CN117800373A - 一种从氢氧化铝洗液中浓缩脱除草酸盐的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种从氢氧化铝洗液中浓缩脱除草酸盐的方法，包括以下步骤：（1）控制氢氧化铝晶种分解过程中逐步降温；（2）将分解槽中吸附有草酸钠的氢氧化铝料浆输送到平盘过滤机进行洗涤，（3）将步骤（2）的氢氧化铝洗液和部份晶种进行蒸发浓缩，(4)将步骤（3）增浓后的氢氧化铝料浆送到结晶槽，在结晶槽中加入草酸钠晶种，结晶析出草酸钠；(5)将步骤（4）已经结晶析出草酸钠的排盐沉降槽底流送至过滤机进行过滤，得到滤液和滤饼，滤液返回拜耳法生产流程，滤饼即为脱除的草酸钠。本发明操作简单，草酸钠脱除效果好，成本低，易于工业生产，在排出草酸盐的同时做到提升蒸发强制效率与碳酸钠的排除。
Description
技术领域
本发明涉及氧化铝生产技术领域，具体是一种从氢氧化铝洗液中浓缩脱除草酸盐的方法。
背景技术
氧化铝生产的原料是铝土矿，铝土矿尤其是三水铝土矿和一些一水软铝矿石，常常含有0.1wt％～0.5wt％的有机碳，这些有机物可以分为腐殖酸及沥青两大类，后者实际不溶于碱溶液，在拜耳法生产过程的溶出条件下全部随赤泥排出。腐殖酸类的高分子有机物在碱和高温作用下生成各种腐殖酸钠，逐渐转变为易溶的草酸盐和碳酸盐，溶液中的碳酸盐较易除去，草酸盐去除难度系数较大，使之在溶液中不断累积，达到过饱和。因此，草酸盐被认为是氧化铝生产危害最大的有机物。
草酸盐一般以溶解的草酸钠和结晶草酸钠两种形态存在于拜耳法生产溶液中。首先，对于溶解的草酸钠，由于氢氧化铝的分离需经过平盘过滤机进行过滤操作，利用90℃以上热水对氢氧化铝进行洗涤，此过程中部分存在于氢氧化铝表面的草酸钠重新溶解在溶液中，滤液回收后进入拜耳法循环中，导致草酸钠在生产流程中不断的积累，如果无法有效排除出流程，对生产造成严重影响。第二，当草酸钠达到饱和浓度后，在循环过程中温度较低的生产环节，以极细的针状结晶析出，因为分解过程需要降低温度，因此分解过程为草酸钠结晶创造了便利条件。当草酸钠与氢氧化铝共同结晶析出，附着和结晶在氢氧化铝表面的草酸钠被称为表面草酸钠。草酸钠促使小颗粒氢氧化铝晶体的产生，氢氧化铝在草酸钠晶体上的二次成核形成了小颗粒氢氧化铝。草酸钠也能在氢氧化铝晶种上析出，使其失去表面活性，降低氢氧化铝附聚效率，导致了小颗粒晶体的大量产生。由于这部分氢氧化铝表面草酸钠的存在，直接影响到产品氢氧化铝粒度的控制，从而造成氢氧化铝产品粒度的细化。
草酸钠单独结晶为针状草酸钠，对氧化铝生产过程中采用立盘过滤机作为种子过滤机进行过滤操作时，这部分细小的针状草酸钠能够堵塞滤布，造成立盘过滤机产能降低，严重情况下造成立盘无法正常运行，影响整个生产流程无法继续进行。草酸钠会影响氢氧化铝粒子的分级，草酸钠通过物理吸附使氢氧化铝粒子结合在一起。虽然这样能使脱水变得容易一些，但是它对氢氧化铝分级、晶种的生成有一定的不利影响。
正常拜耳法氢氧化铝(Al2O3.3H2O---下以AH表示)的结晶形态规整，表面干净。在拜耳法生产过程中，随着铝酸钠溶液中草酸钠含量的增加，在一定的条件下，溶液中的草酸钠，将以固体的形态，附着在氢氧化铝的表面。析出初期有少量草酸盐附着在AH的表面，由于量少，此时对生产的影响不明显。随着液相草酸盐浓度的升高或者其他条件的变化，析出中期，液相中的草酸盐会不断的从溶液中析出，进入到固相，附着在AH的表面。此时对生产已有影响，还不至于使立盘产能大幅度降低。但随着时间的延续，析出后期，越来越多的草酸盐进入到固相，附着在AH的表面，直接影响到种分分解过滤作业的进行。这时种分粒度开始细化，立盘产能严重降低，甚至影响液量的正常循环。析出末期，最严重时，产品粒度严重细化，立盘、平盘过料严重不足，直接造成产品粒度的严重细化和生产流程的中断。
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。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，但会造成有价元素氧化铝的大量损失，处理成本高，每处理1吨草酸盐成本在7000元以上，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方法，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。现有晶种结晶洗涤法是将洗涤晶种洗水进行石灰苛化，苛化造成氧化铝大量损失，成本高，该法晶种洗涤阶段流程也较为复杂。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种从氢氧化铝洗液中浓缩脱除草酸盐的方法，该方法运用结晶法原理设计流程，将氢氧化铝洗液进行蒸发浓缩，添加草酸钠晶种使拜耳液中的有草酸钠失稳而结晶析出，草酸钠被结晶出来，被分离和处理，该方法操作简单，草酸钠脱除效果好，成本低，易于工业生产，在排出草酸盐的同时做到提升蒸发强制效率与碳酸钠的排除。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种从氢氧化铝洗液中浓缩脱除草酸盐的方法，包括以下步骤：
（1）控制氢氧化铝晶种分解过程中逐步降温，过饱和的草酸钠析出并吸附在循环的氢氧化铝表面；
（2）将分解槽中吸附有草酸钠的氢氧化铝料浆输送到平盘过滤机进行洗涤，通过控制洗涤水的水温70-95℃，每吨氢氧化铝加入洗涤水水量为0.25-0.45m3，并以逆流的方式进行两次洗涤，使吸附在氢氧化铝的草酸钠被洗涤溶解在氢氧化铝洗液中，得到富集草酸盐的氢氧化铝洗液；
（3）将步骤（2）的氢氧化铝洗液和部份晶种送入拜耳法生产过程中的带强制循环蒸发器的多效降膜蒸发器进行蒸发浓缩，制得苛性碱浓度为270g/l-320g/l的增浓的氢氧化铝料浆；
(4)将步骤（3）增浓后的氢氧化铝料浆送到带搅拌的结晶槽，搅拌速度4—8rpm,在结晶槽中加入草酸钠晶种，并充分混合；在结晶槽中搅拌结晶并停留4-12小时，结晶析出草酸钠，料浆溢流到带耙机的排盐沉降槽，物料在排盐沉降槽中继续结晶并且固体沉降；控制排盐沉降槽内物料停留时间6-12小时，底流固含20-80g/l；
(5)将步骤（4）已经结晶析出草酸钠的排盐沉降槽底流送至过滤机进行过滤，得到滤液和滤饼，滤液返回拜耳法生产流程，滤饼即为脱除的草酸钠，小部分作为种子返回到步骤（3）中作种子，大部分滤饼经包装外销。
作为本技术方案的优选，所述步骤（2）中富集草酸盐的氢氧化铝洗液中草酸根的浓度为1g/l-7g/l；Nt浓度80-150g/l，Nc浓度5-27g/l，Al2O3浓度40-90g/l。
作为本技术方案的优选，步骤(1)中，控制氢氧化铝晶种分解过程中逐步降温的是宽流道板式换热器。
作为本技术方案的优选，步骤（2）中将分解槽中吸附有草酸钠的氢氧化铝料浆经过水力旋流器分级后，将粗颗粒氢氧化铝料浆输送到平盘过滤机进行洗涤。
作为本技术方案的优选，步骤（3）中，氢氧化铝洗液先送入多效降膜蒸发器，通入0.15-0.2mpa的低压蒸汽，使氢氧化铝洗液初步浓缩，洗液中的苛性碱Nk浓度达到190-240g/l，然后再送入到强制循环蒸发器进行蒸发超浓缩，向强制循环蒸发器中通入蒸汽，并向进入强制循环蒸发器的氢氧化铝洗液中加入浓度为10g/l的草酸盐种子,将强制循环蒸发器的温度控制在110℃-120℃，同时控制氢氧化铝溶液中草酸根浓度达到2.5g/l以上。
作为本技术方案的优选，步骤（3）的氢氧化铝洗液直接进入强制循环蒸发器进行蒸发浓缩，排盐沉降槽的溢流循环送回强制循环蒸发器进行再浓缩。
作为本技术方案的优选，步骤（4）中，结晶槽和排盐沉降槽内的温度不高于90℃，在结晶槽中加入浓度为10-20g/l的草酸钠晶种。
作为本技术方案的优选，步骤（5）中的过滤机采用压滤机、带式过滤机或者全自动连续型立式压滤机过滤，滤饼含水率小于50%。
本发明的有益技术效果：本发明采取的方法是先通过分解过程阶梯降温，利用分解过程析出氢氧化铝的同时，大量氢氧化铝表面吸附草酸盐，再利用平盘过滤机洗涤氢氧化铝产品的同时将吸附在氢氧化铝表面的草酸盐洗涤脱除进入氢氧化铝洗液中，对氢氧化铝洗液蒸发浓缩，将氢氧化铝洗液通入拜耳法生产过程中的强制循环蒸发器进行超浓缩蒸发，在强制循环蒸发器中加入草酸盐晶种，之后，进入结晶槽，同时再加入晶种，使溶液中的杂质结晶析出，对析出草酸盐的排盐沉降槽进行过滤，包装的滤饼即是脱除的草酸盐，达到高效脱除的目的。主要有以下优势：
(1)能利用氧化铝生产原设计的分解流程、氢氧化铝产品洗涤流程、母液蒸发流程和碳酸钠排盐流程及装备，投资少，成本低；
（2）在分解的产品氢氧化铝洗涤过程进行了草酸盐富集，为后续脱除打下了好基础；（3）在洗液蒸发和结晶排盐过程分两次加入晶种，提高了草酸盐脱除效率，脱除率可达60％-75％；
（4）利用强制循环蒸发器将氢氧化铝洗液中的水分蒸发，从而增浓氢氧化铝洗液；
(5)氢氧化铝洗液直接送入强制循环蒸发器可以带走强制循环蒸发器中的碳酸钠结疤，从而使强制循环蒸发器的进料量提高60%左右，提高了强制循环蒸发器的工作效率；
(6)氢氧化铝洗液直接送入强制循环蒸发器能够代替强制循环蒸发器运行过程中需通水对其进行水煮的工艺操作流程，减少拜耳法流程进水量，有效降低拜耳法生产过程中的汽耗。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种从氢氧化铝洗液中浓缩脱除草酸盐的方法，包括以下步骤：（1）控制氢氧化铝晶种分解过程中逐步降温，过饱和的草酸钠析出并吸附在循环的氢氧化铝表面；（2）将分解槽中吸附有草酸钠的氢氧化铝料浆输送到平盘过滤机进行洗涤，通过控制洗涤水的水温70-95℃，每吨氢氧化铝加入洗涤水水量为0.25-0.45m3，并以逆流的方式进行两次洗涤，使吸附在氢氧化铝的草酸钠被洗涤溶解在氢氧化铝洗液中，得到富集草酸盐的氢氧化铝洗液；（3）将步骤（2）的氢氧化铝洗液和部份晶种送入拜耳法生产过程中的带强制循环蒸发器的多效降膜蒸发器进行蒸发浓缩，制得苛性碱浓度为270g/l-320g/l的增浓的氢氧化铝料浆；(4)将步骤（3）增浓后的氢氧化铝料浆送到带低速搅拌的结晶槽,搅拌速度4—8rpm，在结晶槽中加入草酸钠晶种，并充分混合；在结晶槽中搅拌结晶并停留4-12小时，结晶析出草酸钠，料浆溢流到带耙机的排盐沉降槽，物料在排盐沉降槽中继续结晶并且固体沉降；控制排盐沉降槽内物料停留时间6-12小时，底流固含20-80g/l；(5)将步骤（4）已经结晶析出草酸钠的排盐沉降槽底流送至过滤机进行过滤，得到滤液和滤饼，滤液返回拜耳法生产流程，滤饼即为脱除的草酸钠，小部分作为种子返回到步骤（3）中作种子，大部分滤饼经包装外销。
实施例
将Nk160g/l、ak1.5、草酸根1.4-1.6g/l的铝酸钠溶液在分解槽加晶种分解 ，分解首槽温度58—65℃，末槽温度46-51℃，氢氧化铝晶种固含800-850g/l，分解后的氢氧化铝料浆进行选粗分级，分级后的粗颗粒氢氧化铝料浆送到平盘过滤机进行洗涤，富集草酸盐的氢氧化铝洗液Nk浓度80-110g/l、草酸根2.0g/l,该洗液和排盐沉降槽底流来的种子一起送入拜耳法生产过程中的蒸发器、强制循环蒸发器（向强制循环蒸发器同时加入草酸盐种10g/l），向蒸发器中通入蒸汽，将强制循环蒸发器的温度控制在110℃，得到苛性碱浓度为320g/l的超浓缩后的氢氧化铝洗液。超浓缩后的氢氧化铝洗液中草酸根的浓度为5.0g/l。强制循环蒸发器进料量为100m3/h。
将超浓缩后的氢氧化铝料浆和20g/l草酸盐种子用离心泵送入结晶槽、排盐沉降槽，控制槽内温度85℃，超浓缩后的氢氧化铝洗液置于结晶槽--沉降槽内析出时间大于10h，草酸盐和碳酸盐会在此过程中析出，析出后采用板框压滤机进行压滤完成固液分离过程，得到草酸钠含量低的滤液和有机物含量高的滤饼，有机物含量低的滤液返回拜耳法生产流程，有机物含量高的滤饼包装外销。
实施例
将Nk165g/l、ak1.5、草酸根1.4-1.6g/l的铝酸钠溶液在分解槽中加晶种分解，分解首槽温度60—65℃、末槽温度48-53℃、氢氧化铝晶种固含700-800g/l，分解后的氢氧化铝料浆进行选粗分级，分级后的粗颗粒氢氧化铝料浆送到平盘过滤机进行洗涤，富集草酸盐的氢氧化铝洗液Nk浓度100-130g/l、草酸根2.25g/l,该洗液和排盐沉降槽底流来的种子一起送入拜耳法生产过程中的蒸发器、强制循环蒸发器（向强制循环蒸发器同时加入草酸盐种子10g/l），向蒸发器中通入蒸汽，将强制循环蒸发器的温度控制在110℃，得到苛性碱浓度为310g/l的超浓缩后的氢氧化铝洗液。超浓缩后的氢氧化铝洗液中草酸根的浓度为6.1g/l。强制循环蒸发器进料量为100m3/h。
将超浓缩后的氢氧化铝料浆和20g/l草酸盐种子用离心泵送入排盐结晶槽、排盐沉降槽，控制槽内温度85℃，超浓缩后的氢氧化铝洗液置于结晶槽--沉降槽内析出时间大于10h，草酸钠和碳酸盐会在此过程中析出，析出后采用板框压滤机进行压滤完成固液分离过程，得到有机物含量低的滤液和有机物含量高的滤饼，有机物含量低的滤液返回拜耳法生产流程，有机物含量高的滤饼包装外销。经过脱除有机物后，氢氧化铝洗液中有机物脱除率达40％、草酸根脱除率达65％。
实施例
将Nk155g/l、ak1.5、草酸根1.4-1.7g/l的铝酸钠溶液在分解槽中加晶种分解，分解首槽温度62—67℃、末槽温度50-55℃、氢氧化铝晶种固含600-700g/l，分解后的氢氧化铝料浆进行选粗分级，分级后的粗颗粒氢氧化铝料浆送到平盘过滤机进行洗涤，富集草酸盐的氢氧化铝洗液Nk浓度120-140g/l、草酸根2.0g/l,该洗液和排盐沉降槽底流来的种子一起送入拜耳法生产过程中的蒸发器、强制循环蒸发器（向强制循环蒸发器同时加入草酸盐种子10g/l），向蒸发器中通入蒸汽，将强制循环蒸发器的温度控制在110℃，得到苛性碱浓度为300g/l的超浓缩后的氢氧化铝洗液。超浓缩后的氢氧化铝洗液中草酸根的浓度为4.6g/l。强制循环蒸发器进料量为100m3/h。
将超浓缩后的氢氧化铝料浆和20g/l草酸盐种子用离心泵送入排盐结晶槽、排盐沉降槽，控制槽内温度85℃，超浓缩后的氢氧化铝洗液置于结晶槽--沉降槽内析出时间大于10h，有机物(含草酸盐)和碳酸盐会在此过程中析出，析出后采用板框压滤机进行压滤完成固液分离过程，得到有机物含量低的滤液和有机物含量高的滤饼，有机物含量低的滤液返回拜耳法生产流程，有机物含量高的滤饼包装外销。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种从氢氧化铝洗液中浓缩脱除草酸盐的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）控制氢氧化铝晶种分解过程中逐步降温，过饱和的草酸钠析出并吸附在循环的氢氧化铝表面；
（2）将分解槽中吸附有草酸钠的氢氧化铝料浆输送到平盘过滤机进行洗涤，通过控制洗涤水的水温70-95℃，每吨氢氧化铝加入洗涤水水量为0.25-0.45m3，并以逆流的方式进行两次洗涤，使吸附在氢氧化铝的草酸钠被洗涤溶解在氢氧化铝洗液中，得到富集草酸盐的氢氧化铝洗液；
（3）将步骤（2）的氢氧化铝洗液和部份氢氧化铝晶种送入拜耳法生产过程中的带强制循环蒸发器的多效降膜蒸发器进行蒸发浓缩，制得苛性碱浓度为270g/l-320g/l的增浓的氢氧化铝料浆；
(4)将步骤（3）增浓后的氢氧化铝料浆送到带搅拌的结晶槽，搅拌速度4-8rpm，在结晶槽中加入草酸钠晶种，并充分混合；在结晶槽中搅拌结晶并停留4-12小时，结晶析出草酸钠，料浆溢流到带耙机的排盐沉降槽，物料在排盐沉降槽中继续结晶并且固体沉降；控制排盐沉降槽内物料停留时间6-12小时，底流固含20-80g/l；
(5)将步骤（4）已经结晶析出草酸钠的排盐沉降槽底流送至过滤机进行过滤，得到滤液和滤饼，滤液返回拜耳法生产流程，滤饼即为脱除的草酸钠，小部分作为种子返回到步骤（3）中作种子，大部分滤饼经包装外销。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（2）中富集草酸盐的氢氧化铝洗液中草酸根的浓度为1g/l-7g/l；Nt浓度80-150g/l，Nc浓度5-27g/l，Al2O3浓度40-90g/l。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，控制氢氧化铝晶种分解过程中逐步降温的是宽流道板式换热器。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）中将分解槽中吸附有草酸钠的氢氧化铝料浆经过水力旋流器分级后，将粗颗粒氢氧化铝料浆输送到平盘过滤机进行洗涤。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（3）中，氢氧化铝洗液先送入多效降膜蒸发器，通入0.15—0.2mpa的低压蒸汽，使氢氧化铝洗液初步浓缩，洗液中的苛性碱Nk浓度达到190-240g/l，然后再送入到强制循环蒸发器进行蒸发超浓缩，向强制循环蒸发器中通入蒸汽，并向进入强制循环蒸发器的氢氧化铝洗液中加入浓度为10g/l的草酸盐种子,将强制循环蒸发器的温度控制在110℃-120℃，同时控制氢氧化铝溶液中草酸根浓度达到2.5g/l以上。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（3）的氢氧化铝洗液直接进入强制循环蒸发器进行蒸发浓缩，排盐沉降槽的溢流循环送回强制循环蒸发器进行再浓缩。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（4）中，结晶槽和排盐沉降槽内的温度不高于90℃，在结晶槽中加入浓度为10-20g/l的草酸钠晶种。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（5）中的过滤机采用压滤机、带式过滤机或者全自动连续型立式压滤机过滤，滤饼含水率小于50%。
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