[發(fā)明專利]含硅聚合物絮凝劑

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680088116.2
• 申請日: 2016-06-07
• 公開（公告）號: CN109641163B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋愛容;D.史泰格;魏昕宇;張磊
• 申請（專利權(quán)）人: 塞特工業(yè)公司
• 主分類號: B01D21/01
• 分類號: B01D21/01;B03D3/06;C02F1/56;C01F7/0653;C08F230/08
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 徐晶;黃念

本文披露了能夠在拜耳工藝流或燒結(jié)工藝流中絮凝懸浮固體的含硅聚合物和含有所述含硅聚合物的組合物。

背景技術(shù)

技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明涉及用于在連續(xù)生產(chǎn)過程中除去懸浮固體的聚合物、組合物和方法。更具體地，本發(fā)明披露了用于除去氧化鋁生產(chǎn)工藝流中的懸浮固體的含硅聚合物絮凝劑。

相關(guān)技術(shù)說明。鋁土礦是幾乎全部制造的鋁化合物的基本原料。在鋁化合物的生產(chǎn)過程中，可以通過拜耳工藝、燒結(jié)工藝及其組合將鋁土礦精煉成氫氧化鋁，并且隨后精煉成氧化鋁。鋁土礦典型地根據(jù)其主要礦物成分被分類為三水鋁石型(gibbsitic)、一水軟鋁石型(boehmitic)和一水硬鋁石型(diasporic)。鋁土礦的礦物組成可以影響加工方法。

在拜耳工藝過程中，首先在高溫下用苛性堿溶液加熱原始鋁土礦礦石，以產(chǎn)生大部分含鋁礦物的溶解(消解)，并且得到過飽和的鋁酸鈉溶液。含鋁礦物的實例包括但不限于水鋁石、三水合氧化鋁三水鋁石和一水合氧化鋁一水軟鋁石。所得的溶解的材料的濃度非常高，其中氫氧化鈉濃度典型地為大于150g/L，并且溶解的氧化鋁典型地為大于120g/L。然后將任何被稱為“赤泥”固體的未溶解固體與鋁酸鹽溶液物理分離。聚合物絮凝劑通常用于加速細(xì)固體顆粒的除去。赤泥固體主要由氧化鐵構(gòu)成，但是可以含有其他不溶性礦物，如復(fù)合鋁硅酸鹽、鈦酸鈉和鈦酸鈣、以及羥磷灰石。通過過濾步驟除去殘留的懸浮固體。將經(jīng)過濾的澄清溶液或液體冷卻并且用三水合氧化鋁接種以沉淀一部分溶解的氧化鋁。在氧化鋁沉淀后，將溶液(也稱為廢液)再加熱并且再使用以溶解更多新鮮鋁土礦。

燒結(jié)工藝是拜耳工藝的替代方案或輔助，并且通常用于處理含二氧化硅高的鋁土礦。在燒結(jié)工藝中，在用NaOH溶液浸出之前，將鋁土礦(或“赤泥”)用蘇打和/或石灰在1200℃下煅燒，從而產(chǎn)生鋁酸鈉液(又常稱為“過飽和綠液”)和不可溶性“燒結(jié)泥”。

在世界上許多地方，鋁土礦主要由氧化鐵和氧化鋁構(gòu)成，具有僅僅少量的硅酸鹽礦物。因此，如通過SiO₂含量所測量的，這樣的鋁土礦具有相當(dāng)?shù)退降墓琛５湫偷兀@些鋁土礦具有小于5％SiO₂的SiO₂含量。但是，在世界的一些地方，鋁土礦中含硅礦物的水平可能更高。在這樣的鋁土礦中，SiO₂含量可以為例如5％或更高，并且甚至高達(dá)10％-20％SiO₂。這種較高的SiO₂含量是由于鋁土礦中存在含硅礦物，如高嶺石、伊利石、葉臘石(pyrophilite)、鮞綠泥石或呈其各種形式的二氧化硅(例如，石英)。用于溶解鋁土礦中的鋁礦物的苛性堿溶液也溶解其中的部分或全部二氧化硅含量，尤其是以鋁硅酸鹽粘土形式存在的二氧化硅。

在氧化鋁回收工藝的消解步驟中，二氧化硅快速溶解以形成二氧化硅過飽和的溶液。該溶解的硅酸鹽與溶液中的鋁酸鈉或鋁酸鈣反應(yīng)，以形成復(fù)合水合鈉或鈣鋁硅酸鹽，其中一部分從溶液中沉淀出。存在于氧化鋁回收工藝液體中的硅酸鹽礦物沉淀劑包括鈣霞石、方鈉石、加藤石(katoite)、石榴石、鈣鐵榴石、以及各種形式的鋁硅酸鈣。

從氧化鋁流中分離未溶解的懸浮“泥”固體(如復(fù)合鋁硅酸鹽)是工藝的重要部分，并且確保了氧化鋁回收工藝中的沉淀步驟可以有效進行，從而產(chǎn)生高品質(zhì)的三水合氧化鋁產(chǎn)物。通過使用絮凝劑可以實現(xiàn)從連續(xù)的赤泥工藝流中除去懸浮的泥固體，所述絮凝劑起作用以使懸浮的固體聚集，使其更快地沉降。歷史上，已經(jīng)使用聚合物材料(如淀粉和聚丙烯酸酯聚合物)進行此絮凝步驟。最近，異羥肟酸化的聚合物已經(jīng)被用作拜耳工藝絮凝劑，如美國專利號4,767,540中所描述的那些。

美國專利申請公開號2008/0257827進一步披露了向拜耳工藝流中添加含硅絮凝劑，特別是與聚丙烯酸酯、異羥肟酸化的聚丙烯酰胺或聚(丙烯酰胺-共-丙烯酸酯)組合，用于降低存在于拜耳工藝流中的固體含量(如赤泥)。‘827公開中披露的含硅聚合物通過各種方法制備，所述方法包括制備含有乙烯基甲酰胺單元的前體聚合物，將其水解以形成乙烯胺單元，并且然后與硅烷試劑反應(yīng)以將含硅側(cè)基附接到胺基團。