CN107572570A

CN107572570A - 一种从拜耳法洗液中脱除草酸盐的方法

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Publication number: CN107572570A
Application number: CN201710832985.8A
Authority: CN
Inventors: 臧海伟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2017-09-15
Publication date: 2018-01-12

Abstract

本发明提供了一种从拜耳法洗液中脱除草酸钠的方法，首先在洗液中加NaOH使草酸钠结晶析出；再进行固液分离，得到草酸钠。洗液中C₂O₄ ^2‑浓度为5‑15克/升；反应液Na₂O_K浓度为200‑300克/升；加入的NaOH为固体或溶液。本发明可有效减少碱和氧化铝的损失，降低去除草酸钠的成本并制得较纯的草酸钠产物；避免了石灰的使用，减小了残留物的体积，改善了工况环境；而且在不必特别控制碱液在低浓度范围。本发明提供的脱除草酸钠的方法适用于各类型铝土矿拜耳法生产氧化铝的工艺，适用范围广。

Description

一种从拜耳法洗液中脱除草酸盐的方法

技术领域

本发明属于冶金工程领域，具体涉及一种从拜耳法生产氧化铝的洗液中脱除草酸盐的方法。

背景技术

拜耳法生产氧化铝所用的铝土矿常含有一定量的有机碳。这些有机碳可分为腐殖酸和沥青两大类，后者不溶于碱溶液，全部随赤泥排出；而腐殖酸类有机物在碱和高温作用下生成各种腐殖酸钠，然后逐渐转变为易溶的草酸钠和碳酸钠。溶液中的碳酸钠有专门工艺除去，但草酸钠在溶液中不断积累，达到过饱和时，在温度低时随氢氧化铝析出，温度高时又溶解于溶液中。如果不及时排除生产流程中的草酸钠，其浓度累积越来越高，最终导致大量析出，对氧化铝的粒度、强度乃至于全流程的生产、设备造成严重的后果。结晶析出过程中，草酸钠以细的针状结晶析出，沉积在Al(OH)₃晶种的表面，干扰氢氧化铝的附聚，导致细颗粒的氢氧化铝增多，导致产品细化，造成过滤困难；而且草酸钠也容易在容器内壁析出，从而在容器内壁结壳。当包含草酸钠的氢氧化铝颗粒在煅烧时，高温下草酸钠分解，导致氢氧化铝颗粒破裂，产品中细粒子增多，磨损指数增大。同时，产品氧化铝中氧化钠含量高，降低产品质量。为了防止草酸钠的析出，常采用提高拜耳液温度的方法，但是提高温度造成拜耳液的分解产率下降。因此，生产中需降低氢氧化铝结晶中草酸钠含量，而选择洗涤步骤，洗涤后形成高草酸盐含量的洗液。

现有技术中脱除草酸盐的方法主要有晶种结晶洗涤法、化学沉淀法、吸附法、煅烧法、结晶析出法等。晶种结晶洗涤法是将洗涤晶种洗水蒸发浓缩，草酸钠被结晶出来，被分离和处理，该法热量需求大、能耗大。化学沉淀法应用比较广泛的主要是利用石灰乳进行苛化，虽然能够有效的脱除铝酸钠溶液中的草酸钠，但会造成有价元素的损失，而且仅限于处理低碱浓度的溶液；吸附法虽可大幅降低草酸钠在铝酸钠溶液中的平衡浓度，强化草酸钠的结晶析出，但目前已有的吸附剂仅能吸附部分高分子有机物，对低分子的吸附能力较差，且其回收十分不便；煅烧法脱除草酸钠效果最为彻底，但其成操作难、能耗高、成本高，因此很少采用。还有用离子交换的方法脱除草酸根离子，但这种方法也存在交换树脂成本高，不易再生的缺点，且其对草酸钠脱除的选择性也有待加强。基于此研究发明一种低能耗、成本低的去除拜耳液中草酸盐的方法。

发明内容

针对现有技术中去除草酸盐能耗高、成本高、有价元素有损失等问题，本发明提供一种从拜耳法生产氧化铝的洗液中脱除草酸钠的方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明中AO是指液体中铝酸钠的浓度，表示成等量的Al₂O₃克/升；Na₂O_K表示苛性碱浓度，它是溶液中铝酸钠和氢氧化钠含量之和，表示成Na₂O克/升；Na₂O_T表示全碱浓度，指溶液中苛性碱和碳酸碱之和，表示成Na₂O克/升；草酸钠浓度表示成Na₂C₂O₄克/升；有机碳浓度表示成TOC克/升。

一种从拜耳法洗液中脱除草酸钠的方法，包括以下步骤：

（1）在洗液中加NaOH使草酸钠结晶析出；

（2）将步骤（1）中固液分离，得到草酸钠。

所述洗液是洗涤种子分解获得的氢氧化铝后的含草酸钠的溶液。

可选地，步骤（1）洗液中C₂O₄ ^2-浓度为5-15克/升。

可选地，步骤（1）加NaOH至Na₂O_k浓度为200-300克/升；优选为250-300克/升。

可选地，步骤（1）洗液的温度为20-90℃；优选为60-80℃。

可选地，步骤（1）中NaOH为固体或溶液；优选地，溶液中NaOH浓度为30-50wt%。

作为优选，步骤（1）中还包括洗液浓缩步骤。

作为优选，步骤（2）中还包括采用石灰苛化草酸钠回收NaOH。

本发明提供了一种从拜耳法生产氧化铝的洗液中脱除草酸钠的方法。该方法基于拜耳液中草酸钠含量随碱浓度的升高而降低的反应原理，去除拜耳液中的草酸钠。利用加碱增浓的方式使该溶液中的草酸钠在足量碱液中达到过饱和而结晶析出，加碱后洗液碱浓度越高，草酸钠结晶析出量越大。从而由此形成的草酸钠固体分离出来并安全弃置或采用石灰苛化回收NaOH。

本发明具有以下优点：

本发明提供的方法可替代用石灰苛化而去除草酸钠的方法，在环保要求日益严格的当前，不仅可以省去石灰的使用，而且无有价元素铝氧的损失。该方法加碱结晶析出步骤过程中液体无需加热，环保节能，去除成本远低于石灰苛化法，去除量大，去除彻底，无采用石灰苛化法去除时有草酸钠反溶的情况出现。而且该方法在去除草酸钠的同时，也能去除一定量的有机碳，达到更加净化系统的目的。

本发明提供的从拜耳法洗液中去除草酸钠的方法可有效减少碱和氧化铝的损失，降低去除草酸钠的成本并制得较纯的草酸钠产物；去除效果稳定，效率高，减少二氧化碳间接排放量，避免了石灰的使用，改善了工况环境；而且在工艺上不必特别控制碱液在低浓度范围。本方法由于代替了石灰苛化而减小了残留物的体积，所以可以节约残留物处置和储存的费用；本方法结晶析出简单易行、反应更迅速，因此可减小罐的体积，从而设备更加紧凑；不需要进行苛化和为此设置的化灰机等装置，降低运行成本。本发明提供的方法不但适用于国产的一水铝石矿，也适用于进口铝土矿，如三水铝石或一水软铝石铝土矿，即适用于所有各类型铝土矿拜耳法生产氧化铝的工艺。

附图说明

图1为从拜耳法生产氧化铝的洗液中脱除草酸盐的简易工艺流程图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明，但本发明不受下述实施例的限制。

实施例1 拜耳法洗液中脱除草酸钠。

如图1流程图所示，将C₂O₄ ^2-浓度为12克/升的拜耳洗液的样品500毫升转移到1000毫升的不锈钢反应釜中，洗液本身温度约70℃，无需加热，准备足量的固体碱，加入到洗液中，搅拌混匀，使Na₂O_k浓度为250克/升，反应体系终体积约为580毫升。过滤分离草酸钠沉淀，获得固体8.5克。

对比例1 拜耳法洗液中使用石灰乳脱除草酸钠。

将C₂O₄ ^2-浓度为12克/升的拜耳洗液的样品500毫升转移到1000毫升的不锈钢反应釜中，洗液本身温度约70℃，加热到85℃。保持恒温，以100转/分的转速进行搅拌。当系统温度达到平衡后，定量加入上述制备的石灰乳浆液，反应体系终体积约为700毫升。过滤分离反应沉淀，获得固体48克。

实施例2 脱除草酸钠效果。

将实施例1与对比例1反应釜中反应液在反应开始前、反应30min和60min后的反应液，从反应釜中采集样品，测定Na₂O_T、AO、Na₂O_k与Na₂C₂O₄的含量，结果如下表1所示。结果显示，常规石灰乳脱除草酸钠，虽可被有效的去除，但有价元素铝几乎损失完全；而且随着苛化时间的延长，草酸根有反溶的现象。本发明的方法不但可以有效脱除草酸钠而且不会发生草酸根反溶的现象、没有有价元素铝的损失。将实施例1与对比例1获得的固体滤渣进行XRD分析，分析结果如表2所示。结果显示，采用石灰乳脱除草酸钠所得的固体中主要含铝酸钙及氢氧化钙相，以及草酸钙相；本发明的方法的产物主要为草酸钠，无有价元素铝损失。对TOC的去除效果优于传统使用石灰乳的工艺。

表1 反应液成分分析

表2 反应产物成分分析

实施例拜耳法洗液中脱除草酸钠。

取三份400毫升拜耳法洗液分别倒入1000毫升不锈钢反应釜中，无需加热，按照表3中加NaOH至Na₂O_k浓度为250克/升左右，搅拌混匀。

在试验开始时和反应30 min后，从1000毫升反应釜中采集样品，用0.45微米过滤器过滤，测定Na₂O_T、AO、Na₂O_k与Na₂C₂O₄的含量，并计算体系中总Na₂C₂O₄和其去除率，结果见表4。由表4数据可知，本发明的方法对草酸钠的去除效果良好，洗液AO没有较大变化，且保持在较低数值，不会使粘度增大，利于过滤分离。

表3 拜耳法洗液中脱除草酸钠

表4 反应液与反应产物成分分析

以上所述，仅是本发明的较佳实例而已，并非对本发明任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实例如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种从拜耳法洗液中脱除草酸钠的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）在洗液中加NaOH使草酸钠结晶析出；

（2）将步骤（1）中固液分离，得到草酸钠。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，洗液中C₂O₄ ^2-浓度为5-15克/升。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）加NaOH至Na₂O_K浓度为200-300克/升。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，洗液的温度为20-90℃。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中NaOH为固体或溶液。

6.根据权利要求1或5任一所述的方法，其特征在于，溶液中NaOH浓度为32-50wt%。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中还包括洗液浓缩步骤。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中还包括采用石灰苛化草酸钠回收NaOH步骤。