CN88102321A - 按拜耳法生产氢氧化铝时减少碱液杂质的方法 - Google Patents

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Abstract

在拜耳法生产氢氧化铝减少溶于含水碱液中无机和有机杂质的方法时，需要昂贵的实施费用和增加碱液消耗，从而提高生产成本，而且不能在各种情况下保证产品的质量。
如果采用至少一个阳离子选择渗透膜和/或一个阴离子选择渗透膜和至少一个能离解水的双极性膜对含杂质碱液Pv进行电渗析，生成添加到拜耳法循环碱液中的碱液组分Pr和从该方法中除去的杂质组分V。

Description

本发明涉及采用拜耳法生产氢氧化铝时减少溶于含水碱液中无机和有机杂质的方法。
拜耳法所用的主要原料为铝土和泡碱液，含有不需要的有机和无机物质，尤其是采用铝土溶液时，这类不需要的物质以后以各种方式对该方法产生有害影响。它们均属于酸性化合物，如氯化物、磷酸盐、硫酸盐、钒酸盐、氟化物，和/或有机盐或有机酸，尤其是草酸盐和腐殖酸。
因为采用拜耳法时，在循环中不同阶段的碱液浓度各不相同，如果不从该方法中将这些杂质排除，则其在不同部位上的浓度可达到临界值。这些杂质与工艺方法和经济效益连系在一起，因为它们以钠盐形式存在，大量累积的结果，导致碱液的苛性和含量的降低，从而降低了碱液的生产能力和该方法的经济效益。此外，由于不需要的物质沉积在罐、管、热交换器和其他设备上，因此有碍于该方法的实施，为了使生产效率恢复到规定指标，必须进行净化处理。如果沉积层的厚度达到用机械方法也不能充分将其去除，或杂质沉积在用机械方法不能处理的部位时，可能就要采取耗资较大的净化处理方法，例如采用酸洗法处理。
此外，由于杂质会增加碱液的粘度，从而提高泵的损耗，因而也降低了拜耳法的经济效益，还有氢氧化物的沉淀及其分离也会对该方法带来不利影响。
除上所述，各种杂质有其共同缺点之外，各自还有其许多特殊的缺点。有机杂质，其中多数为长链腐殖酸或其衍生物或反应产物，会使氢氧化铝染上浅灰色。铝土分解时由于腐殖酸和其他有机酸的溶解和分解而生成的草酸盐也具有特殊的影响。这种草酸盐可达到饱和状态，离析时增加了氢氧化铝结晶的困难和对结晶附聚物的物理性质有不利影响。
为了改变杂质的临界极限值和控制循环碱液的浓度，许多方法已为公众所知。根据美国专利US-PS4335082，用次氯酸钠或其他氧化剂处理拜耳法所用的碱液，将有机物质进行分解。在德国专利DE-OS2415872中建议加入钙化合物，将腐殖酸作为不溶解的钙化合物沉淀。美国专利US-PS4046855和4101629建议以类似方法采用镁或钡化合物进行沉淀反应。在去除腐殖酸从而将草酸盐作为草酸钠沉淀的同时，前面所述的后几种方法由于碱液失去稳定性，也可用于去除草酸盐。此外，根据美国专利US-PS3649185的建议，还可通过加入苛性苏打提高碱液的浓度，从而使草酸盐沉淀。采用类似的方法还可对无机杂质进行盐析，通过蒸发结晶进行盐析的方法过去已经使用，现在仍有其重要意义。
上述建议的方法所需实施费用相当高，加入的化学药品价格昂贵，或需要增加碱液的消耗，因而使生产成本提高，并且产品质量并不总能得到保证。
因此，本发明人的任务在于提供适宜的方法解决这些问题。该方法以较为经济的方式，在采用拜耳法生产氢氧化铝时减低溶解于含水碱液中无机和有机杂质，使其浓度保持很低的极限值，而且在实际上不影响拜耳法的采用。
解决本发明任务的方法：采用至少一个阴离子选择渗透膜和/或至少一个阳离子选择渗透膜和至少一个可解离水的双极性膜，对碱液进行电渗析，生成添加到拜耳法循环碱液的碱液组分和由该方法中排除的杂质组分。杂质组分主要包括含杂质碱液中的杂质的阴离子酸性残基。
本发明方法的其他有效形式为：
本发明可采用由1个阳离子选择渗透膜或阴离子选择渗透膜和1个双极性膜组成的至少2个并联的部件进行电渗析，在这种条件下，将含杂质碱液加到由1个离子选择膜和双极性电极中与该膜相同电荷的一侧构成的1个或1组渗析池中。
上述方法中含杂质碱液还可加到由阳极和/或阴极和其各自相邻的膜构成的渗析池中。
本发明可采用由1个阴离子选择渗透膜和1个双极性膜组成的至少2个并联的部件进行电渗析，在这种条件下，将含杂质碱液加到由阴离子选择膜和双极性电极中阴极一侧构成的一个或一组渗析池中。
本发明可采用由1个与阳极相邻的阳离子选择渗透膜和1个阴离子选择渗透膜以及配置在其间的双极性电极组成的1个或多个部件进行碱液的电渗析，在这种条件下，将含杂质碱液加到由阳极和阴极以及相邻的离子选择渗透膜构成的渗析池或由阴离子选择渗透膜和阳离子选择渗透膜构成的一个或一组渗析池中。
本发明在阴离子选择渗透膜和阴极之间还可插入阳离子选择渗透膜。
上述方法中含杂质的碱液至少有一部分处于拜耳法的循环状态并经孕育剂洗涤后生成的碱液。
上述方法中含杂质的碱液至少有一部分处于拜耳法的循环状态并经赤泥洗涤后生成的碱液。
在电渗析拜耳法的碱液时，本发明采用双极性膜，其反应通式为：
式中，M为碱，X为酸性残基。通过在相应渗析池中穿过选择性膜的大量阳离子或阴离子与水的离解产物反应，由作为杂质的盐和被双极性电极离解的水生成碱液和相应的酸。例如下列反应可单独进行，也可同时进行：
当由拜耳法排除的杂质产生气态反应产物时，采用本发明方法具有特殊的优点。这就是上述第一个反应式的特殊情况。本发明的其他特征和各种组合的部件在附图中给出。
附图说明：
图1    含杂质的碱液流分离为净化碱液流和杂质流，
图2-6    电渗析池的各种配置，
图7    电渗析池在拜耳法循环中的配置位置。
图1表示采用至少1个阴离子选择渗透膜和/或至少1个阳离子选择渗透膜以及至少1个能离解水的双极性膜对由拜耳法产生的含杂质碱液流Pv进行电渗析。经电渗析池E后，得到贫集杂质碱液流Pr和含杂质的分离流V。碱液流Pr经电渗析池E多次渗析，或经由大量并联电渗析池构成的部件对碱液流Pv多次渗析后，能够得到净化的碱液流Pr，其所含杂质量不再影响拜耳法以后各步骤的处理。
图2至6是按照本发明例举的电渗析部件的各种可能配置。用箭号示意，可将含杂质的碱液Pv加到渗析池中，从渗析池中排出相应的反应产物Pr、V，或在该渗析池中形成净化碱液流Pr和杂质流V。
图7简略表示拜耳法碱液循环和经赤泥洗涤后进行电渗析E1和/或经孕育剂洗涤后进行电渗析E2。当然电渗析也可在循环过程的其他工序中进行。但是必须指出：上述工序特别有利，因为在这个工序上配置所需设备无须进行重大改变，而待净化的碱液的稀释程度又有利于延长膜的使用寿命。

Claims (8)

1、拜耳法生产氢氧化铝时，减少溶于含水碱液中无机和有机杂质的方法，其特征在于采用至少一个阴离子选择渗透膜和/或至少一个阳离子选择渗透膜和至少一个可解离水的双极性膜，对碱液进行电渗析，生成添加到拜耳法循环碱液的碱液组分和由该方法中排除的杂质组分。
2、根据权利要求1的方法，其特征在于采用由1个阳离子选择渗透膜或阴离子选择渗透膜和1个双极性膜组成的至少2个并联的部件进行电渗析，在这种条件下，将含杂质碱液加到由1个离子选择膜和双极性电极中与该膜相同电荷的一侧构成的一个或一组渗析池中。
3、根据权利要求2的方法，其特征在于含杂质碱液还可加到由阳极和/或阴极和其各自相邻的膜构成的一个或一组渗透池中。
4、根据权利要求2或3的方法，其特征在于采用由1个阴离子选择渗透膜和1个双极性膜组成的至少2个并联的部件进行电渗析，在这种条件下，将含杂质碱液加到由阴离子选择渗透膜和双极性电极中阴极一侧构成的一个或一组渗析池中。
5、根据权利要求1的方法，其特征在于采用由1个与阳极相邻的阳离子选择渗透膜和1个阴离子选择渗透膜以及配置在其间的双极性电极组成的1个或多个部件进行碱液的电渗析，在这种条件下，将含杂质碱液加到由阳极和阴极以及相邻的离子选择渗透膜构成的渗析池或由阴离子选择渗透膜和阳离子选择渗透膜构成的一个或一组渗析池中。
6、根据权利要求5的方法，其特征在于在阴离子选择渗透膜和阴极之间还可插入阳离子选择渗透膜。
7、根据权利要求1至6之一的方法，其特征在于含杂质的碱液至少有一部分处于拜耳法的循环状态并经孕育剂洗涤后生成的碱液。
8、根据权利要求1至7之一的方法，其特征在于含杂质的碱液至少有一部分处于拜耳法的循环状态并经赤泥洗涤后生成的碱液。
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