CN106044811A - 一种多段双氧水去除氧化铝生产过程中的有机物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多段双氧水去除氧化铝生产过程中的有机物的方法，步骤如下：(1)将浸出液注入铝土矿中，浸出铝土矿中的氧化铝，得种分母液；(2)测定种分母液中有机物的含量，计算反应所需双氧水的总体积V；(3)向种分母液中加入50‑70％V的双氧水并反应，反应后溶液进入蒸发阶段；(4)向蒸发母液中加入20‑40％V的双氧水，反应1‑60min，蒸发母液蒸发后得到的溶液作为浸出液循环使用；(5)向所述循环使用的浸出液中加入5‑15％V的双氧水，然后重复上述步骤。本发明的H2O2加入到铝酸钠溶液中，它可以与铝酸钠溶液充分接触，并且H2O2自身有氧化分解的特性，可以实现在常压条件下去除有机物，降低设备的运行压力；具有能耗小、效率高、成本低、无污染的特点。

Description

一种多段双氧水去除氧化铝生产过程中的有机物的方法
技术背景
本发明涉及一种去除氧化铝生产过程中的有机物的方法，特别是一种多段双氧水去除拜耳法生产氧化铝过程中的有机物的方法。
背景技术
拜耳法生产氧化铝是在高温下，在高压溶出器中用NaOH溶液溶出铝土矿，将其中氧化铝溶浸出来得到铝酸钠溶液，杂质则进入残渣赤泥中。向分离后的铝酸钠溶液中添加晶种，在不断搅拌的条件下进行晶种分解，析出氢氧化铝。分解后的母液再返回，来溶出下一批矿石。氢氧化铝经缎烧后便得到产品氧化铝。
拜耳法生产氧化铝过程中有机物的来源：(1)铝土矿：铝土矿自身含有有机物，而这些有机物分为未改变天然状态的物质和植物经化学变化和微生物分解形成的腐植酸和草酸盐。其中腐植酸发生分解后，与循环溶液中的氧氧化钠反应生成腐植酸钠而进入溶液，这些有机物在过程中不断循环累积。(2)有机添加剂：主要有选矿中加入的有机浮选剂，赤泥分离洗涤过程中添加的高分子絮凝剂，晶种分解过程中强化种分使用的有机添加剂，氢氧化铝分离洗涤过程中加入脱水剂等。(3)空气中的CO2与碱液作用会形成微量有机物，以及生产中使用的滤布、纸浆板等过滤介质也是铝酸钠溶液中有机物的来源之一。
有机物给拜耳法氧化铝生产带来的影响：
(1)改变溶液的物理性质：溶液中的有机物使溶液比重、粘度、沸点、比热增加，界面张力降低。并且在循环生产过程中溶液的粘度的增大，不利于氢氧化铝的沉降分离和过滤。
(2)造成碱的损失：溶液中的有机物与碱反应生成各种有机钠盐，使碱损失。
(3)有机物使分解母液蒸发过程中析出的一水碳酸钠粒度变细，造成沉降和过滤分离困难，而且有机物含量越高，这种危害越严重。
(4)减少设备有效容积：溶液中的腐殖酸盐等高中分子有机物含量较高时，铝酸钠溶液的表面张力增大，在输送和搅拌时，会产生大量泡沫而减少设备的有效容积。
(5)影响溶出：草酸钠、醋酸钠都会使溶出速度减慢。而且草酸钠和氧化铝的共同析出，加速了种分槽、蒸发器等设备的结疤速度，给生产带来很多问题。
(6)影响晶种分解：随着有机物浓度的增大，晶种分解率减低，氢氧化铝粒度变细，在氢氧化铝焙烧过程中容易碎裂，分解浆液的粘度提高，氢氧化铝由于吸附了有机物，略带红褐色，影响氧化铝(氢氧化铝)的质量。
国内外研究者对铝酸钠溶液中的有机物的去除方法主要有：铝土矿焙烧法、有机物氧化法、结晶法、沉淀法等方法。
(1)铝土矿烧结法：通过锻烧铝土矿，使铝土矿中的有机物分解为二氧化碳后排放，则进入母液循环的有机物量减少。此种方法去除有机物的效果非常明显，并且不会引入新的杂质物质。但是，该方法的缺点是需要消耗大量的热能，热能的利用率也比较低。
(2)有机物氧化法：向铝酸钠溶液中鼓入空气或氧气、臭氧等氧化性气体并提高温度或添加氧化剂，加速溶液中有机物的氧化和分解。该方法的优点是不需要高温条件和催化剂，并且成本低，但由于氧气在碱液中溶解度不大导致氧化效率不是很高，限制了该方法的应用。
(3)浓缩结晶法：浓缩结晶法是对拜耳液进行一些预处理，降低草酸钠在溶液中的溶解度，使有机物自发结晶，或者加入适当的晶种引发有机物结晶，进而进行分离。该方法经浓缩后虽然效果好，但是铝洗液要经过蒸发器，并且耗费更多的石灰，造成成本升高。
(4)沉淀法：沉淀法就是向拜耳液中加入某种化合物，使其与溶液中的有机物络合形成沉淀，从而从拜耳液中沉淀下来，经过滤后除去有机物。沉淀通过物理吸附和化学吸附除去一些有机杂质。但是胶状氢氧化物沉淀难以分离，并且含有铝，造成铝的损失。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种多段双氧水去除氧化铝中的有机物的方法。本发明的H2O2加入到铝酸钠溶液中，它可以与铝酸钠溶液充分接触，并且H2O2自身有氧化分解的特性，可以实现在常压条件下去除有机物，降低设备的运行压力；具有能耗小、效率高、成本低、易分离的特点。
本发明技术方案：一种多段双氧水去除氧化铝生产过程中的有机物的方法，步骤如下：
(1)将浸出液注入铝土矿中，浸出铝土矿中的氧化铝，得铝酸钠溶液，溶液晶种分解后过滤，得种分母液；
(2)取所述种分母液，测定种分母液中有机物的含量，计算反应所需双氧水的总体积V；
(3)向种分母液中加入总体积V的50-70％的双氧水，反应1-60min，反应后溶液进入蒸发阶段，称为蒸发母液；
(4)向所述蒸发母液中加入总体积V的20-40％的双氧水，反应1-60min，蒸发母液蒸发后得到的溶液作为浸出液循环使用；
(5)向所述循环使用的浸出液中加入总体积V的5-15％的双氧水，然后重复上述步骤。
前述的多段双氧水去除氧化铝生产过程中的有机物的方法，所述步骤(2)中，是以种分母液中的总碳浓度表示有机物的含量，所需双氧水的总体积通过公式计算得出，式中CTC为种分母液中的总碳浓度，V0为种分母液总体积，CH2O2为双氧水浓度，b为过量系数。
前述的多段双氧水去除氧化铝生产过程中的有机物的方法，所述过量系数b的取值范围为0.1-1。
前述的多段双氧水去除氧化铝生产过程中的有机物的方法，所述步骤(3)中，加入的双氧水的量为总体积V的60％，反应时间为30min。
前述的多段双氧水去除氧化铝生产过程中的有机物的方法，所述步骤(4)中，加入的双氧水的量为总体积V的30％，反应时间为30min。
前述的多段双氧水去除氧化铝生产过程中的有机物的方法，所述步骤(5)中，加入的双氧水的量为总体积V的10％。
本发明的有益效果：
1、在完全遵从现有拜耳法生产流程的基础上，本发明不添加任何催化剂，可以对低温、常压条件下种分母液和高温条件下蒸发母液中有机物进行氧化去除，具有成本低、能耗小的有益效果。
2、双氧水多段去除氧化铝中的有机物的这种方法可以在拜耳法连续生产过程中进行，由于其氧化过程中溶解度大，无沉淀物产生，不会对生产造成影响，具有效率高、无污染的有益效果。
3、相对于单一的去除生产过程中的种分母液、蒸发母液或循环溶出液中的有机物，双氧水多段去除方法的有机物去除效果较好、双氧水的利用率高。
4、由于种分母液温度低，蒸发母液温度较高，双氧水在高温情况下容易挥发，因此，通过分段加入，降低了因反应不及时而挥发的双氧水的量。
5、由于双氧水反应后会产生大量气体，而蒸发装置是密闭系统，因此，通过分段加入，在蒸发母液中只加入20-40％V的双氧水，减少了蒸发装置中产生的气体量，降低了反应气体对蒸发装置带来的负担。
实验例
为了进一步说明本发明的有益效果，发明人做了如下实验：
实验例1：H2O2一次性加入
取来自广西平果氧化铝厂拜耳法工序的种分母液和蒸发母液各一份，分别计算其反应需要的双氧水的总体积V，将反应需要的双氧水分别全部加入种分母液和蒸发母液中，反应30min，再测试其中的有机物含量，测试结果如表1所示。
表1 H2O2一次性加入时，种分母液和蒸发母液中有机物的去除率
实验例2：H2O2多段加入
取来自广西平果氧化铝厂拜耳法工序的种分母液，计算种分母液中有机物反应需要的双氧水的总体积V，然后将总体积V的60％的双氧水加入种分母液中，反应30min，反应后的种分母液进入蒸发阶段，向蒸发阶段的溶液(蒸发母液)中加入总体积V的30％的双氧水，反应30min，蒸发后的溶剂循环使用，用于浸出铝土矿，同时向浸出液中加入总体积V的10％的双氧水，一个循环后测试溶液中有机物的总去除率，测试结果如表2所示。
表2 H2O2分段加入时，溶液中有机物的去除率
实验例3：O2氧化法去除有机物
取来自广西平果氧化铝厂拜耳法工序的种分母液，计算种分母液中有机物反应需要的氧气的总体积V，然后将总体积V的60％的氧气加入种分母液中，反应30min，反应后的种分母液进入蒸发阶段，向蒸发阶段的溶液(蒸发母液)中加入总体积V的30％的氧气，反应30min，蒸发后的溶剂循环使用，用于浸出铝土矿，同时向浸出液中加入总体积V的10％的氧气，一个循环后测试溶液中有机物的总去除率，测试结果如表3所示。
表3 O2分段加入时，溶液中有机物的去除率
实验总结：通过对比实验例1和实验例2可知，分段加入双氧水时，种分母液或蒸发母液中的有机物的单独去除率低于将双氧水一次性加入时的去除率，但分段加入双氧水时，在一个浸出液循环结束后，溶液中的有机物总去除率高于将双氧水单独全部加入种分母液或蒸发母液中时的有机物去除率。同时，通过对比实验例2和实验例3可知，加入双氧水时，有机物的去除率高于加入氧气时的有机物的去除率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例1：一种多段双氧水去除氧化铝生产过程中的有机物的方法，步骤如下：
(1)将浸出液注入铝土矿中，浸出铝土矿中的氧化铝，得铝酸钠溶液，溶液晶种分解后过滤，得种分母液；
(2)取所述种分母液，以种分母液中的总碳浓度表示有机物的含量，通过公式计算得出反应需要的双氧水的总体积V(式中CTC为种分母液中的总碳浓度，V0为种分母液总体积，CH2O2为双氧水浓度，b为过量系数)，其中b的取值范围为0.5；
(3)向种分母液中加入总体积V的60％的双氧水，反应30min，反应后溶液进入蒸发阶段，称为蒸发母液；
(4)向所述蒸发母液中加入总体积V的30％的双氧水，反应30min，蒸发母液蒸发后得到的溶液作为浸出液循环使用；
(5)向所述循环使用的浸出液中加入总体积V的10％的双氧水，然后重复上述步骤。
实施例2：一种多段双氧水去除氧化铝生产过程中的有机物的方法，步骤如下：
(1)将浸出液注入铝土矿中，浸出铝土矿中的氧化铝，得铝酸钠溶液，溶液晶种分解后过滤，得种分母液；
(2)取所述种分母液，以种分母液中的总碳浓度表示有机物的含量，通过公式计算得出反应需要的双氧水的总体积V(式中CTC为种分母液中的总碳浓度，V0为种分母液总体积，CH2O2为双氧水浓度，b为过量系数)，其中b的取值范围为0.1；
(3)向种分母液中加入总体积V的70％的双氧水，反应60min，反应后溶液进入蒸发阶段，称为蒸发母液；
(4)向所述蒸发母液中加入总体积V的20％的双氧水，反应1min，蒸发母液蒸发后得到的溶液作为浸出液循环使用；
(5)向所述循环使用的浸出液中加入总体积V的10％的双氧水，然后重复上述步骤。
实施例3：一种多段双氧水去除氧化铝生产过程中的有机物的方法，步骤如下：
(1)将浸出液注入铝土矿中，浸出铝土矿中的氧化铝，得铝酸钠溶液，溶液晶种分解后过滤，得种分母液；
(2)取所述种分母液，以种分母液中的总碳浓度表示有机物的含量，通过公式计算得出反应需要的双氧水的总体积V(式中CTC为种分母液中的总碳浓度，V0为种分母液总体积，CH2O2为双氧水浓度，b为过量系数)，其中b的取值范围为1；
(3)向种分母液中加入总体积V的50％的双氧水，反应1min，反应后溶液进入蒸发阶段，称为蒸发母液；
(4)向所述蒸发母液中加入总体积V的40％的双氧水，反应60min，蒸发母液蒸发后得到的溶液作为浸出液循环使用；
(5)向所述循环使用的浸出液中加入总体积V的10％的双氧水，然后重复上述步骤。

Claims (6)

1.一种多段双氧水去除氧化铝生产过程中的有机物的方法，其特征在于，步骤如下：
(1)将浸出液注入铝土矿中，浸出铝土矿中的氧化铝，得铝酸钠溶液，溶液晶种分解后过滤，得种分母液；
(2)取所述种分母液，测定种分母液中有机物的含量，计算反应所需双氧水的总体积V；
(3)向种分母液中加入总体积V的50-70％的双氧水，反应1-60min，反应后溶液进入蒸发阶段，称为蒸发母液；
(4)向所述蒸发母液中加入总体积V的20-40％的双氧水，反应1-60min，蒸发母液蒸发后得到的溶液作为浸出液循环使用；
(5)向所述循环使用的浸出液中加入总体积V的5-15％的双氧水，然后重复上述步骤。
2.如权利要求1所述的多段双氧水去除氧化铝生产过程中的有机物的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，是以种分母液中的总碳浓度表示有机物的含量，所需双氧水的总体积通过公式计算得出，式中CTC为种分母液中的总碳浓度，V0为种分母液总体积，CH2O2为双氧水浓度，b为过量系数。
3.如权利要求2所述的多段双氧水去除氧化铝生产过程中的有机物的方法，其特征在于：所述过量系数b的取值范围为0.1-1。
4.如权利要求1所述的多段双氧水去除氧化铝生产过程中的有机物的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，加入的双氧水的量为总体积V的60％，反应时间为30min。
5.如权利要求1所述的多段双氧水去除氧化铝生产过程中的有机物的方法，其特征在于：所述步骤(4)中，加入的双氧水的量为总体积V的30％，反应时间为30min。
6.如权利要求1所述的多段双氧水去除氧化铝生产过程中的有机物的方法，其特征在于：所述步骤(5)中，加入的双氧水的量为总体积V的10％。
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