专利名称:铝土矿浸取过程中生成的草酸钠的加工方法
本发明涉及一种加工含杂质草酸钠的方法，所述的草酸钠是从拜尔法提取铝矾土之后的分离步骤中得到的。
许多铝土矿含有有机物质，所以用拜尔法浸取这类矿就会生成草酸钠并且不断地在循环萃取溶剂中富集。当草酸的浓度超过了一定的限度之后，它就会对氢氧化铝的结晶产生不利的影响，以致在随后的煅烧过程中细颗粒比例增大。此外，晶状氢氧化铝的过滤效果也不令人满意。
鉴于上述事实，至少需部分地从循环萃取溶剂中除去草酸钠。这可以实现，即在升温升压条件下，用氧气或含氧气体处理，使其氧化分解。(公开的德国专利申请2945152)。这种处理需要花费30～60分钟的时间，而且还要使用价格昂贵的设备。
也可以通过结晶作用将草酸钠从循环萃取溶剂中去除。但这也需要进行成本昂贵的分离或进一步的加工，而且还常常得到不能用于氧化铝生产的产品。例如，最初得到的草酸钠可与石灰乳反应生成草酸钙和氢氧化钠溶液，这种溶液再循环至萃取过程(美国专利3，649，185)。另一种加工方法是将石灰乳沉淀的草酸钙与硫酸反应，生成硫酸(公开的德国专利申请号25 53 870号)。
本发明的目的是为按拜尔法浸取所生产的草酸盐提供一种方法，该方法可与浸取过程相结合，且花费甚微。
这个目标达到了。根据本发明此前所描述的这种方法，按这样的一种方式得以实施已被分离的潮湿草酸钠连同氢氧化铝或氧化铝水合物，及其中铝和钠的摩尔比至少是0.8。或活性氧化铝一起被从流化床中排出的热废气烘干，而后该干燥产物在780°～1000℃的条件下在上述流化床中分解，生成铝酸钠。
活性氧化铝是一种在选定的反应条件下参与所要求反应的氧化物。
按照本发明处理的草酸钠，伴有氢氧化铝和附着萃取溶剂，这种被送至干燥阶段的混合物必须予先调配以使铝与钠的摩尔比至少为0.8。这个过程可以这样进行草酸钠的分离或结晶以及氢氧化铝的予分离或结晶都是彼此相应地适当控制的。如果晶状草酸钠并未伴有足够量的铝，则必须补充的铝可预先结晶作为晶状氢氧化铝混入，或作为晶状氧化铝水合物和/或作为活性氧化铝而被掺合进去。在确定铝的需要量时，需要考虑晶状草酸钠的钠含量，且鉴于附着萃取溶剂的原因，特别要考虑氢氧化钠溶液的钠含量。
铝酸钠可在任何欲使用的流化床反应器，如传统的流化床中生成。特别是物料通过速率非常有利于在所谓循环流化床中的反应，该流化床装在普通设备中，这意味着流化床反应器的截面形状可以是圆形的、正方形的或长方形的，并可以装流化气体进气栅或文丘里式进气口。在选择反应器的面积和气体流速时应相互照顾，以使流化床反应器中的悬浮物的平均密度控制在每立方米反应器容积20～150公斤的范围内。循环流化床和传统的流化床的区别在于，在传统的流化床中，流化床与上部气体空间之间存在着明显的密度梯度，而在循环流化床中，整个流化床反应器都充满了气-固悬浮物，而且悬浮物的密度从底部到顶部减小(关于循环流化床的操作方式见L.Reh et al.“Wirbelschi-chtprozesse für die chemie-und Hüt-tenindu-strie，die Energieumwandlung und den Umweltschutz”，chem，Ing.Techn.，55(1983)，No.2，Pages 87～93)。
当调好所需要的摩尔比后，通常含有25～40重量%附着水的滤饼，被流化床中废热气烘干。烘干可以在任何能处理高水分固体物流的设备中进行。
本发明所推荐的设备是使流化床排出的废热气体直接与潮湿的固体接触，特别是在喷雾过程中使其干燥。在喷雾过程中，潮湿的固体由旋转的喷雾盘输送至喷雾干燥塔中。
干燥的生成物被直接送入流化床反应器，在反应器里草酸钠分解，同时与伴随的氢氧化铝或与部分脱水的氢氧化铝反应而生成铝酸钠。但不论可利用的铝有多少，在温度达到830℃时不会发生堵塞，从而保证了流化床系统正常的操作。另一方面，在相当低的温度下却可以生成一定量的硫酸钠。而且这将会引起浸取过程所需要的钠离子的损失。在温度高于830℃，用本发明的处理方法，将需要足够的铝。大体上可以这样说，铝的含量越高，流化床的温度也就可以越高。例如，温度高于850℃提供了这样一个好处仅生成极少的碳酸钠，就是这些碳酸钠也要发生反应，生成氢氧化钠和/或铝酸钠。
根据本发明的另一个优点，草酸钠在850～950℃之间分介，且铝和钠的摩尔比被保持或低于1.2。这样避免反应所不需要的铝加重处理阶段的负担，从而不使氧化铝过分稀释铝酸钠。例如，碳酸钠含量定会少于约4%(重量)，且铝酸钠含量将介于约60和85%(重量)之间。
本发明具备以下显著优点，不会生成与氧化铝无关的产物，也不会生成有多种用途或不得不倒掉从而污染环境的产品。与草酸钠反应所需的大部分氢氧化铝作为可溶性铝酸钠再循环至氧化铝生产过程。在本发明所推荐的设备中，在850℃以上反应温度，活性氢氧化钠或铝酸钠就会从碳酸钠中生成，碳酸钠在萃取过程中是不活泼的。
下面将通过实例并参考附图以及与循环流化床的利用有关的实例，对本发明加以详细介绍。
这是一张说明本发明的处理过程的流程图。
图1所表示的是浸取器，即管式反应器，它由管线2加入铝矾土，由管3引入萃取溶剂。经过足够时间的处理之后，萃取溶剂进入搅拌分离器4，在此分离出氢氧化铝，并由装置5将其排放。草酸钠在装置6中靠极强烈的蒸发作用被分离，并与附着液体萃取溶剂一起进干燥器7，该干燥器就是一个喷雾干燥器。流化床系统的废热气体通过管8，供给喷雾干燥器7，该流化床系统由流化床反应器9，再循环旋风分离器10和回流管11构成。干燥的生成物通过管12直接供给流化床反应器9，该反应器由管13供含氧流化气，由管14供含氧二次气体。这两种气流均来自流化床冷却器15，而冷却器15则位于流化床反应器9之后的固体流道上，由管16向其提供二次气体，以用作湍流流体。该流化气体通过冷却面19，充作间接冷却剂。加热循环流化床用的燃料通过位于流化气体入口13和二次气体入口14之间的喷管17进入流化床。固体在流化床反应器9，再循环旋风分离器10和回流管11中循环足够的停留时间。在此停留时间后，固体粒子通过排卸装置18作为连续物流排出，然后在流化床冷却器15中冷却。冷却是依靠流径冷却面19的含氧气流，以及流化气体而完成的。这个冷却面又延伸至流化床冷却器15的几个室内。这些气体按照在此之前描述的方法提供给流化床9。流化气体在进入流化床9之前经旋风分离器20。清除所有的灰尘。
然后，被冷却的固体粒3流入容器21，在此，它被萃取溶剂浆化，浆液的两相随后以适当方式得到进一步的处理，和/或(在管22和23中)输送至适当的加工工序。
从分离器6中分离出来的溶剂经管24返循环回至浸取器1。清除了氢氧化铝的部分溶液，可通过管25绕分离器6而流过。如果在分离器6中生成的晶状淤浆不含有足够的，以附着溶液或晶状氢氧化铝的形式的铝，那么，可以补充氢氧化铝(例如经卸料装置5)。
例1
离开了搅拌器4的富液在分离器6中蒸发，以3800公斤/小时速率，形成滤饼。滤饼组成如下26%(重量)草酸钠 (按Na2C2O4计)34%(重量)氢氧化铝 (按Al(OH)3计)40%(重量)附着富液富液含有82克/升铝酸钠 (按NaAlO2计)107克/升氢氧化钠 (按NaOH计)13克/升碳酸钠 (按Na3Co3计)918克/升水滤饼的铝钠摩尔比为0.88，并与浆液一起向喷雾干燥器7供料，这种浆液是在气体净化装置中生成并以500公斤/小时的速率供料。在喷雾干燥器中，用900℃的气体进行干燥，这种气体来自其后的循环流化床。气体速率是3646Sm3/h(标准立方米/小时)。废气在约260℃的温度下，以5510Sm3/h的速率从喷雾干燥器7排出。
固体在206℃的条件下，才能用在2606公斤/小时速率的喷雾干燥器中，然后通过管12向循环流化床系统的流化床反应器9供料。流化床反应器9靠40兆焦耳/公斤热值的燃料油燃烧加热，燃烧油以182公斤/小时的速率经管17供料。二次气体通过管线14，在527℃条件下以1809Sm3/h的速率供料。流化气体在319℃的条件下以903Sm3/h的速率经管13向流化床反应器9供料。
在由流化床反应器9，再循环旋风干燥器10和回流管11构成的循环流化床系统中，温度可达900℃。流化床反应器中的悬浮物的平均密度是每立方米反应器容积80公斤。废气从循环流化床中以3646Sm3/h的速率被排出，并由下列成分组成58.7%(体积)的N22.2%(体积)的O217.0%(体积)的Co222.1%(体积)的H2O产品以1595公斤/小时的速率从流化床反应器9中排出，并经管18供给流化床冷却器15，在此借助于速率为1809Sm3/h的流化气体和二次气体被冷却至193℃。二次气体则以903Sm3/h的速率从冷却面19上通过。
以1595公斤/小时的速率获得的产物由下列成份组成80%(重量)铝酸钠 (按NaAlo3计)3.5%(重量)碳酸钠 (按Na2Co3计)8.0%(重量)氢氧化钠 (按NaoH计)8.5%(重量)氧化铝 (按Al2O3计)它在容器21中与以40立方米/小时的速率供料，萃取溶剂混合成浆并通过过滤分为液相和主要由氧化铝组成的固相。
例2需处理的滤饼成份如下23.3%(重量)草酸钠 (按No2C2O4计)36.7%(重量)氢氧化铝 (按Al(OH)3计)40%(重量)附着富液铝钠的摩尔比为1.03。
在与例1相同的条件下可获得由下列组份组成的生成物70%(重量)铝酸钠 (按NaAlO2计)3.5%(重量)碳酸钠 (按Na2Co3计)80%(重量)氢氧化钠 (按NaOH计)18.5%(重量)氧化铝 (按Al2O3计)
权利要求
1.一种加工从拜尔法提取铝矾土之后的分离步骤得到的，含杂质的草酸钠的方法，其特征在于已被分离的潮湿的草酸钠与氢氧化铝或氧化铝水合物和/或活性氧化铝一起以至少为0.8的铝钠的摩尔比被从流化床中排出的废热气体所干燥，得到的干燥生成物在流化床中在780～1000℃的条件下分介，生成铝酸钠。
2.根据权项1的方法所述，其特征在于干燥产物在循环流化床中分介。
3.根据权项1或2的方法所述，其特征在于直接与流化床排出的废气接触而实现干燥。
4.根据权项3的方法所述，其特征在于干燥是采用喷雾干燥法。
5.根据权项1至4中的任一方法所述，其特征在于分布在850～950℃之间的条件下进行。
6.根据权项1至5中的任一方法所述，其特征在于在分解过程中将反应器内的悬浮物密度维持在150公斤/立方米。
7.根据权项1～6中的任一要方法所述，其特征在于可调整铝钠摩尔比不超过1.2。
专利摘要
本发明所述草酸钠是从拜尔法提取铝钒土之后的分离步骤中得到的在这个浸取过程中所使用的化学试剂可以回收，其方法是已被分离的潮湿的草酸钠与氢氧化铝或氧化铝水合物和/或活性氧化铝以至少为0.8的铝钠摩尔比被来自流化床，特别是循环流化床的热废气烘干，但被烘干的生成物在780～1000℃的条件下在上述流化床中分解生成铝酸钠。
文档编号C07C55/06GK85105290SQ85105290
公开日1987年1月7日 申请日期1985年7月10日
发明者伊尔马兹·耶特门, 汉斯·沃纳·施米特, 沃特·考克, 马丁·赫希, 卡尔海因兹·罗森索尔 申请人:金属股份有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan