BR112016008867B1 - processo para a recuperação de metais valiosos - Google Patents

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Abstract

a presente invenção se refere a um processo para a recuperação dos metais valiosos e/ou os seus óxidos a partir dos resíduos de bauxita da lama vermelha ou similar. o processo compreende: a calcinação de um resíduo da lama vermelha que possui um ph inferior a cerca de 10 para fornecer um resíduo da lama vermelha calcinado; lixiviação do ácido do resíduo da lama vermelha calcinado para fornecer um componente sólido rico em sílica e um lixiviado em ácido; separação do componente sólido rico em sílica e lixiviado em ácido; precipitação de um componente sólido rico em ferro a partir do lixiviado em ácido; e separação do componente sólido rico em ferro precipitado a partir do lixiviado em ácido para fornecer um licor rico em alumínio.

Description

“PROCESSO PARA A RECUPERAÇÃO DE METAIS VALIOSOS”
Pedido de Patente Relacionado [001]O presente pedido reivindica a prioridade do pedido provisório de patente australiana 2013/904.057 intitulada “Deriving High Value Products From Waste Red Mud” e depositado em 21 de outubro de 2013, cujo conteúdo está incorporado no presente como referência na sua totalidade.
Campo da Invenção [002]A presente invenção se refere aos processos para a recuperação e purificação de metais, metaloides, seus óxidos ou outros artigos valiosos a partir dos resíduos de bauxita (lama vermelha) e outros minérios.
[003]Ao longo da presente invenção, referência especificamente será feita para a recuperação de metais, metaloides, seus óxidos ou outros artigos valiosos da lama vermelha. No entanto, será considerado que os processos descritos no presente também podem ser aplicados a outros minérios ou materiais residuais que contêm os óxidos e hidróxidos de alumínio, óxidos de ferro, óxidos de silício e outros metais vestigiais.
Antecedentes da Invenção [004]Um subproduto tóxico do processo Bayer, a lama vermelha provou ser problemática na indústria durante diversas décadas. A substância é gerada como um produto residual durante a produção de alumina. Para cada tonelada de alumina produzida, de 1 a 2 toneladas da lama vermelha são criadas como um fluxo dos resíduos. As estimativas atuais colocam os estoques globais da lama vermelha em de 2,5 a 3 bilhões de toneladas. A produção mundial está estimada em 50 milhões de toneladas por ano, com a Austrália sendo o maior contribuinte (sua produção é de até 25 milhões de toneladas por ano). Estima-se que a demanda por alumina irá aumentar ao longo das décadas seguintes, a partir de uma combinação de economias em desenvolvimento e tecnologias emergentes. O problema de como lidar com a
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2/21 lama vermelha, por conseguinte, é uma questão importante.
[005]Os efeitos tóxicos atribuídos à lama vermelha são devidos à sua natureza altamente cáustica (isto é, básica). Durante o estágio inicial de produção da alumina tradicional, a bauxita é reagida com o hidróxido de sódio concentrado (soda cáustica) em temperatura. Os rejeitos descartados contêm uma proporção elevada de soda cáustica, em uma forma bruta e quimicamente combinada. O “resíduo” da lama vermelha, por conseguinte, é altamente corrosivo para a flora, fauna e meio ambiente, e deve ser parcialmente tratado para possibilitar o armazenamento seguro e responsável. Os métodos atuais empregam a lavagem parcial do resíduo tóxico para reduzir a natureza cáustica, antes do armazenamento na evaporação de lagoas ou pilhas secas. Estes também são problemáticos; a evaporação das lagoas em última análise, invadem e reagem com o ecossistema circundante, enquanto que as pilhas secas devem ser constantemente conservadas para limitar o escoamento cáustico e varredura de superfície. Os derramamentos da lama vermelha resultaram em mortes humanas, além de danificar os rios, ecossistemas, construções e casas. Uma solução viável para o tratamento e/ou recuperação da lama vermelha é necessário.
[006]Os métodos anteriores empregados para o tratamento e/ou recuperação da lama vermelha tentaram lidar com a toxicidade, através da neutralização parcial ou processamento adicional. Queensland Alumina Limited utilizou a água do mar para o tratamento parcial, reduzindo a natureza cáustica do resíduo, antes do armazenamento. No entanto, tais métodos não eliminam completamente os perigos aparentes com a substância, nem utilizam a totalidade dos resíduos. Outros métodos adotaram o canal da recuperação de metal a partir dos resíduos. Por exemplo, a recuperação de óxidos de ferro foi bem sucedida, assim como a recuperação de titânio empregando a lixiviação ácida sulfúrico seguida de
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3/21 separação magnética. A Alcoa desenvolveu um processo que envolve a eliminação da lama vermelha em componentes adequados para diversas aplicações; seus produtos Red Sand, Red Lime e Alkaloam apresentam utilizações em áreas tais como a agricultura, drenagem ácida de mina e catálise. No entanto, outras abordagens utilizam a lama vermelha neutralizada para os materiais de construção, cerâmicas, tratamento de águas residuais e outras aplicações inovadoras. A principal desvantagem da maior parte destes canais é a incapacidade de utilizar a maior parte dos resíduos da lama vermelha. Diversos metais de valor acrescentado são retidos dentro do resíduo e, até o momento, não foi desenvolvido nenhum processo que utilize a maior parte dos materiais valiosos retidos. A composição típica da lama vermelha contém até 25% de alumina, 60% de ferro e 15% de sílica. Outros metais tais como o titânio, magnésio e gálio também estão presentes em quantidades vestigiais.
[007]Existe uma necessidade de processos que processem a lama vermelha para fornecer os materiais valiosos e/ou para superar as dificuldades associadas com o armazenamento da lama vermelha.
Descrição Resumida da Invenção [008]A presente invenção resulta da nossa investigação de processos que utilizam a água do mar para a neutralização parcial da lama vermelha, seguida por uma técnica de extração inovadora que separa os metais valiosos e/ou os seus óxidos contidos. Os produtos resultantes são os óxidos de ferro (hematita e magnetita), alumina de pureza elevada (HPA), alumina para fundição (SGA), sílica de pureza elevada (HPS), em conjunto com outros metais e metais terrosos raros.
[009]De acordo com um primeiro aspecto, é fornecido um processo para a recuperação dos metais valiosos e/ou os seus óxidos a partir dos resíduos de bauxita da lama vermelha ou similares, o processo
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4/21 compreende:
(a) a calcinação de um resíduo da lama vermelha que possui um pH inferior a cerca de 10 para fornecer um resíduo da lama vermelha calcinado;
(b) a lixiviação ácida do resíduo da lama vermelha calcinado para fornecer um componente sólido rico em sílica e um lixiviado em ácido;
(c) a separação do componente sólido rico em sílica e do lixiviado em ácido;
(d) a precipitação do componente sólido rico em ferro a partir do lixiviado em ácido; e (e) a separação do componente sólido rico em ferro precipitado a partir do lixiviado em ácido para fornecer um licor rico em alumínio.
[010]Nas realizações, o processo ainda compreende: a recuperação de sílica a partir do componente sólido rico em sílica, a recuperação dos óxidos de ferro a partir do componente sólido rico em ferro, e/ou a recuperação de alumina a partir do licor rico em alumínio.
[011]Nas realizações, o processo ainda compreende uma etapa de ajuste do pH de um resíduo de bauxita da lama vermelha até cerca de pH de 9 a 10 para fornecer um resíduo da lama vermelha neutralizado. O pH do resíduo de bauxita da lama vermelha pode ser ajustado através da lavagem com água até que o pH do resíduo seja de cerca de pH de 9 a 10. Nas realizações, o pH do resíduo de bauxita da lama vermelha é ajustado para cerca de 9,5. De maneira vantajosa, o resíduo de bauxita da lama vermelha pode ser lavado com a água do mar.
[012]Nas realizações, a etapa de lixiviação de ácido é realizada a uma temperatura elevada.
[013]Nas realizações, a sílica é recuperada a partir do material sólido rico em sílica através do processamento térmico rápido (RTP), lavagem
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5/21 com o ácido e, em seguida, a lavagem básica de sílica para se obter a pureza elevada (HPS).
[014]Nas realizações, os óxidos de ferro são recuperados a partir dos materiais ricos em ferro através da separação de sólido / líquido dos materiais ricos em ferro seguido por calcinação de óxidos de ferro. Uma quantidade superior a 90% do ferro contida na parte interna da lama vermelha podem ser recuperados desta maneira.
[015]Nas realizações, a alumina é recuperada a partir do licor rico em alumínio através da extração do líquido / líquido seguido por extração de retorno do licor rico em alumínio com o ácido, separação do Al(OH)3 precipitado e calcinação de alumina para se obter a pureza elevada.
[016]Opcionalmente, o processo ainda compreende uma etapa de recuperação de metais vestigiais, tais como o titânio, a partir do lixiviado em ácido.
[017]De acordo com um segundo aspecto, é fornecido um produto de óxido de ferro produzido através do processo do primeiro aspecto da presente invenção.
[018]De acordo com um terceiro aspecto, é fornecido um produto de sílica produzido através do processo do primeiro aspecto da presente invenção.
[019]De acordo com um quarto aspecto, é fornecido um produto de alumina produzido através do processo do primeiro aspecto da presente invenção.
[020]De acordo com um quinto aspecto, é fornecido um produto de óxido de titânio produzido através do processo do primeiro aspecto da presente invenção.
Breve Descrição das Figuras [021]As realizações da presente invenção serão discutidas com
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6/21 referência às Figuras anexas, em que:
- A Figura 1 é um diagrama de fluxo mostrando uma realização de um processo de separação de metais valiosos e/ou os seus óxidos a partir da lama vermelha, de acordo com a presente invenção.
- A Figura 2 é um diagrama de fluxo mostrando uma realização de um processo de recuperação de metais valiosos e/ou os seus óxidos a partir da lama vermelha, de acordo com a presente invenção. As linhas tracejadas na Figura representam as etapas opcionais no processo.
- A Figura 3 é um diagrama de fluxo mostrando uma realização de um processo de recuperação de metais valiosos e/ou os seus óxidos a partir da lama vermelha, de acordo com a presente invenção. As linhas tracejadas na Figura representam as etapas opcionais no processo. Os símbolos de A a P na
Figura 3 se referem aos seguintes pontos de amostragem e análise necessária:
Ponto de amostragem Fase da amostra Tipo de análise
A Sólida XRD/XRF e SEM
B Líquida/Sólida pH
C Sólida XRD/XRF e SEM
D Líquida/Sólida XRD/XRF. ICP e pH
E Líquida ICP
F Líquida ICP
G Líquida pH
H Sólida XRD/XRF e GD-MS e SEM
I Sólida XRD/XRF e GD-MS e SEM
J Líquida ICP e pH
K Líquida ICP e pH
L Sólida XRD/XRF e GD-MS e SEM
M Sólida XRD/XRF e GD-MS e SEM
N Sólida XRD/XRF e SEM
O Sólida XRD/XRF e GD-MS e SEM
P Sólida XRD/XRF e GD-MS e SEM
Descrição Detalhada da Invenção [022]Conforme utilizados no presente, os termos “lama vermelha” e “lodo vermelho” significa o produto dos resíduos sólidos do processo da Bayer para a refinação de bauxita para fornecer a alumina. A lama vermelha é
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7/21 um produto dos resíduos gerado pela indústria de fabricação de alumínio. A lama vermelha normalmente possui a seguinte composição geral: Fe2O3-30 para 60%, Al2O3-10 para 20%, SiO2-3 para 50%, Na2O-2 para 10%, CaO-2 para 8% e TiO2-0 para 10%. Referência feita no presente aos resíduos da lama vermelha “ou similares” significa que outros minérios ou materiais que possuem uma composição similar àquela da lama vermelha.
[023]Conforme utilizado no presente, o termo “cerca de”, quando utilizado em referência a um parâmetro ou valor do processo significa que o valor é de, pelo menos, cerca de 10% do valor indicado.
[024]Conforme discutido, foi desenvolvido um processo para a recuperação e purificação de metais, metaloides, os seus óxidos e/ou outros artigos de valor retidos a partir dos resíduos de bauxita (lama vermelha) e outros minérios. De maneira vantajosa, o processo pode incluir a monitoração em linha e os pontos de amostragem de controle de qualidade específicos, para os testes analíticos dos produtos iniciais, intermediários e finais. Além disso, a totalidade da lama vermelha é utilizada no processo, com todas as propriedades tóxicas eliminadas e o desperdício mínimo do material inicial. Os produtos finais obtidos incluem:
- os óxidos de ferro, Fe2O3 e Fe3O4, pureza de 2N a 4N
- o ióxido de titânio, TiO2, pureza de 2N a 4N
- a alumina de pureza elevada (HPA), Al2O3, pureza de 3 N a 7 N
- a sílica de pureza elevada (HPS), SiO2, pureza de 3 N a 7 N [025]Com referências às Figuras, o processo (10) da presente invenção compreende a calcinação (20) de um resíduo da lama vermelha (16) que possui um pH inferior a cerca de 10 para fornecer um resíduo da lama vermelha calcinado (22). O resíduo da lama vermelha calcinado (22), em seguida, é lixiviado em ácido em uma etapa de lixiviação ácida (24) para fornecer um componente sólido rico em sílica (26) e um lixiviado em ácido (28).
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O componente sólido rico em sílica (26), e o lixiviado em ácido (28) são separados na etapa de separação (30) e um componente sólido rico em ferro (38) é precipitado a partir do lixiviado em ácido (28). O componente sólido rico em ferro (38) é separado a partir do lixiviado em ácido (28) para fornecer um licor rico em alumínio (44).
[026]Nas realizações, o processo ainda compreende a recuperação de sílica a partir do componente sólido rico em sílica (26), a recuperação dos óxidos de ferro a partir do componente sólido rico em ferro (38), e/ou a recuperação de alumina a partir do licor rico em alumínio (44).
[027]Um processo mais detalhado (10) da presente invenção é mostrado nas Figuras 2 e 3. O processo (10) compreende uma etapa (12) de ajuste do pH de um resíduo de bauxita da lama vermelha (14) a cerca de pH de 9 a 10 para fornecer um resíduo da lama vermelha parcialmente neutralizado (16). Nas realizações específicas, o pH de um resíduo de bauxita da lama vermelha (14) é ajustado para pH 9,5. O pH do resíduo de bauxita da lama vermelha (14) é ajustado através da lavagem com água até que o pH do resíduo da lama vermelha parcialmente neutralizado seja de cerca de 9 a 10, tal como pH 9,5. O resíduo de bauxita da lama vermelha pode ser lavado com a água do mar. A água do mar pode ser filtrada de qualquer resíduo antes da utilização, utilizando os métodos convencionais.
[028]Uma proporção inicial de 1:5 do resíduo de bauxita da lama vermelha para água do mar é adequada. A neutralização normalmente é realizada sob agitação constante. O pH é constantemente monitorado, com um ponto final desejado de pH de 9 a 10. Um pH de ponto final de 9,5 é especialmente adequado. A pasta da água do mar / resíduo de bauxita da lama vermelha resultante é deixado para acomodar durante de 1 a 3 horas. Opcionalmente, um floculante pode ser adicionado neste ponto para auxiliar a decantação. Os floculantes adequados incluem os floculantes com base em
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9/21 poliacrilamida, tais como o CYFLOC HX-600 e CYFLOC HX-400 (ambos comercialmente disponíveis de Cytec Industries, Inc).
[029]A parte do líquido (18) da mistura é separada do resíduo da lama vermelha neutralizado (16). A porção de líquido (18) e o resíduo da lama vermelha neutralizado (16) podem ser separados através de qualquer método adequado, tal como a decantação, filtração, centrifugação, ou suas combinações. A água do mar residual (18) obtida pode ser totalmente neutralizada utilizando o ácido sulfúrico concentrado (0,05 L por 1.000 L de água do mar), enviada para o resíduo (sujeito às regulamentações adequadas) ou evaporada em tanques dos resíduos para a produção das hidrotalcitas e sais neutros. Estes ainda podem ser processados e comercializados como subprodutos de valor acrescentado. O resíduo da lama vermelha neutralizado (16) pode ser amostrado, secado e analisado utilizando a fluorescência de raios X / Difração de raios X (FRX / DRX) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Isto estabelece o componente composto do resíduo da lama vermelha (16) e, consequentemente, o rendimento esperado dos produtos finais.
[030]Em alguns casos, o resíduo da lama vermelha anteriormente pode ser, pelo menos, parcialmente neutralizado (isto é, possui um pH inferior a cerca de 10) e a etapa de neutralização processo (12) descrita acima pode ser omitida e o processo iniciado com a etapa de calcinação (20), conforme descrito em maiores detalhes abaixo.
[031]O resíduo da lama vermelha parcialmente neutralizado (16) em seguida, é calcinado na etapa de calcinação (20), para fornecer um resíduo da lama vermelha calcinado (22). O resíduo da lama vermelha parcialmente neutralizado (16) é calcinado a uma temperatura de 150 a 800° C, durante um período de 1 a 3 horas. Nas realizações específicas, a etapa de calcinação (20) é realizada a cerca de 500° C durante cerca de 2 horas. A etapa de calcinação
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10/21 (20) possibilita uma extração mais eficiente de alumínio no estágio posterior de lixiviação de ácido. A etapa de calcinação (20) pode ser realizada em uma fornalha, reator, estufa ou calcinador, tal como uma estufa rotativa, fornalha de eixo, fornalha de lareiras múltiplas ou reator de leito fluidizado.
[032]Na etapa seguinte, o resíduo da lama vermelha calcinado (22) é submetido a uma etapa de lixiviação de ácido (24) a uma temperatura elevada para fornecer um componente sólido rico em sílica (26) e um lixiviado em ácido (28). O estágio de lixiviação ácida (24) é realizado utilizando um ácido a uma temperatura elevada de cerca de 120° C a cerca de 200° C. Em realizações específicas, o estágio de lixiviação de ácido (24) é realizado a 150° C. O estágio de lixiviação de ácido (24) pode ser realizado durante um período de cerca de 4 a cerca de 8 horas. Nas realizações específicas, o estágio de lixiviação de ácido (24) é realizado durante um período de cerca de 8 horas. O ácido clorídrico é um ácido adequado para a utilização no estágio de lixiviação de ácido (24), embora o ácido sulfúrico e ácido nítrico possuam propriedades similares, para a lixiviação e também poderia ser utilizado. O ácido clorídrico pode ser de 8 M a 12 M, tal como 10 M. A proporção do resíduo da lama vermelha calcinado (22) para o ácido pode ser de 1:7 a 1:10. Durante esta temperatura elevada, o estágio de lixiviação de ácido (24), uma quantidade superior a 90% de alumínio e 95% do ferro são extraídos a partir da fase sólida e em solução, em conjunto com quaisquer elementos terrosos raros e metais terrosos raros. Os pontos de amostragem específicos são incorporados para analisar o lixiviado em ácido através de ICP e, por conseguinte, a eficiência do processo de lixiviação. Isto pode ser utilizado para determinar o tempo de extração ideal para a digestão ácida. O componente sólido rico em sílica insolúvel (26) é separado através da filtragem (30), decantação, centrifugação, ou combinações destes produtos prontos para o processamento posterior, conforme descrito abaixo.
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11/21 [033]Enquanto a etapa de lixiviação de ácido (24) é prontamente realizada em temperatura elevada, conforme descrito acima, também é possível que a etapa de lixiviação de ácido (24) seja realizada em um processo de duas etapas que compreende um primeiro estágio de lixiviação de ácido conduzido à temperatura ambiente e um segundo estágio de lixiviação ácida realizado em uma temperatura elevada. No primeiro estágio de lixiviação ácida, o resíduo da lama vermelha calcinado (22) pode entrar em contato com um ácido à temperatura ambiente. A temperatura durante este primeiro estágio de lixiviação ácida pode ser a partir de cerca de 15° C a cerca de 40° C. Novamente, o ácido clorídrico é adequado para a utilização como o ácido. O resíduo da lama vermelha calcinado (22) pode ser tratado com o ácido à temperatura ambiente durante um período de cerca de uma hora a cerca de 2 horas. A proporção entre o resíduo de ácido pode ser de 1:7 a 1:10. Um segundo estágio de lixiviação de ácido (24), em seguida, pode ser realizado utilizando um ácido a uma temperatura elevada. A temperatura elevada pode ser a partir de cerca de 120° C a cerca de 200° C (por exemplo, 150° C). O segundo estágio de lixiviação de ácido (24) pode ser realizado durante um período de cerca de 4 a cerca de 8 horas. Novamente, o componente sólido rico em sílica insolúvel (26), em seguida, pode ser separado através da filtragem (30), decantação, centrifugação, ou combinações destes produtos prontos para o processamento posterior.
[034]O lixiviado em ácido resultante (28) é rico em cloreto de titânio. Opcionalmente, o dióxido de titânio (32) pode ser precipitado a partir do lixiviado em ácido (28) através da evaporação de, pelo menos, parte do ácido clorídrico de tal maneira que o sólido obtido dióxido de titânio (32) precipita a partir da solução sob a hidrólise a uma temperatura a partir de cerca de 100° C a cerca de 130° C. O gás de ácido clorídrico (34) derivado a partir da etapa de evaporação pode ser condensado em água e reciclado como ácido clorídrico
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12/21 para a utilização na etapa de lixiviação de ácido (24). O sólido precipitado de dióxido de titânio (32), em seguida, pode ser filtrado e lavado com a água deionizada, antes da secagem sob vácuo a uma temperatura a partir de cerca de 110 a cerca de 130° C. A pureza do dióxido de titânio estará no intervalo de 2 a 4 N. A pureza pode ser determinada através da análise de XRD / XRF e GD-MS.
[035]De maneira alternativa, ou adicional, o dióxido de titânio (32) pode ser obtido a partir d licor rico em alumínio de pH ajustado (48) após a filtração de hidróxido de alumínio (52), conforme descrito em maiores detalhes posteriormente.
[036]Conforme mencionado, o componente sólido rico em sílica insolúvel (26) é removido do lixiviado em ácido (28) através da filtração / decantação / centrifugação / crivagem ou uma sua combinação (30). O resíduo de silica resultante é lavado com água (por exemplo, a água deionizada ultrapura) e secado sob vácuo a uma temperatura a partir de cerca de 110° C a cerca de 130° C durante a partir de cerca de 1 hora a cerca de 2 horas. Uma separação opcional de impurezas magnéticas contidas no resíduo pode ser realizada neste ponto através da separação magnética (por exemplo, através de separação magnética de intensidade elevada, ou técnica de separação Wetherill). O resíduo seco obtido é submetido ao processamento térmico rápido (RTP), utilizando uma fornalha de infravermelhos em uma atmosfera de oxigênio. Isto pode ser alcançado através da utilização de lâmpadas de tungstênio, a uma temperatura a partir de cerca de 1.000° C a cerca de 1.200° C, durante um período a partir de cerca de 1 segundo a cerca de 500 segundos. Nas realizações, a etapa de RTP é realizado a cerca de 1.000° C durante cerca de 120 segundos. As impurezas na parte interna da sílica são trazidas para a superfície durante o RTP, e posteriormente podem ser removidas através da lixiviação ácida. Uma combinação de ácidos pode ser
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13/21 utilizada, incluindo o ácido clorídrico, ácido fluorídrico, ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido fosfórico ou quaisquer de suas combinações. Uma opção é utilizar uma mistura de ácido fluorídrico (5%) / ácido clorídrico (4%) na proporção de 1:7. Este é utilizado na proporção de 1:2 em relação ao sólido:mistura de ácido, e realizado sob ultrassom / sonicação durante de 12 a 24 horas. Nas realizações, a lixiviação ácida é realizada sob ultrassom / sonicação durante 12 horas. A composição de sílica lixiviada em ácido resultante pode ser neutralizada e lavada com hidróxido de sódio de 1 M a 4 M, que remove o resíduo de silicato a partir da sílica para formar uma composição à base de sílica lavada. Nas realizações, o hidróxido de sódio está a 2 M. Isto é seguido pela lavagem com a água deionizada e secagem sob vácuo a 110 a 130° C. A análise de vestígios da amostra pode ser realizada neste ponto, que pode assumir a forma de XRD / XRF e GD-MS (Espectrometria de Massa de Descarga Luminescente) para determinar a pureza da sílica obtida. Isto pode ser incorporado em um circuito fechado de realimentação, para determinar a duração da lixiviação com o ácido e/ou da repetição de lixiviação. O produto resultado produz a sílica de pureza elevada d(HPS) com uma pureza de 3 N a 7 N. A pureza pode ser determinada através da análise de XRD / XRF e GDMS. Opcionalmente, o processo de purificação pode ser omitido, o que resulta em uma silica de grau inferior, como o produto final. Opcionalmente, o resíduo de hidróxido de sódio pode ser neutralizado com o ácido. Opcionalmente, o resíduo de ácido pode ser reciclado para a etapa de lixiviação de ácido (24), para minimizar o desperdício.
[037]Após a extração do componente sólido rico em sílica (26), o lixiviado em ácido (28) é reduzido em volume através da evaporação, a uma temperatura a partir de cerca de 130° C a cerca de 200° C, até que o volume obtido constitua de 10 a 20% do volume inicial para fornecer um lixiviado em ácido concentrado (36). Nas realizações, a evaporação é realizada a uma
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14/21 temperatura a partir de cerca de 150° C a cerca de 160° C. O lixiviado em ácido concentrado (36) é rico em alumínio e ferro, e pode ser analisado por ICP para determinar a eficiência de extração e da concentração obtida. O ácido clorídrico obtido neste estágio pode ser recuperado e utilizado em uma ou mais da(s) etapa(s) de lixiviação ácida. Opcionalmente, uma etapa de recuperação de metal vestigial pode ser realizada no ácido recuperado.
[038]O componente sólido rico em ferro (38) em seguida, é precipitado a partir do lixiviado em ácido concentrado (36). Isto pode ser alcançado através do ajuste do pH do lixiviado em ácido concentrado (36) para entre 10 e 11, utilizando uma base, tal como hidróxido de sódio de 2 M a 10 M. Nas realizações, o pH da concentração do lixiviado em ácido é ajustado para pH 10,5 com o hidróxido de sódio a 2 M. O pH pode ser ajustado utilizando um circuito fechado de realimentação de pH, resultando na precipitação de um componente sólido rico em ferro (38) que compreende os hidróxidos de ferro (Fe(OH)2 e Fe(OH)3). O componente sólido rico em ferro (38) pode ser separado a partir de um licor rico em alumínio (44) utilizando um dispositivo de separação (46). Especificamente, a separação pode ser efetuada através da filtração, decantação, centrifugação, crivagem ou uma de suas combinações para fornecer o componente sólido rico em ferro (38) e o licor rico em alumínio (44). Uma vez separados, o componente sólido rico em ferro (38) é lavado com o hidróxido de sódio de 2 M a 10 M (tal como o hidróxido de sódio a 2 M), em seguida, a água deionizada antes da secagem sob vácuo a partir de cerca de 110° C a cerca de 130° C, tal como a cerca de 120° C. Os hidróxidos, em seguida, são calcinados na etapa de calcinação de ferro (40), na ausência de ar a uma temperatura a partir de cerca de 200° C a cerca de 800° C, para produzir os óxidos de ferro (Fe2O3 e FeaO-ú (42). A calcinação pode ser realizada durante um período a partir de cerca de 1 hora a cerca de 10 horas. Nas realizações, a etapa de calcinação de ferro (40) é realizada a cerca de
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500° C durante cerca de 8 horas. Os óxidos sólidos obtidos dessa maneira podem ser analisados por XRD / XRF e GD-MS para determinar a pureza do ferro e os compostos vestigiais.
[039]A alumina é recuperada a partir do licor rico em alumínio (44), ajustando o pH do licor de entre 2 e 4, inclusive na etapa de ajuste de pH (46) para fornecer um licor rico em alumínio de pH ajustado (48). Nas realizações específicas, o pH é ajustado para cerca de 3. O pH pode ser ajustado utilizando um ácido, tal como o ácido clorídrico de 2 M a 10 M. Nas realizações específicas, o ácido clorídrico está a 2 M. A etapa de ajuste de pH (46) pode ser controlada através de um circuito fechado de realimentação de pH. O teor de alumínio, neste ponto pode ser determinado por meio de análise de ICP. Os hidróxidos de alumínio (52) são seletivamente removidos a partir do licor rico em alumínio de pH ajustado (48) através da extração utilizando uma fase orgânica que compreende um solvente imiscível em água e um agente de extração de alumínio na etapa de extração com so olvente (54). O agente de extração pode ser qualquer agente que se complexa com os íons de alumínio com seletividade, tal como um derivado de ácido fosfórico ou fosfônico. Os agentes de extração adequados incluem os ácidos à base de fósforo tais como: os ácidos de monoalquila e dialquilfosfórico, incluindo o ácido bis(2etilexil)fosfórico (HDEHP), ácido diexilfosfórico (HDHP), ácido bis(1,3dimetilbutil)fosfórico (HBDMBP), e ácido diisodecilfosfórico (DIDPA); ácidos de monoalquila e dialquilfosfônico, incluindo o ácido 2-etil-hexil-etiliexilfosfônico (HEHEHP); ácidos de monoalquila e dialquilfosfínicos; ácidos tiofosfóricos; ácidos tiofosfônicos; ácidos tiofosfínicos e ácidos tiofosforos.
[040]De preferência, o agente de extração é dissolvido em um solvente imiscível em água. O solvente imiscível em água pode ser um solvente orgânico. O solvente orgânico pode ser um hidrocarboneto, tal como um alcano C5-C16. A concentração do agente de extração no solvente pode ser
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16/21 de cerca de 15 a cerca de 30% v/v. A fase orgânica que contém o agente de extração é adicionada ao licor rico em alumínio de pH ajustado (48) na proporção de 1:1, e reagido a entre cerca de 40° C a cerca de 60° C durante cerca de 1 hora a cerca de 2 horas. O complexo organometálico resultante contém uma quantidade superior a 80% do alumínio extraído. A fase orgânica que contém o alumínio extraído (50) pode ser separada da fase aquosa por qualquer meio adequado. Por exemplo, a fase orgânica (50) pode ser separada da fase aquosa utilizando uma membrana de filtração, um contator de membrana, um contator de centrífuga, funil de separação, ou quaisquer outros meios adequados. O nível de alumínio extraída pode ser determinado por análise ICP. Um circuito fechado de realimentação pode ser incorporado para determinar o tempo de extração ideal em relação ao nível de alumínio obtido na fase orgânica. A fase aquosa ácida pode ser evaporada, com a nova geração de ácido clorídrico para a reutilização na etapa de lixiviação ácida (24). A evaporação pode ser realizada a partir de cerca de 130° C a cerca de 200° C. Nas realizações específicas, a evaporação é efetuada a partir de cerca de 150° C a cerca de 160° C. Opcionalmente, os elementos vestigiais podem ser recuperados a partir do ácido regenerado e os elementos vestigiais obtidos dessa maneira pode ser lavado, seco e purificou-se utilizando procedimentos padrão.
[041]O hidróxido de alumínio (52), em seguida, pode ser recuperado a partir da fase orgânica (50) através da extração de retorno da fase orgânica com um ácido na etapa da extração de retorno (56). Por exemplo, o ácido clorídrico de 2 M a 10 M de pode ser adicionado para formar uma solução ácida de íons Al3+, ajustando o pH entre 2 e 4. Nas realizações específicas, o ácido clorídrico a 8 M é utilizado para ajustar o pH a cerca de 3. O pH pode ser mantido ao nível pretendido utilizando um circuito fechado de realimentação. A fase aquosa ácida pode ser separada da fase orgânica
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17/21 através de qualquer processo de separação de líquido / líquido adequado, tal como através da utilização de uma membrana de filtração, um contator de membrana ou um contator de centrífuga.
[042]O hidróxido de sódio de 2 M a 10 M pode ser utilizado para precipitar os íons de alumínio como hidróxido de alumínio (Al(OH)3) com o pH na região de 6 a 9, na etapa de ajuste de pH (58). Nas realizações específicas, o hidróxido de alumínio é precipitado utilizando hidróxido de sódio a 2 M para ajustar o pH para 6,5. O pH, neste estágio, pode ser mantido entre 6 e 9, utilizando um circuito fechado de realimentação. O hidróxido de alumínio precipitado (52), em seguida, pode ser separado do filtrado através da filtração, decantação, centrifugação, crivagem, ou quaisquer de suas combinações. Opcionalmente, o filtrado (60) pode ser reciclado através da transferência para o estágio de neutralização de água do mar (12), por conseguinte, minimizando o desperdício de líquido e maximizando o rendimento de extração. Uma vez separado, o precipitado é lavado com o hidróxido de sódio de 2 M a 10 M (tal como o hidróxido de sódio a 2 M), em seguida, a água deionizada antes da secagem sob vácuo a partir de cerca de 110° C a cerca de 130° C, tal como a cerca de 120° C. A análise através de XRD / XRF e GD-MS pode ser utilizada para determinar a pureza neste estágio, e se o processamento adicional for necessário, isto é, a recristalização e/ou reprecipitação. O Al(OH)3 obtido dessa maneira pode ser calcinado a uma temperatura a partir de cerca de 600° C a cerca de 1.200° C durante um período de cerca de 1 hora a cerca de 10 horas, para se obter a alumina que, opcionalmente, pode ser submetida a etapas adicionais de purificação para se obter a alumina de pureza elevada (HPA) (62). Nas realizações específicas, o Al(OH)3 é calcinado a cerca de 800° C durante cerca de 8 horas. As etapas adicionais de purificação podem incluir a lavagem com os solventes, recristalização em ácidos e separação gravimétrica. A pureza HPA final pode ser determinada por meio da análise de XRD / XRF e
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GD-MS e classificada de acordo com tamanho de partícula.
[043]Opcionalmente, o dióxido de titânio (32) pode ser obtido a partir do filtrado (60). Especificamente, o dióxido de titânio (32) pode ser precipitado a partir do filtrado (60) através da evaporação do ácido clorídrico de tal maneira que o dióxido de titânio sólido obtido (32) precipita a partir da solução sob hidrólise a uma temperatura de 100 a 130° C. Opcionalmente, o gás de ácido clorídrico (34) pode ser condensado em água e reciclado como ácido clorídrico para a utilização na etapa de lixiviação de ácido (24). O sólido precipitado de dióxido de titânio (32), em seguida, pode ser filtrado e lavado conforme descrito anteriormente.
[044]De preferência, um ou mais estágios dos processos mencionados acima são controlados e/ou monitorados para efetuar um grau elevado de pureza do produto, em combinação com o tempo ideal em cada estágio. O monitoramento em linha do processo em curso possibilita a utilização mais eficiente da energia e dos recursos disponíveis. Os testes realizados através da instrumentação analítica possibilitam a detecção de impurezas em estágios críticos de qualidade. Tais testes podem ser incorporados em circuítos fechados de realimentação, que podem ser utilizados para controlar os fatores tais como a temperatura, velocidade de trituração, pH, concentração do reagente, e similares em etapas individuais dentro do processo. A instrumentação utilizada deve ser capaz de detectar as impurezas vestigiais para o grau de partes por milhão (ppm) e partes por bilião (ppb) para produzir os produtos finais da magnitude pureza de 3 N a 7 N.
[045]Os pontos de amostragem específica dentro do processo possibilitam os testes regulares e análise dos materiais iniciais, intermediários e finais. Isto, em conjunto, o controle de qualidade descrito acima, forma o fator primordial para garantir a qualidade do produto.
[046]De preferência, todo o processamento é realizado em um
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19/21 ambiente limpo específico, assegurando a eliminação da contaminação / impurezas a partir de fontes externas. Os regentes e reagentes podem ser controlados e rastreados com base em normas nacionais, utilizando o ácido de impureza ultrabaixa para a lixiviação ácida (por exemplo, grau VLSI / grau ULSI) para impedir a introdução de metais vestigiais indesejados.
[047]A gestão e controle do processo por meio de padrões internacionais, que incluem a norma ISO 9001 para o sistema de gestão da qualidade, norma ISO 17025 para o ambiente de laboratório e os controles adicionais, tais como a norma ISO 14001 (ambiental) e norma ISO 18001 (saúde e segurança).
[048]A totalidade do processo pode ser submetida às diretrizes rígidas com relação à gestão e controle dos impactes ambientais / resíduos, devido à natureza tóxica atribuída à lama vermelha. Embora muitos estágios dentro do processo possam ser controlados de maneira independente, diversas áreas se sobrepõem e compartilham os recursos com etapas vizinhas. O seguinte pode ser controlado através de:
- o pH do processo de neutralização é cuidadosamente monitorado, para assegurar que quaisquer resíduos vestigiais resultantes não sejam nocivos para o ambiente. Todos os resíduos de água do mar descarregados deverão estar no intervalo a partir de pH 7-9, e irão conter os níveis de toxicidade comparável à água do mar padrão. As hidrotalcitas produzidas no estágio de neutralização não apenas são inofensivas, mas podem ser comercializadas como um subproduto de valor acrescentado. Além disso, o filtrado vestigial no estágio de alumina pode ser reciclado para ser utilizado no estágio de água do mar de neutralização, por conseguinte, minimizando o desperdício líquido e maximizando a eficiência da extração de todo o processo.
- a reciclagem / regeneração do ácido é possível, em diversos
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20/21 estágios no processo, por conseguinte, reduzindo o custo dos reagentes necessários para a lixiviação ácida. A taxa de recuperação é estimada entre de 85 a 90%, com base em uma combinação de regeneração / evaporação / filtração e extrações de retorno.
-o calor residual gerado possui o potencial de ser armazenado e transferido para etapas independentes, por conseguinte, reduzindo a energia total necessária. Por exemplo, o calor residual da calcinação inicial da lama vermelha pode ser utilizado para auxiliar a lixiviação de ácido a uma temperatura elevada.
- o resíduo sólido mínimo é produzido durante o processo global, com as impurezas típicas terrosas raras e metais raros contribui com menos de 1% para o material inicial da lama vermelha. Estes são separados em cada fase de extração de alumínio ou sílica, e podem ser neutralizados para o resíduo ou processado para os produtos derivados de valor acrescentado.
[049]Os exemplos de circuítos fechados de realimentação incorporados dentro do processo (vide acima) podem ser utilizados para minimizar os custos de aquecimento e de reagentes, através da optimação seletiva do processo de extração ao longo do tempo. Isto possui um efeito direto na redução do impacto ambiental, através de um controle ideal em diversos estágios críticos [050] Será considerado pelos técnicos no assunto que a presente invenção não é restrita na sua utilização com a aplicação especial descrito. A presente invenção também não é restrita na sua realização preferida em relação aos elementos e/ou aspectos especiais descritos ou mencionados no presente. Será considerado que a presente invenção não é limitada à realização ou realizações descritas, mas é suscetível de numerosos rearranjos, modificações e substituições, sem se afastar do âmbito da presente invenção conforme estabelecido e definido pelas reivindicações seguintes.
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21/21 [051]Ao longo da especificação e das reivindicações que se seguem, a menos que o contexto exija de outra maneira, as palavras “compreende” e “inclui” e suas variações tais como “que compreende” e “que inclui”, serão entendidas como implicando a inclusão de um inteiro declarado ou grupo de números inteiros, mas não a exclusão de qualquer outro número inteiro ou grupo de números inteiros.
[052]A referência a qualquer técnica anterior nesta especificação não é, e não deve ser tomada como, um reconhecimento de qualquer forma de sugestão de que tais formas da técnica anterior seja parte do conhecimento geral comum.

Claims (13)

  1. Reivindicações
    1. PROCESSO PARA A RECUPERAÇÃO DE METAIS VALIOSOS e/ou os seus óxidos a partir dos resíduos de bauxita da lama vermelha, caracterizado pelo processo compreender:
    (a) a lavagem de um resíduo de bauxita da lama vermelha com água do mar para fornecer um resíduo de lama vermelha parcialmente neutralizado com pH de 9 a 10;
    (b) a calcinação do resíduo da lama vermelha parcialmente neutralizado que possui um pH de 9 a 10 a 150°C a 500°C para fornecer um resíduo da lama vermelha calcinado;
    (c) a lixiviação ácida do resíduo da lama vermelha calcinado com ácido clorídrico de 8 M a 12 M a uma temperatura entre 120°C e 200°C para fornecer um componente sólido rico em sílica e um lixiviado em ácido;
    (d) a separação do componente sólido rico em sílica e do lixiviado em ácido;
    (e) a precipitação do componente sólido rico em ferro a partir do lixiviado em ácido; e (f) a separação do componente sólido rico em ferro precipitado a partir do lixiviado em ácido para fornecer um licor rico em alumínio.
  2. 2. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por no lixiviado em ácido da etapa (c) uma proporção do resíduo da lama vermelha calcinado para o ácido clorídrico ser de 1:7 a 1:10.
  3. 3. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações
    1 a 2, caracterizado pelo processo ainda compreender a recuperação de sílica a partir do componente sólido rico em sílica.
  4. 4. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações
    1 a 3, caracterizado pelo processo ainda compreender a recuperação dos óxidos de ferro a partir do componente sólido rico em ferro.
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  5. 5. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo processo ainda compreender a recuperação de alumina a partir do licor rico em alumínio.
  6. 6. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo resíduo de lama vermelha parcialmente neutralizado é calcinado a uma temperatura de 500°C por um período de 2 horas.
  7. 7. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por ainda compreender a separação de um componente rico em sílica insolúvel a partir de um lixiviado em ácido derivado da etapa de lixiviação do ácido e opcionalmente a precipitação de dióxido de titânio a partir do lixiviado em ácido por evaporação.
  8. 8. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo ácido evaporado ser condensado em água e reciclado para a utilização na etapa de lixiviação ácida.
  9. 9. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo componente rico em sílica insolúvel ser lavado com água e seco sob vácuo a 110°C a 130°C por 1 a 2 horas, e em que o processo ainda compreende a separação das partículas ferromagnéticas a partir do componente rico em sílica insolúvel por separação magnética.
  10. 10. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por compreender submeter o componente rico em sílica insolúvel a um processamento térmico rápido (RTP) e opcionalmente remover impurezas a partir do componente rico em sílica insolúvel após RTP por lixiviação ácida.
  11. 11. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo componente de sílica lixiviado em ácido derivado da lixiviação ácida ser lavado com uma base para formar um componente de sílica lavado em base.
  12. 12. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações
    1 a 11, caracterizado por ainda compreender a redução do volume do lixiviado
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    3/3 em ácido obtido a partir da etapa (c) por evaporação e a precipitação dos hidróxidos de ferro a partir do lixiviado em ácido concentrado.
  13. 13. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por compreender a separação dos hidróxidos de ferro precipitados a partir de um licor rico em alumínio, o ajuste do pH do licor rico em alumínio de 2 para 4 usando um ácido para fornecer um licor rico em alumínio de pH ajustado, e o contato do licor rico em alumínio de pH ajustado com uma fase orgânica compreendendo um solvente imiscível em água e um agente de extração de alumínio sob condições para extrair alumínio a partir do licor rico em alumínio de pH ajustado na fase orgânica.
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105197971B (zh) * 2015-09-09 2017-03-22 洛阳国兴矿业科技有限公司 采用化学浮选法从低品铝土矿中除硅的工艺
CN105253907B (zh) * 2015-09-09 2017-03-22 洛阳国兴矿业科技有限公司 化学浮选法处理低品铝土矿的综合利用方法
KR101910333B1 (ko) * 2017-07-24 2018-10-23 한국전력공사 석탄회로부터 희소 금속 원소 추출 방법 및 희소 금속 원소 추출 장치
US11479472B2 (en) * 2019-01-24 2022-10-25 Elixsys, Inc. Systems and methods to recover value-added materials from gypsum
KR101996946B1 (ko) * 2019-01-30 2019-07-05 조은산업 주식회사 슬래그 내 유용금속의 선택적 회수방법
CN109987639B (zh) * 2019-03-22 2021-07-02 昆明理工大学 一种铝强化赤泥脱碱并分离回收铝、铁的方法
EP4065738A4 (en) * 2019-11-25 2024-01-03 Rio Tinto Alcan International Limited METHOD AND DEVICE FOR CLEANING A BAYER PROCESS STREAM
US10913685B1 (en) * 2020-03-06 2021-02-09 Dimtov Corp. Comprehensive mineral supplement
CN111842411B (zh) * 2020-06-30 2022-08-02 张响 一种赤泥全资源化利用的方法
CN112517616B (zh) * 2020-12-11 2022-09-27 惠州市宁泰林环境科技有限公司 一种废弃电路板中金属的回收方法
CN112808755B (zh) * 2021-02-01 2022-04-12 湖南绿脉环保科技股份有限公司 一种高铁低硅赤泥综合利用方法
CN113198445B (zh) * 2021-03-16 2022-08-12 山东大学 一种赤泥scr催化剂及其制备方法和应用
CN113088724A (zh) * 2021-04-06 2021-07-09 攀枝花学院 提钒尾渣中镓浸出方法
CA3230349A1 (en) * 2021-08-19 2023-02-23 Peloton Resources Pty Ltd Method and plant for valorising red mud
CN113753985B (zh) * 2021-09-24 2023-01-20 南华大学 利用赤泥制备水处理剂的方法
CN113846227A (zh) * 2021-10-09 2021-12-28 郑州大学 一种赤泥浸出液中多种金属组分的分离回收方法
CN114873900B (zh) * 2022-05-31 2023-10-03 湖南平安环保股份有限公司 一种赤泥综合利用于市政污泥调理深度脱水处理工艺
WO2024107008A1 (ko) * 2022-11-17 2024-05-23 기초과학연구원 회전 반응기를 이용하여 금속 혼합물을 분리하는 방법, 및 회전 반응기를 이용하여 금속 혼합물을 분리하기 위한 반응 시스템
CN115805229B (zh) * 2022-11-24 2023-11-24 贵州大学 一种赤泥碱性调控方法
CN115786712A (zh) * 2022-12-07 2023-03-14 山西大学 一种基于酸浸温度调控的赤泥中有价元素富集分离方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL98812C (pt) * 1955-12-16 1900-01-01
GB990403A (en) * 1961-10-24 1965-04-28 Montedison Spa Process of treating red slurries
US3311449A (en) 1962-02-12 1967-03-28 Mitsubishi Shipbuilding & Eng Process of recovering valuable components from red mud
US3574537A (en) * 1967-12-18 1971-04-13 Jui Hsiung Tsai Process for the separation of useful compounds from waste of the aluminum industry
JPS4910892A (pt) * 1972-05-12 1974-01-30
AU563304B2 (en) 1984-12-21 1987-07-02 Comalco Aluminium Limited Soz leach to recover soda and alumina from red mud with recycle to bayer process
US5030424A (en) * 1989-04-03 1991-07-09 Alcan International Limited Recovery of rare earth elements from Bayer process red mud
US6248302B1 (en) 2000-02-04 2001-06-19 Goldendale Aluminum Company Process for treating red mud to recover metal values therefrom
GB0018592D0 (en) 2000-07-29 2000-09-13 Univ Leeds Production of oxides of iron aluminium and titanium from bauxite and red mud
JP2004512930A (ja) 2001-10-26 2004-04-30 ノーブ　テクノロジー　インベストメンツ　エルティーディー 水処理用プロセスおよび組成物
AUPS338102A0 (en) * 2002-07-04 2002-07-25 Nauveau Technology Investments Ltd Processes for the treatment of a waste material having a high ph and/or alkalinity
CN100453189C (zh) 2006-10-24 2009-01-21 沈阳铝镁设计研究院 一种赤泥的堆存方法
AU2008253545B2 (en) 2007-05-21 2012-04-12 Orbite Aluminae Inc. Processes for extracting aluminum and iron from aluminous ores
CN100549193C (zh) * 2007-12-08 2009-10-14 中国铝业股份有限公司 从赤泥中提取金属钪、钛的方法
US20090234174A1 (en) * 2008-03-11 2009-09-17 Geochem Remediation Llc Solid-phase activation of bauxite refinery residue for heavy metals remediation
GR20090100008A (el) 2009-01-12 2010-09-09 Νικολαος Παπαδοπουλος Μεθοδος αποκτησης εκμεταλλευσιμων προϊοντων απο το στερεο αποβλητο της ερυθρας ιλυος
CN101891224A (zh) * 2010-06-29 2010-11-24 河南煤业化工集团有限责任公司 利用赤泥和粉煤灰生产氧化铝和白炭黑的方法
CN102344171A (zh) * 2010-07-30 2012-02-08 孙建之 一种对赤泥和粉煤灰资源化综合利用的新方法
CN102560121A (zh) 2012-02-15 2012-07-11 山西同华科技有限公司 一种用氧化铝赤泥制备富镓溶液的方法

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