Uso de polímeros que contienen silicio para la floculación mejorada de sólidos en procesos para la producción de alúmina a partir de bauxita.

Un método de floculación que comprende mezclar un floculante de un polímero que contiene silicio con una corriente de proceso en un proceso de digestión de mineral de bauxita en una cantidad eficaz para flocular al menos una parte de los sólidos en suspensión en la misma,

en el que los sólidos en suspensión comprenden al menos uno escogido en el grupo que consiste en: aluminosilicato de calcio, silicato de calcio, titanato de calcio y dióxido de titanio, y sus mezclas.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2009/057828.

Solicitante: Cytec Technology Corporation.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 300 Delaware Avenue Wilmington, DE 19801 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: DAVIS,MATTHEW J, DAI,QI, CHEN,HAUNN-LIN TONY, TAYLOR,MATTHEW.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01D21/01 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01D SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda B03B, B03D, mesas o cribas neumáticas B03B, por vía seca B07; separación magnética o electrostática de materiales sólidos a partir de materiales sólidos o de fluidos, separación mediante campos eléctricos de alta tensión B03C; aparatos centrifugadores B04B;   aparato de vórtice   B04C; prensas en sí para exprimir los líquidos de las sustancias que los contienen B30B 9/02). › B01D 21/00 Separación por sedimentación de partículas sólidas en suspensión en líquidos (sedimentación diferencial B03D 3/00). › con utilización de agentes de floculación.
  • C01F7/06 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C01 QUIMICA INORGANICA.C01F COMPUESTOS DE BERILIO, MAGNESIO, ALUMINIO, CALCIO, ESTRONCIO, BARIO, RADIO, TORIO O COMPUESTOS DE LOS METALES DE LAS TIERRAS RARAS (hidruros metálicos C01B 6/00; sales de oxácidos de halógenos C01B 11/00; peróxidos, sales de los perácidos C01B 15/00; sulfuros o polisulfuros de magnesio, calcio, estroncio o bario C01B 17/42; tiosulfatos, ditionitos, politionatos C01B 17/64; compuestos que contienen selenio o teluro C01B 19/00; compuestos binarios del nitrógeno con metales C01B 21/06; azidas C01B 21/08; amidas metálicas C01B 21/092; nitritos C01B 21/50; fosfuros C01B 25/08; sales de los oxácidos del fósforo C01B 25/16; carburos C01B 31/30; compuestos que contienen silicio C01B 33/00; compuestos que contienen boro C01B 35/00; compuestos que tienen propiedades de tamices moleculares pero que no tienen propiedades de cambiadores de base C01B 37/00; compuestos que tienen propiedades de tamices moleculares y de cambiadores de base, p. ej. zeolitas cristalinas, C01B 39/00; cianuros C01C 3/08; sales del ácido ciánico C01C 3/14; sales de cianamida C01C 3/16; tiocianatos C01C 3/20; procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para la preparación de elementos o de compuestos inorgánicos excepto anhídrido carbónico C12P 3/00; obtención a partir de mezclas, p. ej. a partir de minerales, de compuestos metálicos que son los compuestos intermedios de un proceso metalúrgico para la obtención de un metal libre  C22B; producción de elementos no metálicos o de compuestos inorgánicos por electrólisis o electroforesis C25B). › C01F 7/00 Compuestos de aluminio. › por tratamiento de minerales aluminosos con hidróxidos alcalinos.
  • C02F1/54 C […] › C02 TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA O FANGOS.C02F TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA O FANGOS (procedimientos para transformar las sustancias químicas nocivas en inocuas o menos perjudiciales, efectuando un cambio químico en las sustancias A62D 3/00; separación, tanques de sedimentación o dispositivos de filtro  B01D; disposiciones relativas a las instalaciones para el tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla en los buques, p. ej. para producir agua dulce, B63J; adición al agua de sustancias para impedir la corrosión C23F; tratamiento de líquidos contaminados por radiactividad G21F 9/04). › C02F 1/00 Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla (C02F 3/00 - C02F 9/00 tienen prioridad). › utilizando productos orgánicos.

PDF original: ES-2550162_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Uso de polímeros que contienen silicio para la floculación mejorada de sólidos en procesos para la producción de alúmina a partir de bauxita Campo de la invención Esta invención se refiere a la eliminación de sólidos en suspensión en procesos de digestión de mineral de bauxita, como por ejemplo en las corrientes Bayer y Sinter de procesado de alúmina para producir hidróxido de aluminio, poniendo en contacto las corrientes con polímeros que contienen silicio.

Antecedentes La bauxita es la materia prima básica para casi todos los compuestos de alúmina fabricados. En el curso de la producción de los compuestos de aluminio, la bauxita se puede refinar a hidróxido de aluminio mediante el proceso Bayer, el proceso Sinter y combinaciones de ambos. Típicamente, las bauxitas se clasifican, atendiendo a sus principales constituyentes mineralógicos, como gibbsíticas, boehmíticas y diaspóricas. Esta composición mineralógica puede afectar al método preferido de procesado.

Durante el proceso Bayer para la producción de alúmina a partir de bauxita, el mineral se digiere a altas temperatura y presión con disolución de NaOH para obtener disoluciones de aluminato de sodio supersaturadas que contienen impurezas insolubles que permanecen en suspensión. Cuando la bauxita contiene principalmente gibbsita, la extracción de la alúmina a partir de la bauxita se puede conseguir en el intervalo de temperatura de 100 a 150ºC. Sin embargo, si la bauxita contiene principalmente boehmita o diasporita, la extracción de la alúmina se hace más difícil, necesitando temperaturas mayores de 200ºC. Es bien conocido, además, que la adición de cal durante la digestión de bauxita boehmitica o diaspórica puede mejorar la recuperación de la alúmina.

El proceso Sinter es una alternativa o una ayuda al proceso Bayer, que se usa comúnmente para el tratamiento de bauxitas que contienen grandes cantidades de sílice. En el proceso Sinter, la bauxita (o "lodo rojo" Bayer) se calcina a 1200 ºC con sosa y/o con cal antes de lixiviar con disolución de NaOH, lo que genera una disolución de aluminato de sodio y un "barro sinter" insoluble.

Los residuos insolubles generados durante los procesos de digestión del mineral de bauxita para producir alúmina incluyen óxidos de hierro, aluminosilicatos de sodio, aluminosilicatos de calcio, titanato de calcio, dióxido de titanio, silicatos de calcio y otros materiales. La mineralogía de la bauxita y los aditivos químicos añadidos durante el procesado afectan a las fases sólidas presentes. El proceso de separación de los residuos sólidos de la bauxita de la disolución verde sobresaturada a temperaturas cercanas a las de su punto de ebullición se conoce como "clarificación".

En la etapa de clarificación, las partículas sólidas más gruesas se eliminan generalmente con un ciclón de tipo "desarenador". Para separar las partículas sólidas más finas de la disolución, normalmente se alimenta la pasta a la cavidad central de un decantador o separador de fangos, en el que se trata con una composición floculante, cuya base puede ser de diversos agentes floculantes entre los que se incluyen almidón, harina, polímeros de sales de poliacrilato, copolímeros de acrilamida y sal de acrilato y/o polímeros solubles en agua que contienen grupos ácido o sal hidroxámicos colgantes. Cuando el barro decanta, la disolución de aluminato de sodio clarificada, denominada "licor verde" o "disolución verde" se derrama por encima del dique del depósito de decantación del barro y se hace pasar a las etapas posteriores del proceso.

En este punto, el proceso Sinter necesita a menudo otra etapa en la que se añade un aditivo para eliminar la sílice, como cal, a la disolución que se derrama, para eliminar las sustancias de sílice solubles de la disolución. La pasta se trata con floculantes y se alimenta a un decantador de eliminación de sílice para eliminar los productos insolubles de eliminación de sílice, entre los que se incluyen aluminosilicatos de sodio y aluminosilicatos de calcio.

Los sólidos decantados en el procedimiento de floculación, que se conocen como lodos, se retiran por la parte inferior del decantador de lodos y se hacen lavar a través de un circuito de lavado en contracorriente para recuperar aluminato de sodio y sosa. La disolución de aluminato que se derrama por la parte superior del decantador puede contener todavía cantidades significativas de sólidos en suspensión. Generalmente, esta disolución se clarifica adicionalmente mediante filtración, para dar un filtrado que contiene un nivel muy bajo de sólidos en suspensión.

La disolución de aluminato purificada o disolución madre se enfría, generalmente, para aumentar la sobresaturación y luego se siembra, por ejemplo con semillas finas de gibbsita de ciclos previos, o se neutraliza con gas CO2 para iniciar la precipitación del producto final deseado, Al (OH) 3, trihidrato de alúmina.

La restante fase líquida se devuelve a la etapa inicial de digestión y, tras haber sido reconstituida con más sosa cáustica, se emplea como material digestor de más mineral.

En la etapa de clarificación, los sólidos en suspensión se separan preferentemente a una velocidad relativamente rápida, para hacer que el proceso global sea eficiente. Durante muchos años, la eliminación eficiente de los sólidos

en suspensión procedentes de las corrientes de procesado en los procesos de digestión de mineral de bauxita para producir alúmina ha constituido un reto importante. Entre los métodos para acelerar la separación de los sólidos en suspensión procedentes de las corrientes de procesado así como para proporcionar una separación más limpia de los constituyentes están los descritos en el documento de la patente de Estados Unidos número 3.390.959, que emplea poliacrilatos como floculantes y en el documento de la patente de Estados Unidos número 3.681.012, que emplea combinaciones de poliacrilatos y almidón en circuitos de recuperación de alúmina Bayer. El documento de la patente de Estados Unidos número 4.083.925 describe el uso de poliacrilamida dentro del separador de fangos. El documento de la patente de Estados Unidos número 4.678.585 enseña que diferentes etapas en el circuito de recuperación de alúmina Bayer se tratan de forma ventajosa con diferentes combinaciones floculantes. El documento de la patente de Estados Unidos número 4.767.540 describe un proceso para eliminar sólidos en suspensión procedentes de las corrientes de proceso de alúmina Bayer poniendo en contacto y mezclando una corriente de proceso Bayer con polímeros con grupos hidroxamato. Los polímeros con grupos hidroxamato se pueden emplear con poliacrilato aniónico. Los documentos de las patentes de Estados Unidos número 5.516.435 y número 5.539.046 utilizan mezclas de emulsiones de polímeros con grupos hidroxamato con emulsiones de poliacrilato para eliminar los sólidos en suspensión procedentes de corrientes de proceso de alúmina Bayer. Otros polímeros descritos para el tratamiento del fango rojo en el proceso Bayer son polímeros que contienen ácido fosfónico (patente de Estados Unidos número 5.534.235) , polímeros en emulsión continua de metilacrilato en agua (patente de Estados Unidos número 6.036.869) y polímeros que contienen ácido salicílico ( (patente de Estados Unidos número 6.527.959) .

Se han descrito polímeros que contienen silicio para la clarificación del agua. Por ejemplo, el documento de la patente de Estados Unidos número 3.779.912 emplea aminometilfosfonatos que contienen silicio para flocular los sólidos en suspensión en agua. Se describen copolímeros de haluro de dialildimetilamonio y un viniltrialcoxisilano como coagulantes usados en la demulsificación de aguas residuales aceitosas (patente de Estados Unidos número 5.560.832) , en la deshidratación de suspensiones acuosas espesas minerales (patente de Estados Unidos número 5.597.475) y en la clarificación de aguas residuales (patente de Estados Unidos número 5.679.261) . El documento de la patente de Estados Unidos número 6.605.674 describe el uso de trialcoxisilanos de vinilo como agentes de reticulación para modificar la estructura de polímeros solubles en agua no iónicos, catiónicos y aniónicos y el uso de los polímeros modificados estructuralmente como agentes floculantes. Ninguna de las patentes de polímeros que contienen silicio previamente mencionadas se refiere al tratamiento de sólidos en suspensión procedentes de procesos de digestión de mineral de bauxita para producir corrientes de proceso de alúmina en las cuales la composición global desde un punto de vista físico es completamente diferente que la usada para flocular agua.

Se ha descrito el uso de polímeros que contienen silicio... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método de floculación que comprende mezclar un floculante de un polímero que contiene silicio con una corriente de proceso en un proceso de digestión de mineral de bauxita en una cantidad eficaz para flocular al menos una parte de los sólidos en suspensión en la misma, en el que los sólidos en suspensión comprenden al menos uno escogido en el grupo que consiste en: aluminosilicato de calcio, silicato de calcio, titanato de calcio y dióxido de titanio, y sus mezclas.

2. El método de floculación de la reivindicación 1, que comprende mezclar otro polímero floculante para flocular los lodos de un proceso de digestión de mineral de bauxita, en el que la relación en peso entre la cantidad de dicho floculante de polímero que contiene silicio y la cantidad de dicho floculante polimérico adicional en dicha composición floculante está en el intervalo de 100:1 a 1:10.

3. El método de floculación de las reivindicaciones 1 y 2, en el que el floculante de polímero que contiene silicio comprende numerosos grupos -Si (OR) 3, donde cada R, de manera independiente, se escoge en el grupo que consiste en: hidrógeno; un grupo alquilo que tiene de C1 a 20 átomos de carbono; un grupo alquenilo que tiene de C2 a 20 átomos de carbono; un grupo alquinilo que tiene de C2 a 20 átomos de carbono; un grupo arilo que tiene de C6 a 12 átomos de carbono; un grupo arilalquilo que tiene de C7 a 20 átomos de carbono; un ion metálico del grupo I; un ion metálico del grupo II o un grupo NR4+, donde cada R, de forma independiente, se escoge en el grupo que consiste en: hidrógeno, un grupo alquilo que tiene de C1 a 20 átomos de carbono; un grupo alquenilo que tiene de C2 a 20 átomos de carbono; un grupo alquinilo que tiene de C2 a 20 átomos de carbono; un grupo arilo que tiene de C6 a 12 átomos de carbono y un grupo arilalquilo que tiene de C7 a 20 átomos de carbono; y donde R y R son, cada uno de ellos, de forma independiente, grupos no sustituidos, hidroxisustituidos, o beta-hidroxisustituidos.

4. El método de floculación de la reivindicación 3, en el que R se escoge en el grupo que consiste en Na+, K+ y NH4+.

5. El método de floculación de la reivindicación 1, en el que el floculante de polímero que contiene silicio se escoge en el grupo que consiste en: una polietilenimina que contiene silicio; un copolímero de trietoxisilano de vinilo; un copolímero de ácido acrílico y/o metacrílico y de trietoxisililpropilacrilamida; un copolímero de ácido acrílico y/o metacrílico y trietoxisililpropilmetacrilamida; un copolímero de ácido acrílico y/o metacrílico y trietoxivinilsilano; un polisacárido que contiene silicio; un copolímero de estireno y anhídrido maleico que contiene silicio; un copolímero de anhídrido maleico y de éter alquilvinílico que contiene silicio y mezclas de ellos.

6. El método de floculación de la reivindicación 1, en el que el floculante de polímero que contiene silicio tiene grupos hidroxamato.

7. El método de floculación de cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, en el que el floculante polimérico es un floculante polimérico aniónico.

8. El método de floculación de la reivindicación 7, en el que el floculante polimérico aniónico es un polímero con grupos hidroxamato.

9. El método de floculación de la reivindicación 8, en el que el floculante polimérico aniónico es una poliacrilamida con grupos hidroxamato.

10. El método de floculación de cualquiera de las reivindicaciones 7 a 8, en el que el floculante polimérico aniónico se escoge en el grupo que consiste en un poliacrilato, un poli (-co-acrilato de acrilamida) y sus mezclas.

11. El método de floculación de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende además un componente escogido en el grupo que consiste en un producto de sólidos en suspensión en un proceso de digestión de mineral de bauxita, lodos y sus combinaciones.

12. El método de floculación de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, que comprende:

mezclar un floculante de polímero que contiene silicio con una corriente de proceso procedente de un proceso de digestión de mineral de bauxita en una cantidad eficaz para flocular de este modo al menos una parte de los sólidos en suspensión en ella; y separar al menos una parte de los sólidos en suspensión floculados formados de este modo.

13. El método de floculación de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que al menos una parte del floculante de polímero que contiene silicio que se mezcla con la corriente de proceso de un proceso de digestión de mineral de bauxita se lleva a cabo al menos bien en un lavador, bien en un decantador.

14. El método de floculación de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, que comprende añadir el floculante de polímero que contiene silicio a la corriente de proceso en una cantidad comprendida en el intervalo de 0, 1 partes por millón a 500 partes por millón.

15. Un método de floculación que comprende mezclar una composición floculante que comprende un floculante polimérico que comprende silicio para silicatos de calcio, aluminosilicatos de calcio, titanato de calcio y/o dióxido de titanio y un floculante polimérico para lodos de procesos Bayer o Sinter con una corriente de proceso Bayer o Sinter

en una cantidad eficaz para flocular al menos una parte de los sólidos en suspensión en ella, en la que los sólidos en suspensión comprenden al menos un elemento seleccionado en el grupo que consiste en silicatos de calcio, aluminosilicatos de calcio, titanato de calcio, dióxido de titanio y sus mezclas.


 

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