改进拜耳工艺中的红泥分离和洗涤的化学处理法
【专利说明】改进拜耳工艺中的红泥分离和洗涤的化学处理法
[0001] 发明背景
[0002] 本发明涉及用于改进用于拜耳工艺中的红泥的初级沉降器（primary settler) 和洗绦器回路（washer circuit)的性能的组合物、方法和设备。如例如在美国专利 6, 814, 873、6, 033, 579、6, 048, 463和美国公布的专利申请2008/0257827中所描述，在拜耳 工艺中，氧化铝三水合物从铝矾土矿石中提取。铝矾土矿石被粉碎，然后经历蒸煮阶段（其 中其在苛性液介质中成浆并且在压力下加热）、澄清阶段、沉淀阶段、分级阶段和最终地煅 烧阶段，从所述煅烧阶段回收最终产品。
[0003] 在澄清阶段中，红泥与矿石中的氧化铝分离。红泥是在用苛性介质蒸煮之后保持 不溶的矿石的大部分。此不溶性部分在工艺中的氧化铝三水合物回收步骤之前必须被移 除以便避免污染最终的拜耳工艺产品。蒸煮浆料由细微地悬浮的泥颗粒组成，所述泥颗粒 通常通过在被称为增稠器或沉降器的大分离容器中添加絮凝剂被移除。絮凝剂用来结合泥 颗粒，增加其在增稠器中的沉降速率。溢流液剂（overflow liquor)然后通常报告到通常 称为安全过滤（security filtration)的过滤器，以在氧化错三水合物回收之前移除任何 余留的不溶性材料。来自增稠器底流（underflow)的红泥衆料包含在溶液中的有价值的氧 化错和苛性碱，所述氧化错和苛性碱在以其他方式被称为逆流倾析回路（counter-current decantation) (CO))的红泥洗绦器回路（red mud washer circuit)中被回收。经过若干阶 段，泥浆与渐进地较稀释（在有价值的氧化铝和苛性碱上较低）的洗涤水混合。前进的洗 涤水渐进地增加苛性碱和氧化铝的含量，因为其从泥浆回收贵重品，然后最后作为用于在 合适的点回到工艺中的稀释流存在。产生的红泥被送去处置。红泥澄清的某些实例在美国 专利 3, 085, 853、3, 397, 953、3, 445, 187、3, 541，009、3, 681，012、4, 767, 540 和 5, 008, 089 中 描述。
[0004] 因为与每个另外的过滤和稀释步骤相关的成本，从减少需要的过滤和稀释步骤的 数目和强度可以实现大的节约和效率。因此，在从含有红泥的液剂中较有效地絮凝和分离 红泥的新颖的方法中存在清楚的实用性。
[0005] 除非特别如此指定，否则在本部分中描述的技术不被意图构成对本文提到的任何 专利、出版物或其他信息是相对于本发明的"现有技术"的承认。此外，本部分不应当被解 释为意指已经进行检索或没有如在37CFR§ 1.56(a)中定义的其他的相关信息存在。
[0006] 发明简述
[0007] 本发明的至少一个实施方案涉及通过在拜耳工艺的初级沉降和洗涤阶段中添加 与絮凝剂组合的交联的多糖来改进拜耳工艺中分离和洗涤不溶性红泥固体的工艺。
[0008] 发明详述
[0009] 以下的定义被提供以确定在本申请中使用的术语如何被解释并且特别地权利要 求如何被解释。定义的组织仅仅是为了方便并且不被意图将定义中的任何一个限制于任何 特定的类别。
[0010] "澄清器"意指用于红泥澄清的分离装置，所述分离装置包括：增稠器、沉降器或洗 涤器。
[0011] "基本上由…组成"意指方法和组合物可以包括另外的步骤、组分、成分或类似物， 但前提是另外的步骤、组分和/或成分不实质上改变要求保护的方法和组合物的基本的和 新颖的特征。
[0012] "右旋糖酐"是特征为侧链1-3连接到多糖的骨架单元的a -D-1，6-葡萄糖连接的 葡聚糖的多糖。
[0013] "远侧的"是"近侧的"的反义词并且意指在连续工艺中的特定步骤之后。
[0014] "絮凝剂"意指当被添加至含有细碎的悬浮的颗粒的液体时通过颗粒之间的桥 接机制使固体不稳定并且聚集的物质组合物，其可以具有低电荷密度和高分子量（超过 1, 000, 000) 〇
[0015] "绿液（green liquor)"意指已经经历安全过滤阶段且不再包含红泥的含有氧化 错的液剂。
[0016] "液剂（liquor) "或"拜耳液剂（Bayer liquor) "意指已经在工业设施中经历拜耳 工艺的苛性液体介质。
[0017] "多糖"意指具有包含单糖的多个重复单元的聚合物碳水化合物，在多糖链中在两 个此类连接的单糖单元之间形成的C-O-C连接基被称为糖苷连接基，并且单糖单元的继续 缩合将产生多糖，常见的多糖是直链淀粉和纤维素，两者皆由葡萄糖单体组成，多糖可以具 有包含一种或更多种糖单体的直链或支链的聚合物骨架，在多糖中常见的糖单体包括葡萄 糖、半乳糖、阿拉伯糖、甘露糖、果糖、鼠李糖和木糖。
[0018] "初级沉降器进料（primary settler feed) "意指被装载到第一固体/液体分离阶 段的拜耳工艺蒸煮的浆料，其可以是蒸煮的浆料加上稀释液剂的掺合物，并且稀释液剂常 规地是来自红泥洗绦阶段的逆流技术洗绦水（counter current technique wash water)， 初级沉降器进料在关于固体含量的组成、溶解的铝酸钠含量和总碱度方面不同于在随后的 澄清阶段或红泥洗涤阶段中经受澄清和/或分离的液剂或浆料。此外，初级沉降器进料不 同于在随后的澄清阶段或红泥洗涤阶段中经受澄清和/或分离的液剂或浆料还因为其不 溶性部分没有接受较早的絮凝处理。
[0019] "近侧的"是"远侧的"的反义词并且意指在连续工艺中的特定步骤之前。
[0020] "红泥"意指来自在蒸煮阶段期间没有自由地溶解的拜耳液剂的残留产物、或作为 蒸煮工艺的部分沉淀的不溶性材料。红泥可以包含氧化铁（泥通常使其红棕色源自所述氧 化铁）、氧化铝、二氧化硅、氧化硅、氧化钙、铝硅酸钠和/或氧化钛（取决于投入到拜耳工艺 中的矿石的特定的组成）以及苛性碱和来自可以是拜耳工艺红泥浆料的液相的一部分的 蒸煮液剂的其他材料。
[0021] "流变学"意指流动物质的流速和弹性、粘性和/或塑性的性质的相关性。
[0022] "浆料"意指包含液体介质的混合物，细小的固体颗粒被分散于或悬浮于所述液体 介质中。
[0023] "增稠器"或"沉降器"意指用于产生浆料的固体-液体分离的容器，通常采用添加 絮凝剂，被建造并且布置成接纳浆料的该容器保留浆料持续足以允许浆料的固体部分远离 浆料的更多液体的部分（溢流）向下沉降（底流）的时间段，倾析溢流，并且移除底流。增 稠器底流和增稠器溢流通常继续传递到过滤器以进一步分离固体与液体。
[0024] "洗涤器"意指用于通过利用逆流倾析产生红泥与液体的固体-液体分离、将材料 分离成底流（通常在洗涤器的底部的高度浓缩的悬浮液）和溢流（通常在装备的顶部的澄 清的液体流）的容器，用于产生逆流的液体可以是水、液剂、水和液剂的混合物或来自拜耳 工艺中的其他地方的溢流。
[0025] 在上文的定义或在本申请的其他地方陈述的描述与通常使用的含义、在字典中 的含义或在通过引用被并入到本申请中的来源中陈述的含义（明确的或隐含的）不一致 的情况下，本申请和权利要求的术语特别地被理解为根据本申请中的定义或描述被解释 且不根据常用的定义、字典的定义、或通过引用被并入的定义被解释。根据上文，在术语 仅仅可以在其通过字典被解释的情况下被理解的情况下，如果该术语通过Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology,第 5 版，（2005)，（由 Wiley, John&Sons，Inc 出 版）定义，此定义应当控制该术语在权利要求中被如何定义。
[0026] 本发明的至少一个实施方案涉及处理拜耳工艺红泥浆料以增强苛性碱和氧化铝 的回收的方法。处理可以在沉降器和洗涤器回路中发生。方法包括使初级沉降器进料或洗 涤器进料浆料与在与改性的多糖的组合中的絮凝剂接触。方法调节增稠的红泥的流变学， 允许在洗涤回路的每个容器中或在初级沉降器中靶向较高的底流密度。
[0027] 在澄清阶段中红泥浆料流经受大量矛盾的性质。理想地，沉降器或洗涤器的底流 应该具有非常高的密度。这样的高密度由从红泥底流高度有效地移除可溶性苛性碱和氧化 铝造成，事实上，如此有效以致红泥仅包含不溶性材料。然而，随着底流中的固体密度增加， 浆料的屈服应力（yield stress)也将增加，并且因此，这减少底流实际上流经澄清工艺中 使用的装备的能力。因此，实际上底流密度必须被保持在稠度的程度以下，即使这意指有价 值的氧化铝和苛性碱保持在底流中。这是将可以从给定的矿石样品回收的实际的氧化铝的 量减少至明显在其理论收率以下的量的代价高的实践。
[0028] 此外，通过减少保持在初级沉降器液剂中形成的絮凝的浆料上的上清液中的悬浮 的固体的水平，减小在随后通过过滤使溢流澄清期间待被移除的固体。
[0029] 在至少一个实施方案中，方法改变经过洗涤器和/或沉降器的底流的流变学（粘 度、弹性和/或可塑性），使得底流具有将以其他方式与较低固体