CN111777088B - 一种铝酸钠溶液分离的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铝酸钠溶液处理的方法，涉及一种铝酸钠溶液分离的方法，包括下述步骤：1)将溶液中苛碱与氧化铝分子比2.0‑12.0的铝酸钠溶液蒸发浓缩至苛碱浓度为180‑400g/L；2)将蒸发后的铝酸钠溶液采用单级、两级或多级膜分离进行溶液分离，分离后的溶液为高分子比溶液和低分子比溶液，高分子比溶液苛碱与氧化铝分子比为3.0‑50.0，低分子比溶液苛碱与氧化铝分子比为1.1‑3.0，所述低分子比溶液分子比不含3.0的端点。本发明通过膜分离的方法使铝酸钠溶液分离，分离后的低分子比溶液稀释后能够用于添加晶种进行晶种分解，高分子比溶液经蒸发后能够用于进行铝土矿溶出。
Description
技术领域
本发明属于铝酸钠溶液处理的方法，涉及一种铝酸钠溶液分离的方法。
背景技术
铝酸钠溶液是氧化铝生产的载体溶液，也是重要的化工原料。在氧化铝生产过程中，铝酸钠溶液作为拜耳法生产的循环介质，对铝土矿中的氧化铝进行溶出，通过稀释和降温析出氢氧化铝，析出氢氧化铝的铝酸钠溶液经过蒸发浓缩后再进行配料，形成循环。铝酸钠溶液主要是由氢氧化钠溶液和铝酸钠溶液组成，其浓度用每升溶液所含有的苛性钠(Na2OK)和氧化铝(Al2O3)来表示，例如1升铝酸钠溶液含有120g氧化铝，100g苛性钠，则表示为A 120g/L，NK 100g/L，溶液中苛性钠与氧化铝的摩尔比称为分子比，通常用αK表示。纯铝酸钠的理论分子比为1，但工业制备的铝酸钠溶液分子比均大于1，而且分子比＜2.5性质不稳定，在低温和低浓度条件下加入氢氧化铝晶种会自发析出氢氧化铝，高分子比≥2.5性质稳定。在氧化铝生产中低分子比溶液用于晶种分解产出氧化铝，高分子比溶液用于铝土矿溶出溶解铝土矿中的氧化铝。
目前铝酸钠溶液膜分离没有工业上的应用，采用扩散渗析需要加入大量的水，造成得到的溶液浓度低、系统蒸发能耗高；通过电渗析装置分离碱性料液中氢氧化钠和偏铝酸钠，需要电场，而且会造成铝酸钠溶液不稳定析出氢氧化铝，堵塞电渗析装置。
发明内容
发明目的
为解决现有技术铝酸钠溶液稳定分离问题，本发明提供一种铝酸钠溶液分离的方法，使分子比2.0-12.0的铝酸钠溶液通过膜分离的方法分离成低分子比1.1-3.0溶液(不含3.0端点)和高分子比3.0-50.0溶液。
技术方案
一种铝酸钠溶液分离的方法，包括下述步骤：
1)将溶液中苛碱与氧化铝分子比2.0-12.0的铝酸钠溶液蒸发浓缩至苛碱浓度为180-400g/L；
2)将蒸发后的铝酸钠溶液采用单级、两级或多级膜分离进行溶液分离，分离后的溶液为高分子比溶液和低分子比溶液，高分子比溶液苛碱与氧化铝分子比为3.0-50.0，低分子比溶液苛碱与氧化铝分子比为1.1-3.0，所述低分子比溶液分子比不含3.0的端点。
进一步的，所述步骤1)中铝酸钠溶液是由NaOH和NaAlO2溶液组成的，蒸发前苛碱浓度为50-180g/L，蒸发前苛碱浓度不含180g/L的端点。
进一步的，所述步骤2)中膜分离为反渗透膜过滤、纳滤膜过滤或超滤膜过滤中的一种。
进一步的，所述步骤1)中铝酸钠溶液蒸发采用降膜蒸发或MVR蒸发中的一种。
进一步的，所述膜分离是在管式膜过滤装置内进行的，将铝酸钠溶液采用多级膜分离进行溶液分离，所述管式膜过滤装置包括壳身、前端壳体、后端壳体、膜前支撑件、膜后支撑件、膜、前电动推杆和后电动推杆，壳身的前端外固定有前端壳体，壳身的后端外固定有后端壳体，壳身内侧的前后两端分别设有膜前支撑件和膜后支撑件，多个管状的膜的前后端分别固定于膜前支撑件和膜后支撑件上，膜前支撑件和膜后支撑件设有与膜的内腔连通的液孔，膜前支撑件的液孔、膜的内腔和膜后支撑件的液孔将前端壳体和后端壳体的内腔连通在一起，壳身设有低分子比溶液出口，前端壳体设有铝酸钠溶液入口，后端壳体设有高分子比溶液出口，前端壳体外设有前电动推杆，后端壳体外设有后电动推杆，前电动推杆和后电动推杆的推杆穿过了前端壳体和后端壳体，推杆的端部设有密封端头，每个膜前支撑件的液孔皆设有一个与其配合使用的前电动推杆，每个膜后支撑件的液孔皆设有一个与其配合使用的后电动推杆，每个推杆端部的密封端头在推杆伸出后，皆能够将其所对应的液孔封闭。
进一步的，所述前电动推杆和后电动推杆皆包括电动推杆主体、推杆和密封端头，电动推杆主体的一端设有连接端，连接端设有螺丝孔，连接端通过螺丝与前端壳体和后端壳体连接在一起，推杆是穿过连接端的，推杆的端部设有密封端头。
进一步的，所述前电动推杆与前端壳体之间设有推杆密封圈，后电动推杆的推杆与后端壳体之间也设有推杆密封圈；壳身和前端壳体之间设有前密封圈，壳身和后端壳体之间设有后密封圈。
优点及效果
本发明通过膜分离的方法使铝酸钠溶液分离，分离后的低分子比溶液稀释后能够用于添加晶种进行晶种分解，高分子比溶液经蒸发后能够用于进行铝土矿溶出。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不仅局限于下列内容的表述。
图1为本专利方法流程示意图；
图2为管式膜过滤装置的整体结构剖视结构示意图；
图3为管式膜过滤装置的整体外部结构示意图；
图4为膜前支撑件和膜后支撑件的正视结构示意图；
图5为膜前支撑件和膜后支撑件的右视结构示意图；
图6为前电动推杆的结构示意图。
附图标记说明：1.壳身、2.前端壳体、3.后端壳体、4.膜前支撑件、5.膜后支撑件、6.膜、7.铝酸钠溶液入口、8.高分子比溶液出口、9.低分子比溶液出口、10.前电动推杆、11.后电动推杆、12.前密封圈、13.后密封圈、41.支撑主体、42.支撑管、101.电动推杆主体、102.连接端、103.推杆、104.密封端头、105.推杆密封圈。
具体实施方式
如图1所示，一种铝酸钠溶液分离的方法，包括下述步骤：
1)将溶液中苛碱(Na2OK)与氧化铝(Al2O3)分子比2.0-12.0的铝酸钠溶液采用降膜蒸发或MVR蒸发浓缩至苛碱浓度为180-400g/L；铝酸钠溶液是由NaOH和NaAlO2溶液组成的，蒸发前苛碱浓度为50-180g/L，蒸发前苛碱浓度不含180g/L的端点；
2)将蒸发后的铝酸钠溶液采用单级、两级或多级膜分离进行溶液分离，分离后的溶液为高分子比溶液和低分子比溶液，高分子比溶液苛碱与氧化铝分子比为3.0-50.0，低分子比溶液苛碱与氧化铝分子比为1.1-3.0，所述低分子比溶液分子比不含3.0的端点；膜分离为反渗透膜过滤、纳滤膜过滤或超滤膜过滤中的一种，反渗透膜孔径为0.1-1nm，纳滤膜孔径为1-10nm，超滤膜孔径为10-100nm，优选使用纳滤膜。
如图2-图6所示，当将铝酸钠溶液采用多级膜分离进行溶液分离时，步骤1)的膜分离步骤是在管式膜过滤装置内进行的，管式膜过滤装置包括壳身1、前端壳体2、后端壳体3、膜前支撑件4、膜后支撑件5、膜6、前电动推杆10和后电动推杆11，壳身1的前端外固定并套有前端壳体2，壳身1的后端外固定并套有后端壳体3，壳身1和前端壳体2之间设有前密封圈12，壳身1和后端壳体3之间设有后密封圈13，壳身1内侧的前后两端分别固定有膜前支撑件4和膜后支撑件5，膜前支撑件4和膜后支撑件5皆是由支撑主体41和支撑管42组成的，支撑管42位于支撑主体41的一侧，支撑管42设有膜6端部塞入的腔体，壳身1、前端壳体2和膜前支撑件4的支撑主体41优选通过从侧壁拧入螺丝的方式将三者固定连接在一起，壳身1、后端壳体3和膜后支撑件5的支撑主体41也优选通过从侧壁拧入螺丝的方式将三者固定连接在一起。多个管状的膜6的前后端分别固定于膜前支撑件4和膜后支撑件5上，膜前支撑件4和膜后支撑件5设有与膜6的内腔连通的液孔，膜前支撑件4的液孔、膜6的内腔和膜后支撑件5的液孔将前端壳体2和后端壳体3的内腔连通在一起，壳身1设有低分子比溶液出口9，前端壳体2设有铝酸钠溶液入口7，后端壳体3设有高分子比溶液出口8，前端壳体2外设有前电动推杆10，后端壳体3外设有后电动推杆11，前电动推杆10和后电动推杆11的推杆103穿过了前端壳体2和后端壳体3，推杆103的端部设有密封端头104，每个膜前支撑件4的液孔皆设有一个与其配合使用的前电动推杆10，每个膜后支撑件5的液孔皆设有一个与其配合使用的后电动推杆11，每个推杆103端部的密封端头104在推杆103伸出后，皆能够将其所对应的液孔封闭。前电动推杆10和后电动推杆11皆包括电动推杆主体101、推杆103和密封端头104，电动推杆主体101的一端设有连接端102，连接端102设有螺丝孔，连接端102通过螺丝与前端壳体2和后端壳体3连接在一起，推杆103是穿过连接端102的，推杆103的端部设有密封端头104。前电动推杆10与前端壳体2之间设有推杆密封圈105，后电动推杆11的推杆103与后端壳体3之间也设有推杆密封圈105。
管式膜过滤装置使用时，铝酸钠溶液通过铝酸钠溶液入口7进入装置内，铝酸钠溶液进入膜前支撑件4、膜6和膜后支撑件5内，能够通过膜6并从低分子比溶液出口9中流出的为低分子比溶液，从高分子比溶液出口8流出的为高分子比溶液。低分子比溶液出口9优选需要抽负压，更有利于低分子比溶液从膜6过滤出来。
当管式膜过滤装置使用时发现低分子比溶液出口9流出的溶液分子比突然升高，则需启动前电动推杆10和后电动推杆11，推杆103伸出并通过推杆密封圈105密封其相对应的液孔排查是哪个膜6出现了问题。每一个膜6的两端皆连通有前支撑件4和膜后支撑件5的一个液孔，整体称为一条液孔，当管式膜过滤装置使用时发现低分子比溶液出口9流出的溶液分子比突然升高，则启动其中一条液孔两侧的电动推杆10和后电动推杆11，将其两端封堵，如因此发现继续从低分子比溶液出口9流出的溶液分子比下降了，则可以判定该条液孔的膜6出现了损坏，可以将其一直封堵，直到设备空闲时，控制电动推杆10和后电动推杆11的推杆103缩回，拆开装置进行更换膜6；如果启动其中一条液孔两侧的电动推杆10和后电动推杆11，将其两端封堵，没有因此导致低分子比溶液出口9流出的溶液分子比下降，则将该条液孔两侧的电动推杆10和后电动推杆11的推杆11缩回，启动别条液孔两侧的电动推杆10和后电动推杆11，直到排查出损坏的膜6。本设备可以在设备使用过程中不用间断生产，还能够保证各出口溶液的分子比和排查出问题膜6，方便生产过后将其更换。
实施例1
一种铝酸钠溶液分离的方法，包括下述步骤：
1)将溶液中苛碱与氧化铝分子比2.0的铝酸钠溶液采用降膜蒸发浓缩至苛碱浓度为180g/L；铝酸钠溶液是由NaOH和NaAlO2溶液组成的，蒸发前苛碱浓度为50g/L；
2)将蒸发后的铝酸钠溶液采用单级膜分离进行溶液分离，分离后的溶液为高分子比溶液和低分子比溶液，高分子比溶液苛碱与氧化铝分子比为3.0，低分子比溶液苛碱与氧化铝分子比为1.1；膜分离为反渗透膜过滤。
实施例2
一种铝酸钠溶液分离的方法，包括下述步骤：
1)将溶液中苛碱与氧化铝分子比12.0的铝酸钠溶液采用MVR蒸发浓缩至苛碱浓度为400g/L；铝酸钠溶液是由NaOH和NaAlO2溶液组成的，蒸发前苛碱浓度为179.8g/L；
2)将蒸发后的铝酸钠溶液采用两级膜分离进行溶液分离，分离后的溶液为高分子比溶液和低分子比溶液，高分子比溶液苛碱与氧化铝分子比为50.0，低分子比溶液苛碱与氧化铝分子比为2.98；膜分离为纳滤膜过滤。
实施例3
一种铝酸钠溶液分离的方法，包括下述步骤：
1)将溶液中苛碱与氧化铝分子比7.0的铝酸钠溶液采用降膜蒸发浓缩至苛碱浓度为250g/L；铝酸钠溶液是由NaOH和NaAlO2溶液组成的，蒸发前苛碱浓度为120g/L；
2)将蒸发后的铝酸钠溶液采用多级膜分离进行溶液分离，分离后的溶液为高分子比溶液和低分子比溶液，高分子比溶液苛碱与氧化铝分子比为28，低分子比溶液苛碱与氧化铝分子比为2.0；膜分离为超滤膜过滤。
显然，本发明的上述实施方式仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (6)
1.一种铝酸钠溶液分离的方法，其特征在于：包括下述步骤：
1）将溶液中苛碱与氧化铝分子比2.0-12.0的铝酸钠溶液蒸发浓缩至苛碱浓度为180-400g/L；
2）将蒸发后的铝酸钠溶液采用单级、两级或多级膜分离进行溶液分离，分离后的溶液为高分子比溶液和低分子比溶液，高分子比溶液苛碱与氧化铝分子比为3.0-50.0，低分子比溶液苛碱与氧化铝分子比为1.1-3.0，所述低分子比溶液分子比不含3.0的端点；
所述膜分离是在管式膜过滤装置内进行的，将铝酸钠溶液采用多级膜分离进行溶液分离，所述管式膜过滤装置包括壳身（1）、前端壳体（2）、后端壳体（3）、膜前支撑件（4）、膜后支撑件（5）、膜（6）、前电动推杆（10）和后电动推杆（11），壳身（1）的前端外固定有前端壳体（2），壳身（1）的后端外固定有后端壳体（3），壳身（1）内侧的前后两端分别设有膜前支撑件（4）和膜后支撑件（5），多个管状的膜（6）的前后端分别固定于膜前支撑件（4）和膜后支撑件（5）上，膜前支撑件（4）和膜后支撑件（5）设有与膜（6）的内腔连通的液孔，膜前支撑件（4）的液孔、膜（6）的内腔和膜后支撑件（5）的液孔将前端壳体（2）和后端壳体（3）的内腔连通在一起，壳身（1）设有低分子比溶液出口 （9），前端壳体（2）设有铝酸钠溶液入口 （7），后端壳体（3）设有高分子比溶液出口（8），前端壳体（2）外设有前电动推杆（10），后端壳体（3）外设有后电动推杆（11），前电动推杆（10）和后电动推杆（11）的推杆（103）穿过了前端壳体（2）和后端壳体（3），推杆（103）的端部设有密封端头（104），每个膜前支撑件（4）的液孔皆设有一个与其配合使用的前电动推杆（10），每个膜后支撑件（5）的液孔皆设有一个与其配合使用的后电动推杆（11），每个推杆（103）端部的密封端头（104）在推杆（103）伸出后，皆能够将其所对应的液孔封闭。
2.根据权利要求1所述铝酸钠溶液分离的方法，其特征在于：所述步骤1）中铝酸钠溶液是由NaOH和NaAlO2溶液组成的，蒸发前苛碱浓度为50-180g/L，蒸发前苛碱浓度不含180g/L的端点。
3.根据权利要求1所述铝酸钠溶液分离的方法，其特征在于：所述步骤2）中膜分离为反渗透膜过滤、纳滤膜过滤或超滤膜过滤中的一种。
4.根据权利要求1所述铝酸钠溶液分离的方法，其特征在于：所述步骤1）中铝酸钠溶液蒸发采用降膜蒸发或MVR蒸发中的一种。
5.根据权利要求1所述的铝酸钠溶液分离的方法，其特征在于：所述前电动推杆（10）和后电动推杆（11）皆包括电动推杆主体（101）、推杆（103）和密封端头（104），电动推杆主体（101）的一端设有连接端（102），连接端（102）设有螺丝孔，连接端（102）通过螺丝与前端壳体（2）和后端壳体（3）连接在一起，推杆（103）是穿过连接端（102）的，推杆（103）的端部设有密封端头（104）。
6.根据权利要求5所述的铝酸钠溶液分离的方法，其特征在于：所述前电动推杆（10）与前端壳体（2）之间设有推杆密封圈（105），后电动推杆（11）的推杆（103）与后端壳体（3）之间也设有推杆密封圈（105）；壳身（1）和前端壳体（2）之间设有前密封圈（12），壳身（1）和后端壳体（3）之间设有后密封圈（13）。
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