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ES2646563T3 - Emulsiones de agua en aceite en agua de polímeros hidroxamatados y métodos para utilizar las mismas - Google Patents

Emulsiones de agua en aceite en agua de polímeros hidroxamatados y métodos para utilizar las mismas Download PDF

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ES2646563T3
ES2646563T3 ES06733811.1T ES06733811T ES2646563T3 ES 2646563 T3 ES2646563 T3 ES 2646563T3 ES 06733811 T ES06733811 T ES 06733811T ES 2646563 T3 ES2646563 T3 ES 2646563T3
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polymer
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emulsion
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ES06733811.1T
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English (en)
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Franklyn A. Ballentine
Morris Lewellyn
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Original Assignee
Cytec Technology Corp
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Abstract

Un método para la floculación y separación de sólidos suspendidos a partir de una corriente de un proceso industrial que contiene sólidos suspendidos, que comprende las etapas de: añadir a la corriente un polímero soluble en agua en una cantidad efectiva para flocular los sólidos suspendidos; y separar de la misma los sólidos floculados, en donde el polímero soluble en agua es un polímero en emulsión de agua en aceite en agua, caracterizado por que el polímero soluble en agua se añade a la corriente del proceso como un polímero en emulsión de agua en aceite en agua.

Description

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DESCRIPCION
Emulsiones de agua en aceite en agua de poKmeros hidroxamatados y metodos para utilizar las mismas Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a metodos para flocular solidos de proceso en corrientes de procesos industriales. Los metodos de la presente invencion encuentran uso en procesos industriales tales como el proceso de Bayer para la recuperacion de alumina a partir de mineral de bauxita.
Antecedentes de la invencion
Los procesos industriales que utilizan medios lfquidos con mayor frecuencia emplean tecnicas de separacion solidos-Kquidos. En el caso de los sistemas acuosos, los floculantes se utilizan a menudo para mejorar el proceso de separacion. Estos procesos se practican en diversas industrias, tales como en la separacion de solidos minerales de sistemas acuosos, en la produccion de pulpa y papel y para el tratamiento de desechos de papel, asf como para el tratamiento de desechos industriales y municipales. Actualmente, los floculantes se fabrican y venden como formas de polvo solido que son diffciles de disolver, o como formas lfquidas que son mas faciles de manipular y utilizar. Las formas lfquidas incluyen emulsiones de agua en aceite de polfmeros solubles en agua. Estos se han utilizado durante muchas decadas en muchas aplicaciones industriales diversas. Sin embargo, estas formas de producto adolecen de varios inconvenientes. Uno de los problemas de utilizar la forma de producto de agua-en-aceite se produce cuando se topa con bajas temperaturas (por debajo del punto de congelacion de la emulsion). A menudo, la emulsion de agua en aceite se invertira durante el proceso de descongelacion formando geles insolubles que hacen inutilizable al producto. Disoluciones acuosas de polfmeros solubles en agua tambien tienden a congelarse cuando se exponen a bajas temperaturas, lo que las hace inadecuadas para climas adversos. Las formas de emulsion de agua-en-aceite tambien adolecen de la necesidad de pre-diluirlas en un medio acuoso antes de su uso, aumentando asf el costo de los tanques de almacenamiento y los equipos de disolucion especializados. Cuando el proceso es un proceso de Bayer, el paso de pre-dilucion produce un problema adicional ya que agrega agua al proceso que requiere la adicion de sosa caustica adicional para mantener la alcalinidad del sistema.
Por lo tanto, existe la necesidad de formas mejoradas de productos floculantes que puedan utilizarse en procesos industriales para superar estos inconvenientes.
El proceso de Bayer se utiliza casi universalmente para fabricar alumina a partir de bauxita. En este proceso, el mineral de bauxita en bruto se calienta primero con una disolucion de sosa caustica a temperaturas en el intervalo de 140 a 250°C. Esto da como resultado la disolucion (digestion) de la mayona de los minerales portadores de aluminio, especialmente la alumina trihidrato AI(OH)3 (gibbsita) y alumina monohidrato bohemita, para dar una disolucion sobresaturada de aluminato de sodio (lfquido fertil). Las concentraciones resultantes de materiales disueltos son muy altas, con concentraciones de hidroxido de sodio superiores a 150 gramos/litro y alumina disuelta superior a 120 g/l. Todos los solidos no disueltos, generalmente oxidos de hierro que se conocen como lodos rojos, se separan ffsicamente de la disolucion de aluminato. Tfpicamente, se utiliza un floculante polimerico para potenciar la sedimentacion y eliminacion de las partfculas solidas finas. Los solidos suspendidos residuales se separan mediante una etapa de filtracion. La disolucion o lfquido transparente filtrado se enfna y se siembra con alumina trihidrato para precipitar una parte de la alumina disuelta. Despues de la precipitacion de alumina, este lfquido empobrecido o agotado se recalienta y se reutiliza para disolver mas bauxita reciente.
El lfquido de aluminato de sodio clarificado se siembra con cristales de alumina trihidrato para inducir la precipitacion de alumina en forma de alumina trihidrato, AI(OH)3. Las partfculas o cristales de alumina trihidrato se separan a continuacion del lfquido caustico concentrado. Los cristales de alumina trihidrato generalmente se separan del lfquido en el que se forman mediante sedimentacion y/o filtracion. Las partfculas gruesas se sedimentan facilmente, pero las partfculas finas se sedimentan lentamente, lo que resulta en perdidas de rendimiento. Las partfculas finas tambien pueden tamponar los filtros. Las partfculas finas de alumina trihidrato que no se sedimentan facilmente, se reciclan con mayor frecuencia para volver a la digestion con el lfquido agotado. La alumina trihidrato no recuperada se vuelve a redistribuir y reprecipitar en un segundo ciclo a traves del proceso Bayer, consumiendo energfa innecesariamente y reduciendo la capacidad de extraccion de alumina a partir del lfquido agotado. Por lo tanto, es altamente deseable sedimentar la mayor cantidad de trihidrato posible a fin de limitar las consecuencias adversas de estos problemas.
La patente canadiense N° 825,234, octubre de 1969, utiliza dextrano, sulfato de dextrano y combinaciones de los mismos que contienen sales anionicas para mejorar la floculacion y filtracion del trihidrato de alumina a partir de soluciones alcalinas de los mismos. La patente de EE.UU. N° 5.041.269, agosto de 1991, Moody et al., utiliza un
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floculante para la recuperacion de cristales de alumina trihidrato, que comprende una combinacion de dextrano, o determinados otros polisacaridos, junto con un poUmero floculante anionico que incluye monomero acnlico.
Sin embargo, el dextrano ha demostrado ser un floculante pobre para los cristales de trihidrato, lo que da como resultado escasas claridades de los sobrenadantes.
La patente de EE.UU. 4767540 describe el uso de polfmeros hidroxamatados para flocular solidos en suspension en el proceso de Bayer.
La solicitud de patente australiana AU-B-46114/93 describe el uso de determinados polfmeros hidroxamatados para la clarificacion de solidos hidratos en el proceso Bayer.
El documento US 6.608.137 describe emulsiones de agua en aceite de polfmeros hidroxamatados. Estos polfmeros deben primero disolverse y prediluirse en un medio acuoso (a menudo un Kquido del proceso Bayer) antes de que puedan anadirse al lfquido del proceso Bayer para ser sedimentados/clarificados.
El documento EP 0 314 855 A describe un metodo para sedimentar los solidos suspendidos de una corriente de proceso industrial de Bayer que contiene solidos en suspension, que comprende la etapa de anadir a la corriente un polfmero soluble en agua. Se observa una floculacion y sedimentacion rapidas de solidos en suspension. Se puede agregar una emulsion de agua en aceite del polfmero soluble en agua.
Por lo tanto, es un objetivo de esta invencion proporcionar nuevas composiciones de materia de alto rendimiento, dispersiones de agua en aceite en agua de polfmeros solubles en agua, que se puedan anadir directamente en corrientes de procesos industriales tales como vapores del proceso Bayer sin pre-dilucion, eliminando asf la necesidad de costosos recipientes de almacenamiento y equipos de bombeo y dilucion asociados. Las emulsiones de agua en aceite en agua de un polfmero hidroxamatado de la presente invencion exhiben tambien una estabilidad al almacenamiento potenciada frente a la solucion de la tecnica anterior y polfmeros en emulsion de agua en aceite, particularmente se someten a extremos de baja temperatura.
Es tambien un objeto de la presente invencion proporcionar un proceso Bayer mas efectivo en el que se mejore la floculacion, sedimentacion, clarificacion y separacion de solidos del proceso Bayer, incluyendo alumina trihidrato y solidos de lodo rojo de las corrientes del proceso anadiendo a la corriente del proceso un agua emulsion de agua en aceite en agua de un polfmero hidroxamatado.
Estos y otros objetos de la presente invencion se describen en detalle a continuacion.
Descripcion detallada de la Invencion
De acuerdo con la invencion, se proporciona un metodo mejorado para la floculacion y separacion de solidos de una corriente del proceso industrial de acuerdo con la reivindicacion 1. Cuando la corriente del proceso es una corriente del proceso Bayer, los solidos consisten como lodo rojo (residuo) o solidos de alumina trihidrato (producto). La emulsion o dispersion de agua en aceite en agua del polfmero soluble en agua se agrega en una cantidad efectiva para mejorar la clarificacion de dicha corriente del proceso, reduciendo la cantidad de solidos en suspension presentes en el sobrenadante. Cuando el proceso es una corriente del proceso Bayer, el floculante preferido es una emulsion de agua en aceite en agua de un polfmero hidroxamatado, pero puede incluir otros floculantes tales como polfmeros de acido acnlico. La composicion de una emulsion de agua en aceite en agua de un polfmero soluble en agua puede comprender una fase continua acuosa o acuosa de una disolucion acuosa de sal soluble en agua. Preferiblemente, la emulsion de agua en aceite en agua de un polfmero soluble en agua es una emulsion de agua en aceite en agua de un polfmero hidroxamatado. La fase discontinua es una emulsion de agua en aceite de un polfmero soluble en agua, preferiblemente un polfmero hidroxamatado soluble en agua. Los terminos emulsion, microemulsion o dispersion se utilizan como sinonimos para indicar que el polfmero esta presente en forma de partfculas pequenas o gotitas dispersas en una fase oleosa continua de la emulsion de aceite en agua. El tamano de partfcula puede oscilar entre 0,01 micras y 50 micras y puede estar en forma de una microemulsion o microdispersion. Las partfculas tambien pueden contener poco o algo de agua que oscila entre 0 - 90%, siendo el resto polfmero. Preferiblemente, el intervalo de tamano de partfcula es de 0,05 a 10 micras. Las emulsiones hidroxamatadas de agua en aceite en agua de la presente invencion se pueden preparar mezclando una emulsion o dispersion de agua en aceite de un polfmero hidroxamatado con agua o una disolucion acuosa de sal soluble en agua. La sal soluble en agua puede ser cualquier sal que evite que el polfmero se disuelva. Preferiblemente, la sal es una sal que contiene aluminio o calcio.
Los polfmeros hidroxamatados son bien conocidos por los expertos en la tecnica y se describen espedficamente, al igual que los metodos para su produccion, en la Solicitud de Patente del Reino Unido 2171127 y las Patentes de
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EE.UU. N°s 3.345.344; 4.480.067; 4,532,046; 4,536,296 y 4.587.306, 4767540 y 6.608.137. Generalmente, estos poKmeros hidroxamatados pueden producirse haciendo reaccionar un grupo reactivo colgante, en disolucion, con una hidroxilamina o su sal a una temperatura que oscila entre aproximadamente 50 C y 100 C. De aproximadamente 1-90% de los grupos reactivos colgantes disponibles del polfmero puede ser reemplazado por grupos hidroxamicos de acuerdo con dichos procedimientos.
Las emulsiones de agua en aceite en agua de polfmeros de esta invencion se pueden preparar anadiendo a una disolucion acuosa de sal soluble en agua una emulsion de agua en aceite de un polfmero, lo mas preferiblemente un polfmero hidroxamatado. Preferiblemente, el orden de adicion puede invertirse, es decir, la disolucion acuosa de sal soluble en agua se puede agregar a la emulsion de agua en aceite de un polfmero que es lo mas preferiblemente un polfmero hidroxamatado. Alternativamente, el orden de adicion puede invertirse, es decir, la disolucion acuosa de sal soluble en agua puede anadirse a la emulsion de agua en aceite de un polfmero hidroxamatado. Preferiblemente, el polfmero es un polfmero hidroxamatado cuando el sustrato a tratar es una corriente del proceso Bayer. Metodos de preparacion de la emulsion de agua en aceite de un polfmero hidroxamatado se describen en el documento US 6.608.137 que se incorpora aqu como referencia. Generalmente, se prepara un polfmero de cadena principal formando una emulsion de agua en aceite de un monomero soluble en agua tal como acrilamida, dispersando la fase de monomero dentro de una fase oleosa y tensioactiva y realizando la polimerizacion en ausencia de oxfgeno mediante tecnicas de polimerizacion convencionales, p. ej., mediante la adicion de iniciadores redox, termicos, p. ej., azo o mediante la aplicacion de irradiacion UV en presencia de iniciadores UV. La cadena principal polimerica se hace reaccionar a continuacion con hidroxilamina para formar el polfmero hidroxamatado. La concentracion de polfmero hidroxamatado presente en la emulsion de agua en aceite de polfmero hidroxamatado puede oscilar entre 1-60%, habitualmente en el intervalo de 10-30%. La concentracion de sal presente en la disolucion acuosa debe ser tal que impida la disolucion de la dispersion de agua en aceite de un polfmero hidroxamatado. Un intervalo preferido para la concentracion de sal soluble en agua es de 0,1 -10%, basado en la emulsion de agua en aceite en agua. Lo mas preferiblemente, el intervalo es 1-5%. Sales solubles en agua adecuadas incluyen aluminato de sodio, sulfato de aluminio, cloruro sodico, cloruro de potasio y similares. Se prefieren sales de aluminio. La relacion de emulsion de agua en aceite de un polfmero hidroxamatado a disolucion acuosa de sal soluble en agua que se utiliza para preparar la dispersion de agua en aceite en agua de un polfmero hidroxamatado puede oscilar entre 1:99 y 99:1, preferiblemente entre 10:90 y 90:10, lo mas preferiblemente 20-50%.
Se puede utilizar cualquier emulsion de agua en aceite de polfmero hidroxamico. Los polfmeros hidroxamicos, o polfmeros hidroxamatados, son bien conocidos en la tecnica y pueden prepararse mediante derivatizacion post- polimerizacion a partir de polfmeros que contienen grupos reactivos colgantes tales como grupos colgantes de ester, amida, anhfdrido y nitrilo y similares mediante la reaccion de los mismos con hidroxilamina o su sal a una temperatura dentro del intervalo de aproximadamente 20 grados C a aproximadamente 100 grados C durante varias horas. Monomeros adecuados para la preparacion de polfmeros precursores incluyen acrilamida y esteres de acido (met)acnlico tal como acrilato de metilo. De aproximadamente 1 a aproximadamente 90 por ciento en moles de los grupos reactivos colgantes disponibles del polfmero precursor pueden reemplazarse por grupos hidroxamicos de acuerdo con tales procedimientos. Una derivatizacion post-polimerizacion de este tipo puede llevarse a cabo en forma de emulsion o dispersion de agua en aceite tal como se describe en el documento US 6.608.137. El peso molecular del polfmero hidroxamatado puede oscilar entre 1000 y 50 x 106. El polfmero hidroxamatado preferiblemente tiene un peso molecular medio ponderal de al menos aproximadamente 0,1 millones, preferiblemente con una IV de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 40 dl/g cuando se mide en NaCl M a 30 grados C.
El grado de hidroxamatacion puede variar de aproximadamente 1 a aproximadamente 90 por ciento en moles, y preferiblemente esta en el intervalo de aproximadamente 5 a aproximadamente 75 por ciento en moles, y lo mas preferiblemente de aproximadamente 10 a aproximadamente 50 por ciento en moles.
El polfmero hidroxamatado en la realizacion preferida es predominantemente anionico, aunque tambien puede contener unidades no ionicas o cationicas. Unidades monomericas anionicas distintas de las unidades monomericas hidroxamicas pueden incorporarse en el polfmero y son generalmente acidos carboxflicos o acidos sulfonicos y normalmente derivan de acidos (met)acnlicos, sulfoalquilacrilamidas tales como 2-sulfopropilacrilamida o acido acrilamidodimetilpropilsulfonico.
Los polfmeros utilizados en la presente invencion se emplean anadiendolos directamente a la corriente del proceso como emulsion de agua en aceite en agua de un polfmero hidroxamatado o en forma de disoluciones acuosas prediluidas. La corriente del proceso puede ser cualquier corriente de proceso industrial a partir de la cual los solidos deben separarse. Estos procesos pueden incluir procesos de beneficio mineral como los utilizados en la extraccion de alumina, fosfato y otros minerales industriales, cobre, zinc, plomo y metales preciosos, en la produccion de pulpa y papel, para el tratamiento de desechos de papel, al igual que para el tratamiento de desechos industriales y municipales. Preferiblemente, la corriente de proceso es un vapor del proceso Bayer, p. ej., una que contiene solidos
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lodo rojo o alumina trihidrato. La emulsion de agua en aceite en agua de un poKmero hidroxamatado se agrega a la corriente de proceso que contiene lodo rojo o solidos de alumina trihidrato en una cantidad al menos suficiente para sedimentar dichos solidos en suspension. Generalmente, para obtener mejores resultados, se debe emplear al menos aproximadamente 0,1 mg del polfmero hidroxamatado, por litro de la corriente del proceso. Mas preferiblemente, se agrega al menos 1,0 mg del polfmero hidroxamatado. Se entiende que pueden emplearse cantidades superiores a las recien senaladas, sin apartarse del alcance de la invencion, aunque generalmente se alcanza un punto en el que cantidades adicionales de polfmero hidroxamatado no mejoran la tasa de separacion sobre las velocidades maximas ya logradas. Por lo tanto, no es rentable utilizar cantidades excesivas cuando se alcanza este punto.
La adicion de la emulsion de agua en aceite en agua de polfmero hidroxamatado mejora la claridad del sobrenadante, reduciendo de ese modo la cantidad de solidos suspendidos que tfpicamente son muy finos. La mejora de la claridad del sobrenadante minimiza las perdidas de trihidrato de alumina y mejora la filtracion del sobrenadante al reducir el taponamiento del filtro, o elimina la necesidad de filtracion.
Tambien se cree que el coadyuvante de clarificacion del polfmero hidroxamatado mejorara la separacion de Kquido de alumina-lejfa caustica en un filtro de vado formando una torta de filtracion mas porosa.
Cuando la corriente de proceso es una corriente de lodo rojo, se alcanzan velocidades de sedimentacion y claridades de sobrenadante superiores en comparacion con los polfmeros de la tecnica anterior. Ademas, se ha encontrado, sorprendentemente, que las emulsiones de polfmero hidroxamatado de agua en aceite en agua de la presente invencion son floculantes mas eficaces para tratar lodos rojos que estan contaminados con minerales que contienen silicio, conocidos comunmente como productos de desilicacion o DSP.
Los Ejemplos 1 a 21,41 y 42 representan una tecnica que es util para comprender la invencion.
Ejemplo Comparativo A
Superfloc® HF80 es una emulsion de agua en aceite, disponible comercialmente, que contiene polfmero que tiene aproximadamente 60% en moles de grupos hidroxamato. Es fabricada por Cytec Industries Inc. de Garret Mountain, NJ.
Ejemplos 1-6 Preparacion de emulsiones de polimeros hidroxamatados de agua en aceite en agua
Seis (6) muestras de emulsiones de polfmero de agua en aceite en agua hidroxamatadas estables se preparan utilizando el siguiente procedimiento. Las concentraciones de los componentes en cada una de las seis muestras se muestran en la Tabla 1. Aluminato de sodio trihidrato (Na2O.Al2O3.3H2O) en polvo e hidroxido sodico se disuelven en agua desionizada. A continuacion se anade rapidamente Superfloc® HF80 a una disolucion agitada vigorosamente del aluminato de sodio e hidroxido sodico para formar emulsiones de agua en aceite en agua de polfmero hidroxilado.
Tabla 1
Ejem plo
Partes 100% Na2O.Al2 O3.3 H2O % de Na2O.Al2O3. 3H2O en formulacion Part es 100 % NaO H % NaOH en formulae ion Partes de agua desioniz ada Ejem plo de Parte s A % Ejemplo A en la formulae ion pH final de la formulae ion Viscosi dad a granel (cps)
1
10 3,3 1,2 0.4 228,8 60 20 12,4 58
2
10 3,3 0,6 0,2 229,4 60 20 12,3 1880
3
10 3,3 0,6 0,2 139,4 150 50 12,4 705
4
10 3,3 1,8 0,6 138,2 150 50 12,4 1072
5
10 3,3 1,2 0,4 183,8 105 35 12,3 902
6
6
2 1,2 0,4 142,8 150 50 No medido
EJEMPLOS 7-15 Preparacion de emulsiones de polimeros hidroxamatados de agua en aceite en agua
Se preparan emulsiones estables de agua en aceite en agua de poKmeros hidroxamatados utilizando el siguiente procedimiento. Una disolucion de 250 gramos/litro de sulfato de aluminio hidrato (Ah(SO4)3.18H2O) e hidroxido sodico al 100% se disuelven en agua desionizada. El Ejemplo A se agrega luego rapidamente a la disolucion de sulfato de aluminio caustico vigorosamente agitada. La Tabla 2 enumera varias formulaciones de agua en aceite en 5 agua que se preparan por este procedimiento.
Tabla 2
Ejempl o
Parte s 250g/l Sulfat o de Alumi nio Partes Al2(SO4)3.1 8H2O en formulacio n % Al2(SO 4)3.18H 2O en formul a-cion Partes de NaOH en formulae ion % NaOH en formulac ion Partes de agua desioniz ada Ejemplo de partes A en formulaci on % Ejempl o A en la formu- lacion PH final de la form ula- cion Viscosi dad a granel (cps)
7
24 6 2 1,8 0,6 169,2 105 35 11,9 1040
8
40 10 3,3 1,8 0,6 108,2 150 50 11,4 762
9
40 10 3,3 1,2 0,4 153,8 105 35 10,8 765
10
40 10 3,3 0,6 0,2 199,4 60 20 9,6 117
11
40 10 3,3 1,8 0,6 198,2 60 20 10,3 32
12
24 6 2 1,2 0,4 214,8 60 20 11,1 45
13
24 6 2 1,2 0,4 124,8 150 50 11,8 1145
14
24 6 2 1,2 0,4 169,8 105 35 11,5 835
15
40 10 3,3 0,6 0,2 109,4 150 50 11 840
Ejemplo 16 Preparacion de una emulsion de polimero hidroxamatado de agua en aceite en agua
Se prepara una emulsion polimerica hidroxamatada de agua en aceite en agua estable utilizando el siguiente 10 procedimiento. Se anaden ciento cincuenta (150) partes de una disolucion de sulfato de aluminio con agitacion vigorosa y a una velocidad constante de 30 a 40 minutos a 150 partes del Ejemplo A. La disolucion de sulfato de aluminio se prepara utilizando 18,6 partes de sulfato de aluminio hidrato (Ah(SO4)3.14H2O) al 48% y 131,4 partes de agua desionizada. La concentracion del Ejemplo A en el producto final es 50%, y la concentracion de Al2(SO4)3.14H2O es 2.97%. La viscosidad a granel del producto final es 780 cps y el pH es 10.1. Este ejemplo 15 demuestra que la fase acuosa se puede anadir a la emulsion de polfmero hidroxamatado de agua en aceite para producir una emulsion de polfmero hidroxamatado de agua en aceite en agua estable.
Ejemplo 17 Preparacion de emulsion de polimero hidroxamatado de agua en aceite en agua
Se prepara una emulsion polimerica hidroxamatada de agua en aceite en agua estable utilizando el siguiente procedimiento. Ciento cincuenta (150) partes de una disolucion al 2,2% de cloruro de calcio (CaCh) en agua DI se 20 anaden con agitacion vigorosa y a una velocidad constante a lo largo de 43 minutos, a 150 partes de Ejemplo A. La concentracion del Ejemplo A en el producto final es 50%, y la concentracion de CaCl2 es 1,1%. El producto final, emulsion de polimero hidroxamatado estable de agua en aceite en agua tema una viscosidad a granel de 10.750 cps y un pH de 10,1.
La solubilidad de emulsiones de polfmeros hidroxamatados de agua en aceite en agua de los Ejemplos 8 25 EJEMPLO 18
El Ejemplo 15 se cicla termicamente durante 4 ciclos desde la temperatura ambiente hasta una temperatura de entre -20°C y -30°C para simular ciclos de congelacion a los que podna estar sometido el producto cuando se utiliza en climas extremos. Despues de descongelar a temperatura ambiente, el producto se vuelve a mezclar para formar una emulsion estable de agua en aceite en agua de polimero hidroxamatado.
30 Ejemplos 19-21
La solubilidad de las emulsiones de polfmeros hidroxamatados de agua en aceite en agua de los Ejemplos 8 y 15 se compara con la solubilidad del Ejemplo A en 150 g/l de hidroxido sodico en agua DI a 60°C. Estas condiciones son similares a las condiciones encontradas en la alimentacion de bandeja terciaria en una refinena de alumina en la que alumina trihidrato precipitada se flocula, se sedimenta y se separa del lfquido. La acumulacion de par/viscosidad de
la disolucion se mide utilizando un motor de mezcladura capaz de aumentar el par para mantener la velocidad de agitacion a medida que aumenta la viscosidad. La Tabla 3 muestra que el Ejemplo comparativo A (Ejemplo 20) no se disolvio en el Uquido de alimentacion de bandeja terciaria simulado, mientras que las emulsiones de polfmeros hidroxamatados de agua en aceite en agua de la presente invencion se disolvieron rapidamente (Ejemplos 19, 21). 5 Por lo tanto, las emulsiones de polfmeros hidroxamatados se puede agregar directamente al corriente del proceso Bayer sin el uso de una etapa de dilucion adicional.
Tabla 3
Ejemplos
Muestra Tiempo hasta el par maximo
19
Ejemplo 15 Par maximo en 50 segundos
20
Ejemplo A Sin aumento de torque en 5 minutos
21
Ejemplo 8 Par maximo en 100 segundos
Ejemplo 22 - 29
10 El comportamiento de floculacion del Ejemplo 1 se compara con el de dos floculantes de alumina hidrato comerciales, dextrano y Ejemplo A, en alimentacion de bandeja terciaria simulada tal como se muestra en la Tabla 4. La suspension se prepara utilizando Kquido agotado de una refinena de alumina. El Kquido agotado se satura con 74,8 g/l de alumina en su punto de ebullicion. La disolucion se enfna luego y se mantiene a 70°C y luego se suspenden 34 g/l de alumina en el lfquido. Los floculantes se diluyen a una concentracion de polfmero de 0,01% 15 para ayudar a administrar dosis muy bajas. A continuacion, se trata una parte alfcuota de 200 mililitros de la suspension con los floculantes. El tiempo de sedimentacion y la claridad del sobrenadante se miden en funcion de la dosis. La Tabla 1 muestra que emulsiones de polfmeros hidroxamatados de agua en aceite en agua son floculantes trihidrato efectivos.
Tabla 4
Ejemplo
PoKmero Dosis de poKmero (ppm) Tiempo de sedimentacion (s) Claridad del sobrenadante (NTU)
Ejemplo 22
Ejemplo A 0,75 58 286
Ejemplo 23
Dextrano 0,75 160 > 1000
Ejemplo 24
Ejemplo 1 0,75 84 861
Ejemplo 25
Ejemplo A 1,5 37 236
Ejemplo 26
Dextrano 1,5 81 > 1000
Ejemplo 27
Ejemplo 1 1,5 62 388
Ejemplo 28
Dextrano 2,25 52 > 1000
Ejemplo 29
Ejemplo 1 2,25 55 271
20
Ejemplos 30 - 38
El comportamiento de floculacion de las emulsiones de polfmeros hidroxamatados de agua en aceite en agua, Ejemplos 11 y 15, se comparan con el de dos floculantes hidrato comerciales de la tecnica anterior, dextrano y Ejemplo A, en alimentacion de bandeja terciaria obtenida de una refinena de alumina. La temperatura de la 25 alimentacion de la bandeja se mide a 70°C y tema un contenido de lejia caustica de 228 gramos/litro. Todos los floculantes se agregan a la bandeja terciaria sin pre-dilucion. Los floculantes se agregan a 1 litro de suspension de bandeja terciaria en una probeta graduada de 1 litro. El floculante y la suspension se mezclan a fondo con 10 carrearas ascendentes y descendentes de un embolo (disco perforado de diametro ligeramente mas pequeno que el de la probeta con una varilla de 1/8 pulgada unida al centro de una cara del disco). La interfaz del hidrato de 30 sedimentacion esta sincronizada desde las graduaciones de 900 a 700 mililitros. La claridad del sobrenadante tambien se mide 1 minuto despues de que se detuvo la mezcla. La Tabla 5 enumera los resultados de estos experimentos y demuestra que las emulsiones de polfmeros hidroxamatados de agua en aceite en agua de la presente invencion funcionan mucho mejor que los floculantes de la tecnica anterior.
35 Tabla 5 Ensayos de sedimentacion de alumina trihidrato
5
10
15
20
25
Ejemplo
Polimero Dosis de polimero (ml) Dosis de polimero (PPm) Tiempo de sedimentacion (s) Claridad del sobrenadante (NTU)
Ejemplo 30
Dextrano 0,8 800 24 383
Ejemplo 31
Ejemplo 15 0,8 800 4 303
Ejemplo 32
Ejemplo 11 0,8 800 11 265
Ejemplo
Ejemplo 11 0,8 800 10 374
33 (1)
Dextrano 0,4 400 20 300
Ejemplo 34
Ejemplo 15 0,4 400 3 323
Ejemplo 35
Ejemplo 11 0,4 400 13 287
Ejemplo 36 Ejemplo 37
Ejemplo Comparativo A Sin polimero 0,4 400 93 650
Ejemplo 38
0 0 129 806
La floculacion de lodo rojo obtenido de un digestor de una refinena de alumina descargada con emulsiones de poKmeros hidroxamatados de agua en aceite en agua (Ejemplos 11 y 15) se muestra en la Tabla 6. Los solidos de descarga son 39,3 gramos/litro, la temperatura de descarga es > 100°C, la concentracion de lejia caustica es 204 gramos/litro y la relacion de alumina a lejia caustica (A/C) es 0,675. Los Ejemplos 11 y 15 se anaden todos al flujo del proceso de descarga sin pre-dilucion. Los floculantes se agregan a muestras de 1 litro de descarga del digestor en una probeta graduada de 1 litro. El floculante y la suspension se mezclan a fondo con 5 o 10 carreras ascendentes y descendentes de un embolo (disco perforado de diametro ligeramente mas pequeno que el de la probeta con una varilla de 1/8 pulgada unida al centro de una cara del disco). La interfaz del hidrato de sedimentacion esta sincronizada desde las graduaciones de 900 a 700 mililitros. La Tabla 6 demuestra que las emulsiones de polfmeros hidroxamatados de agua en aceite en agua se pueden anadir directamente a una corriente del proceso Bayer que contiene solidos de lodo rojo, sin la necesidad de una etapa de pre-dilucion.
Tabla 6
Sedimentacion de lodo rojo
Dosis de polimero Sedimentacion
Ejemplo n°
Polimero (ml) (ppm) Tiempo (s) Velocidad (pies/h)
Ejemplo 39
Ejemplo 15 0,2 200 37,2 22,85
Ejemplo 15 0,4 400 15,1 56,29
Ejemplo 15 0,6 600 14,8 57,43
Ejemplo 15 1 1000 5,8 146,55
Ejemplo 40
Ejemplo 11 0,2 200 22,4 37,95
Ejemplo 11 0,4 400 15,9 53,46
Ejemplo 11 0,6 600 11,1 76,58
Ejemplo 11 1 1000 8,8 96,59
Ejemplo 41 Preparacion de una emulsion de polimero hidroxamatado de agua en aceite en agua Se preparo una emulsion polimerica hidroxamatada de agua en aceite en agua estable utilizando el siguiente procedimiento. 150 partes de sulfato de aluminio hidrato (Ah(SO4)3.14H2O) se disolvieron en 177,5 partes de agua DI. Esto se anadio con agitacion vigorosa a 105 partes del Ejemplo A.
Ejemplo 42 Preparacion de una emulsion de polimero hidroxamatado de agua en aceite en agua
Siguiendo el procedimiento del Ejemplo 42 se preparo una emulsion de polimero hidroxamatado de agua en aceite en agua estable a partir de una emulsion de agua en aceite de una emulsion de agua en aceite disponible comercialmente de una poliacrilamida hidroxamatada similar al Ejemplo A, excepto que el grado de hidroxamatacion era aproximadamente 25% molar. Esto se designa Ejemplo Comparativo B.
Ejemplos 43-54 Ensayos de Floculacion de Lodo Rojo.
La Tabla 7 muestra los resultados de los ensayos de sedimentacion de lodos rojos que comparan el comportamiento de las emulsiones de polfmeros hidroxamatados de agua en aceite en agua de los Ejemplos 42 y 43 de la presente invencion con los de los productos de la tecnica anterior. Los datos demuestran claramente que los polfmeros de la presente invencion proporcionan velocidades de sedimentacion y claridades superiores (NTU inferiores).
Tabla 7.
Ejemplo
PoKmero Dosis de polimero gramos/tonelada Tasa de estabilizacion pies/hora Claridad del sobrenadante (NTU)
43
Comparativo Ejemplo A 37,50 2,70 > 1000
44
Invencion Ejemplo 41 37,50 4,10 343,00
45
Comparativo Ejemplo A 50,00 3,90 704,00
46
Invencion Ejemplo 41 50,00 6,50 222,00
47
Comparativo Ejemplo A 62,50 4,70 504,00
48
Invencion Ejemplo 41 62,50 7,30 150,00
49
Comparativo Ejemplo B 18,80 1,40 > 1000
50
Invencion Ejemplo 42 18,80 3,10 > 1000
51
Comparativo Ejemplo B 25,00 6,70 > 1000
52
Invencion Ejemplo 42 25,00 8,10 878,00
53
Comparativo Ejemplo B 37,50 12,90 858,00
54
Invencion Ejemplo 42 37,50 16,90 674,00
Ejemplos 55-58.
Se llevaron a cabo ensayos de sedimentacion de lodo rojo similares a los Ejemplos 43 - 54, excepto que se anadio al Kquido 7,5%, basado en solidos de lodo rojo, de un producto de desilicacion sintetico (DSP) que se encuentra comunmente como contaminante en los circuitos de lodo rojo en el proceso Bayer. Los datos demuestran 5 claramente que los polfmeros de la presente invencion producen velocidades de sedimentacion y claridades superiores (NTU inferiores) incluso cuando esta presente DSP.
Tabla 8.
55
Comparativo Ejemplo A 45,50 1,70 994,00
56
Invencion Ejemplo 41 45,50 3,90 260,00
57
Comparativo Ejemplo B 27,30 3,40 > 1000
58
Invencion Ejemplo 42 27,30 4,60 > 1000

Claims (13)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    REIVINDICACIONES
    1. Un metodo para la floculacion y separacion de solidos suspendidos a partir de una corriente de un proceso industrial que contiene solidos suspendidos, que comprende las etapas de:
    anadir a la corriente un polfmero soluble en agua en una cantidad efectiva para flocular los solidos suspendidos;
    y separar de la misma los solidos floculados, en donde el polfmero soluble en agua es un polfmero en emulsion de agua en aceite en agua,
    caracterizado por que
    el polfmero soluble en agua se anade a la corriente del proceso como un polfmero en emulsion de agua en aceite en agua.
  2. 2. El metodo de la reivindicacion 1, en el que el polfmero es un polfmero en emulsion de agua en aceite en agua hidroxamatado.
  3. 3. El metodo de la reivindicacion 2, en el que el polfmero hidroxamatado es un polfmero de acrilamida.
  4. 4. El metodo de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la corriente del proceso es una corriente del proceso Bayer.
  5. 5. El metodo de la reivindicacion 4, en el que los solidos suspendidos contienen alumina trihidrato.
  6. 6. El metodo de la reivindicacion 4, en el que los solidos suspendidos contienen lodo rojo.
  7. 7. El metodo de las reivindicaciones 1 o 2, en el que la corriente del proceso es una corriente de un proceso industrial, de la que se necesitan separar los solidos y en el que dichos procesos incluyen procesos de beneficio mineral utilizados en la extraccion de alumina, fosfato y otros minerales industriales, cobre, zinc, plomo y metales preciosos, o en el que dichos procesos consisten en la produccion de pulpa y papel, para el tratamiento de desechos de papel, o el tratamiento de desechos industriales y municipales.
  8. 8. El metodo de las reivindicaciones 2 o 4, en el que el polfmero es un polfmero en emulsion de agua en aceite en agua y en el que una fase continua del polfmero en emulsion de agua en aceite en agua hidroxamatado contiene una sal soluble en agua.
  9. 9. El metodo de la reivindicacion 8, en el que la sal soluble en agua es una sal que contiene aluminio o calcio.
  10. 10. El metodo de las reivindicaciones 8 o 9, en el que la sal soluble en agua es aluminato de sodio, sulfato de aluminio, cloruro sodico o cloruro de potasio.
  11. 11. El metodo de las reivindicaciones 8 o 10, en el que la concentracion de la sal soluble en agua es de 0,1 - 10%, basado en la emulsion de agua en aceite en agua.
  12. 12. El metodo de las reivindicaciones 8, 10 u 11, en el que la relacion de emulsion de agua en aceite de un polfmero hidroxamatado a disolucion acuosa de sal soluble en agua utilizada para preparar la dispersion de agua en aceite en agua del polfmero hidroxamatado puede oscilar entre 1:99 y 99:1, preferiblemente entre 10:90 y 90:10, lo mas preferiblemente 20-50%.
  13. 13. El metodo de la reivindicacion 2, en el que la emulsion de agua en aceite en agua hidroxamatada se prepara mezclando una emulsion o dispersion de agua en aceite de un polfmero hidroxamatado con agua o con una disolucion acuosa de sal soluble en agua.
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