BR112015010093B1

BR112015010093B1 - Processo e planta para o tratamento de um resíduo de processo bayer que compreende um lodo líquido contendo resíduo de bauxita e alumínio dissolvido

Info

Publication number: BR112015010093B1
Application number: BR112015010093-7A
Authority: BR
Inventors: John Victor Anderson; Jean-Marc Rousseaux; Guy Peloquin; Ben O'Brien
Original assignee: Rio Tinto Alcan International Limited
Priority date: 2012-11-07
Filing date: 2013-10-21
Publication date: 2021-08-17
Also published as: EP2916922B1; CN104780982A; EP2916922A4; DK2916922T3; UA117358C2; US20150284278A1; CN104780982B; ES2753230T3; BR112015010093A2; WO2014071513A1; EP2916922A1; US10494280B2; AU2013202654B1

Abstract

tratamento de resíduos alcalinos de bauxita. a invenção refere-se a um processo para tratamento de um resíduo de processo bayer compreendendo um lodo líquido que contém resíduo de bauxita e alumínio dissolvido. o processo compreende a alimentação de resíduos para uma área de decantação para fazer com que o resíduo de bauxita sedimente fora do lodo líquido, produzindo deste modo um liquor sobrenadante. o processo compreende ainda a neutralização do liquor sobrenadante com uma solução que contém magnésio e cálcio para produzir um lodo líquido neutralizado que contém hidrotalcitas precipitadas e espessamento do lodo líquido neutralizado para produzir um efluente clarificado e um lodo líquido compactado que contém hidrotalcitas precipitadas, parte do referido lodo líquido compactado sendo recirculado para o liquor sobrenadante para ser neutralizado e/ou diretamente para a etapa de neutralização. o efluente clarificado e o lodo líquido compactado são eliminados separadamente. também é revelada uma planta para tratamento de um resíduo de processo bayer.

Description

CAMPO TÉCNICO

[0001] A invenção divulgada refere-se à produção de alumina a partir de bauxita. Em particular, refere-se aos resíduos produzidos pelo processo Bayer no decurso da extração de alumina da bauxita. Mais particularmente, é apresentado um processo para tratamento de um resíduo de processo Bayer compreendendo resíduo de bauxita e alumina dissolvida.

TÉCNICA ANTECEDENTE

[0002] Ao submeter-se a bauxita ao processo Bayer se produz um liquor cáustico portador que contém uma mistura de resíduo de bauxita e alumina dissolvida. A fim de extrair alumina do liquor portador, em primeiro lugar este é submetido a etapas de separação de sólidos e líquidos para separar o resíduo de bauxita. O liquor contendo alumina é tratado então para precipitar tri-hidróxido de alumínio que é posteriormente refinado para produzir alumina, que por sua vez é transformada em alumínio metálico.

[0003] O resíduo de bauxita separado muitas vezes é sob a forma de um lodo líquido que contém um volume significativo de liquor cáustico. A pasta é entregue às lagoas de armazenagem onde os resíduos sólidos de bauxita decantam fora do liquor para fornecer uma "lama vermelha" e um liquor sobrenadante. Disposição ambientalmente segura da lama vermelha é problemática porque esta contém contaminantes de ocorrência natural, em concentrações maiores do que as concentrações que ocorrem naturalmente. O mesmo se aplica em uma medida ao liquor sobrenadante, mas este também tem o problema agregado de ser cáustico.

[0004] Enquanto as opções estão disponíveis para a reciclagem de parte do liquor sobrenadante de volta para o processo de refinação, esta capacidade pode ser limitada por outras limitações do processo dentro da refinaria. Este excesso de liquor sobrenadante combinado com condições climáticas desfavoráveis que possam existir, resulta em uma exigência crescente para o armazenamento do liquor sobrenadante. Na ausência de processos de tratamento adequados, muitas plantas de tratamento de bauxita simplesmente armazenam resíduos do processo Bayer em lagoas sem tratamento, para reduzir o seu impacto ambiental.

[0005] Existe uma necessidade, portanto, proporcionar um processo que seja capaz de tratar quantidades consideráveis de resíduos do processo Bayer e, em particular, o liquor sobrenadante.

[0006] É preferível que o processo seja capaz de reduzir as reservas atuais de liquor sobrenadante mantidas em lagoas de armazenamento e/ou de tratar os resíduos do processo Bayer aproximadamente na mesma taxa a qual são produzidos.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0007] Em um aspecto é divulgado um processo para o tratamento de um resíduo de processo Bayer que compreende um lodo líquido contendo resíduo de bauxita e de alumínio dissolvido, o processo compreendendo as etapas de: (a) a alimentação de resíduos para uma área de decantação para fazer com que o resíduo de bauxita sedimente fora do lodo líquido, produzindo deste modo um liquor sobrenadante; (b) neutralização do liquor sobrenadante com uma solução que contém magnésio e cálcio para produzir um lodo líquido neutralizado que contém hidrotalcitas precipitadas; (c) espessamento do lodo líquido neutralizado para produzir um efluente clarificado e um lodo líquido compactado que contém hidrotalcitas precipitadas; recirculação de um fluxo de lodo líquido compactado ao liquor sobrenadante alimentado na etapa de neutralização (b) e/ou diretamente à etapa de neutralização (b); e (d) descarte do efluente clarificado e do lodo líquido compactado separadamente.

[0008] Este processo permite que as espécies aniônicas sejam capturadas pela hidrotalcita precipitada e, subsequentemente, removidas do liquor sobrenadante. Isto significa que a parte líquida dos resíduos de um processo Bayer pode ser tratada para remover metais pesados e outros materiais que fazem a parte líquida não tratada inadequada para descarte.

[0009] Além disso, o tratamento da parte líquida do modo descrito acima fornece uma alternativa aos processos de evaporação atuais que não são adequados para as áreas que estão sujeitas a alta pluviosidade. Por conseguinte, os resíduos do processo Bayer das plantas em tais áreas podem ser tratados e eliminados, em vez de simplesmente armazenados em grandes lagoas. A requerente prevê que o processo é expansível para aplicação industrial de modo que ele pode processar a totalidade da quantidade produzida por uma instalação industrial que opera um processo Bayer. O volume de licor residual será diferente de planta para planta dependendo da capacidade de produção de uma planta, porém, o processamento em torno de 5 GL/ano (Giga Litros = 109L) de liquor sobrenadante é considerado realizável.

[00010] A hidrotalcita se forma por precipitação, quando o liquor sobrenadante é neutralizado com os conteúdos de cálcio e de magnésio na solução de neutralização. Através de uma extensa campanha de trabalho de pesquisa, o requerente verificou que, embora a hidrotalcita tenha uma forma cristalizada deficiente ela é suscetível de decantar a taxas aceitáveis.

[00011] O requerente descobriu também que o processo proporciona uma melhor decantação quando a carga de sólidos do lodo líquido neutralizado é aumentada através da reciclagem do lodo líquido compactado contendo hidrotalcita o lodo líquido neutralizado, para a etapa de neutralização (b) ou para etapa de espessamento (c). No caso das duas primeiras opções, a requerente observa um aumento de precipitação de hidrotalcita e crescimento de cristais a requerente observa um aumento de precipitação de hidrotalcita e aumento do crescimento de cristais. Ambos os efeitos fazem com que a carga se sólidos do lodo líquido neutralizado aumente e, por conseguinte, melhora as propriedades de decantação da hidrotalcita precipitada. A precipitação melhorada da hidrotalcita também faz com que uma maior quantidade de contaminantes aniônicos contida no liquor sobrenadante seja capturada na hidrotalcita. Isto significa que a carga contaminante do efluente clarificado é menor que carga contaminante produzida sem reciclagem do lodo líquido compactado.

[00012] Como um exemplo, o efluente clarificado produzido no passo (c) pode ter um teor de alumínio inferior a 1000 ppb, preferencialmente menos do que 500 ppb e um pH inferior a 9, de preferência inferior a 8,8. Tal baixo conteúdo de metal pode permitir a eliminação do efluente clarificado diretamente no meio ambiente.

[00013] O requerente também descobriu que a adição de um floculante selecionado para causar a interação com a hidrotalcita, para a etapa de neutralização (b), para o lodo líquido neutralizado ou para a etapa de espessamento (c) resulta em comportamento de decantação melhorado da hidrocalcita durante a etapa de espessamento (c). A requerente observa que o produto hidrotalcita da fase de espessamento (c) é mais denso, quando comparado com o produto hidrotalcita produzido pelo processo quando nenhum floculante é adicionado. Taxas de decantação mais altas acompanham o produto hidrotalcita mais denso. Isto significa que taxas de tratamento de resíduos do processo Bayer mais elevadas podem ser alcançadas e, portanto, maiores volumes de resíduos do processo Bayer podem ser tratados pelo processo de acordo com este aspecto quando é adicionado o floculante apropriado. Acredita o requerente que o floculante ajusta à química da superfície da hidrotalcita precipitada e, portanto, faz com que as partículas aderem entre si quando elas entram em contato. O termo "interação", conforme utilizado ao longo da especificação em relação à interação da hidrotalcita, será levado a ter este significado.

[00014] Por conseguinte, o processo de acordo com este aspecto compreende uma etapa adicional de recirculação de um fluxo de lodo líquido compactado para o liquor sobrenadante alimentado à etapa de neutralização (b) e/ou diretamente ao lodo líquido neutralizado. A quantidade de lodo líquido compactado que é recirculado pode ser selecionada para conseguir uma carga de sólidos de pelo menos 10 g/L no lodo líquido neutralizado enviado para a etapa de espessamento (c). A carga de sólidos pode estar na faixa de 10 a 30 g/L, de preferência na faixa de 10 a 20 g/L. Opcionalmente, o lodo líquido compactado é recirculado em quantidades selecionadas para proporcionar uma carga de sólidos de 14 a 16 g/L.

[00015] A recirculação do lodo compactado pode compreender ainda recircular um fluxo de lodo compactado para a fase de espessamento (c).

[00016] De acordo com outro aspecto da invenção, os resíduos são fornecidos na etapa (a) a uma pluralidade de lagoas da área de decantação, e o processo inclui ainda a seleção de licores sobrenadantes de diferentes lagoas que têm composições químicas diferentes e mistura dos licores sobrenadantes selecionados para produzir o liquor sobrenadante a ser neutralizado na etapa (b).

[00017] Em adição ou alternativamente, o processo inclui ainda a seleção de um fluxo de liquor do processo Bayer tendo uma composição química diferente daquela do liquor sobrenadante produzido na etapa (a) ou dos licores sobrenadantes selecionados, e mistura do fluxo de liquor do processo Bayer selecionado com o(s) referido(s) liquor(es) sobrenadante(s) produzido(s) na etapa (a) para produzir o liquor sobrenadante a ser neutralizado na etapa (b).

[00018] Composição química diferente significa que os componentes são diferentes e/ou a concentração dos referidos componentes é diferente. Os licores sobrenadantes selecionados de diversas lagoas têm diferentes composições químicas, como resultado de transferências de liquor entre essas lagoas, coleta de chuva, processos de evaporação natural e forçada, e os processos biológicos e físico-químicos que ocorrem naturalmente nessas lagoas.

[00019] De preferência, a etapa de seleção de licores sobrenadantes de diferentes lagoas e/ou um fluxo de liquor do processo Bayer, e a etapa de misturar em conjunto o liquor sobrenadante produzido na etapa (a), os licores sobrenadantes selecionados de diferentes lagoas e/ou o fluxo de liquor do processo Bayer selecionado, são ambas conseguidas, de modo que o liquor sobrenadante a ser neutralizado na etapa (b) tem uma proporção molar de carbonato para alumínio de, no máximo, 30: 1, e opcionalmente menos do que 15: 1.

[00020] A mistura dos licores sobrenadantes selecionados de diferentes lagoas, o liquor sobrenadante produzido na etapa (a) e/ou o fluxo de liquor do processo Bayer selecionado, antes da etapa de neutralização (b) ou por meio de adição separada à etapa de neutralização (b), a seguir designado como a operação de mistura, garante que existe remoção suficiente de carbonato durante a precipitação de hidrotalcitas, e que não há excesso de carbonato dissolvido no efluente. Um excesso de carbonato dissolvido no efluente continuaria reagindo após a descarga, resultando na precipitação de carbonato de cálcio contínua na etapa decantação ou descarga no meio ambiente, fazendo com que os sólidos em suspensão do efluente não sejam adequados para serem descarregados no meio ambiente.

[00021] Esta operação de mistura pode ser levada a cabo em uma etapa de pré-mistura, antes da etapa de neutralização (b), ou através da adição separada à etapa de neutralização (b).

[00022] O processo pode ainda compreender uma etapa de adição de floculante, selecionado para causar a interação da hidrotalcita, para as etapas (b) e/ou (c) ou para uma ou mais entradas para as etapas (b) e/ou (c).

[00023] De acordo com uma opção, o floculante pode ser diluído para 0,5 a 2,0 g/L pela adição de floculante diretamente à entrada de solução de neutralização na etapa de neutralização (b).

[00024] De acordo com outra opção, o floculante pode ser diluído inicialmente em um local distante de uma planta para a realização do processo de acordo com este aspecto, transferido para a planta e, em seguida, diluído ainda mais para a concentração requerida antes de alimentar o processo. A diluição inicial pode ser para 1,0 a 3,0 g/L pela adição de água doce e a diluição adicional pode ser para 0,5 a 1,0 g/L. Neste caso, a diluição adicional pode ser realizada pela adição do mesmo tipo de solução que é usada como uma entrada na etapa de neutralização (b).

[00025] O processo de diluição em duas fases reduz o consumo de água doce e minimiza quebra por cisalhamento durante a transferência do floculante preparado.

[00026] O floculante pode ser um floculante polimérico. O floculante pode ser, por exemplo, um floculante de poliacrilamida pouco aniônica, tendo de preferência menos do que 50% anionicidade, tendo mais preferencialmente menos do que 20% de anionicidade, tais como os produtos do grupo FLOPAM do floculante vendido por SNF.

[00027] A etapa de neutralização (b) envolve a alimentação do liquor sobrenadante e a solução de neutralização contendo magnésio a um tanque de mistura. O processo pode envolver controlar as condições no tanque de mistura para produzir lodo líquido neutralizado que permite uma taxa de decantação em uma etapa de espessamento de pelo menos 5 m/h e, opcionalmente, pelo menos, 7 m/h. No entanto, o requerente espera que uma taxa de decantação de mais de 10 m/h pode ser alcançável. As condições no tanque de mistura podem ser controladas ajustando o tempo de permanência do liquor sobrenadante no tanque de mistura e/ou ajustando a intensidade de mistura. Acredita- se que ambos desempenham um papel importante para causar a precipitação de hidrotalcita em uma forma e em quantidades que permitam que taxas de decantação como revelado acima, sejam conseguidas. Com base nestas taxas de decantação, o requerente prevê que o processo pode ser dimensionado para tratar fluxos de resíduos de um processo Bayer industrial mais ou menos na mesma velocidade na qual o fluxo de resíduos é produzido.

[00028] O processo pode envolver o controle da alimentação de liquor sobrenadante e a solução que contém magnésio de tal forma que o liquor sobrenadante de entrada e a solução que contém magnésio têm uma proporção molar de magnésio para alumínio na faixa de pelo menos 4: 1.

[00029] A solução que contém magnésio pode ser água do mar e a proporção em volume de água do mar alimentada para o liquor sobrenadante pode ser superior à proporção em volume necessária para obter a precipitação da hidrotalcita substancialmente completa. A proporção em volume alimentado de água do mar para liquor sobrenadante pode ser pelo menos 2,5:1. A proporção em volume de água do mar para liquor sobrenadante pode ser até 10:1. O excesso de água do mar fornece um efeito de diluição, que age como um amortecedor contra o risco de efluente de má qualidade como um resultado inferior à precipitação de hidrotalcita substancialmente completa.

[00030] A etapa de espessamento (c) pode ser controlada para produzir o lodo líquido compactado com uma carga de hidrotalcita > 100 g/L. Opcionalmente, a etapa de espessamento (c) pode ser controlada para produzir o lodo líquido compactado, com uma carga de hidrotalcita de 110 a 130 g/L. Isto pode envolver a recirculação de um fluxo de lodo líquido compactado para um decantador que recebe lodo líquido neutralizado da etapa de neutralização (b) de tal modo que a carga hidrotalcita do lodo líquido neutralizado combinado e o lodo líquido compactado alimentado ao decantador é >15 g/L.

[00031] A etapa de espessamento (c) pode ainda ser controlada para produzir um efluente clarificado com uma carga de hidrotalcita <10 mg/L.

[00032] O processo pode compreender ainda as etapas de operação (b) e (c) em uma base contínua. Os passos de operação (b) e (c) em uma base contínua podem incluir a recirculação contínua de lodo líquido compactado para as etapas (b) e/ou (c). A estabilidade e desempenho do espessamento na etapa (c) podem ser otimizadas pela operação (b) e (c) com recirculação contínua de lodo líquido ao longo de um período de pelo menos 24 horas.

[00033] A etapa (d) pode envolver a remoção da hidrotalcita do lodo líquido compactado produzido na etapa de espessamento (c). Alternativamente, a etapa de eliminação (d) pode envolver misturar o lodo líquido compactado diretamente com o fluxo de resíduos da refinaria, eliminando a necessidade da etapa remoção de água.

[00034] Em outro aspecto da invenção, é divulgada uma instalação de tratamento de um resíduo de processo Bayer que compreende um lodo liquido contendo resíduo de bauxita e alumínio dissolvido, a planta compreendendo: (a) uma área de decantação para receber os resíduos do processo Bayer, caracterizada no sentido que a área de decantação está adaptada para fazer com que o resíduo de bauxita decante fora do lodo líquido, produzindo desse modo um liquor sobrenadante; (b) um tanque de mistura para receber o liquor sobrenadante e a solução que contém magnésio e cálcio, o tanque sendo adaptado para misturar o liquor sobrenadante e a solução de tal modo que um lodo líquido neutralizado é formado com hidrotalcitas precipitadas em uma forma e em quantidades adequadas para separar as hidrotalcitas do lodo líquido neutralizado por um processo de espessamento; (c) um espessador para receber o lodo líquido neutralizado e para a produção de um efluente clarificado e um lodo liquido compactado que contém as hidrotalcitas precipitadas, e linhas de alimentação para a recirculação do lodo líquido compactado do espessador para um ou mais tanques de mistura, o espessador ou uma linha de alimentação para transportar o lodo líquido neutralizado do tanque de mistura para o espessador.

[00035] A área de decantação pode compreender uma pluralidade de lagoas, e a planta pode ainda compreender meios para selecionar os licores sobrenadantes de diferentes lagoas com diferentes composições químicas e meios para misturar os licores sobrenadantes selecionados para produzir o liquor sobrenadante recebido pelo tanque de mistura.

[00036] Em adição ou alternativamente, a planta pode incluir ainda meios para selecionar um fluxo de liquor do processo Bayer tendo uma composição química diferente daquela do liquor sobrenadante produzido na área de decantação ou dos licores sobrenadantes selecionados, e meios para misturar o fluxo de liquor do processo Bayer selecionado com o(s) referido(s) líquido(s) sobrenadante(s) produzido (s) na área de decantação para produzir o liquor sobrenadante a ser recebido pelo tanque de mistura (b).

[00037] De preferência, os meios para a seleção de licores sobrenadantes de diferentes lagoas e/ou um fluxo de liquor do processo Bayer, e os meios para misturar em conjunto o liquor sobrenadante produzido na área de decantação, os licores sobrenadantes selecionados de diferentes lagoas e/ou o fluxo de liquor do processo Bayer selecionado, são ambos controlados, de modo que o liquor sobrenadante recebido pelo tanque de mistura tem uma proporção molar de carbonato para alumínio de, no máximo, 30:1.

[00038] A planta pode ainda compreender linhas de alimentação para entrega de floculante a um ou mais tanques de mistura, uma linha de alimentação para entrega da solução que contém magnésio ao tanque de mistura, o espessador ou uma linha de alimentação para transportar o lodo líquido neutralizado do tanque de mistura para o espessador.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00039] Não obstante quaisquer outras formas que possam cair dentro do escopo do processo e planta como estabelecido no Resumo, concretizações específicas serão descritas agora, a título de exemplo apenas, com referência aos desenhos anexos, nos quais:

[00040] A Figura 1 é um fluxograma de um processo Bayer, etapas de produção de alumina a jusante e um processo de tratamento de resíduos a jusante de acordo com o processo estabelecido no Sumário; e

[00041] A Figura 2 é um diagrama esquemático de parte de uma planta que trata liquor sobrenadante e que produz efluente clarificado a partir do liquor sobrenadante tratado.

DESCRIÇÃO DA CONCRETIZAÇÃO

[00042] No que diz respeito à Figura 1, o processo Bayer envolve contatar a bauxita com uma solução quente de hidróxido de sódio (NaOH) em um digestor 10 para dissolver o alumínio na bauxita como hidróxido de alumínio ([AI (OH) 4]‘), enquanto outras impurezas sólidas da bauxita permanecem em grande parte não dissolvidas.

[00043] O digestor 10 opera a uma temperatura na faixa de 140 a 280° C, dependendo da fase de óxido de alumínio contido na alimentação de bauxita.

[00044] A solução quente, que agora está carregada de tri-hidróxido de alumínio, é então clarificada em uma fase de decantação e filtragem 12 para remover as impurezas sólidas como resíduo. Os produtos deste processo são um liquor portador e um fluxo de lodo líquido de resíduos de um processo Bayer contendo material não aproveitável suspenso em um fluxo de liquor contendo soda cáustica e alumínio dissolvido.

[00045] O liquor portador clarificado é então transferido para uma fase de precipitação 14, onde o líquido clarificado é arrefecido para causar a precipitação do tri-hidróxido de alumínio (AI (OH) 3).

[00046] O tri-hidróxido de alumínio é em seguida separado do liquor por meio de separação por gravidade ou filtração sob vácuo. O liquor é passado através da linha 15 a uma etapa de concentração cáustica 16 onde a água é evaporada do liquor residual clarificado. O liquor residual é devolvido para o digestor 10 para entrar em contato novamente com a bauxita fresca e para dissolver a alumina na bauxita.

[00047] O tri-hidróxido de alumínio a partir da fase de precipitação 14 é lavado através de filtros de vácuo em uma fase de lavagem 18 para remover liquor clarificado residual, produzindo desta forma uma massa de filtro lavada de tri-hidróxido de alumínio.

[00048] O tri-hidróxido de alumínio que sai da etapa de lavagem 18 está a uma temperatura de aproximadamente 60° C. Em seguida, passa para os estágios de pré-aquecimento e calcinação 20 para contatar com o ar quente e gases de combustão para reduzir o teor de umidade da massa do filtro de tri-hidróxido de alumínio de aproximadamente 6% em peso a 0% do peso e causar a decomposição do tri-hidróxido de alumínio para alumina para fundição.

[00049] O fluxo de resíduos do processo Bayer da etapa de decantação e filtragem 12 é enviado para uma área de decantação, sob a forma de uma lagoa de sedimentação 22. Ao longo do tempo, o resíduo de bauxita no fluxo de resíduos do processo Bayer decanta por ação da gravidade para formar um leito de "lama vermelha" na bacia de sedimentação 22 e, ao fazê-lo, deixa um liquor sobrenadante, transportando alumínio e outras impurezas, como uma camada líquida acima do leito de "lama vermelha" 30 da lagoa. Um fluxo 32 de liquor sobrenadante é recuperado a partir da lagoa de decantação 22 e é enviado para uma etapa de neutralização que é realizada em um tanque de mistura 24.

[00050] Praticamente, a lagoa de decantação pode conter lagoas de armazenamento separadas que contêm liquores sobrenadantes de diferentes composições químicas e concentração devido à operação destas lagoas e processos naturais. Neste caso, o liquor sobrenadante a ser neutralizado no tanque de mistura 24 pode ser produzido a partir de uma mistura de licores sobrenadantes selecionados de diferentes lagoas com diferentes composições químicas. Na concretização representada na figura 1, a operação de mistura é levada a cabo através da adição separada a o tanque de mistura 24 de dois fluxos separados de liquor sobrenadante 32 e 33. Alternativamente, a operação de mistura pode ser realizada em um tanque de pré-mistura, antes do tanque de mistura 24.

[00051] Além disso, os licores sobrenadantes 32 e 33 podem exigir mais mistura com um fluxo de liquor de processo Bayer adicional, que pode ser um liquor sobrenadante de um fluxo de outra lagoa de decantação na área de sedimentação, e/ou um fluxo de liquor de outra parte do processo Bayer. Na concretização representada na figura 1, o liquor sobrenadante a ser neutralizado no tanque de mistura 24 é produzido a partir de uma mistura de dois fluxos separados 32 e 33 de liquor sobrenadante e um outro fluxo 35 recuperado a partir da filtração do tri-hidrato de alumínio na etapa 14. A seleção de fluxos de licores sobrenadantes 32 e 33 de diferentes lagoas e o fluxo de liquor 35 do processo Bayer, e a mistura destes fluxos são ambas conseguidas, de modo que o liquor sobrenadante resultante a ser neutralizado no tanque de mistura 24 tem uma proporção molar de carbonato para alumínio de, no máximo, 30:1, de preferência inferior a 15:1. Na concretização representada na figura 1, a operação de mistura é levada a cabo através da adição separada ao tanque de mistura 24 de três fluxos separados 32, 33 e 35. Alternativamente, a operação de mistura pode ser realizada em um tanque de pré-mistura, antes do tanque de mistura 24.

[00052] Uma solução contendo magnésio e cálcio dissolvido, neste caso, a água do mar 34 é fornecida ao tanque de mistura 24, em conjunto com um floculante 50. A água do mar 34 atua para neutralizar o liquor sobrenadante. Isto faz precipitar a hidrotalcita com uma estrutura química que captura o alumínio e outras impurezas no liquor sobrenadante 32, removendo-os, desse modo, partir da fase líquida.

[00053] O floculante 50 é selecionado para provocar uma interação entre os cristais de hidrotalcita para fazer com que eles se liguem em conjunto. Isto produz aglomerados de cristais de hidrotalcita. Os aglomerados têm uma densidade que é maior do que a densidade dos cristais soltos de hidrotalcita e, conforme o requerente tem descoberto, resulta em que os aglomerados possuem propriedades melhoradas de decantação em comparação com os cristais de hidrotalcita soltos. Isto é importante no contexto de tratamento de grandes quantidades de resíduos do processo Bayer a taxas que sejam as mesmas ou semelhantes às taxas em que os resíduos são gerados por uma planta produtora de alumina industrial.

[00054] Para assegurar que os licores sobrenadantes dos fluxos 32 e 33 incluindo o liquor do fluxo 35, sejam neutralizados e que ocorra precipitação de hidrotalcita completa, água do mar é fornecida ao tanque de mistura 24, em quantidades que são, pelo menos, o dobro da quantidade de liquor sobrenadante 32 fornecida ao tanque de mistura 24. No entanto, na prática, a proporção de água do mar 34 para liquor sobrenadante fornecido ao tanque de mistura 24, que é feito dos fluxos de licores sobrenadantes 32 e 33 e inclui o liquor do fluxo 35, está na proporção de 2,5: 1 a 10:1. O excesso de água do mar 34 proporciona um efeito de diluição e, por conseguinte, não tem impacto sobre a neutralização e precipitação da hidrotalcita. O excesso de água do mar 34 também proporciona um amortecimento contra o risco da má qualidade do efluente no caso em que ocorra menos precipitação de hidrocalcita substancialmente completa.

[00055] O floculante 50 adicionado ao tanque de mistura 24 compreende floculante de poliacrilamida anionicamente baixo. No entanto, os floculantes que causam as mesmas propriedades de interação da hidrotalcita ou propriedades semelhantes podem ser adotados no lugar de estfloculante.

[00056] O requerente verificou que as taxas de decantação de pelo menos 7 m/h podem ser conseguidas com dosagem de floculante para o tanque de mistura 24 de 500 g/t de sólidos na alimentação para um decantador 26, incluindo sólidos re-circulados alimentados por uma linha de recirculação 46. No entanto, a taxa de dosagem real de floculante é ajustada dependendo da carga de sólidos na alimentação do decantador 26. Especificamente, as doses de floculante são aumentadas para de cargas de sólidos mais elevados no lodo líquido neutralizado 44 para assegurar que floculante suficiente esteja disponível para causar interação de hidrotalcita que resulte em aglomeração de hidrotalcita suficientemente densa.

[00057] Enquanto o floculante 50 pode ser adicionado diretamente ao processo, as taxas de dosagem de floculante podem ser controladas através da diluição do floculante antes de alimentar o processo. Por exemplo, o floculante pode ser inicialmente diluído com água doce em um local distante do tanque de mistura 24 e depois diluído para a concentração requerida (isto é, em torno de 500 g/t) em um local perto do tanque de mistura 24. A diluição inicial pode ser com água doce para conseguir o floculante na faixa de 1,0 a 3,0 g/Lê a diluição adicional pode ser de 0,5 a 1,0 g/L. A diluição adicional, em conformidade com a concretização mostrada nas Figuras 1 e 2, compreende a adição de água do mar à solução floculante inicialmente diluída. Alternativamente, o floculante pode ser diluído para a taxa de dosagem exigida pelo processo em uma única etapa de diluição.

[00058] O lodo líquido neutralizado 44 é enviado para um estágio de espessamento, sob a forma de um decantador 26. As condições dentro do decantador 26 são relativamente quietas de modo que a hidrotalcita se decanta de uma forma relativamente compacta na base do decantador 26. A fase de líquida próxima ao topo do decantador 26 contém níveis muito baixos de hidrotalcita, por exemplo, menos de 10 mg/L, e contém níveis muito baixos de alumínio dissolvido e metais pesados. Esta fase líquida é deixada fluir desde o decantador 26 como um efluente clarificado 38. Enquanto algum processamento adicional pode ser necessário, a carga contaminante do efluente clarificado 38 está em níveis que permitem considerar o efluente clarificado 38 para ser descarregado no ambiente.

[00059] A hidrotalcita compactada na base do decantador 26 é extraída como um sub-desbordamento como um lodo líquido compactado 36. Controlar as condições no tanque de mistura 24 e no decantador 26 produz uma carga de sólidos no lodo líquido compactado 36 de pelo menos 120 g/L, e até 200 g/L. Uma parte da suspensão compactada 36 é enviada para uma instalação de dessecação 40 para desidratar o lodo líquido compactado 36 como preparação para a eliminação posterior da hidrotalcita, ou pode ser reciclado e injetado no fluxo de lama de resíduos para deposição conjunta, sem remoção de água.

[00060] Outra porção do lodo líquido compactado 36 é devolvida ao tanque de mistura 24 através da linha de recirculação 46. O objetivo disto é proporcionar partículas de hidrotalcita ao tanque de mistura 24 como sementes para promover a precipitação da hidrotalcita e como parte da reação de neutralização. O objetivo também é aumentar a carga de carga de sólidos do lodo líquido neutralizado 44 para aproximadamente 15 g/L. Especificamente, o requerente entende que a obtenção de taxas de decantação suficientes e a consecução de um lodo líquido compactado de hidrotalcita no decantador 26 exige que a carga de sólidos na alimentação do decantador 26, de acordo com esta concretização esteja em torno de 15g/L. Prevê-se, no entanto, que esta carga - alvo de sólidos da alimentação do decantador 26 pode variar dependendo equipamentos da planta e química do processo. A pesar disso, o requerente reconhece a importância de se manter uma carga de sólidos suficientemente alta no lodo líquido neutralizado 44 como um fator que afeta a decantação e compactação das partículas de hidrotalcita no decantador 26.

[00061] Fazendo referência à Figura 2, o requerente reconhece que o lodo líquido compactado 36 pode ser enviado através da linha de recirculação 52 para uma linha de alimentação que transporta lodo líquido neutralizado 44 para o decantador 26.

[00062] O lodo líquido compactado 36 também é reciclado para o decantador 26 através da linha de recirculação 54. O objetivo dessa reciclagem é para cisalhar a hidrotalcita decantada de modo que permanece em uma forma compacta como um lodo líquido sem afetar significativamente a carga de sólidos do sub-desbordamento extraído do decantador 26. A recirculação deve normalmente ser sustentada continuamente, a fim de manter as hidrotalcitas em forma de lodo líquido.

[00063] Embora a Figura 1 mostre o floculante 50 adicionado ao tanque de mistura 24 diretamente, é possível operar o processo ao agregar adicionalmente ou alternativamente o floculante através de uma linha de alimentação 60 à entrada de água do mar 34 no tanque de mistura 24, através de uma linha de alimentação 56 para o lodo líquido neutralizado 44 enviado para o decantador 26 ou através de uma linha de alimentação 58 diretamente para dentro do decantador 26.

[00064] A adição de floculante através da linha de alimentação 60 pode ser parte de um processo de diluição de floculante em duas etapas com a segunda etapa sendo realizada por meio da adição de floculante 50 à água do mar 34.

[00065] A adição de floculante 50 diretamente ao tanque de mistura 24 através da linha de alimentação 56 ou por meio da linha de alimentação 58 é representativa de diluição de floculante em um único estágio para o nível definitivo de dosagem de floculante e alimentação do processo pelas linhas de alimentação mencionadas.

[00066] O requerente prevê que a concretização do processo mostrado nas Figuras 1 e 2 é capaz de produzir taxas de decantação de hidrotalcita superiores a 5m/h e possivelmente maiores do que 10 m/h. Isto permite que o processo seja operado a uma escala industrial para tratar mais do que 5 GL/ano (Giga Litros = 109L) de liquor sobrenadante obtidos como resíduo de um processo Bayer. Isto significa que o processo descrito na presente concretização é capaz de tratar resíduos do processo Bayer, a uma taxa aproximadamente equivalente à velocidade com que o resíduo é produzido.

[00067] Embora um certo número de concretizações específicas de aparelhos e métodos tenha sido descrito, deve notar-se que o aparelho e o método podem ser concretizados de muitas outras formas.

[00068] Por exemplo, o processo descrito aqui e apresentado nas Figuras 1 e 2 é um processo contínuo, pelo menos no que diz respeito ao tratamento do liquor sobrenadante 32. Em outras palavras, liquor sobrenadante 32 é continuamente extraído da lagoa de decantação 22, e dois fluxos contínuos de licores sobrenadantes 32 e 33, bem como outro fluxo de liquor 35 do processo Bayer são fornecidos ao tanque de mistura 24, em conjunto com uma alimentação contínua de água do mar 34, lodo líquido compactado 36 recirculado e floculante 50. A seleção e a mistura dos fluxos 32, 33 e 35 são controladas de modo que a composição resultante dos fluxos 32, 33 e 35 alimentada continuamente ao tanque de mistura 24 tem uma proporção molar de carbonato de sódio para alumínio de, no máximo, 30:1, de preferência inferior a 15:1. Um fluxo contínuo de lodo líquido neutralizado 44 deixa o tanque de mistura 24 e é fornecido de forma contínua ao decantador 26. O lodo líquido compactado 36 é continuamente reciclado para o decantador 26 por meio da linha 54. Efluente clarificado 38 e lodo líquido compactado 36 deixam o decantador 26 como transbordamento e sub- desbordamento respectivamente. No entanto, não é necessário que o processo seja operado em uma base totalmente contínua e o escopo do processo não se limita à operação totalmente contínua. Por conseguinte, será apreciado que o uma ou mais das etapas do processo descrito aqui possam ser operadas baseadas em lotes.

[00069] Nas reivindicações que se seguem, e na descrição anterior, exceto onde o contexto o exija de outro modo, devido à linguagem expressa ou implicação necessária, a palavra "compreendem" e variações tais como "compreende" ou "compreendendo"são utilizadas em um sentido inclusivo, isto é, para especificar a presença de características indicadas, porém não impede a presença ou adição de outras características em várias formas de realização do aparelho e método, tal como aqui divulgado.

Claims

1. Processo para o tratamento de um resíduo de processo Bayer que compreende um lodo líquido contendo resíduo de bauxita e alumínio dissolvido, o processo caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: (a) alimentação de resíduos para uma área de decantação para fazer com que o resíduo de bauxita sedimente fora do lodo líquido, produzindo deste modo um liquor sobrenadante; (b) neutralização do liquor sobrenadante com uma solução que contém magnésio e cálcio para produzir um lodo líquido neutralizado que contém hidrotalcitas precipitadas; (c) espessamento do lodo líquido neutralizado para produzir um efluente clarificado e um lodo líquido compactado que contém hidrotalcitas precipitadas; recirculação de um fluxo de lodo líquido compactado ao liquor sobrenadante alimentado na etapa de neutralização (b) e/ou diretamente à etapa de neutralização (b); e (d) descarte do efluente clarificado e do lodo líquido compactado separadamente.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a quantidade de lodo líquido compactado que é recirculado é selecionada para conseguir uma carga de sólidos de pelo menos 10 g/L no lodo líquido neutralizado enviado para a etapa de espessamento (c).

3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o processo compreende ainda um fluxo de recirculação do lodo líquido compactado para a etapa de espessamento (c).

4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que os resíduos são fornecidos na etapa (a) a uma pluralidade de lagoas da área de decantação, e em que o processo inclui ainda a seleção de liquores sobrenadantes de diferentes lagoas que têm composições químicas diferentes e mistura dos líquidos sobrenadantes selecionados para produzir o liquor sobrenadante a ser neutralizado na etapa (b).

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado no sentido que, o processo inclui ainda: - seleção de um fluxo de licor do processo Bayer tendo uma composição química diferente daquela do liquor sobrenadante produzido na etapa (a) ou dos licores sobrenadantes selecionados, e - mistura do fluxo de liquor do processo Bayer selecionado com o(s) referido(s) liquor(es) sobrenadante(s) produzido(s) na etapa (a) para produzir o liquor sobrenadante a ser neutralizado na etapa (b).

6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 e 5, caracterizado pelo fato de que a etapa de seleção de liquores sobrenadantes de diferentes lagoas e/ou um fluxo de liquor do processo Bayer, e a etapa de misturar em conjunto o liquor sobrenadante produzido na etapa (a), os liquores sobrenadantes selecionados de diferentes lagoas e/ou o fluxo de liquor do processo Bayer selecionado, são ambas conseguidas, de modo que o liquor sobrenadante a ser neutralizado na etapa (b) tem uma proporção molar de carbonato para alumínio de, no máximo, 30: 1.

7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o processo ainda compreende uma etapa de adição de floculante, selecionado para causar a interação da hidrotalcita, para as etapas (b) e/ou (c) ou para uma ou mais entradas para as etapas (b) e/ou (c).

8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o floculante é diluído para 0,5 a 2,0 g/L pela adição de floculante diretamente à entrada de solução de neutralização na etapa de neutralização (b).

9. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o processo compreende ainda inicialmente a diluição do floculante em um local distante de uma planta para a realização do processo, transferindo para a planta o floculante diluído e, em seguida, diluído ainda mais para a concentração requerida antes de alimentar o processo.

10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a etapa de neutralização (b) envolve a alimentação do liquor sobrenadante e a solução de neutralização a um tanque de mistura e envolve controlar as condições no tanque de mistura para produzir lodo líquido neutralizado que permite uma taxa de decantação em uma etapa de espessamento de pelo menos 5 m/h.

11. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado no sentido que as condições no tanque de mistura são controladas ajustando o tempo de permanência do liquor sobrenadante no tanque de mistura e/ou ajustando a intensidade de mistura.

12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a etapa de neutralização (b) envolve o controle da alimentação de liquor sobrenadante e solução de tal modo que as entradas de liquor sobrenadante e a solução proporcionam uma proporção molar de magnésio para alumínio na faixa de pelo menos 4: 1.

13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que a solução é água do mar e a água do mar e o liquor sobrenadante são alimentados em uma relação de volume superior à proporção de volume necessária para obter a precipitação de hidrotalcita substancialmente completa.

14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que a etapa de espessamento (c) é controlada para produzir o lodo líquido compactado com uma carga de hidrotalcita > 100 g/L.

15. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que a etapa de espessamento (c) é controlada para produzir o lodo líquido compactado com uma carga de hidrotalcita de 110 a 130 g/L.

16. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que o processo compreende adicionalmente uma etapa de recirculação de um fluxo de lodo líquido compactado para um decantador que recebe lodo líquido neutralizado da etapa de neutralização (b) de tal modo que a carga hidrotalcita do lodo líquido neutralizado combinado e o lodo líquido compactado alimentado ao decantador é >15 g/L.

17. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que a etapa de espessamento (c) é controlada adicionalmente para produzir um efluente clarificado que tem uma carga de hidrotalcita> 10 mg/L.

18. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato de que o processo compreende adicionalmente as etapas de operação (b) e (c) em uma base contínua.

19. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizado pelo fato de que a etapa de eliminação (d) envolve a remoção da hidrotalcita do lodo líquido compactado produzido na etapa de espessamento (c).

20. Planta para o tratamento de um resíduo de processo Bayer que compreende um lodo líquido contendo resíduo de bauxita e alumínio dissolvido, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 19, a planta caracterizada pelo fato de que compreende: (a) uma área de decantação para receber os resíduos do processo Bayer, em que a área de decantação está adaptada para fazer com que o resíduo de bauxita decante fora do liquor, produzindo desse modo um liquor sobrenadante; (b) um tanque de mistura para receber o liquor sobrenadante e a solução que contém magnésio e cálcio, o tanque sendo adaptado para misturar o liquor sobrenadante e a solução de tal modo que um lodo líquido neutralizado é formado com hidrotalcitas precipitadas em uma forma e em quantidades adequadas para separar as hidrotalcitas do lodo líquido neutralizado por um processo de espessamento; (c) um espessador para receber o lodo líquido neutralizado e para a produção de um efluente clarificado e um lodo liquido compactado que contém as hidrotalcitas precipitadas, e linhas de alimentação para a recirculação do lodo líquido compactado do espessador para tanques de mistura ou uma linha de alimentação para transportar o lodo líquido neutralizado do tanque de mistura para o espessador.