DE2831499B2

DE2831499B2 - Process for the fluidization of concentrated aqueous suspensions of red mud

Info

Publication number: DE2831499B2
Application number: DE2831499A
Authority: DE
Inventors: James Olympis Fields Ill. Kane (V.St.A.)
Original assignee: Nalco Chemical Co
Current assignee: ChampionX LLC
Priority date: 1978-07-14
Filing date: 1978-07-14
Publication date: 1980-05-29
Also published as: DE2831499A1; DE2831499C3

Description

1515th

Das universell angewendete Bayer-Verfahren wird fast ausschließlich in wäßriger Lösung ausgeführt unter Umsetzen des Bauxits mit einer starken Base wie Natrium- oder Calciumhydroxid in mit Wasserdampf beheizten Autoklaven, wobei Aluminiumoxid in die lösliche Aluminatform überführt wird. Dabei fallen erhebliche Mengen unlöslicher Verunreinigungen an, die abgetrennt werden müssen. Diese Rückstände, die gewöhnlich als Rotschlamm bezeichnet werden, enthalten Eisenoxide, Natriumaluminosilikat, Titanoxid und andere Materialien als sehr feine Teilchen, die nur schwierig abzutrennen sind. Rotschlamm, der gewöhnlich etwa 10—55 Gew.-% des Erzes bildet, muß schnell jo und sauber von dem in Lösung gebrachten Aluminat abgetrennt werden. Außerdem sollte überschüssiges Alkali zurückgewonnen und bei nachfolgenden Durchsätzen wieder verwendet werden.The universally used Bayer process is carried out almost exclusively in aqueous solution under Reacting the bauxite with a strong base such as sodium or calcium hydroxide in water vapor heated autoclave, whereby aluminum oxide is converted into the soluble aluminate form. Fall in the process significant amounts of insoluble impurities that must be separated. These residues that Commonly referred to as red mud, contain iron oxides, sodium aluminosilicate, and titanium oxide materials other than very fine particles which are difficult to separate. Red mud that common forms about 10-55% by weight of the ore must quickly and clean of the aluminate brought into solution be separated. Also, excess caustic should be recovered and used in subsequent throughputs can be used again.

Die Abtrennung des Rotschlamms von der Aluminatlösung erfolgt im allgemeinen durch Behandeln der Rotschlammsuspension mit Chemikalien, um die Ausflockung der enthaltenen Feststoffe zu fördern. Der ersten Abtrennung in Primärklärbecken folgt ein Waschschritt. Das Feststoffmaterial des Primiirklärbekkens, eine normalerweise 15—40% Feststoffe enthaltende Aufschlämmung, wird insbesondere mit Lauge aus dem Waschzyklus, d. h. aus dem Gegenstromwaschkreislauf oder aus den benutzten Sandfiltern, gewaschen. Die im allgemeinen 15—40% Feststoffe aufweisende Unterströmung wird dann mehrere Male gewaschen. Die Waschwässer mit suspendiertem Rotschlamm, gelöstem Aluminat und Alkali werden ihrerseits mit Chemikalien behandelt, um ihr Absetzen zu fördern. ">oThe separation of the red mud from the aluminate solution is generally carried out by treating the Red mud suspension with chemicals to promote flocculation of the solids it contains. Of the The first separation in the primary clarifier is followed by a washing step. The solid material of the primary clarification tank, a slurry normally containing 15-40% solids is made especially with caustic the wash cycle, d. H. from the countercurrent washing cycle or from the sand filters used. The underflow, generally 15-40% solids, is then repeated several times washed. The washing waters are made with suspended red mud, dissolved aluminate and alkali in turn treated with chemicals to encourage their weaning. "> o

Aus der DE-AS 24 48 220 ist ein Verfahren bekannt, das zu dieser Abtrennung des beim Aufschluß von Bauxit mit wäßrigem Natriumhydroxid anfallenden Rotschlamms geeignet ist und ein Copolymerisat von Acrylsäure oder Acrylat mit Acrylamid bestimmter v> Zusammensetzung und mit einem Molekulargewicht von 0,5 χ 10⁶ als Ausflockungsmittel einsetzt.From DE-AS 24 48 220, a method is known which is suitable for this separation of the digestion of bauxite obtained with aqueous sodium hydroxide red mud and a copolymer of acrylic acid or acrylate with acrylamide certain v> composition and having a molecular weight of 0.5 χ 10 ^{6 is used} as a flocculant.

Nach dem letzten Waschschritt wird der Schlamm gewöhnlich durch Vakuumfiltration oder andere Maßnahmen zu einer plastischen Masse konzentriert, die transportiert und weiter gehandhabt werden muß. Die Rotschlammkonzentration in diesen Feststoffsuspensionen liegt zwischen 50 und 65%, ihre Handhabung ist sehr problematisch.After the final washing step, the sludge is usually removed by vacuum filtration or other means concentrated to a plastic mass that must be transported and handled further. the Red mud concentration in these solid suspensions is between 50 and 65%, their handling is very problematic.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Fluidisierung derartiger konzentrierter, wäßriger und nur schwer zu handhabender Suspensionen von Rotschlamm anzugeben, mit dem die Viskosität dieser Materialien schnell herabgesetzt werden kann, so daß die anfallenden Massen durch Pumpen und andere Einrichtungen zur Flüssigkeitshandhabung befördert bzw. verarbeitet werden können.The invention is based on the object of providing a method for fluidizing such concentrated, indicate aqueous and difficult to handle suspensions of red mud with which the viscosity these materials can be reduced quickly, so that the resulting masses by pumps and others Liquid handling equipment can be transported or processed.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe schlägt die Erfindung das im Patentanspruch angegebene Verfahren vor.To solve the problem, the invention proposes the method specified in the claim before.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß konzentrierte, wäßrige Aufschlämmungen von Rotschlamm durch gleichmäßiges Abmischen einfach und schnell fluidisiert werden l-.önnen, wenn sie mit mindestens 45,4 g eines Acrylsäurepolymerisates mit einem Molekulargewicht innerhalb des Bereiches von 5000 bis 30 000 pro Tonne trockener Rotschlamm abgemischt werden.The invention achieves that concentrated, Aqueous slurries of red mud are fluidized easily and quickly by uniform mixing can, if they contain at least 45.4 g of one Acrylic acid polymer having a molecular weight within the range from 5,000 to 30,000 per ton dry red mud to be mixed.

Die Acrylsäurepolymerisatmenge pro Tonne trockener Rotschlamm kann bis zu 726 g reichen, vorzugsweise werden 45,4 g bis 454 g dieses Polymerisats (auf Trockenbasis) eingesetzt, um Rotschlamm in einer Menge von einer Tonne Trockengewicht zu behandeln. Die Polymerisate werden im allgemeinen in Form einer wäßrigen Lösung eingesetzt Wenn sie beispielsweise als 20gew.-%ige wäßrige Lösung verwendet werden, setzt man etwa 227 g bis 3,18 kg und vorzugsweise 227 g bis 680 g dieser 20%igen Lösung pro Tonne trockenen Rotschlamm ein.The amount of acrylic acid polymer per ton of dry red mud can range up to 726 g, preferably 45.4 g to 454 g of this polymer (on a dry basis) are used to make red mud in a Handle amount of one tonne dry weight. The polymers are generally in the form of a aqueous solution used If they are used, for example, as a 20% strength by weight aqueous solution, about 227 g to 3.18 kg and preferably 227 g are used up to 680 g of this 20% solution per ton of dry red mud.

Die Molekulargewichte der Polymerisate liegen bevorzugt zwischen 8000 und 20 000.The molecular weights of the polymers are preferably between 8,000 and 20,000.

Die Acrylsäure-Polymerisate können entweder Homopolymerisate oder Copolymerisate der Acrylsäure sein. Als Copolymerisate sollten sie mindestens 50 Gew.-% Acrylsäure enthalten. Diese Acrylsäure-Polymerisate werden vorzugsweise in Form ihrer Alkalioder Ammoniumsalze eingesetzt.The acrylic acid polymers can either be homopolymers or copolymers of acrylic acid. As copolymers, they should at least Contains 50% by weight of acrylic acid. These acrylic acid polymers are preferably in the form of their alkali or Ammonium salts used.

Bevorzugte Copolymerisate sind Copolymerisate der Acrylsäure, die mit 5—40Gew.-% Methylmethacrylat polymerisiert worden sind. Andere geeignete Coinonomere sind Acrylamid, Maleinsäureanhydrid und andere Monomere in Mengen, die die Polymerisate nicht wasserunlöslich machen.Preferred copolymers are copolymers of acrylic acid containing 5-40% by weight of methyl methacrylate have been polymerized. Other suitable coinonomers are acrylamide, maleic anhydride and other monomers in amounts that the polymers cannot make water insoluble.

Ein zweckmäßiges Verfahren zur Herstellung von Acrylsäure-Copolymerisaten und -Homopolymerisaten besteht in der alkalischen Hydrolyse von niedermolekularem Polyacrylnitril (siehe US-PS 34 19 502). Diese Materialien enthalten nach diesem Hydrolyseschritt im allgemeinen bis zu 85% Acrylatfunktionalität und auch etwa Amidfunktionalität sowie Nitrilfunkionalität.An expedient process for the preparation of acrylic acid copolymers and homopolymers consists in the alkaline hydrolysis of low molecular weight polyacrylonitrile (see US-PS 34 19 502). These Materials generally contain up to 85% acrylate functionality after this hydrolysis step and also such as amide functionality and nitrile functionality.

Die in den folgenden Beispielen verwendete Zusammensetzung ist ein Acrylsäure-Polymerisat, das eine 23,6%ige wäßrige Lösung eines Acrylsäure-Copolymerisats, welches I5Gew.-% Methylmethacrylat enthält, darstellt. Das Polymerisat lag in der Natriumsalzform vor. Dieses Polymerisat wird als »Polymerisat A« bezeichnet.The composition used in the following examples is an acrylic acid polymer which is a 23.6% aqueous solution of an acrylic acid copolymer which contains 15% by weight of methyl methacrylate, represents. The polymer was in the sodium salt form. This polymer is called "Polymer A" designated.

example 1

500 cm³ einer nichtfließenden Rotschlammsuspension mit 35% Feststoffen wurde in ein 800 cm³-Becherglas gegeben und einer Schnellrührung mit einem mit vier Flügeln ausgerüsteten Metall-Propellermischer des Labortyps unterworfen. 8,75 cm³ einer l,0%igen wäßrigen Lösung des Polymers A wurden tropfenweise der Aufschlämmung nahe der Mitte des rotierenden Flügelrads zugegeben. Nach Zugabe der verdünnten Lösung des Polymers A wurde die Aufschlämmung weitere 60 Sekunden mischen gelassen. Die erhaltene Aufschlämmung war hundertprozentig fließfähig, was in ihrer Fähigkeit, frei gegossen zu werden, und durch den vom Rührer erzeugten Wirbel hervortrat.500 cm ³ of a non-flowing Rotschlammsuspension with 35% solids was placed in a 800 cm ³ beaker and subjected to Schnellrührung with a vehicle equipped with four wings metal propeller mixer of laboratory type. 8.75 cm ^{3 of} 1.0% aqueous solution of Polymer A was added dropwise to the slurry near the center of the rotating impeller. The dilute solution of Polymer A was added and the slurry was allowed to mix for an additional 60 seconds. The resulting slurry was one hundred percent flowable, as evidenced by its ability to be poured freely and by the vortex created by the stirrer.

Example 2

Polymer A wurde als l,0%ige Lösung auf der Saugseite der Unterströmungspumpe des letzten Wäschers der Bayer-Aluminiumoxid-Anlage in einer Dosierung von 340 g der 23,6%igen wäßrigen Lösung von Polymer A oder 803 g trockenen Polymerisats pro Tonne trockener Rotschlamm zugesetzt Die Zugabe erfolgte durch ein Verteilersystem mit konzentrischem Ring, das acht Zuleitungspunkte in das von der Kläreinrichtung zur Unterströmungspumpe verlaufende Rohr aufwies. Polymer A wurde unter ausreichendem Druck zugesetzt, um ein Eindringen der Polymerisatlösung in den durch dieses Rohr fließenden Rotschlamm zu bewirken.Polymer A was added as a 1.0% solution on the suction side of the underflow pump of the last Washer of the Bayer aluminum oxide plant in a dosage of 340 g of the 23.6% aqueous solution of polymer A or 803 g of dry polymer per Ton of dry red mud added. The addition was made through a concentric distributor system Ring that has eight feed points in the one running from the clarifier to the underflow pump Had pipe. Polymer A was added under sufficient pressure to allow the polymer solution to penetrate in the red mud flowing through this pipe.

Das Polymerisat wird gleichermaßen gut in Anlagen verwendet, die Vakuumfiltrationsmethoden zur Konzentrierung des Rotschlamms benutzen. Bei Anwendung von Vakuumfiltrationstechniken wird der Rotschlamm im allgemeinen aus dem Vakuumfilter mit einer mechanischen Einrichtung entnommen, häufig mit einem Bohrschaber. Das Polymerisat wird in dasThe polymer is used equally well in systems that use vacuum filtration methods for concentration of the red mud. When vacuum filtration techniques are used, the red mud becomes generally removed from the vacuum filter with a mechanical device, often with a drill scraper. The polymer is in the

ίο Material eingetragen, das die Vakuumfiltrationseinheit verläßt, und in der Einrichtung zur mechanischen Entfernung gleichmäßig oben auf das Mcterial aufgesprüht ίο Material entered that the vacuum filtration unit leaves, and sprayed evenly on top of the material in the mechanical removal device

Claims

Claim:

Process for the fluidization of concentrated, aqueous Suspensions / on red mud by adding acrylic acid polymer to the red mud, characterized in that the suspensions per ton of red mud at least 45.4 g of an acrylic acid polymer having a molecular weight of 5,000 to 30,000 uniformly mixes

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