HU209267B

HU209267B - Process for producing aluminium hydroxide from bauxite

Info

Publication number: HU209267B
Application number: HU901613A
Authority: HU
Inventors: Albert Rijkeboer; Hond Roelof Den
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1989-03-21
Filing date: 1990-03-20
Publication date: 1994-04-28
Also published as: US5869020A; IN177258B; HU901613D0; IE67071B1; CA2011860A1; EP0389061B1; CA2011860C; GB8906500D0; ES2066952T5; ES2066952T3; IE901020L; EP0389061A2; AU626997B2; EP0389061B2; EP0389061A3; GR3015541T3; AU5141490A; HUT54320A

Description

A találmány tárgya eljárás alumínium-hidroxid előállítására bauxit alkalikus oldattal végzett feltárásával és az alumínium-hidroxidnak a feltáró oldatból való kicsapásával.

A legismertebb eljárás alumínium-hidroxid előállítására alumínium-oxid tartalmú ércekből, így például bauxitból, a Bayer-eljárás. Az ennél az eljárásnál kapott alumínium-hidroxidot általában alumínium-oxiddá alakítva alumínium elektrolitikus előállítására alkalmazzák.

A Bayer-eljárásnál a bauxitot vizes, alkalikus oldattal tárják fel emelt hőmérsékleten, Alkalikus oldatként a Bayer-folyamat egy későbbi lépésében, a feltáró oldatból az alumínium-hidroxid kicsapása után nyert fáradt szennylúgot alkalmazzák. A feltárási lépés után a kapott iszapot, amely alkáli-aluminátot és a benne szuszpendált és az alkalikus oldatban oldhatatlan bauxit-alkotórészeket tartalmazza, lehűtik, általában flash hűtést alkalmazva. Az itt nyert gőzt a bauxit és a szennylúg feltárás előtti előmelegítésére hasznosítják. A szilárd fázis („vörös iszap”) elválasztása és mosása után a túltelített nátrium-aluminátot tovább hűtik, alumínium-oxid részecskékkel beoltják az alumíniumhidroxid kicsapatására. A kivált alumínium-hidroxidot ezután elválasztják, mossák, szárítják és magas hőmérsékleten kalcinálják, az alumínium-oxid előállítására. A csökkent alumínium-oxid tartalmú nátrium-aluminát szennylúgot betöményítés után visszavezetik a bauxit feltárási lépésbe, adott esetben a rendszerbe bevezetett, így például a vörös iszap és/vagy a kicsapott alumínium-hidroxid mosása során bevezetett víz eltávolítása, valamint a hiányzó nátrium-hidroxid-tartalom pótlása után,

A bauxitban az alumínium-hidroxid általában alumínium-oxid-trihidrát [Al₂O₃x3 H₂O vagy A1(OH)₃ gibbsit] és/vagy alumínium-oxid-monohidrát [Al₂O₃xH₂O vagy AIO(OH), bőmit, diaszpor] formájában van jelen, Általában az alumínium-trihidrát a főkomponens. A trihidrát és monohidrát vizes alkalikus oldatban való különböző oldhatósága miatt a feltárási műveletnél különböző reakciókörülményeket kell biztosítani.

Az alumínium-oxid monohidrát oldhatósága roszszabb mint a trihidráté, így a bauxitban jelen lévő összes A1₂O₃ kioldásához nagyobb lúgkoncentráció és/vagy magasabb feltárási hőmérséklet és/vagy alacsonyabb alumínium-oxid-marólúg feltárási arány szükséges. A gyakorlatban általában magasabb feltárási hőmérsékletet alkalmazunk,

A Bayer-eljárásnál a kiindulási bauxitot általában a feltárási művelet előtt megőrlik, Általában nedves őrlést alkalmaznak, a közegbe folyadékként részben (525% mennyiségben) szennylúgot adagolva. A szennylúg többi részét közvetlenül a feltáráshoz alkalmazzák.

A feltárási művelet az előmelegítési művelet alapján lehet egy-áramú eljárás, amelyben az extrakcióhoz szükséges vizes alkáliát elkeverik a bauxittal, majd a kapott keveréket előmelegítésnek és extrakciónak vetik alá, és két-áramú eljárás, amelynél a nedves őrlés során kapott, részben lúgos folyadékot tartalmazó bauxitiszapot és az alkalikus oldat fennmaradó részét különkülön előmelegítik, majd összekeverik és ezután végzik az extrakciót.

Az egylépcsős eljárás hátránya, hogy a kausztikus bauxit-iszapot közvetlenül melegítve, az előmelegítésnél a hőcserélőben komoly erózió és/vagy lerakódás mehet végbe, Ez különösen fennáll, amikor a feltárást az alumínium-oxid-monohidrát jelenléte miatt viszonylag magas hőmérsékleten kell végezni, Ez a probléma kiküszöbölhető, ha a melegítést közvetlen gőzbevezetéssel végzik, ilyen esetekben azonban a folyadék hígulásával kell számolni.

A két-áramú eljárás hátránya szintén a korrózió, amely a szenny lúg indirekt melegítése során a hőcserélőkben fellép, különösen ha a szabad lúgtartalom magas és/vagy a hőmérséklet is magas. A két-áramú eljárásnál az indirekt hőcserélőket speciális, lúgnak ellenálló anyagból kell készíteni, ez azonban nagymértékben növeli a költségeket.

Ha a Bayer-eljárásnál felhasznált bauxit gazdaságosan kinyerhető mennyiségű alumínium-oxid monohidrátot tartalmaz, az általános gyakorlat szerint a feltárást magas hőmérsékleten és magas nyomáson végzik. Az alumínium-oxid extrahálását két eljárás szerint végzik. Az egyik eljárásnál a monohidrát-tartalmú ércek feltárására alkalmas reakciókörülmények alkalmazásával végzik a mono- és trihídrátok feltárását, másik eljárás szerint először a trihidrátot tárják fel a trihidrát-tartalmú ércek feltárására alkalmas körülmények alkalmazásával, majd a maradékot kezelik a monohidrátok kinyerésére alkalmas feltételek mellett.

Az első eljárásnál a bauxitot egyetlen lépésben, szigorú reakciófeltételek mellett, magas hőmérsékleten és nyomáson kezelik, ami jelentős technológiai költségeket jelent.

A másik eljárásnál, a feltárást két lépésben kell végezni, az elsőben a trihídrátok extrakciójára alkalmas reakciókörülményeket alkalmazva, a második lépésben pedig a megmaradó monohidrát kiextrahálására egy újabb adag szennylúg felhasználásával kell a feltárást befejezni.

Ezen eljárások hátránya, hogy komoly eróziós folyamatok és/vagy kiválások mehetnek végbe az egyáramú eljárásnál és szintén komoly korróziós károk léphetnek fel a kétáramú eljárásnál a magas hőmérsékletek és/vagy nagy lúgkoncentráció miatt.

A találmányunk célja olyan eljárás biztosítása, amelynél a feltárást relatíve magas hőmérsékleten, általában 210-270 °C hőmérsékleten végezzük olyan bauxit alkalmazásával, amely alumínium-oxid-trihidrátot és bizonyos mennyiségű monohidrátot is tartalmaz.

Azt tapasztaltuk, hogy optimális feltárást érhetünk el, ha a kétutas, magas hőmérsékletű és nagynyomású eljárás előtt egy feltárási lépést végzünk atmoszferikus nyomáson vagy enyhén emelt nyomáson. Ennél a műveletnél alacsony hőmérsékleten és alacsony nyomáson lényegében a teljes mennyiségű szennylúgot és a teljes mennyiségű bauxitot elkeverjük egymással miközben az alumínium-oxid-trihidrátnak csak egy része extrahálódik, ezután a nátrium-aluminát túlnyomó részét elválasztjuk a részben extrahált bauxitot és kevés

HU 209 267 Β nátrium-aluminátot tartalmazó iszaptól, Mindkét anyagot vagy csak a folyadékot előmelegítjük külön-külön és betápláljuk a magas hőmérsékletű feltáró berendezésbe, Ily módon olyan eljárást biztosítunk, amelyben a nagy szabad lúgtartalmú szennylúg magas hőmérsékletre való melegítése elkerülhető, miután a magas hőmérsékletre hevítendő szennylúgoldatnak csökkentett szabad marólúg-tartalma van, az előzetesen kis nyomáson elvégzett feltárási lépésnek köszönhetően, amelyben a folyadék alumínium-oxidban feldúsul.

A fentiek alapján a találmány tárgya eljárás alumínium-hidroxid előállítására bauxit alkalikus oldattal végzett feltárásával és a feltáró oldatból az alumíniumhidroxid kicsapásával, amelynél

a) bauxitot elkeverünk egy alkalikus oldattal, amelynek marólúg koncentrációja nátrium-karbonátban kifejezve legalább 180 g/liter és a bauxitot egy első feltárási lépésben 80 és 155 °C közötti hőmérsékleten részlegesen feltárjuk.

b) az előző a) lépésben nyert anyagot folyadék fázisra és szilárd/folyadék iszapra választjuk szét.

c) a b) lépésben nyert folyadék fázist és adott esetben a szilárd/folyadék iszapot előmelegítjük egyesítjük és a kapott anyagot a második feltárási lépésben 140 és 320 °C közötti hőmérsékleten feltárjuk,

d) a c) lépés szerinti termékből felszabaduló hővel előmelegítjük a b) lépésben nyert folyadék fázist, majd ismert módon

e) a d) lépésben nyert reakcióterméket túltelített nátrium-aluminátra és oldhatatlan részre választjuk szét,

f) az e) lépésben nyert túltelített nátrium-aluminát oldatból kicsapjuk az alumínium-hidroxidot és elválasztjuk a folyadéktól, és

g) az f) lépésnél nyert fáradt szennylúgot visszacirkuláltatjuk az a) pont szerinti lépésbe, ahol alkalikus oldatként hasznosítjuk.

A találmány szerinti eljárásnál felhasználásra kerülő bauxit az alumínium-oxid-trihidrát mellett bizonyos mennyiségű monohidrátot is tartalmaz, ennek mennyisége általában 1-30 t%, előnyösen 3-25 t%, még előnyösebben 5-20 t% a nedves bauxit tömegére számolva. A bauxitban lévő alumínium-oxid összmennyisége általában 30-75 t%, előnyösen 40-70 t%, még előnyösebben 50-65 t% a nedves bauxit tömegére számolva.

A találmány szerinti eljárásnál őrölt bauxitot alkalmazunk. Az őrlést bármilyen őrléssel végezhetjük, előnyösen azonban nedves őrlést végzünk, amelynél a közegben előnyösen bizonyos mennyiségű fáradt szennylúgot is alkalmazunk olyan mennyiségben, hogy 35-65 t%, előnyösen 40-60 t% szilárdanyag-tartalmú bauxit iszapot nyerjünk, ez általában 5-25 t%, előnyösen 10-201% szenny lúgmenny iségnek felel meg.

Amennyiben a kezelendő bauxit bizonyos mennyiségű szilícium-dioxidot is tartalmaz (ez igen gyakori) előnyös, ha a bauxitot a fáradt szennylúg egy részével előkezeljük, mert így szilícium-dioxid tartalmú kiválások és lerakódások a reaktor belső falán megakadályozhatok (előzetes szilíciumdioxid-mentesítés). A reaktor belső falán való lerakódások jelentős mértékű romlást okozhatnak a hővezetésben. A lerakódások megakadályozására eljárást ismertetnek például a 4 647 439 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban. A szilíciumdioxid-mentesítési művelet során a reakcióképes szilícium-dioxid reakcióba lép a jelen lévő alkáliéval és alumínium-oxiddal és oldhatatlan komplex nátrium-alumínium-szilikát formájában kiválik.

Ezt a műveletet általában, bauxitból és folyadékból álló iszapban végezzük 50-105 °C hőmérsékleten 236 órán át, előnyösen 65-95 °C hőmérsékleten 4~ 24 órán át. Az SiO₂-mentesítést előnyösen az őrlés után nyert iszapon végezzük, a műveletnél a feltáráshoz szükséges folyadék 5-25, előnyösen 10—20%-át alkalmazva. A fenti szilikát kiválása autokatalitikus folyamat és ily módon a reakció gyorsabban végbemegy, ha több reakcióképes szilícium-dioxid van jelen a rendszerben. Az SiO₂-mentesítést általában egy vagy több tankban végezzük a fent említett hőmérsékleten és ideig. Erre a műveletre általában akkor van szükség ha a bauxit kevesebb mint 5 t%, előnyösen kevesebb mint 3 t% reakcióképes szilícium-dioxidot tartalmaz.

A találmány szerinti eljárásnál az első feltárási lépést előnyösen 80-155 °C hőmérsékleten 0,005-4 órán át végezzük, a hőmérséklet még előnyösebben 90140 °C, az idő ekkor 0,01-3 óra és egészen előnyösen a műveletet 95-125 °C hőmérsékleten 0,02-2 órán át végezzük. A nyomás általában 0,9-1,4, előnyösen 0,95l,2xl0⁵ Pa, Az 1, táblázat adataiból, valamint ezek grafikus ábrázolásából (1,3, ábra) látható, hogy a feltárás már igen rövid idő alatt végbemegy.

Az első feltárási lépést végeztetjük egy lépésben, azaz úgy, hogy az őrölt bauxitot elkeverjük a fáradt lúggal, majd a kapott keveréket a feltárás hőmérsékletére melegítjük, vagy két lépésben úgy, hogy a bauxit iszapot és a fáradt lúgot külön-külön melegítjük a feltárás hőmérsékletére. Az első feltárási műveletet előnyösen a bauxit- és folyadékárammal egyenáramban végezzük, Lényegében az első feltárási lépésben részlegesen feltárt bauxit teljes mennyiségét beadagoljuk a második feltárási műveletben. Ezen első feltárási lépés után, ha a bauxit egy részét, például a durva frakciót eldobjuk, az extrahálható alumínium-dioxid mennyiségben bizonyos veszteség van.

Az első feltárási lépés után a kapott anyag nátriumaluminátból és részben feltárt bauxitból áll, Ez utóbbi lényegében tartalmazza az összes feltárt alumíniumhidrátot és a trihidrát egy kis részét. A folyadékban az alumínium-oxid/marólúg arány általában 0,48 és 0,70 közötti érték, előnyösen 0,56. A kapott anyagot folyadék fázisra és szilárd/folyékony szuszpenzióra választjuk szét. Ez utóbbi általában legalább 201%, előnyösen legalább 35 t% szilárdanyagot tartalmaz. Az elválasztást bármely módszer szerint végezhetjük, így például ülepítő tankban, bármely ismert szűrési eljárással vagy hidrociklonban. Előnyösen egy vagy több ülepítő tankot használunk egyidejűleg flokkuláló szerrel vagy szerekkel együtt. A folyadék fázis általában nem tartalmaz szilárdanyagot, különösen nem 100 mikronnál nagyobb szemcséjűt. A folyadék fázis általában kevesebb mint 5 g/liter, előnyösen kevesebb mint 3 g/liter szilárdanyagot tartalmaz.

HU 209 267 Β

A kapott folyadék fázist és adott esetben a szilárdanyag/folyadék iszapot is külön-külön felmelegítjük, majd összekeverjük és a második feltárási lépésnek, azaz a magas hőmérsékletű feltárási lépésnek vetjük alá. A folyékony fázist előnyösen gőzzel fűtjük, amelyet a nagy hőmérsékletű feltárás után kapott anyag flash hűtése során nyertünk. Az előmelegítést előnyösen indirekt hőcserélők alkalmazásával végezzük, az utolsó fűtési lépést azonban előnyösen valódi gőz beinjektálásával végezzük. Ilyen gőzt alkalmazhatunk a folyadék fázis melegítésére is, mielőtt azt a magas hőmérsékletű feltáráshoz beadagoljuk és/vagy alkalmazhatjuk a folyadék fázis és iszap keverékének melegítésére is, akár a magas hőmérsékletű feltáráshoz való beadagolás előtt, akár magában a feltáró berendezésben. A gőz helyett alkalmazhatunk a melegítésre olvadt sókat vagy forró szerves folyadékokat vagy magát a feltárt szuszpenziót is. A szilárdanyag/folyadék iszap melegítését úgy is végezhetjük, hogy a gőzt az iszapba vezetjük. Az iszap felmelegítéséhez szükséges friss gőz teljes vagy részleges mennyiségét bevezethetjük az előmelegített folyadék fázisba is, akár közvetlenül a feltáró berendezésbe való beadagolása előtt, akár magában a feltáró berendezésben. A műveleti körülményeket előnyösen úgy választjuk meg, hogy az egyes anyagok melegítését lehetőleg a legkisebb mennyiségű gőzinjektálással oldjuk meg.

A folyadék fázis és a szilárdanyag/folyadék szuszpenzió összekeverését elvégezhetjük a feltáró berendezésbe való beadagolás előtt így, például így köpenyes keverőben vagy pedig a két komponens külön-külön váló beadagolása után magában a feltáró berendezésben.

A második feltárási lépést általában 140-320 °C közötti hőmérsékleten 0,01-3 órán át végezzük. A hőmérséklet előnyösen 190-280 °C közötti énék, az idő pedig 0,01-1 óra. A feltárást általában 2,5-lOOxlO⁵ Pa közötti nyomáson végezzük.

A második feltárási lépés után a kapott anyag nátrium-aluminát folyadékból és a benne szuszpendált, az alkalikus oldatban oldhatatlan bauxit-alkotókból áll. Az alumínium-oxid-trihidrát és monohidrát lényegében teljes mennyiségben oldatba megy ebben a lépésben. Az alumínium-oxid/marólúg arány 0,62 és 0,77, előnyösen 0,64 és 0,72 közötti érték.

A második feltárási lépésnél kapott iszapot lehűtjük, általában több, flash hűtésre alkalmas tartály segítségével. Az itt kapott gőzt a nagyhőmérsékletű feltáróba betáplálásra kerülő folyadék fázis és/vagy folyadék/szilárdanyag iszap előmelegítésére használhatjuk. A gőz egy részét más egyéb, a Bayer-folyamatnál szükséges melegítési lépésnél is felhasználhatjuk. A gőz egy további részét, beleértve a lefújt gőzt is, felhasználhatjuk az első feltárási lépésbe beadagolásra kerülő folyadék és/vagy szilárd/folyadék szuszpenzió direkt vagy indirekt fűtésére is. Miután az alumínium-oxidtrihidrát oldatbaviteléhez szükséges gőz egy része most az első feltárási lépésben kerül felhasználásra viszonylag alacsony hőmérsékleten az eddigi magas hőmérséklet helyett, a kapott flash gőzt, különösen a lefújt gőzt, amely eddig a levegőbe távozott, előnyösen hasznosíthatjuk az első feltárási lépésben és így növelhetjük a Bayer-eljárás gazdaságosságát. A hőcserélők fűtésére a gőz helyett azonban alkalmazhatunk sóolvadékokat, szerves folyadékokat vagy a még forró feltárt folyadékot is.

Az eljárás hatásosságát fokozhatjuk még azzal is, hogy az első feltárási lépésnél nyert folyadék fázist egyesítjük a második feltárási lépésnél kapott termékkel, így kikerülve a nagyhőmérsékletű feltárást. A fáradt folyadék elvezetését az egylépéses, magas hőmérsékletű eljárásoknál gyakran az üzem gazdaságosságának, hatásosságának fokozására végzik. A találmány szerinti első feltárási lépés lehetővé teszi, hogy lényegesen nagyobb mennyiségű folyadék vezethető el a magas hőmérsékletű feltáró megkerülésével, mivel az első feltárási lépésben kapott folyadék fázis alumínium-oxid/marólúg aránya magasabb mint a fáradt folyadéké, Ennek következtében a második feltáró azonos bauxitmennyiség esetében is kisebb lehet, mivel kevesebb mennyiségű folyadék folyik rajta keresztül, vagy azonos folyadékárammal nagyobb mennyiségű bauxit feldolgozása végezhető el a második feltáróban.

A magas hőmérsékletű feltáróból származó, igen nagy alumínium-oxid/marólúg arányú nátrium-aluminát oldat és a megkerülő áramból származó alacsony alumínium-oxid/marólúg arányú nátrium-aluminát oldat egyesítésével kapott alumínium-oxid/marólúg arány alacsonyabb lesz, mint a megkerülő áram beadagolása nélkül, és így kisebb a veszélye az alumíniumhidroxid idő előtti kikristályosodásának a túltelített oldatból. így a végső szűrési műveletet nagyobb hatásossággal lehet végezni. A két áram egyesítését végezhetjük a nátrium-aluminát oldatnak a magas hőmérsékletű feltáróból az egy vagy több kicsapó tankba való bevezetése előtt vagy után. Az elvezetésre kerülő folyadék fázis mennyiségének megfelelő megválasztásával a leggazdaságosabb eljárást valósíthatjuk meg. Általában a folyadék 2-50 t%-a előnyösen 5-35 t%-a kerül a magas hőmérsékletű feltárásnál kapott termékkel egyesítésre, Ha az elvezetésre kerülő folyadékáramot a magas hőmérsékletű feltárásnál nyert termékkel az elválasztási lépés előtt egyesítjük, a magas hőmérsékletű lépésnél kapott termék alumínium-oxid/marólúg aránya olyan, hogy az egyesítés után kapott keverékben ez az arány 0,62 és 0,77, előnyösen 0,64 és 0,72 közötti érték.

Ha az eljárásnál ún, alacsony vastartalmú bauxitot alkalmazunk, a magas hőmérsékletű feltárót megkerülő folyadék fázisnak még az a további előnye is van, hogy a végső termék, azaz az alumínium-oxid kevesebb vasszennyeződést tartalmaz, mintha ezt a megkerülő (bypass) műveletet nem alkalmazzuk. Ez azért van így, mivel az első, alacsony hőmérsékletű feltárási lépésben jóformán semmi vas nem oldódik vagy kerül kolloidális formába, így a magas hőmérsékletű feltárási lépést megkerülő folyadék vastartalma lényegesen alacsonyabb mint a magas hőmérsékletű lépésből nyert folyadéké, és így természetesen a két folyadékáram egyesí4

HU 209 267 Β tésekor kapott folyadékáram vastartalma is alacsonyabb, mintha ilyen bypass műveletre nem került volna sor, vagy kisebb mennyiségű folyadékot alkalmaztak volna erre a célra. Továbbá a vas teljes mennyisége bekerül a magas hőmérsékletű feltáróba, de a folyadékban csak egy része kerül oda. Miután a vas kikristályosodása a feltárási keverékből autokatalitikusan megy végbe, a magas hőmérsékletű feltáróban jelen lévő viszonylag nagyobb mennyiségű vastartalmat eredményez a nátrium-aluminát oldatban és így kevesebb vas van jelen a szűrésre, majd alumínium-hidroxid kicsapására kerülő egyesített folyadékáramban.

Az első feltárási lépésben felhasználásra kerülő alkalikus oldat marólúgtartalma általában 200-350 g/1, előnyösen 220-300 g/l nátrium-karbonátban kifejezve. A b) lépésben nyert folyadék fázis szabad marólúgtartalma 60-160 g/1, előnyösen 70-150 g/1, még előnyösebben 76-140 g/1 nátrium-karbonátban kifejezve.

Az első feltárási lépésben kinyert aluminum-oxid mennyisége a teljes alumínium-oxid mennyiségének 30-100%-a, előnyösen 40-90%-a. Abban az esetben, ha viszonylag kismennyiségű, így például 30-60 t% trihidrát kerül kinyerésre, az első feltárási lépés során, a találmány szerinti eljárás hatásosságát tovább fokozhatjuk, ha az őrölt bauxit egy részét nem az első, hanem a második, magas hőmérsékletű feltárási lépésbe adagoljuk. Ez a bauxitmennyiség általában a teljes mennyiség 15-60 t%-a, előnyösen 20-50 t%-a, Belátható, hogy ilyen esetben az első feltárási lépésnél a bauxitban jelen lévő alumínium-oxid nagyobb részét kell kinyerni az első feltárási lépésben, hogy közel azonos összetételű folyadékot nyerjünk, mintha a bauxit egy részét nem vezettük volna közvetlenül a második lépésbe.

A találmány szerinti eljárás hatásosságát tovább fokozhatjuk, ha a fáradt lúgoldat egy részét az első, alacsony hőmérsékletű feltárót megkerülve vezetjük el. Ez különösen akkor lehetséges, ha az alumínium-oxidtrihidrát számottevő része, általában több mint 60%-a, előnyösen 70-95%-a került feltárásra az első feltárási lépés során és így a b) lépésben kapott folyadék fázis szabad marólúgtartalma viszonylag alacsony. Attól függően, hogy a második feltárási lépéshez szükséges melegítőberendezés milyen szabad marólúgtartalmat tesz lehetővé, a b) lépésben nyert folyadék fázist a fáradt szennylúg egy részével hígítjuk és így az eljárás hatásosságát még fokozhatjuk. Általában a fáradt lúgoldat 3-60%-át, előnyösen 10—50%-át vezetjük el.

A találmány szerinti eljárás f) lépésénél elválasztott alumínium-hidroxidot általában mossuk, szárítjuk majd kalcináljuk. A kalcinálást általában 800 és 1100 °C közötti hőmérsékleten végezzük. Az elválasztás után kapott fáradt lúgoldatban az alumíniumoxid/marólúg arány értéke általában 0,3-0,4.

A találmány szerinti eljárás hatásosságát még tovább fokozhatjuk egy harmadik feltárási lépés beiktatásával. Az f) eljárási lépésnél nyert fáradt lúgoldatot alkalmazzuk e harmadik feltárási lépésnél alkalikus oldatként, amelyet viszonylag alacsony hőmérsékleten végzünk alumínium-oxid-trihidrát és monohidrát-tartalmú bauxiton és amely harmadik lépésben a trihidrát túlnyomó részét kiextraháljuk a bauxitból és a kapott feltárt terméket folyadék fázisra és szilárd anyag/folyadék áramra választjuk szét és az így kapott folyadék fázist keverjük el a d) lépésnél nyert termékkel mielőtt azt az f) lépésbe adagolnánk és a kapott szilárdanyag/folyadék szuszpenziót a második, magas hőmérsékletű feltárási lépésbe adagoljuk.

A harmadik feltárási lépésben az alumínium-oxidtrihidrát túlnyomó része kiextrahálásra kerül a bauxitból, általában a teljes mennyiség legalább 80%-át, előnyösen 90%-át, még előnyösebben 96%-át távolítjuk el. A legelőnyösebb kiviteli módnál a trihidrát teljes mennyiségét eltávolítjuk.

A harmadik feltárási lépésnél felhasználásra kerülő bauxit általában a trihidrát mellett még 1-30 t%, előnyösen 3-25 t%, még előnyösebben 5-20 t% monohidrátot is tartalmaz a nedves bauxit tömegére vonatkoztatva. A bauxit ossz alumínium-oxid tartalma 30-75 t%, előnyösen 40-701%, még előnyösebben 50-65 t% a nedves bauxit tömegére számolva. A betáplálásra kerülő bauxit őrlését és szilícium-oxid-menetesítését hasonlóan végezzük az első feltárási lépésnél leírtakhoz. A betáplálásra kerülő bauxit mennyisége 20200%-a előnyösen 30-180%-a, még előnyösebben 40120%-a az első feltárási lépésbe betáplált bauxit mennyiségének. A harmadik feltárási lépést hasonló körülmények között (hőmérséklet, nyomás, idő) végezzük, mint az első feltárási lépést. A harmadik feltárási lépést a találmány szerinti eljárás egyik előnyös megvalósítási módjánál végezhetjük egyáramú vagy kétáramú eljárás szerint. A flash hűtés során felszabaduló gőzt, a lefújt gőzzel együtt felhasználhatjuk a harmadik feltárási lépés anyagainak direkt vagy indirekt fűtésére.

A harmadik feltárás során nyert termék nátriumaluminát és részben feltárt bauxit keveréke, Ez utóbbi lényegében a bauxitban jelen lévő összes alumíniumoxid-monohidrátból és esetleg kismennyiségű trihidrátból áll. Az alumínium-oxid/marólúg arány a folyadékban 0,62-0,77, különösen 0,64-0,72 közötti érték.

A kapott tennéket folyadékáramra és szilárdanyag/folyadék-áramra választjuk szét. A szilárdanyag/folyadék-áram legalább 15 t%, különösen legalább 20 t%, még különösebben 35 t% szilárdanyagtartalmú. Az elválasztást bármely ismert módszer szerint végezhetjük, így például ülepítő tankokban, szűrőberendezésekben vagy hidrociklonokban. Az elválasztást előnyösen egy vagy több ülepítőtankban végezzük flokkulálószerek jelenlétében. Az így kapott folyadék lényegében szilárdanyagot nem tartalmaz, különösen nem 100 mikronnál nagyobb részecskéket. A szilárdanyag-tartalom általában kevesebb mint 5 g/liter, előnyösen kevesebb mint 3 g/liter.

A szilárdanyag/folyadék áramot közvetlenül a második feltárási lépésbe vezethetjük, amelyet relatíve magas hőmérsékleten végzünk, Adott esetben a szilárdanyag/folyadék áramot teljes mennyiségben vagy rész5

HU 209 267 Β ben, az a), b) vagy c) lépésekben nyert áramok bármelyikéhez adagolhatjuk.

A folyadékáramot a d) lépésben nyert folyadékáramhoz hasonlóan dolgozzuk fel, Kívánt esetben a folyadékáramot teljes mennyiségben vagy részben a d) lépésnél nyert folyadékáramhoz adagoljuk.

A harmadik feltárási lépés az első és második feltárási lépéssel együtt az alumínium-hidroxid vastartalma szempontjából is tovább fokozza az eljárás előnyeit.

A találmány szerinti eljárást megfigyeléseink szerint különösen előnyösen lehet beiktatni egy már működő, egylépcsős, kétáramú, magas hőmérsékletű feltárással üzemelő alumínium-oxid kinyerő üzem technológiai sorába. Az ilyen üzem gazdaságosságát potenciálisan csak a felhasznált alkalikus oldat marólúg tartalmának növelésével lehet fokozni, Ez oly módon növeli, az üzem hatásosságát, hogy a kihozatal jelentős mértékben megnő az energiafelhasználási és üzemelési költségek kismértékű emelkedése mellett. A marólúgtartalom növelése ugyanakkor fokozza a korrózió mértékét, különösen, ha a folyadékot magas hőmérsékletre kell melegíteni. A találmány szerinti alacsony hőmérsékletű első feltáró beiktatása a már meglévő feltáró elé, kiküszöbölheti a korrózióveszélyt, még magasabb marólúgkoncentráció esetében is, mivel a magas hőmérsékletre melegítendő nátrium-aluminát folyadék szabad marólúgtartalma lecsökken, amikor keresztülvezetjük az alacsony hőmérsékletű feltárón, a folyadék alumínium-oxidban való feldúsulása következtében.

A találmány szerinti eljárás egyik előnyös kiviteli módját az 1. ábrán mutatjuk be.

A bauxitot az (1) vezetéken át tápláljuk be a (2) őrlőzónába és a (34b) csővezetéken odajuttatott fáradt lúg jelenlétében őröljük. A kapott szuszpenziót a (3) vezetéken keresztül a (4) szilicium-dioxid-mentesítő zónába vezetjük, az itt kapott anyagot a fáradt lúg fennmaradó (34a) részével elkeverjük - a folyadék teljes mennyiségét a végső feltárt termék hűtése során nyert gőzzel melegítve elő - és a kapott keveréket az (5) vezetéken át a (6) feltáró zónába vezetjük. A bauxit részleges feltárása után a kapott iszapot a (7) csővezetéken át a (8) iszapülepítőbe vezetjük és folyadék és szilárd/folyadék részre választjuk szét. A szilárd/folyadék iszapot a (9) csővezetéken át a (10) magas hőmérsékletű feltárózónába vezetjük, a folyadékáramot a (11a) és (llb) csővezetéken át a (12) indirekt hőcserélőbe vezetjük.

A feltárt termék hűtésekor nyert gőzt alkalmazzuk a melegítésre, a kondenzált és lefújt gőzt a (13) csővezetéken át távolítjuk el. A felmelegített folyadékfázist a (14) csővezetéken át a (15) közvetlen melegítőberendezésbe vezetjük további melegítés céljából, amelyet szintén a flash gőzzel fűtünk. Az előmelegített folyadék fázist ezután a (16) csővezetéken át szintén a (10) magas hőmérsékletű feltáró zónába vezetjük. Friss gőzt a (17) csővezetéken keresztül vezetünk a magas hőmérsékletű feltáróba. A magas hőmérsékletű feltárás során nyert keveréket, amely bauxitmaradékot és alumínium-oxiddal túltelített folyadékot tartalmaz a (19a) és (19b) flash tankokba vezetjük ahol lehűtjük. A kapott gőzt alkalmazzuk melegítésre a fentiek szerint. A lehűtött keveréket a (8) ülepítőben nyert folyadék egy részével együtt a (22) elválasztó zónába juttatjuk á (21a) és (21b) csővezetékeken át.

A maradékot, amelyből a folyadékot ülepítőtankokban homok-csapdában vagy ciklonban elválasztottuk, a (23) csővezetéken át elvezetjük. A folyadékot a (24) csővezetéken át a (25) szűrőzónába visszük ahol a még jelen lévő esetleges vörösiszap nyomokat is eltávolítjuk, majd a vörösiszapot a (26) vezetéken át elvezetjük. A folyadékot a (27) csővezetéken át a (28) hűtőzónába visszük, majd a (29) vezetéken keresztül a (30) kicsapó zónába vezetjük, Itt alumínium-oxid kristállyal végzett beoltás után az alumínium-hidroxidot kikristályosítjuk, leszűrjük, mossuk és a (31) csővezetéken át elvezetjük, majd szárítjuk és kalcináljuk. A fáradt lúgot visszacirkuláltatjuk az első feltáróba a (32) csővezetéken, (33) hőcserélőn és (34a) és (34b) csővezetéken keresztül.

A találmány szerinti eljárás egy másik előnyös kiviteli módját a 2, ábrán mutatjuk be, Ez az eljárás lényegében azonos az 1, ábrán bemutatott eljárással, de tartalmaz még egy további feltárási műveletet, amelyben lényegében az összes alumínium-oxid-trihidrátot kiextraháljuk a bauxitból viszonylag alacsony hőmérsékleten, majd az alumínium-oxiddal túltelített folyadékot egyesítjük a lehűtött, a magas hőmérsékleten feltárt termékkel, míg a maradékot, amely alumíniumoxid-monohidrátot és vörösiszapot tartalmaz a magas hőmérsékletű feltáráshoz adagoljuk. A bauxitot a további feltáráshoz a (40) tápvezetéken át adagoljuk a (41) őrlőzónába, az őrlést a fáradt lúg egy részének jelenlétében végezzük, amelyet az (56a) csővezetéken át adagoltunk. A kapott iszapot a (42) csővezetéken át adagoljuk a (43) szilícium-dioxid-mentesítő zónába. Az itt kapott iszapot elkeverjük a fáradt lúg másik részével, amelyet az (56b) vezetéken juttatunk oda és a (44) csővezetéken át a (45) köpenyes vagy csöves indirekt hőcserélőbe vezetjük, ahol a flash gőz alkalmazásával felmelegítjük. Az így előmelegített keveréket a (48) vezetéken át a (47) indirekt fűtésű hőcserélőbe vezetjük, ahol a (48) vezetéken át bevezetett friss gőzzel a végső hőmérsékletre melegítjük, A fáradt gőzt a (49) vezetéken át vezetjük el. A felmelegített keveréket az (50) vezetéken át az (51) alacsony hőmérsékletű feltáró zónába vezetjük. Az alumínium-oxidtrihidrát extrakciója után a kapott iszapot az (53) flash tankokba vezetjük, a hűtés során nyert gőzt használjuk a fáradt lúg és a szilícium-dioxid-mentesített bauxit iszap előmelegítésére az (54) (54a) és (54b) csővezetékeken és (45) és (55) hőcserélőkön át vezetve. A lehűtött iszapot ezután az (56) csővezetéken át az (57) ülepítőbe vezetjük, ahol folyadék fázisra és szilárd/folyadék részre választjuk szét. Ez utóbbit az (58) csővezetéken át a (8)iszap ülepítőbe juttatjuk, míg a folyadékot az (59) csővezetéken át a (25) szűrőzónába visszük.

HU 209 267 Β

3. táblázat

t(perc)						K			M
T(°C)	C(g/1)	A/C	H (g/1)	T(°C)	C(g/1)	A/C	F(g/1)	T(°C)	C (g/1)	A/C	F(g/1)
1	103,2	214	0,414	121	104,2	249	0,506	118	105,5	253	0,525	115
5	103,8	212	0,475	107	105,5	246	0,539	108	106,5	251	0,551	107
10	105,3	212	0,506	100	108,2	246	0,561	102	107,2	252	0,579	100
15	104,8	210	0,514	98	108,4	244	0,577	98	107,8	249	0,589	96
20	105,1	208	0,523	95	108,4	244	0,586	95	107,5	260	0,597	99
25	105,0	209	0,523	95	108,3	245	0,588	95	106,4	250	0,594	96
30	104,9	210	0,524	96	108,1	242	0,594	93	107,1	248	0,597	94
45	105,3	209	0,534	93	108,1	254	0,595	97	108,2	249	0,594	95
60	105,0	210	0,536	93	108,2	243	0,599	92	108,2	249	0,602	93

A = A1₂O₃ tartalom C = összes alkálitartalom F = szabad alkálitartalom

Számított érték a következő összefüggés alapján

F = C-[l,04xA/C]xC g A1₂O₃ Na-alumináttá alakításához 1,04 g Na₂CO₃ szükséges, így F értéke megfelel a reakciónál el nem használt alkálitartalomnak.

Claims

1. Eljárás alumínium-hidroxid előállítására bauxit alkalikus oldattal végzett feltárásával és a kapott oldatból az alumínium-hidroxid kicsapásával, azzal jellemezve, hogy a feltárásnál

a) bauxitot elkeverünk egy alkalikus oldattal, amelynek marólúg koncentrációja nátrium-karbonátban kifejezve legalább 180 g/liter és a bauxitot egy első feltárási lépésben 80-155 °C közötti hőmérsékleten részlegesen feltárjuk,

b) az előző a) lépésben nyert anyagot folyadék fázisra és szilárd/folyadék iszapra választjuk szét,

c) a b) lépésben nyert folyadék fázist és adott esetben a szilárd/folyadék iszapot előmelegítjük, egyesítjük és a második feltárási lésben 140-320 °C közötti hőmérsékleten feltárjuk,

e) a d) lépésben nyert reakcióteiméket túltelített nátrium-aluminátra és oldhatatlan részre választjuk szét,

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy bauxitként alumínium-oxid-trihidrátot és alumínium-oxid-monohidrátot együttesen tartalmazó bauxitot alkalmazunk.

3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy olyan bauxitot alkalmazunk, amelyben a monohidrát-tartalom 1-301% közötti érték.

4. A 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy olyan bauxitot alkalmazunk, amelyben a monohidrát tartalom 3-25 t% közötti érték.

5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy olyan bauxitot alkalmazunk, amelyben az ossz alumínium-oxid tartalom 30-75 t%

30 közötti érték.

6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a bauxitot az első feltárási lépés előtt őrléssel megőröljük és az őrlésnél a közegként az első feltárási lépésben felhasználásra kerülő alkalikus

35 oldat egy részét alkalmazzuk.

7. A 6. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy alkalikus oldatot olyan mennyiségben alkalmazzuk, hogy a kapott bauxit-szuszpenzió szárazanyag-tartalma 35-65 t% legyen.

40

8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a bauxitot az első feltárási lépésbe való adagolás előtt szilícium-diox-mentesítjük és a közegként az első feltárási lépésben felhasználásra kerülő alkalikus oldat egy részét alkalmazzuk.

45

9. A 8. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szilícium-dioxid-mentesítő lépésnél az első feltárási lépésnél felhasználásra kerülő alkalikus oldat 525%-át használjuk.

10. A 9. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve,

50 hogy a szilícium-dioxid-mentesítést 50-105 °C hőmérsékleten 2-36 órán át végezzük.

11. Az 1-10. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első feltárási lépést 80-155 °C közötti hőmérsékleten 0,005-4 órán át végezzük.

55

12. A 11. igénypont szerinti eljárás, az azzal jellemezve, hogy az első feltárási lépést 90-140 °C hőmérsékleten 0,01-3 órán át végezzük.

13. A 12. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első feltárási lépést 95-125 °C hőmérsékle60 ten 0,02-2 órán át végezzük.

HU 209 267 Β

14. Az 1-13. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első feltárási lépést a bauxit- és folyadékárammal egyenáramban végezzük.

15. Az 1-14. igénypontok bármelyike szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy az első feltárási lépésben feltárt összes bauxitot bevezetjük a második feltárási lépésbe.

16. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a b) lépés szerinti szilárd/folyékony iszap szilárdanyag tartalma legalább 201%.

17. A 16. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szilárd/folyadék iszap szilárd anyag tartalma legalább 35 t%.

18. Az 1-17. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a b) lépésnél nyert folyadék kevesebb mint 5 g/liter szilárdanyagot tartalmaz.

19. A 18. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a folyadék kevesebb mint 3 g/liter szilárdanyagot tartalmaz.

20. Az 1-19. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a második feltárási lépést 140-320 °C hőmérsékleten 0,01-3 órán át végezzük.

21. A 20. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a második feltárási lépést 190-280 °C hőmérsékleten 0,01-1 órán át végezzük.

22. Az 1-21. igénypontok bármelyike szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a b) lépésnél nyert szilárd/folyadék iszapot friss gőz bevezetésével melegítjük elő.

23. Az 1-22. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a b) lépésnél nyert folyadék egy részét egyesítjük a második feltárási lépés után nyert termékkel.

24. A 23. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a folyadékáram 2-50%-át egyesítjük a második feltárási lépésnél nyert termékkel.

25. A 24. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a folyadékáram 5-35 %-át egyesítjük a második feltárási lépésnél nyert termékkel.

26. A 23-25. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a folyadékáram egy részének és a második feltárásnál nyert terméknek az egyesítését az oldhatatlan anyag elválasztása előtt végezzük.

27. Az 1-26. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy olyan alkalikus oldatot alkalmazunk, amelyben a marólúg koncentráció 200350 g/liter nátrium-karbonátban kifejezve.

28. A 27. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy olyan alkalikus oldatot alkalmazunk, amelynek marólúg koncentrációja 220-300 g/liter nátriumkarbonátban kifejezve.

29. Az 1-28. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a b) lépésnél nyert folyadék szabad marólúg koncentrációja 60-160 g/liter nátriumkarbonátban kifejezve.

30. A 29. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a b) lépésnél nyert folyadék marólúg koncentrációja 70-150 g/liter nátrium-karbonátban kifejezve.

31. Az 1-30. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első feltárási lépésben kiextrahált alumínium-oxid mennyisége 30-100%-a a teljes extrahálható alumínium-oxidnak.

32. A 31. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első feltárási lépésben kiextrahált alumínium-oxid mennyisége 40-90%-a a teljes kiextrahálható alumínium-oxid mennyiségének,

33. Az 1-32. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az f) lépésnél kapott fáradt lúg egy részét az első feltárási lépést megkerülve vezetjük el.

34. A 33. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fáradt lúg 3-60%-át vezetjük el.

35. Az 1-32. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a bauxit egy részét az első feltárási lépést megkerülve vezetjük be.

36. A 35. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a teljes bauxit mennyisége 15—60%-át vezetjük be az első feltárási lépés megkerülésével.

37. Az 1-36. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az f) lépésnél nyert fáradt lúg egy részét egy harmadik feltárási lépésnél alkalikus oldatként használjuk az alumínium-oxid trihidrátot és monohidrátot tartalmazó bauxittal elkeverve, amely harmadik feltárási lépés során az alumínium-oxid-trihidrát túlnyomó része kinyerésre kerül, majd a feltárt anyagot folyadékáramra és szilárd/folyadék iszapra választjuk szét, a kapott folyadékáramot elkeverjük a d) lépésnél nyert reakciótermékkel az f) lépésbe való adagolás előtt és a szilárd/folyadék iszapot a második feltárási lépésben feltárjuk.

38. A 37. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a harmadik feltárási lépésben feltárásra kerülő bauxit alumínium-oxid tartalma 30-75 t%.

39. A 37. vagy 38. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a harmadik feltárási lépésben felhasználásra kerülő bauxit alumínium-oxid-monohidrát tartalma 1-301%, előnyösen 3-25 t%.

40. A 37-39. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a harmadik feltárási lépésben a bauxitban jelen lévő alumínium-oxid-trihidrát legalább 80%-át, előnyösen legalább 90%-át, még előnyösebben 95%-át extraháljuk ki.

41. A 37-40. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a harmadik feltárási lépésben felhasznált bauxitot beadagolás előtt nedves őrléssel megőröljük és a közegként a harmadik feltárási lépésben alkalmazásra kerülő alkalikus oldat legalább egy részét alkalmazzuk.

42. A 37-41. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a harmadik feltárási lépésben felhasználásra kerülő bauxitot szilícium-dioxidmentesítjük és itt alkalikus oldatként a harmadik feltárási lépésnél felhasználásra kerülő oldat egy részét alkalmazzuk.

43. A 37-42. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a harmadik feltárási lépést 80-155 °C hőmérsékleten 0,005-4 órán át, előnyösen 90-140 °C hőmérsékleten 0,01-3 órán át, még előnyö1

HU 209 267 Β sebben 95-125 °C hőmérsékleten 0,02-2 órán át végezzük.

44. A 37-43. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a harmadik feltárási lépés után nyert termék elválasztása után nyert szilárd/folyadék iszap legalább 15 t%, előnyösen 20 t%, még elő nyösebben legalább 35 t% szilárdanyagot tartalmaz.

45. Az 1-44. igénypontok bármelyike szerinti eljá rás, azzal jellemezve, hogy az f) lépésnél nyert alumíni

5 um-hidroxidot szárítjuk majd kalcináljuk.