HU207826B - Process for producing sodium-aluminate solutions with regenerating sodium-oxide- and aluminium-oxide content of red mud - Google Patents
Process for producing sodium-aluminate solutions with regenerating sodium-oxide- and aluminium-oxide content of red mud Download PDFInfo
- Publication number
- HU207826B HU207826B HU68387A HU68387A HU207826B HU 207826 B HU207826 B HU 207826B HU 68387 A HU68387 A HU 68387A HU 68387 A HU68387 A HU 68387A HU 207826 B HU207826 B HU 207826B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- solution
- slurry
- red
- sodium
- red mud
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
Description
A találmány tárgya eljárás különböző koncentrációjú, a Bayer-eljárásban közvetlenül hasznosítható nátriumaluminát-oldatok előállítására, vörösiszap Na2O- és Al2O3-tartalmának mész adalék jelenlétében végzett hidrotermális regenerálásával.
A. világ timföldtermelésének mintegy 90%-át bauxit Bayer-technológia szerinti feldolgozásával állítják elő. A Bayer-eljárás feltárási műveletében NaOH tartalmú oldatban, 100-260 °C hőmérsékleten a bauxit alumínium-ásványai az alábbi reakciók szerint oldódnak:
trihidrátos alumíniumásványok:
Al(OH)3+NaOtí -+ NaAl(OH)4 monohidrátos alumíniumásványok: AlOOH+NaOH+H2O -> NaAl(OH)4 A feltárási műveletben keletkezett túltelített nátrium-aluminát-oldatot útépítéssel elválasztják az alumínium-ásványokat kísérő ballaszt anyagtól, az ún. vörösiszaptól, majd nagy mennyiségű timföldhidrát (A12O3.3H2O) oltókristály jelenlétében az oldatból timföldhidrátot kristályosítanak, majd ezt 100-1200 ”C hőmérsékleten kalcinálva vízmentes Al2Ö3-ot nyernek.
A vörösiszapon tapadó nátrium-aluminát oldatot ellenáramban üzemeltetett ülepítő berendezésekben és/vagy szűrőkön, vízzel lemossák és az így kapott híg oldatot a Bayer-körfolyamatba visszavezetik. Az alumíniumásványokat kísérő egyéb ásványok a feltárási műveletben részben inért anyagként viselkednek, részben reagálnak a nátrium-aluminát-oldattal és a reagens NaOH, illetve az oldott alumínium egy részét oldhatatlan vegyüiet formájában megkötik és ezáltal veszteségeket okoznak.
A bauxit minősége illetve Bayer-eljárás szerinti gazdaságos feldolgozhatósága szempontjából döntő jelentőségük van a nátrium-aluminát-oldattal reakcióba lépő szilíciumásványoknak (pl. kaolinit). A bauxitban található reaktív szilíciumásványok a Bayer-eljárás során oldódnak és az oldott szilícium a nátrium-aluminát-oldattal reagálva 3(Na2O.Al2O3.2SiO2)Na2X (X=20H', CO3, SO4, 2C1) összetételű nátrium-alumínium-hidroszilikátot képez. Ezen vegyületben kötött alumínium- és alkálitartalom a gyártási folyamatból a vörösiszappal veszteségként távozik. A Na2O- és A12O3-veszteség nagysága a technológia gazdaságossága szempontjából meghatározó tényező, ezért a bauxit minőségi jellemzésére legelterjedtebb mérőszám a bauxit A12O3 és reaktív SiO2 tartalmának tömegaránya, az ún. modulus. A modulus csökkenésével a NaOH- és Al2O3-veszteségek növekszenek, és egy adott határértéknél (5-6 modulusnál) a Bayer-eljárás szerinti timföldgyártás gazdaságtalanná válik.
A bauxit szilícium-tartalma által okozott NaOH- és Al2O3-veszteségek csökkentésére számos műszaki megoldást dolgoztak ki.
Az egyik üzemileg is alkalmazott eljárás a nagy szilíciumtartalmú érc vagy a Bayer-eljárásból távozó vörösiszap mész és szóda jelenlétében 1100-1200 °C hőmérsékleten végzett szinterelése. Ennél az eljárásnál vízben és alkálikus közegben oldhatatlan kalcium-szilikát és vízoldható nátrium-aluminát keletkezik, és ilyen módon a szilícium okozta NaOH- és Al2O3-veszteségek minimálisra csökkenthetők. Az eljárás hátránya rendkívül nagy energia- és eszközigényessége.
A Bayer-eljáráshoz kapcsolódó megoldások elsősorban az NaOH-veszteségek csökkentését teszik lehetővé.
Á 169 643 lajstromszámú magyar szabadalmi leírás szerinti eljárás során a feltárandó bauxit zagyhoz, a száraz bauxitra számított 1,5-5 tömeg% égetett meszet és egyéb (pl. Fe2+, Mn2+, So4 2) ionokat tartalmazó katalizátorokat adagolnak és ennek hatására a goethít ásvány jobban ülepedő hematittá alakul. A mészadalék további hatása, hogy a folyamatban keletkezett nátrium-alumínium-hidroszi Ilkátok egy része
3CaO.Al203.kSi02.(6-2k)H20 (I) összetételű kalcium-alumínium-hidroszilikáttá alakul, és ilyen módon a kötött NaOH-veszteségek 8-10 tömeg%-kal csökkenthetők. A fenti képletben k értéke 0 és 3 között lehet, ugyanis az aluminát kristályvize fokozatosan SiO2-egységekkel cserélhető fel (a vízmolekulák alakja és az SiO2 tetraéderformája miatt az utóbbi pontosan beleillik a víz helyére; k = 0 esetén csak kristályvíz van, k = 3 esetén a képlet 3CaO.Al2O3.3SiO2, kristály víz nincs). Az eljárás számos előnyt biztosít, de a NaOH regenerálásnak ez a módja csak korlátozott, mivel az Al2O3-veszteségek növekedése miatt a mészadagolás nem növelhető a megadott határon túl.
Közismert és ipari méretben is alkalmazott a 93 270 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás (1909-ből) szerinti eljárás a vörösiszap atmoszferikus kausztifikálására. Ezen eljárásnál a mosott vörösiszaphoz mésztejeí adagolnak és az elegyet 90-100 °C hőmérsékleten 3-5 órán át kevertetve a nátrium-alumínium-hidroszilikátok egy részét kalcium-alumínium-hidroszilikáttá alakítva a kötött Na2O-veszteség egy részét oldatba viszik és a Bayer-eljárásban visszavezetik.
Ezzel az eljárással üzemi körülmények között a kötött Na2O-veszteségek mintegy 40-60%-a regenerálható. Hátránya, hogy a folyamat csak kis, 0-40 g/dm3 kNa2O koncentrációjú oldatban játszódik le jó hatásfokkal, és így a híg oldat formájában regenerált NaOH csak költséges bepárlás után hasznosítható a Bayer-eljárásban. (A kNa2O koncentráció a kausztikus nátriumoxid koncentrációja, azaz az a nátrium, amely nem karbonát, nem szulfát, nem oxalát, hanem hidroxid formájában van jelen. Kausztikus mólarányon a kNa2O és az A12O3 mólarányát értjük.)
A 149 730 lajstromszámú magyar szabadalmi leírás olyan eljárást ismertet, amelyben a vörösiszapot 140200 °C hőmérsékleten, nyomás alatt égetett mésszel, valamint nátrium-karbonát és nátrium-hidroxid keverékével kezelik és ilyen módon a kötött Na2O 80—90%-át és az A12Q3 mintegy 30%-át kinyerik. Az eljárás hátránya szintén az, hogy igen alacsony, kisebb, mint 20 g/dm3 kNa2O koncentrációjú oldatot nyernek.
A 4 483 830 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás a Bayer-eljárásból származó vörös1
HU 207 826 Β iszapot - egy mól SiO2-tartalomra számított 1,8-2,2 mól CaO hozzáadásával - 90-200 g/dm3 kNa2O tartalmú, 4-nél nagyobb kNa2O/Al2O3 mólarányú lúgoldatban hidrotermálisán kezelik 260-320 °C hőmérsékleten. A nagyhőmérsékletű kezeléssel a vörösiszap kötött Na2O-tartalmának több mint 90%-át és Al2O3-tartalmának 70-85%-át kioldják A visszamaradó barna iszapot az oldattól elválasztják és az oldatot extrém nagy (500— 520 g/dm3) koncentrációra bepárolva, kristályos nátrium-aluminát kiválasztásával ismét nagy (4-nél nagyobb) kNa2O/Al2O3 mólarányú oldatot nyernek, amelyet újabb hidrotermális kezeléshez, a folyamat elejére visszavezetnek.
Az eljárás jó hatásfokkal megoldja a vörösiszap kötött Na2O- és Al2O3-tartalmának visszanyerését, hátránya azonban, hogy iparilag nehezen megvalósítható, mivel a nagy mólarányú lúgból a nátrium-aluminát csak extrém nagy töménységre való bepárlással kristályosítható, és az ilyen tömény lúgok kezelése esetén nagymértékű n korrózió a berendezésekben.
Az ismert eljárások közös hátránya, hogy a vörösiszap meszes kezelésekor kapott lúgot vagy nem lehet recirkuláltatni a Bayer-eljárásba (bár értékes Na- és Al-tartalma felhasználható egyéb célokra), vagy a Bayer-eljárásba történő visszatáplálása előtt be kell párolni, ami igen energiaigényes.
A találmány célja olyan eljárás kidolgozása volt, amellyel a vörösiszap kötött Na2O-tartalmának majdnem kvantitatíve, az Al2O3-tartalmának legalább egy részét lehet visszanyerni a Bayer-eljárásban közvetlenül felhasználható 40-200 g/dm3 kNa2O koncentrációjú oldat formájában.
A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy a vörösiszap mészadalék jelenlétében végzett nagy hőmérsékletű hidrotermális kezelése során képződő vasalumínium-hidrogranát - mindenkori összetétele a
3CaO(AlxFe1.x)2O3.kSiO2.(6-2k)H2O (Π) képlettel leírható tartományba esik, ahol k értéke a fent említett SiO2-H2O-helyettesítési mechanizmus szerint 0 és 3 közötti érték, míg x értéke csak 0 és 1 között lehet - összetételét a kioldáskor alkalmazott paraméterekkel, olyan irányban lehet befolyásolni, hogy a kioldódó Na2O és A12O3 mólaránya azonos legyen a kioldási művelethez használt kiindulási lúg Na2O/Al2O3 mólarányával. Ilyen módon a hidrotermális kezeléshez használt lúg felkoncentrálódik, kausztikus mólaránya azonban - tekintve hogy azonos ekvivalensnyi oldódik mindkét komponensből - állandó marad.
A paraméterek befolyását és megválasztását a mellékelt 1. ábra kapcsán ismertetjük. Az ábra üzemi vörösiszap 300 °C-on, 3 mól CaO/mol Na2O mészadalék jelenlétében, 30 perces kezelési idővel végzett hidrotermális kezelése során elért Na2O és A12O3 kioldás hatásfokát mutatja a kezelés végén mért mólarány függvényében.
Látható, hogy az Na2O-kioldás majdnem kvantitatív, míg az Al2O3-kioldás legjobb esetben eléri az 50%oL A---görbe lefolyása lényegében tükrözi a vas (Π) képletű hidrogranátba történő beépülésének az Na2O/Al2O3 mólarányától való függőségét. Minél több vas épül be, annál több alumínium oldódik ki. A kioldáshoz használt lúg 3 és 5 közötti Na2O/Al2O3 mólarányának tartományát bevonalkáztuk: ebben a tartományban 1 mól Na2O-ra számítva 1 mól A12Ö'3 szabadul fel, azaz a kioldó lúg töményebb lesz ugyan, kausztikus mólaránya azonban nem változik meg.
A megjelölt mérési ponton például a kiindulási oldat Na2O/Al2O3-mólaránya 4,4 volt. A kezelés során a vörösiszap Na2O-tartalmának 95 t%-a, Al2O3-tartalmának 29 t%-a került oldatba. Ha ezeket a százalékos értékeket összehasonlítjuk a beoldódó 3(Na2O.Al2O3.2SiO2)Na2X képletű nátrium-alumínir um-hidroszilikát (a képletben X jelentése a leírás elején megadott) megállapíthatjuk, hogy
4x0,95 = 3,8 mól Na2O és
3x0,29 = 0,87 mól A12O3 került oldatba, és így a 3,8/0,87 = 4,4 mólarány a folyamat végén is megmaradt. A vonalkázott tartományon belül végzett hidrotermális kezelés a mólarány állandósága szempontjából önszabályozó, ugyanis a mólarány esetleges növekedése fokozza az A12O3 beoldódást, esetleges csökkenése pedig csökkenti az A12O3 beoldódást, változatlan Na2O kioldás mellett.
, A fentiekből adódik, hogy a kezelt vörösiszaptól elválasztott, változatlan kausztikus mólarányú, de töményebb oldatot visszavezethetjük a hidrotermális kezelés elejére, újabb adag vörösiszap felzagyolásához. A ciklus tetszés szerinti ismétlésével az oldatot magában a hidrotermális rendszerben koncentrálhatjuk a Bayereljárásban közvetlenül, például feltárólúgként basznáL· ható töménységű lúggá. Eljárhatunk azonban úgy is, hogy az oldatnak csak egy részét használjuk fel újabb vörösiszap kezeléséhez, és a fennmaradó részt a vörösiszap mosósor hasonló koncentrációjú pontjához vezetjük vissza.
A fentiek alapján találmányunk tárgya eljárás Bayerkörfolyamatban közvetlenül hasznosítható, koncentrált nátrium-aluminát-oldatok előállítására a vörösiszap Na2O- és Al2O3-tartalmának 200 °C feletti hőmérsékleten, égetett mész adagolásával végzett hidrotermális regenerálásával. A találmány szerinti eljárásra jellemző, hogy a vörösiszapot 20-80 g/dm3, előnyösen 40 g/dm3 kausztikus Na2O koncentrációjú nátrium-aluminát-oldatban felzagyoljuk és CaO és/vagy Ca(OH)2 hozzáadásával 1 mól Na2O-ra számítva 2-4 mól CaO-t tartalmazó, 100-500, célszerűen 300 g/dm3 szilárdanyag tartalmú, 3-5, célszerűen 4 Na2O/Al2O3 mólarányú zagyot készítünk, a zagyot 200-350 °C-on, célszerűen 300 °C-on 560 percig, előnyösen 20 percig hőkezeljük, majd a szilárd fázist elválasztjuk és az oldatot újabb vörösiszap felzagyolásához és/vagy a Bayer-körfolyamat hasonló koncentrációjú pontjához vezetjük vissza.
Egy előnyös kiviteli mód szerint a szilárdfázis elválasztása után nyert oldat teljes mennyiségét vezetjük vissza a hidrotermális kezelés elejére és a ciklikus eljárást 100-200 g/dm3 kausztikus Na2O-tartalom eléréséig ismételjük. Ezt az oldatot közvetlenül a bauxit
HU 207 826 Β feltáráshoz vezetjük vissza. Egy másik kiviteli mód szerint a szilárdfázis elválasztása után nyert oldat egy részét a vörösiszap mosósor hasonló koncentrációjú pontjához vezetjük vissza.
Az eljárás különösen nagy reaktív SiO2-taríalmú bauxitok feldolgozása esetén előnyös.
Eljárásunk előnyei az eddig ismert technológiákhoz képest az alábbiakban összegezhetők:
- Gyakorlatilag teljes Na2O és mintegy 20-30 tömeg%-os A12O3 kioldást biztosít anélkül, hogy külön - technikailag nehezen megvalósítható (és eddig iparilag még meg nem valósított) - eljárással kellene nagy mólarányú oldatot előállítani.
- A folyamat a Bayer-eljáráshoz jól illeszthető és radikálisan csökkenti a kötött Na2O- és A12O3veszteségeket.
- Az eljárás során termelt 4-5 mólarányú oldatot feltárólúgként használva, egységnyi térfogatú lúggal több bauxit tárható fel, mint a Bayer-körfolyamatban a kristályosítás és bepárlás után visszatérő 3,0-3,5 mólarányú oldattal, ezáltal a körfolyamat hatásfoka jelentősen növelhető.
- A hidrotermális kezelés után nyert vörösiszap szűrhetóségi, moshatósági tulajdonságai igen jók és a jobban tömörödő kezelt iszapból egységnyi területen lényegesen nagyobb mennyiség tárolható.
- A gyakorlatilag alkálimentes kezelt iszap további (pl. építőipari) felhasználására nagyobb lesz a lehetőség.
Eljárásunkat a következő példán mutatjuk be. Az 1. táblázatban megadott összetételű bauxitból 9000 kg-ot, 40 m3 180 g/dm3 kNa2O koncentrációjú és 3,2 kNa2O/Al2O3 mólarányú nátrium-aluminát-oldattal, 240 °C hőmérsékleten feltártunk. Feltárás után a vörösiszapot a telített nátrium-aluminát-oldattól szűréssel elválasztottuk és az iszap tapadó lúgtartalmát melegvizes mosással eltávolítottuk. A mosott vörösiszap összetételét szintén az 1. táblázatban mutatjuk be.
A feltárásnál keletkezett, száraz tömegként számított 4750 kg vörösiszapot híg nátrium-aluminát-oldatban felzagyoltuk, majd 1544 kg CaO-ot adagoltunk hozzá. A vörösiszap zagy végső térfogata 21 m3 volt, az oldatfázis összetétele pedig a következő:
kNa2O: 45 g/dm3
A12O3: 16,8 g/dm3
Na2O/Al2O3 mólarány: 4,4.
A zagyot előmelegítő soron 300 °C-ra melegítettük és csőreaktoron bocsátottuk keresztül, a reaktorban a tartózkodási idő 300 °C hőmérsékleten 20-25 perc volt.
A hidrotermális kezelést követő expanzió után a zagy térfogata 14,7 m3, az oldatfázis összetétele az alábbi volt:
kNa2O: 103,1 g/dm3
A12O3: 40,3 g/dm3
Na2O/Al2O3 mólarány: 4,21.
A kezelt, tapadó lúgtól lemosott vörösiszap összetételét az 1. táblázatban adtuk meg.
A hidrotermális kezelés során 511 kg Na2O, a vörösiszap kötött Na2O-tartalmának 96,8 tömeg%-a és 237,5 kg A12O3, a vörösiszap Al2O3-tartalmának 25 tömeg%-a került oldatba a Bayer-eljárásban hasznosítható formában.
1. táblázat
Kompo- nens Feldolgozott ba-The present invention relates to a process for the preparation of various concentrations of sodium aluminate solutions directly applicable in the Bayer process by hydrothermal regeneration of the Na 2 O and Al 2 O 3 content of red mud in the presence of a lime additive.
A. About 90% of world alumina production is produced by bauxite processing by Bayer technology. During the digestion process of the Bayer process, aluminum salts of bauxite are dissolved in NaOH solution at 100-260 ° C according to the following reactions:
trihydrated aluminum minerals:
Al (OH) 3 + NaOlT - + NaAl (OH) 4 Monohydrate Aluminum Minerals: AlOOH + NaOH + H 2 O -> NaAl (OH) 4 The supersaturated sodium aluminate solution obtained during the digestion process is separated from the aluminum ballast by road construction , the so-called. from red mud and then, in the presence of a large quantity of seed crystals of alumina (A1 2 O 3 .3H 2 O), the solution is crystallized from alumina hydrate and calcined at 100-1200 ° C to give anhydrous Al 2 O 3 .
The sodium aluminate solution adhering to the red mud is washed in countercurrent sedimentation equipment and / or filters with water and the resulting dilute solution is recycled to the Bayer circuit. Other minerals accompanying the aluminum minerals act as inert substances in the digestion process, partially react with the sodium aluminate solution, and bind the reagent in the form of an insoluble NaOH or a portion of the dissolved aluminum, thereby causing losses.
Silica minerals (e.g. kaolinite) that react with sodium aluminate are crucial for the quality of bauxite and for its economical processability under the Bayer process. Reactive silicon minerals in bauxite are soluble in the Bayer process and dissolved silicon reacted with sodium aluminate solution 3 (Na 2 O.Al 2 O 3. 2 Si 2 ) Na 2 X (X = 20H ', CO 3 , SO 4 , 2C1) forms sodium aluminum hydrosilicate. The aluminum and alkaline content bound in this compound is lost from the manufacturing process as red mud. The magnitude of the loss of Na 2 O and A1 2 O 3 is a decisive factor in the economics of the technology, therefore the mass ratio of the content of bauxite A1 2 O 3 and reactive SiO 2 is the most widely used measure for qualitative characterization of bauxite. modulus. As the modulus decreases, losses of NaOH and Al 2 O 3 increase, and at a given limit (modulo 5-6), Bayer alumina production becomes uneconomic.
Several technical solutions have been developed to reduce the losses of NaOH and Al 2 O 3 caused by the silicon content of bauxite.
One of the commercially available processes is the sintering of high-silicon ore or red sludge from the Bayer process in the presence of lime and soda at 1100-1200 ° C. This process results in the formation of insoluble calcium silicate and water soluble sodium aluminate in water and in an alkaline medium, thereby minimizing the losses of NaOH and Al 2 O 3 caused by silicon. The disadvantage of this process is its extremely high energy and equipment requirements.
Solutions related to the Bayer process are primarily intended to reduce NaOH losses.
In the process described in Hungarian Patent Application No. 169,643, catalysts containing from 1.5 to 5% by weight of calcined lime and other (e.g. Fe 2+ , Mn 2+ , So 4 2 ) ions are added to the bauxite to be digested, and this causes the goethite mineral to become more sedentary hematite. A further effect of the lime additive is that some of the Ilkates of the sodium aluminum hydros
3CaO.Al 2 0 3 .kSiO 2. (6-2k) H 2 0 (I) is converted to calcium aluminum hydrosilicate, and thus the bound NaOH losses can be reduced by 8 to 10% by weight. In the above formula, k can be between 0 and 3, since the crystalline water of the aluminate is gradually replaced by SiO 2 units (due to the shape of the water molecules and the tetrahedron form of SiO 2 , the latter fits exactly into the water; For 3, the formula is 3CaO.Al 2 O 3 .3SiO 2 , no crystal water). The process provides many advantages, but this mode of NaOH regeneration is only limited because, due to the increase in Al 2 O 3 losses, lime dosing cannot be increased beyond the stated limits.
It is well known and used in industrial scale as well. A process for atmospheric causticization of red sludge according to U.S. Pat. In this process, lime is added to the washed red slurry and, after stirring at 90-100 ° C for 3 to 5 hours, a portion of the sodium aluminum hydrosilicate is converted to calcium aluminum hydrosilicate and a portion of the bound Na 2 O loss is added to the solution. -procedure.
By this method, about 40-60% of the bound Na 2 O losses can be recovered under operating conditions. The disadvantage is that the process is carried out only in a small solution of 0-40 g / dm 3 kNa 2 O at high efficiency, so that the NaOH recovered in dilute solution can be used in the Bayer process only after expensive evaporation. (The KNA 2 O concentration is the concentration of the caustic sodium oxide, that is, the sodium that is non-carbonate, non sulphate non oxalate, but also in the form of hydroxide present. Hydrate The molar ratio refers to the KNA 2 O, and A1 2 O 3 molar ratio.)
Hungarian Patent No. 149,730 discloses a process for treating red slurry at 140200 ° C with pressed lime and a mixture of sodium carbonate and sodium hydroxide, in which 80-90% of the bound Na 2 O and About 30% of A1 2 Q 3 is recovered. Another disadvantage of the process is that a very low concentration of less than 20 g / dm 3 kNa 2 O is obtained.
No. 4,483,830. U.S. Patent No. 5,363,500 to Bayer, Red
EN 207 826 Β sludge is treated hydrothermally at a temperature of 260-320 ° C with the addition of 1.8-2.2 moles of CaO per mole of SiO 2 in a solution containing 90-200 g / dm 3 kNa2O / mole kNa2O / Al2O3 temperature. The high temperature treatment dissolves more than 90% of the bound Na2O content of the red sludge and 70-85% of the Al2O3 content. The residual brown sludge is separated from the solution and concentrated to an extremely high concentration (500-520 g / dm 3 ). crystals of sodium aluminate is obtained again by selecting a large (greater than 4) kNa2O / Al 2 O 3 molar solution and recycled to another hydrothermal treatment, the beginning of the process.
The process efficiently solves the recovery of the bound Na 2 O and Al 2 O 3 content of red sludge, but has the disadvantage that it is difficult to industrially apply because the high molar ratio of the sodium aluminate can only be crystallized by evaporation to extremely high concentrations. high levels of n corrosion in equipment when handling alkalis.
A common disadvantage of the known processes is that the lye obtained from the calcareous treatment of red sludge can either not be recycled to the Bayer process (although its valuable Na and Al contents can be used for other purposes) or must be concentrated before being fed to the Bayer process. .
SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention was to provide a method by which at least a portion of the Al 2 O 3 content of bound Na 2 O in red mud can be recovered with a solution of 40-200 g / dm 3 kNa 2 O directly used in the Bayer process. form.
The present invention is based on the discovery that vasaluminum hydrogranate formed during high temperature hydrothermal treatment of red sludge in the presence of a liming additive,
3CaO (Al x Fe 1. X ) 2 O 3. KSiO 2. (6-2k) H 2 O (Π), where k is 0 and according to the above mentioned SiO 2 -H 2 O substitution mechanism 3, while x can only be between 0 and 1 - its composition can be influenced by the parameters used for dissolution in such a way that the molar ratio of dissolved Na 2 O and A1 2 O 3 is the same as in the starting alkali Na 2 O / Al 2 O 3 molar ratio. In this way, the alkali used for hydrothermal treatment is concentrated, but its caustic molar ratio remains constant, given that the equivalent of each component is soluble.
The influence and selection of the parameters are described in the accompanying Figure 1. The figure shows the efficiency of leaching of Na 2 O and Al 2 O 3 in the hydrothermal treatment of operating red mud at 300 ° C in the presence of 3 moles of CaO / mol Na 2 O as a function of the molar ratio at the end of the treatment.
It can be seen that the Na 2 O leaching is almost quantitative, while the Al 2 O 3 leaching at best reaches 50% oL A --- curve essentially reflects the incorporation of iron into the hydrogranate of formula (Π) by Na 2 O / Al 2 O 3 molar ratio. The more iron is incorporated, the more aluminum is dissolved. The range of the Na 2 O / Al 2 O 3 molar ratio of the alkali used for the leaching is covered: in this range, 1 mol of Al 2 O ' 3 is liberated per 1 mol of Na 2 O, i.e. the leaching liquor becomes more concentrated, caustic however, the molar ratio does not change.
For example, at the indicated measurement point, the Na 2 O / Al 2 O 3 molar ratio of the stock solution was 4.4. During the treatment 95% of the Na 2 O content and 29% of the Al 2 O 3 content of red mud were dissolved. When comparing these percentages of soluble 3 (Na 2 O.Al 2 O 3. 2SiO 2 ) Na 2 X sodium aluminum hydrosilicate (where X is at the beginning of the description),
4x0.95 = 3.8 moles of Na 2 O and
3x0.29 = 0.87 moles of Al 2 O 3 were added to the solution so that the 3.8 / 0.87 = 4.4 mole ratio was maintained at the end of the process. Hydrothermal treatment within the shaded region is self-regulating for the stability of the molar ratio, since a possible increase in the molar ratio increases A1 2 O 3 solubility and a possible decrease decreases A1 2 O 3 solubility with unchanged Na 2 O leaching.
It follows from the above that the unaltered caustic molar but concentrated solution separated from the treated red mud can be traced back to the beginning of the hydrothermal treatment to slurry another dose of red mud. By repeating the cycle as desired, the solution can be concentrated in the hydrothermal system itself directly into the Bayer process, e.g. However, it is also possible to use only a portion of the solution to treat another red sludge and to transfer the remainder to a similar concentration of the red sludge washing line.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a process for the preparation of concentrated sodium aluminate solutions directly used in the Bayer process by hydrothermal regeneration of Na 2 O and Al 2 O 3 in red slurry by addition of burnt lime at temperatures above 200 ° C. The process according to the invention is characterized in that the red slurry is slurried in a caustic Na 2 O solution of 20 to 80 g / dm 3 , preferably 40 g / dm 3 and added with CaO and / or Ca (OH) 2 per mole of Na 2 O. A slurry of 100-500, preferably 300 g / dm 3 solids, 3-5, preferably 4 Na 2 O / Al 2 O 3 , containing 4 molar CaO, is prepared at 200-350 ° C, preferably 300 ° C. After heating at C for 560 minutes, preferably for 20 minutes, the solid phase is separated off and recycled to a fresh slurry slurry and / or to a similar point in the Bayer cycle.
In a preferred embodiment, the total amount of solution obtained after separation of the solid phase is returned to the beginning of the hydrothermal treatment and the cyclic procedure is repeated until a caustic Na 2 O content of 100-200 g / dm 3 is achieved. This solution is applied directly to the bauxite
EN 207 826 Β exploration. In another embodiment, a portion of the solution obtained after separation of the solid phase is recycled to a similar concentration of red mud slurry.
The process is particularly advantageous for processing high reactive SiO 2 containing bauxites.
The advantages of our process over known technologies can be summarized as follows:
- Provides virtually complete Na 2 O and about 20-30 weight percent Al 2 O 3 dissolution without the need for a high molar solution in a separate, technically difficult (and not yet industrially feasible) process.
- The process is well adapted to the Bayer process and radically reduces bound Na 2 O and A1 2 O 3 losses.
By using the 4-5 molar solution produced in the process as digestion liquor, a unit volume of alkali can reveal more bauxite than the 3.0-3.5 molar solution returning after crystallization and evaporation in the Bayer process, thus significantly increasing the efficiency of the process.
- The red mud obtained after hydrothermal treatment has very good filterability and washability and a much larger amount of the more compacted treated mud can be stored per unit area.
- There is a greater potential for further use of treated sludges that are virtually alkaline (eg in construction).
The following example illustrates our process. Specified in Table 1 composition bauxite 9000 kg 40 m 3 180 g / dm 3 KNA 2 O concentration of 3.2 KNA 2 O / Al 2 O 3 molar ratio of sodium aluminate solution at a temperature of 240 ° C uncovered. After digestion, the red slurry was separated from the saturated sodium aluminate solution by filtration and the sticky alkali content of the slurry was removed by washing with hot water. The composition of the washed red mud is also shown in Table 1.
The 4750 kg dry weight of red mud produced during digestion was slurried in dilute sodium aluminate solution and then 1544 kg CaO was added. The final volume of the red mud slurry was 21 m 3 and the composition of the solution phase was as follows:
kNa 2 O: 45 g / dm 3
A1 2 O 3 : 16.8 g / dm 3
Molar ratio Na 2 O / Al 2 O 3 : 4.4.
The slurry was heated to 300 ° C through a pre-heating line and passed through a tubular reactor with residence time at 300 ° C for 20-25 minutes.
After expansion after hydrothermal treatment, the volume of the slurry was 14.7 m 3 and the composition of the solution phase was as follows:
kNa 2 O: 103.1 g / dm 3
A1 2 O 3 : 40.3 g / dm 3
Molar ratio Na 2 O / Al 2 O 3 : 4.21.
The composition of the red mud washed from the treated, tacky base is shown in Table 1.
During the hydrothermal treatment 511 kg of Na 2 O, 96.8% by weight of the bound Na 2 O content of red sludge and 237.5 kg of Al 2 O 3 and 25% by weight of the Al 2 O 3 content of red sludge were dissolved. in a form useful in the Bayer process.
Table 1
Component Processed ba-Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU68387A HU207826B (en) | 1987-02-23 | 1987-02-23 | Process for producing sodium-aluminate solutions with regenerating sodium-oxide- and aluminium-oxide content of red mud |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU68387A HU207826B (en) | 1987-02-23 | 1987-02-23 | Process for producing sodium-aluminate solutions with regenerating sodium-oxide- and aluminium-oxide content of red mud |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HUT46595A HUT46595A (en) | 1988-11-28 |
| HU207826B true HU207826B (en) | 1993-06-28 |
Family
ID=10950832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU68387A HU207826B (en) | 1987-02-23 | 1987-02-23 | Process for producing sodium-aluminate solutions with regenerating sodium-oxide- and aluminium-oxide content of red mud |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| HU (1) | HU207826B (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7767190B2 (en) | 1998-09-25 | 2010-08-03 | Bhp Billiton Worsley Alumina Pty Ltd. | Inhibiting the formation of TCA in a Bayer causticisation process |
| CN102303941A (en) * | 2011-09-14 | 2012-01-04 | 中国科学院过程工程研究所 | Deep dealkalizing method of red mud in alumina factory |
| CN110127643A (en) * | 2019-05-15 | 2019-08-16 | 深圳前海中能再生资源有限公司 | A kind of technique that red mud step-by-step processing realizes comprehensive utilization |
-
1987
- 1987-02-23 HU HU68387A patent/HU207826B/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7767190B2 (en) | 1998-09-25 | 2010-08-03 | Bhp Billiton Worsley Alumina Pty Ltd. | Inhibiting the formation of TCA in a Bayer causticisation process |
| CN102303941A (en) * | 2011-09-14 | 2012-01-04 | 中国科学院过程工程研究所 | Deep dealkalizing method of red mud in alumina factory |
| CN102303941B (en) * | 2011-09-14 | 2013-08-21 | 中国科学院过程工程研究所 | Deep dealkalizing method of red mud in alumina factory |
| CN110127643A (en) * | 2019-05-15 | 2019-08-16 | 深圳前海中能再生资源有限公司 | A kind of technique that red mud step-by-step processing realizes comprehensive utilization |
| CN110127643B (en) * | 2019-05-15 | 2020-11-17 | 深圳前海中能再生资源有限公司 | Process for realizing comprehensive utilization of red mud by step-by-step treatment |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| HUT46595A (en) | 1988-11-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7090809B2 (en) | Production of aluminum compounds and silica from ores | |
| US3944648A (en) | Method for processing bauxites | |
| US5445804A (en) | Process for the manufacture of pure amorphous silica from rocks | |
| US4164551A (en) | Preparation of zeolite | |
| RU2408534C2 (en) | Method of preparing caesium hydroxide solutions | |
| US3497459A (en) | Process for producing water soluble basic salts of aluminum and/or iron | |
| US4342729A (en) | Method for obtaining alumina from clays | |
| US2519362A (en) | Method of reducing the concentration of silica in sodium aluminate solutions | |
| CA1285118C (en) | Process for producing highly pure magnesium hydroxide | |
| US3642437A (en) | Production of alumina and portland cement from clay and limestone | |
| HU207826B (en) | Process for producing sodium-aluminate solutions with regenerating sodium-oxide- and aluminium-oxide content of red mud | |
| HU223308B1 (en) | Method for recovering sodium from alkaline industrial waste | |
| JPS59137317A (en) | Manufacture of needlelike alpha-hemihydrate gypsum | |
| US3966874A (en) | Extraction of alumina from bauxite ores | |
| JPS6335414A (en) | Manufacture of sodium tetraborate pentahydrate | |
| US2924509A (en) | Process for the manufacture of aluminum phosphate | |
| US3032391A (en) | Production of calcium borates | |
| RU2102322C1 (en) | Method for producing coagulant based on aluminium hydroxochlorosulfate | |
| JPH05507054A (en) | A simple method for producing swellable layered silicates | |
| US3523764A (en) | Process for the manufacture of magnesium aluminosilicate for medical uses | |
| US4226838A (en) | Process for accelerating the digestion and sedimentation steps on the Bayer alumina process | |
| JP4246648B2 (en) | Method for producing zeolitic modified soil | |
| US2859100A (en) | Process of extracting alumina from raw calcium aluminates | |
| US1511561A (en) | Process of making artificial cryolite | |
| KR20060013227A (en) | Method for preparing zeolite |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HMM4 | Cancellation of final prot. due to non-payment of fee |