萃取拜耳法和其物理化学基础研究.pdfVIP

第24卷专辑 中国稀土学报 2006年lO月 THE RARE Oct．2006 V01．24 JOURNALOF CHINESEEARTHSOCIETY Spec．Issue 萃取拜耳法及其物理化学基础研究 陈念贻p，陆文聪1，张良苗1，顾松青2，齐利娟2白万全2 蔫耍·应用脂肪醇或烷基酚作为萃取剂，可以从拜耳法循环液中萃取NaOH和KOH，从而使其苛性比重新降至1．4--1．5左右，重新用于 种子分解，这可能大幅度提高拜耳法每个循环的氧化铝产出率。萃取油相用水反萃可得不含铝的NaOH浓溶液，有可能作为循环液溶出 铝土矿或先溶出赤泥中的氧化铝再溶出铝土矿，以达到改进或强化氧化铝生产的目的。结合萃取流程研究测定了萃取速度和萃取平衡， 模拟内耦合萃反技术的萃取流程取得较好结果。为选择萃取剂和走通流程，用量子化学计算和红外、紫外、拉曼光谱和电导测量等方法 对萃取机理和流程中一些物理化学问题进行了研究。 关键词：拜耳法氧化铝生产；NaOH液液萃取 420．6+6 中圈分类号：TQ 文献标识码：A 文章编号：1000．4343(2006)．0078．04 拜耳法是氧化铝生产的一种主要方法。其成 萃得到含7mol／L浓度NaOH的反萃液的可能性【l】。 本较其他氧化铝生产方法低。但拜耳法也有其缺 另外，我们根据量子化学计算并参照国外文献报 点：其种子分解工序铝酸钠分解率仅50％左右， 道核燃料后处理废液回收的数据，推测十八烷基 致使大量铝酸钠在循环液中周转，这不但使设备 酚的煤油．脂肪醇溶液也能萃取和反萃NaoH。为 利用率大幅度降低，而且使高压溶出反应变慢。 此，我们和中国铝业公司郑州研究院合作，经过 何况我国铝土矿一般含硅较高，单用拜耳法处理 研究，在实验室规模走通了用8～10碳的脂肪醇或 会使大量氧化铝进入废渣赤泥，不得不用能耗高 用十八烷基酚的煤油一脂肪醇溶液萃取和反萃氢氧 的烧结法回收。如果改用能耗较低的高压水化法 化钠的两个萃取流程。成功地将某铝厂苛性比3．4 回收赤泥中的氧化铝，则因该法需要苛性比远大 左右的种分母液蒸发浓缩后萃取得到苛性比1．4 于10的溶液溶出，而拜耳法循环液苛性比仅3~4，的溶液并实现了种子分解制得氢氧化铝。另一方 不能满足此要求。因此，如果能找到适当的萃取 面，通过水反萃，可得到不含铝的氢氧化钠浓度 剂，能从拜耳法循环液中萃取NaOH，使其苛性比为200～3009／L的溶液。萃取剂反萃再生可循环使 重新降到1．5左右，继续用于种子分解；萃取油相 用。实验表明：支链长度为12或15碳的烷基酚 能用水反萃得到不含铝的NaOH溶液循环使用。 或氟代醇也可作为萃取剂。为了减少油相循环量， 这样，不但可以大幅度提高氧化铝生产的设备利 还小规模实现了变通的液膜萃取工艺。新流程为 用率，使每个循环的氧化铝收率提高一倍左右， 利用纯水法流程处理我国丰富的中硅铝矿生产氧 而且为拜耳法与高压水化法串联创造了条件，从 化铝开辟了新的可能性。在完成上述流程的实验 而可能利用拜耳法处理我国丰富的铝硅比5左右 研究中，我们对正辛醇和烷基酚萃取的化学平衡 的中品位铝土矿。我们称根据这种技术设想建立 及速度等物理化学问题作了研究，对流程的建立 modified 的新方法为“萃取拜耳法”(Bayerprocess 起了关键作用。我们的研究结果如下述。 by extraction)。 liquid—liquid 早在1994年，陈念贻就曾发表论文，指出正1NaOH溶剂萃取的速度和平衡研究 辛醇可以从高浓度的铝酸钠一氢氧化钠溶液中萃取 为了选择从铝酸钠．氢氧化钠溶液中萃取 NaOH，而铝不萃取。从平衡曲线还可看出用水反NaOH的萃取剂，我们测定了正辛醇、8～10碳脂