BRPI0711025B1

BRPI0711025B1 - processo para a recuperação de cristais de hidróxido de alumínio de um licor túrgido do processo bayer, e modificador de cristalização emulsificado para uso na recuperação de cristais de hidróxido de alumínio de um licor túrgido do processo bayer

Info

Publication number: BRPI0711025B1
Application number: BRPI0711025-1A
Authority: BR
Inventors: Jianjun Liu; David H. Slinkman; James A. Counter; Dmitri L. Kouznetsov
Original assignee: Nalco Company
Priority date: 2006-05-15
Filing date: 2007-05-14
Publication date: 2020-11-17
Also published as: US7976820B2; US20070081932A1; BRPI0711025A2; EP2018350A4; WO2007134276A3; CN101443274B; EA200802294A1; EP2018350B1; AU2007249266B2; EA015656B1; EP2018350A2; CN101443274A; WO2007134276A2; AU2007249266A1

Abstract

PROCESSO PARA A RECUPERAÇÃO DE CRISTAIS DE HIDRÓXIDO DE ALUMÍNIO 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 ALUMÍNIO PRODUZIDOS COM UM PROCESSO BAYER APERFEIÇOADO E PROCESSO PARA A RECUPERAÇÃO DE CRISTAIS DE HIDROXIDO DE ALUMÍNIO 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-IO, 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 (Mi)m que pode ser prontamente selecionado com uma perda mínima de trihidrato.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se à produção aprimorada de cristais de hidróxido de alumínio a partir do processo Bayer. Em particular, a invenção refere-se às composições e aos métodos para aumentar o tamanho de particula dos cristais de hidróxido de aluminio sem uma diminuição excessiva do rendimento.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

O hidróxido de aluminio (também conhecido como trihidrato de alumina) é utilizado para produzir metal de alumínio primário a partir do processo de redução eletrolítica. O hidróxido de alumínio é produzido em escala industrial por um procedimento bem estabelecido conhecido como Processo Bayer. Neste processo, as etapas que envolvem a cristalização e a precipitação dos valores de hidróxido de alumínio solubilizado a partir dos licores dos processos são críticas em relação à recuperação econômica dos valores do alumínio. A recuperação econômica é obtida através da otimização de dois parâmetros comercialmente significativos: rendimento e tamanho médio de partícula.

Os esforços para aumentar o rendimento e o tamanho da partícula do hidróxido de alumínio recuperado a partir do licor do processo Bayer falharam na provisão da otimização de um produto comercialmente significativo. Com o excessivo aumento dos custos de energia nos últimos anos, os operadoresde processamento do hidróxido de alumínio continuam procurando parâmetros ideais para produção de um produto de hidróxido de alumínio comercialmente aceitável. Apesar dos esforços para identificar aditivos químicos e métodos para h 5 reduzir o número de partículas de alumina de tamanho menor que o normal enquanto se mantém a eficiência do processo, ' nenhum deles foi inteiramente bem-sucedido para aumentar o rendimento e o tamanho da partícula da alumina recuperada em licores do processo Bayer. Os produtos desses esforços 10 incluem auxiliares de filtração tais como coagulantes ou floculantes que contêm opcionalmente ácidos poliacrílicos (PAA), modificadores de cristalização e agentes desidratantes. Por exemplo, a patente norte-americana n° 4.737.352 (daqui por diante, patente '352) concedida à Nalco, 15 descreve um método que apresenta uma porcentagem reduzida de cristais de tamanho pequeno e um aumento no rendimento de cristais de hidróxido de alumínio grossos através da adição de uma mistura de surfactante disperso em óleo ao licor túrgido durante a fase de precipitação do processo.

As reivindicações na patente limitaram osurfactante a um ácido graxo de óleo de pinho. 0 relatório descritivo da patente '352, no entanto, descreveu o. surfactante como qualquer ácido graxo que tenha pelo menos uma cadeia alquílica de quatro carbonos saturada ou *25 insaturada que contenha opcionalmente pelo menos um grupo funcional. Além disso, o relatório descritivo descreve um ácido graxo alquílica C8 com grupos funcionais como sendo vantajoso; não foi reivindicado o ácido graxo e as vantagens desse ácido graxo não são apresentadas nem ensinadas para 30 redução real ou construtiva para a prática. O relatório descritivo define o método aprimorado como tratamento cáustico quente do licor verde do processo Bayer com uma mistura de óleo/surfactante. O relatório descritivo não ensina, não descreve, nem remotamente sugere que o comprimento de cadeia de carbono de ácido graxo é um fator que conduz à novidade. Dois modificadores de crescimento de cristal comerciais que têm cadeia de ácido graxo com mais que 5 dez carbonos foram comercializados e são aqui mencionados como Produto Comercial 1 e Produto Comercial 2 nos exemplos que ilustram a etapa inventiva de mostrar o comprimento da cadeia de ácido graxo na produção aprimorada de hidróxido de alumínio. A patente '352 descreve um gênero de ácidos graxos 10 em óleo que resultam em um produto comercial aprimorado. A composição de ácido graxo aqui descrita refere-se a espécies de ácido graxo que acarretam resultados inesperados em relação àqueles descritos na patente do gênero.

As limitações de rendimento e de tamanho da 15 partícula de alumina recuperada a partir dos licores do processo Bayer também são descritas na patente norte- americana 6.168.767 (daqui por diante, patente '767) intitulada "Produção de Alumina" concedida à Ciba Specialty Chemicals Water Treatments Limited. Uma formulação do 20 modificador de cristalização solúvel em água é descrita e compreende uma primeira composição de surfactante polialcoxilado não-iônico e uma segunda composição que compreende um surfactante, ou um precursor do mesmo, que não é polialcoxilado. Unidades de óxido de etileno (EO) são J25 identificadas como componentes essenciais da formulação no surfactante 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 de etileno-óxido de propileno. A patente '767 descreve uma 30 composição que contém "substancialmente nenhum óleo mineral ou óleo de silicone" e enfatiza regularmente que a "vantagem dos modificadores de cristalização... é que eles não requerem a presença de óleos". (Por exemplo, vide a coluna 2, linhas 21-25; a coluna 4, linhas 25-35; e a coluna 5, linhas 21-33). A rentabilidade desses componentes e de sua aceitação quando comparada às misturas de surfactantes/óleo utilizadas na maioria das formulações de modificador de cristalização na £. 5 maior parte das usinas de processamento Bayer continua atualmente questionável.

A presença de oxalato no licor túrgido também afeta os parâmetros do tamanho de partícula e do rendimento do produto na recuperação de alumina. O oxalato é um 10 contaminante que pode agir como um particulado, resultando em vários pequenos cristais de hidróxido, reduzindo desse modo o tamanho médio de partícula. Além disso, os processos de seleção destinados a remover as impurezas de oxalato também removem a alumina, reduzindo desse modo o rendimento do 15 produto. Estes fenômenos devem ser levados em consideração em qualquer processo de recuperação.

Apesar dos esforços para satisfazer as demandas acarretadas pelo desenvolvimento contínuo e ininterrupto do processo Bayer em todo o mundo, as necessidades da indústria 20 quanto a um produto de alumina aprimorado continuam não satisfeitas.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO

Para preencher as necessidades há muito sentidas,mas não solucionadas acima identificadas, um método e uma J25 composição para a obtenção de cristais de hidróxido de alumínio com tamanho de partícula e rendimento aumentados no processo Bayer foram desenvolvidos. Este resultado é obtido pela adição de ácidos graxos C8-Ci0 emulsifiçados, precursores, sais ou as misturas destes, em que a cadeia 30 principal de carbono do dito ácido graxo é livre de grupos funcionais. Dependendo dos parâmetros do sistema de processamento, o modificador de cristalização C8-10 é dissolvido em um óleo transportador antes de ser emulsificadona água.

Desse modo, uma composição aqui descrita e apresentada inclui como um ingrediente ativo um surfactante de ácido graxo, um precursor, o sal ou as misturas destes que r, 5 têm um comprimento da cadeia alquílica de C8 a Ci0 átomos de carbono, saturada ou insaturada, ramificada ou não- ramificada, em que os ditos átomos de carbono são livres de grupos funcionais dissolvidos em um óleo transportador que tem o ponto de ebulição acima da temperatura predominante na 10 cristalização de hidrato de alumina. Essa mistura de ácido graxo/óleo é emulsificada e então dosada no licor do processo Bayer de acordo com o método aqui descrito.

Uma segunda composição descrita e apresentada inclui como um ingrediente ativo um surfactante de ácido 15 graxo, um precursor, sal ou as misturas destes que têm um comprimento de cadeia alquílica de C8 a Cio átomos de carbono, saturada ou insaturada, ramificada ou não-ramificada, em que os ditos átomos de carbono são livres de grupos funcionais. Esse ácido graxo é emulsificado e dosado no licor de acordo 20 com o método aqui descrito.

A composição de modificador de cristalização apropriada é incorporada no método em uma quantidade eficaz , para mudança na distribuição de tamanho de partícula dos cristais de hidróxido de alumínio de modo que os cristais 525 resultantes tenham uma formação reduzida de produtos finos sem uma redução substancial no rendimento total do produto de hidróxido de alumínio.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Figura 1 é um par de micrografias de microscópio 30 eletrônico de varredura (SEM) tiradas a 100x e a 5.000x, respectivamente, dos cristais de alumínio de um teste modelo produzido sem um modificador de cristalização.

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

A Figura 3 é urn par de micrografias SEM tiradas a lOOx e a 500x, respectivamente, dos cristais de aluminio de i 5 urn teste utilizando 12 mg/m2 de um modificador de ácido graxo C8-10 da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Embora a invenção seja suscetível à realização em muitas formas diferentes, esta descrição irá descrever em 10 detalhes as realizações preferidas da invenção, com a compreensão que a presente descrição deve ser considerada como uma exemplificação dos princípios da invenção e não se presta a limitar o amplo aspecto da invenção às realizações ilustradas. O que segue são definições que se aplicam aos termos relevantes tal como utilizados por todo este relatório descritivo.

Aproximadamente: Este termo é utilizado para modificar um valor numérico e deve ser interpretado como um 20 valor que é igual ou acerca de dois números inteiros positivos 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 de '25 dez carbonos tal como identificado e utilizado nos exemplos da patente '352 mencionada acima.

Composição de modificador de cristalização: A lista, a descrição e as proporções designadas de materiais brutos utilizados para produzir o dito aditivo que compreende 30 um ácido graxo C8-10.

Ãcido graxo que tem um comprimento de cadeia alquílica de Ca-Cio átomos de carbono: Descreve o produto C- 810L disponível pela Procter and Gamble. É um líquido transparente quase incolor, ligeiramente amarelo. Tem um peso molecular médio de 154 g/mol e uma composição aproximada dos seguintes comprimentos de cadeia de ácidos graxos: C6 < 6%, C8 53-60%, Cio 34-42%, e Ci2 < 2%. A cadeia de carbono pode 5 ser saturada ou insaturada, ramificada ou não-ramifiçada, e é livre de grupos funcionais. Muitos outros produtos de ácidos graxos comerciais são conhecidos por aqueles qualificados na técnica e devem servir apropriadamente para a presente invenção.

Óleo transportador: Compreende um líquidohidrofóbico que pode ser selecionado a partir de compostos alifáticos ou aromáticos tais como óleos parafínicos, óleos naftênicos, ou óleos combustíveis. Também é apropriado o óleo transportador que compreende materiais de fundo ou residuais, 15 remanescentes da produção de álcoois alquílicos. Tais materiais compreendem geralmente uma mistura de reagentes de hidroformilação (olefinas), produtos finais (álcoois), e os éteres e subprodutos de ésteres. Os materiais apropriados como um óleo transportador podem ser utilizados puros ou em 20 uma mistura de qualquer proporção.

Fração oxo pesada (HOF) : Ê um solvente útil para a presente invenção. A HOF compreende antes de tudo materiais residuais remanescentes restantes da produção de álcoois alquílicos. Os produtos de fundo de álcool alquílico de 525 elevado ponto de ebulição são incluídos nesta categoria e contêm uma mistura de reagentes de hidroformilação (olefinas), produtos finais (álcoois), bem como os éteres e subprodutos de éster.

Relação de porcentagem em peso: A fração em peso 3 0 total de um reagente em de 100 gramas da composição ou da mistura. A fração correspondente do outro componente é esta última subtraída de 100.

Livre de ligações de grupos funcionais: Qua1que r

cadeia alquílica de qualquer comprimento em que o hidrogênio e o carbono são os únicos átomos que compreendem essa cadeia.

Licor do processo Bayer aquecido: Qualquer licor dentro do processo Bayer que tem um nível de alcalinidade livre acima de 100 g/L de Na2CO3 e uma temperatura acima da temperatura ambiente ou 25°C.

Licor Gasto: Descreve o licor Bayer após o estágio de classificação final que retorna de volta à digestão no processo Bayer.

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

Quantidade eficaz: Uma quantidade eficaz é considerada qualquer dosagem de qualquer aditivo que proporciona um aumento em um ou todos os três quantis quando comparada à amostra de controle não dosada.

Rendimento de produto aumentado: Descreve quando um teor maior de hidróxido de alumínio sólido dentro do vaso de precipitação no final da precipitação é obtido. Isto é geralmente indicado por uma concentração mais baixa de hidróxido de alumínio de licor para o vaso correspondente. Q Licor de Processamento

Os exemplos empregam um licor túrgido (carga) para a precipitação de hidróxido de alumínio, que é a solução cáustica quente obtida após a eliminação da lama vermelha no processo de Bayer. Uma compreensão de todo o processo Bayer é desnecessária para compreender o conceito inventivo: um ácido graxo C8-Ci0 na presença ou na ausência de um óleo transportador, emulsifiçado em água. O licor verde, após a separação da lama vermelha, é um material filtrado quente, 5 cáustico, o licor verde de produção comercial que contém os valores do alumínio como aluminato de sódio dissolvido. Este licor e particulados fino de tri-hidrato de alumina recirculadas são carregados em um tanque de precipitação apropriado ou em uma série de tanques de conexão. Aqui, a 10 carga é resfriada sob agitação para pressionar o conteúdo, causando a precipitação dos cristais de hidróxido de alumínio sobre o particulado, que constituem sítios de crescimento.

A eliminação completa do material particulado fino (por exemplo, malha -325 ou menor) não é desejada. Precisa 15 haver uma fonte remanescente do particulado, depois da precipitação, para que a recirculação sirva a geração seguinte do crescimento repetido em um processo contínuo.

Resumidamente, o processo de precipitação envolve a nucleação seguida (a) pelo crescimento de cristais inicial e 20 (b) pela aglomeração desses cristais no particulado espesso ou parecido com areia de hidróxido de alumínio que será secado posteriormente, e frequentemente calcinado para obter A12O3 como o produto comercial de valor.

A Caracterização do Ácido Graxo/Óleo transportador “25 Um ácido graxo C8-Ci0 exemplificado é o produto C- 810L disponível pela Procter and Gamble a uma concentração de 150 g/L disperso em um óleo de hidrocarboneto parafínico comercialmente disponível, ESCAID 110. Tal como descrito na patente norte-americana n° . 4.737.352 concedida à Nalco, em 30 que formulações genéricas de ácido graxo/óleo de pinho foram descritas pela primeira vez, a invenção na prática não é afetada pelas técnicas proprietárias diferentes de precipitação que envolvem parâmetros de processo proprietários. Isto tem um grande significado, porque estabelece que, independentemente dos parâmetros de processamento proprietários mantidos dentro do tanque de precipitação, a presente invenção para a prática real requer t 5 somente a mistura e a injeção alinhada de uma emulsão que compõe o tratamento. Os constituintes da emulsão são (A) um ácido graxo C8-Ci0 junto com (B) um óleo transportador para o ácido graxo, e (C) até 85% de água, em peso. O óleo só precisa ser um solvente para o surfactante e ter um ponto de 10 ebulição seguramente acima da temperatura do licor verde quente do processo Bayer submetido à precipitação. Vantajosamente, o ácido graxo pode conter pelo menos uma cadeia principal de oito carbonos livre de quaisquer grupos funcionais 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 com um ponto de ebulição acima de aproximadamente 200°F. O óleo transportador pode ser um selecionado da série parafínica, pode ser um óleo aromático (por exemplo, óleo naftênico) ou 20 pode ser qualquer mistura destes. Por exemplo, uma emulsão em óleo de ácido graxo C8-Ci0 não-modif içado com pouco óleo aromático ou parafínico como óleo transportador, na proporção em peso de aproximadamente 15:85, emulsifiçada em água e com uma dosagem de aproximadamente 1 a aproximadamente 50 ppm. "25 O teste realizado nos exemplos abaixo demonstra oproduto comercial aprimorado obtido ao empregar os métodos e as composições apresentados e descritos. Os pré-tratamentos padrões, os pré-tratamentos comparativos e os testes utilizados na avaliação da eficácia do ácido graxo C8-10 são 30 tal como segue:

Testes de Precipitação: Avaliação do Aditivo

Todos os testes de precipitação foram realizados em frascos Nalgene® de 250 ml girados de extremidade aextremidade, a 10 rpm, em um banho de água com a temperatura controlada da Intronics. O licor túrgido que tem uma densidade de 1,30 kg/L (~72°C) foi colocado nos frascos por peso (200 ml = 260,0 g) , para uma maior precisão. O aditivo foi dosado, com respeito à área de superfície total dos cristais dos particulados (mg/m2) , na tampa dos frascos apropriados ao utilizar uma micro-seringa, e os frascos foram colocados então no banho rotativo para equilíbrio a 72°C (20 minutos). Após o equilíbrio, os frascos foram removidos, carregados rapidamente com a quantidade requerida de particulados (50 g/L, com base no volume do licor) e retornados imediatamente ao banho de água. A temperatura do banho de água foi ajustada em 72°C. Os frascos foram girados durante a noite por 15 horas.

Na conclusão das quinze horas, os frascos foram removidos e para cada frasco uma amostra de 20 mL da pasta foi filtrada através de um filtro de seringa e submetida à análise do licor. Para prevenir qualquer precipitação além, 10 mL de uma solução de gluconato de sódio (400 g/L) foram adicionados à pasta restante e bem misturados. Os sólidos foram coletados por meio de filtração a vácuo e lavados completamente com água deionizada quente e secos a 110°C. A distribuição de tamanho de partícula e a área de superfície específica foram determinadas em um Malvern Particle Sizer, que é bem conhecido no estado da técnica. A distribuição de tamanho de partícula é fornecida convencionalmente por três quantis, d(0,1), d(0,5) e d(0,9). Estes representam o tamanho de partícula em que o volume total da partícula (ou massa) é menor do que aproximadamente 10%, 50% e 90%, respectivamente.

As amostras foram avaliadas primeiramente (Tabela 1) ao comparar (1) uma amostra de controle não-dosada; (2) amostras dosadas com uma solução de hidrocarboneto CGM como Exemplo Comparativo 1; e (3) amostras dosadas com a mistura

de C8-10 à base de água /óleo transportador do Exemplo 2. As amostras foram avaliadas então (Tabela 2) ao comparar (1) a amostra de controle não dosada; (2) um Produto Comercial CGM; e (3) amostras dosadas com a mistura de C8-io à base de água 5 /óleo transportador dos Exemplos 3-5.

Formulações de Ácido Graxo C8-10 CGM Preparadas Como Emulsões

Os resultados abaixo comparam os produtos CGM da presente invenção, preparados como soluções de hidrocarboneto e emulsões aquosas.

Os produtos CGM apropriados podem ser preparados

como emulsões água-em-óleo ou emulsões óleo-em-água. No entanto, as formulações CGM preparadas como microemulsões são as preferidas.

As microemulsões são significativamente diferentes 15 na estrutura das emulsões normais. As emulsões compreendem gotas de óleo separadas na água ou gotas de água no óleo com uma transição abrupta entre as duas fases. As microemulsões têm um tamanho de partícula na faixa de 10 a 600 nm, de modo que aparecem como claras ou opalescentes nas formulações de 20 uma fase.

Ao contrário das emulsões normais, as microemulsões são termodinamicamente estáveis. Isto significa que as microemulsões se formam espontaneamente quando os componentes são colocados juntos uns dos outros e permanecem estáveis "25 enquanto os componentes estiverem intactos. Desse modo, a sua manufatura pode ser reduzida a uma simples mistura sem a necessidade de uma mistura de energia elevada dispendiosa. Além disso, as microemulsões não são suscetíveis à separação ou à sedimentação, o que resulta em sua longa estabilidade de 30 armazenamento. Somente uma mistura suave é requerida para restaurar as microemulsões sob congelamento ou exposição a altas temperaturas. Os exemplos e os resultados são fornecidos a seguir.

Exemplo Comparativo 1 (solução de hidrocarboneto) 15% de uma mistura de ácido graxo C8-10 disponível pela Procter and Gamble Chemicals sob a marca registrada C- 810L, e 85% de óleo parafínico (fluido alifático desaromatizado) disponível pela Exxon Mobil Corporation sob a marca registrada Escaid 110.

Exemplo 2 (Emulsão)

15% de uma mistura de ácido graxo C8-10 disponível pela Procter and Gamble Chemicals sob a marca registrada C- 810L, 30% de óleo parafínico (fluido alifático desaromatizado) disponível pela Exxon Mobil Corporation sob a marca registrada Escaid 110, 15 5% de emulsificante álcool C10-16 etoxilado, e 45% de água.

Exemplo 3 (Emulsão)

15% de uma mistura de ácido graxo C8-10 disponível pela Procter and Gamble Chemicals sob a marca registrada C- 20 810L, 30% de resíduo de destilação de álcool CIO disponível pela Nalco Company sob a marca registrada NALCO 99DA115, 15% de emulsificante álcool C14-C18 etoxilado propoxilado disponível pela Nalco Company sob a marca registrada NALCO 60096, 20% de um ajustador de pH (hidróxido de potássio 50%) disponível pela Nalco (R-192), e 20% de água.

Exemplo 4 (Emulsão)

15% de uma mistura de ácido graxo C8-10 disponível pela Procter and Gamble Chemicals sob a marca registrada C- 810L, 20% de resíduo de destilação de álcool CIO disponível pela Nalco Company sob a marca registrada NALCO 99DA115, 25% de emulsificante álcool C14-C18 etoxilado propoxilado disponível pela Nalco Company sob a marca registrada NALCO 60096, 18% de um ajustador do pH (hidróxido de potássio 50%) disponível pela Nalco (R-192) , e 22% de água

Exemplo 5 (Emulsão)

15% de uma mistura de ácido graxo C8-10 disponível pela Procter and Gamble Chemicals sob a marca registrada C- 810L, 45% de emulsificante álcool C14-C18 etoxilado propoxilado disponível pela Nalco Company sob a marca registrada NALCO 60096, 10% de um ajustador do pH (hidróxido de potássio 50%) disponível pela Nalco (R-192) , e 30% de água.

Conforme mostrado na Tabela 1, a emulsão do Exemplo 2 tem um efeito espessante similar àquele do hidrocarboneto do Exemplo 1.Tabela 1: Efeito de produtos de ácidos graxos C8-10 no tamanho de partícula de hidróxido de alumínio Bayer a 72°C. Comparação de soluções de hidrocarboneto e emulsões aquosas.

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

A Tabela 2 abaixo mostras que as emulsões dos

Exemplos 3 e 4 têm um efeito espessante no tamanho de partícula similar àquele de um Produto Comercial existente a várias dosagens.

Tabela 2: Efeito dos produtos de emulsão de ácidos graxos C8- 10 10 no tamanho de partícula de hidróxido de alumínio Bayer a72°C a níveis de dosagem diferentes. Resultados comparados aProduto Comercial existente.

Os resultados mostram que a emulsão C8-10 doExemplo 3 era tão eficaz as três dosagens no tamanho crescente de partícula quanto o Produto Comercial. Os Exemplos 4 e 5 foram mais eficazes do que o Produto Comercialno tamanho crescente de partícula em todos os três níveis de dosagem para cada quantil.

Os testes seguintes foram realizados para suportar a argumentação de que entre uma série de ácidos graxos lineares, o desempenho de CGM ótimo é obtido no intervalo C8- io de comprimentos de cadeia.

Testes de Precipitação: Efeito do comprimento da cadeia de ácidos graxos

Ácidos graxos com pureza > 98-99% incluindo os ácidos butanóico (C4), hexanóico (C6), octanóico (C8), decanóico (CIO), tetradecanóico (C14) e octadecanóico (C18) foram adquiridos da Aldrich (www.aldrich.com). 0 solvente alifático Escaid 110 foi utilizado como óleo transportador. Tri-hidrato de alumina C31 (da Alcoa, área de superfície específica BET de 0,38 m2/g) foi utilizado como particulado para a precipitação. 0 licor gasto de uma instalação norte- americana de alumina e Alcoa C31 foram utilizados para a preparação do licor túrgido. O gluconato de sódio (97% puro) foi utilizado para interromper o crescimento de mais cristais ao ser concluído o teste do frasco.

Os seguintes parâmetros de teste foram utilizados para simular as condições normais de precipitação no processo Bayer. Licor túrgido: A/C = 0,66-0,70 Temperatura da precipitação: 72°C Duração da precipitação: 15 h Carga do particulado: C31 - 50 g/L

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

O procedimento para a preparação das amostras do frasco de Nalgene® é idêntico àquele discutido anteriormente, de modo que não será aqui repetido. Os resultados são relatados na Tabela 3 abaixo.

Cada um dos ácidos graxos C4, C6, C8, CIO, C14 e C18 foi preparado como soluções 15:85 em óleo de hidrocarboneto R-4277 (Escaid 110), e utilizados no teste do frasco de CGM para determinar o seu desempenho espessante.

Os resultados mostrados na Tabela 3 indicam que ocomprimento de cadeia de ácido tem um impacto significativo no espessamento dos cristais, mas somente um impacto marginal no rendimento. Com o comprimento crescente da cadeia de carbono nos ácidos graxos, o tamanho de partícula dos 10 precipitados aumenta intensamente para os ácidos graxos C8 e CIO e então diminui gradualmente. Isto está alinhado com as reivindicações do novo pedido de patente. Esta performance fica mais evidente na faixa de tamanho de partícula mais baixa (d0,l). 0 d(0,l) está intimamente relacionado à 15 porcentagem do volume das partículas dimensionadas na faixa de 0 a 45 j^m, (fração de -45 p.m) , que é a característica geralmente utilizada na indústria. Isto é especialmente crítico nas refinarias de elevadas cargas de particulados que operam o seu processo em relação ao número de partículas 20 finas dentro do sistema.Tabela 3: Efeito do Comprimento de Cadeia de Ácido Graxo na Gralunometria e no Rendimento do Precipitado, em Relação ao Modelo.

Finalmente, os ácidos graxos C8-10 foram testadosquanto à sua capacidade de facilitar a formação de esferas de oxalato no licor Bayer. O Exemplo 6 foi preparado compreendendo 15% de C-810 e 85% de HOF, e estudado em 5 comparação ao Exemplo Comparativo 1, da Tabela 1. Ambos os cristais de particulado grosso e os cristais de particulado fino 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 incluindo componentes orgânicos e inorgânicos, aditivos de processo, condições de precipitação, etc. Portanto, as condições para a formação de esferas de oxalato eram imprevisíveis, tal como é encontrado frequentemente em laboratórios de pesquisa e em “15 operações comerciais. Para identificar as condições para a formação de esferas de oxalato, alguns testes de diagnóstico (tipo de CGM, tipo de particulado, cravo de oxalato) foram realizados em primeiro lugar. Dos resultados mostrados na Tabela 5, pode-se concluir que: a. Nenhuma esfera visível de oxalato foi formada sob todas as condições do teste; b. A precipitação do oxalato só ocorria se o oxalato era cravado (para realçar a força de impulsão).Aproximadamente 2 g/L de oxalato precipitaram quando o licor da usina foi cravado com 1 g/L de oxalato; c. Da quantidade de oxalato precipitada, Δ [NaOx] iniciai-spz os ácidos graxos C8-10 podem estabilizar > 5 ligeiramente o oxalato (~0,2 g/L), em comparação com o Exemplo Comparativo 1; e d. Não há nenhuma diferença visível na precipitação do oxalato entre os três tipos de particulado, particulado grosso, particulado fino e C31 (vide a Tabela 4).Tabela 4: Parâmetros de tamanho das amostras de sementes utilizadas para os testes.

Tabela 5: Precipitações de oxalato. Licor para a precipitação: 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)

* [NaOx] inicial — [NaOx] LTP + [NaOx] encravado Geralmente, o oxalato precipita como agulhas invisíveis, o que poderia ser devido a agulhas de oxalato em demasia precipitadas ou em muito pouco CGM dosado. Para facilitar a formação de esferas visíveis de oxalato, foi 20 testado oxalato encravado a um nível reduzido de 0,5 g/L. Os resultados mostrados na Tabela 6 indicam que: a. O tipo de CGM causa um impacto extremo na formação de esferas de oxalato sob as condição de teste. As esferas maiores de oxalato foram formadas com o CGM do Exemplo 6 e as esferas menores de oxalato foram observadas . 5 para o Exemplo Comparativo 1, ao passo que nenhuma esfera visível de oxalato é formada com os teste de controle (modelo); b. 0 Exemplo 6 pode estabilizar aproximadamente ~0,3 g/L de oxalato (em relação ao Exemplo Comparativo 1); e 10 c. O tipo de particulado apresentou um impactomarginal na precipitação do oxalato e na formação das esferas de oxalato.Tabela 6: Precipitações de oxalato. Licor para a precipitação: A 153,6 g/L; C 220,2 g/L; S 266,9 g/L; A/C 698, NaOx 3,2 g/L.

* [NaOx] inicial ~ [NaOx] LTp + [NaOx] encravado Para observar ainda mais a morfologia das esferas de oxalato, os precipitados foram enviados para a análise de Microscópio Eletrônico de Varredura (SEM). As micrografias de 20 SEM dos precipitados são mostradas nas Figuras 1-3. No teste modelo (sem CGM), mostrado na Figura 1, agulhas de oxalato incorporadas no tri-hidrato sem esferas distintas de oxalato foram observadas com particulados finos e grossos. Com o

Exemplo Comparativo 1, com referência à Figura 2, esferas de oxalato (até 200 pm) co-precipitadas com tri-hidrato foram formadas. Com o Exemplo 6, tal como mostrado na Figura 3, esferas de oxalato limpas de até 500 pm foram observadas. As s 5 micrografias de SEM também mostram visualmente que as esferas de oxalato formadas com o Exemplo 6 têm menos tri-hidrato retido nas esferas de oxalato. Isto poderia resultar em perdas menores de alumina através do sistema de remoção de oxalato.

Embora a invenção tenha sido descrita em detalhesacima para a finalidade de ilustração, deve ficar compreendido que tais detalhes prestam-se unicamente para essa finalidade e que variações podem ser feitas na mesma pelos elementos versados na técnica sem se desviar do caráter 15 e do âmbito da invenção, exceto naquilo que pode ser limitado pelas reivindicações.

Claims

1. PROCESSO PARA A RECUPERAÇÃO DE CRISTAIS DE HIDRÓXIDO DE ALUMÍNIO DE UM LICOR TÚRGIDO DO PROCESSO BAYER, caracterizado por compreender as etapas de: preparação de um modificador de cristalização que compreende: um ácido graxo C8 a CIO, um precursor, um sal ou as misturas destes, em que a cadeia principal de carbono do ácido graxo é livre de grupos funcionais, eágua,emulsificação do modificador de cristalização, e adição do modificador de cristalização emulsificado ao licor.

2. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo modificador compreender adicionalmente um emulsificante.

3. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo modificador compreender adicionalmente um ajustador do pH.

4. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo modificador de cristalização compreender ainda um óleo transportador que tem um ponto de ebulição acima da temperatura predominante na cristalização do hidrato de alumina.

5. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pela relação entre o óleo transportador e o emulsificante não ser maior do que 2.

6. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo emulsificante estar presente em uma quantidade dentro da faixa de mais de 0% a 50% em peso.

7. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo teor de água do modificador estar compreendido na faixa de mais de 0% a 85% em peso.

8. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo teor de água do modificador estar compreendido na faixa de 38% a 68% em peso.

9. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo emulsificante compreender um surfactante não-iônico.

10. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo surfactante não-iônico compreender um álcool C4-18 etoxilado propoxilado que tem um peso molecular de 1.000.

11. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo teor do óleo transportador do modificador estar compreendido na faixa de 60% a 99% em peso.

12. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo ponto de ebulição ser acima de 93,3 °C (200 °F) .

13. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo modificador de cristalização compreender adicionalmente um ajustador de pH.

14. MODIFICADOR DE CRISTALIZAÇÃO EMULSIFICADO PARA USO NA RECUPERAÇÃO DE CRISTAIS DE HIDRÓXIDO DE ALUMÍNIO DE UM LICOR TÚRGIDO DO PROCESSO BAYER, em que o modificador é caracterizado por compreender: (a) um surfactante de ácido graxo, um precursor, um sal ou as misturas destes, em que o dito ácido graxo tem um comprimento de cadeia alquílica de C8 a CIO átomos de carbono, e os ditos átomos de carbono são livres de grupos funcionais; (b) água em uma quantidade dentro de uma faixa de mais de 0% a 85% em peso; e (c) um óleo transportador que tem um ponto de ebulição acima da temperatura predominante na cristalização do hidrato de alumina.

15. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por compreender as etapas de: adição do modificador de cristalização ao licor em uma quantidade suficiente para precipitar eficaz e simultaneamente esferas de oxalato do licor, eremoção das esferas de oxalato, em que as esferas deoxalato são substancialmente livres de cristais de hidróxido de aluminio.

16. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelas esferas de oxalato precipitarem até um 10 tamanho na faixa de 200 a 700 pm.

17. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelas esferas de oxalato precipitarem a um tamanho maior que 300 pm.