用於除去拜耳法的雜質和水的方法和組合物的製作方法

2023-04-29 06:44:16 1

專利名稱：用於除去拜耳法的雜質和水的方法和組合物的製作方法
技術領域：
本發明總的涉及用於處理拜耳法物料流(Bayer process stream)的方法和組合 物。尤其涉及利用有機鹽從拜耳法物料流除去不需要的成分(比如草酸鹽)的溶劑萃取法。
背景技術：
用於製造氧化鋁的幾乎通用的方法是拜耳法。在典型的商業拜耳法中，將粗鋁土 礦粉碎成細碎狀態。然後將粉碎的礦石送入漿料混合器，在漿料混合器中使用廢液(spent liquor)和加入的苛性鹼製備漿料。然後稀釋該鋁土礦漿料並送至一系列在約300-800° F 和100-2000p. s. i條件下的蒸煮器(digester)，從礦石提取總的可獲得的氧化鋁的約 98%，其可含有氧化鋁的三水合物和一水合物兩種形式。來自蒸煮器的流出物經過一系列 閃蒸箱或吹洩箱(flash or blow-offtank)，其中熱量和凝結物得到回收，蒸煮的漿料則冷 卻至約230° F並恢復到大氣壓力。離開閃蒸操作(flashing operation)的鋁酸鹽液一般 含有約1-20%的固體，其包括鋁土礦和用於蒸煮礦石的鹼性材料之間反應後剩餘的不溶殘 餘物和在蒸煮期間沉澱的不溶組分。較粗糙的固體顆粒通常用「砂槽(sand trap) 」旋流器(cyclone)除去。為了從液 體分離較微細的固體顆粒，一般將漿料加入泥漿沉降器(也稱為傾析器、殘餘物稠化器或 耙式稠化器)的中心井，在其中用絮凝劑處理。關於泥漿沉降器，澄清的鋁酸鈉溶液(稱為 「綠」或「母」液)溢出泥漿沉降池頂部的堰(weir)並流到後續處理步驟。從泥漿沉降器底 部取出沉降的固體(「赤泥」)並經過逆流洗滌循環(稱為「洗滌機組(washer train)") 以進一步回收鋁酸鈉和蘇打。溢出沉降器(沉降器或稠化器溢流(thickener overflow)) 的鋁酸鹽液仍含有多種雜質，包括溶解和不溶解的雜質，每升一般含有50到200mg不溶解 的懸浮固體。然後通常通過過濾進一步澄清該液體以除去不溶解的懸浮固體，得到每升液 體含有約IOmg或更少的不溶解的懸浮固體的濾液。然後，從濾液以氧化鋁三水合物晶體沉 澱出較純形式的氧化鋁。剩餘的液相或廢液可濃縮成「濃(strong)」液，由此可沉澱額外的 氧化鋁三水合物並可由此產生額外的廢液。廢液流一般回到最初的蒸煮步驟，和另外的苛 性鹼(caustic)重組後用作另外的礦石的蒸煮液。鋁土礦通常含有有機和無機雜質，雜質的量由鋁土礦源而定。在蒸煮的早期，拜耳 液含有多種有機化合物，包括多價酸、多羥基酸、醇和酚、苯羧酸、腐殖酸和富啡酸、木質素、 纖維素和其他碳水化合物。在鹼性，氧化性條件(比如拜耳體系中存在的條件)下，這些復 雜的有機分子分解形成其他化合物，比如甲酸、琥珀酸、乙酸、乳酸和草酸的鈉鹽。其中最主 要的是草酸鈉。草酸鈉在苛性鹼溶液中的溶解度低，因此，如果不充分控制，草酸鈉往往在拜耳循 環的苛性度增大或溫度降低的區域中以針狀(細針狀)形式沉澱。這些細草酸鈉針可以使 氧化鋁三水合物成核並抑制其聚集，得到不希望的細水鋁礦顆粒，該顆粒難以篩分且不適 合焙燒。細顆粒的過量產生會在稠化器溢流液過濾期間導致濾布孔堵塞，從而不希望地降 低過濾速度。
在焙燒階段，草酸鹽會分解，留下具有高鈉含量的脆氧化鋁顆粒，它反過來會增大 鋁生產的成本，並在隨後產生不希望的CO2排放水平。另外，由於草酸鈉的形成(1)尺度生 長(scale growth)可能增大；(2)液體沸點可能增大；(3)循環中可能觀察到苛性鹼損失 (由於有機鈉鹽的形成)；和/或(4)拜耳液粘性和密度可能增大，導致材料輸送成本增大。草酸鹽和/或其他有機物(比如葡糖異糖精鹽(glucoisosaccharinate)、葡糖酸 鹽、酒石酸鹽和甘露醇)的存在會降低水鋁礦沉澱產率。葡糖酸鹽的存在會降低水鋁礦生 長速度。拜耳液中常存在腐殖質。由於它們的表面活性劑性質，中等分子量和高分子量腐 殖質常引起液體泡沫化並幹擾赤泥絮凝。拜耳液中的高水平的有機材料也會導致赤泥循環 期間的凝聚效率和上清液透明度降低。含有高水平有機物的氧化鋁三水合物也往往產生具 有不希望的高著色水平和/或雜質水平的最終產品。由於拜耳法是循環的，進入該方法物料流的有機物往往在方法的每個循環中積 聚，通過該方法的輸入流和輸出流確定的雜質濃度處於穩態。主要的有機物出口是具有水 鋁礦產品的赤泥循環，通過氧化成為二氧化碳或碳酸鹽，並原位利用任何有機物除去步驟。處理有機雜質問題的方法已有討論。參見，例如，Foster和Roberson，Light Met.，(1988)，79 ；US 7,067，106 ；Tran 等人，Light Met.，(1986)，217 ；Stuart, Light Met.，(1988) ,95 ；Yamada 等人，Light Met.，(1981)，117 ；Brown, LightMet.，(1989)， 121 ；US 4，280，987 ;Shibue 等人，Light Met, (1990) ,35 ；Kumar, Light Met. , (1991)， 1229 ；Hollanders 禾口 Boom，Light Met. ， (1994)，91 ；Perrotta 禾口 Williams，Light Met.， (1995)，77 ；Perrotta 和 Williams, Light Met.，(1996)，17 ；Williams和 Perrotta, Light Met.，(1998) ,81 ；US 4，496，524 ；The 和 Bush，LightMet, (1987)，5 ；Pulpeiro 等人，Light Met.，(1998)，89 ；Farquharson 等人，LightMet, (1995)，95 ；US 5，385，586 ；US 4，036，931 ； Bangun 禾口 Adesina, App. Catalysis A :Gen. , (1998), 175 221 ；Pareek 等人，Adv. Environ. Res. , (2003),7 411 ；WO 97/22556 ；Atkins 禾口 Grocott， Light Met. , (1993)，151 ； Cousineau 和 The,Light Met.，(1991)，139 ；US 4，902，425 ；US 5，284，634 ；WO 07/066143。 然而，儘管有這些努力，但對從拜耳法物料流除去雜質的改進的方法存在長期的需求。

發明內容
在一個實施方案中，提供了純化拜耳法物料流的方法。該方法包括提供包含草 酸鹽萃取量的有機鹽的液相，其中該有機鹽包含季有機陽離子(quaaternary organic cation)，其中該液相至少部分和拜耳法物料流不混溶。以有效地形成雙相液/液混合物 的量將拜耳法物料流和該液相混合，其中該雙相液/液混合物包含主拜耳法相(primarily Bayer process phase)禾口主有機鹽相(primarily organic salt phase)。至少部分分離 所述主拜耳法相和主有機鹽相以形成分離的主拜耳法相和分離的主有機相。在該方法中， 所述混合有效地降低拜耳法物料流中草酸鹽的濃度。在另一實施方案中，提供了組合物，其包含雙相液/液混合物，其中該雙相液/液 混合物包含主拜耳法相和主有機鹽相，其中所述有機鹽相包含草酸鹽萃取量的季有機陽離 子。下面詳細描述這些實施方案及其他實施方案。
具體實施例方式此處描述的多個實施方案涉及純化拜耳法物料流的組合物和方法。拜耳法物 料流是在拜耳法期間產生的液體流，包括多種上述拜耳法物料流，包括稠化器溢流、母液 (pregnant liquior)、廢液和濃液流。總的來說，此處描述的純化方法是液/液萃取，涉及通 過與拜耳法物料流至少部分不混溶的萃取劑混合，然後分離得到的相，而從拜耳法物料流 萃取不希望的成分(例如，草酸鹽)。已發現含有有機鹽的液體萃取劑對於萃取不需要的雜 質非常有效。此處描述的方法可以按照在稠化器後直到蒸煮的任意點加入拜耳法的雜質除 去單元操作的形式實施，優選位置是在最終的氧化鋁三水合物沉澱階段之後直接進行。可 被除去的雜質的實例包括但不限於有機物(例如，草酸鹽、甲酸鹽、乙酸鹽和腐殖酸鹽)和 /或無機物(例如，降低氧化鋁三水合物純度的物質，比如氯化物、硫酸鹽、氧化鎵和/或氫 氧化鎵)。除了從該方法除去不希望的陰離子雜質外，在雜質萃取期間通過陰離子交換可以 增大拜耳液中的苛性鹼(0H_)濃度，為最終用戶創造額外的經濟效益。例如，可將拜耳法物 料流中除去的水萃取到液相，特別是陽離子有機鹽和大量氫氧根陰離子相關時。因此可以 分相，從而減少拜耳法物料流中水的水平。來自拜耳物料流的有機和/或無機雜質可萃取到萃取劑液相。例如，在陽離子鹽 是四丁基氫氧化銨的實施方案中，可從拜耳液分別除去約48. 2重量百分數的草酸鹽/琥珀 酸鹽和約85. 6,91. 7和96. 1重量百分數的乙酸鹽、甲酸鹽和氯化物離子。在拜耳液中可將 總有機碳含量(TOC)降低約63.0重量百分數。此外，和富季有機陽離子溶液接觸後，可視 覺觀察到拜耳液顏色的明顯減少。在另一實施方案中，陽離子鹽是四丁基氫氧化鱗，可從拜 耳液分別除去約53. 38重量百分數的草酸鹽/琥珀酸鹽，83. 93,91. 93,96. 48重量百分數的 乙酸鹽、甲酸鹽和氯化物離子。可將拜耳液中的TOC含量降低約67. 7重量百分數。一個實施方案提供了純化拜耳法物料流的方法，該方法包括提供包含草酸鹽萃取 量的有機鹽的液相，以有效地形成雙相液/液混合物的量將拜耳法物料流和所述液相混 合。所述有機鹽包含季有機陽離子，所述液相至少部分和拜耳法物料流不混溶。得到的雙 相液/液混合物含有主拜耳法相和主有機鹽相。將主拜耳法相和主有機鹽相分離形成分離 的主拜耳法相和分離的主有機相。將草酸鹽萃取量的有機鹽和拜耳法物料流混合有效地降 低拜耳法物料流中草酸鹽的濃度。本發明不局限於操作原理，但一般認為混合條件和有機 鹽在液相中的存在促進了將水和雜質(比如草酸鹽)從拜耳法物料流萃取到與之混合的液 相中。在一些實施方案中，所述混合也有效地降低拜耳法物料流中的一種或多種其它雜質 (比如無機雜質(例如，氯化物))的濃度。液相萃取劑含有包含季有機陽離子的有機鹽。此處描述了合適的有機鹽的實例， 包括所謂的「離子液體」。季有機陽離子的實例包括鱗、銨、咪唑鐺、吡咯烷鐺、喹啉鐺、吡唑 鐺、噁唑鐺、噻唑鐺、異喹啉鐺和哌啶鐺。本領域技術人員理解前述季有機陽離子的實例包 括它們的被取代形式，包括下列結構 鱗銨咪唑鑰
吡唑鑰思唑鑰噻唑鑰
哌啶鑰吡咯烷鑰
喹啉鑰異喹啉鑰
其中R1到R8各自獨立地選自氫、或任選地被取代的C1-C5tl烷基，其中任選的取代 基包括選自烷基、烯基、炔基、烷氧基烷基、羧酸、醇基、羧酸酯基、羥基和芳基官能團的一種 或多種。R1到R8各自單獨地包含約1到約50個碳原子，例如約1到約20個碳原子。此處使用的術語「烷基」可以是包含1到50個碳原子，有支鏈或無支鏈的烴基 (即，甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸 基、十二基、十四基、十六基等)。烷基可以未被取代，或被一個或多個取代基取代，所述取 代基包括但不限於烷基、烷氧基、烯基、商代烷基、炔基、芳基、雜芳基、醛、酮、氨基、羥基、羧 酸、醚、酯、硫醇、硫代氧、甲矽烷基、亞碸、磺醯基、碸、滷素或硝基，如下所述。術語「烷基」通 常用於指未被取代的烷基和被取代的烷基；此處使用的被取代的烷基指具體的一個或多個 取代基。例如，「烷基氨基」指被一個或多個氨基取代的烷基，如下所述。術語「滷代烷基」 指被一個或多個滷素(例如，氟、氯、溴、或碘)取代的烷基。當一種情況下使用「烷基」，另 一種情況使用具體術語比如「烷基醇」時，不意味著術語「烷基」不指具體術語比如「烷基醇」 等。當使用通用術語比如「烷基」和具體術語比如「烷基醇」時，不意味著該通用術語不包 括該具體術語。這一慣例也用於此處描述的其他術語。術語「烷氧基」表示通過單個末端醚鍵連接的烷基。術語「烯基」是包含2到50 個碳原子，含有至少一個碳-碳雙鍵的被取代或未被取代的烴基。術語「烯基」包括化合物 可以存在的任何異構體。烯基可被一個或多個基團取代，所述基團包括但不限於烷基、烷氧 基、烯基、滷代烷基、炔基、芳基、雜芳基、醛、酮、氨基、羥基、羧酸、醚、酯、硫醇、硫代氧、甲矽 烷基、亞碸、磺醯基、碸、滷素或硝基，如下所述。此處使用的術語「滷代烷基」是被至少一個滷素取代的烷基(例如，氟化物、氯化 物、溴化物、碘化物)。商代烷基也可未被取代，或被一個或多個基團取代，所述基團包括但
不限於烷基、烷氧基、烯基、滷代烷基、炔基、芳基、雜芳基、醛、酮、氨基、羥基、羧酸、醚、酯、 硫醇、硫代氧、甲矽烷基、亞碸、磺醯基、碸、滷素或硝基，如下所述。術語「炔基」表示包含2到50個碳原子，含有至少一個碳_碳三鍵的被取代或未被 取代的烴基。炔基可被一個或多個基團取代，所述基團包括但不限於烷基、烷氧基、烯基、滷 代烷基、炔基、芳基、雜芳基、醛、酮、氨基、羥基、羧酸、醚、酯、硫醇、硫代氧、甲矽烷基、亞碸、 磺醯基、碸、滷素或硝基，如下所述。術語「芳基」是包含一個或多個芳環的烴基，包括但不限於苯基、萘基、聯苯基等。 該術語包括「雜芳基」，雜芳基是芳環內含有至少一個雜原子的芳基。雜原子可以是但不限 於氧、氮、硫和磷。芳基可以未被取代，或可被一個或多個下列基團取代，所述基團包括但不 限於烷基、烷氧基、烯基、商代烷基、炔基、芳基、雜芳基、醛、酮、氨基、羥基、羧酸、醚、酯、硫 醇、硫代氧、甲矽烷基、亞碸、磺醯基、碸、滷素或硝基，如下所述。術語「醛」指-(CO)H基(其中(CO)表示C = O)。術語「酮」指Rx(CO)RyS，其中 Rx和Ry通過碳-碳鍵與(CO)基連接，Rx和Ry可以各自獨立地為烷基、烷氧基、烯基、炔基 或芳基。術語「胺」或「氨基」指NRaRbRc基，其中Ra、Rb和Rc各自獨立地為氫、烷基、烷氧 基、烯基、炔基或芳基。術語「羥基」指-OH基。術語「羧酸」指-(CO)OH基。季有機陽離子的實例包括三己基十四基鱗、四丁基鱗、十四基(三丁基)鱗、1-丁 基-3-甲基咪唑鐺、三丁基甲基銨、四戊基銨、二甲基二椰基季銨、硬脂醯胺基丙基二甲 基-2-羥乙基銨、乙基十四基二(十一基)銨、牛脂烷基三甲基銨、四己基銨、丁基甲基吡咯烷鐺、N, N, N-三甲基-1-十二基銨、苯甲基二甲基椰烷基銨、N, N- 二甲基-N-十二基甘氨 酸甜菜鹼、I"辛基_2，3- 二甲基咪唑鐺、四丁基銨、三丁基-8-羥基辛基鱗、鋶和胍鹽。優選 的陽離子是鱗、銨、吡咯烷鐺和咪唑鐺。陽離子有機鹽的季有機陽離子一般和陰離子反離子或陰離子相關。合適的陰離子 的實例包括無機陰離子和有機陰離子。陰離子可以是chaotropic陰離子或kosmotropic陰 離子。合適的陰離子的實例包括滷素(例如氟、氯、溴、碘)、氫氧根、烷基硫酸根(例如，甲 基硫酸根、乙基硫酸根、辛基硫酸根)、二烷基磷酸根、硫酸根、硝酸根、磷酸根、亞硫酸根、磷 酸根、亞硝酸根、次氯酸根、亞氯酸根、高氯酸根、重碳酸根、羧酸根(例如，甲酸根、乙酸根、 丙酸根、丁酸根、己酸根、富馬酸根、馬來酸根、乳酸根、草酸根、丙酮酸根)、雙(三氟甲基磺 醯基)醯亞胺([NTF2D、四氟硼酸根、和六氟磷酸根。所述有機鹽可包含此處描述或本領域通常已知的季有機陽離子和陰離子的離子 對。合適的有機鹽的實例包括AMM0ENG101 、AMM0ENG110 、三己基十四基氯化鱗(Cyphos IL 101 , Cytec Industries，Inc. W. Paterson，NJ)、四丁基氯化轔(Cyphos IL 164 , Cytec Industries, Inc. W. Paterson, NJ)、十四基(三丁基)氯化轔(Cyphos IL 167 )、1-丁 基-3-甲基咪唑鐺氯化物([C4mim] Cl)、四丁基氫氧化銨([(C4)4N]
)、四丁基氯化銨 ([(C4)4N] Cl)、三丁基甲基氫氧化銨([(C4)3(C1)N]
)、四戊基氫氧化銨([(C5)4N] _)、 Adogen 462 ι (二甲基二椰基季銨氯化物)、CyaStat SN (硬脂醯胺基丙基二甲基_2_羥 乙基硝酸銨)、乙基十四基二(十一基)氯化銨、Arquad T-50 (牛脂烷基三甲基氯化 銨)、四己基溴化銨、丁基甲基吡咯烷鐺、雙(三氟甲基磺醯胺)醯亞胺、Arquad 12-50H (N，N, N-三甲基-1-十二基氯化銨)、Arquad DMCB- 80 (苯甲基二甲基椰烷基氯化銨)、 EMPIGEN BB 清潔劑(N，N-二甲基-N-十二基甘氨酸甜菜鹼)、1_辛基-2，3-二甲基咪唑 鐺氯化物、溶於PEG 900中的10重量％的四丁基氫氧化銨、Aliquat HTA-l、三丁基-8-羥
基辛基氯化鱗和四丁基氫氧化鱗。
16
AMMOENG 101 由下式表示 Cl
Cocosx ,CH2-CHrIb-CH2-CHjoH
N
/
η
CH3 CH2-CH2-IO-CH2-CH2- -OH
-1 πι
-18
AMMOENG 101[n+m = 14-25] AMMOENG HO 由下式表示
O
Il ADOGEN 462 由下式表示 在一個實施方案中，液相萃取劑包含草酸鹽萃取量的有機鹽。這樣的草酸鹽萃取 量可通過此處提供的常規實驗確定。按重量計，基於液相的總重量，液相萃取劑可包含多種 量的有機鹽(例如，約2%或更大、約3%或更大、約3%到約100%、約5%或更大)。液相 可以是含水液相。例如，在一個實施方案中，基於含水液相的總重量，液相包含按重量計約
到約97%的水。所述液相也可含有稀釋劑，比如醇(例如，異丙醇)、多元醇和/或聚氧 化乙烯。這樣的稀釋劑可以促進相分離和/或抑制水鋁礦結晶。基於液相的總重量，液相 可包括按重量計多種量的稀釋劑(例如約零到約90%，約0到約70%)。所述液相也可進 一步包含溶劑。可用於液相中的溶劑包括但不限於芳香烴(一些實例包括甲苯、苯和它們 的衍生物)和輕質芳香烴油(SX-12)；脂肪醇(一些實例包括1-己醇、1-庚醇、1-辛醇、和 它們各自的衍生物)；芳香醇(實例包括苯酚和衍生物)；和滷代烴(實例包括二氯甲烷和 氯仿)。基於液相的總重量，液相可包括按重量計多種量的溶劑(例如，約零到約90%，約 0到約70% ) ο在一些實施方案中，可對陽離子鹽進行預萃取處理。多種方法可用於進行該處理， 使得季有機陽離子的至少一部分具有氫氧根作為對陰離子。例如，預萃取方法1可通過以 按重量計約1份有機鹽對應4或5份NaOH溶液的範圍內的比值將26重量％ NaOH和有機 鹽劇烈混合而進行。然後使得到的混合物相分離20分鐘。然後分離含有含水有機鹽的上 部相，並再次以1 4的重量比和新的26重量％ NaOH接觸。該方法重複4_5次。該過程 將大部分對陰離子換成OH—並預平衡水勢，以使萃取劑液相(含有有機鹽)和拜耳法液體之 間的任何水轉移最小。預萃取方法2按照和方法1相似方式進行，區別在於有機鹽和NaOH 溶液的比值約為按重量計1 2。預萃取方法3和方法2相似，區別在於有機鹽在和NaOH 溶液混合前先溶於聚乙二醇，且該方法重複2次而不是4-5次。預萃取方法4和方法2相 似，區別在於有機鹽在和NaOH溶液混合前先溶於溶劑中，且該方法重複2次而不是4-5次。在預萃取方法5中，季有機陽離子可用於從拜耳法直接原樣分離雜質，不使它和 NaOH接觸。在該方法中，兩相之間可能存在一些水轉移，這可以在後面說明。此外，拜耳法 物料流中的陰離子物質和季有機陽離子反陰離子之間一般進行一些離子交換，其速率和程 度取決於競爭交換的陰離子類型。和拜耳法物料流混合的液相萃取劑的量一般是有效地形成雙相液/液混合物的 量。雙相液/液混合物含有主拜耳法相和主有機鹽相。儘管液相萃取劑和拜耳法物料流至 少部分不混溶，但混溶性可以變化，因此混合的液相萃取劑和拜耳法物料流的相對量可以 在較寬的範圍內變化。往往影響溶混性的因素包括溫度、拜耳法物料流的氫氧化物含量、液 相萃取劑的有機鹽含量、和有機鹽本身的多種特徵，比如分子量和化學結構。商業上可用 的有效地形成雙相液/液混合物的拜耳法物料流和液相萃取劑的比值一般在按重量計約 1000 1到約1 10的範圍內。此處提供的常規實驗可用於確定有效地形成雙相液/液 混合物的液相萃取劑和拜耳法物料流的相對量。拜耳法物料流和液相萃取劑可以按多種方式混合，例如分批、半連續或連續方法。所述混合可通過將拜耳法物料流和液相加入任何可用於混合和相分離或沉降的合適的設 備而完成。混合和相分離或沉降設備的特別適合的實例可包括但不局限於連續混合器/沉 降器單元、靜態混合器、在線混合器、柱(columns)、離心機和水力旋流器。混合和相分離或 沉降設備的實例參見美國專利No. 5，849，172，在此以引用方式將其整體併入，並特別為了 提供這樣的設備及其使用方法的描述。此處提供的常規實驗可用於確定和選擇合適的設備 和特定情況下的操作條件。通過將液相萃取劑和拜耳法物料流混合形成的雙相液/液混合物包含主拜耳法 相和主有機鹽相。儘管拜耳法物料流和液相萃取劑可以互溶至一定程度(由此，各自在混 合後可含有少量另一相)，但兩相至少部分彼此不混溶，因此得到的主拜耳法相一般類似於 母拜耳法物料流(parent Bayer processstream)，儘管它通常含有較少量雜質(比如草酸 鹽)和/或水，如這裡所述。同樣，主有機鹽相一般類似於母液相萃取劑，但它通常含有較 大量的雜質(比如草酸鹽)和/或水，如這裡所述。因此，對本領域技術人員來說，主拜耳 法相和主有機鹽相的識別通常是很明顯的。一般使雙相混合物相分離以形成主拜耳法相和主有機鹽相。主拜耳法相和主有機 鹽相分離以形成分離的主拜耳法相和分離的主有機鹽相可通過多種方式進行。例如，可將 混合設備設置成易使分離完成。例如，可以在頂部和底部具有取出閥(take-off valves) 的混合槽中形成雙相混合物。混合停止後，主拜耳法相和主有機鹽相分離，每一層通過相 應的頂部和底部取出閥從混合槽放出。不必等混合完全停止，因為即使在混合期間，每一 相也會趨向於在槽的各自區域分別形成。混合和相分離或沉降設備的實例參見美國專利 No. 5，849，172，在此以引用方式將其整體併入並特別為了提供這樣的設備及其使用方法的 描述。加入拜耳法物料流和液相可通過包括多種直徑的管線和導管的流體系統完成。多種 泵可用於使拜耳法物料流和液相移動。所述泵可包括但不局限於正排量泵、離心泵和動力 泵。泵和閥門可用於調節拜耳法物料流和液相的相對進給比，從而控制混合和雜質去除。在一個實施方案中，由於此處描述的萃取方法，分離的主拜耳法相中，母拜耳法物 料流中存在的至少一種雜質的水平降低。在一個實施方案中，和母拜耳法物料流相比，分離 的主拜耳法相中至少一種雜質的水平降低，所述雜質選自草酸鹽、草酸鹽、甲酸鹽、乙酸鹽、 有機碳和氯化物。在另一實施方案中，和母拜耳法物料流相比，分離的主拜耳法相具有降低 的水的水平。在一個實施方案中，可以提高主拜耳法相和主有機鹽相的分離速率。例如，分離速 率可通過加熱提高。加熱可通過多種方式完成。例如，雙相混合物可以在混合槽自身中加 熱，並轉移到另一個用於加熱(任選地用於分離)的槽。加熱方法包括熱交換器，它可用於 有利地從其他來源俘獲餘熱。熱交換器的實例包括管殼式熱交換器、板式熱交換器、再生熱 交換器、絕熱輪熱交換器、流體熱交換器和動態刮面式熱交換器。熱交換器的使用可使雙相混合物的溫度維持在特定的溫度或升至所需溫度，例如 通過加熱以升高溫度約1°到約50°C。分離速率可通過調節雙相混合物進行分離時的溫度 來控制。這使拜耳法優化並增大雜質去除的效率。在另一實施方案中，可將分離的主拜耳法相和第二拜耳法物料流混合。這樣進行 可能有多種原因，例如為了使通常連續的拜耳法的效率最大。因此，此處描述的方法可用於 純化母拜耳法物料流的所選部分，然後再將得到的純化的拜耳法物料流引回母拜耳法物料
18流，從而通過稀釋而降低母拜耳法物料流中雜質的水平。在另一實施方案中，可將分離的主拜耳法相冷卻以使溶解於其中的氫氧化鋁的至 少一部分沉澱。分離的主拜耳法相的冷卻可通過多種方式完成。例如，也可將上面在加熱 雙相混合物的內容中描述的熱交換器用於除去加入其中的分離的主拜耳法相和/或拜耳 法物料流的熱量，從而將液體冷卻。熱交換器可放置在設備中希望冷卻拜耳法液體的任何 位置。一個實施方案提供了有機鹽相，其包含季有機陽離子和至少一種選自草酸鹽、甲 酸鹽、乙酸鹽和有機碳的有機雜質。有機雜質的量可以在寬的範圍內變化，例如基於有機鹽 相總重量，有機雜質的量在按重量計約0. 0001%到約5%的範圍內。用於此處描述的方法 的季有機陽離子的量可以和此處其它地方的描述相似。儘管有機鹽相含有一種或多種雜 質，但仍可在拜耳法物料流含有低雜質水平的地方用作液相萃取劑。例如，在一個實施方案中，由於這裡所述的從拜耳法物料流的萃取，有機鹽相可以 是分離的有機鹽相，其含有有機雜質、無機雜質、和/或額外的水。例如，在一個實施方案 中，分離的有機鹽相含有草酸鹽和至少一種選自甲酸鹽、乙酸鹽和有機碳的有機雜質。分離 的有機鹽相可含有多種量的雜質，取決於萃取的程度和拜耳法相中雜質的水平。在一些情 況下，分離的有機鹽相中的雜質的水平相對較低，從而分離的有機鹽相可按照這裡所述的 方式用作液相萃取劑。這樣的有機鹽相不必從分離的有機鹽相獲得，但在很多情況下這樣 使用將是高效和經濟的。陰離子雜質的量可使用帶有導電率檢測的陰離子交換離子色譜法確定。可使用兩 種可選的方法均衡法(isocratic method)和梯度法(gradientmethod)，描述如下用於草酸鹽量化的均衡法用DI水將樣品稀釋至125倍然後用PALLAcrodisc 0. 2 μ mX 13mm PVDF注射過濾器過濾，進入帶有保護帽的AgilentPP小瓶，進行色譜分 離。樣品中的草酸鹽從其基質中分離成單個色譜峰，使用Dionex Ionpac AS4A-SC柱 (250X4. Omm，part#043174)，保護柱(DionexIonPac AG4A-SC part #043175)，流動相為 3. 5mM NaCO3和1. 7mMNaHC03, DinoexASRS-ULTRAII 4mm陰離子自再生抑制器，和導電率檢 測。具體的儀器條件如下。系統Dionex ICS-3000梯度泵系統(系統1)
柱Dionex Ionpac AS4A-SC 柱，250 X 4. Omm，part#043174
保護柱Dionex IonPac AG4A-SC part#043175
流動相3. 5mM NaCO3 和 1. 7mM NaHCO3
流速1. 5ml/分鐘
運行時間20分鐘
注射體積25 μ L
柱溫DX-500 為 35°C ； ICS-3000 系統 1 為 30°C
ASRS電流50mA，循環模式
導電率檢測器35°C，溫度補償1. 7%°C
數據收集率5. OHz
軟體Dionex Chromeleon,軟體版本 6. 70
通過比較樣品和草酸鹽標準溶液的草酸鹽峰尺寸獲得定量結果。將來自
19Organic的草酸鹽標準材料溶於DI水中並稀釋至幾個濃度水平。將和樣品平行分析的標準 溶液的檢測響應相對於它們的濃度繪圖。將該繪圖的線性濃度範圍設定為工作範圍。樣品 量化基於線性斜率(linear lineslop)。該方法的精度和準確度是1. 7% RSD0方法準確度 是102%。檢測限是0. 2ppm的草酸鈉。 用於乙酸鹽、甲酸鹽、氯化物、硫酸鹽、磷酸鹽和草酸鹽/琥珀酸鹽陰離子的分析 的梯度法用DI水將樣品稀釋至125倍然後用PALL AcrodiscO. 2 μ mX 13mm PVDF注射 過濾器過濾，進入帶有保護帽的Agilent PP小瓶，進行色譜分離。分離並檢測指定的陰離 子，使用 Dionex ICS-3000Reagent-Free Ion Chromatography (RFIC)系統，其具有 Dionex IonPac AS 19柱，氫氧化鉀梯度洗脫液，Dinoex ASRS-ULTRAII 4mm陰離子自再生抑制器， 和導電率檢測器。為了定量確定樣品中的陰離子含量，用不同濃度的外標物建立濃度和檢 測器響應之間的相關性。草酸鹽標準材料從AcrosOrganic獲得，其他材料購自Inorganic Ventures。當濃度高於50ppm(mg/L)時，有機陰離子的相關性關係變成非線性(曲線向上)， 乙酸鹽的線性範圍最窄。因此，相對於樣品中的陰離子濃度校準用於定量的有機外標物的 濃度以顯示非線性影響，尤其是為了獲得拜耳液和用於除去的萃取劑之間的質量平衡的精 確數據。詳細的儀器條件如下Dionex ICS-3000系統2，帶有KOH洗脫液產生器柱Dionex Ionpac AS19，250 X 4. Omm保護柱Dionex IonPac AG19柱溫30°C離子抑制器=DIONEXASRS-ULTRA II,4mm ；再循環；114mA檢測導電率檢測器，溫度補償為1. 7%V收集率5· OHz注射25μ L流速LOmL/分鐘運行時間30分鐘，包括後時間(post times)流動相Κ0Η梯度梯度時間(分鐘) KOH mMO10310255025. 1103010軟體Dionex Chromeleon，軟體版本 6. 70對於所有分析物，儀器精度為0. 7%相對標準偏差(RSD)或更好。對於除磷酸鹽外
的所有分析物，方法精度為0. 7% RSD或更好。對於磷酸鹽，在6次單獨的測定中，發現其濃 度小於lppm，方法精度為5. 8% RSD0最後，對於所有陰離子，檢測限為0. 2ppm(mg/L)或更好。 對於兩種方法，分析20到40個樣品後清潔柱子，以除去積聚的多種陰離子和來自
20樣品基質的金屬的汙染。該清潔過程在IC單元上設立，該IC單元帶有0. 5M氫氧化鈉、水 和2N鹽酸的程序清潔步驟。實施例1-在室溫下的雜質萃取將相等質量比的經過表1所示預處理的富季有機相和拜耳法液體(每個 5g)稱 入容器，渦流混合60秒鐘。對樣品進行相分離1小時，然後和拜耳液相分離。通過感應耦合 等離子體光學發射光譜儀(ICP-OES)分析富季有機相，並對富拜耳液相進行離子色譜(IC) 分析和總有機碳(TOC)分析。上下兩相的樣品也進行Karl Fisher滴定，以確定每個相中 的水分布。使用KarlFisher滴定結果，可校正ICP、IC和TOC結果中的水轉移。實施例2-在60°C下的分離實驗將按表1所述預處理的季有機化合物( 5g)稱入離心管然後標記和密封。一旦 完成，將樣品放入60°C的烘箱1小時。相似地，將相等質量的拜耳液稱入單獨的離心管，然 後標記和密封。一旦完成，將拜耳液樣品放入60°C的烘箱1小時。然後移出拜耳液樣品並 注入季有機化合物樣品管並渦流混合60秒鐘。然後將組合的樣品放入烘箱40分鐘。然後 一次取出一個樣品並按照和室溫樣品(實施例1)相同的方式進行分析。實施例3_使用AMM0ENG 101 從拜耳法除去雜質對AMM0ENG 101 進行預萃取處理以將季有機陽離子的反陰離子至少部分換 成氫氧根。用於每個季有機陽離子的預萃取處理如下表1所示。通過渦流混合將含有 AMM0ENG101 的液相和具有下表2所示的組成的拜耳法物料流混合。該混合有效地形成雙 相液/液混合物。雙相混合物包含主拜耳法相和主AMM0ENG101 相。然後通過相分離1小 時將主拜耳法相和主AMM0ENG 101 相分離，然後機械分離兩相。所述混合有效地從拜耳法 物料流除去草酸鹽。草酸鹽的除去量如下表3所示。另外，所述混合除去其他有機和無機 雜質，包括有機碳、乙酸鹽、甲酸鹽、氯化物和水。這些雜質的除去量示於下表3和4。實施例4-使用AMM0ENG 110 從拜耳法除去雜質 利用實施例3的大致過程，使用AMM0ENG 110 。所述混合有效地從拜耳法物料流 除去草酸鹽。草酸鹽的除去量如下表3所示。另外，所述混合除去其他有機和無機雜質，包 括有機碳、乙酸鹽、甲酸鹽、氯化物和水。這些雜質的除去量如下表3和4所示。實例5-使用三己基十四基氯化鱗(Cyphos IL 101 )從拜耳法除去雜質利用實施例3的大致過程，使用三己基十四基氯化鱗(Cyphos IL101 )。所述混 合有效地從拜耳法物料流除去草酸鹽。草酸鹽的除去量如下表3所示。另外，所述混合除 去其他有機和無機雜質，包括有機碳、乙酸鹽、甲酸鹽、氯化物和水。這些雜質的除去量如下 表3和4所示。實施例6-使用四丁基氯化鱗(Cyphos IL 164 )從拜耳法除去雜質利用實施例3的大致過程，使用四丁基氯化鱗(Cyphos IL 164 )。所述混合有效 地從拜耳法物料流除去草酸鹽。草酸鹽的除去量如下表3所示。另外，所述混合除去其他 有機和無機雜質，包括有機碳、乙酸鹽、甲酸鹽、氯化物和水。這些雜質的除去量如下表3和 4所示。實施例7-使用十四基(三丁基)氯化鱗(Cyphos IL 167 )從拜耳法除去雜質利用實施例3的大致過程，使用十四基(三丁基)氯化鱗(Cyphos IL167 )°所述混合有效地從拜耳法物料流除去草酸鹽。草酸鹽的除去量如下表3所示。另外，所述混 合除去其他有機和無機雜質，包括有機碳、乙酸鹽、甲酸鹽、氯化物和水。這些雜質的除去量 如下表3和4所示。實施例8-使用1- 丁基-3-甲基咪唑鐺氯化物([C4mim]Cl)從拜耳法除去雜質利用實施例3的大致過程，使用1- 丁基-3-甲基咪唑鐺氯化物([C4mim]Cl)。所 述混合有效地從拜耳法物料流除去草酸鹽。草酸鹽的除去量如下表3所示。另外，所述混 合除去其他有機和無機雜質，包括有機碳、乙酸鹽、甲酸鹽、氯化物和水。這些雜質的除去量 如下表3和4所示。實施例9-使用四丁基氫氧化銨([(C4)4N]
)從拜耳法除去雜質利用實施例3的大致過程，使用四丁基氫氧化銨([(C4)4NHOH])在水中的40重 量％溶液。所述混合有效地從拜耳法物料流除去草酸鹽。草酸鹽的除去量如下表3所示。 另外，所述混合除去其他有機和無機雜質，包括有機碳、乙酸鹽、甲酸鹽、氯化物和水。這些 雜質的除去量如下表3和4所示。實施例10-使用溶於PEG 900的10重量％四丁基氫氧化銨從拜耳法除去雜質利用實施例3的大致過程，使用溶於PEG 900的10重量％四丁基氫氧化銨。所述 混合有效地從拜耳法物料流除去草酸鹽。草酸鹽的除去量如下表3所示。另外，所述混合 除去其他有機和無機雜質，包括有機碳、乙酸鹽、甲酸鹽、氯化物和水。這些雜質的除去量如 下表3和4所示。實施例11-使用四丁基氯化銨([(C4)4N]C1)從拜耳法除去雜質利用實施例3的大致過程，使用四丁基氯化銨([(C4)4N]C1)。所述混合有效地從 拜耳法物料流除去草酸鹽。草酸鹽的除去量如下表3所示。另外，所述混合除去其他有機 和無機雜質，包括有機碳、乙酸鹽、甲酸鹽、氯化物和水。這些雜質的除去量如下表3和4所示。實施例12-使用三丁基甲基氫氧化銨([(C4)3(C1)N]
)從拜耳法除去雜質利用實施例3的大致過程，使用三丁基甲基氫氧化銨([(C4)3(C1)N]
)在水中 的20重量％溶液。所述混合有效地從拜耳法物料流除去草酸鹽。草酸鹽的除去量如下表3 所示。另外，所述混合除去其他有機和無機雜質，包括有機碳、乙酸鹽、甲酸鹽、氯化物和水。 這些雜質的除去量如下表3和4所示。實施例13-使用四戊基氫氧化銨([(C5)4N]
)從拜耳法除去雜質利用實施例3的大致過程，使用四戊基氫氧化銨([(C5)4N]
)在水中的20重 量％溶液。所述混合有效地從拜耳法物料流除去草酸鹽。草酸鹽的除去量如下表3所示。 另外，所述混合除去其他有機和無機雜質，包括有機碳、乙酸鹽、甲酸鹽、氯化物和水。這些 雜質的除去量如下表3和4所示。實施例14-使用二甲基二椰基季銨氯化物(Adogen 462 )從拜耳法除去雜質利用實施例3的大致過程，使用Adogen 462 (二甲基二椰基季銨氯化物)在含 水異丙醇中的75%溶液(二甲基二椰基季銨氯化物)。所述混合有效地從拜耳法物料流除 去草酸鹽。草酸鹽的除去量如下表3所示。另外，所述混合除去其他有機和無機雜質，包括 有機碳、乙酸鹽、甲酸鹽、氯化物和水。這些雜質的除去量如下表3和4所示。實施例15-使用硬脂醯胺基丙基二甲基-2-羥乙基硝酸銨(CyastatSN )從拜耳法除去雜質利用實施例3的大致過程，使用硬脂醯胺基丙基二甲基-2-羥乙基硝酸銨 (Cyastat SN )在50 50異丙醇-水混合物中的50 %溶液。所述混合有效地從拜耳法 物料流除去草酸鹽。草酸鹽的除去量如下表3所示。另外，所述混合除去其他有機和無機 雜質，包括有機碳、乙酸鹽、甲酸鹽、氯化物和水。這些雜質的除去量如下表3和4所示。實施例16-使用乙基十四基二(十一基)氯化銨從拜耳法除去雜質利用實施例3的大致過程，使用乙基十四基二(十一基)氯化銨。所述混合有效 地從拜耳法物料流除去草酸鹽。草酸鹽的除去量如下表3所示。另外，所述混合除去其他 有機和無機雜質，包括有機碳、乙酸鹽、甲酸鹽、氯化物和水。這些雜質的除去量如下表3和 4所示。實施例17-使用牛脂烷基三甲基氯化銨(Arquad T-50 )從拜耳法除去雜質利用實施例3的大致過程，使用牛脂烷基三甲基氯化銨(ArquadT-50 )在含水的 異丙醇中的45-55%溶液。所述混合有效地從拜耳法物料流除去草酸鹽。草酸鹽的除去量 如下表3所示。另外，所述混合除去其他有機和無機雜質，包括有機碳、乙酸鹽、甲酸鹽、氯 化物和水。這些雜質的除去量如下表3和4所示。實施例18-使用四己基溴化銨從拜耳法除去雜質利用實施例3的大致過程，使用四己基溴化銨。所述混合有效地從拜耳法物料流 除去草酸鹽。草酸鹽的除去量如下表3所示。另外，所述混合除去其他有機和無機雜質，包 括有機碳、乙酸鹽、甲酸鹽、氯化物和水。這些雜質的除去量如下表3和4所示。實施例19-使用丁基甲基吡咯烷鐺雙(三氟甲基磺醯基)醯亞胺從拜耳法除去雜 質利用實施例3的大致過程，使用丁基甲基吡咯烷鐺雙(三氟甲基磺醯基)醯亞胺。 所述混合有效地從拜耳法物料流除去草酸鹽。草酸鹽的除去量如下表3所示。另外，所述 混合除去其他有機和無機雜質，包括有機碳、乙酸鹽、甲酸鹽、氯化物和水。這些雜質的除去 量如下表3和4所示。實施例20-使用N，N-二甲基-N-十二基甘氨酸甜菜鹼(EMPIGENBB 清潔劑)從 拜耳法除去雜質利用實施例3的大致過程，使用N，N-二甲基-N-十二基甘氨酸甜菜鹼 (EMPIGENBB 清潔劑)。所述混合有效地從拜耳法物料流除去草酸鹽。草酸鹽的除去量如 下表3所示。另外，所述混合除去其他有機和無機雜質，包括有機碳、乙酸鹽、甲酸鹽、氯化 物和水。這些雜質的除去量如下表3和4所示。實施例21-使用1-辛基_2，3-二甲基咪唑鐺氯化物從拜耳法除去雜質利用實施例3的大致過程，使用1-辛基-2，3_ 二甲基咪唑鐺氯化物。所述混合有 效地從拜耳法物料流除去草酸鹽。草酸鹽的除去量如下表3所示。另外，所述混合除去其 他有機和無機雜質，包括有機碳、乙酸鹽、甲酸鹽、氯化物和水。這些雜質的除去量如下表3 和4所示。實施例22-使用Aliquat HTA-I從拜耳法除去雜質利用實施例3的大致過程，使用Aliquat HTA-I。所述混合有效地從拜耳法物料流除去草酸鹽。草酸鹽的除去量如下表3所示。另外，所述混合除去其他有機和無機雜質， 包括有機碳、乙酸鹽、甲酸鹽、氯化物和水。這些雜質的除去量如下表3和4所示。實施例23-使用三丁基-8-羥基辛基氯化鱗從拜耳法除去雜質利用實施例3的大致過程，使用三丁基-8-羥基辛基氯化鱗。所述混合有效地從 拜耳法物料流除去草酸鹽。草酸鹽的除去量如下表3所示。另外，所述混合除去其他有機 和無機雜質，包括有機碳、乙酸鹽、甲酸鹽、氯化物和水。這些雜質的除去量如下表3和4所
7J\ ο實施例24-使用四丁基氫氧化鱗從拜耳法除去雜質利用實施例3的大致過程，使用四丁基氫氧化鱗在水中的40重量％溶液。所述混 合有效地從拜耳法物料流除去草酸鹽。草酸鹽的除去量如下表3所示。另外，所述混合除 去其他有機和無機雜質，包括有機碳、乙酸鹽、甲酸鹽、氯化物和水。這些雜質的除去量如下 表3和4所示。實施例25-使用十二烷基三甲基氯化銨從拜耳法除去雜質利用實施例3的大致過程，使用十二烷基三甲基氯化銨。所述混合有效地從拜耳 法物料流除去草酸鹽。草酸鹽的除去量如下表3所示。另外，所述混合除去其他有機和無 機雜質，包括有機碳、乙酸鹽、甲酸鹽、氯化物和水。這些雜質的除去量如下表3和4所示。實施例26-使用苯甲基二甲基椰基氯化銨從拜耳法除去雜質利用實施例3的大致過程，使用苯甲基二甲基椰基氯化銨。所述混合有效地從拜 耳法物料流除去草酸鹽。草酸鹽的除去量如下表3所示。另外，所述混合除去其他有機和無 機雜質，包括有機碳、乙酸鹽、甲酸鹽、氯化物和水。這些雜質的除去量如下表3和4所示。實施例27-從拜耳液除去水在除水方法中，不經稀釋使用在室溫下是液體的季有機陽離子。在室溫下是固體 的季有機陽離子以70重量％水溶液使用。將約5g季有機陽離子稱入離心管，然後標記和 密封。一旦完成，將樣品放入60°C的烘箱1小時。相似地，將相等質量的拜耳液稱入分離離 心管，然後標記和密封。一旦完成，將拜耳液樣品放入60°C的烘箱1小時。然後移出拜耳液 樣品，倒入季有機化合物樣品管並渦流混合60秒鐘。然後將組合的樣品放入烘箱60分鐘。 然後一次取出一個樣品，相分離(兩相經過稱量)並通過Karl Fisher滴定進行分析。表 4顯示使用多種有機鹽除去拜耳液的水的實施例。實施例28-有機鹽和拜耳法物料流的量的比值變化表5提供的數據說明使用不同的有機鹽與拜耳法物料流的比值可以除去不同的 雜質水平。其他比值對於其他情形有效。實施例29-使用溶於甲苯的50重量％辛基(三丁基)氯化鱗(Cyphos 253 )、 十四基(三丁基)氯化鱗(Cyphos IL 167)、或四己基氯化銨從拜耳法除去雜質利用實施例3的大致過程，使用溶於甲苯的50重量％辛基(三丁基)氯化鱗 (Cyphos 253 :)、十四基(三丁基)氯化鱗(Cyphos IL 167 )、或四己基氯化銨。所述混 合有效地從拜耳法物料流除去有機雜質。有機雜質的除去量如下表3所示。實施例30-使用溶於1-辛醇的50重量％辛基(三丁基)氯化鱗(Cyphos 253 )、十四基(三丁基)氯化鱗(Cyphos IL 167 )、或四己基氯化銨從拜耳法除去雜質利用實施例3的大致過程，使用溶於1-辛醇的50重量％辛基(三丁基)氯化鱗(Cyphos 253 )、十四基(三丁基)氯化鱗(Cyphos IL 167 )、或四己基氯化銨。所述混 合有效地從拜耳法物料流除去有機雜質。有機雜質的除去量如下表3所示。表1 用於從拜耳液除去雜質的季有機陽離子
序號用於性能實驗的材料預萃取處理1AMMOENG 101 ,圖 2方法12AMMOENG 110 ,圖 2方法13三己基十四基氯化鱗(Cyphos IL 101 )方法14四丁基氯化鱗(Cyphos IL 164 )方法15十四基(三丁基)氯化鱗(Cyphos IL 167 )方法161 -丁基-3-甲基咪唑鍮氯化物([C4mim]Cl)方法17四丁基氫氧化銨([(C4)4N][OH])在水中的40重量％溶液方法1 方法3 方法58四丁基氯化銨([(C4)4N]C1)方法19三丁基甲基氫氧化銨([(C4)3(C0N][OH])在水中的20重量％溶液方法110四戊基氫氧化銨([(C5)4NHOH])在水中的20重量％溶液方法111Adogen 462 (二甲基二椰基季氯化按)在含水異丙醇中方法2
25 表2 除去雜質前空白的廢拜耳液的組成(氧化鋁=94. 78g/L，以Al2O3計；總苛 性鹼=227. 62g/L,以 Na2CO3 計；蘇打=269. 68g/L,以 Na2CO3 計) 表3 有機和無機雜質的除去百分數 表4:除去水的百分數 表5 對有機鹽拜耳液的不同重量/重量比的有機和無機雜質除去百分數
權利要求
純化拜耳法物料流的方法，其包括提供包含草酸鹽萃取量的有機鹽的液相，其中所述有機鹽包含季有機陽離子，其中所述液相至少部分和拜耳法物料流不混溶；以有效地形成雙相液/液混合物的量將拜耳法物料流和所述液相混合，其中所述雙相液/液混合物包含主拜耳法相和主有機鹽相；並至少部分分離所述主拜耳法相和主有機鹽相，以形成分離的主拜耳法相和分離的主有機相；其中所述混合有效地降低拜耳法物料流中草酸鹽的濃度。
2.權利要求1的方法，其中所述液相是含水液相。
3.權利要求2的方法，其中按重量計，基於所述含水液相的總重量，所述含水液相包含 約到約97%的水。
4.權利要求1的方法，其中所述液相包含溶劑。
5.權利要求4的方法，其中所述溶劑由下列成分組成芳香烴、脂肪醇、芳香醇、滷代烴 和它們的組合。
6.權利要求1到4任意一項的方法，其中所述液相包含稀釋劑。
7.權利要求1到4任意一項的方法，其中基於拜耳法物料流的重量，所述草酸鹽萃取量 的有機鹽至少為約1重量％。
8.權利要求1到4任意一項的方法，其中基於拜耳法物料流的重量，所述草酸鹽萃取量 的有機鹽至少為約10重量％。
9.權利要求1到8任意一項的方法，其包括以拜耳法物料流與所述液相按重量計約 1000 1到約1 10的範圍內的重量比，將拜耳法物料流和所述液相混合。
10.權利要求1到9任意一項的方法，其中所述季有機陽離子選自鱗、銨、咪唑鐺、吡咯 烷鐺、喹啉鐺、吡唑鐺、噁唑鐺、噻唑鐺、異喹啉鐺和哌啶鐺。
11.權利要求10的方法，其中所述季有機陽離子是鱗。
12.權利要求11的方法，其中所述有機鹽選自三己基十四基氯化鱗、四丁基氯化鱗、 十四基(三丁基)氯化鱗和三丁基(8-羥基辛基)氯化鱗。
13.權利要求10的方法，其中所述季有機陽離子是銨。
14.權利要求13的方法，其中所述有機鹽選自四丁基氫氧化銨、四丁基氯化銨、硬脂 醯胺基丙基二甲基-2-羥乙基硝酸銨、乙基十四基二(十一基)氯化銨、四己基溴化銨、 十二烷基三甲基氯化銨、苯甲基二甲基椰基氯化銨、N，N-二甲基-N-十二基甘氨酸甜菜鹼、 Adogen 462 、Aliquat HTA-1、和牛脂烷基三甲基氯化銨。
15.權利要求10的方法，其中所述季有機陽離子選自 其中R1到R8各自獨立地為氫或任選地被取代的C1-C5tl烷基，其中任選的取代基選自烷 基、烯基、炔基、烷氧基烷基、羧酸、醇基、羧酸酯基、羥基和芳基。
16.權利要求1到15任意一項的方法，其中所述混合包括將拜耳法物料流和所述液相 混合入在線混合器。
17.權利要求1到15任意一項的方法，其中所述混合包括將拜耳法物料流和所述液相混合入連續混合器/沉降器單元。
18.權利要求1到17任意一項的方法，其中所述拜耳法物料流是來自稠化器溢流的母 液流。
19.權利要求1到17任意一項的方法，其中所述拜耳法物料流包含濃液。
20.權利要求1到17任意一項的方法，其中所述拜耳法物料流包含廢液。
21.權利要求1到20任意一項的方法，所述方法還包括提高所述主拜耳法相和主有機 鹽相的分離速率。
22.權利要求1到20任意一項的方法，所述方法還包括將分離的主拜耳法相和第二拜 耳法物料流混合。
23.權利要求1到22任意一項的方法，所述方法還包括將分離的主拜耳法相冷卻，以使 其中溶解的氫氧化鋁的至少一部分沉澱。
24.權利要求1到23任意一項的方法，其中所述混合有效地降低拜耳法物料流中的至 少一種有機雜質的濃度，其中所述有機雜質選自甲酸鹽、乙酸鹽和有機碳。
25.權利要求1到24任意一項的方法，其中所述混合有效地降低拜耳法物料流中至少 一種無機雜質的濃度。
26.權利要求25的方法，其中所述無機雜質是氯化物。
27.權利要求1到26任意一項的方法，其中所述混合有效地降低拜耳法物料流中水的 水平。
28.權利要求1到27任意一項的方法，其中分離的主有機鹽相包含草酸鹽和至少一種 選自甲酸鹽、乙酸鹽和有機碳的有機雜質。
29.包含雙相液/液混合物的組合物，其中所述雙相液/液混合物包含主拜耳法相和主 有機鹽相，其中所述有機鹽相包含草酸鹽萃取量的季有機陽離子。
30.有機鹽相，其包含季有機陽離子和至少一種選自草酸鹽、甲酸鹽、乙酸鹽和有機碳 的有機雜質。
31.權利要求30的方法，其中按重量計，基於所述有機鹽相的總重量，所述有機雜質的 量在約0. 0001%到約5%的範圍內。
32.純化拜耳法物料流的方法，其包括提供包含草酸鹽萃取量的有機鹽的液相，其中所述有機鹽包含選自以下組的季有機陽 離子鱗、銨、咪唑鐺、吡咯烷鐺、喹啉鐺、吡唑鐺、噁唑鐺、噻唑鐺、異喹啉鐺和哌啶鐺，其中 所述液相至少部分和拜耳法物料流不混溶；以有效地形成雙相液/液混合物的量將拜耳法物料流和所述液相混合，其中所述雙相 液/液混合物包含主拜耳法相和主有機鹽相；並至少部分分離所述主拜耳法相和主有機鹽相以形成分離的主拜耳法相和分離的主有 機相；其中所述混合有效地降低拜耳法物料流中草酸鹽的濃度。
33.權利要求32的方法，其中所述液相是含水液相。
34.權利要求32的方法，其中按重量計，基於所述含水液相的總重量，所述含水液相包 含約到約97%的水。
35.權利要求32的方法，其中所述水相包括溶劑。
36.權利要求32到35任意一項的方法，其中所述液相包含稀釋劑。
37.權利要求36的方法，其中所述稀釋劑包含聚氧化乙烯。
38.權利要求32到37任意一項的方法，其中基於拜耳法物料流的重量，所述草酸鹽萃 取量的有機鹽至少為約1重量％。
39.權利要求32到35任意一項的方法，其中基於拜耳法物料流的重量，所述草酸鹽萃 取量的有機鹽至少為約10重量％。
40.權利要求32到37任意一項的方法，其包括以拜耳法物料流與所述液相按重量計約 1000 1到約1 10的範圍內的重量比，將拜耳法物料流和所述液相混合。
41.權利要求32到40任意一項的方法，其中所述季有機陽離子是鱗。
42.權利要求41的方法，其中所述有機鹽選自三己基十四基氯化鱗、四丁基氯化鱗、 十四基(三丁基)氯化鱗、Aliquat HTA-l和三丁基(8-羥基辛基)氯化鱗。
43.權利要求32到40任意一項的方法，其中所述季有機陽離子是銨。
44.權利要求43的方法，其中所述有機鹽選自四丁基氫氧化銨、四丁基氯化銨、硬脂 醯胺基丙基二甲基-2-羥乙基硝酸銨、乙基十四基二(十一基)氯化銨、四己基溴化銨、 十二烷基三甲基氯化銨、苯甲基二甲基椰基氯化銨、N，N-二甲基-N-十二基甘氨酸甜菜鹼、 Adogen 462 、Aliquat HTA-1、和牛脂烷基三甲基氯化銨。
45.權利要求32到40任意一項的方法，其中所述季有機陽離子選自 其中R1到R8各自獨立地為氫或任選地被取代的C1-C5tl烷基，其中任選的取代基選自烷 基、烯基、炔基、烷氧基烷基、羧酸、醇基、羧酸酯基、羥基和芳基。
46.權利要求32到45任意一項的方法，其中所述混合包括將拜耳法物料流和所述液相 混合入在線混合器。
47.權利要求32到44任意一項的方法，其中所述混合包括將拜耳法物料流和所述液相 混合入連續混合器/沉降器單元。
48.權利要求32到45任意一項的方法，其中所述拜耳法物料流是來自稠化器溢流的母 液流。
49.權利要求32到45任意一項的方法，其中所述拜耳法物料流包含濃液。
50.權利要求32到45任意一項的方法，其中所述拜耳法物料流包含廢液。
51.權利要求32到50任意一項的方法，所述方法還包括提高主拜耳法相和主有機鹽相 的分離速率。
52.權利要求32到51任意一項的方法，所述方法還包括將分離的主拜耳法相和第二拜 耳法物料流混合。
53.權利要求32到52任意一項的方法，所述方法還包括將分離的主拜耳法相冷卻，以 使其中溶解的氫氧化鋁的至少一部分沉澱。
54.權利要求32到53任意一項的方法，其中所述混合有效地降低拜耳法物料流中的至 少一種有機雜質的濃度，其中所述有機雜質選自甲酸鹽、乙酸鹽和有機碳。
55.權利要求32到53任意一項的方法，其中所述混合有效地降低拜耳法物料流中至少 一種無機雜質的濃度。
56.權利要求55的方法，其中所述無機雜質是氯化物。
57.權利要求32到56任意一項的方法，其中所述混合有效地降低拜耳法物料流中水的 水平。
58.權利要求32到57任意一項的方法，其中分離的主有機鹽相包含草酸鹽和至少一種 選自甲酸鹽、乙酸鹽和有機碳的有機雜質。
59.包含雙相液/液混合物的組合物，其中所述雙相液/液混合物包含主拜耳法相和主 有機鹽相，其中所述有機鹽相包含草酸鹽萃取量的選自以下組的季有機陽離子鱗、銨、咪 唑鐺、吡咯烷鐺、喹啉鐺、吡唑鐺、噁唑鐺、噻唑鐺、異喹啉鐺和哌啶鐺。
60.權利要求59的組合物，其中所述季有機陽離子選自 其中R1到R8各自獨立地為氫或任選地被取代的C1-C5tl烷基，其中任選的取代基選自烷 基、烯基、炔基、烷氧基烷基、羧酸、醇基、羧酸酯基、羥基和芳基。
61.有機鹽相，其包含季有機陽離子和至少一種選自草酸鹽、甲酸鹽、乙酸鹽和有機碳 的有機雜質，其中所述季有機陽離子選自鱗、銨、咪唑鐺、吡咯烷鐺、喹啉鐺、吡唑鐺、噁唑 鐺、噻唑鐺、異喹啉鐺和哌啶鐺。
62.權利要求61的方法，其中按重量計，基於所述有機鹽相的總重量，所述有機雜質的 量在約0. 0001%到約5%的範圍內。
63.權利要求61或權利要求62的有機鹽相，其中所述季有機陽離子選自 其中R1到R8各自獨立地為氫或任選地被取代的C1-C5tl烷基，其中任選的取代基選自烷基、烯基、炔基、烷氧基烷基、羧酸、醇基、羧酸酯基、羥基和芳基。
全文摘要
本申請公開了一種液相，其包含草酸鹽萃取量的有機鹽，該液相可用作用於純化拜耳法物料流的液/液萃取過程中的萃取劑。
文檔編號C01F7/47GK101932526SQ200880122916
公開日2010年12月29日 申請日期2008年12月22日 優先權日2007年12月28日
發明者D·J.·哈裡斯, H-L·T·陳, M·泰勒, V·科卡利亞 申請人:塞特克技術公司