HU223308B1 - Eljárás nátrium visszanyerésére lúgos ipari maradványokból - Google Patents

Eljárás nátrium visszanyerésére lúgos ipari maradványokból Download PDF

Info

Publication number
HU223308B1
HU223308B1 HU9902577A HUP9902577A HU223308B1 HU 223308 B1 HU223308 B1 HU 223308B1 HU 9902577 A HU9902577 A HU 9902577A HU P9902577 A HUP9902577 A HU P9902577A HU 223308 B1 HU223308 B1 HU 223308B1
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
resin
sodium
calcium
process according
alkaline
Prior art date
Application number
HU9902577A
Other languages
English (en)
Inventor
Jean-Michel Lamerant
Original Assignee
Aluminium Pechiney
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aluminium Pechiney filed Critical Aluminium Pechiney
Publication of HUP9902577A2 publication Critical patent/HUP9902577A2/hu
Publication of HUP9902577A3 publication Critical patent/HUP9902577A3/hu
Publication of HU223308B1 publication Critical patent/HU223308B1/hu

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01DCOMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D1/00Oxides or hydroxides of sodium, potassium or alkali metals in general
    • C01D1/04Hydroxides
    • C01D1/28Purification; Separation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01DCOMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D1/00Oxides or hydroxides of sodium, potassium or alkali metals in general
    • C01D1/04Hydroxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00Compounds of aluminium
    • C01F7/02Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
    • C01F7/04Preparation of alkali metal aluminates; Aluminium oxide or hydroxide therefrom
    • C01F7/06Preparation of alkali metal aluminates; Aluminium oxide or hydroxide therefrom by treating aluminous minerals or waste-like raw materials with alkali hydroxide, e.g. leaching of bauxite according to the Bayer process
    • C01F7/0606Making-up the alkali hydroxide solution from recycled spent liquor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00Compounds of aluminium
    • C01F7/02Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
    • C01F7/04Preparation of alkali metal aluminates; Aluminium oxide or hydroxide therefrom
    • C01F7/06Preparation of alkali metal aluminates; Aluminium oxide or hydroxide therefrom by treating aluminous minerals or waste-like raw materials with alkali hydroxide, e.g. leaching of bauxite according to the Bayer process
    • C01F7/066Treatment of the separated residue

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
  • Removal Of Specific Substances (AREA)

Abstract

A találmány tárgya eljárás lúgos ipari maradványokban, különösenalumínium-hidroxid Bayer-eljárás szerinti gyártásából származóvörösiszapban és koncentrált nátriumtartalmú szennyvizekben lévőnátrium kinyerésére, amelynek során a következő előkészítő műveleteketvégzik: – választanak egy RH+ típusú kationcserélő gyantát, –a gyantát közvetlen érintkezésbe hozzák a lúgos maradvánnyal, azért,hogy a fenti maradványban lévő nátrium teljes mennyisége megkötődjön agyantán, és így homogén vizes szuszpenziót állítsanak elő, –miután a nátrium a gyantával érintkezve azon megkötődött, a nátriumformájú gyantát elválasztják a lúgos maradványtól, amely így már nemtartalmaz nátrium-hidroxidot, és ezért hulladékként elszállítható;ezután a gyantát regenerálják, oly módon, hogy – a nátriumformájú gyantát mésszel, előnyösen mésztejjel hozzák érintkezésbe, ésígy vizes gyanta-mész szuszpen- ziót állítanak elő; – miután azoldat kalciumionjai nátriumionokra cserélődtek, a kapott koncentráltnátrium-hidroxid-oldatot elválasztják a kalcium formájú gyantától, ésközvetlenül felhasználják, előnyösen a Bayer termelési eljárásban; –a gyantáról a kalciumot híg ásványi savval eluálva visszanyerik az RH+kationcserélő gyantát az eljárás kiindulási lépésében valóújrahasznosítás céljából, ahol az eluálás során könnyen eltávolíthatósemleges kalciumsó keletkezik. ŕ

Description

KIVONAT
A találmány tárgya eljárás lúgos ipari maradványokban, különösen alumínium-hidroxid Bayer-eljárás szerinti gyártásából származó vörösiszapban és koncentrált nátriumtartalmú szennyvizekben lévő nátrium kinyerésére, amelynek során a következő előkészítő műveleteket végzik:
- választanak egy RH+ típusú kationcserélő gyantát,
- a gyantát közvetlen érintkezésbe hozzák a lúgos maradvánnyal, azért, hogy a fenti maradványban lévő nátrium teljes mennyisége megkötődjön a gyantán, és így homogén vizes szuszpenziót állítsanak elő,
- miután a nátrium a gyantával érintkezve azon megkötődött, a nátrium formájú gyantát elválasztják a lúgos maradványtól, amely így már nem tartalmaz nátrium-hidroxidot, és ezért hulladékként elszállítható;
ezután a gyantát regenerálják, oly módon, hogy
- a nátrium formájú gyantát mésszel, előnyösen mésztejjel hozzák érintkezésbe, és így vizes gyanta-mész szuszpenziót állítanak elő;
- miután az oldat kalciumionjai nátriumionokra cserélődtek, a kapott koncentrált nátrium-hidroxid-oldatot elválasztják a kalcium formájú gyantától, és közvetlenül felhasználják, előnyösen a Bayer termelési eljárásban;
- a gyantáról a kalciumot híg ásványi savval eluálva visszanyerik az RH+ kationcserélő gyantát az eljárás kiindulási lépésében való újrahasznosítás céljából, ahol az eluálás során könnyen eltávolítható semleges kalciumsó keletkezik.
A leírás terjedelme 8 oldal (ezen belül 1 lap ábra)
HU 223 308 B1
HU 223 308 Bl
A találmány tárgya eljárás lúgos ipari maradványokban, különösen vörösiszapban lévő és timföldhidrát Bayer-eljárás alkalmazásával történő előállítása során kibocsátott nátrium visszanyerésére ioncserélő gyanta alkalmazásával.
Az olvadékelektrolízissel fémalumíniummá feldolgozott vagy ipari célokra ilyenként alkalmazott timföld előállítására használt alapvető eljárás a szakirodalomban részletesen ismertetett Bayer-eljárás.
Ezen eljárás szerint a bauxitot feltárólúgnak is nevezett forró, tömény, vizes nátrium-hidroxid-oldattal kezelik a bauxitban lévő alumínium-hidroxid feloldására. A feltárás során kapott túltelített nátrium-aluminát-oldatot ezután elválasztják az érc feltáratlan maradékából álló szilárd fázistól, amely vas-oxidokban dús, és amelyet a vörösiszap névvel jelölnek. Ezt követően a túltelített nátrium-aluminát-oldatot elbontják, vagyis alumínium-hidroxid kicsapása útján megszüntetik túltelítettségét, majd nátrium-hidroxid beadagolását követően a bauxit feltárólúgjaként visszavezetik az eljárásba. A vörösiszapban lévő nátrium-aluminát-lúg visszanyerésére a vörösiszapot több alkalommal mossák és dekantálják, majd - felhasználásának korlátozott volta miatt - lerakóhelyre vezetik el.
A vörösiszap főleg vas, titán és alumínium oxidjaiból és hidroxidjaiból áll, amely - az ércben is jelen lévő - alkotók szilikoaluminát-komplexek alakjában vannak, tartalmaz azonban oldhatatlan termékeket is, így a hidroxi-szodalitok csoportjába tartozó Na2O.Al2O3.2 SiO2.1/3 (Na2Ca)X.m H2O általános képletű vegyületeket, amely képletben X 2 Cl--, 2 OH--, SO42-- vagy CO32_-anionokat jelent. Ezek a vegyületek a lúgos feltárás során képződnek szabad lúg szilícium-dioxiddal és alumínium-oxiddal történő egyesülése útján; ezeket a vegyületeket szilikátmentesítési termékeknek is nevezik. Az ezen a módon kötött és a vörösiszapban lévő teljes nátrium-hidroxid-tartalomnak legalább 90%-át kitevő nátrium-hidroxid természetesen nem nyerhető vissza vízzel történő mosással. Ezenkívül az iszap miatt fellépő nátrium-hidroxidveszteség annál nagyobb, minél nagyobb a bauxit szilícium-dioxid-tartalma.
A megszárított iszap fő komponenseinek tájékoztató mennyisége a következő:
A12O3 10-20 tömeg%,
SiO2 5-20 tömeg%,
Fe2O3 30-60 tömeg%,
TiO2 5-10tömeg%,
CaO l-4tömeg%és
Na2O 4-12 tömeg%.
Izzítási veszteség és egyéb komponensek: a 100 tömeg%-hoz szükséges mennyiségben.
tömeg% vagy azt meghaladó mennyiségű szilícium-dioxidot tartalmazó bauxitok feltárási lúgvesztesége a vörösiszap révén 11 termelt timföldre vonatkoztatva gyakran eléri a 100 kg Na2O mértéket. A nátrium-szilikoaluminát alakjában lévő lúg mennyisége kiteheti a száraz vörösiszapban lévő Na2O 10 vagy akár 12 tömeg%-át.
Számos eljárást javasoltak a vörösiszapban lévő lúgveszteség csökkentésére. Ismertek savas eljárások, amelyek szerint a mosott vörösiszapot feltárják, és vizes szuszpenzióba viszik kénvegyületek, így SO2, H2SO4 vagy karbonsavak alkalmazásával, amelynek során a nátriumvegyület oldódik, míg a szilícium-dioxid szilárd maradványként marad vissza.
így az FR 2 372 238 (US 4 119 698) dokumentum vörösiszap magas (250-300 °C) hőmérsékletű kénsavas feltárását ismerteti, amelynek során a fémek, így alumínium, vas, titán, nátrium és kalcium vegyületeinek legnagyobb része szulfátok alakjában oldódik, ezeket szűréssel választják el a szilícium-dioxidtól. Ezt követően a titánt, vasat és alumíniumot szelektív módon elválasztják, úgyhogy csak nátrium-szulfát marad az oldatban. Figyelembe véve, hogy a feltárási körülmények betartása jelentős nehézségekbe ütközik, továbbá számos folyadék/szilárd elválasztási műveletet kell lefolytatni, az eljárás alkalmazása nagyon költségesnek bizonyul, ezenkívül a visszanyert nátrium nem hasznosítható közvetlenül a Bayer-eljárás fő anyagáramában.
Az FR 2 576 149 (US 4 668 485) dokumentumban ismertetett eljárás a vörösiszapban lévő kötött lúg szelektív feltárását teszi lehetővé az iszap vizes oldatában 100 °C-nál alacsonyabb hőmérsékleten SO2 átbuborékoltatása útján. A nátrium és az alumínium egy része szulfit alakban megy oldatba. Mésszel végzett lúgosítás során a szulfitanion kalcium-szulfitként csapódik ki, míg a nátrium és alumínium nátrium-aluminátként marad oldatban, amely közvetlenül hasznosítható a Bayereljárásban. Ezzel az eljárással kedvezőbb módon nyerhető ki nátrium a vörösiszapból, az eljárás megvalósítása azonban még mindig nagy nehézségekbe ütközik a szilícium-dioxid elválasztása miatt, amely az SO2-reagenssel végzett alacsony hőmérsékletű feltárás miatt részben kolloid állapotban van, ezenkívül a lúgosítás melléktermékét, a kalcium-hidrogén-szulfátot is fel kell dolgozni.
A vörösiszap lúgos kezelésére vonatkozó, mésszel lefolytatott közvetlen lúgosítási eljárások is ismertek. A hőmérséklet és mészkoncentráció bizonyos értékei mellett a szilikátmentesítési termékekben lévő nátrium helyettesíthető kalciummal.
Ezt valósítja meg az US 4 486 393 dokumentum szerinti eljárás, amelynek során az iszapot az utolsó, szabad lúgot is tartalmazó mosóvízben 100 °C névleges hőmérsékleten szuszpendálják, és kielégítő mennyiségű mésszel érintkeztetik, amely egyrészt a szilikátmentesítési termékekben lévő nátriumvegyületek helyettesítésére és a lúg felszabadítására, másrészt ezekből a szilikátmentesítési termékekből a megkötött timföld egy részének kivonására is szolgál. Az ismertetett eljárás könnyen lefolytatható, azonban a megkötött lúg csupán 30-40%-ának felszabadítását teszi lehetővé. Ugyanezen műveleteket sokkal magasabb (300 °C névleges) hőmérsékleten lefolytatva a vörösiszapban megkötött nátrium 90%-ot meghaladó mennyisége nyerhető vissza, hátránya viszont, hogy nagyon költséges eljárást kell alkalmazni nemcsak a beruházás, hanem az üzemeltetés szempontjából is, különösen a nagynyomású, zárt reaktorok alkalmazása miatt.
HU 223 308 Bl
A fentiek alapján a találmány feladata eljárás kidolgozása lúgos ipari maradványokból, különösen kiürítés előtt vörösiszapból nátrium visszanyerésére, amely lehetővé teszi a megkötött nátrium kivonását 90%-os nagyságrendű mértékben, kisebb költség mellett és olyan termék alakjában, amely közvetlenül hasznosítható.
A találmány az alábbi felismeréseken alapszik:
- lúgos maradvánnyal, így vörösiszappal közvetlenül érintkező átlagos (pK^-értéke által meghatározott) savasságú, RH+ típusú oldhatatlan kationcserélő gyanta a nátriumvegyületeket kvantitatív módon megköti,
- a fenti gyanta által megkötött nátrium viszont tömény lúgoldat alakjában kvantitatív módon felszabadítható egy további szilárd anyaggal, mésszel való érintkeztetés során.
A fentiek alapján a találmány tárgya eljárás lúgos ipari maradványokban, különösen alumínium-hidroxid Bayer-eljárás szerinti gyártásából származó vörösiszapban és koncentrált nátriumtartalmú szennyvizekben lévő nátrium kinyerésére, amelynek során a következő előkészítő műveleteket végezzük:
(i) választunk egy RH+ típusú kationcserélő gyantát, (ii) a gyantát közvetlen érintkezésbe hozzuk a lúgos maradvánnyal, azért, hogy a fenti maradványban lévő nátrium teljes mennyisége megkötődjön a gyantán, és így homogén vizes szuszpenziót állítunk elő, (iii) miután a nátrium a gyantával érintkezve azon megkötődött, a nátrium formájú gyantát elválasztjuk a lúgos maradványtól, amely már nem tartalmaz nátrium-hidroxidot, és így hulladékként elszállítható ezután a gyantát regeneráljuk, oly módon, hogy
- a nátrium formájú gyantát mésszel, előnyösen mésztejjel hozzuk érintkezésbe, és így vizes gyanta-mész szuszpenziót állítunk elő;
- miután az oldat kalciumionjai nátriumionokra cserélődtek, a kapott koncentrált nátrium-hidroxid-oldatot elválasztjuk a kalcium formájú gyantától, és közvetlenül felhasználjuk, előnyösen a Bayer előállítási eljárásban;
- a gyantáról a kalciumot híg ásványi savval eluálva visszanyeljük az RH+ kationcserélő gyantát az eljárás kiindulási lépésében való újrahasznosítás céljából, ahol az eluálás során könnyen eltávolítható semleges kalciumsó keletkezik.
Savas kationcserélő gyanták alkalmazása között ismert lúgos elfolyó folyadékok kiürítés előtti semlegesítése vagy víz egyszerű ioncseréje ioncserélővel történő érintkeztetés útján az oldatban lévő nátrium eltávolítása céljából. A megkötött nátriumot ezután erős savval eltávolíthatjuk, ez a művelet regenerálja a kationcserélőt, és nátriumsót tartalmazó oldatot eredményez, amely kristályosítás útján feldolgozható. Meglepő viszont lúgos ipari maradványokból - amelyek a vörösiszaphoz hasonlóan általában szilárd halmazállapotúak - nátrium kivonása ioncserélő gyanta alkalmazásával, ha figyelembe vesszük azt a körülményt, hogy a nátrium legalább 90%-a oldhatatlan, minthogy komplex nátrium-szilikoaluminát, így hidroxi-szodalit alakjában van jelen.
Az eljárásban a gyantát közvetlenül a vörösiszap alakjában lévő lúgos maradvánnyal reagáltatjuk vizes szuszpenzióként legalább 60 °C, előnyösen 75 és 95 °C közötti hőmérsékleten keverés közben 30 perc és 2 óra közötti időtartamig. Az alkalmazott - RH+ jelölésű kationcserélő gyantát savassága jellemzi, amelynek mértéke az oldhatatlan mátrixhoz kapcsolt sav pKj-állandójának értéke.
Az ilyen gyanta lehet erősen savas, R-SO3H általános képletű szulfonsavgyanta (ρΚ*=0); csekély savasságú, (pK_,=6) R-CH=CR-COOH általános képletű metakrilsavgyanta, előnyösen azonban közepes savasságú (pKa=2-5) gyantát, így R-COOH általános képletű karboxilgyantát használunk, ami nemcsak az erősen kötött H+ kationt helyettesítő nátrium kvantitatív megkötését biztosítja, hanem a megkötött kation erős ásványi savval, szokásosan sósavval történő kimosása útján a teljes regenerálást is.
Bár ezek a gyanták természetüknél fogva oldhatatlanok, a tapasztalatok szerint alkalmasnak bizonyultak szilárd hulladék, így vörösiszap feltárására, abból a nátrium kivonására. A nátriumtól mentesített szilárd maradványtól a gyantaszemcséket egyszerű szűréssel eltávolítva a gyantához kötött nátriumot NaOH alakjában visszaoldjuk, ehhez a fenti gyantát egy szuszpenzióban lévő másik szilárd anyaggal, mésszel - Ca(OH)2 - reagáltatjuk, amely előnyösen mésztej alakjában van jelen. A Ca2+-ion ennek során 2 Na+-kationt helyettesít az (1) reakcióegyenletnek megfelelően.
RNa+ + Ca(OH)2-^2 RCa2+ + 2 NaOH (1)
A vörösiszapban lévő nátrium feltárásához hasonlóan a kationcsere reakciója a szilárd anyagok között meglepő módon teljes mértékben lejátszódik.
A gyakorlatban a reakcióhoz a mész sztöchiometrikus mennyiségéhez viszonyítva 5-10% felesleget alkalmazunk. így viszonylag tömény tiszta lúgoldatot (25-40 g NaOH/1) kapunk, amelyet közvetlenül alkalmazhatunk a Bayer-eljárásban.
Megjegyzendő, hogy a 2 elemi töltést hordozó Ca2+-ionok sokkal könnyebben kötődnek a gyantához, mint az 1 elemi töltést hordozó nátriumionok, így nátriummal telített gyanta és mésztej homogén szuszpenzióját 1-3 óra időtartamig 30 °C-ot meghaladó, előnyösen 50 és 90 °C közötti hőmérsékleten keverve a gyantához kötött nátrium teljes mennyisége nátrium-hidroxid alakjában oldatba megy.
A kalciumot megkötött gyantát (R Ca2+ alakjában) ezután szűréssel elválasztjuk a lúgoldattól, a gyanta regenerálására a kalciumot erős sav híg oldatával (pH<3) kimossuk. A kalcium sósavval történő kimosása lehetővé teszi eléggé tömény kalciumoldat összegyűjtését, amelyet kénsavval könnyen átalakíthatunk a nagyon oldhatatlan CaSO4-csapadékká, ami lehetővé teszi sósav visszavezetését állandó savas mosófolyadékként és CaSO4 eltávolítását egyaránt.
Regeneráló savként előnyösen alkalmazhatunk híg szennyezett erős savat, amely többek között lehet a vegyiparban előforduló elvezetendő savas maradvány. A gyanta kationokra vonatkozó szelektivitása ténylegesen lehetővé teszi az ilyen elvezetendő folyadékok sem3
HU 223 308 ΒΙ legesítését azok kiürítése előtt a gyanta aniokkal történő szennyeződése nélkül, ezért a gyanta jó reakcióképessége biztosított akár számos regenerálási ciklus után is.
így nemcsak jó nátriumkivonási sebesség biztosított, hanem a nátrium lecserélését követően nagyon tiszta lúgoldatot kapunk.
A fentiekben ismertetett, könnyen lefolytatható nátrium-visszanyerési eljárás csekély beruházási és üzemeltetési költségeket igényel. A csekély energiaigény mellett a gyanta a szuszpenzióban lévő szilárd anyagoktól - oldhatatlan hulladékoktól, vörösiszaptól, mésztől könnyen elválasztható egyszerű szűrés útján a polimer anyag elszennyeződése nélkül. Ezenkívül megjegyzendő, hogy a H+-kationok Na+-ionokkal, majd 2 Na+-ion Ca2+-ionokkal és végül a Ca2+-ionok 2 H+-ionnal történő helyettesítési reakciója mennyiségileg lejátszódik, ezért (a megkötött nátriumra vonatkozóan 90%-os nagyságrendű) kitűnő nátriumkihozatal elérése céljából nem szükséges a műveletet oszlopban lefolytatni. Egyszerű és olcsó szakaszos működésű eljárást használhatunk.
A találmányt a következőkben példákkal szemléltetjük, ugyanezen célt szolgálja a csatolt 1. ábra is, amely a találmány szerinti, a példákon bemutatott eljárás sematikus ábrázolása. Az 1. ábrán az A jelölés egy kevert reaktorra vonatkozik, amely az 1 vörös iszap és a 2 RH+ típusú gyanta keverésére szolgál, az E jelölés a kalcium formájú gyanta és a szennyezett 10 savas oldat keverésére szolgáló reaktorra vonatkozik, all jelölés az E reaktorból kilépő keveréket jelöli. A többi jelölés értelmezését a példákban adjuk meg.
1. példa
E példához Weipa (Ausztrália) származási helyű bauxitot használunk, amely száraz tömegére vonatkoztatva az alábbi komponenseket tartalmazza:
54,22 tömeg% A12O3
12,01 tömeg% Fe2O3
2,83 tömeg% TiO2
0,16tömeg% Na2O
25,18 tömeg% izzítási veszteség, valamint egyéb alkotórészek, különösen
5,6 tömeg% SiO2.
A bauxitmintát 315 pm méretre őröljük, majd kevés mész hozzáadása után 8 percen át 255 °C hőmérsékleten feltáquk, e célból elbontott nátrium-aluminát-lúg szuszpenziójába visszük be, amely a Bayer-eljárásból származik, és a következő adatokkal jellemezhető: az oldatban lévő, g/1 egységben megadott Al2O3-koncentráció aránya az oldatban lévő, g/1 egységben megadott Na2O-koncentrációhoz 0,5 és 0,8 között van, és a nátriumkoncentráció általában meghaladja a 160 g Na2O/l értéket.
Lehűlés után az elbontásra szánt túltelített nátriumaluminát-lúgot dekantálás és ezt követő szűrés útján elválasztjuk a feltáratlan szilárd hulladéktól vagy vörösiszaptól, amelyet vízben szuszpendálva mosunk és dekantálunk mindaddig, amíg a mosóvíz nátriumkoncentrációja az 1 g Na2O/l érték alá csökken. Az ipari léptékben előállított iszap átlagos összetétele száraz anyagra vonatkoztatva a következő:
A12O3 17,12 tömeg%
SiO2 16,71 tömeg%
Na2O 9,87 tömeg% (ebből 90 tömeg% kötött állapotban van)
Fe2O3 34,53 tömeg%
TiO2 8,78 tömeg%
CaO 2,38 tömeg%
izzítási veszteség, valamint egyéb alkotórészek 10,61 tömeg%.
A nedves 1 iszap 14 kg tömegű adagját kivesszük, amely 7,4 kg száraz anyagnak felel meg. A mintát kevert reaktorban 85 °C hőmérsékleten 1 órán át kezeljük 12,1 kg IMAC HP 336 RH+ típusú 2 karboxilgyantával, amelynek 1 kg mennyisége optimális körülmények között a Na2O alakjában kifejezett nátrium 60-70%-át képes felvenni.
A fenti kezelést követően a 3 keveréket az 5 gyanta - amely az 1 iszapból eltávolított nátriumot tartalmazza, és amelynek eltávolításával 4 nátrium-hidroxid nyerhető ki - elválasztása céljából 0,50 mm nyílású B szűrőn szűrjük. Az ismertetett módon kezelt 1 iszap összetétele a következő:
A12O3 17,59 tömeg%
SiO2 17,7 tömeg%
Na2O 1,01 tömeg%
Fe2O3 35,72 tömeg%
TiO2 8,98 tömeg%
CaO 2,44 tömeg% izzítási veszteség és egyéb alkotórészek 16,56 tömeg%.
Fentiek alapján megjegyezzük, hogy az ismertetett kezelés útján az 1 iszap feltárásával a Na2O 90,1%-át vonjuk ki.
A nátriumot tartalmazó 5 gyantát ezután a C keverőben 6 mésztejjel keverjük (a szuszpenzióban lévő szemcsék mérete 100 pm-nél kisebb), 60 °C hőmérsékleten végzett keveréssel homogén szuszpenziót állítunk elő, ennek során a lúg nátriumkoncentrációja fokozatosan nő, és 2 óra időtartamú keverés végén 36 g NaOH/1 értéken állandósul. Ez annak felel meg, hogy az 5 gyantában a nátriumionok teljes mennyiségét kalciumionok helyettesítik. Az eljárást a 7 szuszpenzió D szűrőben történő szűrésével folytatjuk, ennek során a kalciumot tartalmazó 9 gyantát elválasztjuk a nátriumtartalmú tömény (28 g/1 Na2O-tartalmú) 8 lúgtól, amelyet közvetlenül visszavezethetünk a Bayer-eljárásba. Végül a kalciumtartalmú 9 gyantát hidegen szennyezett sósav 10 oldatával keveijük, amely fémsókat, így vas- (Fe2+- és Fe3+-), alumínium-, cink- és krómsókat tartalmaz. A kezelés során a kalciumtartalom növekedését figyeljük meg a szennyezett sósav 10 oldatában, amelynek pH-ja az 1 óra időtartamú kezelés végén 3.
Az RH+ alakban regenerált 2 karboxilgyantát F szűrővel választjuk el, ioncserélt vízzel végzett biztonsági mosást követően az eljárás elejére vezetjük vissza. Megjegyzendő, hogy a kimosáshoz használt savas 10 oldatban lévő összes fémsó a kalcium-klorid-alapú 12 oldatba kerül anélkül, hogy a 9 gyanta regeneráló kapacitása csökkenne, vagyis a szennyező ion nem kötődik meg, ez a ki4
HU 223 308 Bl tűnő kationszelektivitást igazolja. Ez a tulajdonság különösen egyértelmű az alumínium-hidroxid Bayer-eljárással történő előállításából származó, elvezetett tömény lúg kezelése alapján, amelyet a találmány szerinti eljárásban használunk, és a 2. példában ismertetünk.
Végül megjegyezzük, hogy a találmány szerinti eljárás alkalmazásának egyik változatában elkerülhetjük a semlegesített mosóoldat kezelését kalcium-klorid-alapú 12 oldattal, minthogy kénsav híg szennyezett 13 oldatával (így pácolásra használt kénsavval) 60 °C hőmérsékleten végzett G kicsapás útján 14 szuszpenzió alakjában kalcium-szulfátot kapunk, amelyet H szűrőben inért, oldhatatlan kalcium-szulfát-tartalmú 15 maradványként üríthetünk. Ezenkívül szennyezett sósavat (reakcióterméket) tartalmazó savas 16 szűrletet kapunk, amelynek egy részét vagy egészét 10a oldatként visszavezethetjük a 9 gyanta RH+ alakra történő regenerálásához.
2. példa
Ebben az alkalmazásban nátrium visszanyerését ismertetjük alumínium-hidroxid Bayer-eljárással történő előállítása során elvezetett lúgoldatból. Ebben a példában a lúgos ipari hulladék nem szilárd anyag (hasonlóan a vörösiszaphoz), hanem 30 g Na2O/l értéknek megfelelő nátriumtartalmú elvezetett lúg, amely szennyeződéseket, így nátrium-humátokat, -karbonátot, -szulfátot és -oxalátot tartalmaz. Ilyen folyadék származik többek között a Bayer-eljárásban kicsapott alumínium-trihidroxid mosóvizéből vagy a vörösiszapból. Az 1. példában ismertetett módon járunk el azzal az eltéréssel, hogy helyettesítjük az 1 iszap 14 kg tömegű nedves mintáját, amely 7,4 kg száraz anyagot tartalmaz, nátriumtartalma pedig a 10 tömeg% Na2O/l adattal van jellemezve. Megjegyezzük, hogy az A keverés során - amikor a mintát a 2 karboxilgyantával érintkeztetjük - 30 perc időtartam elégséges a lúgban - főleg NaOH alakjában - lévő összes nátrium felvételére, míg a szennyeződések, így nátriumhumátok, -szulfát, -karbonát és -oxalát különböző anionjait a gyanta nem köti meg. Ezeket az ionokat anyaglúg alakjában távolítjuk el, és nem iszapként az elvezetett 4 nátrium-hidroxiddal együtt. Ily módon a Bayer-eljárás anyagáramát megtisztíthatjuk a szennyeződésektől, különösen nátrium-humátoktól, -karbonátoktól és oxalátoktól anélkül, hogy ez nátrium-hidroxid-veszteséggel járna.
A találmány szerinti eljárás fő feladata lúgos ipari maradványokban lévő nátrium legalább 90%-ának visszanyerése csekély költséggel és értékes alakban tömény, tiszta nátrium-hidroxid-oldatként. A találmány szerinti eljárás azonban egyéb lehetőségeket is nyújt, többek között lehetővé teszi hulladék savak alkalmazását gyanták regenerálásának segédanyagaként, biztosítva azok semlegesítését, ami feleslegessé teszi az elvezetése előtt a külön semlegesítési művelet elvégzését.

Claims (13)

  1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK
    1. Eljárás lúgos ipari maradványokban, különösen alumínium-hidroxid Bayer-eljárás szerinti gyártásából származó vörösiszapban és koncentrált nátriumtartalmú szennyvizekben lévő nátrium kinyerésére, azzal jellemezve, hogy a következő előkészítő műveleteket végezzük:
    - választunk egy RH+ típusú kationcserélő gyantát;
    - a gyantát közvetlen érintkezésbe hozzuk a lúgos maradvánnyal azért, hogy a fenti maradványban lévő nátrium teljes mennyisége megkötődjön a gyantán, és így homogén vizes szuszpenziót állítunk elő;
    - miután a nátrium a gyantával érintkezve azon megkötődött, a nátrium formájú gyantát elválasztjuk a lúgos maradványtól, amely már nem tartalmaz nátrium-hidroxidot, és így hulladékként elszállítható;
    - ezután a gyantát regeneráljuk azzal jellemezve, hogy
    - a nátrium formájú gyantát mésszel, előnyösen mésztejjel hozzuk érintkezésbe, és így vizes gyanta-mész szuszpenziót állítunk elő;
    - miután az oldat kalciumionjai nátriumionokra cserélődtek, a kapott koncentrált nátrium-hidroxid-oldatot elválasztjuk a kalcium formájú gyantától, és közvetlenül felhasználjuk, előnyösen a Bayer előállítási eljárásban;
    - a gyantáról a kalciumot híg ásványi savval eluálva visszanyerjük az RH+ kationcserélő gyantát az eljárás kiindulási lépésében való újrahasznosítás céljából, ahol az eluálás során könnyen eltávolítható semleges kalciumsó keletkezik.
  2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy RH+ típusú kationcserélő gyantaként karboxilgyantát alkalmazunk.
  3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gyantát a lúgos maradvány, előnyösen vörösiszap szuszpenziójával legalább 60 °C, előnyösen 75-95 °C hőmérsékleten érintkeztetjük.
  4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gyantát a lúgos maradványok, előnyösen vörösiszap vizes szuszpenziójával 30 perc és 2 óra közötti időtartamig érintkeztetjük.
  5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gyantát szűréssel választjuk el a nátrium-hidroxidtól mentesített lúgos maradványtól.
  6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gyantát a helyettesítendő nátriumra vonatkoztatva 5-10% sztöchiometriai feleslegben lévő mésszel érintkeztetjük.
  7. 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a megkötött nátriumot tartalmazó gyantát 30 °C-ot meghaladó, előnyösen 50-90 °C hőmérsékleten érintkeztetjük mésztejjel.
  8. 8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a megkötött nátriumot tartalmazó gyantát keverés közben 1-3 óra időtartamig érintkeztetjük a mésztejjel.
  9. 9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a megkötött kalciumot tartalmazó gyantát szűréssel választjuk el a tömény nátriumhidroxid-oldattól.
  10. 10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a megkötött kalciumot tartal5
    HU 223 308 Bl mazó gyantát 3-nál kisebb pH-jú híg, hideg sósavoldattal történő mosással regeneráljuk.
  11. 11. A 10. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy sósavoldatként szennyezett, fémsókat tartalmazó sósavoldatot alkalmazunk.
  12. 12. Az 1-11. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzaljellemezve, hogy az RH+ alakban lévő regenerált gyantát szűréssel választjuk el a semlegesített, kalcium-klorid-tartalmú mosóoldattól.
  13. 13. A 12. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemez-
HU9902577A 1996-04-01 1997-03-24 Eljárás nátrium visszanyerésére lúgos ipari maradványokból HU223308B1 (hu)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9604288A FR2746786B1 (fr) 1996-04-01 1996-04-01 Procede de recuperation du sodium contenu dans les residus alcalins industriels
PCT/FR1997/000513 WO1997036823A1 (fr) 1996-04-01 1997-03-24 Procede de recuperation du sodium contenu dans les residus alcalins industriels

Publications (3)

Publication Number Publication Date
HUP9902577A2 HUP9902577A2 (hu) 1999-12-28
HUP9902577A3 HUP9902577A3 (en) 2001-11-28
HU223308B1 true HU223308B1 (hu) 2004-05-28

Family

ID=9490946

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HU9902577A HU223308B1 (hu) 1996-04-01 1997-03-24 Eljárás nátrium visszanyerésére lúgos ipari maradványokból

Country Status (13)

Country Link
US (1) US6110377A (hu)
EP (1) EP0891298B1 (hu)
JP (1) JP2000507540A (hu)
AU (1) AU720685B2 (hu)
BR (1) BR9710650A (hu)
CA (1) CA2251626C (hu)
DE (1) DE69701870T2 (hu)
ES (1) ES2145593T3 (hu)
FR (1) FR2746786B1 (hu)
GR (1) GR3033803T3 (hu)
HU (1) HU223308B1 (hu)
OA (1) OA10891A (hu)
WO (1) WO1997036823A1 (hu)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050194319A1 (en) * 2004-03-08 2005-09-08 Paul Wegner Ion exchange process
PT1586568E (pt) 2004-04-14 2009-10-08 Repsol Quimica Sa Processo para o tratamento de resíduos pesados que contêm sódio e combustível assim obtido
CA2784249C (en) 2006-02-09 2015-08-11 Alcoa Inc. Methods, apparatus and systems for polishing wastewater utilizing, natural media filtration
US20100276360A1 (en) * 2007-02-08 2010-11-04 Alcoa Inc. Methods, apparatus and systems for polishing wastewater utilizing natural media filtration
WO2009009824A1 (en) * 2007-07-13 2009-01-22 Alcoa Of Australia Limited Method for controlling the precipitation of alumina
WO2011159672A1 (en) 2010-06-14 2011-12-22 Alcoa Inc. Wastewater treatment system and method for removal of contaminants via mixed metal oxide beds
EP2648829A1 (en) * 2010-12-08 2013-10-16 Mohammed Olfi Using alkaline fly ash and similar byproducts in an ion-exchange/reverse osmosis process for the production of sodium carbonate
AU2013202318B2 (en) * 2012-01-10 2015-11-05 Orbite Aluminae Inc. Processes for treating red mud
EP2943442A4 (en) 2013-01-11 2016-04-06 Alcoa Inc SYSTEMS AND METHODS FOR TREATING WASTE WATER
KR101754147B1 (ko) 2015-02-12 2017-07-06 충남대학교산학협력단 지르코늄 함유 산세 폐액으로부터 지르코늄의 선택적인 분리방법
CN110002467A (zh) * 2019-04-12 2019-07-12 中国科学院青海盐湖研究所 电池级碳酸锂生产中氢氧化钠溶液的纯化方法及其应用

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
HU172752B (hu) * 1976-10-29 1978-12-28 Magyar Aluminium Sposob selektivnogo izvlechenija natrija iz krasnogo shlama glinozjomnykh fabrik
US4172783A (en) * 1977-01-12 1979-10-30 The Permutit Company, Inc. Condensate purification process by use of dilute clear lime solution
CA1108319A (en) * 1977-11-18 1981-09-01 Horst Pohland Disposal of thixotropic muds
JPS57149805A (en) * 1981-03-06 1982-09-16 Showa Alum Ind Kk Manufacture of inorganic oxide or hydroxide freed of ionic impurity
GB8617387D0 (en) * 1986-07-16 1986-08-20 Alcan Int Ltd Alumina hydrates
GB9215438D0 (en) * 1992-07-21 1992-09-02 Davy Mckee Stockton Process

Also Published As

Publication number Publication date
FR2746786B1 (fr) 1998-04-30
ES2145593T3 (es) 2000-07-01
OA10891A (fr) 2003-02-21
CA2251626A1 (fr) 1997-10-09
DE69701870T2 (de) 2000-10-05
EP0891298B1 (fr) 2000-05-03
BR9710650A (pt) 1999-08-17
EP0891298A1 (fr) 1999-01-20
US6110377A (en) 2000-08-29
AU2298297A (en) 1997-10-22
HUP9902577A3 (en) 2001-11-28
JP2000507540A (ja) 2000-06-20
FR2746786A1 (fr) 1997-10-03
DE69701870D1 (de) 2000-06-08
HUP9902577A2 (hu) 1999-12-28
WO1997036823A1 (fr) 1997-10-09
AU720685B2 (en) 2000-06-08
CA2251626C (fr) 2005-10-25
GR3033803T3 (en) 2000-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7350754B2 (ja) リチウム・スラグからバリューを抽出するプロセス
US7090809B2 (en) Production of aluminum compounds and silica from ores
US3944648A (en) Method for processing bauxites
US2806766A (en) Process of purifying caustic aluminate liquors
WO2012145797A1 (en) Recovery of soda from bauxite residue
JP2023510391A (ja) アルミナおよびリチウム塩を産生するためのプロセス
HU223308B1 (hu) Eljárás nátrium visszanyerésére lúgos ipari maradványokból
US6447738B1 (en) Coproducing alumina, iron oxide, and titanium-dioxide from aluminum ore bodies and feedstocks
EP1846329A1 (en) Alumina recovery
AU748945C (en) Process for producing alumina
US5545384A (en) Process for production of aluminum hydroxide from ore containing alumina
AU670608B2 (en) Process for the removal of sodium values from sodium contaminated solids
EP0564659B1 (en) Process for producing aluminum hydroxide from alumina-containing ore
CA2126885A1 (en) Production of alumina
EP3931153A1 (en) Use of calcium fluoride in the bayer process
CA1314905C (en) Process for the preparation of oxalic acid and sodium hydrogen oxalate from crude sodium oxalate
HU207826B (en) Process for producing sodium-aluminate solutions with regenerating sodium-oxide- and aluminium-oxide content of red mud
WO1990009349A1 (en) Agent recovery from bayer process liquors
AU2002217404A1 (en) Production of aluminum compounds and silica from ores

Legal Events

Date Code Title Description
HFG4 Patent granted, date of granting

Effective date: 20040414

MM4A Lapse of definitive patent protection due to non-payment of fees