, em que o modificador decristalização emulsificado compreende:(a) um surfactante de ácido graxo, um precursor,um sal ou as misturas destes, em que o dito ácido graxo temum comprimento de cadeia alquílica de C8 a Cx0 átomos decarbono, e os ditos átomos de carbono são livres de gruposfuncionais;(b) um óleo que tem um ponto de ebulição acima deaproximadamente 2000F no qual que é dissolvido o ácido graxo;(c) um emulsificante em uma quantidade não maior doque aproximadamente 50% em peso;(d) um ajustador do pH; e(e) água em uma quantidade dentro da faixa de 0% aaproximadamente 8 5% em peso.

14. MODIFICADOR DE CRISTALIZAÇÃO EMULSIFICADO PARASER UTILIZADO NA RECUPERAÇÃO DE CRISTAIS DE HIDRÓXIDO DEALUMÍNIO DE UM LICOR TÚRGIDO DO PROCESSO BAYER, em que omodificador é caracterizado pelo fato de compreender:(a) um surfactante de ácido graxo, um precursor,um sal ou as misturas destes, em que o dito ácido graxo temum comprimento de cadeia alquílica de C8 a Ci0 átomos decarbono, e os ditos átomos de carbono são livres de gruposfuncionais; e(b) água em uma quantidade dentro de uma faixa demais de 0% a aproximadamente 85% em peso.

15. MODIFICADOR DE CRISTALIZAÇÃO EMULSIFICADO, deacordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato decompreender adicionalmente:um óleo no qual é dissolvido o ácido graxo; eum emulsificante em uma quantidade não maior do que-50% em peso.

16. CRISTAIS DE HIDRÓXIDO DE ALUMÍNIO PRODUZIDOSCOM UM PROCESSO BAYER APERFEIÇOADO, os quais têm uma formaçãoreduzida de produtos finos simultânea com uma mudançaascendente na distribuição de tamanho de partícula dehidróxido de alumínio, caracterizados pelo fato de seremproduzidos pelo processo, de acordo com a reivindicação 1.

17. PROCESSO PARA A RECUPERAÇÃO DE CRISTAIS DEHIDRÓXIDO DE ALUMÍNIO DE UM LICOR TÚRGIDO DO PROCESSO BAYER,caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:preparação de um modificador de cristalização quecompreende:um ácido graxo C8 a Ci0, um precursor, um sal ou asmisturas destes, em que a cadeia principal de carbono doácido graxo é livre de grupos funcionais,opcionalmente, um óleo transportador, eopcionalmente, água utilizada para emulsificar omodificador,adição do modificador de cristalização ao licor emuma quantidade suficiente para precipitar eficaz esimultaneamente esferas de oxalato do licor, eremoção das esferas de oxalato, em que as esferasde oxalato são substancialmente livre de cristais dehidróxido de alumínio.

18. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 17,caracterizado pelo fato de que as esferas de oxalatoprecipitam até um tamanho na faixa de aproximadamente 200 aaproximadamente 70 0 μm.

19. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 17,caracterizado pelo fato de que as esferas de oxalatoprecipitam até um tamanho de mais de aproximadamente 3 00 μτη.

20. PROCESSO PARA A RECUPERAÇÃO DE CRISTAIS DEHIDRÓXIDO DE ALUMÍNIO DE UM LICOR TÚRGIDO DO PROCESSO BAYER,caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:preparação de um modificador de cristalização quecompreende:um ácido graxo C8 a C10, um precursor, um sal ou asmisturas destes, em que a cadeia principal de carbono doácido graxo é livre de grupos funcionais,opcionalmente, um óleo transportador para dissolvero ácido graxo, eágua para emulsificar com o ácido graxo,adição do modificador de cristalização ao licor emuma quantidade suficiente para precipitar as esferas deoxalato que têm um tamanho na faixa de pelo menos 200 μm dolicor, eremoção das esferas de oxalato.