一种处理拜耳溶液的方法，该方法通过湿式氧化法处理拜耳溶液、以氧化拜耳溶液中的有机成分，其中该湿式氧化法是在含有混合的Ce/Mn氧化物的催化剂存在的条件下进行的。催化剂可具有纳米尺寸晶粒，并被支持在介孔氧化物载体上。该催化剂还可包含铂族金属。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及处理溶液(liquor或solution)的方法。更具体地，本专利技术涉及处理拜耳法中使用的溶液的方法。另一方面，本专利技术还涉及用于处理拜耳溶液的湿式氧化催化剂。
技术介绍
拜耳法是用于从铝土矿中提取氧化铝的公知的方法。在拜耳法中，在高温高压下将铝土矿与强碱溶液混合。这会使铝土矿中的氧化铝溶解，进入溶液中。该方法称为消化或提取。随后将铝土矿中不溶性残渣从装载液(通常称为“母液”)中分离。不溶性杂质，称为“赤泥”，通常放置在赤泥池或填埋场进行处理。随后母液进入沉淀或分解阶段。在该阶段，用氢氧化铝晶种对母液进行接种，然后母液和晶种通过多个沉淀容器冷却。溶液的冷却会引起氢氧化铝的沉淀和增长，在沉淀阶段的最后回收氢氧化铝。沉淀阶段回收的强碱溶液(通常称废液)再循环至消化阶段。接着将氢氧化铝颗粒送入煅烧阶段，在该阶段将其煅烧成氧化铝。自18世纪晚期拜耳法已被工业化，现在用其生产的氧化铝，每年数以百万吨计。作为拜耳法进料原料使用的铝土矿中常含有有机材料，如树叶、树枝和腐殖质。在拜耳法消化阶段，这些有机材料往往进入溶液中，从而导致拜耳溶液中含有溶解的有机材料。如果不对这些溶解的有机材料进行处理，它们会聚集在拜耳溶液中，其浓度会随时间增加。拜耳溶液中溶解的有机原料的存在会使拜耳法沉淀阶段产生困难。因此，人们希望去除拜耳溶液中的这些成分。为去除拜耳溶液中的有机成分，先前进行了大量尝试。一种方法涉及溶液的燃烧， 其中在高温下处理溶液的侧流，以降解有机成分。由于溶液燃烧的高建造成本和操作成本， 其使用迄今限用于拜耳溶液的侧流。已经使用湿式氧化法对拜耳溶液的处理进行一些努力。湿式氧化法涉及在高温高压下，如温度180-315°C，压力Ι-lOMPa，在空气或氧气存在下处理溶液，从而使有机成分氧化。为了提高湿式氧化法的速率，通常会使用湿式氧化催化剂。转让给住友融合铝业股份有限公司(Sumitomo Aluminium Smelting Company, Limited)的美国专利4215094，描述了处理拜耳溶液的湿式氧化法，湿式氧化法是在铜离子作为催化剂存在下发生的。该方法中，作为催化剂的铜离子以溶解的离子的形式存在。在湿式氧化法步骤之后，将可使铜离子沉淀出的沉淀剂，如硫化纳，加入溶液中，从而使铜沉淀出来。这增加了该方法的资金成本和操作成本。人们还认为通过过滤很难将沉淀的硫化铜分离出。转让给美国铝业股份公司(Vereinigte Aluminium- Werke AG)的美国专利 4668486描述了用于处理拜耳溶液的湿式氧化法。在该湿式氧化法中，用铜离子作催化剂。 铜离子与伯姆石(氧化铝的一种)共沉淀，将沉淀的铜/勃姆石从拜耳溶液中分离出。这种沉淀材料接着再循环至湿式氧化法中，其中所述沉淀物再次溶解以释放具有催化能力的铜子。澳大利亚美铝公司(Alcoa of Australia Ltd)的澳大利亚专利申请200017606， 描述了用于拜耳溶液的湿式氧化法的催化剂。该催化剂包括混合的铜-锰氧化物。该催化剂可被支持在氧化铝底物上。本专利技术的专利技术者进行的测试工作表明这些物质浸到拜耳溶液中，催化剂会失去其活性金属。因此，仍需要提供处理拜耳溶液的方法，以减少包含在其中的有机成分，同时避免上述缺点。在整个说明书中，术语“包括”及其语法等同词应采取有包含的含义，除非上下文另有所指。在澳大利亚或其他地区，申请人不承认说明书中所提到的现有技术构成公知常识的一部分。
技术实现思路
一方面，本专利技术提供通过湿式氧化法处理拜耳溶液，以氧化拜耳溶液中的有机成分的方法，其特征在于，该湿式氧化法是在含有混合Ce/Mn氧化物的催化剂存在下进行的。优选地，催化剂具有均勻分布的Ce原子和Mn原子。催化剂可具有的Mn:Ce的摩尔比为1:99- 99:1，优选10:1_1 10，更优选 3:1-1:3。据认为特别适合的催化剂中Mn:Ce比为0. 50. 5-0. 80. 2，更适合的比为 0. 6:0. 4-0. 75:0. 25。在一些实施例中，该催化剂可包括一种或多种钼族金属。这些金属可选自钼、钯、 钌和铑。当催化剂中含有钼族金属，该钼族金属的含量可占Ce/Mn氧化物质量的10%。在一些实施例中，催化剂可具有纳米尺寸晶粒。例如，催化剂平均晶粒尺寸为 lOOnm，或平均晶粒尺寸为50nm，或平均晶粒尺寸为20nm，或平均晶粒尺寸为l-lOnm，或平均晶粒尺寸为2-5nm。催化剂可以Ce/Mn氧化物颗粒形式提供，在另一些实施例中，催化剂可支持在惰性载体上。如果使用惰性载体，人们希望该惰性载体在拜耳溶液中不溶解。这种载体氧化物，可以是但不局限于Ti、！^和Ce的氧化物。在一个实施例中，可使用我们美国专利6，752，979描述的方法制备该催化剂，该专利的全部内容通过交叉参考引入此处。根据我们美国专利6，752，979中的方法，溶液中含有所需比例的铈离子和锰离子，并向其中加入表面活性剂以形成胶束溶液。接着加热该胶束溶液形成具有纳米尺寸晶粒的Ce/Mn氧化物。在其他实施例中，用生产金属氧化物粉末的方法制备催化剂，其中通过混合表面活性剂与含有金属盐的水溶液来形成金属氧化物沉淀或金属氧化物凝胶。选择表面活性剂和盐的类型，以便混合时形成金属氧化物沉淀或凝胶。将金属氧化物沉淀或金属氧化物凝胶从剩余的混合物中分离出，然后进行加热处理以获得金属氧化物粉末。美国专利 6，139，816 (Liu等)描述了该方法，其全部内容通过交叉参考引入此处。在另一个实施例中，可通过混合含有金属阳离子的溶液与亲水性聚合物，形成亲水性聚合物凝胶来制备该催化剂。然后加热该亲水性聚合物凝胶以去除水和有机物，剩下纳米尺寸的金属氧化物粉末。美国专利5，698，483 (Ong等)描述了该方法，其全部内容通过交叉参考引入此处。在另一个实施例中，可通过在有机溶剂存在下水解金属卤化物生产具有约20nm 或更小的直径的金属氧化物的细颗粒的方法来制备催化剂，如美国专利6，328，947 (Monden 等)中所描述的，该专利的全部内容通过交叉参考引入此处。在Monden等中，通过在有机溶液中水解金属卤化物形成金属氧化物。接着从母液(例如，经过滤、离心等)中分离金属氧化物沉淀，然后进行清洗和干燥。在另一个实施例中，可通过美国专利5，879，715 (Higgins等)和美国专利 5, 770, 172 (Linehan等)中描述的方法来制备所述催化剂，上述专利的全部内容通过交叉参考引入此处。这些美国专利描述了利用微乳法生产纳米-颗粒的方法。在这些方法中， 形成微乳，金属氧化物沉淀在微乳胶束中，从而金属氧化物颗粒的尺寸被限制至接近液滴的尺寸。Higgins等，制备了两种油包水型乳液，一种水滴中有溶解的金属盐，另一种水滴中有反应物。混合两种微乳液，当含反应物的水滴与含金属溶液的水滴接触时，会产生金属氧化物的沉淀。Linehan等，通过在水滴中溶解金属盐形成油包水型微乳液。接着向体系中加入反应物，例如，通过吹入气态反应物，从而在水滴中形成金属氧化物沉淀。在另一个实施例中，可通过美国专利5，788，950 (Imamura等)描述的方法制备催化剂，其专利的全部内容通过交叉参考引入此处。这篇美国专利描述了利用溶液吸附本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种处理拜耳溶液的方法，该方法通过湿式氧化法来处理拜耳溶液、以氧化拜耳溶液中的有机成分，其特征在于，在含有混合的Ｃｅ／Ｍｎ氧化物的催化剂存在的条件下进行湿式氧化过程。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：乔斯·安东尼奥·阿拉科，彼得·凯德·塔尔博特，
申请(专利权)人：极小颗粒有限公司，
类型：发明
国别省市：AU
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