[发明专利]从拜耳循环的铝酸钠溶液中除去草酸钠的方法

说明书

本发明涉及从利用拜耳法对铝矾土进行碱性浸出反应而获得的铝酸钠溶液中除去草酸钠的方法。

拜耳法在专业文献中有详尽叙述，它是生产旨在通过熔融电解法而转换成铝的氧化铝的基本过程。按照该方法，在加热条件下，用适宜浓度的氢氧化钠水溶液处理铝矾土矿石，从而增进氧化铝的溶解并生成铝酸钠的过饱和溶液。在分离掉构成未浸出的矿石残渣(红泥)固相后，为了使溶液中的铝以氢氧化铝的形成沉淀，向铝酸钠的过饱和溶液(也称为拜耳液)中引入作为晶种的氢氧化铝颗粒而使溶液分解。贫化了氧化铝的铝酸钠溶液经过浓缩及再次加入氢氧化钠，以使其恢复到适宜对矿石进行化学浸出的浓度后，再重新返回浸出工序。但是。在铝矾土中的氧化铝溶解成铝酸钠形式的同时。化学浸出操作生成的铝酸钠的过饱和溶液中逐渐混入了有机化合物，它们是由于原来保存在矿石中的腐殖质或多或少完成的分解作用而产生的。这些降解成有机钠盐主要是草酸钠形式的有机化合物非常麻烦。特别不利的是在拜耳液中草酸钠的积累，因为这种草酸盐。在达到它的过饱和临界值后，就在氢氧化铝晶种上以细小针状晶体形式析出。这种细小草酸钠针状晶粒也可以作为氢氧化铝沉淀的晶核。这将引起细颗粒数目的增多，从而导致数量过大以致于不能在铝酸钠分解过程中给予有效的控制。

所以，草酸钠的沉淀影响了析出的氢氧化铝的物理化学性能，尤其是会引起所生成的氧化铝的粒度发生较大的变化，并增加了颗粒的易碎性，对于用氧化铝通过电解法生产铝，这成为最主要的缺点。

所以，在氧化铝的工业化生产中，有必要控制或更好地避免在分解过程中草酸钠沉淀对氢氧化铝晶种的污染。

已经提出了很多方法用来限制在拜耳液中草酸钠的存在。

有些方法用来直接破坏或分解保存在矿石中的腐殖质(例如通过焙烧)，由于受成本的限制，这些方法在工业规模的生产中基本上不用。

更广为人知的方法是。通过洗涤准备用于制造产品的氢氧化铝或其中一部分准备作为晶种而返回分解步骤中的氢氧化铝，来对过饱和母液的分解产物起作用。这一过程可以通过用石灰沉淀以使其形成草酸钙而有选择地除去洗涤液中的稀释的草酸钠。但是这种方法从生产率的观点来看不可能在最好的条件下进行氢氧化铝沉淀过程。而且，由于草酸盐的沉淀而对氢氧化铝颗粒形成过量污染，可以导致这些颗粒的易碎性，这一点将在煅烧阶段由于被捕集于结晶体系中的草酸盐发生热分解而显示出来。

为了消除这些缺点，在分解反应操作过程中，有必要将铝酸钠母液中草酸钠的浓度保持在低于其过饱和临界浓度的数值；这必须在不减少溶液中腐殖质的比例的条件下完成，它对于母液的稳定效果是众所周知的，因为它使得对于溶解的草酸钠的过饱和临界值的调节成为可能。

已经提出了很多方法来限制拜耳液中草酸钠的数量。这些方法一般包括取出一部分或全部已经分解过，但是对于草酸钠来说已经过饱和的母液，使草酸盐的过饱和状态对某种特定的沉淀作用来说变得不稳定，以致能使草酸钠从母液中沉淀并分离出来。从而使该母液成为不饱和状态。

美国专利No.3899571(EP-A-O013407)叙述的方法包括处理一种对于平衡状态下的草酸钠溶解度来说已经是过饱和的拜耳液(例如分解后，已经或尚未进行再浓缩的铝酸钠含量已降低了的母液)，往该母液中加入再循环的草酸钠晶种以使得该母液中的草酸钠沉淀，达到与无水草酸钠的溶解度平衡的浓度。使用助滤剂以促进固-液分离操作，然后将该净化后的母液重新引入拜耳循环中，同时固相草酸钠的一部分用于制备晶种的悬浊液，其它部分从循环中排除。

尽管这种加入晶种的方法对于诱发草酸钠的沉淀非常有效，但当用于工业生产时是有缺点的。事实上，构成晶种的草酸钠晶粒由于其表面被有机物毒化，因此使它很快失去了活性，权宜之计就是对晶种进行洗涤，而这项操作实施起来要极其精细。在清洗操作不充分的情况下，将出现晶种活性的降低从而减少了草酸钠的沉淀量。在洗涤操作时间过长的情况下，晶种的粒度变细，这导致固--液分离操作变得非常困难，从而降低了纯化步骤的产量。

美国专利No.4597952(EP-A-O173630)推荐使用草酸钙或草酸钡代替草酸钠作为晶种来使草酸钠已经过饱和的拜耳液成为不稳定状态，这种作用方式间接地导致相同的结果，事实上，草酸钙或草酸钡在强碱性草耳液中是不稳定的，它释放出草酸根离子而形成草酸钠，这将导致溶液中草酸钠浓度提高到超过饱和临界值，因此引起草酸钠的沉淀。溶解的草酸盐的量又恢复到实验条件下草酸盐溶解度的极限值，它特别是受母液温度和母液中氢氧化钠浓度的影响。