拜耳法氢氧化铝的结晶助剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开一般而言涉及提高来自氢氧化铝的生产过程例如拜耳工艺的铝值回收率 的化合物、组合物和方法，更具体而言，涉及提高氢氧化铝晶体或结晶团聚体的颗粒尺寸的 化合物和组合物。
【背景技术】
[0002] 氢氧化铝通过公认方法例如拜耳工艺在工业规模上生产。沉淀过程操作者优化其 方法以产生来自铝酸盐工艺液的最大可能产率，同时试图实现氢氧化铝产物的特定晶体尺 寸分布。在大多数情况下理想的是获得相对大晶体尺寸的产物，并相应地限制非常细的晶 体的量，因为这在生产铝金属所需要的后续处理步骤中是有益的。生产通常受限于在其下 进行结晶和沉淀的处理条件。这些处理条件从一个工厂至下一个而不同，并且包括但不限 于温度曲线、晶种电荷、晶种表面积、二氧化碳或烟道气的吹扫、溶液加载、溶液纯度等。
[0003] 广泛的努力已投入至寻找限制不利影响颗粒尺寸的因素的化学添加剂和方法，以 实现氢氧化铝产物的最佳经济回收率。尽管有全球范围的持续和进行中的开发，但对上述 过程的更经济的解决方案的工业需求仍然存在。
【发明内容】
[0004] 本文公开了提高从拜耳工艺液中沉淀出的氢氧化铝晶体的颗粒尺寸的方法，所述 方法包括添加包含酚醛缩合物的组合物至拜耳工艺液；并且回收从拜耳工艺液中沉淀出的 氢氧化铝晶体。
[0005] 在某些实施方案中，酚醛缩合物包含式（I)的重复单元：
[0006]
[0007] 其中，
[0008] R1在各次出现时独立地选自氣、烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基、杂环基和环烷基；
[0009] R2在各次出现时独立地选自烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基、齒 素、氰基、硝基和-OR 3;
[0010] R3在各次出现时独立地选自氣、烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基、杂环基和环烷基；
[0011] L 为-c (Ra) (Rb)-或-o-c (r) (Rd)-;
[0012] Ra、Rb、RIP Rd在各次出现时独立地选自氢、烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基、杂环基 和环烷基；
[0013] m在各次出现时为独立地选自0、1、2和3的整数；并且
[0014] n 彡 1 ;
[0015] 其中所述烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基、杂环基和环烷基在各次出现时各自独立 地被一个或更多个合适的取代基取代或未被取代。
[0016] 在某些实施方案中，酚醛重复单元具有式（I-a):
[0017]
[0018] 其中R1、R2、L、m和n如上所限定。
[0019] 在某些实施方案中，酚醛重复单元具有式（I-b):
[0020]
[0021] 其中R^R'Um和n如上所限定。
[0022] 在某些实施方案中，酚醛重复单元具有式（I-c)，
[0023]
[0024] 其中Ri、R2、L和n如上所限定。
[0025] 在某些实施方案中，酚醛缩合物包含式（I)的重复单元，其中R1在各次出现时为 氢；并且R 2在各次出现时独立地选自_011和C i-C；被取代或未被取代的烷基。在某些实施 方案中，L在各次出现时为-CH2-。在某些实施方案中，L在各次出现时为-0-CH 2-。
[0026] 在某些实施方案中，酚醛缩合物具有式（II):
[0027]
[0028] 其中，
[0029] R1在各次出现时独立地选自氣、烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基、杂环基和环烷基；
[0030] R2在各次出现时独立地选自烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基、齒 素、氰基、硝基和-OR 3;
[0031] R3在各次出现时独立地选自氣、烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基、杂环基和环烷基；
[0032] R4在各次出现时独立地选自烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基、齒 素、氰基、硝基和-OR 6;
[0033] R5在各次出现时独立地选自烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基、齒 素、氰基、硝基和-0R 7;
[0034] R6和R7在各次出现时各自独立地选自氢、烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基、杂环基 和环烷基；
[0035] L 为-C(Ra) (Rb)-或-0-C(Rc) (Rd)-;
[0036] Ra、Rb、RIP Rd在各次出现时各自独立地选自氢、烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基、杂 环基和环烷基；
[0037] m在各次出现时为独立地选自0、1、2和3的整数；
[0038] n ^ 1；
[0039] p 为 1、2、3、4 或 5;并且
[0040] q 为 1、2、3、4 或 5;
[0041] 其中所述烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基、杂环基和环烷基在各次出现时各自独立 地被一个或更多个合适的取代基取代或未被取代。
[0042] 在某些实施方案中、酚醛缩合物具有式（II-a):
[0043]
[0044]其中 R1、R2、R4、R5、L、m、n、p 和 q 如上所限定。
[0045] 在某些实施方案中，酚醛缩合物具有式（II-b):
[0046]
[0047]其中 R1、R2、R4、R5、L、m、n、p 和 q 如上所限定。
[0048] 在某些实施方案中，酚醛缩合物具有式（II-c):
[0049]
[0050] 其中 R1、R2、R4、R5、L、n、p 和 q 如上所限定?
[0051] 在某些实施方案中，酚醛缩合物具有式（II)，其中R1在各次出现时为氢；R2在各 次出现时独立地选自-0H和Q-C；被取代或未被取代的烷基；p是1或2,其中至少一个R4 是-0H，并且另一任选的R4选自-0H和CfCs被取代或未被取代的烷基；q为1或2,其中至 少一个R5是-0H，并且另一任选的R5选自-0H和C 被取代或未被取代的烷基。在某些 实施方案中，L在各次出现时为-CH2-。在某些实施方案中，L在各次出现时为-0-CH2-。
[0052] 在某些实施方案中，酚醛缩合物选自：在酸性条件下形成的丁基苯酚甲醛树脂； 在碱性条件下形成的丁基苯酚甲醛树脂；在酸性条件下形成的间苯二酚甲醛树脂；在碱性 条件下形成的间苯二酚甲醛树脂；在酸性条件下形成的苯酚甲醛树脂；在碱性条件下形成 的苯酚甲醛树脂；在酸性条件下形成的甲酚甲醛树脂；在碱性条件下形成的甲酚甲醛树 脂；在酸性条件下形成的辛基苯酚甲醛树脂和在碱性条件下形成的辛基苯酚甲醛树脂。
[0053] 在某些实施方案中，该组合物还包含溶剂，其选自乙氧基化和丙氧基化烷基醚或 醇、脂肪酸酯、低芳烃油、煤油、重芳香族石脑油（"HAN")、丙二醇单甲基醚、正丁醇、异丁醇 及其组合。
[0054] 在某些实施方案中，该组合物选自：在酸性条件下形成的丁基苯酚甲醛树脂与乙 氧基化和丙氧基化烷基醚的组合物；在酸性条件下形成的丁基苯酚甲醛树脂与煤油的组合 物；在碱性条件下形成的丁基苯酚甲醛树脂与乙氧基化和丙氧基化烷基醚的组合物；在碱 性条件下形成的丁基苯酚甲醛树脂与煤油的组合物；间苯二酚甲醛树脂与氢氧化钠溶液的 组合物；在酸性条件下形成的苯酚甲醛树脂与乙氧基化和丙氧基化烷基醚的组合物；在碱 性条件下形成甲酚甲醛树脂、丙二醇单甲基醚、正丁醇与异丁醇的组合物；以及在酸性条件 下形成的辛基苯酚甲醛树脂与煤油的组合物。
[0055] 在某些实施方案中，按重量计至少一半回收的氢氧化铝晶体在尺寸上超过44-45 微米。
[0056] 在某些实施方案中，该方法提供了至少20%的对照分位尺寸平均值（mean of controlquantilesize)的增加％〇
[0057] 化合物、组合物、方法和过程在本文中进一步描述。
【具体实施方式】
[0058] 本文公开了充当结晶助剂，也称作晶体生长改良剂的化合物和组合物。本文还公 开了使用该化合物和组合物的结晶方法。该化合物、组合物和方法提供了具有比其他可能 颗粒尺寸显著更大的颗粒尺寸并且优于现有结晶助剂的氢氧化铝的生产。因此，氧化铝精 炼厂可以在显著提高产率同时仍然满足颗粒尺寸限制的条件下运作。
[0059] 该化合物、组合物和方法还适用于改良拜耳工艺中草酸钠的沉淀；以及碳酸盐垢、 石膏、氢氧化镍（红土镍法）和天然碱（碳酸钠）等的晶体生长改良。
[0060] 1.术语定义
[0061] 除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本领域普通技术人员通常 理解相同的含义。在冲突的情况下，以本文件包括定义为准。优选的方法和材料在下文描 述，但与本文所述的那些相似或等效的方法和材料可以用于本发明的实践或测试。本文提 及的所有出版物、专利申请、专利和其他参考文献通过引用整体并入本文。本文所公开的材 料、方法和实例仅是说明性的并且不旨在限制。
[0062] 本文使用的术语"包含"、"包括"、"含有"、"具有"、"可以"、"包含"（"C〇mpriSe(S)"， "include(s) "，"having"，"has"，"can"，"contain(s) "）及其变体是指开放式过渡短语、术 语或词语，其不排除另外的行为或结构的可能性。无论是否明确表述，本公开内容都还考虑 了"包括"本文所示实施方案或元素、"由其组成"和"基本上由其组成"的其他实施方案。
[0063] 术语"合适的取代基"，如本文所使用，旨在表示化学上可接受的官能团，优选不抵 消发明化合物的活性的基团。这种合适的取代基包括但不限于卤素基团、全氟烷基基团、 全氟烷氧基基团、烷基基团、烯基基团、炔基基团、羟基基团、氧代基团、巯基基团、烷硫基基 团、烷氧基基团、芳基或杂芳基基团、芳氧基或杂芳氧基基团、芳烷基或杂芳烷基基团、芳烷 氧基或杂芳烷氧基基团、H〇-(C= 0)-基团、杂环基基团、环烷基基团、氨基基团、烷基和二 烷基氨基基团、氨甲酰基基团、烷基羰基基团、烷氧羰基基团、烷基氨基羰基基团、二烷基氨 基羰基基团、芳基羰基基团、芳氧羰基基团、烷基磺酰基基团、芳基磺酰基基团等。本领域技 术人员将理解，许多取代基可以被另外的取代基取代。
[0064] 术语"烷基"，如本文所使用，是指直链或分支烃自由基，优选具有1、2、3、4、5、6、7、 8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、39、30、31或32个 碳。烷基基团包括但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基和叔丁基。 如上所限定，烷基基团可以未被取代或被一个或更多个合适的取代基取代。
[0065] 术语"烯基"，如本文所使用，是指直链或分支烃自由基，优选具有1、2、3、4、5、6、7、 8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、39、30、31或32个 碳，并具有一个或更多个碳-碳双键。烯基基团包括但不限于乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基 (稀丙基）、异丙烯基、2-甲基-1-丙烯基、1- 丁烯基和2- 丁烯基。如上所限定，烯基基团 可以未被取代或被一个或更多个合适的取代基取代。
[0066] 术语"炔基"，如本文所使用，是指直链或分支烃自由基，优选具有1、2、3、4、5、6、7、 8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、39、30、31或32个 碳，并具有一个或更多个碳-碳三键。炔基基团包括但不限于乙炔基、丙炔基和丁炔基。如 上所限定，炔基基团可以未被取代或被一个或更多个合适的取代基取代。
[0067] 术语"烷氧基"，如本文所使用，是指通过氧原子附于母分子基团的如本文所定义 的烷基基团。
[0068] 术语"芳基"，如本文所使用，是指单环、双环或三环芳香族自由基，例如苯基、萘 基、四氢萘基、茚满基等；如上所限定，其任选地被一个或更多个合适的取代基，优选1至5 个合适的取代基取代。
[0069] 术语"羰基"，"（C = 0) "或"-C(O)-"（如在短语例如烷基羰基、烷基-(C = 0)_或 烷氧基