專利名稱：萃取拜耳法循環(huán)液中氫氧化鈉的有機(jī)相的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
萃取拜耳法循環(huán)液中氫氧化鈉的有機(jī)相的處理方法，涉及一種采用液-液萃取拜 耳法生產(chǎn)氧化鋁循環(huán)液中氫氧化鈉后的萃取相的處理方法。
背景技術(shù)：
專利ZL200610000862 —種提高拜耳法生產(chǎn)氧化鋁循環(huán)效率的方法，涉及一種利 用液-液萃取法從濃縮的拜耳法循環(huán)液中萃取氫氧化鈉以降低蒸發(fā)母液或分解母液的苛 性比，萃余液繼續(xù)用作種子分解制取氫氧化鋁，從而強(qiáng)化種子分解和提高拜耳法系統(tǒng)循環(huán) 效率的方法。是用正辛醇、C6-C20脂肪醇或它們的混合物、碳鏈長(zhǎng)度為C13-C18的烷基酚、 氟代醇等萃取劑從拜爾法循環(huán)液中萃取氫氧化鈉，并用水反萃得到不含鋁的氫氧化鈉濃溶 液直接用于鋁土礦溶出或回收赤泥中的氧化鋁和苛性堿。由于正辛醇、C6-C20脂肪醇萃取 拜耳法循環(huán)液氫氧化鈉的平衡濃度較低，分配系數(shù)只有0. 01 (Na2O在油和水相中的濃度之 比)左右，萃取后溶液苛性比達(dá)到要求所需有機(jī)試劑量大，并且需要將拜耳法循環(huán)液苛性堿 濃度提高至300g/L (以Na2O,以下相同)以上。其半工業(yè)試驗(yàn)表明將苛性堿濃度為320g/L 的拜耳法蒸發(fā)母液萃取到苛性比為1. 5左右，需要的C8-C10脂肪醇體積用量為水溶液相的 50-60倍，脂肪醇循環(huán)量較大。實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)表明用碳鏈長(zhǎng)度為C12-C18的0. 5M烷基酚為萃 取劑，用正辛醇、C6-C20脂肪醇或它們的混合物作為稀釋劑萃取時(shí)，分配系數(shù)可達(dá)到0. 1以 上，并且較低濃度的拜耳法分解母液就可得到很好的萃取效果。圖1為正辛醇及烷基酚的 萃取平衡曲線，可見十二烷基酚、十八烷基酚對(duì)低濃度苛性堿的鋁酸鈉溶液萃取效果明顯 好于正辛醇，十八烷基酚的萃取效果和十二烷基酚相差無(wú)幾，兩者的變化趨勢(shì)也大致相同。 但是烷基酚萃取后用水反萃時(shí)反萃液苛性堿濃度低，只有100g/L左右，該濃度溶液需經(jīng)過 進(jìn)一步蒸發(fā)濃縮后方可進(jìn)入拜耳法生產(chǎn)系統(tǒng)。同時(shí)申請(qǐng)的專利ZL200610109369 —種液-液萃取降低氧化鋁生產(chǎn)精液α k的方 法，以氧化鋁生產(chǎn)精液為原料，用溶于稀釋劑為脂肪醇或煤油的烷基酚為萃取劑，萃取劑濃 度0 1. 0摩爾/升，在70 100°C下進(jìn)行萃取5 20分鐘，萃取相用水反萃得到氫氧化 鈉溶液返回氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)，低α κ的萃余相精液經(jīng)晶種分解得到氫氧化鋁。用水反萃同 樣存在反萃液苛性堿(Na2O)濃度偏低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述已有技術(shù)存在的不足，提供一種能有效克服采取脂肪 醇直接作為萃取劑或烷基酚作萃取劑萃取拜耳法蒸發(fā)母液，存在用水或低濃度拜耳法循環(huán) 液作反萃液反萃效率低及反萃后溶液濃度低的問題，提供一種能有效從萃取氫氧化鈉后的 萃取劑中反萃氫氧化鈉，反萃后的溶液經(jīng)過處理后反復(fù)使用的萃取拜耳法循環(huán)液中氫氧化 鈉的有機(jī)相的處理方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。萃取拜耳法循環(huán)液中氫氧化鈉的有機(jī)相的處理方法，其特征在于其處理過程的步驟包括
(1)采用碳酸氫鈉溶液作為反萃劑，反萃負(fù)載了拜耳法循環(huán)液中氫氧化鈉的有機(jī)相；
(2)將反萃負(fù)載拜耳法循環(huán)液中氫氧化鈉的有機(jī)相的反萃液中通入二氧化碳?xì)怏w；反 應(yīng)結(jié)晶析出固體碳酸氫鈉；
(3)固液分離出固相碳酸氫鈉用于氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)配料，分離出的液體返回步驟(1)做 反萃齊LU本發(fā)明的萃取拜耳法循環(huán)液中氫氧化鈉的有機(jī)相的處理方法，其特征在于負(fù)載了 拜耳法循環(huán)液中氫氧化鈉的有機(jī)相為采用溶解于脂肪醇稀釋劑中的烷基酚為萃取劑或用 脂肪醇直接作為萃取劑萃取拜耳法循環(huán)液中氫氧化鈉的萃取后負(fù)載氫氧化鈉的有機(jī)相。本發(fā)明的萃取拜耳法循環(huán)液中氫氧化鈉的有機(jī)相的處理方法，其特征在于碳酸氫 鈉溶液濃度為8%_16%。本發(fā)明的萃取拜耳法循環(huán)液中氫氧化鈉的有機(jī)相的處理方法，其特征在于采用碳 酸氫鈉溶液作為反萃劑，反萃劑與負(fù)載了拜耳法循環(huán)液中氫氧化鈉的有機(jī)相混合進(jìn)行反萃 時(shí)，碳酸氫鈉溶液與有機(jī)相的比(1 :10-10 :1)，萃取時(shí)間2-20，溫度40-90°C。本發(fā)明的方法，針對(duì)采取的烷基酚對(duì)拜耳法循環(huán)堿液中氫氧化鈉具有較好的萃取 過程，是基于烷基酚顯示一定的酸性，與氫氧化鈉反應(yīng)生成了酚鹽，可以用方程式表示
Na+ + OF + HA N Na+A- + H2O
由于上述可逆反應(yīng)的存在，用水反萃負(fù)載氫氧化鈉的烷基酚時(shí)，反萃不徹底，反萃率 低，并且反萃液氫氧化鈉濃度較低。本發(fā)明的方法，采取的碳酸氫鈉在水溶液中存在如下電離和水解反應(yīng) NaHCO3 — Na++ HCOf HCOf + H2O — CO廣 + H3O+ HCOf + H2O — H2CO3 + OF
由于碳酸氫根的水解大于電離的趨勢(shì)，因此碳酸氫鈉水溶液呈堿性。當(dāng)用碳酸氫鈉反 萃負(fù)載有機(jī)相時(shí)，碳酸氫根電離出的H +與A—形成烷基酚HA，導(dǎo)致電離反應(yīng)向右進(jìn)行，碳酸 氫根離子轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓岣x子。碳酸氫鈉溶液經(jīng)過反萃后轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙舛雀叩奶妓徕c溶液。反萃后碳酸氫鈉溶液的循環(huán)再生是經(jīng)過碳酸鈉的碳化實(shí)現(xiàn)的，其反應(yīng)為 Na2CO3 + CO2 + H2O — 2NaHC03丨 分離結(jié)晶后的碳酸氫鈉溶液循環(huán)用于反萃。結(jié)晶碳酸氫鈉經(jīng)過煅燒后苛化或者直接苛化生成氫氧化鈉返回拜耳法氧化鋁生 產(chǎn)系統(tǒng)，碳酸氫鈉也可直接返回聯(lián)合法或燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁的燒結(jié)配料系統(tǒng)，煅燒及苛化 的反應(yīng)為
2NaHC03 — Na2CO3 + CO2 個(gè) + H2O 個(gè) Na2CO3 + Ca (OH) 2 — CaCO3 I + NaOH NaHCO3 + Ca (OH) 2 — CaCO3 I + NaOH + H2O
關(guān)于本發(fā)明的方法中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，本發(fā)明所作的原理說(shuō)明僅僅是可能發(fā)生的例 子，絕不是限制性的。半工業(yè)試驗(yàn)采取脂肪醇直接作為萃取劑萃取拜耳法蒸發(fā)母液，由于萃取油相中氫 氧化鈉濃度低，并且負(fù)載氫氧化鈉的油相用拜耳法分解母液反萃時(shí)反萃率只有84%左右， 造成脂肪醇循環(huán)量為水溶液的50-60倍，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的困難增加。實(shí)驗(yàn)室用烷基酚作為萃 取劑萃取氫氧化鈉時(shí)萃取效果顯著，但反萃更加困難，不僅反萃率低的無(wú)法接受，而且反萃 后以Na2O表示的氫氧化鈉濃度只有100g/L左右，這種濃度溶液在氧化鋁生產(chǎn)應(yīng)用時(shí)還要 經(jīng)過蒸發(fā)后方可進(jìn)入流程，增加了能量消耗。
本發(fā)明的方法，有效解決了用水或低濃度拜耳法循環(huán)液作反萃液反萃效率低及反 萃后溶液濃度低的問題，使反萃后的有機(jī)萃取劑幾乎不含氫氧化鈉。本發(fā)明的方法為從氧 化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)循環(huán)堿液中萃取氫氧化鈉提高拜耳法循環(huán)效率提供了應(yīng)用前景。


圖1烷基酚、正辛醇對(duì)氫氧化鈉的萃取平衡曲線，橫坐標(biāo)total NaOH指的是萃取 平衡后萃余液中苛性堿的量，縱坐標(biāo)NaOH指的是萃取平衡后油相中NaOH的量。
具體實(shí)施方案萃取拜耳法循環(huán)液中氫氧化鈉的有機(jī)相的處理方法，將采用溶解于脂肪醇稀釋劑 中的烷基酚為萃取劑，或用脂肪醇直接作為萃取劑萃取拜耳法循環(huán)液中的氫氧化鈉，萃取 后負(fù)載氫氧化鈉的有機(jī)相與循環(huán)碳酸氫鈉溶液混合使氫氧化鈉得以反萃進(jìn)入水相反應(yīng)轉(zhuǎn) 變?yōu)樘妓徕c，反萃后的碳酸鈉溶液通入二氧化碳使碳酸鈉發(fā)生碳化反應(yīng)結(jié)晶析出固體碳酸 氫鈉，晶漿液固分離后固相經(jīng)過苛化后返回氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)配料，碳化母液碳酸氫鈉溶液 循環(huán)反萃負(fù)載氫氧化鈉的有機(jī)相。操作步驟依次為
a.在苛性堿氧化鈉濃度為100-350g/L，苛性比值為2.0-3. 8的拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的循 環(huán)堿液中，加入萃取劑，在50-90°C溫度下，在萃取槽中機(jī)械攪拌萃取2-20分鐘；
b.萃取反應(yīng)完成后，進(jìn)行油水分離，水相溶液苛性比得到降低返回氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)繼 續(xù)用于晶種分解；
c.將分離出的負(fù)載氫氧化鈉的油相打入反萃槽中，以循環(huán)來(lái)的碳酸氫鈉溶液作為反萃 劑，在40-90°C溫度下，攪拌反萃2-20分鐘；
d.反萃完成后，油水分離，將分離出的幾乎不含氫氧化鈉的油相重新打入步驟a步中 的萃取槽中循環(huán)萃取，分離后的水相碳酸鈉和碳酸鈉氫鈉溶液通入二氧化碳發(fā)生碳化反 應(yīng)；
e.將d中碳化反應(yīng)后的晶漿固液分離，固相碳酸氫鈉經(jīng)過苛化后返回氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng) 配料，碳化母液碳酸氫鈉溶液加入c步中的反萃槽循環(huán)使用。采用的萃取劑是烷基酚類，烷基取代苯環(huán)上的位置可以為鄰位、間位和對(duì)位，最好 在對(duì)位，單個(gè)烷基支鏈長(zhǎng)度為12-18個(gè)碳，烷基酚類萃取劑的稀釋劑為脂肪醇，烷基酚的摩 爾濃度為0. 05-1M。實(shí)施例1
取IOOOml溶解十八烷基酚后的脂肪醇，十八烷基酚濃度為0. 5mol/L，萃取200ml苛性 比為2. 0，苛性堿濃度為120g/L的拜耳法循環(huán)堿液，于80°C條件下攪拌10分鐘，反應(yīng)完成 后，油水分離；分離出的油相置于反萃槽中用300ml的循環(huán)來(lái)的飽和碳酸氫鈉溶液反萃，溫 度控制在80°C，反萃時(shí)間同樣控制在10分鐘；反萃完成后，油水分離，油相中檢測(cè)不出有氫 氧化鈉，將油相重新打入萃取槽中循環(huán)萃取拜耳法循環(huán)堿液；往分離后的水相碳酸鈉(含 有部分碳酸氫鈉)溶液通入二氧化碳發(fā)生碳化反應(yīng)，待溶液比重下降至1. lg/cm3左右時(shí)， 反應(yīng)結(jié)束，停止碳化；碳化反應(yīng)后的晶漿固液分離，固相碳酸氫鈉經(jīng)過苛化后可返回氧化鋁 生產(chǎn)系統(tǒng)配料，碳化母液為飽和碳酸氫鈉溶液加入反萃槽循環(huán)反萃來(lái)自萃取槽負(fù)載氫氧化 鈉的有機(jī)相。
實(shí)施例2
取IOOOml溶解十二烷基酚后的脂肪醇，十二烷基酚濃度為lmol/L，萃取200ml苛性 比為2. 5，苛性堿濃度為210g/L的拜耳法循環(huán)堿液，于60°C條件下攪拌15分鐘，反應(yīng)完成 后，油水分離；分離出的油相置于反萃槽中用650ml的循環(huán)來(lái)的飽和碳酸氫鈉溶液反萃，溫 度控制在60°C，反萃時(shí)間控制在10分鐘；反萃完成后，油水分離，油相中檢測(cè)不出有氫氧化 鈉，將油相重新打入萃取槽中循環(huán)萃取拜耳法循環(huán)堿液；往分離后的水相碳酸鈉(含有部 分碳酸氫鈉)溶液通入二氧化碳發(fā)生碳化反應(yīng)，待溶液比重下降至1. lg/cm3左右時(shí)，反應(yīng) 結(jié)束，停止碳化；碳化反應(yīng)后的晶漿固液分離，固相碳酸氫鈉經(jīng)過苛化后可返回氧化鋁生產(chǎn) 系統(tǒng)配料，碳化母液為飽和碳酸氫鈉溶液加入反萃槽循環(huán)反萃來(lái)自萃取槽負(fù)載氫氧化鈉的 有機(jī)相。。實(shí)施例3
取IOOOml溶解十五烷基酚后的脂肪醇，十五烷基酚濃度為0. lmol/L，萃取200ml苛性 比為3. 8，苛性堿濃度為320g/L的拜耳法循環(huán)堿液，于70°C條件下攪拌10分鐘，反應(yīng)完成 后，油水分離；分離出的油相置于反萃槽中用IOOml的循環(huán)來(lái)的飽和碳酸氫鈉溶液反萃，溫 度控制在70°C，反萃時(shí)間控制在10分鐘；反萃完成后，油水分離，油相中檢測(cè)不出有氫氧化 鈉，將油相重新打入萃取槽中循環(huán)萃取拜耳法循環(huán)堿液；往分離后的水相碳酸鈉(含有部 分碳酸氫鈉)溶液通入二氧化碳發(fā)生碳化反應(yīng)，待溶液比重下降至1. lg/cm3左右時(shí)，反應(yīng) 結(jié)束，停止碳化；碳化反應(yīng)后的晶漿固液分離，固相碳酸氫鈉經(jīng)過苛化后返回氧化鋁生產(chǎn)系 統(tǒng)配料，碳化母液為飽和碳酸氫鈉溶液加入反萃槽循環(huán)反萃來(lái)自萃取槽負(fù)載氫氧化鈉的有 機(jī)相。實(shí)施例4
取2000ml脂肪醇，萃取500ml苛性比為3. 0，苛性堿濃度為350g/L的拜耳法循環(huán)堿液， 于50°C條件下攪拌5分鐘，反應(yīng)完成后，油水分離；分離出的油相置于反萃槽中用200ml的 循環(huán)來(lái)的飽和碳酸氫鈉溶液反萃，溫度控制在50°C，反萃時(shí)間控制在10分鐘；反萃完成后， 油水分離，油相中檢測(cè)不出有氫氧化鈉，將油相重新打入萃取槽中循環(huán)萃取拜耳法循環(huán)堿 液；往分離后的水相碳酸鈉(含有部分碳酸氫鈉)溶液通入二氧化碳發(fā)生碳化反應(yīng)，待溶液 比重下降至1. lg/cm3左右時(shí)，反應(yīng)結(jié)束，停止碳化；碳化反應(yīng)后的晶漿固液分離，固相碳酸 氫鈉經(jīng)過苛化后可返回氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)配料，碳化母液為飽和碳酸氫鈉溶液加入反萃槽循 環(huán)反萃來(lái)自萃取槽負(fù)載氫氧化鈉的有機(jī)相。
權(quán)利要求
1.萃取拜耳法循環(huán)液中氫氧化鈉的有機(jī)相的處理方法，其特征在于其處理過程的步驟 包括(1)采用碳酸氫鈉溶液作為反萃劑，反萃負(fù)載了拜耳法循環(huán)液中氫氧化鈉的有機(jī)相；(2)將反萃負(fù)載拜耳法循環(huán)液中氫氧化鈉的有機(jī)相的反萃液中通入二氧化碳?xì)怏w；反 應(yīng)結(jié)晶析出固體碳酸氫鈉；(3)固液分離出固相碳酸氫鈉用于氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)配料，分離出的液體返回步驟(1) (原為(2)有誤)做反萃劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的萃取拜耳法循環(huán)液中氫氧化鈉的有機(jī)相的處理方法，其特征 在于負(fù)載了拜耳法循環(huán)液中氫氧化鈉的有機(jī)相為采用溶解于脂肪醇稀釋劑中的烷基酚為 萃取劑或用脂肪醇直接作為萃取劑萃取拜耳法循環(huán)液中氫氧化鈉的萃取后負(fù)載氫氧化鈉 的有機(jī)相。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的萃取拜耳法循環(huán)液中氫氧化鈉的有機(jī)相的處理方法，其特征 在于碳酸氫鈉溶液濃度為8%-16%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的萃取拜耳法循環(huán)液中氫氧化鈉的有機(jī)相的處理方法，其特征 在于采用碳酸氫鈉溶液作為反萃劑，反萃劑與負(fù)載了拜耳法循環(huán)液中氫氧化鈉的有機(jī)相混 合進(jìn)行反萃時(shí)，碳酸氫鈉溶液與有機(jī)相的比1 :10-10 :1，萃取時(shí)間2-20，溫度40-90°C。
全文摘要
萃取拜耳法循環(huán)液中氫氧化鈉的有機(jī)相的處理方法，涉及一種采用液-液萃取拜耳法生產(chǎn)氧化鋁循環(huán)液中氫氧化鈉后的萃取相的處理方法。其特征在于其處理過程的步驟包括(1)采用碳酸氫鈉溶液作為反萃劑，反萃負(fù)載了拜耳法循環(huán)液中氫氧化鈉的有機(jī)相；(2)將反萃負(fù)載拜耳法循環(huán)液中氫氧化鈉的有機(jī)相的反萃液中通入二氧化碳?xì)怏w；反應(yīng)結(jié)晶析出固體碳酸氫鈉；(3)固液分離出固相碳酸鈉用于氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)配料，分離出的液體返回步驟(1)做反萃劑。本發(fā)明的方法，有效解決了用水或低濃度拜耳法循環(huán)液作反萃液反萃效率低及反萃后溶液濃度低的問題，使反萃后的有機(jī)萃取劑幾乎不含氫氧化鈉。
文檔編號(hào)C01D7/07GK102092746SQ20101058768
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者白萬(wàn)全 申請(qǐng)人:中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司