Método para producción mejorada de hidróxido de aluminio.

Un método para recuperar hidróxido de aluminio a partir de un líquido de precipitación que comprende lo siguiente:

(i) añadir al líquido de precipitación una composición modificadora del crecimiento de los cristales constituida por un producto de reacción eno o Diels-Alder de A1 con A2 o A3 en donde: A1 es ácidos policarboxílicos insaturados, sus precursores, sales, amidas, ésteres o mezclas de los mismos; A2 es ácidos grasos y ésteres de los mismos de origen natural o sintético con inclusión de aceites triglicéridos; y A3 es poliolefinas con un peso molecular comprendido en el intervalo de 400 a 10.000 Daltons;

(ii) distribución de la composición modificadora del crecimiento de los cristales a través del líquido de precipitación; y

(iii) precipitación de los aglomerados cristalinos del líquido.

Método para producción mejorada de hidróxido de aluminio.

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a valores mejorados de recuperación de aluminio a partir del proceso de producción de hidróxido de aluminio tal como el proceso Bayer. En particular, la Invención se refiere a las composiciones y métodos que proporcionan el aumento del tamaño de partícula del producto hidróxido de aluminio sin una disminución Importante del rendimiento de precipitación.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

El hidróxido de aluminio se produce en escala industrial por métodos bien establecidos tales como el proceso Bayer. Los operadores del proceso de precipitación optimizan sus métodos a fin de producir el rendimiento máximo posible a partir de los líquidos del proceso de aluminato mientras intentan alcanzar una distribución dada del tamaño de los cristales del producto hidróxido de aluminio. En la mayoría de los casos es deseable obtener un producto de tamaño de cristal relativamente grande, dado que esto es beneficioso en los pasos de proceso subsiguientes requeridos para producir aluminio metálico. La producción está limitada a menudo por las condiciones de proceso en las que se realizan la cristalización y la precipitación. Estas condiciones de proceso varían de una planta a otra e incluyen, aunque sin carácter limitante, perfiles de temperatura, carga de siembra, superficie de los cristales de siembra, purga de hidróxido de carbono o gases de chimenea, carga de liquido, pureza del líquido, y análogos.

Se han invertido grandes esfuerzos en la búsqueda de aditivos químicos y métodos que limiten los factores que afectan negativamente al tamaño de partícula y el rendimiento a fin de conseguir la recuperación económica óptima del producto hidróxido de aluminio. Uno de tales factores es la presencia de anión oxalato en el líquido de precipitación. El oxalato de sodio cristaliza y coprecipita de la solución esencialmente a lo largo de los mismos perfiles de temperatura que lo hace el producto deseable hidróxido de aluminio. Si se deja sin tratar, la precipitación de oxalato da como resultado una disminución del tamaño medio de partícula y el rendimiento de producto hidróxido de aluminio por varios mecanismos. Los cristales de oxalato actúan como sitios de siembra dando como resultado la generación de cristales de hidróxido de aluminio de tamaño excesivamente pequeño durante la etapa de precipitación. Los cristales de oxalato se adhieren a las superficies del hidróxido de aluminio en crecimiento y se incorporan en los aglomerados de producto precipitados. Los aglomerados asi creados se desintegran durante las etapas de lavado y calcinación que siguen. Asimismo, en ciertas condiciones, estos aglomerados crecen hasta tamaños importantes (a veces mayores que ,5 pulgadas (12,7 mm)) y se acumulan en el fondo de las vasijas de precipitación dificultando la mezcladura. La eliminación de estos aglomerados da como resultado paradas para limpieza así como la pérdida de cantidades valiosas de aluminio.

Por tanto, la eliminación eficaz del oxalato del proceso es crucial para la recuperación económica de un producto hidróxido de aluminio de alta calidad.

El lavado con agua del hidróxido de aluminio fino para devolverlo al proceso como siembra es un método común de eliminación del oxalato. Los líquidos de precipitación sin tratar producen cristales de oxalato de sodio con morfología semejante a agujas que se incorporan en el producto hidróxido de aluminio como se ha mencionado arriba. Se sabe que los modificadores del crecimiento de cristales orgánicos obligan al oxalato a cristalizar como aglomerados esféricos de tales agujas, conocidos también como "bolas de oxalato". Para el método de lavado de siembra, es deseable que estas bolas no aumenten excesivamente de tamaño a fin de que puedan disolverse eficazmente durante la duración de la etapa de lavado.

Otro método común de eliminación del oxalato es la destrucción de la corriente lateral. Este método requiere que el oxalato no cristalice durante la etapa de precipitación, sino que más bien se lleve a cabo con el líquido agotado hasta su eliminación. Corrientemente, en este método, el oxalato se elimina por precipitación en un circuito de corriente lateral, y por consiguiente, es asimismo crítico que un modificador del crecimiento de los cristales no actúe como un veneno de la precipitación de oxalato.

US 4.737.352 da a conocer un método y una composición para producir un cristal de trihidrato de alúmina de grano más grueso en un proceso Bayer.

A pesar del desarrollo mundial continuo y creciente, la demanda de la Industria para la resolución económica de las necesidades del proceso arriba descritas sigue sin verse satisfecha. Un método de dicha resolución adecuado para la obtención de cristales de hidróxido de aluminio con tamaño de partícula y rendimiento incrementados, al tiempo que facilita la eliminación del oxalato es proporcionado por la presente Invención.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Para satisfacer las necesidades de la industria arriba identificadas, se han desarrollado un método y composiciones para obtención de cristales de hidróxido de aluminio con tamaño de partícula y rendimiento incrementados, al tiempo que facilita n la eliminación del oxalato. El método se expone en la reivindicación independiente 1.

Conforme al método de la presente invención, las composiciones adecuadas se mezclan y se introducen en el proceso por inyección en línea en una cantidad eficaz para obtener los cambios deseados. Las composiciones se introducen en su forma primaria sin preparación adicional alguna o como emulsiones acuosas.

Los ingredientes principales de las composiciones adecuadas son los compuestos oligómeros o polímeros con un solo o múltiples grupos carboxílicos producidos por síntesis de enos o síntesis Diels Alder. Pueden ser adecuados tales compuestos oligómeros o polímeros, sus precursores, sales, y derivados tales como amidas, ésteres o mezclas de los mismos.

En una realización de la presente invención, el ingrediente principal se Introduce puro o como una emulsión en agua preparada cuidadosamente. En otra realización, el ingrediente principal se mezcla primeramente con un vehículo aceitoso y se introduce luego en el proceso en forma pura o como una emulsión acuosa.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

A continuación se dan definiciones que son aplicables a los términos relevantes que se utilizan a lo largo de esta memoria descriptiva.

A: Significa la concentración de aluminio expresada como g/l AI2O3

C: Significa la concentración de hidróxido de sodio o de álcali cáustico expresada como g/l Na2CÜ3 S: Significa la concentración total de álcali como g/l Na2C3.

A/C: Se refiere a la ratio de alúmina a álcali cáustico

BET: Se refiere al método de Brunauer-Emmett-Teller para la determinación experimental de la superficie específica. El método emplea el análisis de la Isoterma de adsorción de nitrógeno u otros gases en el material.

SEM: Este acrónimo significa "scanning electrón microscope".

CGM: Este acrónimo significa "modificador del crecimiento de los cristales".

Producto Comercial: Describe un modificador del crecimiento de los cristales que incorpora ácidos grasos con cadenas mayores que diez carbonos. El Producto Comercial expuesto en los Ejemplos está disponible de Nalco Company, Naperville, IL como Producto Nalco Núm. 7837.

Vehículo de aceite: Describe un líquido hidrófobo que puede estar constituido por los compuestos alifáticos o aromáticos tales como aceites parafínicos, aceites nafténicos, o fuel-óleos.

Asimismo, los fondos o materiales residuales de desecho remanentes de la producción de alcoholes alifáticos representan un líquido hidrófobo adecuado. El material residual preferido es el residuo de destilación de alcoholes C1 que tiene un punto de ebullición de aproximadamente 25°C (482°F). Es de color amarillo claro a pardo amarillento y tiene una densidad relativa de aproximadamente ,862, un número de OH- aproximado 9, número SAP aproximado 5, porcentaje en peso del grupo acético aproximado ,7 y grupo carbonilo aproximado /,5. Químicamente, el mismo está constituido por 57-73% en peso de alcoholes C1-C22 primarios de cadena ramificada (clasificados como alcoholes grasos) y 29-41% en peso de ésteres y éteres mixtos de cadena larga (ésteres C18-C33; éteres C18-C22).

Los materiales adecuados como vehículo de aceite pueden utilizarse en estado puro o con una mixtura de cualquier proporción. El vehículo de aceite precisa únicamente ser un disolvente del ácido graso y tener un punto de ebullición... [Seguir leyendo]

1. Un método para recuperar hidróxido de aluminio a partir de un líquido de precipitación que comprende lo siguiente:

(i) añadir al líquido de precipitación una composición modificadora del crecimiento de los cristales constituida por un producto de reacción eno o Diels-Alder de A1 con A2 o A3 en donde: A1 es ácidos policarboxílicos insaturados, sus precursores, sales, amidas, ásteres o mezclas de los mismos; A2 es ácidos grasos y ésteres de los mismos de origen natural o sintético con inclusión de aceites triglicéridos; y A3 es poliolefinas con un peso molecular comprendido en el intervalo de 4 a 1. Daltons;

(ii) distribución de la composición modificadora del crecimiento de los cristales a través del líquido de precipitación; y

(iii) precipitación de los aglomerados cristalinos del líquido.

2. El método de la reivindicación 1, en donde la composición modificadora del crecimiento de los cristales incluye adicionalmente un diluyente.

3. El método de la reivindicación 2, en donde la composición modificadora del crecimiento de los cristales se añade al líquido de precipitación en una cantidad de ,1 a 3 mg por metro cuadrado del área de siembra de hidróxido de aluminio disponible.

4. El método de la reivindicación 3, en donde la composición modificadora del crecimiento de los cristales se utiliza en la cristalización del líquido de precipitación de un proceso Bayer.

5. El método de la reivindicación 4, en donde la composición modificadora del crecimiento de los cristales se añade por mezcladura a un líquido de precipitación en uno o cualquier combinación de lo siguiente:

(i) a un líquido de alimentación por precipitación,

(ii) a una suspensión de siembra, y

(iii) a un tanque de precipitación.

6. El proceso de la reivindicación 2, en donde la composición modificadora del crecimiento de los cristales se añade al líquido de precipitación como una microemulsión.

7. El método de la reivindicación 2, en donde la composición modificadora del crecimiento de los cristales incluye adicionalmente ácidos grasos y ésteres de origen natural o sintético que incluyen aceites triglicéridos brutos y procesados.

8. El método de la reivindicación 2, en donde la composición modificadora del crecimiento de los cristales incluye adicionalmente anhídridos poliisobutenil-succínicos con un peso molecular comprendido en el intervalo de 4 a 1. Daltons.

9. El método de la reivindicación 2, en donde el diluyente de la composición modificadora del crecimiento de los cristales incluye adicionalmente alcohol, agua o disolventes orgánicos miscibles con el agua.

1. El método de la reivindicación 6, en donde los disolventes orgánicos miscibles con el agua están constituidos por uno o más de hidrocarburos alifáticos o aromáticos, cetonas, éteres, ésteres, alcoholes mono- y polivalentes, ácidos carboxílicos, y mezclas de los mismos.

11. El método de la reivindicación 2, en donde el diluyente es un alcohol o poliol que contiene grupos alquilo lineales o ramificados o grupos fenilo.

12. El método de la reivindicación 2, en donde el diluyente es una cetona constituida por compuestos solubles en agua que tienen la fórmula general RC()R', en donde R y R' son grupos alquilo.

13. El método de la reivindicación 2, en donde el diluyente es un ácido carboxílico constituido por compuestos con la fórmula RC2H, en donde R es un grupo alquilo C6-C24.

14. El método de la reivindicación 2, en donde el diluyente es un áster de ácido carboxílico constituido por compuestos con la fórmula R"C2R, en donde R" es un grupo alquilo C6-C24 y R es un grupo alquilo Ci-C-|2.

15. El método de la reivindicación 2, en donde la composición modificadora del crecimiento de los cristales se distribuye en el líquido de precipitación por medio de mezcladura convencional, mezcladura de alta cizalladura, o mezcladura ultrasónica.

16. El método de la reivindicación 15, en donde la distribución de la composición modificadora del crecimiento de

los cristales comprende la adición de un agente tensioactivo iónico o no iónico a la composición modificadora del crecimiento de los cristales.

17. El método de la reivindicación 13, en donde se añade ,1 a 5% en peso del surfactante a la composición

modificadora del crecimiento de los cristales.

18. El método de la reivindicación 13, en donde se añade 1 a 2% en peso del surfactante a la composición modificadora del crecimiento de los cristales.

19. El método de la reivindicación 1, en donde 5% a 9% de la composición modificadora del crecimiento de los

cristales tiene un peso molecular de 5 a 1. Daltons.

2. El proceso del método de la reivindicación 19, en donde la cantidad remanente de composición modificadora del crecimiento de los cristales tiene un peso molecular medio comprendido en el intervalo de 1. a 1. 2 Daltons.