CN108640134A

CN108640134A - 一种重组结构及结构分离纯化方法

Info

Publication number: CN108640134A
Application number: CN201810611035.7A
Authority: CN
Inventors: 黄铭
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-06-14
Filing date: 2018-06-14
Publication date: 2018-10-12

Abstract

本发明为一种重组结构及结构分离纯化方法，解决氧化铝生产过程中的循环母液的有效利用率低的问题。主要的工艺步骤：1）取待分离的液体，采用铝生产过程中的常规化学滴定检测方法进行分析检测钠和铝的含量，得到ak值，计算确定钠、铝、水三种结构比例的定量配置方案,2）溶液通过浓缩减少水分或者添加水分，对结构重组进行诱导其自组装过程，完成其结构的重组；3）将完成自组装过程的溶液通过分离设备，得到高钠溶液和高铝溶液。

Description

一种重组结构及结构分离纯化方法

技术领域

本发明涉典型分离纯化领域，涉及从分离拜耳法生产氧化铝中的溶中分离出高钠和高铝溶液的生产分离工艺；涉及海水中的物质分离，污水中重金属分离等分离领域。

背景技术

拜耳法生产氧化铝是拜尔法建立于1887年，是广泛使用于铝土矿生产氧化铝的工艺方法。迄今为止，90%以上氧化铝产品都源自拜尔法，其优点在于：流程简单，能耗低，产品质量好，相对污染少，是目前最环保的生产方法。其缺点是：氧化铝生产过程中的循环母液的有效利用率低，分解率低，在48～52%之间，收率低。100多年来，世界各国一直在持续研究，但迄今分解率提高不到2%。美、德等国家目前已放弃大幅度提高分解率的尝试，仅着眼于生产流程细节的完善。

发明内容

本发明的目的是提供一种能提高氧化铝生产过程中的循环母液的有效利用率、大幅度提高氧化铝分解率的重组结构及结构分离纯化方法。

本发明是这样实现的：

一种重组结构及结构分离纯化方法，分离纯化不同结构的分离工艺，以分离氧化铝生产过程中钠铝液体为例子，论述本分离纯化方法，其特征主要包括以下工艺步骤：

1）取待分离的液体（铝生产过程中的种分母液和蒸发母液和循环母液），采用铝生产过程中的常规化学滴定检测方法进行分析检测钠和铝的含量，得到ak值，根据理论和实验过程中的相对稳定的溶液状态，计算确定钠、铝、水三种结构比例的定量配置方案，其中结构1中铝-钠-水的摩尔比为1:（1-2）：（0-4）配合成为在溶液中相对稳定的氧化铝-氢氧化钠-水结构；结构2中多余氢氧化钠-水的摩尔比为1：（1-8），配成相对稳定的氢氧化钠和水的结构；

2）溶液通过浓缩减少水分或者添加水分，通过搅拌，超声，微波，研磨等操作中的一种或者几种，控制结构重组温度在-10℃～150℃，时间是0～60小时，对结构重组进行诱导其自组装过程，完成其结构的重组；

3）将完成自组装过程的溶液，在温度范围是-10℃～150℃，转速在800～20000转/分钟，时间是1～60min离心条件下，通过分离设备以后，得到不同结构组分，得到高钠溶液和高铝溶液，达到分离的目的。在一定温度下，是液态时，采用隧道结构分离装备，在一定温度下，是液固状态时，采用常规固液分离方法。

步骤1）取待分离的液体进行分析检测，得到各种物质的不同含量，其中ak值是钠和铝的摩尔比，ak 的范围是2.0～40。

步骤2）定量配置方案，其中结构1中铝-钠-水的摩尔比为1:（1-2）：（0-4）配合成为在溶液中相对稳定的氧化铝-氢氧化钠-水结构；结构2中多余钠-水的摩尔比为1：（1-8），配成相对稳定的氢氧化钠和水的结构。

步骤2）结构重组的温度范围是-10℃～150℃，时间是0～60小时。

步骤3)结构分离的温度范围是-10℃～150℃。

步骤3)分离设备转速在800～20000转/分钟，时间是1～60min。

步骤3)所述分离设备为隧道离心分离装备，包括电机、机架、装于机架上的带气体进口和气体出口的腔体、位于腔体底部与腔体相通的总进液口、位于腔体内的转鼓、装于机架上的一端受电机带动而另一端伸入转鼓上端内的带动转鼓转动的主轴、位于转鼓内与总进液口连通的隧道管、装于主轴上含与隧道管出口相通的带轻液出口的轻液集液盘和带重液出口的重液集液盘的分液环，隧道管为盘旋式隧道管。隧道管由二根平行排列的进、出液口分别与总进液口、分液环上的轻、重液出口相通的管道组成的垂直隧道管。

本发明涉典型分离纯化领域，具体公开了一种重组结构及结构分离纯化方法，比如，分离氧化铝生产过程中溶液，针对拜耳法生产氧化铝的收率低，为增加其循环效率和收率，对其过程中的循环母液进行结构分离，将循环母液分离成高钠溶液和高铝溶液；或者海水中的物质分离纯化，污水中重金属分离等分离领域。本发明是以分离拜耳法生产氧化铝中的溶液为基础，论述本发明的分离方法。

本发明是通过反复论证研讨，从分子制造的理论出发，提出以下思路：1、认为铝酸钠是氧化铝、氢氧化钠、水三种物质在一定条件下，由分子相互作用而形成的一种相对稳定结构； 2、认为应首先建立起液体内部结构的差异及其结构变化规律的微观动力学模型，进行不同结构的分离，以达到不同物质分离的目的。3、用该方法可以解决氧化铝生产过程中分解母液中氢氧化钠的分离问题，将溶液分离成高钠和高铝溶液，高钠溶液作为循环母液返回拜耳循环，增加溶出率，高铝溶液可直接用于分解出氢氧化铝，提高氢氧化铝的收率。

本发明与对比专利CN107200340A 一种氧化铝生产碱肼联合还原溶出方法的不同之处是，对比专利中主要是加入肼后发生化学反应，去除杂质，本发明专利没有加入物质，采用一些物理方法，对溶液进行结构重组后分离，过程中没有化学反应。所以，两个专利有着本质的区别。

本发明专利与对比专利CN107827131A 一种拜耳法生产氧化铝的方法不同之处是，对比专利中，保护的是氧化铝的生产全过程，本发明专利主要是针对此过程中的循环母液/种分母液进行分离，再进入循环生产氧化铝，本发明的内容不属于拜耳法生产氧化铝的生产过程。所以，两个专利没有相似之处。

隧道结构分离装备如图1、图2所示。隧道离心分离装备，包括电机2、机架1、装于机架上的带气体进口11和气体出口12的腔体13、位于腔体底部与腔体相通的总进液口10、位于腔体内的转鼓8、装于机架上的一端受电机带动而另一端伸入转鼓上端内的带动转鼓转动的主轴4、位于转鼓内与总进液口连通的盘旋式隧道管7、装在主轴上含与盘旋式隧道管出口相通的带轻液出口5—1的轻液吸液盘5和带重液出口6—1的重液集液盘6的分液环14。主轴转速为8000转/分。图1中序号3、9分别为压带轮组、油杯。

隧道结构分离装备的目的是为了克服已有传统离心机的不足，提供一种能对不同液体中的物质分离和同一液体中不同分子基团的分离，对处理后的待分离液体进行分离，分离行程短，温差小的隧道离心分离装备。

隧道结构分离装备工作时，将待分离体通过微波加热或超声或者搅拌中的一种或多种预处理后，通过总进液口进入转鼓中，通过盘旋式隧管道或者垂直隧道管后进行离心分离，通过分液环得到不同的物质。通过这种方式，可以进行均相分离，调节不同转速，不同时间进行有效分离。适用不同物质间的富集和分离以及同一物质不同分子基团的富集和分离。各种功能配件进行优化，可实现连续化分离和自动控制；适用于多个领域的物质分离，如医药，化工，环保，材料等领域。

隧道离心分离装备，对预处理后的分离体进行分离操作，利用合适的条件来制备不同的分子基团，通过盘旋式隧道管或垂直隧道管，根据多级塔板数对物质不同分子基团进行高效能分离原理，利用分液环进行分离取出。

隧道结构分离装备可对不同液体中的物质分离和同一液体中不同分子基团的分离，对处理后的待分离液体进行分离操作，分离行程短，温差小

本发明的优点如下：

本发明可以解决氧化铝生产过程中溶液里钠和铝的分离,增加了氧化铝生产过程中,循环母液的有效利用率，将液体中国的钠分离出来，提高了铝的生产效率和一次循环的收率。常规的拜耳法一个循环的生产效率是50%，利用本发明专利中的分离方法，可将一次循环的生产效率提高至80%。在过程中，没有其他物质的加入，不会带入多余的杂质，保证了本系统的有效循环。也没有改变拜耳法生产氧化铝的主要生产过程，只是在母液循环过程中，加入结构重组和结构分离方法，即可有效的增加一次循环效率，提升生产效率本发明专利,可以解决氧化铝生产过程中溶液里钠和铝的分离,增加了氧化铝生产过程中,循环母液的有效利用率，将液体中国的钠分离出来，提高了铝的生产效率和一次循环的收率。常规的拜耳法一个循环的生产效率是50%，利用本发明专利中的分离方法，可将一次循环的生产效率提高至80%。在过程中，没有其他物质的加入，不会带入多余的杂质，保证了本系统的有效循环。也没有改变拜耳法生产氧化铝的主要生产过程，只是在母液循环过程中，加入结构重组和结构分离方法，即可有效的增加一次循环效率，提升生产效率。

本发明对我国铝生产行业生产效率有大幅度提高，在理论和实践上具有世界级的示范意义，具有深远的现实作用和战略影响，以及显著的经济效益。在提高劳动生产率、资源利用率，节约能耗，促进环境保护等方面将发挥深远的作用。

本发明分离方法可应用到其他分离领域，如海水分离，污水中重金属的分离等。

附图说明

图1为隧道离心分离装备图。

图2为图1的局部放大图。

具体实施方式

实施例1：

第一步：取待分离的种分母液进行分析检测，得到ak值为3.5，溶液中氧化钠含量为160 g/kg，氧化铝的含量为75.2 g/kg，通过计算钠、铝、水三种结构比例的定量配置方案，分离此待分离液体1000g的溶液，需要减少298g的水分；

第二步：将1000g待分离溶液通过浓缩减少298g水分，再通过超声和搅拌60min，在90度的温度下对结构重组进行诱导其自组装过程，完成其结构的重组；

第三步：将完成自组装过程的上述相对稳定的溶液，在90度下，通过转速为8000转/min隧道分离设备分离10min，重复分离4次，得到A液中氧化钠含量为 317 g/kg，氧化铝的含量为60g/kg，ak值为8.9，A液301g；得到B液中氧化钠含量为 165 g/kg，氧化铝的含量为143g/kg，ak值为1.9，B液397g。

实施例2：

第一步：取待分离的生产氧化铝过程中的高钠液体进行分析检测，得到ak值为11，溶液中氧化钠含量为 300 g/kg，氧化铝的含量为45 g/kg，通过计算钠、铝、水三种结构比例的定量配置方案，分离此待分离液体1000g的溶液，需要增加100g的水分；

第二步：将1000g待分离溶液增加100g水分，再通过超声和搅拌60min，在80度的温度下对结构重组进行诱导其自组装过程，完成其结构的重组；

第三步：将完成自组装过程的上述溶液，在80度下，通过转速为2000转/min隧道分离设备分离20min，重复分离3次后，得到A液体中氧化钠含量为 305 g/kg，氧化铝的含量为35g/kg，ak值为14.3，A液600g；得到B液中氧化钠含量为 234 g/kg，氧化铝的含量为48g/kg ，ak值为8，B液500g。

实施例3：

第二步：将1000g待分离溶液增加100g水分，再通过超声和搅拌60min，在-5度的温度下对结构重组进行诱导其自组装过程，完成其结构的重组；

第三步：将完成自组装过程的上述溶液，在-5度下，通过常规的离心机分离设备，转速为1000转/min隧道分离设备分离30min，分离1次后，得到液体中氧化钠含量为 330 g/kg，氧化铝的含量为31g/kg，ak值为17.5，液体800g；得到固体中氧化钠含量为 120 g/kg，氧化铝的含量为67g/kg ，ak值为2.94，固体300g。

实施例4：

第一步：取待分离的生产氧化铝过程中的高钠液体进行分析检测，得到ak值为25.8，溶液中氧化钠含量为 360 g/kg，氧化铝的含量为23 g/kg；

第二步：再通过微波，研磨后搅拌24H，在30度的温度下对结构重组进行诱导其自组装过程，完成其结构的重组；

第三步：将完成自组装过程的上述溶液，在30度下，通过转速为5000转/min隧道分离设备分离10min，分离5次后，得到A液体中氧化钠含量为 370 g/kg，氧化铝的含量为13.5g/kg，ak值为45，A液900g；得到B液体中氧化钠含量为 270 g/kg，氧化铝的含量为36.2g/kg ，ak值为4.1，B液100g。

实施例5：

第一步：取待分离的100L海水进行分析检测，液体中锂的含量为0.01%，；

第二步：再通过微波，超声后，在25度的温度下对结构重组进行诱导其自组装过程，完成其结构的重组；

第三步：将完成自组装过程的上述溶液，在25度下，通过转速为10000转/min隧道分离设备分离10min，分离5次后，合并高锂溶液得到A液体中锂的含量为0.076%，A液10L；得到B液体中锂的含量为0.00267%，B液90L。

Claims

1.一种重组结构及结构分离纯化方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：

1）取待分离的铝生产过程中的种分母液和蒸发母液和循环母液，采用铝生产过程中的常规化学滴定检测方法进行分析检测钠和铝的含量，得到ak值，计算确定钠、铝、水三种结构比例的定量配置方案，其中结构1中以铝-钠-水的摩尔比为1:（1-2）：（0-4）配合成为在溶液中相对稳定的氧化铝-氢氧化钠-水结构；结构2中多余氢氧化钠-水的摩尔比为1：（1-8），配成相对稳定的氢氧化钠和水的结构；

3）将完成自组装过程的溶液，在温度范围是-10℃～150℃，转速在800～20000转/分钟，时间是1～60min离心条件下，通过分离设备以后，得到不同结构组分，得到高钠溶液和高铝溶液，达到分离的目的；

在一定温度下，是液态时，采用隧道结构分离装备，在一定温度下，是液固状态时，采用常规固液分离方法。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤1）取待分离的液体进行分析检测，得到各种物质的不同含量，其中ak值是钠和铝的摩尔比，ak 的范围是2.0～40。

3.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤2）定量配置方案，其中结构1中铝-钠-水的摩尔比为1:（1-2）：（0-4）配合成为在溶液中相对稳定的氧化铝-氢氧化钠-水结构；结构2中多余钠-水的摩尔比为1：（1-8），配成相对稳定的氢氧化钠和水的结构。

4.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤2）结构重组的温度范围是-10℃～150℃，时间是0～60小时。

5.如权利要求1所述方法，其特征在于步骤3)结构分离的温度范围是-10℃～150℃。

6.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤3)分离设备转速在800～20000转/分钟，时间是1～60min。

7.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤3)所述分离设备为隧道离心分离装备，包括电机、机架、装于机架上的带气体进口和气体出口的腔体、位于腔体底部与腔体相通的总进液口、位于腔体内的转鼓、装于机架上的一端受电机带动而另一端伸入转鼓上端内的带动转鼓转动的主轴、位于转鼓内与总进液口连通的隧道管、装于主轴上含与隧道管出口相通的带轻液出口的轻液集液盘和带重液出口的重液集液盘的分液环，隧道管为盘旋式隧道管，隧道管由二根平行排列的进、出液口分别与总进液口、分液环上的轻、重液出口相通的管道组成的垂直隧道管，垂直隧道管进液口处有布液器。