CN114408956B - 一种高有机物铝酸钠溶液综合除碳方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明特别涉及一种高有机物铝酸钠溶液综合除碳方法和系统，属于氧化铝生产技术领域，方法包括：获得精制的铝酸钠溶液；将所述精制的铝酸钠溶液进行加晶种分解，获得分解母液；将所述分解母液进行蒸发，获得蒸发母液；将所述蒸发母液进行强制循环蒸发，获得循环母液；将所述循环母液进行过滤，获得有机物滤饼；其中，所述强制循环蒸发的种子循环量为50g/L‑300g/L；通过调节析盐过程的种子循环，实现蒸发结晶析盐过程的温度制度和结晶过程可控，从而解决高有机物铝酸钠溶液蒸发结晶过程容易变粘稠以及盐析出率低的问题。
Description
技术领域
本发明属于氧化铝生产技术领域，特别涉及一种高有机物铝酸钠溶液综合除碳方法和系统。
背景技术
随着我国铝工业的高速发展，铝土矿对外依赖越来越重，2019年，我国每年进口铝土矿达一亿多吨，占到全国铝土矿总消耗量的53.8％。外矿有机物含量高，杂质复杂，对其经济处理带来挑战。进口铝土矿溶出时70-80％的有机碳会转化为各种有机碳(草酸盐有机物和非草酸盐有机物)以及无机碳(碳酸盐)进入溶液，对生产造成严重影响，所开发高效、低成本的综合除碳的技术对外矿的合理使用，提升国内氧化铝生产竞争力具有重要意义。
国外使用高有机物铝土矿的工厂，为解决碳酸盐、草酸盐有机物、非草酸盐有机物的问题，分别采用加石灰苛化、细种子洗涤、海水中和(溶液燃烧)等工艺去除，流程大量进水、消耗大量石灰，有额外的碱及氧化铝的损失，处理成本高。
发明内容
本申请的目的在于提供一种高有机物铝酸钠溶液综合除碳方法和系统，以解决目前对高有机物铝酸钠溶液处理的处理成本高的问题。
本发明实施例提供了一种高有机物铝酸钠溶液综合除碳方法，所述方法包括：
获得精制的铝酸钠溶液；
将所述精制的铝酸钠溶液进行加晶种分解，获得分解母液；
将所述分解母液进行蒸发，获得蒸发母液；
将所述蒸发母液进行强制循环蒸发，获得循环母液；
将所述循环母液进行过滤，获得有机物滤饼，完成除碳；
其中，所述强制循环蒸发的种子循环量为50g/L-300g/L。
可选的，所述精制的铝酸钠溶液的TOC为10g/L-30g/L。
可选的，所述精制的铝酸钠溶液的Nc/NT为10％-25％。
可选的，所述蒸发的温度为95℃-120℃，所述强制循环蒸发的温度为95℃-120℃。
可选的，所述蒸发母液的C2O4 2-质量浓度为1.2g/L-2g/L。
可选的，所述循环母液的Nk为300g/L-400g/L。
可选的，所述获得精制的铝酸钠溶液，具体包括：
将铝土矿进行拜耳法溶出，获得溶出液；
将所述溶出液进行能沉降分离，获得粗制的铝酸钠溶液；
将所述粗制的铝酸钠溶液进行精制，获得精制的铝酸钠溶液。
可选的，所述精制的铝酸钠溶液中C2O4 2-的质量浓度为0.8g/L-1.6g/L。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种高有机物铝酸钠溶液综合除碳系统，其特征在于，所述系统包括：
晶种分解单元，用以将精制的铝酸钠溶液进行加晶种分解，获得分解母液；
蒸发单元，用以将所述分解母液进行蒸发，获得蒸发母液，所述蒸发单元连通所述晶种分解单元，用以接收所述分解母液；
强制循环蒸发单元，用以将所述蒸发母液进行强制循环蒸发，获得循环母液，所述强制循环蒸发单元连通所述蒸发单元，用以接收所述蒸发母液；
过滤单元，用以将所述循环母液进行过滤，获得有机物滤饼，所述过滤单元连通所述强制循环蒸发单元，用以接收所述循环母液。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了，所述系统还包括：
沉降分离单元，用以将溶出液进行能沉降分离，获得粗制的铝酸钠溶液；
粗液精制单元，用以将所述粗制的铝酸钠溶液进行精制，获得精制的铝酸钠溶液，所述粗液精制单元与所述沉降分离单元连通，用以接收所述铝酸钠溶液。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明实施例提供的高有机物铝酸钠溶液综合除碳方法，所述方法包括：获得精制的铝酸钠溶液；将所述精制的铝酸钠溶液进行加晶种分解，获得分解母液；将所述分解母液进行蒸发，获得蒸发母液；将所述蒸发母液进行强制循环蒸发，获得循环母液；将所述循环母液进行过滤，获得有机物滤饼；其中，所述强制循环蒸发的种子循环量为50g/L-300g/L；通过调节析盐过程的种子循环，实现蒸发结晶析盐过程的温度制度和结晶过程可控，从而解决高有机物铝酸钠溶液蒸发结晶过程容易变粘稠以及盐析出率低的问题。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的工艺过程的框图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
根据本发明一种典型的实施方式，提供了一种高有机物铝酸钠溶液综合除碳方法，所述方法包括：
S1.获得精制的铝酸钠溶液；
作为一种可选的实施方式，获得精制的铝酸钠溶液，具体包括：
S1.1将铝土矿进行拜耳法溶出，获得溶出液；
S1.2将所述溶出液进行能沉降分离，获得粗制的铝酸钠溶液；
S1.3将所述粗制的铝酸钠溶液进行精制，获得精制的铝酸钠溶液。
作为一种可选的实施方式，精制的铝酸钠溶液的TOC为10g/L-30g/L。
控制精制的铝酸钠溶液的TOC为10g/L-30g/L，目前世界范围内生产中很少有高过30g/l的，而过小脱除率很低，且没有去除的必要。
作为一种可选的实施方式，精制的铝酸钠溶液的Nc/NT为10％-25％。
控制精制的铝酸钠溶液的Nc/NT为10％-25％的原因是该取值过大导致拜耳法氧化铝的生产难以运转，过小则脱除率很低，且没有去除的必要。
S2.将所述精制的铝酸钠溶液进行加晶种分解，获得分解母液；
S3.将所述分解母液进行蒸发，获得蒸发母液；
作为一种可选的实施方式，蒸发的温度为95℃-120℃。
控制蒸发的温度为95℃-120℃，该温度取值过大导致能耗太高，过小导致过滤困难。
作为一种可选的实施方式，蒸发母液的C2O4 2-质量浓度为1.2g/L-2g/L。
控制蒸发母液的C2O4 2-质量浓度为1.2g/L-2g/L，该浓度取值过小导致脱除率很低，且没有去除的必要，过大会影响过滤。
S4.将所述蒸发母液进行强制循环蒸发，获得循环母液，所述强制循环蒸发的种子循环量为50g/L-300g/L；
控制种子循环量为50g/L-300g/L，该循环量取值过大的不利影响是种子循环量大，操作复杂，成本高。过小会影响除盐的效果。
作为一种可选的实施方式，强制循环蒸发的温度为95℃-120℃。
该温度取值的原因和蒸发的原因相同。
作为一种可选的实施方式，循环母液的Nk为300g/L-400g/L。
控制循环母液的Nk为300g/L-400g/L，该浓度高到一定程度，除盐效果下降，且浓度过高影响过滤。过小会导致除盐效果不好。
S5.将所述循环母液进行过滤，获得有机物滤饼；
采用以上设计，通过调节析盐过程的种子循环、温度、初始草酸盐浓度，实现蒸发结晶析盐过程的温度制度和结晶过程可控，从而创新性的形成了解决高有机物铝酸钠溶液蒸发结晶过程容易变粘稠以及盐析出率低的新技术，实现了碳酸盐、草酸盐及非草酸盐有机物的综合析出。项目实施后，精液Nc、TOC及C2O4 2-含量明显下降，分解过程无草酸盐析出，分解率、产出率得到提高，氢铝氧化钠含量下降，蒸发器结疤明显减少，效果显著。
通过控制种子循环、温度以及初始草酸盐浓度解决高有机物铝酸钠溶液蒸发结晶过程容易变粘稠以及盐析出率低的问题的机理在于使析出的盐结晶完善，不变粘稠，易于过滤。同时通过种子循环，提高盐的析出率。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请的高有机物铝酸钠溶液综合除碳方法和系统进行详细说明。
实施例1
一种高有机物铝酸钠溶液综合除碳方法，方法包括：
铝土矿经拜耳法溶出得到精制的铝酸钠溶液(精液)，精液NT 174.3g/l，Nk 154g/l，Nc 20.3g/l，Nc/NT 11.6％，TOC 17.53g/l，C2O4 2-1.539g/l，精液加晶种分解，分解母液蒸发，得到的蒸发母液NT 221.8g/l，Nk 196g/l，Nc 25.8g/l，Nc/NT 11.6％，TOC 22.31g/l，C2O4 2-1.959g/l，蒸发母液进强制循环蒸发器继续蒸发，蒸发至Nk 345g/l，蒸发过程控制种子循环量150g/l，控制蒸发温度100℃。
实施例2
一种高有机物铝酸钠溶液综合除碳方法，方法包括：精液NT 174.3g/l，Nk 154g/l，Nc 20.3g/l，Nc/NT 11.6％，TOC 17.53g/l，C2O4 2-1.539g/l，精液加晶种分解，分解母液蒸发，得到的蒸发母液NT 221.8g/l，Nk 196g/l，Nc 25.8g/l，Nc/NT 11.6％，TOC 22.31g/l，C2O42-1.959g/l，蒸发母液进强制循环蒸发器继续蒸发，蒸发至Nk 300g/l，蒸发过程控制种子循环量150g/l，控制蒸发温度100℃。
实施例3
一种高有机物铝酸钠溶液综合除碳方法，方法包括：
铝土矿经拜耳法溶出得到精制的铝酸钠溶液(精液)，精液NT 174.3g/l，Nk 154g/l，Nc 20.3g/l，Nc/NT 11.6％，TOC 17.53g/l，C2O4 2-1.539g/l，精液加晶种分解，分解母液蒸发，得到的蒸发母液NT 221.8g/l，Nk 196g/l，Nc 25.8g/l，Nc/NT 11.6％，TOC 22.31g/l，C2O42-1.959g/l，蒸发母液进强制循环蒸发器继续蒸发，蒸发至Nk 345g/l，蒸发过程控制种子循环量50g/l，控制蒸发温度100℃。
对比例1
铝土矿经拜耳法溶出得到精制的铝酸钠溶液(精液)，精液NT 174.3g/l，Nk 154g/l，Nc 20.3g/l，Nc/NT 11.6％，TOC 17.53g/l，C2O4 2-1.539g/l，精液加晶种分解，分解母液蒸发，得到的蒸发母液NT 221.8g/l，Nk 196g/l，Nc 25.8g/l，Nc/NT 11.6％，TOC 22.31g/l，C2O4 2-1.959g/l，蒸发母液进强制循环蒸发器继续蒸发，蒸发至Nk 345g/l，蒸发过程控制种子循环量0g/l，控制蒸发温度100℃。
对比例2
铝土矿经拜耳法溶出得到精制的铝酸钠溶液(精液)，精液NT 174.3g/l，Nk 154g/l，Nc 20.3g/l，Nc/NT 11.6％，TOC 17.53g/l，C2O4 2-1.539g/l，精液加晶种分解，分解母液蒸发，得到的蒸发母液NT 221.8g/l，Nk 196g/l，Nc 25.8g/l，Nc/NT 11.6％，TOC 22.31g/l，C2O4 2-1.959g/l，蒸发母液进强制循环蒸发器继续蒸发，蒸发至Nk 345g/l，蒸发过程控制种子循环量50g/l，控制蒸发温度90℃。
对比例3
铝土矿经拜耳法溶出得到精制的铝酸钠溶液(精液)，精液NT 174.3g/l，Nk 154g/l，Nc 20.3g/l，Nc/NT 11.6％，TOC 17.53g/l，C2O4 2-1.753g/l，精液加晶种分解，分解母液蒸发，得到的蒸发母液NT 221.8g/l，Nk 196g/l，Nc 25.8g/l，Nc/NT 11.6％，TOC 22.31g/l，C2O4 2-2.231g/l，蒸发母液进强制循环蒸发器继续蒸发，蒸发至Nk 345g/l，蒸发过程控制种子循环量50g/l，控制蒸发温度100℃。
将实施例1-3和对比例1-3的结果如下表所示：
由表可得，采用本发明实施例提供的方法对高有机物铝酸钠溶液进行除碳处理，实现了碳酸盐、草酸盐及非草酸盐有机物的综合析出，实施后，精液Nc、TOC及C2O4 2-含量明显下降，分解过程无草酸盐析出，分解率、产出率得到提高，氢铝氧化钠含量下降，得到的盐不粘稠、易于过滤，蒸发器结疤明显减少，效果显著；通过对比例和实施例的比较可得，当某项参数不在本申请提供的范围内时，会出现盐的析出率降低，同时溶液变粘稠，不易过滤。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：
(1)本发明实施例提供的方法通过铝酸钠溶液综合除碳，包括草酸盐、非草酸盐有机物以及碳酸盐，实现铝酸钠溶液的净化，提高拜耳法氧化铝生产的效率，提高产品质量；
(2)本发明实施例提供的方法通过调节析盐过程的种子循环、温度、初始草酸盐浓度，实现蒸发结晶析盐过程的温度制度和结晶过程可控，从而解决高有机物铝酸钠溶液蒸发结晶过程容易变粘稠以及盐析出率低的问题，实现了碳酸盐、草酸盐及非草酸盐有机物的综合析出；
(3)本发明实施例提供的方法实施后，精液Nc、TOC及C2O4 2-含量明显下降，分解过程无草酸盐析出，分解率、产出率得到提高，氢铝氧化钠含量下降，蒸发器结疤明显减少，效果显著；
(4)本发明实施例提供的方法对比现有技术，流程简单，处理成本低。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (2)
1.一种高有机物铝酸钠溶液综合除碳方法，其特征在于，所述方法包括：
获得精制的铝酸钠溶液；
将所述精制的铝酸钠溶液进行加晶种分解，获得分解母液；
将所述分解母液进行蒸发，获得蒸发母液；
将所述蒸发母液进行强制循环蒸发，获得循环母液；
将所述循环母液进行过滤，获得有机物滤饼，完成除碳；
其中，所述强制循环蒸发的晶种循环量为50g/L-300g/L；
所述精制的铝酸钠溶液的TOC为10g/L-30g/L；
所述精制的铝酸钠溶液的Nc/Nt为10％-25％；
所述蒸发的温度为95℃-120℃，所述强制循环蒸发的温度为95℃-120℃；
所述蒸发母液的C2O4 2-质量浓度为1.2g/L-2g/L；
所述循环母液的Nk为300g/L-400g/L；
所述获得精制的铝酸钠溶液，具体包括：
将铝土矿进行拜耳法溶出，获得溶出液；
将所述溶出液进行沉降分离，获得粗制的铝酸钠溶液；
将所述粗制的铝酸钠溶液进行精制，获得精制的铝酸钠溶液。
2.根据权利要求1所述的高有机物铝酸钠溶液综合除碳方法，其特征在于，所述精制的铝酸钠溶液中C2O4 2-的质量浓度为0.8g/L-1.6g/L。
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| 张玉通.铝酸钠溶液蒸发过程中草酸钠的结晶析出行为.中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑.2014,第38页. * |
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