專利名稱：異羥肟酸化聚合物改變拜耳法中積垢的用途的制作方法
背景技術(shù)：
拜耳法是用于精煉礬土以生產(chǎn)鋁的很好的技術(shù)。它在世界上使用最廣，其工藝細(xì)節(jié)是公知的。
在拜耳法處理礬土的過程中會生成一些不溶性物質(zhì)，這些物質(zhì)易在過程所用的裝置和設(shè)備，例如管道、蒸煮罐、泵、換熱器等的壁上沉積成積垢。這些不溶性物質(zhì)包括鈦酸鹽、硅酸鹽、三水合物等。不溶性硅鋁酸鈉形式的硅酸鹽通常被稱為DSP，是脫硅酸作用的產(chǎn)物。這些物質(zhì)在不同的工廠和不同的礦之中各不相同，它們除了以積垢的形式存在之外還以污染量存在于加工過程的各物流中。這些物質(zhì)的存在對于拜耳法的運(yùn)作是有害的，因為它們造成了加工損耗。此外，設(shè)備和裝置之類(例如換熱器管、蒸煮罐和管道壁等)上的積垢沉積嚴(yán)重降低它們的效率，因為通過管道的物流流動嚴(yán)重受阻，向物流的熱交換被減少。目前，去除積垢是通過化學(xué)方法實現(xiàn)的，例如用酸或堿溶解，或者利用手工方法，例如利用手提鉆、炸藥等，這些手段的成本很高。
許多生產(chǎn)廠已經(jīng)為尋找解決積垢問題的方法進(jìn)行了一些工作，例如通過稀釋、沉淀等；以及通過改變拜耳法某些階段的運(yùn)行條件。
例如，EPO申請No.0582399A講述了利用給出具體結(jié)構(gòu)式的銨化合物、芳香胺化合物和其它胺化合物改變拜耳法中的含硅物質(zhì)。添加劑的例子有四甲基氫氧化銨；氨基三(亞甲基)磷酸；三丙基胺等。同理，在EPO申請No.0586070A中，例如聚DADMACs和聚丙烯酰胺的聚合季銨化合物和聚胺化合物被用來改變拜耳法液體中的含硅物質(zhì)。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及含異羥肟酸或其鹽基團(tuán)、重均分子量在約10,000以上的聚合物的用途，即處理拜耳法中含有積垢形成成份的液體，改變所述成份和由其形成的積垢的形態(tài)，并由此在拜耳法裝置和設(shè)備中減少形成積垢的量和/或幫助去除已經(jīng)存在的積垢。
美國專利4,532,046講述了利用含異羥肟酸基團(tuán)的聚合物通過從水性介質(zhì)中沉淀出例如含鈣、鋇等的堿土金屬化合物來消除積垢。但是，該專利權(quán)人并沒有指出所述的聚合物可以用于處理涉及鈦酸鹽、硅酸鹽等、處于高溫和高pH(例如14以上)下的拜耳法物流。
異羥肟酸在例如工業(yè)冷卻用硬水中用作防腐蝕劑也是已知的，參見美國專利5,308,498；但是，在鐵和鋼合金中的防腐蝕作用仍然是由于存在著堿土金屬化合物，即含鈣、鎂等的那些。
此外，已知含有異羥肟酸或其鹽基團(tuán)的高分子聚合物是在拜耳法中去除懸浮固體的有效的絮凝劑，參見美國專利4,767,540。但是，該專利沒有指出它所公開的聚合物具有改變積垢或抑制沉淀的作用。

發(fā)明內(nèi)容
及優(yōu)選實施方案本發(fā)明涉及一種處理含積垢形成物質(zhì)的拜耳法液體的方法，它包括在拜耳法漿料混合器、蒸煮罐、閃蒸罐、旋風(fēng)捕砂器，或流向上述設(shè)備的加料或再循環(huán)物流中加入抑制積垢有效量的含異羥肟酸或其鹽基團(tuán)、重均分子量約為10,000以上的聚合物。
含有異羥肟酸或其鹽基團(tuán)的聚合物可以是多種類型的，但在高溫(例如100至290℃)及強(qiáng)苛性條件(例如以碳酸鈉當(dāng)量表示的80至400克/升總堿含量)下必須足夠穩(wěn)定以發(fā)揮作用。
任何含異羥肟酸或其鹽基團(tuán)的水溶性聚合物都可以使用，尤其是含有以下通式所示側(cè)基的那些

其中的R是氫或陽離子。該聚合物可以通過含有酯、酰胺、酸酐、腈等側(cè)基的聚合物與羥胺或其鹽反應(yīng)得到。
可以通過反應(yīng)形成異羥肟酸或其鹽側(cè)基的聚合物包括丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸等的酯的聚合物；例如由丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸環(huán)己酯、丙烯酸二甲基氨基乙酯、丁烯酸甲酯等制得的聚合物；馬來酸酐及其酯的聚合物；例如由丙烯腈、甲基丙烯腈制得的腈類聚合物；例如由丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺等制得的丙烯酰胺聚合物；或上述酯、腈和酰胺的共聚物和三元共聚物等。
含異羥肟酸或其鹽基團(tuán)的聚合物在本領(lǐng)域中是已知的，例如美國專利3,345,344；4,480,067；4,532,046；4,536,296和4,587,306中所例舉的，本文參考了上述專利。它們的通用制備方法包括在溶液中將含有反應(yīng)性側(cè)基的聚合物與羥胺或其鹽在約10℃至約100℃、在高pH條件下反應(yīng)數(shù)小時。由此，聚合物上約1％至 90％的可用的反應(yīng)性側(cè)基會被異羥肟酸或其鹽基團(tuán)取代。除了以水溶液的形式使用之外，待異羥肟酸化的聚合物還可以以膠乳或反乳液的形式使用。例如，可以將丙烯酰胺或丙烯酰胺與另一共聚單體(例如丙烯酸)的水溶液在合適的乳化劑存在下加入烴類油中，形成油包水乳液，其中油是連續(xù)相而單體溶液是不連續(xù)相。單體的聚合反應(yīng)形成一種以油為連續(xù)相而聚合物溶液為非連續(xù)相的油包水乳液。然后將聚合物異羥肟酸化，得到異羥肟酸化聚合物的油包水乳液，該乳液可以就這樣用于本發(fā)明，或者在水中轉(zhuǎn)化成稀釋的異羥肟酸聚合物水溶液用于本發(fā)明。
此處所用的聚合物必須具有約1至90摩爾％的異羥肟酸化程度，約5至75摩爾％更好，約10至50摩爾％最好。
合適的羥胺鹽包括硫酸鹽、亞硫酸鹽、磷酸鹽、高氯酸鹽、鹽酸鹽、乙酸鹽、丙酸鹽等，通過在溶液中加酸或堿將反應(yīng)介質(zhì)的pH被調(diào)至約3至14,7.0以上更好。
任何水溶性聚合物都可以用在本發(fā)明中，只要在異羥肟酸化之后，它們能夠改變液體中已經(jīng)存在的積垢或積垢形成物質(zhì)的形態(tài)并由此在拜耳法裝置或設(shè)備中減少積垢的形成量和/或加強(qiáng)去除已經(jīng)存在的積垢。較好的聚合物是(烷基)丙烯酰胺與含量高至95摩爾％的丙烯酸、丙烯酸鈉、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯等的共聚物。
本發(fā)明所用聚合物的重均分子量必須高于約10,000，以約100,000以上為佳，1,000,000更好。
該異羥肟酸化的聚合物可以直接加到欲抑制或改變積垢形成的裝置、設(shè)備等中，例如漿料混合器、蒸煮罐、閃蒸罐和旋風(fēng)捕砂器。但是，較好的是將異羥肟酸化的聚合物加到流向上述裝置或設(shè)備中的加料流或再循環(huán)物流或液體中。
異羥肟酸化的聚合物的加入量主要取決于有關(guān)液體的成份，一般說來抑制積垢有效量即可。但是一般說來，至少必須使用每升液體約0.1毫克的異羥肟酸化聚合物，至少約1.0毫克/升更好。
可以使用高于或低于上述濃度的異羥肟酸化聚合物，這也屬于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
以下實施例只是為了說明本發(fā)明，而不應(yīng)理解成對本發(fā)明的限定，本發(fā)明僅由后文的權(quán)利要求來限定。所有的份數(shù)和百分?jǐn)?shù)若非另作說明都是按重量計算的。
實施例1鈦酸鹽積垢在已制備的漿料中加入不同濃度的異羥肟酸化聚合物進(jìn)行一系列的實驗室規(guī)模的煮解。每次煮解都在高壓蒸煮罐中加入125克礬土和1升比重為1.296克/升的氧化鋁工廠測試罐液體，還有不同量的異羥肟酸化聚合物。異羥肟酸化聚合物的重均分子量約為350,000，并含有約65％異羥肟酸酯功能團(tuán)。高壓蒸煮罐密封后在143℃加熱15分鐘。冷卻至約90℃后，打開蒸煮罐并過濾形成的漿料。將濾液放在儲器中并監(jiān)測儲器壁上積垢的形成。以下是結(jié)果。<

實施例2鈦酸鹽積垢的減少在約30毫升拜耳法廢液中加入少量金紅石(8毫克)和含銳鈦礦(148毫克)的粘土浮選棄液，煮沸1小時。各取10毫升和空白一樣濾過0.45微米的微孔濾膜，在剩余的各20毫升溶液中加入0.5毫升0.1％的重均分子量約為500,000的異羥肟酸化聚丙烯酰胺(HP)，再煮沸20分鐘。再取10毫升過濾，測試過濾后樣品中的Ti。
樣品 液體中Ti(ppm) 加有HP的液體中的Ti(ppm)空白 ＜0.1 --金紅石0.4 1.0銳鈦礦0.6 2.30.4和0.6ppm的鈦含量接近該系統(tǒng)中的Ti溶解度極限。HP處理后溶液中較高的含量值說明鈦被穩(wěn)定在溶液中，因而不易在加工設(shè)備中沉淀成為鈦酸鹽積垢。
權(quán)利要求
1．一種處理含積垢形成組份的拜耳法液體的方法，它包括在拜耳法漿料混合器、蒸煮罐、閃蒸罐、旋風(fēng)捕砂器，或流向上述設(shè)備的加料或再循環(huán)物流中加入抑制積垢或改變積垢有效量的含異羥肟酸或其鹽基團(tuán)、重均分子量約為10,000以上的聚合物。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的聚合物被加入漿料混合器中。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的聚合物被加入蒸煮罐中。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的聚合物被加入閃蒸罐中。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的聚合物被加入旋風(fēng)捕砂器中。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的聚合物被加入通向蒸煮罐的加料物流中。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的聚合物被加入蒸煮罐的再循環(huán)物流中。
8．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的再循環(huán)物流是廢液。
9．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的分子量在1,000,000以上。
10．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的分子量在10,000,000以上。
全文摘要
用拜耳法加工礬土?xí)谠O(shè)備和裝置中形成含鈦、硅等的積垢,因而需要耗費(fèi)大量的時間和工作來減少或清除這些積垢來保持加工過程的高效率。根據(jù)本發(fā)明,可用重均分子量約10,000以上的異羥肟酸化聚合物對積垢進(jìn)行處理,使其減少和改變等。
文檔編號C02F5/12GK1216968SQ97194163
公開日1999年5月19日 申請日期1997年4月25日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月29日
發(fā)明者A·S·羅滕伯格, P·V·阿沃汀斯, R·科爾, F·庫拉 申請人:Cytec技術(shù)有限公司