CN104768874A - 从铝土矿残留物中获得有价值物质的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于从铝土矿残留物中获得有价值物质的方法，该残留物能够通过或已经通过拜耳-方法获得。该方法包括下列步骤：a)提供铝土矿残留物的水性悬浮物；b)设定所述悬浮物的pH值在7.2和12.2之间；c)将所述铝土矿残留物的悬浮的矿物聚集物至少部分地分散；和d)将所得混合物分离成富含铁的馏分，和至少另外优选的富含硅酸盐的馏份。本发明进一步涉及实施方法的装置(10)。

Description

从铝土矿残留物中获得有价值物质的方法和装置
技术领域
本发明涉及用于从铝土矿残留物中获得有价值物质的方法，该残留物可以通过拜耳-方法获得。本发明进一步地涉及方法实施的装置和获得的有价值物质的应用。
背景技术
在铝酸盐-生产(铝-熔化装置的准备阶段)中借助于拜耳-方法铝以铝酸钠的形式借助于氢氧化钠溶液从精研磨的铝土矿中提炼出来。从铝土矿残留物中分离的铝酸钠溶液在放入晶核后产生纯氢氧化铝(水铝矿)，接着煅烧成氧化铝，最后通过电解获得金属铝。剩余的铝土矿残留物，也可以被成为“铝土矿残留物”(BR)，从化学角度看主要由氧化铁或氢氧化铁，二氧化钛，氧化铝残留物，硅酸盐，氧化钙，氧化钠和残留的氢氧化钠溶液构成。因为通过(三价)氧化铁引起的红色，这种铝土矿残留物也被成为赤泥(“红泥”)。
每生产一吨铝，会根据所应用的铝土矿的质量产生不能避免的1至3吨铝土矿残留物的副产品。因此每年产生多达数百万吨的铝土矿残留物，这和已经存在的数量一起意味着严重的环境-和处理问题。主要问题在于由于氢氧化钠溶液成分，使铝土矿残留物产生pH值在13至14的碱性。除此之外，有毒的铝离子和含铁的化合物一起对地下水产生很大的危害，额外增加了符合环保要求的填埋的难度。
铝土矿残留物的处理因此主要通过储藏进行密封的填埋。在填埋的地面产生的氢氧化钠溶液在某些填埋中被收集起来，返回到拜耳-工艺中。通常氢氧化钠溶液很容易被回收，作为污水被处理，或最坏的情况下甚至不受控的被排掉。这种储藏形式非常昂贵而且成本很高，因为需要很大的填埋面积和填埋装置，以及铝土矿残留物的运输产生的高费用。此外通过填埋产生的长期费用很难计算，意味着额外的经济问题，因为至少在欧洲必须对以后的处理形成延缓。目前现存的铝土矿残留物的填埋量是25亿吨。每年还将产生大约0.8-1.2亿吨铝土矿残留物。
填埋的费用可以减少，当直到现在作为废品的铝土矿残留物转化成可利用的回收物，或用来获得有价值物质。人们对特别是含铁部分的分离非常感兴趣。每种方法的目标应该是，获得的回收物不需要昂贵的再加工被进一步利用或销售。
从拜耳方法进行大规模技术使用的开始阶段，从来没有缺少试验，该实验把有价值的成分像铁，钛，钒或稀土从铝土矿残留物中提取出来，投入到新的应用中。像以前一样，铝土矿残留物主要以泥状物填埋在池塘中，或部分排入到板框式压滤机中，以矿石(堆)的形式堆积起来，这也被成为“尾矿干堆”。
在简单的湿化学过程中用于分离高价值的铁矿的方法到目前为止还不被人们所知。然而氧化铁和氢氧化铁在铝土矿残留物中以多于50％的矿物构成，湿化学方法的提取含铁化合物人们非常感兴趣。
发明内容
本发明的目的在于，获得一种方法，该方法使铝土矿残留物中的至少一部分含铁的成分通过湿化学分离出有价值物质成为可能。本发明的进一步的目的是获得实施这种方法的装置。
为了达到根据本发明目的，通过根据权利要求1的从铝土矿残留物中获得有价值物质的方法以及通过根据权利要求18的实施这种方法的装置。适合本发明进一步构成的有利结构在从属权利要求中给出，可以看出，其中方法的有利结构作为装置的有利结构。
本发明的第一方面涉及从由拜耳方法产生的铝土矿残留物中获得有价值物质的方法。根据本发明，通过湿化学使铝土矿残留物的部分含铁的成分的分离成为可能，该方法至少包括下列步骤，a)准备铝土矿残留物的水性悬浮物，b)调节悬浮物的pH值在7.2和12.2之间，c)至少部分悬浮的铝土矿残留物的聚集物被分散和d)将所得混合物分离成富含铁的馏分和至少另外，优选的富含硅酸盐的馏份。作为替代的可以看出，该方法接下来由这些步骤构成。铝土矿残留物(赤泥)中很高的含量由大约20nm至100nm直径大小的非常小的微粒构成，显示了胶体的特性。胶体是复杂的系统，其中像铝土矿残留物的情况，不同的聚集的微粒在液体，即氢氧化钠水溶液中悬浮/分散。微粒之间作用有静电和空间结合力，在正常情况下能避免单个矿物质微粒或矿物馏分很容易的相互分离，除此之外还会影响微粒的化学活动性。此外铝土矿残留物还包含很高百分比范围的沸石，该沸石能够以离子交换的方式起作用，例如能够避免拜耳分解中产生的残留氢氧化钠溶液的很容易的被冲洗。独特的情况下铝土矿残留物的悬浮物类似非牛顿流体的性质，显示了触变性的特性。不同的矿物质粒子，例如硅酸盐成分和铁矿物质的聚集物通过重力或借助于磁场避免了众所周知的很容易的分离，因为纳米级的含铁的微粒通过机械的，离子的和静电力紧紧地与其他矿物质成分连接在一起。很容易的分离的前提是理想状况下的球型微粒，能够实现相应的排斥力。然而铝土矿残留物中的微粒没有球型微粒，因为硅酸盐通常由片状构成，其他矿物质成分的构成杂乱无章，没有规则的几何尺寸。因此改变表面的化学材料很难进入。此外静电力可以根据微粒的几何尺寸和组成形成不同的强度。粘土微粒在所用情况下带有负电荷。
这种悬浮物中矿物质组分的分离因此首先需要消除聚集的矿物质成分之间的结合力，也被称为分散。此外必须保证的是，被分散的某些矿物质的胶体微粒不会再以不期望的情况与其他类型的微粒再次聚集，那样的话最后将重新回到初始状态。另一方面，相同或类似化学成分的矿物质微粒混杂在一起，便于形成大的，非胶体的聚集物，然后以简单的方式将丰富的含有有价值物质的馏分分离出来。
根据本发明的方法基于这样的认识，技术上简单可行的，具有可扩展性的和湿化学的分离至少要考虑铝土矿残留物中的部分含铁的矿物质相具有这种铝土矿残留物的胶体特性。微粒的表面电荷合乎自然地可以是正电荷或负电荷。微粒的相互作用力取决于悬浮物的离子强度。本发明利用了这种有利的情况，铝土矿残留物悬浮物的矿物质微粒的表面电荷能够与pH值相关的进行改变。每种矿物质种类具有在某一pH值的平衡的表面电荷，也就是说正电荷和负电荷相平衡，微粒总的来说是电中性。相应的pH值可以表示为等电点或等电点(PZC)。为了使铝土矿残留物中的含铁化合物尽可能定性的与残留的矿物质成分相分离，因此必须使其具有的表面电荷首先被中和，或者相互相反的被交换。因此，根据本发明的方法的步骤b)需要首先调节铝土矿残留物悬浮物的pH值在7.2至11.4之间。7.2至12.2之间的pH值在本发明的框架内可以理解为7.2，7.3，7.4，7.5，7.6，7.7，7.8，7.9，8.0，8.1，8.2，8.3，8.4，8.5，8.6，8.7，8.8，8.9，9.0，9.1，9.2，9.3，9.4，9.5，9.6，9.7，9.8，9.9，10.0，10.1，10.2，10.3，10.4，10.5，10.6，10.7，10.8，10.9，11.0，11.1，11.2，11.3，11.4，11.5，11.6，11.7，11.8，11.9，12.0，12.1和12.2，以及相应的中间值，例如9.40，9.41，9.42，9.43，9.44，9.45，9.46，9.47，9.48，9.49，9.50等。因此提供的铝土矿残留物悬浮物的含铁的微粒的表面电荷这样被调节，使矿物质聚合物完全有可能被分散。当pH值高于12.2或低于7.2时，微粒不再被分散，而是在悬浮物或胶状物中形成更大的聚集物。当pH值调节为“等电点”区域的值时，即表面电荷的改变之后，特别是在富含铁的矿物质成分中，在接下来的步骤c)中，相应的至少部分悬浮的铝土矿残留物的矿物质聚集物被分散，和所得混合物最后在步骤d)中被分离成富含铁的馏分和至少另外馏份。另外馏分优选地是富含硅酸盐的馏分。分散的步骤不限于确定的方法。有利的实施是通过使用转速特别快的搅拌器，也被成为搅拌机，超声波发生器或其他合适的气穴发生措施。在所有情况下分散以在悬浮物中产生气穴为基础，微粒的分离通过微粒的击打所作用的机械力。本发明进一步地以有利的情况利用了富含铁的矿物质成分相对于其他的矿物质成分的大的密度差别。氧化铁和氢氧化铁具有大于5g/cm3的密度，而硅酸盐和钛的化合物的密度只有2.6g/cm3甚至更少。这样导致了，分散的含铁的微粒至少主要的与不含铁的微粒分离开来，与其他含铁的微粒重新形成聚集物。因此产生的富含铁的馏分沉降到底部，通过重力从至少另外相应的少铁的或富含硅酸盐的馏分中单独分离出来，在水状的介质中悬浮的或分散的残留。富含铁的馏分因此可以特别容易的作为有价值物质从另外馏分中分离出来。通过分离，铁含量达到55％或更多的可冶炼的铁矿作为第一种有价值物质被获得。这样特别的有利，因为冶炼铁工业所用的含铁的原料产品的含铁量大约50％至55％。实际的铁矿产量是波动的，自然依赖于已知的铝土矿残留物的具体成分的界限，当然在以前填埋的铝土矿残留物中经常占所使用的铝土矿残留物的整个干燥质量的至少45％或更多。百分比数据在本发明的框架内基本上可以理解为如果没有其他指明的话，指的是质量百分比数据。另外馏分含有作为有价值物质或有价值物质的混合物，包含硅酸盐材料(即不同粘土的混合物)，例如直接用作肥料或土壤改良剂，或者进一步地被加工。因此，铝土矿残留物的加工至少产生两种不同的有价值物质。根据本发明的方法在技术上特别容易实施和因此带来容易的可扩展性。因此根据本发明的方法例如直接实施在拜耳方法之后，产生的铝土矿残留物被进一步引入或导入根据本发明的相应的装置中实施。
本发明的有利结构可以看出，步骤a)中固体和液体的比例在1:2至1:5之间，特别是悬浮物中的比例调节成1:2.5，和/或步骤a)中应用的铝土矿残留物具有20％至40％的含水量，其中铝土矿残留物优选地被一次或多次冲洗。固体和液体的1:2至1:5之间的比例可以理解为特别是下列比例，1:2.0，1:2.1，1:2.2，1:2.3，1:2.4，1:2.5，1:2.6，1:2.7，1:2.8，1:2.9，1:3.0，1:3.1，1:3.2，1:3.3，1:3.4，1:3.5，1:3.6，1:3.7，1:3.8，1:3.9，1:4.0，1:4.1，1:4.2，1:4.3，1:4.4，1:4.5，1:4.6，1:4.7，1:4.8，1:4.9和1:5.0，以及相应的中间值。提到的比例范围一方面有可能使铝土矿残留物很好的被处理，另一方面必须避免步骤d)中不需要的大量的液体被处理。1:2.5的比例示出了特别有利的比例。铝土矿残留物的含水量在20％至40％之间，也就是说具有下列含水量，20％，21％，22％，23％，24％，25％，26％，27％，28％，29％，30％，31％，32％，33％，34％，35％，36％，37％，38％，39％或40％，步骤a)中加入的水量可以有利的被减少。除此之外，通过拜耳方法获得的铝土矿残留物通常已经具有28至35％的含水量，因此可以直接被应用。通过铝土矿残留物被一次或多次冲洗，能够特别为拜耳方法回收氢氧化钠溶液，铝土矿残留物的pH值根据需要被调节。可替代的或额外的可以看出，悬浮物的密度被调节成1.05g/cm3至1.35g/cm3之间，特别是1.07g/cm3至1.30g/cm3之间。1.05g/cm3至1.35g/cm3之间的密度在本发明的框架内可以理解为下列密度，1.05g/cm3，1.06g/cm3，1.07g/cm3，1.08g/cm3，1.09g/cm3，1.10g/cm3，1.11g/cm3，1.12g/cm3，1.13g/cm3，1.14g/cm3，1.15g/cm3，1.16g/cm3，1.17g/cm3，1.18g/cm3，1.19g/cm3，1.20g/cm3，1.21g/cm3，1.22g/cm3，1.23g/cm3，1.24g/cm3，1.25g/cm3，1.26g/cm3，1.27g/cm3，1.28g/cm3，1.29g/cm3，1.30g/cm3，1.31g/cm3，1.32g/cm3，1.33g/cm3，1.34g/cm3或1.35g/cm3以及相应的中间值。通过在步骤c)之前或之中调节悬浮物的密度至提到的范围值，有可能很快的和完全的进行分散。
进一步的优点可以看出，通过在步骤c)特别是步骤a)之前调节悬浮物的温度为30℃至70℃之间。因此可以有利的调节后续的分散过程的反应时间。30℃至70℃之间的温度值特别可以理解为下列温度，30℃，31℃，32℃，33℃，34℃，35℃，36℃，37℃，38℃，39℃，40℃，41℃，42℃，43℃，44℃，45℃，46℃，47℃，48℃，49℃，50℃，51℃，52℃，53℃，54℃，55℃，56℃，57℃，58℃，59℃，60℃，61℃，62℃，63℃，64℃，65℃，66℃，67℃，68℃，69℃或70℃。例如步骤c)中需要的时间在40℃时大约20分钟，而在50℃时是15分钟或更短。除此之外，通过拜耳方法获得的铝土矿残留物通常已经具有70℃的温度，因此可以直接在本发明的框架内继续进行过程。当温度超过70℃时，铝土矿残留物的矿物质的多种水合物的组成发生改变，据此使分散过程变得尤其艰难或甚至不可能发生。因此基本上可以看出，温度再给出的范围内能够发生一倍或多倍的改变。
本发明的进一步的结构达到特别高的铁的产量，通过调节步骤b)中pH值的数值在7.4至11.4之间，特别是8.4至11.4之间，和/或在步骤b)中调节的pH值在步骤c)中连续的或逐级的在7.2至12.2的范围内改变。7.2至11.4之间的数值范围内，表面电荷能够有利的被不同的含铁化合物的许多微粒影响。通过pH值连续的或逐级的改变，作为替代的或额外的使不同的含铁化合物达到“驶向或驶过”等电点，因此含铁化合物的产量同样能够有利的增加。可替代的或额外的，步骤b)和c)也可以反复进行两次或多次。
进一步的优点可以看出，pH值可以通过加入下列物质进行调节，酸，特别是无机酸，有机酸，酸性废水，酸性冷凝物和/或氯化亚铁，和/或碱，特别是氢氧化钠溶液和/或碱性废水，和/或水解性化合物，特别是油和/或脂。除了进行pH值的调节，该调节是分散过程的前提，因此还能达到各种进一步的优点。例如可以有利的应用酸性的或碱性的废水，冷凝物和类似的产物来调节pH值，以及如果有可能调节固体和水的比例。除此之外，通过相应的酸或碱的选择影响分散过程和微粒的再聚集过程，因此获得富含铁的馏分的产量。作为特别的产量增加，意味着例如成本低的可获得的化合物，醋酸和柠檬酸。通过应用水解的化合物，例如植物油或植物脂，除了调节pH值，分散剂还能额外的形成杂交(通过脂肪酸的皂化)，为分散过程的可搅拌性和稳定性做出贡献。
本发明的进一步的有利结构中可以看出，悬浮物在步骤c)前至少加入钙化合物，特别是氧化钙和/或氢氧化钙和/或硫酸钙，和/或至少加入分散剂，特别是表面活性剂。通过加入钙化合物，能够使铝土矿残留物的沸石矿物质的离子交换的缓冲作用有利的被抑制，相应的改善了悬浮物的可加工性以及富含铁的化合物的产量。通过在悬浮物中加入钙化合物带来的钙离子在铝土矿残留物的沸石或沸石类型的化合物中被结合。沸石或沸石类型的化合物主要指的是钠铝硅酸盐，在铝土矿被分解时形成。通过钙离子在沸石中的结合，会使其离子交换性降低，再一次减轻步骤b)中理想的pH值的调节。进一步的，分散的粘土微粒的分散过程被改善，通过步骤d)中富含铁的馏分的简化的分离达到，例如通过重力沉积。通过应用作为钙化合物的石膏，能够以成本低的方式有利地减轻理想的pH值的调节，例如相对于没有加入石膏的情况，只需要加入很少的酸。虽然石膏(二水硫酸钙)主要是pH值中性，石膏能够部分溶解，形成钙离子和硫酸根离子。硫酸根离子在粘土微粒的一致性表面形成类似于氢氧化根离子，因此改变了其表面的电载荷。借此有可能改善铝土矿残留物的现有的粘土微粒的分散过程，因此胶体溶解的保留在悬浮物中。作为石膏例如可以应用烟气脱硫装置产生的石膏(REA石膏)和/或天然石膏。借助于分散剂，可以使像提到的步骤c)中达到的微粒绝缘性保持稳定。因此能够阻止在不期望的其他微粒的再聚集过程中又一次释放微粒，支持了分散过程。因此基本上出现空间的和/或静电作用的分散剂。这种空间的静电作用使分散剂的微粒仿射区域在矿物质微粒上，而分散剂的残留物进入到分散介质中。两种微粒相互碰到并不能聚集，因为被分散剂保持一定距离。静电稳定性中分散剂承受了电载荷。载荷基本上在微粒仿射和/或分散剂的远离微粒的末端出现。因此分散剂的承受载荷的部分形成一种保护套将遇到的微粒包围。空间静电稳定性结合了空间的机理和静电稳定性。
本发明的进一步的有利结构中可以看出，悬浮物中加入相对于铝土矿残留物的干燥质量在0.1％至10％之间的，特别是在2％至6％之间的钙化合物，和/或在2‰和9‰之间的分散剂。因此铝土矿残留物的可加工性，分散度和富含铁的馏分的产量有利的增加。0.1％至10％之间的质量百分比可以理解为下列质量百分比，0.1％，0.2％，0.5％，1.0％，1.5％，2％，3％，4％，5％，6％，7％，8％，9％，10％以及相应的中间值。通过加入钙化合物，会形成不同的硅酸钙和铝酸钙，使富含铁的馏分很容易被分离，富含硅酸盐的馏分的可滤性的改善成为可能。相对于硅酸钠直到高于110℃才能形成，硅酸钙在室温下就能形成，此外钠离子的结合以复杂的硅酸钠钙的形式。通过加入一种或多种钙化合物，由于出现矿物质再生物，因此会改变铝土矿残留物悬浮物的粘度。石膏作为钙化合物被加入，特别有利的显示了质量百分比在0.5％至2％之间。加入过多量的钙化合物，会使粘土微粒出现不期望的粘合效应。2‰9‰之间的分散剂的含量特别可以理解为下列含量，2.0‰，2.5‰，3.0‰，3.5‰，4.0‰，4.5‰，5.0‰，5.5‰，6.0‰，6.5‰，7.0‰，7.5‰，8.0‰，8.5‰和9.0‰，以及相应的中间值。鉴于分散剂特别是3‰至7‰的含量的通常被认为足够的。
本发明的进一步的有利结构中可以看出，悬浮物优选的在步骤c)之前和/或之中至少加入分离剂，特别是助流剂，和/或微粒，特别是氧化铁微粒。分离剂在本发明的框架内可以理解为化合物，该化合物支持了矿物质聚集物的分散过程。助流剂也可以用液化剂，塑化剂，超级塑化剂或超级液化剂来表示，基本上在混凝土生产的领域内是被人们所知的，在那用于改善流动性。在准备好的悬浮物中一次或多次加入至少一种助流剂，在本发明的框架内有利的导致悬浮的矿物质微粒的表面张力的降低。除此之外，助流剂增加了再聚集过程的难度，特别是富含硅酸盐的粘土薄片的聚集，通过其大量的侧链，例如像PCE(聚碳酸草酸酯)，构成空间的阻力。因此助流剂通过保持微粒分离，支持了分散过程，接下来分离成富含铁的馏分和至少一种其他馏分。这使铁的产量的显著增加成为可能。人们对大规模的技术应用特别感兴趣，已经很少的助流剂能够明显改善分散过程，因此有利的改善了方法的经济性。助流剂例如可以应用三聚氰胺磺酸盐和/或三聚氰胺磺酸盐的衍生物。通过这种化合物降低了现有水的表面张力，起到了润滑作用，因此同样使分散过程变得容易。可替代的或额外的，助流剂基本上可以应用硫酸木质素，硫酸萘甲醛，聚碳酸酯，聚碳酸草酸酯(PCE)和/或碳酸氢氧化物和其盐类。PCE中大量的侧链具有重要性，因为特别高的空间阻力意味着避免了悬浮物中已经分离的微粒的不期望的再聚集。
可替代的或额外的可以将有针对性的微粒，特别是氧化铁微粒加入到悬浮物中。加入的微粒由于其质量和形式以小的“粒子”作用，通过悬浮物中聚集物的共同撞击使聚集物破碎，促进分散过程。特别是氧化铁微粒的应用，放入的微粒作为晶种和晶核，使分散的含铁的微粒“集合”和凝结，因此铁的产量同样有利的被增加。因此可以看出，微粒可以应用含铁的微粒，该微粒借助于根据本发明的方法已经分离的，在方法中被返回去重新加入。因此该方法能够特别经济性的，并且有很高的铁的产量的实施。
本发明的进一步的有利结构中可以看出，至少一种助流剂相对于铝土矿残留物的干燥质量以0.01％至1.0％之间的含量，特别是0.4％至0.6％之间的含量被加入到悬浮物，和/或被加入的微粒至少主要具有0.3μm至25μm之间，特别是0.4μm至20μm之间的平均直径。助剂0.01％至1.0％之间的质量百分比含量可以理解为下列质量百分比含量，0.01％，0.10％，0.15％，0.20％，0.25％，0.30％，0.35％，0.40％，0.45％，0.50％，0.55％，0.60％，0.65％，0.70％，0.75％，0.80％，0.85％，0.90％，0.95％和1,0％，及相应的中间值。因此该方法在大规模的技术框架中特别经济的实施，因为加入很少的助流剂已经明显改善了分散过程，因此缩短了方法实施所需要的时间，有可能获得更高的产量。至少主要具有0.3μm至25μm之间的平均直径的微粒，可以理解为本发明的框架内的微粒，该微粒具有至少51％的下列平均直径，0.3μm，0.4μm，0.5μm，0.6μm，0.7μm，0.8μm，0.9μm，1.0μm，1.0μm，1.5μm，2.0μm，2.5μm，3.0μm，3.5μm，4.0μm，4.5μm，5.0μm，5.5μm，6.0μm，6.5μm，7.0μm，7.5μm，8.0μm，8.5μm，9.0μm，9.5μm，10.0μm，10.5μm，11.0μm，11.5μm，12.0μm，12.5μm，13.0μm，13.5μm，14.0μm，14.5μm，15.0μm，15.5μm，16.0μm，16.5μm，17.0μm，17.5μm，18.0μm，18.5μm，19.0μm，19.5μm，20.0μm，20.5μm，21.0μm，21.5μm，22.0μm，22.5μm，23.0μm，23.5μm，24.0μm，24.5μm，25.0μm或相应的中间值。通过加入的微粒至少主要在给出的粒度范围，由于其质量和基本近似于圆形的形状，以小的粒子作用，例如分散搅拌器带来的高速转动支持了分散过程中聚集物的相互撞击。同时晶种/晶核集合起来，将悬浮物的含铁的微粒凝结在一起。这是依赖于时间的过程。类似的效应可以不是通过分散搅拌器，而是通过使用超声波和/或其他分散剂来达到。
本发明的进一步的有利结构中可以看出，矿物质聚集物在步骤c)中通过气穴的产生被分散。在本发明的框架内，气穴可以理解为铝土矿残留物的悬浮物中形成和溶解的充满蒸汽的空腔(蒸汽泡)。气泡可以区分为两种临界情况，之间具有流动的过渡形式。蒸汽气穴(剧烈的或短暂的)在形成的空腔中包含周围水的蒸汽。这种空腔在外部压力的作用下同时发生气泡爆炸(显微镜下的蒸汽撞击)。在软化的(稳定的)气穴中，溶解在液体中的气体出现在形成的气穴内，蒸发或避免其崩溃。在与调节的pH值或修正的单个微粒的表面张力共同作用下，相互之间附着在一起的微粒被分散，当水，水蒸气或其他气体通过气穴力的作用，实际上在微粒之间被“击打”。
分散过程需要的气穴或气穴力在本发明的进一步的有利结构中，通过至少可运动的物体，特别通过分散搅拌器，剪切搅拌器，离心泵的叶轮，涡轮机的叶轮，振动器和/或螺旋桨，和/或通过悬浮物利用超声波进行击打产生。气穴在技术上简单的可能性可以应用在悬浮物中快速运动的物体。根据伯努利原理，液体的速度越高，静压越小。如果静压低于液体的汽化压力，形成蒸汽气泡。然后在流动的液体中被吸引到压力高的区域。当静压重新升高到高于汽化压力时，蒸汽在空腔内会突然冷凝。因此会出现极端压力峰值和温度峰值。局部的压力改变可以借助于叶片，叶轮，分散搅拌器，剪切搅拌器，泵，振动器和类似的产生。可替代的或额外的，气穴也可以通过悬浮物利用超声波进行击打产生。此外，振动的最小压力产生气穴。超声波的应用的进一步的优点在于，相比之下在悬浮物中带来温度，因此能够同时进行温度调节。
为了产生气穴的物体，至少以1000min-1的，特别是至少2000min-1的旋转频率在悬浮物中运动，在悬浮物中达到有利的明显的剪切力的升高。例如通过应用特别是性能好的分散搅拌器，转速能够达到30001/min甚至更多。高速旋转的搅拌器的应用引起气穴的增加，接下来矿物质微粒复合体能够特别快的和完全的被撕裂和分散。
本发明的进一步的结构介绍了技术上特别简单的，快速的和成本低的分离富含铁的馏分的可能性，另外馏分(粘土馏分)通过抽吸和/或倒出和/或过滤，特别是通过真空过滤器，从富含铁的馏分中分离出来。由于两种馏分能够很好地被分离，因此基本上不需要额外的像絮凝剂或类似的助剂。
进一步的优点可以看出，富含铁的馏分在分离后被冲洗和干燥。这样使简单的继续加工成为可能，例如富含铁的馏分的冶炼和生铁的回收利用。
本发明的进一步的有利结构中可以看出，另外馏分在分离后至少被加入钙化合物，特别是氧化钙和/或氢氧化钙和/或硫酸钙。因此一方面改善了富含硅酸盐馏分的过滤性和由此带来的可分离性，另一方面，人们由此得到一种粘土，该粘土特别好的适用于土壤的改善。特别是加入硫酸钙可以得到这样的产物，由于硫酸根离子的生物可用性，使铝土矿残留物或类似的填埋有可能用来绿化。除此之外，在另外馏分中存在的钠离子以硅酸钠钙的形式结合，因此与铝土矿残留物相比不再通过冲洗的氢氧化钙溶液而污染环境。
本发明的进一步的有利结构中可以看出，另外馏分相对于其干燥质量加入2％至15％之间，特别是5％至10％之间的钙化合物。2％至15％之间的质量百分比含量在本发明的框架内可以理解为下列质量百分比含量，2％，3％，4％，5％，6％，7％，8％，9％，10％，11％，12％，13％，14％或15％以及相应的中间值。因此通过进一步馏分的性质与各种目的相适应，例如作为砂子，酸性土壤，石灰，石膏，肥料的添加剂或作为过滤介质或土壤改良剂。
本发明的进一步的有利结构中可以看出，另外馏分在分离后的温度被调节成30℃至70℃之间的温度值。30℃至70℃之间的温度值在本发明的框架内可以理解为下列温度，30℃，31℃，32℃，33℃，34℃，35℃，36℃，37℃，38℃，39℃，40℃，41℃，42℃，43℃，44℃，45℃，46℃，47℃，48℃，49℃，50℃，51℃，52℃，53℃，54℃，55℃，56℃，57℃，58℃，59℃，60℃，61℃，62℃，63℃，64℃，65℃，66℃，67℃，68℃，69℃或70℃以及相应的中间值。因此矿物质的再生被加速，并有针对性的被控制。通过不同的水合化合物的形成，现有的污水至少部分被化合，得到一种易碎的材料。当高于大约70℃时，形成非常不同的水和化合物，该化合物很难被再加工。
本发明的进一步的方面涉及实施根据前述实施例的方法的装置。为了使铝土矿残留物中至少含铁的组成部分的湿化学的分离成为可能，根据本发明的装置至少包含一个用于容纳铝土矿残留物的悬浮物的容器，一个用于调节含水悬浮物的pH值的装置，一个用于至少部分分散悬浮的铝土矿残留物的矿物质聚集物的装置，和一个用于将产生的混合物分离成富含铁的馏分和另外馏分的装置。由此而出的优点在根据本发明的方法的前述说明中提到，对相应的根据本发明的装置也有效。方法的有利结构作为装置的有利结构，反之亦然。
本发明的进一步的方面涉及借助于前述实施例的方法，和/或借助于前述实施例的装置，从获得的富含铁的馏分中回收利用铁。因此得到简单的，可扩展的湿化学可实施的铁的回收利用，该回收利用到目前为止作为废弃物的铝土矿残留物，并带来相应的环境优势和成本优势。
本发明的进一步的方面涉及借助于前述实施例的方法，和/或借助于前述实施例的装置，将获得的进一步的馏分，作为过滤体，特别是重金属，用于脱硫，脱砷，水的净化和/或废气净化，作为热解催化器，特别是生物量反应器，作为土壤改良剂和/或作为砂，酸性土壤，石灰，石膏，水泥，混凝土和/或植物肥料的混合物。因此进一步的馏分作为除了富含铁的馏分的进一步的有价值物质被有利应用，带来进一步的环境优势和成本优势。
附图说明
本发明的进一步的特征从权利要求，实施例和图纸中得出。前面描述中提到的特征和特征组合，以及后面实施例中提到的特征和特征组合，不仅仅是各种给出的组合，而是在不离开本发明的框架的前提下也可以在其他组合中应用。另外，图1示出了根据本发明的用于实施根据本发明的方法用来从铝土矿残留物中获得有价值物质的装置的原理示意图。
具体实施方式
示例1
图1示出了根据本发明的用于实施根据本发明的方法用来从铝土矿残留物中获得有价值物质的装置的原理示意图。图1所示的装置10因此基本上适用于下列所有示例的实施。
装置10包含基本上可选的过渡装置12，在过渡装置12中铝土矿残留物(BR)，例如直接从拜耳方法中传输过来的，和/或来自于以前填埋的，用于回收可利用物质借助于输送装置13被输送。铝土矿残留物在过渡装置12中借助于同样可选的筒状真空过滤器14或其他合适的分离器，释放出铝酸盐溶液，多余的水或类似的。铝土矿残留物接下来输送到同样基本上可选的搅拌容器16中，借助于搅拌器17生产出铝土矿残留物的悬浮物。此处根据需要从储水容器18中定量加入相应量的水，用于调节所期望的粘度，所期望的干燥质量含量和/或所期望的原料pH值。水状悬浮物被从搅拌容器16中泵入到分散发生器20中，该分散发生器具有分散搅拌器22，和/或超声波装置(未示出)和/或其他适合的装置，用于产生气穴。分散发生器20在所示的实施例中作为用于至少部分分离铝土矿残留物的悬浮的矿物质聚集物的装置，可以是具有单层或多层的容器。多层的容器发挥了特别的优点，即改善的恒温性和改善的绝热性。进一步的可以基本上放弃搅拌容器16，用于分散的悬浮物直接在分散发生器20中被生产。
从容器24中给悬浮物定量加入分离化学物质。分离化学物品可以是(例如)用于调节悬浮物的pH值的酸，和/或助流剂，例如聚碳酸草酸酯(PCE)，三聚氰胺磺酸盐或类似的。分离剂引起矿物质微粒表面张力的降低，支持了复杂化合健的溶解。容器24因此在前述实施例中也可以作为用于调节水状悬浮物的pH值的装置。PCE中大量的侧链具有重要性，因为空间阻力意味着悬浮物中的微粒不再聚集到一块和相互结合。换句话说分离剂一直保持了微粒的空间分离。在大规模的技术性和经济性应用中人们非常感兴趣，很少的助流剂的用量(0.4％至0.6％的固体质量)已经引起分散过程的明显改善，因为其重新避免了，特别是粘土薄片相互结合。
进一步的分离化学物质包含微粒。例如已经借助于方法获得的氧化铁微粒被加入到悬浮物中，用于增加氧化铁的产量。氧化铁微粒具有优选地0.4μm至20μm之间的粒度范围，由于其质量和基本近似于圆形的形状(不是像粘土颗粒的片状)，以小的粒子作用，分散搅拌器22被加速到很高的速度，通过悬浮物中聚集物的相互撞击额外的粉碎了这些聚集物。同时其用于晶种或晶核的集合，将悬浮物的小的含铁的微粒凝结在一起。这是一个依赖于时间的过程。类似的效应可以不是通过分散搅拌器22，而是通过使用超声波或其他分散装置达到。
作为进一步的分离化学物质可以在悬浮物中加入钙化合物，例如生石灰，熟石灰或石膏(二水硫酸钙)。特别是石膏能够使所需要的酸的用量明显减少，特别是极为有效的和环保的柠檬酸，因此达到减低成本的结果。虽然石膏主要是pH值中性的，石膏在形成钙离子和硫酸根离子时能够部分溶解。硫酸根离子在粘土微粒的相同的表面位置构成像柠檬酸的氢氧根团，在类似的情况下改变其表面的电载荷。因此硫酸根离子在分散过程中帮助了粘土微粒，使这种胶体溶解或分散。同时减少了释放出的钙离子在沸石中扩散时的离子交换性，该沸石主要由硅酸钠铝在铝土矿分解时形成，因此改善了铝土矿残留物的悬浮物的矿物质成分分散时的理想的pH值的调节。这样通过位于下游的沉降装置26的重力，改善了产生的混合物的后续的分离。沉降装置26因此在所示的实施例中作为这样的装置，将产生的混合物分离成富含铁的馏分和进一步的缺铁的馏分。石膏的加入例如可以通过REA-石膏或天然石膏来实现。所需的量最理想是在0.5至2％之间，通常不会超过悬浮物干燥质量的4％，因为否则的话在粘土微粒之间会产生粘结效应。
分离化学物质基本上在分散过程之前和/或之中和/或之后单独的或以任意的组合被加入。分离化学物质因此基本上在容器24的公共部分被维持。容器24基本上具有多个独立的部分或多个单独容器，每种纯净的分离化学物质被维持，以所需要的量被加入到序列中。
分散搅拌器22优选地由快速旋转的搅拌器(达到3000转/分或更高)构成，以尽可能大的气穴，使接下来特别高效的矿物质微粒复合物的撕裂和分散，为沉降做准备成为可能。这种转换过程通过所要达到的pH值的调节，通过相应的分离化学物质的加入(例如像柠檬酸，硫酸等酸)额外的被改善。矿物质微粒的分散和重新聚集意味着依赖于时间的过程，该过程与各种因素有关。在矿物质聚集物部分分散或至少近似于完全分散之后，产生的混合物被泵入到沉降装置26中。这里混合物随着时间被分离成富含硅酸盐的橘红色的漂浮相，和沉入底部的褐色的富含铁的馏分。底部相通过基本上可选的洗涤塔28被洗涤，如果有可能的话至少部分被干燥。通过被分离的铁矿的洗涤，能够使其粘土成分再一次被减少。另一方面，有可能残留的粘土成分也可以作为粘合剂应用于铁矿造粒的生产。干燥过程优选地借助于方法的废热来实现。作为产物可以得到高价值的含铁量至少达到40％的铁矿30，正常会高于50％，该铁矿不需要进一步的处理步骤直接应用于铁或钢的生产。
富含硅酸盐的漂浮相可以在分离后直接被应用或可选的被传输到进一步的带有搅拌器33的搅拌容器32中。这里漂浮相通过搅拌能够被加入钙化合物，例如生石灰，白石灰，石膏和/或熟石灰，如果有可能的情况下被加热到20℃至65℃之间的温度，例如下列温度，20℃，21℃，22℃，23℃，24℃，25℃，26℃，27℃，28℃，29℃，30℃，31℃，32℃，33℃，34℃，35℃，36℃，37℃，38℃，39℃，40℃，41℃，42℃，43℃，44℃，45℃，46℃，47℃，48℃，49℃，50℃，51℃，52℃，53℃，54℃，55℃，56℃，57℃，58℃，59℃，60℃，61℃，62℃，63℃，64℃或65℃。钙化合物能够例如存储在容器34中，通过星型卸料阀定量加入。
在这方面出现粘土的形成，通过在漂浮相中包含的矿物质与钙在矿物质的重新生成中发生反应，产生粘土来源形式的钙-铝酸盐-粘土泥(CATO，38)。作为CATO38的成分主要是铝酸钙和铝酸钠，由铝土矿残留物中包含的铝的化合物形成，以及如果有可能的情况下的碱式氧化亚铁，由未料及的在漂浮相残留的氧化铁和氢氧化铁形成。发生的主要化学反应同时形成铝酸三钙
3 Ca(OH)2+2 Al2O3+3 H2O->Ca3Al2[(OH)4]3
以及如果可能得情况下赤铁矿到碱式氧化亚铁的转换：
Fe2O3+H2O->2 FeO(OH)。
形成的CATO38可以通过板框式压滤机36或其他的排水装置进行排水。分离的过滤液能够重新加入到粉碎机或搅拌容器16中，这样会节省相当量的淡水，所需要的液体至少被引入到循环过程中。
所得产物混合物，被称为CATO38具有特别大的反应表面，适用于不同的应用。例如CATO38被干燥和/或作为滤芯，特别是用于过滤植物油和/或污水，和/或作为土壤改良剂和/或作为净化剂和/或水泥的添加物和/或作为建筑材料和/或作为矿物质肥料被应用。借助于CATO38可以将植物油通过压缩从油性植物中提炼出来，并去除不期望的有机组成部分。由于其大的特定表面，CATO38过滤污水，其中通过其剩余的碱性成分同时中和特别是酸性的水。可替代的或额外的，CATO38可以多种多样的作为土壤改良剂，净化机，水泥添加剂，建筑材料和/或作为矿物质肥料被应用。因此可以看出，CATO38可以与木炭粉尘混合在一起，因此会得到与黑土(特拉普雷达，亚马逊黑土)类似的混合物，该混合物提供了非常肥沃的，与欧洲的可耕田相媲美的土壤。鉴于这种情况，借助于到目前为止作为废弃物处理的铝土矿残留物，在雨林农业带和其他气候带被推行可持续发展的农业。
进一步的CATO38可以与生物量，特别是木材，碎屑，树皮，麦秸，甘蔗渣，纸屑，植物废屑，草，树叶，肥料，植物油，淤泥，粪水，有机生活垃圾和/或锯屑相混合，通过生物量制取煤气，因此获得进一步的有价值物质。生物量制取煤气，优选地在缺氧的情况下进行，由于CATOs的性质因此已经在250℃至450℃之间的低温下，特别是280℃至400℃之间进行。除此之外，生物量制取煤气由于CATO38的催化性质，无焦的和没有形成值得注意的碳酸(特别是醋酸和蚁酸的形成)进行。
用于CATO38的混合的装置10具有基本上可选的搅拌器42。用于混合的化合物，例如砂子，石灰，石膏，木炭，生物量等可以储存在容器44中，相应的被定量加入。根据用于混合的进一步的化合物，因此得到除了铁矿30之外的不同的进一步的产物46，意味着有价值的有价值物质。
示例2
拜耳方法产生的铝土矿残留物被作为原材料应用，该铝土矿残留物被多次冲洗，通过筒状真空过滤器14从铝酸盐溶液中被分离出来。铝土矿残留物具有大约35％的含水量。在搅拌容器16中通过加入相应量的2升水制出铝土矿残留物悬浮物，其中悬浮物具有1kg的干燥质量成分和值为13的pH值。在借助于剪切搅拌器不断地搅拌下，使悬浮物的温度达到52℃。剪切搅拌器的应用使通过重叠层的形成优选地产生高的剪切力成为可能。因此优选地减少了悬浮物的粘度，因为铝土矿残留物中片状的硅酸盐微粒主要与层平行的布置，形成新的聚集的性质。触变性的悬浮物因此随着搅拌时间的增加达到越来越稀薄的最小粘度。在剪切负载结束后，粘度通过硅酸盐微粒的随机重新布置依赖于时间又增高。悬浮物从生物量反应器中被加入1升酸性的，含油的冷凝液。悬浮物通过30分钟的搅拌被均匀化。生物量反应器指的是反应器，在其中碎屑通过接下来进一步描述的根据本发明的方法的粘土产物(CATO38)的使用被热分解。酸性冷凝液中的生物油发生反应形成肥皂状，也可以被认为形成泡沫状。悬浮物的pH值因此降低到大约8.4。
然后悬浮物被灌注到特别优化的容器，例如具有200mm分散搅拌器的分散器22中。借助于分散搅拌器，悬浮的铝土矿残留物的矿物质聚集物至少部分被分散。在20分钟的搅拌后，分散过程结束。在5-30分钟的静置后，由氧化铁构成的重相沉积下来，在其上具有容易倾析的富含硅酸盐的漂浮相。在将漂浮相排入到真空过滤单元后，用于进一步加工的进一步的馏分被输送到其他的搅拌容器中。被分离的铁矿相通过用水一次或多次的冲洗和过滤，因此残留的含水量大约在30％。铁矿的产量是0.382kg，对应所使用的干燥质量的含量是38％。铁的含量通过X射线荧光分析(RFA测定)大约是55％，而钛是5％，钠是0.5％。需要强调的是，钠的存在不是自由的，可以被冲洗掉的，而是被结合在硅酸盐中存在。
人们从漂浮相中将水过滤后得到一种粘土，因为从这时起硅酸盐矿物质明显占主要地位。由于铁矿物质的减少，使其颜色从红色改变为黄褐色和黄橙色之间。在冷却时产生新的水合物，因此在新形成的矿物质中出现残留水的部分结合。这种结晶水在超过130℃的温度才被排出。富含硅酸盐的馏分很容易断裂，为了使其与其他材料，像砂子，酸性土壤，石灰，石膏或肥料相混合，例如用来生产土壤改良剂。与原来的铝土矿残留物相反的，不再具有通过可冲洗的氢氧化钠溶液造成的环境危害。富含硅酸盐的馏分具有与自然相协调的pH值，也可以作为水泥，陶瓷和类似的添加物来应用。
示例3
拜耳方法产生的更新的铝土矿残留物被作为原材料应用，该铝土矿残留物为了氢氧化钠溶液的回收利用被多次冲洗，通过筒状真空过滤器(例如筒状真空过滤器14)从铝酸盐溶液中被分离出来。铝土矿残留物在被冲洗后仍然具有大约70℃的温度，具有大约35％的含水量。在搅拌容器(例如搅拌容器16)中通过加入相应量的2.9升水制出pH值为12-13的铝土矿残留物悬浮物，其中悬浮物具有1kg的干燥质量成分。在借助于破碎-剪切搅拌器不断地搅拌下，使悬浮物的温度达到56℃。悬浮物被加入25ml植物油(例如生的菜油)。悬浮物通过30分钟的搅拌被均匀化。通过植物油的水解，使悬浮物的pH值降低到约12.0。接着被加入100ml醋酸，该醋酸通过冰醋酸以1:10被稀释而得到，因此悬浮物的pH值降低到大约7.9。
然后悬浮物被灌注到特别优化的容器(例如分散器20)，该容器具有100mm的分散搅拌器中，通过气穴的产生被分散。在20分钟的搅拌后，分散过程结束。在5-30分钟的静置后，由氧化铁构成的重相沉积下来，在其上具有干净的，可倾析的漂浮相。在漂浮相沉积后，铁矿相通过用水冲洗和将水过滤。富含铁的馏分的残留的含水量大约在30％。铁矿的产量是0.279kg，对应最初加入的干燥质量的含量是28％。铁的含量通过X射线荧光分析(RFA测定)大约是55％，而钛是5％，钠是0.5％。需要重申的是，钠离子的存在不是自由的，可以被冲洗掉的，而是整个钠的成分被结合在硅酸盐中存在。
漂浮相在将水过滤后形成一种粘土，因为硅酸盐矿物质与最初的铝土矿残留物相比，含铁的化合物明显增多。由于铁矿物质的减少，使其颜色从红色改变为浅橙色。富含硅酸盐的馏分的过滤性被有利的改善，当富含硅酸盐的馏分被加入5-10％质量百分比的生石灰，产生的混合物达到43-49℃的温度。反应混合物在冷却时产生新的水合物，因此产生残留水的矿物质结合。这种结晶水在超过130℃的温度才被排出。材料很容易断裂，为了使其与其他材料，像砂子，酸性土壤，石灰，石膏或肥料相混合，用来生产土壤改良剂。富含硅酸盐的馏分，也可以作为水泥，陶瓷和类似的添加物来应用。与原来的铝土矿残留物相反的，不再具有通过可冲洗的氢氧化钠溶液造成的环境危害。
示例4
拜耳方法产生的更新的铝土矿残留物被作为原材料应用，该铝土矿残留物为了氢氧化钠溶液的回收利用被多次冲洗，通过筒状真空过滤器(例如筒状真空过滤器14)从铝酸盐溶液中被分离出来。铝土矿残留物再次具有大约35％的含水量。在搅拌容器(例如搅拌容器16)中加入2.9升铝土矿残留物的悬浮物，包含1kg pH值为12-13的干燥质量。通过不断地搅拌(剪切搅拌器)，使温度达到60℃。悬浮物被加入25ml植物油(例如生的菜油)。接着悬浮物通过30分钟的被均匀化，其中植物油被碱性的水解。悬浮物的pH值降低到约12.0。接着被加入100ml 0.5％的硫酸，使pH值被调节到大约9.1。
然后悬浮物被灌注到几何形状优化的容器(例如分散器20)中，该容器具有100mm的分散搅拌器。借助于大约2500转/分至3000转/分的分散搅拌器，在悬浮物中产生气穴力，因此铝土矿残留物的聚集的微粒之间的水分子被“击打”。因此聚集的微粒在调节的pH值的共同作用下被分散。在20分钟的搅拌后，分散过程结束。在5-30分钟的静置后，氧化铁沉积下来，在其上具有干净的，可倾析的漂浮相。
在将漂浮相倾析到新的搅拌容器(例如搅拌容器32)中后，富含铁的相被水冲洗，将水过滤(含水量30％)。铁矿的产量是0.382kg，对应干燥质量的38％。铁的含量通过X射线荧光分析(RFA测定)大约是55％。钛的含量是5％，而钠的含量是0.5％。此处也不存在自由的钠离子，因为钠的成分被结合在硅酸盐中。漂浮相在进一步的搅拌容器中达到45-49℃的温度。接下来富含硅酸盐的馏分被加入3-10％的生石灰，相对于60％的干燥质量，在反应器中进行大约90分钟的均匀化。生成的混合物在真空过滤单元中被去掉水分，其中与没有氧化钙的加入相比过滤过程相当快。产生pH值在12.4至12.6之间的弱碱，和孔径小于1mm的多孔的粘土，该粘土适合作为过滤或吸收介质，例如在饮用水的处理中用于重金属和砷的结合。此处也不会产生自由释放的氢氧化钠溶液造成的危害。粘土状的产物的pH值通过时效很快发生变化，达到没有问题的大约9的值。富含硅酸盐的产物同样适用于水泥，陶瓷和类似的添加物。
示例5
拜耳方法产生的铝土矿残留物被作为原材料应用，该铝土矿残留物为了氢氧化钠溶液的回收利用被一次冲洗，通过筒状真空过滤器(例如筒状真空过滤器14)从铝酸盐溶液中被分离出来。在搅拌容器(例如搅拌容器16)中加入2.6升铝土矿残留物的悬浮物，包含1kg pH值为13的干燥质量，通过不断地搅拌(具有中间速度的分散搅拌器)，使温度达到63℃。悬浮物被加入25ml植物油(例如生的菜油)。接着混合物在反应器中进行30分钟的被均匀化。在这段时间内pH值减少到大约12.0。接下来将10g柠檬酸溶于200ml水中，分步骤每次加入50ml。因此悬浮物的pH值分级的从9.2降低到7.4。在每次加入柠檬酸之后，悬浮物进行10分钟的最高搅拌速度的搅拌。利用这种方式使铁或含铁的化合物的产量有利的被增加，因此不同的含铁的化合物分步骤的“经过”电绝缘点，由此导致了改善的分散过程。除此之外柠檬酸不仅作为成本低的很容易获得的酸用来调节pH值，还作为一种“微小粒子”避免了富含铁的和富含硅酸盐的微粒的重新聚集。换言之，分散的微粒被高效的分离并分布在悬浮物中。在大约分钟的静置后，氧化铁构成的重相沉积下来，在其上具有简单的，可倾析的漂浮相。
在漂浮相被排出后，铁矿相被水冲洗，将水过滤(含水量30％)。铁矿的产量是0.428kg，对应干燥质量的42％。铁的含量通过X射线荧光分析(RFA测定)大约是55％，而钛是5％，钠是0.5％。需要重申的是，不存在自由的钠，因为钠被结合在硅酸盐中。
漂浮相在将水(泡沫的形成比示例1要少)过滤后形成一种粘土，因为现在的硅酸盐矿物质相对于氧化铁明显占主要地位。相应的其颜色从红色改变为橙色。过滤过程的成本非常低，首先富含硅酸盐的馏分被加入5-10％质量百分比的生石灰，产生的混合物达到42-49℃的温度。这时产生新的水合物，因此产生残留水的矿物质结合。这种结晶水在超过130℃的温度才被排出。产生的材料很容易断裂，为了使其与其他材料，像砂子，酸性土壤，石灰，石膏或肥料相混合，用来生产土壤改良剂。也可以作为水泥，陶瓷和类似的添加物应用。也不再具有可释放的氢氧化钠溶液造成的环境危害。
示例6
拜耳方法产生的铝土矿残留物被作为原材料应用，该铝土矿残留物为了氢氧化钠溶液的回收利用被一次冲洗，通过筒状真空过滤器(例如筒状真空过滤器14)从铝酸盐溶液中被分离出来。在搅拌容器(例如分散器20)中，其几何形状与所应用的分散搅拌器的直径相适应，加入2.6升铝土矿残留物的悬浮物，该悬浮物包含1kg pH值为13的干燥质量，通过不断地搅拌(具有中间速度的分散搅拌器)，使温度达到63℃。理想的固体和水之间的比例关系通常是大约1:2至1:5。悬浮物被加入相对于铝土矿残留物的干燥质量的5％的氧化钙，进行30分钟的被均匀化。同时铝土矿残留物的沸石状的硅酸盐化合物中的钠离子和钙离子发生交换，因此离子的可交换性和由此带来的化合物的缓冲作用明显被减少。悬浮物的pH值减少到大约12.4至12.6。接下来将10g柠檬酸溶于200ml水中，分步骤每次加入50ml。因此悬浮物的pH值分级的从9.2降低到7.4。在每次加入柠檬酸之后，悬浮物进行10分钟的最高搅拌速度的搅拌，为了达到富含铁的和富含硅酸盐的微粒被分散。在加入柠檬酸溶液之前和/或之中和/或之后，基本上一种或多种分散剂，表面活性剂和类似的以2‰范围的浓度被加入，为了额外达到改善的微粒分离。可替代的或额外的，分散搅拌器或类似的可以借助于超声波产生气穴力。因此搅拌容器例如具有超声波发生器或其他适合的装置用于产生超声波。
大约40分钟后，由氧化铁构成的重相沉积下来，在其上具有干净的，可倾析的漂浮相。在漂浮相被排出后，铁矿相被水冲洗，将水过滤(含水量30％)。铁矿的产量是0.457kg，对应干燥质量是46％。铁的含量通过X射线荧光分析(RFA测定)大约是55％。钛的含量是5％，而钠的含量是0.5％。需要重申的是，不存在自由的钠，因为钠被结合在硅酸盐中。
漂浮相在将水(泡沫的形成比示例1要少)过滤后形成一种粘土，其中硅酸盐矿物质相对于含铁的化合物明显占主要地位。过滤过程的成本非常低，富含硅酸盐的馏分被加入5-10％质量百分比的生石灰，富含硅酸盐的馏分被加热到43-49℃的温度。这时产生新的水合物，因此产生残留水的矿物质结合。这种残留水在超过130℃的温度才被排出。产生的材料很容易断裂，为了使其与其他材料，像砂子，酸性土壤，石灰，石膏或肥料相混合，用来生产土壤改良剂。也可以作为水泥，陶瓷和类似的添加物应用。也不再具有可释放的氢氧化钠溶液造成的环境危害。带孔的粘土以过滤物质应用于污水净化，沼气净化，脱硫和类似的。进一步的富含硅酸盐的馏分以过滤介质用于重金属的固定，特别是砷。除此之外，被分离的漂浮相(粘土)以净化物质应用于沼气发生器，其中该净化物质中断焦油的形成在230至250之间的温度的低温热解中有利的提高了洋氧气的产量。
在材料中提出的用于定义工艺和测量条件的参数值，该参数值用于确定本发明对象的特性，包含在偏差的框架内—例如由于测量误差，系统误差，称量误差，DIN-公差和类似的本发明的框架内。

Claims (20)

1.一种从铝土矿残留物中获得有价值物质的方法，该残留物能够通过或通过拜耳-方法获得，包括下列步骤：
a)提供所述铝土矿残留物的水性悬浮物；
b)调节所述悬浮物的pH值在7.2和12.2之间；
c)将所述铝土矿残留物的悬浮的矿物聚集物至少部分地分散；和
d)将所得混合物分离成富含铁的馏分，和至少另外优选的富含硅酸盐的馏份。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤a)中，将所述悬浮物中固体和液体的比例调节在1:2至1:5之间，特别是比例1:2.5，和/或，在步骤a)中，应用的铝土矿残留物具有20％至40％的含水量，其中将所述铝土矿残留物优选一次或多次冲洗，和/或，将所述悬浮物的密度调节成1.05g/cm3至1.35g/cm3之间、特别是1.07g/cm3至1.30g/cm3之间的值。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤c)之前，特别是步骤a)中，调节所述悬浮物的温度为30℃至70℃之间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤b)中pH值的数值调节在7.4至11.8之间，特别是8.4至11.5之间，和/或在步骤b)中将pH值连续调节，和/或在步骤c)中将pH值逐级地在7.2至12.2的范围内改变。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，pH值通过加入酸、特别是无机酸、有机酸、酸性废水、酸性冷凝物和/或氯化亚铁来调节；和/或pH值通过加入碱、特别是氢氧化钠溶液和/或碱性废水来调节；和/或pH值通过加入水解性化合物、特别是油和/或脂来调节。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤c)前，向所述悬浮物中至少加入：钙化合物、特别是氧化钙和/或氢氧化钙和/或硫酸钙；和/或至少一种分散剂、特别是表面活性剂。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，相对于所述铝土矿残留物的干燥质量，向所述悬浮物中加入：在0.1％至10％之间的、特别是在2％至6％之间的钙化合物；和/或在2‰和9‰之间的分散剂。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，优选地在步骤c)之前和/或之中，向所述悬浮物中加入：至少一种分离剂、特别是助流剂；和/或微粒、特别是氧化铁微粒。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，将至少一种助流剂相对于所述铝土矿残留物的干燥质量以0.01％至1.0％之间的含量、特别是0.4％至0.6％之间的含量加入到所述悬浮物，和/或加入的微粒至少主要具有0.3μm至25μm之间，特别是0.4μm至20μm之间的平均直径。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，矿物质聚集物在步骤c)中通过气穴的产生被分散。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述气穴通过至少一种运动的物体、特别通过分散搅拌器、剪切搅拌器、离心泵的叶轮、涡轮机的叶轮、振动器和/或螺旋桨产生，和/或所述气穴通过施加超声波至悬浮物来产生。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，用于产生气穴的物体至少以1000min-1的、特别是至少2000min-1的旋转频率通过所述悬浮物运动。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，进一步的馏分通过抽吸和/或倒出和/或过滤、特别是通过真空过滤器从富含铁的馏分中分离出来。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其特征在于，富含铁的馏分在分离后被冲洗和/或干燥。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其特征在于，在分离后至少一种钙化合物、特别是氧化钙和/或氢氧化钙和/或硫酸钙加入进一步的馏分。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，另外馏分相对于其干燥质量加入2％至15％之间、特别是5％至10％之间的钙化合物。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其特征在于，在分离后，另外馏分的温度被调节成30℃至70℃之间的温度值。
18.一种用于实施根据权利要求1-17中任一项所述的方法的装置(10)，包括：
用于储存铝土矿残留物的水性悬浮物的容器(16,20)；
用于调节所述水性悬浮物的pH值的装置(24)；
用于将所述铝土矿残留物的悬浮的矿物聚集物至少部分地分散的装置(20)；和
用于将所得混合物分离成富含铁的馏分和至少一种另外馏份的装置(26)。
19.通过根据权利要求1-17中任一项所述的方法、和/或通过根据权利要求18所述的装置(10)获得的富含铁的馏分在用于获得铁中的应用。
20.通过根据权利要求1-17中任一项所述的方法、和/或通过根据权利要求18所述的装置(10)获得的另外馏分在作为过滤器主体特别是用于重金属、用于脱硫、脱砷、用于水的净化和/或废气净化中，作为热解催化剂特别是在沼气反应器中，作为土壤改良剂和/或作为混合物用于砂、酸性土壤、石灰、石膏、水泥、混凝土和/或植物肥料中的应用。
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