交聯的乙基磺化二羥丙基纖維素的制作方法
【專利說明】交聯的乙基磺化二羥丙基纖維素
【背景技術】
[0001] 在典型的用于生產三水合氧化鋁的拜耳法中，鋁土礦礦石被粉碎，用苛性堿溶液 制漿，然后在高溫和高壓下蒸煮。苛性堿溶液溶解鋁氧化物，形成鋁酸鈉水溶液。然后，鋁 土礦礦石的苛性堿不溶性組分與含有溶解的鋁酸鈉的水相分離。使固體三水合氧化鋁產物 從溶液中沉淀出來并作為產品收集。
[0002] 如至少部分地在美國專利No. 6, 814, 873等中所描述的，拜耳法不斷發展并且業 內采用的針對該法的多個步驟的特定技術各家工廠不同，而且經常還作為商業秘密持有。 作為拜耳法的更詳細但非全面的實例，可將粉碎的鋁土礦礦石加入其中制備水性漿料的漿 料混合器中。漿料組成溶液通常為廢液（以下描述）和添加的苛性堿溶液。然后將該鋁土 礦礦石經過一個蒸煮器或一組蒸煮器，其中將可用的氧化鋁作為苛性堿可溶的鋁酸鈉從礦 石中釋放出來。然后，使用其中回收熱和冷凝物的一系列閃蒸罐將所蒸煮的漿料冷卻至例 如約220°F。離開閃蒸操作的鋁酸鹽料液包含不溶性固體，所述固體由在蒸煮之后保留的 或在蒸煮期間沉淀的不溶性殘渣組成。可使用"集砂器"、旋風分離器或其他裝置從鋁酸鹽 溶液中移除粗的固體顆粒。如有必要，可首先通過沉降，然后通過過濾將較細的固體顆粒與 料液分離。
[0003] 然后，可將澄清的鋁酸鈉溶液進一步冷卻并向其中加入三水合氧化鋁晶種以誘導 氧化鋁以三水合氧化鋁形式A1 (0H) 3沉淀。然后將三水合氧化鋁顆粒或晶體分級為多個尺 寸的級分并從苛性堿液中分離出來。將殘留液相（廢液）返回到初始的蒸煮步驟并在用苛 性堿重新組成之后用作蒸煮劑（digestant)。
[0004] 在整個方法中，關鍵步驟之一是三水合氧化鋁從澄清的鋁酸鈉溶液中的沉淀。在 移除不溶性固體以得到澄清的鋁酸鈉料液（還稱為"粗液"）之后，通常將其加入合適的沉 淀池或沉淀池組，并向其中加入再循環的細的三水合氧化鋁晶種。在一個或多個沉淀池中， 在攪拌下將其冷卻以誘導氧化鋁作為三水合氧化鋁從料液中沉淀出來。細顆粒三水合氧化 鋁用作晶種，其提供作為該沉淀過程的一部分之成核位點和共同附聚以及生長。
[0005] 三水合氧化鋁晶體形成（三水合氧化鋁晶體的成核、附聚和生長）及其沉淀和收 集是拜耳法的鋁值之經濟回收的關鍵步驟。拜耳法操作者努力優化其晶體形成和沉淀方法 以便從拜耳法中產生最大可能的產品收率同時產生給定顆粒尺寸分布的晶體。相對大的顆 粒尺寸對于回收鋁金屬所需的后續處理步驟是有益的。小尺寸的三水合氧化鋁晶體或細粒 物（fines)通常不用于鋁金屬的生產，而是將其再循環以用作細顆粒三水合氧化鋁晶種。 因此，沉淀的三水合物晶體的顆粒尺寸決定材料最終被用作產品（較大晶體）還是用作晶 種（較小晶體）。因此，不同尺寸的三水合物顆粒的分級和捕獲是拜耳法中的重要步驟。
[0006] 所述作為拜耳法的產品或用作沉淀晶種的三水合氧化鋁晶體的分離或回收通常 通過沉降、旋風分離、過濾和/或這些技術的組合來實現。粗的顆粒易于沉降，而細的顆粒 緩慢沉降。通常，工廠將使用兩個或三個沉降步驟來將三水合物顆粒分級為對應于產品和 晶種的不同尺寸分布。特別地，在分級的最后步驟中，通常將沉降器用于捕獲和沉降細的晶 種顆粒。在分級系統的沉降步驟中，可將絮凝劑用于提高顆粒捕獲和沉降速度。
[0007] 將最后分級階段的溢流作為廢液返回到工藝中。使該廢液經過熱交換和蒸發，最 后在蒸煮中再使用。因此，在該最后沉降階段中傳送到溢流的任何三水合物顆粒在方法中 將不會用作晶種或產品。這樣的材料有效地在工藝中再循環，而不產生效率。因此，重要的 是，使最后分級階段的溢流中的固體濃度盡可能地最低從而使過程的效率最大化。
[0008] 如例如在美國專利No. 5, 041，269中所述的，常規技術利用添加合成的聚丙烯酸 酯絮凝劑和/或葡聚糖絮凝劑來改善在分級過程中三水合氧化鋁顆粒的沉降特性并降低 廢液中的固體量。雖然通常將多種絮凝劑用于拜耳工廠的三水合物分級系統中，但是高度 期望盡可能大地降低廢液造成的固體損失。
[0009] 因此，對于改進拜耳法中所沉淀的三水合氧化鋁的分級和絮凝的方法存在清楚的 需求和利用。這樣的改進可提高從鋁土礦礦石中生產鋁的效率。
[0010] 在這部分所述的技術不旨在承認本文所提及的任何專利、公開或其他信息相對于 本發明為"現有技術"，除非明確地指明為那樣。此外，這部分不應被解釋為意指已經做出檢 索或者沒有如37CFR§ 1.56(a)中限定的其他相關信息存在。本文描述了另外的特征和優 點，并且其通過以下的詳細描述將變得明顯。
[0011] 發明簡述
[0012] 本發明涉及用于改進從鋁土礦礦石生產氧化鋁的拜耳法的方法。本發明涉及使用 交聯多糖，具體地使用交聯葡聚糖或交聯二羥丙基纖維素來改善拜耳法中的單元操作的進 行，特別地來增強精制三水合氧化鋁晶體的沉降。交聯纖維素包括主要包含2, 3-二羥丙基 醚的共價交聯的混合纖維素醚。其還可包括乙基磺化醚。這樣的交聯纖維素醚的關鍵特征 為2, 3-二羥丙基的存在以及在均質/均相反應條件下完成的共價交聯導致在水中溶解的 聚合物的粘度顯著增加。如此制備的二羥丙基醚的出人意料的獨特特征為其增強三水合氧 化錯固體從拜耳法中的高堿性、富集過程料液（pregnantprocessliquors)中絮凝的能 力。
[0013] 發明詳述
[0014] 提供以下定義來確定如何解釋本申請中所使用的，特別是權利要求中所使用的術 語。定義的組織僅僅為了方便而并不旨在將任何定義限制于任何特定類別。
[0015] "基本上由......組成"意指方法和組合物可包括另外的步驟、組分、成分等，但是 唯一的條件是所述另外的步驟、組分和/或成分并不實質上改變所要求保護的方法和組合 物的基本特征和新穎特征。
[0016] "葡聚糖"是一種多糖，特征在于其是具有與多糖的骨架單元連接的1至3個側鏈 的a-D-1，6葡萄糖-連接的葡聚糖。
[0017] "二羥丙基纖維素"意指纖維素衍生物，其中將1，2_二羥丙基醚基團添加到纖維素 骨架上。
[0018] "水力旋流器"意指基于顆粒的向心力與流體阻力的比率對料液混懸液中的顆粒 進行分級、分離或分選的裝置，特別地，該比率對于稠密的且粗的顆粒高而對于輕的且細的 顆粒低，該裝置通常具有在其中切向地加入料液的頂部的圓柱形部分和圓錐底部，并且其 通常在軸線上具有兩個出口 ：在底部的較小出口（用于底流）和在頂部的較大出口（用于 溢流），通常，底流是較稠密或較粗的級分，而溢流是較輕或較細的級分。
[0019] "料液"或"拜耳料液"意指在工業設施中經過拜耳法的苛性的液體介質。
[0020] "多糖"意指具有包含單糖（simplesugar)的多個重復單元的聚合碳水化合 物，在多糖鏈中在兩個這樣連接的單糖單元之間形成的c-0-c鍵稱為糖苷鍵，并且單糖 (monosaccharide)單元的連續縮合形成多糖，常用的多糖是直鏈淀粉和纖維素，兩者均由 葡萄糖單體構成，多糖可具有包含一個或更多個糖單體的直鏈或支鏈聚合物骨架，在多糖 中常用的糖單體包括葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、甘露糖、果糖、鼠李糖（rahmnose)和木糖。
[0021] "漿料"意指包含細粒物（其可以是液體和/或細分的固體）分散或混懸于其 中的液體介質之混合物，當衆料噴射時，尾礦（tailings)保留在楽;料中而至少一些精礦 (concentrate)粘附于噴射泡上并上升離開楽;料進入楽:料之上的泡沫層，液體介質可以完 全是水、部分是水或可一點也不包含任何水。
[0022] "表面活性劑"是廣義的術語，其包括陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑、 陽離子表面活性劑和兩性離子表面活性劑。表面活性劑的可能描述示于Kirk-Othmer， EncyclopediaofChemicalTechnology，第 3 版，第 8 卷，第 900-912 頁和McCutcheon's EmulsifiersandDetergents中，兩者均通過引用并入本文。
[0023] "增稠器"或"沉降器"意指用于實現漿料的固_液分離的容器，其中通常添加絮凝 劑，所述容器被構造并布置成接收漿料，保留漿料持續足以允許漿料的固體部分遠離漿料 的更多液體的部分（溢流）向下沉降（底流）的一段時間，倒出溢流并移除底流。通常將 增稠器底流和增稠器溢流經過過濾器以進一步分離液體與固體。
[0024] 如果上述定義或在本申請其他任何地方所提及的描述與通常使用的含義、詞典中 的含義或者在通過引用并入本申請的資料中所述的含