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：
拜耳法是用于精煉礬土以生產鋁的很好的技術。它在世界上使用最廣，其工藝細節是公知的。
在拜耳法處理礬土的過程中會生成一些不溶性物質，這些物質易在過程所用的裝置和設備，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，是脫硅酸作用的產物。這些物質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。這些物質的存在對于拜耳法的運作是有害的，因為它們造成了加工損耗。此外，設備和裝置之類(例如換熱器管、蒸煮罐和管道壁等)上的積垢沉積嚴重降低它們的效率，因為通過管道的物流流動嚴重受阻，向物流的熱交換被減少。目前，去除積垢是通過化學方法實現的，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。
許多生產廠已經為尋找解決積垢問題的方法進行了一些工作，例如通過稀釋、沉淀等；以及通過改變拜耳法某些階段的運行條件。
例如，EPO申請No.0582399A講述了利用給出具體結構式的銨化合物、芳香胺化合物和其它胺化合物改變拜耳法中的含硅物質。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。
發明概述本發明涉及含異羥肟酸或其鹽基團、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，并由此在拜耳法裝置和設備中減少形成積垢的量和/或幫助去除已經存在的積垢。
美國專利4,532,046講述了利用含異羥肟酸基團的聚合物通過從水性介質中沉淀出例如含鈣、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。
發明內容
及優選實施方案本發明涉及一種處理含積垢形成物質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、旋風捕砂器，或流向上述設備的加料或再循環物流中加入抑制積垢有效量的含異羥肟酸或其鹽基團、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的聚合物可以是多種類型的，但在高溫(例如100至290℃)及強苛性條件(例如以碳酸鈉當量表示的80至400克/升總堿含量)下必須足夠穩定以發揮作用。
任何含異羥肟酸或其鹽基團的水溶性聚合物都可以使用，尤其是含有以下通式所示側基的那些
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、腈等側基的聚合物與羥胺或其鹽反應得到。
可以通過反應形成異羥肟酸或其鹽側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的聚合物在本領域中是已知的，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性側基的聚合物與羥胺或其鹽在約10℃至約100℃、在高pH條件下反應數小時。由此，聚合物上約1％至 90％的可用的反應性側基會被異羥肟酸或其鹽基團取代。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，其中油是連續相而單體溶液是不連續相。單體的聚合反應形成一種以油為連續相而聚合物溶液為非連續相的油包水乳液。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明，或者在水中轉化成稀釋的異羥肟酸聚合物水溶液用于本發明。
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介質的pH被調至約3至14,7.0以上更好。
任何水溶性聚合物都可以用在本發明中，只要在異羥肟酸化之后，它們能夠改變液體中已經存在的積垢或積垢形成物質的形態并由此在拜耳法裝置或設備中減少積垢的形成量和/或加強去除已經存在的積垢。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、設備等中，例如漿料混合器、蒸煮罐、閃蒸罐和旋風捕砂器。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備中的加料流或再循環物流或液體中。
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，這也屬于本發明的范圍之內。
以下實施例只是為了說明本發明，而不應理解成對本發明的限定，本發明僅由后文的權利要求來限定。所有的份數和百分數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行一系列的實驗室規模的煮解。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。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測儲器壁上積垢的形成。以下是結果。<
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定在溶液中，因而不易在加工設備中沉淀成為鈦酸鹽積垢。
權利要求
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、旋風捕砂器，或流向上述設備的加料或再循環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、重均分子量約為10,000以上的聚合物。
2．根據權利要求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．根據權利要求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．根據權利要求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．根據權利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的聚合物被加入旋風捕砂器中。
6．根據權利要求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．根據權利要求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物流中。
8．根據權利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的再循環物流是廢液。
9．根據權利要求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．根據權利要求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
用拜耳法加工礬土會在設備和裝置中形成含鈦、硅等的積垢,因而需要耗費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。根據本發明,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 優先權日1996年4月29日
發明者A·S·羅滕伯格, P·V·阿沃汀斯, R·科爾, F·庫拉 申請人:Cytec技術有限公司