UA79423C2 - Process for causticisation of bayer's solutions and process for stabilization of hydrocalumite particles - Google Patents
Process for causticisation of bayer's solutions and process for stabilization of hydrocalumite particles Download PDFInfo
- Publication number
- UA79423C2 UA79423C2 UA2001031964A UA2001031964A UA79423C2 UA 79423 C2 UA79423 C2 UA 79423C2 UA 2001031964 A UA2001031964 A UA 2001031964A UA 2001031964 A UA2001031964 A UA 2001031964A UA 79423 C2 UA79423 C2 UA 79423C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- bayer
- solution
- hydrocalumite
- reaction
- stage
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 194
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 116
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims description 66
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 title 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 title 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims abstract description 101
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims abstract description 101
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims abstract description 101
- -1 aluminate ions Chemical class 0.000 claims abstract description 45
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 40
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 155
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 63
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 claims description 54
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 40
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 36
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 24
- 238000009993 causticizing Methods 0.000 claims description 23
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 19
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 claims description 17
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 17
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 16
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 claims description 12
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 claims description 10
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 10
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 10
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 10
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 claims description 9
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 claims description 9
- AEQDJSLRWYMAQI-UHFFFAOYSA-N 2,3,9,10-tetramethoxy-6,8,13,13a-tetrahydro-5H-isoquinolino[2,1-b]isoquinoline Chemical group C1CN2CC(C(=C(OC)C=C3)OC)=C3CC2C2=C1C=C(OC)C(OC)=C2 AEQDJSLRWYMAQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 8
- 239000000176 sodium gluconate Substances 0.000 claims description 8
- 235000012207 sodium gluconate Nutrition 0.000 claims description 8
- 229940005574 sodium gluconate Drugs 0.000 claims description 8
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 claims description 7
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 claims description 7
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 claims description 7
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 claims description 7
- NEAQRZUHTPSBBM-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxy-3,3-dimethyl-7-nitro-4h-isoquinolin-1-one Chemical class C1=C([N+]([O-])=O)C=C2C(=O)N(O)C(C)(C)CC2=C1 NEAQRZUHTPSBBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 6
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 claims description 6
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 claims description 6
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 claims description 6
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 claims description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 6
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 6
- 229920002258 tannic acid Polymers 0.000 claims description 6
- 235000015523 tannic acid Nutrition 0.000 claims description 6
- 229920001732 Lignosulfonate Polymers 0.000 claims description 5
- ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N aluminum;sodium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Na+].[Al+3] ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910001388 sodium aluminate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical group NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 4
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 claims description 4
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims description 4
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 claims description 4
- HOOWDPSAHIOHCC-UHFFFAOYSA-N dialuminum tricalcium oxygen(2-) Chemical compound [O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[Al+3].[Al+3].[Ca++].[Ca++].[Ca++] HOOWDPSAHIOHCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims description 4
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 claims description 4
- 229920000642 polymer Chemical group 0.000 claims description 4
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims description 4
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 claims description 3
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 2
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 claims 9
- RGHNJXZEOKUKBD-SQOUGZDYSA-M D-gluconate Chemical group OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C([O-])=O RGHNJXZEOKUKBD-SQOUGZDYSA-M 0.000 claims 2
- 229940050410 gluconate Drugs 0.000 claims 2
- RGHNJXZEOKUKBD-UHFFFAOYSA-N D-gluconic acid Natural products OCC(O)C(O)C(O)C(O)C(O)=O RGHNJXZEOKUKBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- RGHNJXZEOKUKBD-SQOUGZDYSA-N Gluconic acid Natural products OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O RGHNJXZEOKUKBD-SQOUGZDYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000174 gluconic acid Substances 0.000 claims 1
- 235000012208 gluconic acid Nutrition 0.000 claims 1
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 claims 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims 1
- 125000000185 sucrose group Chemical group 0.000 claims 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 187
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 41
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 36
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 27
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 27
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 description 27
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 27
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 14
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 11
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 10
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 10
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 9
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 9
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000009471 action Effects 0.000 description 7
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 7
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 7
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 6
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 5
- 125000004122 cyclic group Chemical class 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 5
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 4
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 4
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 4
- XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N calcium;oxido(oxo)alumane Chemical compound [Ca+2].[O-][Al]=O.[O-][Al]=O XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 229910001679 gibbsite Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004131 Bayer process Methods 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 229910000213 hydrogarnet Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 3
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 2
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 238000004811 liquid chromatography Methods 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 238000010517 secondary reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 2
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- 241001611408 Nebo Species 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910001593 boehmite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052663 cancrinite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- JYYOBHFYCIDXHH-UHFFFAOYSA-N carbonic acid;hydrate Chemical compound O.OC(O)=O JYYOBHFYCIDXHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000011067 equilibration Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000012527 feed solution Substances 0.000 description 1
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052806 inorganic carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000013102 re-test Methods 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
- 238000005185 salting out Methods 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 229910052665 sodalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 239000012086 standard solution Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000009279 wet oxidation reaction Methods 0.000 description 1
Description
Опис винаходу
Даний винахід пов'язаний з удосконаленим способом та устаткуванням для каустифікації розчинів Байєра 2 при очищенні глиноземів, і зокрема пов'язаний, хоча і не виключно, з технологічним процесом завдяки якому можна досягти значно підвищеного співвідношення С/5 та/або суттєво покращити ефективність застосування вапна та/або добитись зменшення втрат глинозему.
В Байєрівському технологічному процесі виробництва глинозему, концентрований розчин алюмінату натрія одержується шляхом розтирання та виварювання бокситів в розчині каустичної соди, зазвичай в умовах 70 підвищеної температури та. тиску. Після очищення глиняної суспензії концентрований розчин алюмінату натрія охолоджується та затравляється кристалами гібситу, викликаючи за допомогою гібситу кристалізацію з розчину.
Гібсит кальцинується з одержанням глинозему, а збіднений (або "відпрацьований") розчин рециркулюється для виварювання нових партій бокситів.
Під час виварювання, певна частина каустичної соди приймає участь в небажаних реакціях з забруднюючими 72 речовинами в бокситах, тим самим знижуючи продуктивність розчину. Одна, найбільш вагома з таких реакцій призводить до утворення карбонату натрія, відбуваючись внаслідок розчинення неорганічних карбонатів, що присутні у мінеральній фазі, або внаслідок термічних та окислювальних реакцій деструкції органічних сполук.
Без контролю, після кожної циркуляції розчину в технологічному процесі концентрація карбонату натрія буде наростати, і відповідно буде зменшуватись здатність розчину виварювати гібсит або боеміт з бокситу.
Найбільш поширеним способом контролю за концентрацією карбонату натрія в Байєрівських технологічних розчинах є каустифікація із застосуванням негашеного або гашеного вапна. Цей процес може проходити в межах самого циклу виварювання (подача вапна разом з бокситами) або частіше як обробка побічного потоку.
Додавання вапна безпосередньо з бокситом є не дуже поширеним, окрім тих випадків коли вапно необхідне для того, щоб контролювати інші забруднювачі (таю як титан або фосфор ), причиною є те, що дуже концентровані с розчини погіршують ефективність. Поки температура є не дуже високою, більшість вапна вступає в побічні (3 реакції з алюмінатом в розчині з утворенням часток алюмінату кальція, зокрема алюмінату трикальція (ТСА, який ще часто позначають як СЗА в цементній промисловості).
В найбільш поширеному процесі каустифікації побічного потоку, потік розбавленого розчину (зазвичай взятого на стадії вимивання бруду) вступає в реакцію з суспензією гашеного вапна, в основному при температурі о наближеній до атмосферної точки кипіння об'єднаного розчину. Альтернативно суспензія іноді додається Га безпосередньо до промивача бруду. Кількість перетвореного карбонату натрія та ефективність застосування вапна залежить від багатьох чинників, але на більшості рафінувальних заводів ефективність вапна знаходиться - в межах від 5095 до 7095. Ге»!
В глиноземному виробництві, як правило, рівень карбонатного забруднення Байєрівського розчину 3о розглядається з точки зору співвідношення каустика і соди або С/5. Тут "С" відноситься до суми концентрацій в алюмінату натрія та гідроксиду натрія, вираженої як еквівалентна концентрація карбонату натрія. Термін "5" концентрація відноситься до суми "С" і фактичної концентрації карбонату натрія, при чому ця сума знову ж таки виражена як еквівалентна концентрація карбонату натрія. З цього випливає, що повністю каустифікований « (вільний від карбонату) технологічний розчин Байєра матиме співвідношення С/5, яке дорівнює 1.00. Як правило, З співвідношення С/5 потоку концентрованого розчину, на більшості заводів по очищенню глинозема, знаходиться с в межах від 0.8 до 0.85. Більш високі співвідношення С/5 важко одержати, оскільки сучасні технологічні з» процеси каустифікації не здатні повністю видалити весь карбонат натрію з потоків розчину, які задіяні в них.
Наприклад, розчин з 5 концентрацією 135г/л в більшості випадків буде каустифікувати до співвідношення С/5 біля 0.890. Це обмеження виникає тому, що традиційне проведення каустифікації гашеним вапном зумовлене рядом складних рівноваг, включаючи конкуруючу реакцію із залученням іона алюмініта, в якому утворюється - ТСА. (се) В протилежність, реакція каустифікації чистих змішаних розчинів карбонату натрія і гідроксиду натрія гашеним вапном є досить простою. Кінцева концентрація гідроксид- та карбонат-іонів є функцією дії різних е видів іонів в рівновазі з твердою фазою гідроксиду кальція фази та карбонату кальція. Реакцію можна описати ка 20 наступним рівнянням. бю» Сса(он)»нма»соз»Сасозх2маон (І)
Як правило вважалось, що вищенаведена реакція застосовується також, коли каустифікація проводиться в технологічних розчинах Байєра. Однак, деякий час було відомо, що гідроксид кальція легко вступає в реакцію з
Ге! іоном алюмінату з утворенням ТСА. Утворення ТСА, як зазвичай вважають, має один або обидва з двох механізмів: одночасна конкуруюча реакція, в якій гідроксид кальція реагує безпосередньо з іоном алюмінату з де утворенням ТСА (|Спаріїп, МТ. СіднЕ Меїйаїв (1971), 47-61) або реакція "повернення", в якій карбонат кальція, утворений під час каустифікації, реагує з алюмінатом. Однак, деякі автори висловили думку, що каустифікація 60 Байєрівських розчинів відбувається через "проміжну сполуку гідратованого алюмінату трикальція" (Мошпа,
К.С.Цойі МеїаІв (1982), 97-117| або "карбоалюмінатну" фазу (есіага, А; Тгамхоих ІСБОВА, 12(17) (1982) 149-156) і що ТСА утворюється, коли цей матеріал старіє.
На відміну від запропонованого механізму, каустифікація, що практикується в технологічних процесах
Байєра, була неефективною з точки зору досягнутого співвідношення С/5 і продуктивності застосування вапна. 65 Більш того, низька ефективність застосування вапна означала те, що досить значна кількість алюмінат-іонів витрачається при утворенні ТСА. Це може викликати суттєве скорочення виробництва глинозему.
За останні роки було запропоновано ряд технологічних процесів каустифікації, спрямованих на підвищення ефективності вапна. Однак цінність таких технологічних процесів невілюється тим, що вони обмежені використанням промиваючих розчинів з низькою "5" концентрацією, що потребує обробки великих потоків при необхідності перетворити значну масу карбонату натрія, щоб компенсувати витрачання карбонату на рафінувальному заводі. В |(патенті 5 Мо2,992,893) розкривається технологічний процес в якому загустілий бруд, після кінцевого етапу промивки бруду, каустифікувався, а потім піддавався реакції з додатковою кількістю карбонату натрія, щоб відновити якусь кількість втраченого глинозему при утворенні ТСА. Каустифікований розчин потім застосовується на етапах промивання бруду. Окрім обмеження концентрацією "5", даний /о технологічний процес є неідеальним ще й тому, що значна частина каустифікованого розчину втрачається разом з осадком червоного бруду.
Вдосконалення данного процесу описується в (патенті ОЗ Мо3,120,996), в якому каустифікація відбувається в промивачі першої стадії з подальшим додаванням вапна до промивача третьої стадії. Була досягнута більш висока ефективність вапна (приблизно 85-9595), але тільки в досить розбавлених потоках промивача (80г/л "5"), /5 а досягнуте співвідношення С/5 каустифікованого розчину було не дуже високим.
Більш пізня розробка, що описана в (патенті ОЗ Мо3,210,155), передбачає безпосереднє гашення негашеного вапна в освітленому промивочному розчині, який нагрівали до 1002С. Після реакції, суспензію змішували з іще одним промиваючим розчином, щоб ініціювати реакцію ТСА з карбонатом натрія, і в такий спосіб відновити глинозем. В той час, як було заявлено про високі співвідношення С/5 в цьому технологічному процесі, він був обмежений промивочними потоками з "5" концентраціями приблизно від 15 до 40г/л.
Ще один технологічний процес був розроблений в Угорщині в 1980 роках Вагвка та ін. і описаний в (патенті
Б Мо4,486,393|. В даному технологічному процесі суспензію червоного бруду з однієї з промивочних стадій нагрівали і подавали до реакційної камери з надлишком вапняної суспензії. Окрім "нормальної" каустифікації, яка відбувалась в цій камері, надлишкове вапно реагувало з продуктами десилікації содаліту та канкриніту з с утворенням гідрогранату кальція, вивільняючи гідроксид натрія. Злив з цієї камери потім завантажували до другої камери і піддавали подальшій взаємодії з розчином карбонату натрія. Цей розчин одержували шляхом о висолювання карбонату натрія із концентрованих розчинів будь-де на заводі. Взаємодія карбонату натрія з гідрогранатом або "гідратованим" алюмінатом кальцію призводила до відновлення глинозему і каустика, хоча ця стадія мала тенденцію звести нанівець вигоди, здобуті утворенням часток гідрогранату. Поряд з вдосконаленням ((саЗ зо основних принципів каустифікації, втрати вапна і глинозему через утворення ТСА, все ще залишаються значними, а досягнуте співвідношення С/5 обмежене реакцією рівноваги карбонат/гідроксид. Крім того, с ефективність дуже сильно погіршується, якщо потоки з низькою "5" концентрацією не утилізуються. «І
Підсумовуючи вищесказане, стає очевидним, що попередні способи каустифікації мали недоліки як у відношенні ступеню каустифікації Байєрівських технологічних розчинів (тобто максимальне С/5, яке можна іа
Досягти), так і щодо ефективності, з якою застосовується вапно для здійснення такої каустифікації. З причини ї- низької ефективності застосування вапна ці технологічні процеси призводять до втрат алюмінату з розчину, тим самим знижуючи продуктивність установок очистки глинозему. Крім того, відомі способи обмежені з огляду на концентрацію розчинів, які можна каустифікувати; вони стають дуже неефективними з розчинами, що наближаються до типових розчинів промивки бруду першої стадії або надлишкових розчинів сепаратора бруду. «
Даний винахід був розроблений з метою забезпечити технологічний процес та устаткування для 8 с вдосконаленої каустифікації Байєрівських розчинів, який би мав менше недоліків, притаманних колишнім . методам, наведеним вище. "» У відповідності з одним з аспектів даного винаходу розроблено вдосконалений технологічний процес каустифікації Байєрівських розчинів на глиноземному рафінувальному заводі, причому процес включає наступні етапи: -і взаємодію вапна з алюмінат-онами в Байєрівському розчині в контрольованих умовах від низької до середньої температури із значним утворенням тільки часток гідрокалуміту та іонів гідроксилу; та, о нагрівання згаданих часток гідрокалуміту в контакті з Байєрівським розчином в контрольованих умовах так, ї» щоб примусити частки гідрокалуміту реагувати з розчином з утворенням карбонату кальція, алюмінат-іонів та юю 50 іонів гідроксилу, чим одержується каустифікований Байєрівський розчин і де ефективність застосування вапна значно підвищена, а втрати глинозему мінімізовані.
ГК) Як правило перша реакція, яка передбачає утворення гідрокалумітового розчину, протікає при температурі між близько 259С та 1002С. Переважно найкраща продуктивність для більшості Байєрівських розчинів досягається, якщо температура підтримується між приблизно 70 оС і 802С. Переважно перша реакція
Відбувається в Байєрівському розчині, який піддають розмішуванню.
Переважно друга реакція, яка передбачає нагрівання часток гідрокалуміту, відбувається при температурі від о близько 1002 до 1802С. Найбільш переважно друга реакція протікає в умовах низького здвигу при приблизно де 120гС.
Краще, коли технологічний процес надалі включає етап, на якому в Байєрівський розчин, в придатний момент 60 перед нагріванням часток гідрокалуміту, додається придатний інгібітор, в наслідок чого інгібується небажана взаємодія часток гідрокалуміту з утворенням ТСА. Переважно вищезгаданий інгібітор являє собою коплексоутворюючий агент та/або сурфактант, здатний абсорбуватись на активних ділянках поверхні гідрокалумітних часток, обмежуючи дифузію активних часток на ціх ділянках. Приклади природніх сурфактантів включають цукри, такі як сахароза та глюкоза, та полісахариди, такі як крохмаль. Найбільш бажаним є б5 застосування аніонних органічних сурфактантів. Приклади аніонних органічних сурфактантів включають наступні матеріали, їх солі, та похідні: будь-які аніонних гомополімерів або сополімерів (поліакрилова кислота та її сополімери з акриламідом або полімери, що містять функціональні гідроксаматні групи), гідроксамові кислоти, гуминові та дубильні кислоти, лігносульфонати, жирні кислоти, сульфоновані карбонові кислоти, карбонові кислоти та полігідроксикарбонові кислоти.
Краще, щоб Байєрівський розчин, задіяний в першій реакції, яка передбачає утворення гідрокалумітних часток, був би попередньо каустифікований, завдяки чому можна ще більше підвищити співвідношення С/5 попередньо каустифікованого розчину.
Переважно першу реакцію проводять в Байєрівському розчині з помірно високим співвідношенням А/С та низьким рівнем вільного каустика. Придатний розчин буде, як правило, мати "5" концентрацію між 40 і з5Ог/л, а 7/0 бпввідношення А/С між 0.2 і 0.95. Більш переважним є, коли розчин матиме "5" концентрацію між 120 і 160г/л, а співвідношення А/С більше, ніж 0,55. Як правило, час, необхідний для завершення першої реакції, становить між 5 і ЗО хвилинами, в присутності придатного інгібітора.
Краще, щоб гідрокалумітний розчин, утворений в першій реакції, піддавався розділенню тверде тіло/рідина, а гідрокалумітні тверді тіла, що реагували із свіжим розчином, були б каустифіковані під час вищезгаданої /5 ВрУГОЇ реакції.
У відповідності з іще одним аспектом даного винаходу, розроблено вдосконалений технологічний процес каустифікації Байєрівських розчинів при очищенні глинозему, причому процес включає етапи: додавання придатного інгібітора в Байєрівський розчин для стабілізації утворення гідрокалумітних часток під час каустифікації для інгібування небажаної реакції гідрокалумітних часток з утворенням ТСА, в результаті чого може бути підвищено досягнуте співвідношення С/5 розчину.
Переважно, щоб вищезгаданий інгібітор був коплексоутворюючим агентом та/або сурфактантом, здатним абсорбуватись на активних ділянках поверхні гідрокалумітних часток, обмежувати дифузію активних часток на цих ділянках. Приклади природних сурфактантів включають цукри, такі як сахароза та глюкоза, та полісахариди, такі як крохмаль. Найбільш бажаним є застосування аніонових органічних сурфактантів. Приклади аніонових сч органічних сурфактантів включають наступні матеріали, їх солі, та похідні: будь-які аніонні гомополімери або сополімери (поліакрилова кислота та її сополімери з акриламідом або полімери, що містять гідроксаматні і) функціональні групи), гідроксамові кислоти, гуминові та дубильні кислоти, лігносульфати, жирні кислоти, сульфоновані карбонові кислоти, карбонові кислоти та полігідроксикарбонові кислоти.
Переважно, щоб технологічний процес надалі включав етапи нагрівання розчину під час каустифікації до со зо температури в межах від 1002С до 18090. Найбільш бажаним є, коли розчин нагрівається до температури від 1202С до 14020. с
У відповідності з іще одним аспектом даного винаходу розроблено вдосконалений технологічний процес «ф каустифікації Байєрівських розчинів при очищенні глинозему, причому процес включає етапи: одержання попередньо каустифікованого Байєрівського розчину, та б взаємодію вапна з алюмінат-іонами у вищезгаданому попередньо каустифікованому Байєрівському розчинів /-|я« контрольованих умовах від низької до середньої температури із значним утворенням тільки часток гідрокалуміту та іонів гідроксилу, завдяки чому співвідношення С/5 наперед каустифікованого розчину може бути в подальшому підвищено. «
У відповідності з іншим аспектом даного винаходу, розроблено устаткування для каустифікації Байєрівських розчинів при очищенні глинозему, устаткування включає: - с стандартний реактор для каустифікації Байєрівського розчину; та є спеціально відлагоджений реактор для реагування вапна з алюмінат-іонами у каустифікованому "» Байєрівському розчині в контрольованих умовах від низької до середньої температури із значним утворенням тільки часток гідрокалуміту та іонів гідроксилу, завдяки чому співвідношення С/5 каустифікованого розчину може бути і далі підвищеним. -І У відповідності з іншим аспектом даного винаходу, розроблено устаткування для вдосконаленої каустифікації
Байєровських розчинів при очищенні глинозему, устаткування включає: ї-о первинний реактор для реагування вапна з алюмінат-онами в Байєрівському розчині в контрольованих ьч умовах від низької до середньої температури із значним утворенням тільки часток гідрокалуміту та іонів гідроксилу; та о вторинний реактор, де вищезгадані гідрокалумітні частки нагріваються в контакті з Байєрівським розчином в се» контрольованих умовах так, щоб примусити частки гідрокалуміту реагувати з розчином для одержання карбонату кальція, алюмінат-іонів та іонів гідроксилу, завдяки чому одержується каустифікований Байєрівський розчин, і де ефективність застосування вапна значно підвищена, а втрати глинозему мінімізовані.
Як правило, первинним реактором є реакторний резервуар з перемішуванням, в якому відбувається адекватне змішування вапна та Байєрівського розчину з метою промотування першої реакції. о Як правило, вторинним реактором є реакторний резервуар з перемішуванням. Альтернативно може ко застосовуватись трубчатий реактор під тиском.
Бажано щоб устаткування ще включало засоби для відокремлення твердих гідрокалумітних часток від бо розчину з первинного реактора перед реагуванням гідрокалумітних часток у вторинному реакторі зі свіжим розчином.
Найбільш бажаним є щоб розчин, каустифікований у вторинному реакторі, застосовувався як сировинний розчин для первинного реактора, завдяки чому співвідношення С/5 каустифікованого розчину може бути значно підвищеним. 65 Для того, щоб полегшити більш детальне розуміння природи винаходу, декілька форм втілень вдосконаленого технологічного процесу каустифікації, а також устаткування і будуть описані в деталях лише для прикладу, з посиланням на супроводжуючі малюнки, в яких:
Фігура 1 є спрощеною концептуальною криволінійною діаграмою основного застосування вдосконаленого технологічного процесу у відповідності з винаходом.
Фігура 2 є спрощеною концептуальною криволінійною діаграмою, яка ілюструє подальше застосування вдосконаленого технологічного процесу у відповідності з винаходом.
Фігура З є концептуальною криволінійною діаграмою, яка ілюструє підкріплення технологічного процесу, проілюстрованого фігурою 2.
Фігура 4 є концептуальною криволінійною діаграмою, яка ілюструє подальше підкріплення технологічного 7/0 процесу, проілюстрованого Фігурою 3.
Фігура 5 є концептуальною криволінійною діаграмою кращої форми втілення вдосконаленого технологічного процесу каустифікації у відповідності з винаходом.
Фігура 6 є концептуальною криволінійною діаграмою ще однієї форми втілення вдосконаленого технологічного процесу каустифікації у відповідності з винаходом; та
Фігура 7 є концептуальною криволінійною діаграмою ще однієї форми втілення вдосконаленого технологічного процесу каустифікації у відповідності з винаходом.
Данний винахід базується на відкритті того, що реакція вапна (гашеного або негашеного) в Байєрівських технологічних розчинах відбувається через серію послідовних реакцій. Несподівано дослідження винахідників показують, що пряма реакція гідроксиду кальція з іоном карбонату, яка описується в рівнянні (1), не досягає 2о суттєвого ступеню. Більш значним є те, що було виявлено, що шляхом відповідних маніпуляцій з композиціями розчину та умовами температури і розмішування, можна розділити ці реакції на чітки етапи, які можна індивідуально оптимізувати. Така оптимізація здатна підвищити ефективність застосування вапна до 9595 або й більше.
Найбільш показовим є те, що винахідники виявили можливість вигідно використати зовсім інші рівноваги, які сч ов застосовуються на кожному з цих етапів, для суттєвого підвищення ефективності видалення карбонату.
Описаний технологічний процес каустифікації можна скерувати таким чином, що стане можливим досягти і) співвідношення С/5, близьке до 1,00, навіть в досить концентрованих Байєрівських технологічних розчинах. Дуже несподіваним відкриттям в даній роботі є те, що співвідношення С/5, які можна досягти, будуть навіть вищими ніж ті, що одержуються в чистих безалюмінатних розчинах гідроксиду натрія/карбонату натрія при еквівалентній со зо концентрації.
Така комбінація дуже високих співвідношеннь С/5 і високої ефективності застосування вапна, навіть з с відносно концентрованими розчинами, ніколи не була можливою при застосуванні відомих технологічних «г процесів. Така гнучкість дозволяє розширити рамки застосування даного технологічного процесу в нових напрямках при очищенні глинозему, застосовуючи потоки розчину, які не піддавались обробці за допомогою б» відомих технологічних процесів. Не вдаючись в теорію, вважається, що відбувається наступна послідовність М реакцій.
Реакція 1
Винахідники виявили, що в розчинах, які містять як алюмінат натрію, так і гідроксид натрію, гідроксид кальція спочатку реагує з одержанням алюмінату кальція ламелярної структури, ділянки проміжного шару якої «
Заповнені зарядженими балансуючими іонами та молекулами води. Про подібні частки, одержані при зовсім з с інших умовах реакції, сповіщалось в літературі по цементній промисловості. (Гізпег, К. апа Кигеї Н.)., Сетепі апа Сопсгебе Кезеагспе, 12, (1982), 517-526), де вони позначаються як С4А сполуки. Структури схожі з ;» мінералом гідрокалуміту, який зустрічається в природі, і тому для зручності ця назва вживається в деяких роботах (Регоца, Ау. апа УМіПатве, Р., ГіднЕ МеїйаіІз (1995), 77-87). Термін гідрокалуміт буде вживатись також | в даному описі. Така гідрокалумітна частка дуже швидко утворюється майже в будь-якому розчині Байєра. В -І хімії технологічного процесу не було виявлено суттєвих змін, коли оксид кальція (негашене вапно) застосовується замість гідроксиду кальція, оскільки спочатку просто відбувалась реакція гасіння. Однак, іс, ефективність реакцій із застосуванням негашеного вапна нижча, ніж з гашеним вапном, очевидно тому, що їх продукти реакції, що утворюються мають тенденцію інгібувати дифузію кальція до поверхні частки. Результатом є те, що частина вапна не вступає в реакцію. о Основна форма реакції в розчинах Байєрівського типу, коли застосовується гідроксид кальція, показана в 4) рівнянні (2) нижче:
АСаксон)г2А ЦО) ох-нін 20 (Сан) вІох2-пнооваОН:- (2) , , , , , ,
Заряджені балансуючі аніони можуть бути будь-якими з поміж усіх часток, вони позначені як Х- у (Ф) вищенаведеній реакції. Ряд часток цієї загальної форми, які відрізняються тільки типом і кількістю заряджених г балансуючих аніонів та водою в проміжному шарі, були визначені на основі їх ХКО форм та шляхом хімічного аналізу. При відсутності інших аніонів (особливо карбонату), заряджена балансуюча частка є, як правило, іоном во гідроксилу, що дає наступну реакцію: 4Ссасон)гя2АЦОНІ вНг Оу Сага цон)вІг ОН)» внНгОо2оН- (3)
Надалі, для зручності, частки, що утворені в цій реакції, будуть називатися гідрокалуміт 0, або Нсо. в Аналіз даної реакції показує, що оскільки нема чистої зміни "С" концентрації розчину, то концентрація (А) глинозему буде падати внаслідок витрачання алюмінат-іону. Для розчинів, що містять принаймні якусь кількість карбонату, один з іонів гідроксилу у вищенаведеній структурі заміщується однією половиною іону карбонату, як показано в наступному рівнянні реакції,
АСасон)гя2АЦОН) 7 1/20032-5595Н20ІСагА (ОН) в» 1/2сО3:оН.51/2нНоОЗОН- (4)
Тут і далі частка, утворена в цій реакції, буде називатись гідрокалуміт 1 (Нс1). Її утворення це помірна реакція каустифікації. Оскільки на один моль Неї витрачається два молі алюмінату, то вивільняється три молі іонів гідроксилу. Таким чином, буде досягнуте чисте підвищення "С" концентрації одного моля гідроксиду на 70 4молі гідроксиду кальція.
В літературі інформувалось про ще одну реакцію, яка передбачає заміщення двох з іонів гідроксилу, що описується наступною реакцією:
АСа(сон)гя2АЦОН) с СО32-5НоО г» (СагАЦОН)вІо СО ЗНО Он- (5)
Це більш ефективна реакція каустифікації, з вивільненням 4молів іонів гідроксилу на кожні 2 витрачені іони алюмінату. Чисте підвищення концентрації "С", таким чином, 2 молі іонів гідроксилу на 4 молі гідроксилу кальція. Оскільки винахідники виявили, що в каустифікації Байєрівських розчинів задіяно сполуку, чия ХКО структура точно відповідає вищезгаданим часткам, то зміна концентрації в розчині несумісна з формулою, показаною в рівнянні (5). Таким чином, малоймовірно, що значна кількість матеріалу, зазначеного в рівнянні (5), утворюється під час реакції вапна в алюмінатних розчинах. Однак, кількість води в проміжному шарі гідрокалумітної структури дуже мінлива, і це змінює відстань проміжного шара. Частка з ХКО структурою, подібною до сполуки в рівнянні (5), відома і винахідники пропонують, щоб цей різновид утворювався в
Байєрівських розчинах шляхом дегідратації Не1 згідно з наступним рівнянням: сч 29 ІСагАЦОН)вІ»1/20О8:ОН.51/2Н20. х|СаоА (ОН) в|»1/20сО3 ОН-А1М/2НоОЗІАНгО (6) Ге)
Частки, утворені в цій реакції, будуть називатись гідрокалуміт 2 (Нег).
Як правило, в ході реакції гашеного вапна, Неї буде утворюватись першим. Оскільки структура старіє, часто на протязі хвилин, то буде утворена суміш Нес1 і Нс2. Пізніше, в міру того, як іде реакція, і карбонат в о 30 розчині вичерпується, утворюватись буде тільки Нео і кінцевий продукт буде складатись із суміші Не1, Нег і с
Нео. Через залежність від старіння і концентрації карбонату, дуже важко заздалегідь визначити точне співвідношення утворених Небо, Не1 та Не2. Інші умови реакції теж в якійсь мірі будуть впливати на продукти М реакції. Однак, Нс1! є домінуючим продуктом, який утворюється в більшості умов, і цю частку можна Ге»! застосовувати для стехіометричних підрахунків.
Зо Реакція вапна з утворенням гідрокалуміту контролюється дифузією, а відтак температура не сильно впливає - на швидкість утворення. З іншого боку, здається, що взаємоперетворення між Нс1 і Нс2 фазами все ж таки залежить від температури.
Рівняння від (4) до (6) є ключовими результатами розробки даного винаходу. Багато попередніх досліджень « припускали одночасне утворення карбонату кальція і ТСА, який є каустично нейтральним, тобто вивільняє два З 70 іони гідроксилу на кожні два витрачені алюмінат-іони. Напроти, вищенаведені рівняння означають, що утворення с гідрокалуміту можна застосовувати в каустифікації Байєрівських розчинів. з» Важливо зазначити, що каустифікаційний ефект утворення гідрокалуміту не піддається обмежувальному впливу карбонат/гідроксидної рівноваги. Припустивши, що бар'єр поверхневої дифузії не є перешкодою, утворення гідрокалуміту буде продовжуватись поки майже повністю не будуть витрачені гідроксид кальція або 75 алюмінат-іони. Карбонат, іон, якому віддається перевага, буде, таким чином, продовжувати абсорбуватись в структурі, поки не перестане утворюватись матеріал, або поки майже весь карбонат не буде видалений з (Се) розчину. При низьких концентраціях карбонату, інші аніони можуть бути таким чином вставлені в структуру, викликаючи процес каустифікації інших забруднюючих солей в Байєрівських розчинах. Останній аспект є ве предметом |патентної заявки МОРР 9334). ко 20 Всі ці гідрокалумітові частки є цілком стабільними при низьких температурах, але стають нестабільними, коли температура підвищується. Окрім температури, швидкість розпаду та частки, які утворюються, також с» залежать від композиції розчину, з яким вони в контакті. Домінуючі реакції розкладання включають бажану реакцію з іонами карбонату, в якій утворюється карбонат кальція, та небажану реакцію, в якій утворюється ТСА.
Однак, якщо ці сполуки утворюються тоді, коли частки гідроксиду кальція все ще реагують з утворенням гідрокалуміту, вони можуть діяти як дифузійний бар'єр і перешкоджати повному перетворенню. Цій дії можна
ГФ) запобігти, додавши невелику кількість придатного інгібітора, такого як комплексоутворюючий агент або сурфактант (наприклад, глюконат натрію або сахароза). о Реакція 2
Умови, при яких вищезгадані частки реагують з утворенням карбонату кальція, можна вивести з наступного 60 механізму реакції.
ІСагАЦОН)вІ»1/2сО3:ОН.51/2Н20х31/20032-«34Сасоз2АЦОН)дД я БОН-К51/2Н20 (7)
Це основна реакція каустифікації і в традиційних каустифікаційних технологічних процесах вона буде бо починатись майже негайно після утворення гідрокалуміту. Аналіз вищенаведеного рівняння показує, що в цій реакції кожний моль Неї реагує з 3,5 молями карбонату з утворенням 4 молей карбонату кальція, і вивільняє 5 іонів гідроксилу, разом з 2 молями алюмінату. Таким чином, будь-який алюмінат, що витрачається під час утворення гідрокалуміту (будь це Нео, Не1 або Несг), знову вивільняється в реакції.
Отже, в традиційній реакції каустифікації спостерігається, що концентрація глинозему швидко падає, звичайно це супроводжується незначним підвищенням С/5, відповідно до утворення гідрокалуміту. Після цього відбувається повільний, але значно більший ріст С/5, разом із збільшенням концентрації глинозему, в міру того, як протікає реакція, що описана рівнянням (7).
Реакція гідрокалуміту з іонами карбонату з утворенням карбонату кальція краще протікає в умовах високої 7/0 Концентрації карбонату, низької концентрації алюмінату та низької концентрації гідроксиду. Важливо зауважити, що реакція знаходиться під хімічним контролем, а відтак є відносно незалежною від умов перемішування. Однак, на швидкість дуже сильно впливає температура; причому швидкість підвищується приблизно на порядок (в 10 разів) на кожні 6-8 градусів підвищення температури. Отже, винахідники виявили, що при 1032 для завершення реакції потрібно приблизно 2 години, тоді як при 1202С - лише кілька хвилин.
Важливо також зазначити, що ступінь протікання реакції буде залежати від рівноваги між твердими тілами і різноманітими частками в розчині. Отже, максимально досягнуте С/5 буде функцією активності іонів карбонату гідроксиду та алюмінату. Аналіз рівняння (7) показує, що на рівновагу значно сильніше впливає концентрація гідроксиду ніж концентрація алюмінату; так що корисним було б, якщо розчин, який вводиться в технологічний процес, мав би високе співідношення А/С (тобто низький вільний каустик). Цьому може сприяти забезпечення того, щоб в розчині, який буде каустифікуватись, не утворювався гідрокалуміт, оскільки ця реакція буде знижувати А/С. Однак, швидкість реакції (7) зменшується, якщо концентрація алюмінату занадто висока.
Переважний А/С інтервал становить від 0.5 до 0.7.
Підвищення температури також веде до зміщення реакції рівноваги в напрямку продуктів цієї реакції, дозволяючи досягти більш високе С/5. Швидкість реакції також суттєво збільшується. Це особливо корисно з Га розчинами, які мають високе А/С. Однак, якщо температура занадто висока, то знижується ефективність, тому що швидкість, з якою утворюється ТСА, будучи не надто залежною від температури, все ж таки зростає з о підвищенням температури. Отже, найкраща продуктивність буде досягатись з розчином з помірно високим співвідношенням А/С, і при температурі від 1202 до 140260.
Реакція З со
Остання реакція, яку слід розглянути, це утворення ТСА. ТСА (Са ЗАКОН) вІ») має хімічну формулу, подібну до гідрокалумітів, і було б справедливим вважати, що ці частки можуть реагувати при відповідних умовах з сч утворенням ТСА. | справді, так воно здається і є. Досліди винахідників свідчать, що гідрокалуміт реагує з «І алюмінат-іонами та іонами гідроксилу з утворенням ТСА. Очевидно, не так вже важливо, яка саме частка Нс, описана раніше (НсОо-Нсг), задіяна в реакції. Отже, застосовуючи Нс1, як приклад, вважається, що наступна Ф реакція описує утворення ТСА: ї-
ЗІСагАЦОН)вІ»1/2сО8:ОН.51/2Н2052АЦОН)д В ОН-. х4СазІід 1 (ОН)вІо3/2сО32-161/2Н20 (8)
Цій реакції сприяють висока коцентрація алюмінату та гідроксиду та низька концентрація карбонату. Ці « умови досягаються в кінці традиційного технологічного процесу каустифікації, що може пояснити помітні витрати й) с глинозему на ТСА, і з часом стабільне падіння С/5, якщо час присутності в каустифікаторі надмірний. Крім ц того, вищезгадана реакція, очевидно, залежить від дифузії - перемішування, а присутність великої площі "» поверхні гідрокалуміту сильно впливає на швидкість утворення ТСА, але на неї менш впливає підвищення температури. Таким чином, придатний баланс високих температур та обережного перемішування під час основної реакції каустифікації (рівняння 7) зменшить утворення ТСА (та підвищить ефективність) тому, що -і швидкість витрачання гідрокалуміту для утворення карбонату кальція набагато перевищує швидкість його реагування з одержанням ТСА. іш Розглядаючи вищенаведені реакції, становиться очевидним, що є можливість розробити технологічний «» процес, в якому бажані етапи оптимізуються, а небажані реакції мінімізуються. Такий процес не можна здійснити
В одному реакторному резервуарі (якщо тільки резервуар не передбачений для роботи партіями, і умови не о можуть бути змінені в ході реакції), тому що кожний з цих етапів для ефективної дії вимагає взаємовиключних с» умов. В усіх відомих технологічних процесах окремі етапи реакції каустифікації не визначаються або оптимізуються таким способом. Отже, технологічні процеси, які тепер застосовуються, являють собою незадовільний компроміс між придатний втратами вапна та глинозему і глибиною (ступінню) каустифікації.
Принципи розробки
При розробці вдосконаленого технологічного процесу каустифікації винахідники визначили наступні
Ф, принципи: ко Гашене або негашене вапно спочатку переважно піддавали взаємодії з іонами алюмінату з утворенням тільки ламелярної САА структури (гідрокалуміт) в реакторі з ретельним перемішуванням (первинний каустифікаційний бо реактор). Точна природа такого реактора не є критичною, і будь-яка система, яка забезпечує адекватне змішування реактантів, могла б бути застосована. Для гарантії того, що процес йде без залишку непрореагованого вапна, і щоб запобігти утворенню карбонату кальція або ТСА, необхідно забезпечити певні умови. Реакція має проходити в умовах від низької до помірної температури (між 259С і 10022). Точна верхня межа є функцією концентрації глинозему, карбонату та вільного гідроксиду. Але найкраща ефективність з 65 більшістю розчинів одержується, коли температура підтримується між 70 С і 80С. Найбільша ефективність одержується з розчином з помірно високим співвідношенням А/С і низьким вільним каустиком. Якщо вибрана температура або концентрація вільного каустика занадто високі, то існує можливість того, що реакції буде перешкоджати утворення ТСА, який діє як дифузійний бар'єр. Виникне тенденція запобігання реакції гідроксиду кальція в повному обсязі, при цьому утворяться частки з ядром непрореагованого вапна, що знизить ефективність реакції. Концентрація карбонату менш важлива, але чим нижча концентрація карбонату, тим нижча максимальна температура, при якій цей етап технологічного процесу міг би протікати. Придатні розчини матимуть концентрацію "З" у межах між 40 і 200г/л. (бажано між 120 і 160г/л), та співвдношення А/С між 0,2 і 0,95 (бажано більше 0,55). Час, необхідний для завершення реакції, в більшості випадків становить між 5 і
ЗОхв. Однак, якщо застосовується належна композиція розчину і температура, то більш тривалий час не матиме 70 небажаних негативних ефектів.
При типовому застосуванні принципів, описаних вище, гідрокалуміт в контакті з розчином нагріваються для того, щоб розпочати реакцію, описану в рівнянні (7). Розчин слід нагріти до максимально допустимої температури. В безперервних системах після цього необхідно буде перемістити розчин в другий реактор (вторинний каустифікаційний реактор). В простому негерметичному перемішувальному резервуарі розчин слід /5 Нагріти до температури, близької до точки кипіння розчину. Способи розмішування в такій системі слід передбачити окремо. Якщо перемішування буде енергійним, гідрокалуміт реагуватиме з іонами алюмінату та гідроксилу, утворюючи ТСА і викликаючи втрату ефективності. Бажано користуватись реактором з низьким здвигом з перекривачем потоку (таким як реакторна труба), який працює при температурах між 1002 і 1802С, хоча найбільша ефективність досягається при 120 «С. Точний час, необхідний для реагування гідрокалуміту, 2о утвореного на етапі 1, залежить від багатьох факторів, особливо температури і присутності сурфактантів.
Однак, для типового реакторного перемішувального резервуару, який працює при температурі приблизно 1032С, буде необхідно десь біля 2 годин для завершення реакції, тоді як в реакторній трубі, що працює при 1202С, знадобиться приблизно 15хв.
Ідеально, коли суспензія, утворена на етапі 1, фільтрується або застосовуються ще якісь способи с відокремлення твердих тіл і рідини. Тверді тіло потім слід ввести в реакцію із свіжим розчином, який буде о каустифікуватись.
Ідеально, коли розчин, який каустифікується у вторинному каустифікаційному реакторі, застосовується як сировинний розчин для первинного каустифікаційного реактора. Це буде гарантувати, що співвідношення А/С розчину, який подається до первинного реактора, є високим. Ще важливіше, це дозволяє досягти навіть більш со високого співвідношення С/5, оскільки утворення гідрокалуміту є каустифікуючою реакцією. Оскільки ця реакція сч не піддається тій самій рівновазі, що відбувається у вторинному реакторі, то можливо досягти в цьому реакторі співвідношення С/5, близьке до 1,00, якщо додати відповідну кількість вапна. «
Дія добавок Фу
Під час розробки даного технологічного процесу, винахідники виявили що, коли додати придатний інгібітор, то протікання небажаної реакції гідрокалуміту з утворенням ТСА можна значно зменшити, при цьому суттєво не в. впливаючи на реакцію Не з карбонатом для утворення карбонату кальція. Це призводить до одержання більш високих максимальних значень С/5, з більш високою ефективністю і простотою застосування вапна. Це відбувається тому, що реакція гідрокалуміту з іонами алюмінату та гідроксилу з утворенням ТСА залежить від « дифузії (рівняння 8), тоді як реакція Не з карбонатом не залежить (рівняння 7). Отже сполуки, які абсорбують на активних ділянках поверхні Не, будуть інгібувати дифузію активних часток на цих ділянках, затримуючи т с реакцію. З іншого боку, оскільки присутність цих абсорбованих молекул може також частково інгібувати реакцію ч з карбонатом, то ефект буде набагато менший. Такого уповільнення реакції Нс з карбонатом можна уникнути » шляхом підсилення будь-якого з факторів, який покращує каустифікаційну реакцію, при чому найбільш ефективним і простим буде підвищення температури.
Можна застосовувати практично будь-який вид сурфактанту, за умови, що він абсорбується на структурах - гідрокалуміту. Наприклад, можна скористатись цукрами, такими як сахароза і глюкоза, та полісахаридами, о такими як крохмаль. Однак, винахідники виявили, що найбільш ефективним є аніонні органічні сурфактанти.
Відкритий для доповнень список цього класу сполук включає наступні матеріали, їх солі, та похідні: будь-які - аніонні гомополімери або сополімери (поліакрилова кислота та її співполімери з акриламідом або полімери, що 7 20 містять гідроксаматні функціональні групи), гідроксамові кислоти, гумінові та танінові кислоти, лігносульфонати, жирні кислоти, сульфоновані карбонові кислоти, карбонові кислоти та полігідроксикарбонові с» кислоти.
Інгібітор можна додавати в будь-який момент перед або під час реакції у вторинному каустифікаційному реакторі. Таким чином, інгібітор може бути доданий з вапном або розчином, який буде каустифікуватися, в первинний реактор або безпосередньо у вторинний реактор. Можливо також вводити інгібітор на інших етапах
Ге! Байєрівського очищення, за умови, що до каустифікатора подається значна кількість матеріалу. Додавання інгібітору перед первинним реактором значно підвищує кристалічність гідрокалуміту і має тенденцію утворювати де гідрокалуміт виключно Неї виду (в присутності адекватного карбонату). Однак, хоча така підвищена кристалічність і має якусь користь, але кращим моментом для введення є вторинний реактор, де одержуються 60 високі результати каустифікації з мінімальними витратами інгібітора.
Виявляється, що застосування інгібітора підвищує ефективність традиційних (попередній етап) циклів каустифікації. Присутність інгібітора стабілізує гідрокалуміт по мірі його утворення, запобігаючи типовій одночасній побічній реакції, яка призводить до утворення ТСА. Таким чином, значне підвищення ефективності застосування вапна і каустифікованості розчину можна досягти введенням придатного інгібітора в будь-який 65 момент перед реакцією каустифікації, або безпосередньо в сам реактор. Однак, швидкість каустифікуючої реакції також частково знижується, і маючи це на увазі, необхідно або збільшити час перебування в реакторі,
або, що більш бажано, підвищити температуру. Придатні межі температури, які стосуються технологічного процесу, розкритого в даному патенті, знаходяться приблизно між 1002 і 1802С, бажано між 1209 і 14096.
Кількість інгібітора, який повинен бути уведений, залежить від його природи та моменту, в який він додається до каустифікаційного циклу. Таким чином, швидкість дозування конкретного інгібітора має визначатись експериментально. Приклади дії інгібіторів та залежні від цього дози наводяться в даному документі.
Далі винахід описується та ілюструється наступними прикладами. Ці приклади наводяться для ілюстрації цілого ряду можливих застосувань і не можуть тлумачитись, як такі, що обмежують рамки даного винаходу. В кожному з наступних прикладів додавання придатного інгібітора буде забезпечувати підвищену ефективність. 70 Приклад 1
Основне застосування вдосконаленого технологічного процесу каустифікації, яке грунтується на першому з вищенаведених принципів розробки, показане на Фігурі 1. В цій системі традиційний каустифікатор застосовується як первинний реактор 5, а вторинний каустифікатор 8 використовується для утворення гідрокапумітних часток. Ця система використовує дозування суспензії вапна як до первинного, так і до 75 Вторинного каустифікаторів. З причини того, що утворення гідрокалуміту відбувається в другому реакторі, і далі не використовується, то така конфігурація не проявляє високої ефективності застосування вапна. Однак, вона представляє собою простий спосіб підвищення співвідношення С/5 розчину, шляхом ефективного додавання "впорядкованої" каустифікації до традиційного каустифікатора.
Найвища ефективність досягається при першій каустифікації розчину із застосуванням високо-температурного трубчатого автоклаву для первинного каустифікатора 5, з подальшим пластинковим або флеш-охолодженням до температури між 20 9С та 10092, бажано до 7020-802С. Умови перемішування у вторинному або "впорядкованому" каустифікаторі 8 не критичні, хоча вміст резервуару слід повністю суспендувати. Кількість вапна, необхідного в цьому реакторі, буде залежати від рівня, до якого необхідно підняти С/5, і може бути визначена стехіометрією, описаною в рівнянні (4). Га
В наведеному тут прикладі Нс, утворений у "впорядкованому" каустифікаторі 8, фільтрується через фільтр 9 і змішується з відпрацьованими продуктами вапна з первинного каустифікатора 5, і потім обидва вони о видаляються. Альтернативою є застосування Не для впливу на подальшу каустифікацію, з підвищенням ефективності використання вапна і відновленням алюмінат-іонів. Цього можна досягти, спрямувавши тверді речовини до іншої реакційної ємкості, заправленої свіжим потоком розчину, який буде каустифікуватись, однак с більш переважне втілення винаходу, описується в Прикладі 2.
Приклад 2 сч
Типове застосування вдосконаленого технологічного процесу каустифікації, основаного на перших двох «І принципах, показане на Фігурі 2. В цій системі вапняна сировина (бажано у вигляді пасти або суспензії гашеного вапна, хоча і негашене вапно може використовуватись) подається разом з розчином, що повинен б 3з5 каустифікуватись, до первинної реакторної ємності 10. Первинним реактором 10 може бути лінійний міксер, зче трубчатий реактор або перемішувальний резервуар. Умови перемішування в такому реакторі 10 не критичні, хоча вміст реактора повинен бути повністю суспендований. В даній системі ємністю 10 є, як правило, реакторний перемішувальний резервуар, а розчином, що каустифікується, буде, як правило, перший або другий потік « промивача, як визначено на Фіг.1, хоча технологічний процес ніяк не обмежується цім. Придатний інтервал "5"
Концентрації повинен бути в межах від 40 до 250г/л, хоча найкраща ефективність досягається з "5" - с концентрацією в межах від 80 до 1бОг/л. Підвищена ефективність досягається для розчинів з високим є співвідношеням А/С. Температура в даному резервуарі має бути від 202С до 1002С, хоча найкраща ефективність "» досягається при температурі між 702С і 802С. Час перебування в цьому резервуарі має становити приблизно від 5 до 20 хвилин, але більш тривалий час перебування в 2 години і більше має не дуже великий негативний ефект.
Призначення цього реактора - реакція вапна з утворенням чистого Нс, з незначною кількістю або зовсім без -і непрореагованого вапна, карбонату кальція або ТСА. с Суспензія потім подається до нагрівача 12 і нагрівається. Якщо застосовується існуюче каустифікаційне обладнання, то суспензію слід нагріти до температури, трохи нижчої від атмосферної точки кипіння суспензії. т» Для більшості розчинів промивочного потоку температура буде становити від 1022С до 1059С. Однак бажаним є, 7 50 коли суспензія нагрівається до більш високих температур, як правило приблизно між 1002 і 18023, бажано між 1209200 і 1409Сб. Злив з нагрівача 12 подається до вторинного реактора 14, в якому умови перемішування с» контролюються таким чином, що тверді речовини ледь суспендуються. Таким реактором 14 може бути КРПР (каустифікаційний реакційний перемішуючий резервуар), але ідеально, коли це реактор з перекривачем потоку.
При вищенаведених умовах необхідно 2 години часу перебування при температурі 1032 і 10 хвилин при 12090. 29 Продукти цього резервуару охолоджуються (при необхідності) і подаються на пристрій 16 для відокремлення (ФІ твердих речовин від рідини, такий як сепараторний резервуар, центрифуга або, бажано, фільтр.
Каустифікований розчин повертається до технологічного процесу. Як правило це передбачає повернення о його до сепаратора бруду або змішування його в резервуарі з освітленим розчином сепараторного потоку.
Прореаговані тверді речовини вапна можуть бути видалені, але оскільки вони майже виключно є карбонатом бо кальцію, то вони можуть | далі промиватись та фільтруватись для відновлення злиплих частинок соди. Потім тверді речовини можуть бути висушені та кальциновані для регенерування оксиду кальція для подальшого використання. Змив може бути повернутий до циклу промивки бруду, або застосований будь-де на установці.
Ця схема підвищує ефективність застосування вапна, гарантуючи, що дуже мало вапна залишається непрореагованим, завдяки утворенню поверхневих матеріалів, здатних діяти як дифузійний бар'єр. Втрата бо глинозему через утворення ТСА також суттєво зменшується. Однак, максимально досягнуте С/5 при використанні цієї системи, еквівалентне традиційним процесам каустифікації, якщо не застосовувати підвищені температури та/або інгібітор.
Приклад З
Підвищена ефективність може бути досягнута шляхом застосування третього принципу розробки - утворення гідрокалуміту в іншому розчині, відокремлення твердого продукту від рідини в пристрої 18 для розділення твердих/рідких речовин і використання гідрокалумітового кеку (осаду на фільтрі) як каустифікуючого агента у вторинному резервуарі 14, зарядженому придатним потоком розчину. На Фіг.3З показано просту концептуальну криволінійну діаграму, що відображає цей процес. Однакові складові частини установки на Фіг.2 позначені /о однаковими цифрами.
В цій конфігурації співвідношення А/С розчину, що подається до вторинного каустифікатора 14, підтримується на високому рівні. Це досягається реакцією Неї у відповідності з рівнянням (7). Високе співвідношення А/С змінює рівновагу у вторинному каустифікаторі 14, дозволяючи досягти більш високих співвідношень С/5. Звичайно ж необхідна більша кількість вапна, щоб одержати такі високі співвідношення С/5, /5 але ефективність вапна буде високою, а втрати глинозему низькі. Певна каустифікація відбувається також і в первинному каустифікаторі 10, підвищуючи ефективність системи щодо видалення карбонату.
Приклад 4
На Фіг.4 показано значне вдосконалення основних застосувань, описаних вище. В даній формі втілення застосовані всі чотири принципи винаходу. Вапно подається до реакційної ємності 10 (первинний каустифікаційний резервуар), що працює при температурі між 402С і 10023, більш переважно при 7020-809С, разом з частиною каустифікованого потоку з вторинного каустифікаційного резервуару 14. Поряд з цим потік з підвищеним А/С і низькою концентрацією карбонату подається в первинний реактор 10. Вапно реагує з іонами алюмінату з утворенням часток гідрокалуміту, і далі каустифікує розчин у відповідності із схемою реакції, описаною рівнянням (4) (і в деяких випадках, можливо рівнянням (5)). Утворений таким чином продукт є чистими с ов гідрокалумітовими частками, що містять різну кількість карбонату, причому ступінь залежить від початкової концентрації карбонату та кількості добавленого вапна. о
При описаних вище умовах, кількість непрореагованого вапна в зливі з первинного каустифікатора 10 є низькою. Цей гідрокалумітовий матеріал є сировиною для вторинної каустифікаційної стадії і відскремлюється тепер вже від високо каустифікованого розчину, виробленого в первинному каустифікаторі 10. Каустифікований «У
Зо розчин потім повертається до установки на придатній ділянці, такій як сепаратор бруду або фільтри очистки.
Стадія сепарації може проводитись із застосуванням пристрою 18 для розділення твердих і рідких речовин, які с включають гравітаційний сепаратор, циклонування або центрифугування, але найвища ефективність « досягається при фільтрації. Фільтрацію дуже легко здійснити, оскільки морфологія одержаних на цьому етапі твердих речовин сприяє легкій сепарації. іа
Відфільтрований кек повторно суспендується в освітленому свіжому розчині, який повинен каустифікуватися, ї- в змішуючому резервуарі 20. Температура цього потоку має бути між 402С і 1002С, найбільш переважно - між 7090 ї 8090. Розчином може бути будь-який технологічний потік з "З" концентрацією між 40 і З350г/л як Ма»СО».
Однак найбільша ефективність досягатиметься з більш розбавленими розчинами з "5" концентрацією між 100 і « 160г/л. Повторно суспендований розчин потім нагрівається до температури, близької до атмосферної точки
Кипіння розчину в нагрівачі 12 і спрямовується до вторинного каустифікаційного реактора 14, де він - с утримується на протязі від ЗО хвилин до 4 годин, переважно 2 години при 103 С, протягом цього часу ч відбувається реакція, описана рівнянням (7). Умови перемішування в резервуарі мають контролюватись так, щоб ,» всі тверді речовини суспендувалися, але слід уникати надмірного перемішування, щоб мінімізувати утворення
ТСА. Бажано користуватись реактором з перекривачем потоку, хоча підійшла б і перемішувальна реакторна ємність. -і Прореагована суспензія потім перекачується до пристрою 22 для розділення твердих і рідких речовин, такого с як гравітаційний сепаратор, циклон, центрифуга або, переважно, фільтр. Тверді речовини можна викинути, однак дуже висока ефективність технологічного процесу (який дає майже чистий карбонат кальцію), як це описувалось т. у всіх прикладах, окрім прикладу 1, дозволяє промивати тверді речовини (а змив повертати до циклу промивання 7 50 бруду) та кальціонувати для регенерації негашеного вапна. Таким чином, витрачання негашеного вапна на очисному заводі можна значно скоротити при застосуванні цього процесу. сб» Частина освітленого розчину з другої стадії в каустифікаційному реакторі 14 відокремлюється і спрямовується до первинного каустифікаційного реактора 10 для утворення гідрокалумітних часток. Найкраща ефективність каустифікації буде досягнута, якщо спрямувати весь потік до резервуара первинного каустифікатора 10, але для цього знадобиться більша потужність фільтрації. При застосуванні даного методу о ефективність підвищується тому, що продукти реакції міститимуть більш гідрокалуміту 2. Кількість вапна, що додається, розраховується, виходячи з вимог реактора вторинної каустифікації 14. Вона може бути визначена по їмо) стехіометрії, вказаній в рівнянні (7), а також по розрахованій рівновазі карбонат/гідроксид/алюмінат для розчину, який повинен каустифікуватись. 60 Зрозуміло, що за умови відносної каустифікаційної ефективності рівнянь (4) і (7), знадобиться менша кількість вапна для досягнення розрахованого співвідношення С/5 у вторинному реакторі, ніж повинно знадобитись для повної каустифікації розчину в первинному реакторі. Однак, якщо допускається деяке зниження ефективності вапна і втрата глинозему, то можна застосувати даний процес для каустифікації розчину до дуже високого співвідношення С/5 шляхом надмірного завантаження вапном первинного каустифікатора. 65 Приклад 5
Продуктивність системи можна в подальшому підвищити шляхом проведення вторинного каустифікаційного процесу при підвищених температурах (між 1002 і 18022). Найкраща продуктивність досягається приблизно при 12020. Переважна форма втілення цього процесу показана на Фіг.5.
В цій системі суспензія із змішуючого резервуара спрямовується до теплообмінника 24, де температура піднімається до 12020. Потім суспензія проходить через вторинний реактор під тиском (автоклав), переважно трубчатий реактор 26, з часом перебування в ньому від 5 до 40 хвилин, бажано 15 хвилин. В присутності інгібітора необхідно буде більш тривалий час, який буде залежати від його природи. Застосовуючи таку температуру і таку конфігурацію, ефективність реакції гідрокалуміту з утворенням карбонату кальція значно підвищується, в той час як утворення ТСА суттєво гальмується.
Приклад 6
Ефективність процесу з Прикладу 5 падає, якщо С/5 розчину в установці наближається або перевищує значення рівноваги карбонат/гідроксид/алюмінат у вторинному каустифікаторі. В певний момент досягається стан стабільності, при якому введення карбонату в установку врівноважується здатністю каустифікаційного процесу видаляти його. В більшості випадків це не буде проблемою, оскільки співвідношення С/5, яке 75 досягається в установці при застосуванні даного процесу, буде дуже високим. Однак, якщо необхідні більш високі співвідношення С/5, то цього можна досягти, надміру завантаживши вапном первинний каустифікатор 10, як це зазначалось в попередньому Прикладі. Проблемою тут є те, що, якщо С/5 розчину, що подається до вторинного каустифікатора, є дуже високим для протікання реакції (7), то ефективність використання вапна буде низькою, і глинозем буде втрачатись.
Таку ситуацію можна виправити, застосувавши вдосконалення, показане на Фіг.б. В цьому процесі потік розчину у вторинний каустифікатор 14 поповнюється потоком 28, багатим на карбонат натрію. Це можна здійснити багатьма способами, наприклад, через випаровувач солі, такий як Тгопа (для поповнення існуючого підводу каустика до установки) або шляхом з'єднання зливу від окислювального процесу видалення органічних речовин, такого як вологе окислення або електроліз. В такий спосіб процес може ефективно каустифікувати Ге! карбонат натрію в цих потоках, а також відновити весь глинозем, який в іншому випадку був би втрачений. Цим о шляхом можна відновити ефективність вапна до більш ніж 9095. Слід зазначити, що, застосовуючи цей процес, можливо підвищити С/5 установки майже до 1,00, в залежності від кількості карбонату, виробленого в циклі виварювання, та від розміру задіяного устаткування.
Експериментальні результати со
Дія інгібіторів
Цілий ряд інгібіторів, що представляють класи сполук, описаних раніше, були досліджені в серії циклічних сч тестів щодо впливу на каустифікацію. Ці тести вільно моделюють колишні технологічні процеси каустифікаціїі «Ж слугують тільки для демонстрації переваг застосування інгібіторів. Інгібітор, який-ефективно діє в цих тестах, показує навіть більшу ефективність, коли його правильна доза застосовується в запропонованому Ф вдосконаленому технологічному процесі каустифікації. ї-
Тести проводились в 500мл поліпропіленових пляшках, до яких додавалось 450мл розчину першого потоку промивача, попередньо нагрітого до 972С. Композиція розчину перед додаванням вапняної суспензії та добавок показана в таблиці 1 нижче. « з с й но
Було приготовано вапняну суспензію, яка містила 58г гідратованого вапна промислового сорту (90,395 вапна -І у вигляді Са(онН)») в 216мл деїіонізованої води, яку підігрівали до 9720. До кожної пляшки додавали ЗОмл цієї суспензії разом з достатньою кількістю відповідної добавки, щоб довести концентрацію одержаної в результаті ї-о суміші до 1г/л. Пляшки були запечатані і перевертались догори дном і назад в термостатично контрольованій «г» водній ванні при 972. Таке перемішування є набагато менш активним, а температура дещо нижчою, ніж в промислових умовах. Це, а також гальмуюча дія самих добавок на швидкість реакції каустифікації, вимагало о більш тривалого часу перебування. Результати тесту, взяті після 360 хвилин реакції, наведені в Таблиці 2. сю» ов о ю бо
Дані результати ясно показують переваги інгібіторів в Байєрівській каустифікації, як щодо підвищеної каустифікованості розчину (С/5), так і щодо ефективності використання вапна. Через відповідну оптимізацію швидкості дозування добавки, часу присутності в каустифікаторі і температури реактора можна досягти б5 суттєвого підвищення ефективності каустифікації, навіть якщо застосовувати таку оптимізацію до відомих технологічних процесів каустифікації. Однак, ці переваги особливо чіткі по відношенню до вдосконаленого технологічного процесу каустифікації, описаного в цьому документі.
Порівняння вдосконаленого технологічногопроцесу каустифікації з відомими способами
Серія циклічних тестів каустифікації була проведена в лабораторії, щоб продемонструвати вдосконалену ефективність та переваги запропонованого технологічного процесу каустифікації. Відомі технологічні процеси також моделювались для порівняння.
Приклад відомого способу
Відомі технологічні процеси моделювались шляхом циклічної реакції в реакторі Раїт об'ємом 3,75л. Розчин першого потоку промивача (1,795л) додавали до реактора і нагрівали до 1002С. Суспензія гідратованого вапна 70 промислового сорту (32,77) в 20Змл деіонізованої води попередньо нагрівали до 959 перед введенням в реактор. Кількість вапна була розрахована так, щоб одержати цільове співвідношення С/5, яке б дорівнювало 0,950 (при 10095 ефективності). Після додавання вапняної суспензії, реактор закривали, і реакція відбувалась при 1002 при термостатичному контролі на протязі трьох годин. Розмішування проводилось з застосуванням турбінних мішалок з подвійними нахиленими лопатями, які працювали при 200об/хв. Регулярно брались зразки, 75 Як рідини так і твердих речовин. Зразки розчину аналізувались на А, С і 5 та загальний вміст натрію. Тверді речовини аналізувались щодо їх елементного складу за допомогою рідинної хроматографії, та щодо вмісту СО» шляхом ацидифікування та вимірювання газу, що виділяється.
Приклад відомого способу - дія інгібітора
Була повторена процедура тесту, описаного вище, з додаванням 0,1г/л глюконату натрія в розчин першого потоку промивача. Час перебування був подовжений, щоб компенсувати вплив інгібітора на швидкість каустифікаційної реакції.
Вплив інгібітора в відомому технологічному процесі можна побачити, звернувшись до Таблиць З і 4 нижче. В кожному випадку, дані наводяться для зразків, взятих при максимальному С/5: для прикладу відомого способу це робилось приблизно на 45 хвилині часу перебування в реакторі. У випадку тесту, коли додавався інгібітор, Ге подібне С/5 досягалось на 45 хвилині, але продовжувало підвищуватись, поки не досягало максимуму між 260 і о 330 хвилинами. со зо см «
Ф і - при максимальному С/5 (95 ваг. сухої речовини) « й З с хз Ефективність вапна розраховувалась на основі вмісту СО», поділеного на вміст Сас, і була виражена як молярне співвідношення та відкоригована на вміст придатного вапна та глинозему в початковому гідратованому вапні. -І 45 Можна пересвідчитись, що додавання інгібітора призвело до кардинального підвищення ефективності використання вапна, відображеного як в набагато вищому максимумі С/5, так і в високій концентрації глинозему (се) в каустифікованому розчині. Цей останній аспект стає також очевидним, виходячи з аналізу твердих речовин, ї» який показує, що стались значно менші втрати глинозему. Однак, такі результати досягаються за рахунок більш тривалого часу реакції, чого можна уникнути, додатково збільшивши об'єм резервуару каустифікатора або ко 20 підвищивши швидкість реакції, збільшивши температуру. Однак, більш висока ефективність досягається при застосуванні переважних форм втілення, описаних в Прикладах. с» Вдосконалений технологічний процес каустифікації, (Приклад 2)
Застосування вдосконаленого технологічного процесу каустифікації в основній формі (як описується в
Прикладі 2) моделювалось шляхом циклічної реакції в 3.75 літровому реакторі Парра. Моделювання складалось 29 з двох частин - утворення гідрокалуміту при 802С, з подальшим швидким нагріванням і реакцією при 120260.
ГФ) Через високотемпературну масу і низьку швидкість нагрівання реакторів Парра, було необхідним, щоб вапно 7 реагувало при зменшеному об'ємі розчину при 809С, а потім додавати решту розчину при значно вищій температурі для досягнення швидкого нагрівання суміші до 12026. во Розчин першого промиваючого потоку (5Х0О0мл) вводився в реактор і нагрівався до 80 «С. Другий реактор
Парра, ємністю в два літри, заповнювався розчином першого промивочного потоку (1.500 літрів) і нагрівався до 18590. Розчин гідратованого вапна промислового сорту (38,01г) в 21Омл деїіонізованої води, попередньо нагрітий до 802С, додавався до 50мл розчину в першому реакторі. Кількість вапна розраховувалась таким чином, щоб досягти наміченого С/5, що дорівнювало б 0,950 (при 10095 ефективності). Реактор негайно закривався, і 65 реакція протікала при термостатичному контролі при 802С на протязі десяти хвилин. Розмішування проводилось, застосовуючи турбінні мішалки з подвійними нахиленими лопастями, які працювали при 200об/хв. В кінці десятихвилинної реакції, під час якої утворився гідрокалуміт, вміст другого реактора під тиском переганявся до першого реактора. Після змішування температура розчину і суспензії в першому реакторі була 12020. Потім ця температура підтримувалась шляхом термостатичного контролю. Суміш, яка все ще перемішувалась при 200об/хв, залишалась реагувати на протязі 90 хвилин. Регулярно брались зразки, як рідини, так і твердих речовин. Зразки розчину аналізувались на А, С і 5 та загальний вміст натрію. Тверді речовини аналізувались щодо їх елементного складу за допомогою рідинної хроматографії, та щодо вмісту СО» шляхом ацидифікування та вимірювання газу, що виділяється.
Вдосконалений технологічний процес каустифікації (Приклад 2) - дія інгібітора . 70 Була повторена процедура тесту, описаного вище, з додаванням 0.5г глюконату натрія в 3,75 літровий реактор в кінці десятихвилинного етапу утворення гідрокалуміту. Це дало кінцеву концентрацію приблизно 0.25г/л об'єднаного розчину під час основної каустифікаційної реакції.
Подібний тест, але із застосуванням сахарози в якості інгібітора, також був проведений. В цьому випадку, сахароза додавалась на початку реакції при концентрації 2.Ог/л в об'єднаний розчин.
Типові результати кожного з вищенаведених тестів підсумовуються в Таблицях 5 і 6 нижче, показуючи дані аналізу щодо рідини і твердих речовин відповідно. Для довідки результати порівнюються з повторним тестом відомого технологічного процесу. В кожному випадку, наведені результати демонструють найвище, досягнуте під час реакції, співвідношення С/5. Для відомого технологічного процесу такий результат досягався після 45 хвилин реакції, тоді як вдосконалений технологічний процес без інгібітора вимагав лише 2 хвилин. Подібне співвідношення С/5 досягалось через 2 хвилини вдосконаленого технологічного процесу і при додаванні інгібітора, однак С/5 продовжувало зростати і далі, в кінці досягаючи максимуму приблизно після 45-60 хвилин. й типового розчину при максимальному С/5 2 о со сч з
Ф при максимальному С/5 (95 ваг. сухої речовини) зо и
Приклад? 615 66 отв? бвяж «
Ефективність вапна вираховувалась на основі вмісту СО» поділеного на вміст СаО, і була виражена як т с молярне співвідношення та відкоригована на вміст придатного вапна та глинозему в початковому гідратованому ж вапні. я Розчин, вибраний для демонстрації технологічного процесу, мав більш високу "5" концентрацію, ніж той що застосовується для каустифікації на більшості рафінувальних заводів з Байєрівським технологічним процесом.
Причина, чому такий розчин не міг би бути нормально використаний в промисловості, є очевидною, виходячи з - результатів ефективності вапна, наведених в Таблиці 6. Ефективність вапна, показана для відомого способу о технологічного процесу (5495), була одержана на основі зразка, взятого при максимальному для реакції співвідношенні С/5, і тому представляє максимальну ефективність. На виробництві рідко досягаються такі - оптимальні умови, тому ефективність в звичайних умовах повинна бути значно меншою.
ГФ 50 Навпаки, більш високе максимальне співвідношення С/5 та суттєво покращена ефективність вапна спостерігались в процесі Прикладу 2. Максимум С/5 досягався швидко (2 хвилини) і залишався таким приблизно со подальші 8 хвилин перед тим, як зворотній процес ставав значним.
Ще більш вражаючим є результат для технологічного процесу з Прикладу 2, коли добавлявся інгібітор (глюконат натрію). В цьому випадку був досягнутий набагато більший максимум С/5, при вищій на 3090 ефективності "вапна, в порівнянні з відомим способом технологічного процесу. Більш того, зворотня реакція о надзвичайно повільна: на протязі подальших ЗО хвилин при температурі, С/5 упало лише на 0.002 пункти.
Подібні ж результати тесту були одержані, коли цукроза застосовувалась як інгібітор; було досягнуто однакове їмо) С/5, яке дорівнювало 0,924, але при значно нижчій ефективності вапна 84.095. Однак, час, необхідний для досягнення максимального С/5 при застосуванні цукрози (5 хвилин), набагато менший, ніж з глюконатом натрія. бо Окрім ярко виражених переваг щодо значно підвищеного С/5 розчину та високої ефективності вапна, цей
Приклад демонструє толерантність процесу до високих концентрацій розчину та до змін часу перебування.
Разом взяті, ці фактори сприяють поліпшеній стабільності каустифікації на Байєрівській рафінувальній установці. Більш того, значно зменшуються втрати глинозему, викликані утворенням ТСА, що має сприяти підвищенню продуктивності рафінувальної установки. 65 Вдосконалений технологічний процес каустифікації (Приклад 3).
Застосування вдосконаленого технологічного процесу каустифікації з переважною формою його втілення (як це описано в Прикладі 5) моделювалось в лабораторії шляхом проведення серій послідовних циклічних реакцій в 3,75 літровому реакторі Парра. Кожний цикл серій складався з двох етапів: утворення гідрокалуміту при 809 в попередньо каустифікованому розчині (первинна каустифікаційна реакція), і приготування цього попередньо
Ккаустифікованного розчину, використосовуючи гідрокалуміт, утворений в такий спосіб (вторинна каустифікаційна реакція).
Щоб почати серію циклів, декілька літрів розчину першого потоку промивача були спочатку каустифіковані розчином гідратованого вапна промислового сорту (90.3956 доступного вапна з формулою Са(ОН)»), застосовуючи традиційний (відомий) технологічний процес каустифікації. Після фільтрації та видалення зібраних 7/0 твердих речовин, залишився попередньо каустифікований розчин, з якого міг бути одержаний початковий зразок гідрокалуміту.
Два літри цього розчину були завантажені в 3,75 літровий реактор Парра, а температура, яку підняли до 802С, підтримувалась шляхом термостатичного контролю. Гідратоване вапно, в кількості необхідній для досягнення наміченого С/5, що дорівнює 0,950 (при 10095 ефективності), було суспендоване в гарячій 75 деіонізованій воді в поліпропіленовій пляшці об'ємом 5О0Омл, врівноважене при 80 9С і потім кількісно перенесене до автоклава Парра для ініціювання реакції. Розмішування проводилось, застосовуючи турбінні мішалки з подвійними нахиленими лопастями, які працювали при 200об/хв. Через 30 хвилин, необхідних для завершення реакції, увесь вміст реактора був профільтрований під вакуумом з використанням воронки Бюхнера і фільтраційної колби. Тверді залишки та розчин, що залишився в реакторі Парра, були змиті в фільтраційну воронку гарячою деіонізованою водою. Фільтровий кек надалі був промитий гарячою деіонізованою водою для видалення розчину, що залишився (ця процедура, непотрібна при нормальному застосуванні, була необхідною для проведення розрахунків балансу маси).
Розчин першого потоку промивача (500мл) було завантажено в реактор і нагріто до 802С. Другий реактор
Парра, ємністю 2 літри, наповнювали розчином першого потоку промивача (1,500 літрів) і нагрівали до 18526. с
Вологий гідрокалумітовий кек, одержаний на попередньому етапі, додавали до 500 мл розчину в першому ге) реакторі. Реактор негайно закривали і вмикали перемішувач для диспергування твердих речовин. Приблизно через 2 хвилини диспергування твердих речовин і термального врівноваження, вміст другого реактора під тиском переміщали до першого реактора. Після змішування об'єднана температура розчину та суспензії в першому реакторі була 1202С. Потім цю температуру підтримували шляхом термостатичного контролю. Суміш, яка все ще і) перемішувалась при 200об/хв, залишали реагувати на протязі 2 хвилин. с
Після реакції брали зразок суспензії і негайно фільтрували через 0.45мкм фільтраційну мембрану Супора.
Фільтрат аналізували на А, С і 5 та загальний вміст натрія. Тверді речовини ретельно промивали деіонізованою - водою на фільтрі. Вогкий кек збирали для аналізу за допомогою ХКО. Залишки твердих речовин висушували при ду частковому вакуумі (104мм рт.ст.) при 1052С і аналізували щодо елементного складу за допомгою ХКЕ, та щодо 3о вмісту СО» шляхом ацидифікування та вимірювання газів, що виділялися. в
Вміст реактора переміщали до фільтратора під тиском, обладнаного 0.45мкм фільтром Супора. Фільтрат збирали для того, щоб використати його в наступному циклі процесу. Певна частина розчину втрачалась через те, що брали зразки і переносили суспензію. В наступному циклі на це робилась поправка регулюванням « завантаження вапна в первинній каустифікаційній реакції, та шляхом зменшення об'єму розчина першого потока З 50 промивача у вторинній каустифікаційній реакції. Цю процедуру повторювали доти, поки не були завершені с чотири повні цикли процесу. з» Вдосконалений технологічний процес каустифікації (Приклад 5) - дія інгібітора
Повторювали процедуру тесту, описаного вище, з додаванням 1,0г глюконату натрія з гідрокалумітом до 3,75 літрового реактора на початку вторинної каустифікаційної реакції. Це дало кінцеву концентрацію приблизно
О,бг/л в об'єднаному розчині під час вторинної каустифікаційної реакції. Щоб компенсувати гальмуючу дію 7 інгібітора, для вторинної реакції відводилось 120 хвилин часу. (се) Вдосконалений каустифікаційний процес (Приклад 5) - максимальне С/5
Для демонстрації здатності даного процесу досягати дуже високої каустифікованності розчину (С/5), ве вищенаведена процедура була повторена з більшою дозою вапна, розрахованою для досягнення наміченого ка 20 с/в, яке б дорівнювало 1,00. Повторювали процедуру тесту, описаного вище, з додаванням 1,0г глюконату натрія з гідрокалумітом до 3,75 літрового реактора на початку вторинної каустифікаційної реакції. Це дало с» кінцеву концентрацію приблизно 0,5г/л в об'єднаному розчині під час вторинної каустифікаційної реакції. Щоб компенсувати гальмуючу дію інгібітора, і дати реакції достатньо часу для досягнення значно вищого С/5, для вторинної реакції відводилось 150 хвилин часу. 29 Типові результати кожного з тестів Прикладу 5 підсумовуються в Таблицях 7 і 8, в яких наведено дані
ГФ) аналізу рідини та твердих речовин, відповідно. Для довідки результати порівнюються з тестом відомого технологічного процесу. іме) " типового розчину при максимальному С/5 б5
Приклад Бхінгібітор 81.1 (143.5 | 1539 0.5650.932| 199.9 при максимальному С/5 (95 ваг. сухої речовини)
Прилад 0000618 66 вав? вБа ді
Як можна пересвідчитись з вищенаведених результатів, переважний варіант втілення технологічного процесу, яка описана в Прикладі 5, має значні переваги над відомим способом як щодо досягнутого С/5, так і 75 щодо ефективності використання вапна. У вищенаведеному прикладі ефективність вапна перевищила 9195.
Переважний варіант втілення, має також переваги над процесом, описаним в Прикладі 2. Без добавок, ефективність застосування вапна еквівалентна тій, що в Прикладі 2, але досягається набагато вище співвідношення С/5 (0,910 проти 0,897). З інгібітором одержуються як підвищена ефективність вапна (91,190 проти 86,995), так і більш високе співвідношення С/5 (0,932 проти 0,924). Однак, найбільш важливу перевагу переважної форми втілення, над тією, що описується в Прикладі 2, можна побачити звернувшись до результатів тесту, в якому за мету було поставлено досягнення максимального С/5. Застосовуючи переважний варіант втілення технологічного процесу, є можливість досягти надзвичайно високої каустифікованості розчину (С/5 дорівнює 0,955 або вище), з помітно підвищеною ефективністю вапна (більше, ніж 8090) в порівнянні з відомим технологічним процесом. с
Виходячи з попередніх прикладів та описання кількох можливих застосувань становиться очевидним, що г) вдосконалений технологічний процес каустифікації, описаний тут, має багато суттєвих переваг над технологією каустифікації, яка застосовується сьогодні.
До них відносяться: (а) Ефективність застосування вапна надзвичайно висока (можна досягти понад 9095), навіть з досить о концентрованими розчинами. сч (б) Співвідношення С/5, яке досягається, значно підвищене (до 0,955), навіть з досить концентрованими розчинами, що обумовлює високу концентрацію каустика в установці і підвищену продуктивність. Можна досягти - навіть вищих співвідношень за рахунок певного зниження ефективності вапна. Ге! (в) Утворюється відпрацьований порівняно чистий карбонат кальція, що створює потенціал для повторного 3о застосування вапна через обпалювання в невеликій промисловій пічці, з подальшим потенціальним зменшенням - витрачання вапна. (г) Втрата глинозему, з причини утворення небажаних часток алюмінату кальція, суттєво знижена. Поліпшене відновлення глинозему з бокситів, що призводить до підвищення продуктивності. « (д) В основному, процес каустифікації більш швидкий, що призводить до зменшення об'єму резервуара, і більш компактного розташування. в с (е) Ефективність стабільна, незважаючи на зміни в композиції розчину та потоків. Зменшені викиди діоксиду "» вуглецю завдяки вдосконаленій ефективності рафінувального заводу, і зменшеній витраті вапна. " (ж) Простота застосування практично на всіх рафінувальних заводах. (3) Зменшений обсяг залишку завдяки мінімальному споживанню вапна - потенціальні заощадження на видаленнях залишку та витратах на зберігання. ш- (3) Потенціал для розподілення каустифікаційної реакції на два або більше потоки розчину на
Ге) рафінувальному заводі. () Потенціал для застосування багатогранних технологічних процесів каустифікації на різних ділянках о рафінувального заводу. ко 20 Тепер, коли були детально описані декілька форм втілень винаходу, фахівцю, обізнаному в галузі хімічної інженерії, стане зрозумілим, що можна запропонувати численні зміни і модифікації, не відходячи від основних с» принципів винаходу. Вважається, що всі ці зміни і модифікації знаходяться в рамках даного винаходу, суть якого має бути визначена з вищенаведеного опису і формули винаходу, що додається. Крім того, попередні приклади наводяться для ілюстрації окремих форм втілення винаходу і не мають за мету обмежити об'єм 29 технологічного процесу згідно з даним винаходом.
Ф) км
Claims (58)
- Формула винаходу бо 1. Спосіб каустифікації баєрівських розчинів на глиноземному рафінувальному заводі, який включає наступні стадії: (ї) взаємодію вапна з алюмінат-іонами в баєрівському розчині в контрольованих умовах при температурі від 2590 до 1009 із утворенням часточок гідрокалуміту та іонів гідроксилу, та (ї) нагрівання згаданих часточок гідрокалуміту в контакті з баєрівським розчином до температури в бо інтервалі від 10092С до 1802 так, що часточки гідрокалуміту реагують з розчином з утворенням карбонату кальцію, алюмінат-іонів та іонів гідроксилу, і одержанням каустифікованого баєрівського розчину.
- 2. Спосіб каустифікації баєрівських розчинів за п. 1, де розчин стадії (ї) та/або стадії (і) має 5" концентрацію в межах від 40 г/л до 350 г/л, і співвідношення А/С в межах від 0,2 до 0,95, де А" є Концентрацією глинозему, С" є сумарною концентрацією алюмінату натрію і гідроксиду натрію, і 5" концентрація є сумою С і фактичної концентрації карбонату натрію.
- З. Спосіб каустифікації баєрівських розчинів за п. 71, де розчин стадії (і) та/або стадії (її) має 5" концентрацію в межах від 120 г/л до 160 г/л, і співвідношення А/С в межах від 0,55 до 0,95.
- 4. Спосіб каустифікації баєрівських розчинів за будь-яким з пп. 1 - З, де час, необхідний для завершення 70 реакції стадії (і), становить від 5 хвилин до ЗО хвилин.
- 5. Спосіб каустифікації баєрівських розчинів за п. 4, де реакцію стадії (ї) проводять при температурах від 702С до 8026.
- 6. Спосіб каустифікації баєрівських розчинів за будь-яким з пп. 1 - 5, де баєрівський розчин на стадії () піддають перемішуванню.
- 7. Спосіб каустифікації баєрівських розчинів за будь-яким з пп. 1 - б, де суспензію гідрокалуміту, що утворюють в реакції на стадії (), піддають розділенню тверда речовина/рідина, а відокремлений твердий гідрокалуміт піддають взаємодії з розчином, який повинен бути каустифікований під час реакції стадії (ії).
- 8. Спосіб каустифікації баєрівських розчинів за п. 7, де каустифікований баєрівський розчин, одержаний в реакції на стадії (ії), що включає нагрівання часточок гідрокалуміту, піддають охолодженню та розділенню тверда речовина/рідина і де принаймні частину освітленого розчину повертають до реакції стадії (і).
- 9. Спосіб каустифікації баєрівських розчинів за п. 8, де тверді речовини, виділені з баєрівського розчину реакції стадії (ії), включають карбонат кальцію, який рекальцінують для регенерації вапна.
- 10. Спосіб каустифікації баєрівських розчинів за п. 9, де регенероване вапно повторно використовують на рафінувальному заводі. Га
- 11. Спосіб каустифікації баєрівських розчинів за будь-яким з пп. 71 - 10, де час, необхідний для завершення реакції стадії (ії), знаходиться в межах від 2 хвилин до 240 хвилин. і9)
- 12. Спосіб каустифікації баєрівських розчинів за будь-яким з пп. 71 - 10, де час, необхідний для завершення реакції стадії (ії), знаходиться в межах від 2 хвилин до 15 хвилин.
- 13. Спосіб каустифікації баєрівських розчинів за будь-яким з пп. 1 - 12, де процес надалі включає стадію со додавання інгібітору перед стадією (ії) для того, щоб інгібувати небажану реакцію часточок гідрокалуміту з утворенням алюмінату трикальцію. с
- 14. Спосіб каустифікації баєрівських розчинів за п. 13, де процес надалі включає стадію додавання «І інгібітору перед і/або під час стадії (1).
- 15. Спосіб каустифікації баєрівських розчинів за п. 13 або 14, де згаданим інгібітором є о Комплексоутворювач і/або поверхнево-активна речовина, яка здатна абсорбуватись на активних ділянках рч- поверхні часточок гідрокалуміту.
- 16. Спосіб каустифікації баєрівських розчинів за п. 15, де поверхнево-активною речовиною є цукор або полісахарид. «
- 17. Спосіб каустифікації баєрівських розчинів за п. 13 або 14, де аніонні поверхнево-активні речовини використовуються як згаданий інгібітор. - с
- 18. Спосіб каустифікації баєрівських розчинів за п. 17, де згадані аніонні поверхнево-активні речовини є вибирають з групи, яка містить наступні матеріали, їх солі і похідні: аніонні гомополімери або співполімери, "» гідроксамові кислоти, гумінову та танінову кислоти, лігносульфонати, жирні кислоти, сульфоновані карбонові кислоти, карбонові кислоти та полігідроксикарбонові кислоти.
- 19. Спосіб каустифікації баєрівських розчинів на глиноземному рафінувальному заводі, який включає -І наступні стадії: одержання попередньо каустифікованого баєрівського розчину; і шо взаємодію вапна з алюмінат-онами у згаданому попередньо каустифікованому баєрівському розчині при ьч температурі в інтервалі від 25 С до 100 «С з утворенням часточок гідрокалуміту і гідроксил-іонів.
- 20. Спосіб каустифікації баєрівських розчинів за п. 19, де розчин має 5" концентрацію в межах від 40 до З50 г/л, і співвідношення А/С в межах від 0,2 до 0,95. сю
- 21. Спосіб каустифікації баєрівських розчинів за п. 19, де розчин має 5" концентрацію в межах від 120 до 160 г/л, і співвідношення А/С в межах від 0,55 до 0,95.
- 22. Спосіб каустифікації баєрівських розчинів за будь-яким з пп. 19 - 21, де час, необхідний для завершення реакції становить від 5 до ЗО хвилин.
- 23. Спосіб каустифікації баєрівських розчинів за п. 19, де температура попередньо каустифікованого о розчину підтримується в межах від 702 до 8090. їмо)
- 24. Спосіб каустифікації баєрівських розчинів за будь-яким з пп. 19 - 23, де баєрівський розчин піддають перемішуванню. 60
- 25. Спосіб каустифікації баєрівських розчинів за будь-яким з пп. 19 - 24, де процес надалі включає стадію додавання інгібітору перед або під час стадії взаємодії з вапном.
- 26. Спосіб каустифікації баєрівських розчинів за п. 25, де час, необхідний для завершення реакції становить, принаймні, 5 хвилин.
- 27. Спосіб каустифікації баєрівських розчинів за п. 25 або 26, де згаданим інгібітором є б5 комплексоутворювач і/або поверхнево-активна речовина, яка здатна абсорбуватись на активних ділянках поверхні часточок гідрокалуміту.
- 28. Спосіб каустифікації баєрівських розчинів за п. 27, де поверхнево-активною речовиною є цукор або полісахарид.
- 29. Спосіб каустифікації баєрівських розчинів за п. 28, де аніонні поверхнево-активні речовини використовуються як згаданий інгібітор.
- 30. Спосіб каустифікації баєрівських розчинів за п. 31, де згадані аніонні поверхнево-активні речовини вибирають з групи, яка містить наступні матеріали, їх солі і похідні: аніонні гомополімери або співполімери, гідроксамові кислоти, гумінову та танінову кислоти, лігносульфонати, жирні кислоти, сульфоновані карбонові кислоти, карбонові кислоти та полігідроксикарбонові кислоти. 70
- 31. Спосіб каустифікації баєрівських розчинів за будь-яким з пп. 19 - 30, де каустифікований баєрівський розчин одержаний в реакції піддають розділенню тверда речовина/рідина для видалення часточок гідрокалуміту.
- 32. Спосіб стабілізації часточок гідрокалуміту, що включає наступні стадії: формування часточок гідрокалуміту в баєрівському розчині; і додавання інгібітору, що стабілізує часточки гідрокалуміту завдяки інгібуванню утворення алюмінату /5 трикальцію в баєрівському розчині.
- 33. Спосіб за п. 32, де інгібітор додають до розчину перед утворенням часточок гідрокалуміту.
- 34. Спосіб за п. 32 або 33, де інгібітор додають під час утворення часточок гідрокалуміту.
- 35. Спосіб за будь-яким з пп. 32 - 34, де інгібітор додають після утворення часточок гідрокалуміту.
- 36. Спосіб за будь-яким з пп. 32 - З5, де інгібітором є аніонна або неіонна поверхнево-активна речовина.
- 37. Спосіб за п. 36, де аніонну поверхнево-активну речовину вибирають з групи, яка містить: гомополімери або співполімери, що включають поліакрилову кислоту і її співполімери з акриламідом і полімери, що несуть гідроксаматні функціональні групи, гідроксамові кислоти, гумінову та танінову кислоти, лігносульфонати, жирні кислоти, сульфоновані карбонові кислоти, карбонові кислоти та полігідроксикарбонові кислоти, комбінації їх солей або похідних або їх комбінації. с
- 38. Спосіб за п. 37, де аніонною поверхнево-активною речовиною є глюконова кислота.
- 39. Спосіб за п. 37, де аніонною поверхнево-активною речовиною є глюконат. о
- 40. Спосіб за п. 39, де глюконатом є глюконат натрію.
- 41. Спосіб за п. 37, де аніонною поверхнево-активною речовиною є цукор або полісахарид.
- 42. Спосіб за п. 41, де цукром є цукроза або глюкоза. со зо
- 43. Спосіб за п. 41, де полісахаридом є крохмаль.
- 44. Спосіб за будь-яким з пп. 32 - 43, який надалі включає стадію нагрівання баєрівського розчину. с
- 45. Спосіб за п. 44, де стадію нагрівання проводять перед стадією утворення часточок гідрокалуміту. «Е
- 46. Спосіб за п. 45, який також включає стадію нагрівання баєрівського розчину до температури в інтервалі від 252С до 1002С. іа
- 47. Спосіб за п. 46, де баєрівський розчин нагрівають до температури в інтервалі від 702 до 8020. ї-
- 48. Спосіб за п. 44, де стадію нагрівання здійснюють після додавання інгібітору.
- 49. Спосіб за п. 48, де баєрівський розчин нагрівають до температури в інтервалі від 1002С до 18020.
- 50. Спосіб за п. 49, де баєрівський розчин нагрівають до температури в інтервалі від 1202С до 14096. «
- 51. Спосіб за будь-яким з пп. 32 - 50, який також включає стадію перемішування баєрівського розчину.
- 52. Спосіб за будь-яким з пп. 32 - 51, який також включає стадію видалення стабілізованих часточок - с гідрокалуміту. «
- 53. Спосіб за п. 52, де стадія видалення стабілізованих часточок гідрокалуміту включає стадію фільтрування. ,»
- 54. Спосіб за п. 53, де стадію фільтрування проводять в вакуумі.
- 55. Спосіб за будь-яким з пп. 52 - 54, який також включає стадію промивання видалених часточок гідрокалуміту. -|
- 56. Спосіб за п. 55, де стадію промивання проводять використовуючи деїонізовану воду. с
- 57. Спосіб за п. 56, де стадію промивання деіїонізованою водою проводять використовуючи гарячу деіонізовану воду. ї
- 58. Спосіб за п. 52, який також включає стадію використання, принаймні, частини видаленого гідрокалуміту 7 50 для каустифікації баєрівського розчину. сю» Ф) іме) 60 б5
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AUPP6224A AUPP622498A0 (en) | 1998-09-25 | 1998-09-25 | Improved bayer causticisation |
| PCT/AU1999/000757 WO2000018684A1 (en) | 1998-09-25 | 1999-09-13 | Improved bayer causticisation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA79423C2 true UA79423C2 (en) | 2007-06-25 |
Family
ID=3810442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UA2001031964A UA79423C2 (en) | 1998-09-25 | 1999-09-13 | Process for causticisation of bayer's solutions and process for stabilization of hydrocalumite particles |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| AU (1) | AUPP622498A0 (uk) |
| ES (1) | ES2361264T3 (uk) |
| UA (1) | UA79423C2 (uk) |
-
1998
- 1998-09-25 AU AUPP6224A patent/AUPP622498A0/en not_active Abandoned
-
1999
- 1999-09-13 ES ES06076716T patent/ES2361264T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1999-09-13 UA UA2001031964A patent/UA79423C2/uk unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2361264T3 (es) | 2011-06-15 |
| AUPP622498A0 (en) | 1998-10-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2470673C (en) | Improved bayer causticisation | |
| US3944648A (en) | Method for processing bauxites | |
| EA013687B1 (ru) | Способ извлечения глинозема | |
| CN106115751B (zh) | 一种利用两段式酸反应法提取氧化铝的方法 | |
| US4597952A (en) | Purification of solutions of sodium aluminate in the Bayer cycle by the removal of sodium oxalate | |
| US5888461A (en) | Process for purifying sodium aluminate solutions containing sodium oxalate | |
| US7192568B2 (en) | Process for filter aid production in alumina refineries | |
| WO1987003314A1 (en) | A process for causticizing of an aqueous solution containing alkali carbonate | |
| UA79423C2 (en) | Process for causticisation of bayer's solutions and process for stabilization of hydrocalumite particles | |
| US4430310A (en) | Purification of impure Bayer process liquors | |
| AU769770B2 (en) | Improved bayer causticisation | |
| AU2004201629B2 (en) | Improved bayer causticisation | |
| AU2018202054A1 (en) | High temperature processs for causticisation of a bayer liquor | |
| WO2013131118A1 (en) | High temperature processs for causticisation of a bayer liquor | |
| SU1224262A1 (ru) | Способ разделени хлоридов кальци и магни | |
| AU2001272227B2 (en) | Improved process for filter aid production in alumina refineries | |
| AU2002244541B2 (en) | Process for the removal of anionic impurities from caustic aluminate solutions | |
| SU899468A1 (ru) | Способ получени каустической соды | |
| SU608759A1 (ru) | Способ регенерации аммиака из хлористого аммони | |
| JPS6114124A (ja) | シユウ酸ナトリウムの除去によるバイヤーサイクルのアルミン酸ナトリウム溶液の精製 |