IT202100032825A1 - Process for the treatment of residues from the alumina refining industry, obtaining valorisable products and secondary raw materials, in accordance with circular economy strategies - Google Patents
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Description
PROCEDIMENTO PER IL TRATTAMENTO DI RESIDUI PROCEDURE FOR THE TREATMENT OF RESIDUES
DELL?INDUSTRIA DI RAFFINAZIONE DELL?ALLUMINA, CON OTTENIMENTO DI PRODOTTI VALORIZZABILI E MATERIE PRIME SECONDARIE, IN ACCORDO CON LE STRATEGIE DELL?ECONOMIA OF THE ALUMINUM REFINING INDUSTRY, WITH OBTAINMENT OF VALUEABLE PRODUCTS AND SECONDARY RAW MATERIALS, IN ACCORDANCE WITH THE STRATEGIES OF THE ECONOMY
CIRCOLARE CIRCULAR
La presente invenzione concerne un nuovo procedimento per il trattamento di residui, in particolare i residui solidi, dell?industria di raffinazione dell?allumina, per ottenere prodotti valorizzabili, materie prime secondarie e una drastica riduzione o eliminazione della necessit? di smaltire tali residui in discarica, in accordo con le strategie dell?economia circolare. The present invention concerns a new process for the treatment of residues, in particular solid residues, of the alumina refining industry, to obtain valorisable products, secondary raw materials and a drastic reduction or elimination of the need for to dispose of such waste in landfill, in accordance with circular economy strategies.
In particolare, la presente invenzione ha per oggetto il trattamento del residuo derivante dal processo di trattamento della bauxite per la raffinazione dell?allumina (processo Bayer), pi? comunemente noto come fango rosso (oppure red mud o bauxite residue), mediante l?accoppiamento di processi pirometallurgici e idrometallurgici. In particular, the present invention has as its object the treatment of the residue deriving from the bauxite treatment process for the refining of alumina (Bayer process), more commonly known as red mud (or red mud or residual bauxite), through the coupling of pyrometallurgical and hydrometallurgical processes.
Come ? noto, il processo industriale pi? utilizzato per ottenere l?allumina dalla bauxite ? chiamato processo Bayer. Le fasi principali che caratterizzano il processo sono: As ? known, the most industrial process? used to obtain alumina from bauxite? called the Bayer process. The main phases that characterize the process are:
- macinazione della bauxite; - bauxite grinding;
- digestione della bauxite in soluzione acquosa al 10% di NaOH. In questa fase avviene la solubilizzazione, a caldo, dell?allumina presente nella bauxite. Le temperature, in questa fase, possono andare da circa 150?C Celsius (solubilizzazione allumina tri idrata) fino a 250?C ed elevata pressione di reazione (per la solubilizzazione dell?allumina monoidrata); - digestion of bauxite in 10% NaOH aqueous solution. In this phase, the hot solubilization of the alumina present in the bauxite takes place. The temperatures, in this phase, can range from approximately 150?C Celsius (solubilization of trihydrated alumina) up to 250?C and high reaction pressure (for the solubilization of monohydrated alumina);
- separazione degli insoluti (fanghi rossi) mediante decantazione e filtrazione; - separation of unsolved substances (red mud) by decantation and filtration;
- precipitazione di Al(OH)3 tramite abbassamento della temperatura; - precipitation of Al(OH)3 by lowering the temperature;
- calcinazione dell?Al(OH)3, per ottenere allumina anidra, Al2O3. - calcination of Al(OH)3, to obtain anhydrous alumina, Al2O3.
Premesso che la composizione esatta delle bauxiti impiegate per la produzione di allumina con il processo Bayer pu? differire a seconda della miniera di provenienza, in tutte sono presenti ossidi di Al, Ti, Fe e Si in varie composizioni e percentuali; inoltre, sono presenti in tracce altri elementi quali zinco, vanadio ed alcuni metalli rari e terre rare. L?efficienza di estrazione del processo Bayer ? molto bassa e ci? comporta la presenza di grossi quantitativi di elementi metallici negli scarti del trattamento, chiamati genericamente fanghi rossi. Given that the exact composition of the bauxites used for the production of alumina with the Bayer process can? differ depending on the mine of origin, all of them contain Al, Ti, Fe and Si oxides in various compositions and percentages; furthermore, other elements such as zinc, vanadium and some rare metals and rare earths are present in traces. The extraction efficiency of the Bayer process is very low and there? involves the presence of large quantities of metallic elements in the treatment waste, generically called red mud.
Nella successiva Tabella 1 ? indicata una composizione tipica di un fango rosso prodotto dal processo Bayer. In the following Table 1? indicated is a typical composition of a red mud produced by the Bayer process.
Tabella 1 - componenti principali del fango rosso Table 1 - main components of red mud
Nella successiva Tabella 2 sono riportati gli elementi in tracce e le terre rare presenti in un fango rosso NALCO. The following Table 2 shows the trace elements and rare earths present in a NALCO red mud.
Tabella 2 ? elementi in tracce e terre rare nel fango rosso. Table 2 ? trace elements and rare earths in red mud.
In aggiunta alle caratteristiche sopra riportate, i fanghi rossi, se non neutralizzati, hanno pH fortemente basico (intorno a pH 12.5). In addition to the characteristics reported above, red muds, if not neutralized, have a highly basic pH (around pH 12.5).
I fanghi rossi sono diluiti, per renderli pompabili pi? facilmente e vengono inviati ad un filtro a pressione, dove sono recuperati alcuni componenti; a seguire, sotto forma di liquami, sono pompati lontano dall?impianto per essere scaricati in bacini di discarica, simili a lagune artificiali. Tale pratica ha un importante impatto ambientale in quanto questi rifiuti non vengono smaltiti efficacemente e non hanno ancora trovato applicazione industriale in grado di assorbire l?ingente quantit? di materia prodotta ogni anno. The red muds are diluted, to make them more pumpable? easily and are sent to a pressure filter, where some components are recovered; subsequently, in the form of sewage, they are pumped away from the plant to be discharged into landfill basins, similar to artificial lagoons. This practice has an important environmental impact as this waste is not disposed of effectively and has not yet found an industrial application capable of absorbing the huge quantity. of material produced each year.
I fanghi rossi, quindi, sono rifiuti potenzialmente estremamente impattanti, la cui gestione costituisce ancora oggi un problema serio. Anche se attualmente i fanghi rossi sono gestiti in modo tale da minimizzare gli impatti, tuttavia, anche cos?, rappresentano un enorme pericolo per la salute umana; inoltre, alcuni siti risentono ancora dell?eredit? di una passata gestione non corretta. I depositi superficiali dove vengono stoccati i fanghi rossi devono essere costruiti e gestiti con particolari attenzioni per evitate contaminazioni delle falde sottostanti e dei terreni circostanti e per impedire che materiale pulverulento sia disperso in aria provocando effetti dannosi per la salute; infatti queste polveri sono di natura fortemente alcalina e causano effetti irritanti per la pelle, gli occhi e l?apparato respiratorio. Red mud, therefore, is potentially extremely impactful waste, the management of which still constitutes a serious problem today. Although red mud is currently managed in such a way as to minimize impacts, even so, it represents an enormous danger to human health; Furthermore, some sites are still affected by the legacy. of past incorrect management. The surface deposits where the red muds are stored must be built and managed with particular attention to avoid contamination of the underlying aquifers and surrounding land and to prevent powdery material from being dispersed into the air causing harmful effects on health; in fact these dusts are highly alkaline in nature and cause irritating effects on the skin, eyes and respiratory system.
Negli ultimi anni sono stati promossi numerosi studi e sperimentazioni per individuare un adeguato trattamento di questi rifiuti. In alcuni casi l?elevato tenore di alluminio nel materiale ha consigliato di modificare il ciclo produttivo al fine di ridurne la carica alcalina, in modo tale da ottenere un fango inerte che pu? essere utilizzato per ricolmare le miniere esaurite come substrato per il reimpianto della vegetazione originaria o per altri scopi agricoli o come materiale di riporto per le zone costiere. Infine ? stato sperimentato l?utilizzo dei fanghi rossi anche nella produzione di materiali da costruzione. In recent years, numerous studies and experiments have been promoted to identify an adequate treatment of this waste. In some cases the high aluminum content in the material has recommended modifying the production cycle in order to reduce the alkaline charge, in order to obtain an inert mud that can be used to fill exhausted mines as a substrate for the replanting of original vegetation or for other agricultural purposes or as landfill material for coastal areas. In the end ? The use of red mud has also been tested in the production of building materials.
D?altra parte, nella bauxite in carica al processo Bayer sono presenti, oltre agli elementi principali indicati in precedenza, anche composti contenenti metalli rari e terre rare, potenzialmente valorizzabili ma la cui concentrazione ? troppo bassa per promuovere un processo estrattivo economicamente sostenibile. On the other hand, in the bauxite used in the Bayer process, in addition to the main elements indicated above, there are also compounds containing rare metals and rare earths, potentially exploitable but whose concentration is too low to promote an economically sustainable extraction process.
A seconda del tipo di bauxite impiegata, varia il tipo e la concentrazione dei metalli rari e terre rare presenti, tuttavia, tra quelli a pi? alta concentrazione, figurano ad esempio il titanio e lo scandio. Per effetto dell?estrazione dell?allumina durante il processo Bayer, anche questi metalli rari e terre rare si vanno a concentrare nei fanghi rossi prodotti, col risultato di raggiungere dei valori di concentrazione, seppure ancora molto bassi, sufficienti ad incoraggiare un processo estrattivo. I dati tipici di composizione di un fango rosso, infatti, sono quelli riportati nelle precedenti Tabella 1 e Tabella 2. In particolare, anche la sola valorizzazione dello scandio e del titanio presenti potrebbero, ipoteticamente, sostenere economicamente un processo estrattivo, tuttavia la loro concentrazione nel fango rosso, cos? come quella di molti altri metalli, metalli rari e terre rare presenti non ? ancora quella ottimale per rendere economicamente sostenibile la loro estrazione. ? quindi necessario mettere punto dei processi di arricchimento che creino dei ?concentrati? degli elementi di interesse, in modo da superare questo deficit qualitativo. Depending on the type of bauxite used, the type and concentration of rare metals and rare earths present varies, however, among those with the highest high concentration, include for example titanium and scandium. As a result of the extraction of alumina during the Bayer process, these rare metals and rare earths also become concentrated in the red muds produced, with the result of reaching concentration values, although still very low, sufficient to encourage an extraction process. The typical composition data of a red mud, in fact, are those reported in the previous Table 1 and Table 2. In particular, even the mere valorisation of the scandium and titanium present could, hypothetically, economically support an extraction process, however their concentration in the red mud, so? like that of many other metals, rare metals and rare earths present is not? still the optimal one to make their extraction economically sustainable. ? It is therefore necessary to develop enrichment processes that create ?concentrates? of the elements of interest, in order to overcome this qualitative deficit.
In conclusione, pur essendo state studiate delle possibili vie alternative di gestione dei fanghi rossi, questi sono ancora considerati un rifiuto ad elevato impatto ambientale, il cui trattamento e/o smaltimento rappresenta un costo enorme per la societ?. In aggiunta, l?esaurimento dei volumi di discarica disponibili costituisce un problema per la prosecuzione delle attivit? industriali: a causa del cosiddetto effetto ?NIMBY? (Not In My Back Yard), non solo in Europa e negli USA, ma anche in molte delle potenze economiche emergenti, lo smaltimento in discarica ? visto come l?ultima opzione, dopo aver attuato il cosiddetto principio delle 3 R (Reduce, Reuse, Recycle). In conseguenza di ci?, l?ottenimento di una concessione di nuovi volumi di discarica ? sempre pi? difficoltoso. In conclusion, although possible alternative ways of managing red mud have been studied, these are still considered a waste with a high environmental impact, the treatment and/or disposal of which represents an enormous cost for society. In addition, the exhaustion of available landfill volumes constitutes a problem for the continuation of activities. industrial: due to the so-called ?NIMBY? effect (Not In My Back Yard), not only in Europe and the USA, but also in many of the emerging economic powers, landfill disposal? seen as the last option, after having implemented the so-called 3 R principle (Reduce, Reuse, Recycle). As a consequence of this, obtaining a concession for new landfill volumes is possible. more and more difficult.
Esiste, pertanto, nello specifico settore l?esigenza di gestire i fanghi rossi con un procedimento pi? vantaggioso in termini sia economici che ecologici. There is, therefore, in the specific sector the need to manage red mud with a more efficient procedure. advantageous in both economic and ecological terms.
Questa esigenza ? soddisfatta dal procedimento secondo la presente invenzione che offre, inoltre, ulteriori vantaggi che risulteranno chiari in seguito. This need? satisfied by the process according to the present invention which also offers further advantages which will become clear later.
In questo contesto viene ad inserirsi la soluzione secondo la presente invenzione, che si propone il trattamento del fango rosso, attraverso una combinazione di processi pirometallurgici e idrometallurgici, finalizzati all?estrazione di alluminio, titanio e scandio. Tale procedimento ? caratterizzato da una sostanziale riduzione della quantit? di materiale inviato in discarica, dalla produzione di composti ad elevato valore aggiunto e con buone prospettive di mercato e dalla possibilit? di riciclare alcuni dei sottoprodotti formati durante tale processo secondo i canoni dell?economia circolare. The solution according to the present invention fits into this context, which aims to treat the red mud through a combination of pyrometallurgical and hydrometallurgical processes, aimed at the extraction of aluminium, titanium and scandium. This procedure? characterized by a substantial reduction in the quantity? of material sent to landfill, from the production of compounds with high added value and with good market prospects and from the possibility? to recycle some of the by-products formed during this process according to the canons of the circular economy.
In particolare, il procedimento per il trattamento di fango rosso secondo la presente invenzione consente di produrre allumina ad elevata purezza (HPA), partendo da un rifiuto ad alto impatto ambientale, realizzando un processo flessibile, in grado di differenziare il prodotto in base alle esigenze di mercato contingenti. In particolare, il procedimento per il trattamento del fango rosso secondo la presente invenzione consente di produrre alternativamente alluminio ammonio solfato (AAS), anch?esso fortemente valorizzabile, o entrambi i prodotti HPA e AAS. In particular, the process for the treatment of red mud according to the present invention allows the production of high purity alumina (HPA), starting from waste with a high environmental impact, creating a flexible process, capable of differentiating the product based on needs. contingent markets. In particular, the process for the treatment of red mud according to the present invention allows the alternative production of aluminum ammonium sulphate (AAS), which is also highly valorisable, or both HPA and AAS products.
In accordo con i dettami dell?economia circolare, le diverse linee a contorno del processo principale sono concepite per fare in modo di produrre ulteriori prodotti valorizzabili (TiO2, scandio ossido e, eventualmente, ulteriori ossidi di terre rare); inoltre, la scelta delle condizioni di processo ? pensata per poter reimpiegare (mediante rigenerazione interna) i reattivi principali direttamente nelle varie fasi del processo. In accordance with the dictates of the circular economy, the various lines surrounding the main process are designed to produce further valorisable products (TiO2, scandium oxide and, possibly, further rare earth oxides); Furthermore, the choice of process conditions? designed to be able to reuse (through internal regeneration) the main reagents directly in the various phases of the process.
Questi ed altri risultati sono ottenuti secondo la presente invenzione proponendo un procedimento per il trattamento di residui, in particolare residui solidi, dell?industria di raffinazione dell?allumina, ovvero per il trattamento di fango rosso, che comprende le seguenti fasi: fusione riduttiva del fango rosso o pre-riduzione e successivo trattamento, con produzione di una scoria quasi del tutto priva di ferro e arricchita in alluminio, titanio e scandio; la scoria cos? ottenuta subisce la digestione con acido solforico a caldo con conseguente conversione degli ossidi in solfati solubili in acqua; il solido ottenuto dalla digestione viene lisciviato con acqua con solubilizzazione degli elementi desiderati e loro separazione dal resto della matrice solida; la soluzione liquida contenente principalmente solfati di alluminio, titanio e scandio va incontro a diverse fasi di recupero selettivo di tali elementi; la prima fase prevede l?aggiunta di ammonio solfato direttamente alla soluzione di lisciviazione, con la formazione di un precipitato di alluminio ammonio solfato; la soluzione residua prosegue verso una seconda fase di trattamento, in cui si ha la separazione del titanio mediante idrolisi a caldo; una volta separato il precipitato, la soluzione residua va incontro al recupero dello scandio mediante estrazione liquido-liquido in fase organica. These and other results are obtained according to the present invention by proposing a process for the treatment of residues, in particular solid residues, of the alumina refining industry, or for the treatment of red mud, which includes the following phases: reductive melting of the red mud or pre-reduction and subsequent treatment, with the production of a slag almost completely free of iron and enriched in aluminium, titanium and scandium; what's the waste? obtained, it undergoes digestion with hot sulfuric acid with consequent conversion of the oxides into water-soluble sulphates; the solid obtained from digestion is leached with water with solubilization of the desired elements and their separation from the rest of the solid matrix; the liquid solution containing mainly aluminium, titanium and scandium sulphates undergoes various phases of selective recovery of these elements; the first phase involves the addition of ammonium sulphate directly to the leaching solution, with the formation of a precipitate of aluminum ammonium sulphate; the residual solution continues towards a second treatment phase, in which the titanium is separated by hot hydrolysis; once the precipitate has been separated, the residual solution undergoes the recovery of the scandium through liquid-liquid extraction in the organic phase.
Il solido di alluminio ammonio solfato (AAS), derivante dalla prima fase di recupero dell?alluminio, subisce una serie di sotto-fasi di purificazione (generalmente cinque sotto-fasi) mediante lavaggi con acqua calda e filtrazione. Il solido cos? purificato subisce un trattamento termico che, a seconda della temperatura, pu? portare alla formazione di vari prodotti ad alto valore aggiunto, quali alluminio solfato e allumina, ad elevata purezza. The aluminum ammonium sulphate (AAS) solid, deriving from the first phase of aluminum recovery, undergoes a series of purification sub-phases (generally five sub-phases) by washing with hot water and filtration. The solid is what? purified undergoes a heat treatment which, depending on the temperature, can? lead to the formation of various products with high added value, such as high purity aluminum sulphate and alumina.
Il procedimento per il trattamento di fango rosso secondo la presente invenzione ha il vantaggio non solo di ridurre il quantitativo di materiale da inviare a discarica, aumentando quindi la vita della discarica stessa, ma anche di ottenere dei prodotti ad alto valore aggiunto quali HPA (High Purity Alumina), ossido di titanio, ossido di scandio e terre rare (nel seguito indicate anche con l?acronimo REE, per rare earth elements), di promuovere il recupero materie prime che possono essere ricircolate, ridurre l?impatto ambientale, limitare i consumi energetici complessivi e favorire un miglioramento del guadagno economico. The process for the treatment of red mud according to the present invention has the advantage not only of reducing the quantity of material to be sent to landfill, thus increasing the life of the landfill itself, but also of obtaining products with high added value such as HPA (High Purity Alumina), titanium oxide, scandium oxide and rare earth elements (hereinafter also indicated with the acronym REE, for rare earth elements), to promote the recovery of raw materials that can be recirculated, reduce the environmental impact, limit the overall energy consumption and encourage an improvement in economic gain.
Scopo della presente invenzione ? quindi quello di fornire un procedimento per il trattamento di residui, in particolare i residui solidi, dell?industria di raffinazione dell?allumina, ovvero per il trattamento di fango rosso, che permetta di superare i limiti dei procedimenti secondo la tecnica nota e di ottenere i risultati tecnici precedentemente descritti. Purpose of the present invention? therefore that of providing a process for the treatment of residues, in particular solid residues, of the alumina refining industry, or for the treatment of red mud, which allows to overcome the limits of the processes according to the known art and to obtain the technical results previously described.
Ulteriore scopo dell?invenzione ? che detto procedimento per il trattamento di fango rosso possa essere realizzato con costi sostanzialmente contenuti e che sia semplice, sicuro ed affidabile. Further purpose of the invention? that said process for the treatment of red mud can be carried out with substantially low costs and that it is simple, safe and reliable.
Forma pertanto oggetto specifico della presente invenzione un procedimento per il trattamento di residui, in particolare i residui solidi, dell?industria di raffinazione dell?allumina, ovvero per il trattamento di fango rosso, come specificato nella rivendicazione 1. The specific object of the present invention is therefore a process for the treatment of residues, in particular solid residues, from the alumina refining industry, or for the treatment of red mud, as specified in claim 1.
Ulteriori caratteristiche del procedimento per il trattamento di fango rosso secondo la presente invenzione sono specificate nelle successive rivendicazioni dipendenti. Further characteristics of the process for the treatment of red mud according to the present invention are specified in the subsequent dependent claims.
La presente invenzione verr? ora descritta, a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo una sua forma preferita di realizzazione, con particolare riferimento alla figura allegata, in cui ? mostrato uno schema a blocchi del procedimento per il trattamento di fango rosso secondo la presente invenzione. Will this invention come? now described, by way of illustration, but not by way of limitation, according to one of its preferred embodiments, with particular reference to the attached figure, in which? shown is a block diagram of the process for treating red mud according to the present invention.
Facendo riferimento alla figura 1, il procedimento per il trattamento di fango rosso prevede un iniziale trattamento termico (non mostrato) del fango rosso mediante fusione riduttiva o pre-riduzione e successivo trattamento, con generazione di un arricchito in ferro e di un complementare definito scoria, indicato con il riferimento numerico 1, arricchito in alluminio, titanio e scandio. Referring to figure 1, the process for the treatment of red mud involves an initial thermal treatment (not shown) of the red mud by means of reductive melting or pre-reduction and subsequent treatment, with the generation of an iron enrichment and a complementary termed slag , indicated with the numerical reference 1, enriched in aluminium, titanium and scandium.
La scoria 1 derivante dal trattamento termico subisce una digestione 2 con acido solforico; questa fase si pu? realizzare utilizzando un acido solforico con concentrazione compresa tra 6M (all?incirca corrispondente ad acido solforico al 30% m/m) e 18,5M (all?incirca corrispondente ad acido solforico al 98% m/m), ad una temperatura di 50?C ? 250?C, per un tempo di 30 minuti ? 2 ore, in rapporto compreso nell?intervallo tra 0,5 ? 2 volte il valore del rapporto stechiometrico rispetto alla composizione della scoria stessa e necessario alla conversione degli ossidi in solfati. In pratica, poich? in questo passaggio si vogliono trasformare gli ossidi di alluminio, titanio, scandio e terre rare (REE) nei corrispondenti solfati solubili, la quantit? in moli di acido solforico da aggiungere, rispetto al valore stechiometrico, viene calcolata prendendo come riferimento le moli di questi elementi presenti nella scoria 1, ma espressi come solfati. The slag 1 resulting from the heat treatment undergoes digestion 2 with sulfuric acid; this phase is possible? carried out using a sulfuric acid with a concentration between 6M (approximately corresponding to 30% m/m sulfuric acid) and 18.5M (approximately corresponding to 98% m/m sulfuric acid), at a temperature of 50 ?C ? 250?C, for a period of 30 minutes? 2 hours, in a ratio between 0.5 and ? Twice the value of the stoichiometric ratio compared to the composition of the slag itself and necessary for the conversion of the oxides into sulphates. In practice, since? in this step we want to transform the oxides of aluminium, titanium, scandium and rare earths (REE) into the corresponding soluble sulfates, the quantity? in moles of sulfuric acid to be added, compared to the stoichiometric value, is calculated taking as reference the moles of these elements present in slag 1, but expressed as sulphates.
Al termine della digestione acida, la massa cos? ottenuta contiene solfati di alluminio, titanio, scandio e REE che vengono recuperati mediante lisciviazione 3 con acqua. Questa fase pu? essere condotta ad una temperatura compresa nell?intervallo 25?C ? 75?C, per un periodo di tempo che pu? andare da 5 minuti a 30 minuti; il rapporto liquido-solido L/S utilizzato per la lisciviazione con acqua ? compreso nell?intervallo tra 5/1 e 20/1, calcolato rispetto alla massa iniziale di fango rosso sottoposto a digestione acida. At the end of acid digestion, the mass is like this? obtained contains aluminium, titanium, scandium and REE sulphates which are recovered by leaching 3 with water. This phase can be conducted at a temperature within the range of 25°C? 75?C, for a period of time that can? go from 5 minutes to 30 minutes; the liquid-solid ratio L/S used for water leaching? included in the range between 5/1 and 20/1, calculated with respect to the initial mass of red mud subjected to acid digestion.
La soluzione di lavaggio ? separata dal solido residuo 4 mediante filtrazione. L?alluminio presente nella soluzione viene fatto precipitare 5 sotto forma di alluminio ammonio solfato (AAS) mediante l?aggiunta di ammonio solfato (AS); nello specifico viene aggiunta una quantit? di AS pari a 1-1,5 volte la quantit? stechiometrica rispetto all?alluminio. La reazione avviene a temperatura ambiente, ed il tempo di reazione ? compreso nell?intervallo 5 minuti ? 60 minuti. The washing solution? separated from the residual solid 4 by filtration. The aluminum present in the solution is precipitated 5 in the form of aluminum ammonium sulphate (AAS) by adding ammonium sulphate (AS); specifically, is a quantity added? of AS equal to 1-1.5 times the quantity? stoichiometric compared to aluminium. The reaction takes place at room temperature, and the reaction time is ? included in the 5 minute interval? 60 minutes.
Il precipitato di AAS cos? ottenuto viene separato dalla soluzione mediante filtrazione e prosegue con le fasi di lavaggio e di purificazione 6. Nello specifico, l?AAS subisce un primo lavaggio, necessario a eliminare il residuo di acque madri della precipitazione, trattenuto nel solido per imbibizione. In questa sottofase si utilizza H2SO4 con concentrazione compresa tra 0,01 M ? 0,5 M, ad una temperatura compresa tra 25?C e 75?C per un tempo compreso nell?intervallo 5 minuti ? 30 minuti; il rapporto liquido-solido L/S utilizzato ? compreso nell?intervallo da 1/1 a 5/1. Il solido cos? ottenuto ? separato dalla soluzione di lavaggio, mediante filtrazione e procede con le sotto-fasi di purificazione. Tali sotto-fasi sono minimo in numero di tre, e consistono tutte nel trattare il solido di AAS con acqua ad una temperatura compresa nell?intervallo 25?C ? 75?C, per un tempo compreso nell?intervallo 5 minuti ? 30 minuti, con un rapporto liquido solido L/S compreso nell?intervallo da 1/1 a 5/1. Is the AAS precipitate like this? obtained is separated from the solution by filtration and continues with the washing and purification phases 6. Specifically, the AAS undergoes a first washing, necessary to eliminate the residual mother liquor from the precipitation, retained in the solid by imbibition. In this subphase, H2SO4 is used with a concentration between 0.01 M? 0.5 M, at a temperature between 25?C and 75?C for a time ranging from 5 minutes? 30 minutes; the L/S liquid-solid ratio used? included in the range from 1/1 to 5/1. The solid is what? obtained ? separated from the washing solution by filtration and proceeds with the purification sub-phases. These sub-phases are at least three in number, and all consist of treating the AAS solid with water at a temperature in the range of 25°C? 75?C, for a time ranging from 5 minutes? 30 minutes, with a liquid solid L/S ratio ranging from 1/1 to 5/1.
Al termine di ogni ciclo di purificazione, il solido viene separato dalla soluzione mediante filtrazione e recuperato. Alla fine delle fasi di purificazione il solido di AAS cos? ottenuto pu? andare incontro a differenti fasi termiche, in base al prodotto che si desidera ottenere. Nello specifico, una calcinazione 7 condotta in un intervallo di temperature compreso tra 250?C e 600?C consente di convertire l?AAS in solfato di alluminio liberando ammoniaca, ossidi di zolfo e acqua (che possono poi essere recuperati come solfato di ammonio riutilizzabile nella fase iniziale di recupero dell?alluminio). Portando la temperatura ad un intervallo compreso tra 900?C e 1200?C si ottiene la conversione di alluminio solfato in allumina (Al2O3), liberando ossido di zolfo (che pu? invece essere recuperato come acido solforico e utilizzato in testa al processo in fase di digestione acida 2 della scoria 1). Si ? ottenuta in questo modo allumina ad elevata purezza (HPA), indicata con il riferimento numerico 8. At the end of each purification cycle, the solid is separated from the solution by filtration and recovered. At the end of the purification phases, the AAS solid is what it looks like? obtained can? undergo different thermal phases, based on the product you want to obtain. Specifically, a calcination 7 carried out in a temperature range between 250?C and 600?C allows the AAS to be converted into aluminum sulphate, releasing ammonia, sulfur oxides and water (which can then be recovered as reusable ammonium sulphate in the initial phase of aluminum recovery). By bringing the temperature to a range between 900?C and 1200?C the conversion of aluminum sulphate into alumina (Al2O3) is obtained, releasing sulfur oxide (which can instead be recovered as sulfuric acid and used at the top of the process in phase of slag 1) acid digestion 2). Yes ? obtained in this way high purity alumina (HPA), indicated with the numerical reference 8.
Per quanto riguarda la soluzione successivamente alla precipitazione dell?alluminio, il procedimento continua con le fasi di recupero degli altri elementi valorizzabili. As regards the solution following the precipitation of the aluminium, the procedure continues with the recovery phases of the other valorisable elements.
La soluzione viene trattata termicamente ad una temperatura compresa tra 90?C e 120?C per un tempo compreso tra 1h e 5h, utilizzando un pH di reazione compreso nell?intervallo 0,5 ? 2,5; in queste condizioni, si ottiene l?idrolisi 9 e la conseguente precipitazione del titanio sotto forma di ossido di titanio idrato. Una volta separato dal liquido, il titanio ossido idrato solido subisce una fase di calcinazione 10 in un intervallo di temperatura compreso tra 900 ?C e 1000 ?C; in queste condizioni, l?ossido di titanio idrato ? convertito in ossido di titanio anidro. The solution is heat treated at a temperature between 90?C and 120?C for a time between 1h and 5h, using a reaction pH in the range 0.5? 2.5; under these conditions, hydrolysis 9 and the consequent precipitation of titanium in the form of hydrated titanium oxide is obtained. Once separated from the liquid, the solid hydrated titanium oxide undergoes a calcination step 10 in a temperature range between 900 ?C and 1000 ?C; under these conditions, hydrated titanium oxide is converted to anhydrous titanium oxide.
La soluzione post idrolisi del titanio va incontro ad un?ulteriore fase di recupero dello scandio, mediante estrazione liquido/liquido 11 e l?impiego di un?opportuna miscela di solventi. In particolare, la fase organica impiegata ? costituita da un agente estraente DEHPA (acido di-2etil esil fosforico) e da un agente sinergente TBP (tributilfosfato), disciolti in un opportuno solvente (nell?esempio specifico cherosene, ma pu? essere anche esano o un altro solvente organico basso-medio bollente). Il rapporto organico/acquoso O/A ? compreso nell?intervallo 1:5 ? 1:20 e il tempo di contatto ? compreso nell?intervallo 5 minuti ? 30 minuti. Dopo questa fase, se si utilizza la separazione per decantazione statica, il tempo di separazione completa della fase organica dalla fase acquosa ? compreso nell?intervallo tra 15 minuti e 60 minuti. The post-hydrolysis solution of titanium undergoes a further scandium recovery phase, through liquid/liquid extraction 11 and the use of an appropriate mixture of solvents. In particular, the organic phase used? consisting of an extracting agent DEHPA (di-2ethylhexyl phosphoric acid) and a synergizing agent TBP (tributyl phosphate), dissolved in a suitable solvent (in the specific example kerosene, but it can also be hexane or another low-medium organic solvent boiling). The organic/aqueous O/W ratio? included in the interval 1:5 ? 1:20 and contact time? included in the 5 minute interval? 30 minutes. After this phase, if separation by static decantation is used, the time for complete separation of the organic phase from the aqueous phase is ? between 15 minutes and 60 minutes.
La fase acquosa acida separata pu?, in base alla composizione del fango rosso sottoposto al processo, andare a successive fasi 12 di separazione di eventuali terre rare presenti oppure pu? essere rilanciata in testa alla fase di estrazione con acqua. The separated acidic aqueous phase can, based on the composition of the red mud subjected to the process, go to subsequent phases 12 of separation of any rare earths present or it can? be relaunched at the head of the extraction phase with water.
La fase organica, arricchita di scandio, viene sottoposta ad un processo di back-stripping, che consiste nell?estrarre lo scandio dalla fase organica, portandoli in una nuova fase acquosa. The organic phase, enriched with scandium, is subjected to a back-stripping process, which consists in extracting the scandium from the organic phase, bringing it into a new aqueous phase.
Preventivamente al back-stripping, pu? essere condotta un?ulteriore fase di pre-stripping; questa ha lo scopo di rimuovere selettivamente eventuali impurit? sia co-estratte sia trascinate assieme allo scandio; inoltre, con questa operazione, si evita la formazione del cosiddetto crud (ovvero un?emulsione stabile dei solventi con le impurezza presenti, che provoca la formazione indesiderata di strati interposti tra la fase organica e la fase acquosa), consentendo al contempo il raggiungimento di una maggiore purezza dello scandio successivamente separato. Prior to back-stripping, can it? a further pre-stripping phase be conducted; does this have the purpose of selectively removing any impurities? both co-extracted and dragged together with scandium; furthermore, with this operation, the formation of the so-called crud is avoided (i.e. a stable emulsion of the solvents with the impurities present, which causes the unwanted formation of layers interposed between the organic phase and the aqueous phase), allowing at the same time the achievement of greater purity of the subsequently separated scandium.
Il pre-stripping viene eseguito lavando la fase organica con una soluzione di acido cloridrico a concentrazione compresa nell?intervallo 0,01 M ? 0,1 M, con rapporto organico/acquoso O/A compreso nell?intervallo 1:1 ? 1:10. Il tempo di contatto impiegato nel pre-stripping ? compreso tra 5 minuti e 30 minuti. Pre-stripping is performed by washing the organic phase with a solution of hydrochloric acid at a concentration in the range of 0.01 M? 0.1 M, with an organic/aqueous O/W ratio in the 1:1 range? 1:10. The contact time used in pre-stripping? between 5 minutes and 30 minutes.
La fase di back-stripping avviene mediante il trattamento della fase organica arricchita di scandio con una soluzione basica di NaOH di concentrazione compresa nell?intervallo 2M ? 7M, con rapporto organico/acquoso O/A di 1:1 ? 1:10; il tempo di contatto impiegato ? compreso nell?intervallo tra 5 minuti e 30 minuti. Successivamente, se si utilizza la separazione per decantazione statica, il tempo di separazione completa della fase organica dalla fase acquosa ? compreso nell?intervallo tra 15 minuti e 60 minuti. Nelle condizioni di reazione descritte, lo scandio passa nella fase acquosa basica e, contemporaneamente, forma idrossido di scandio insolubile. The back-stripping phase occurs by treating the scandium-enriched organic phase with a basic NaOH solution with a concentration in the 2M range. 7M, with an organic/aqueous O/W ratio of 1:1? 1:10; the contact time taken? between 5 minutes and 30 minutes. Subsequently, if separation by static decantation is used, the time for complete separation of the organic phase from the aqueous phase is ? between 15 minutes and 60 minutes. Under the reaction conditions described, scandium passes into the basic aqueous phase and, at the same time, forms insoluble scandium hydroxide.
La fase organica, dopo lo stripping basico, risulta riattivata e pronta per essere riutilizzata nella fase di estrazione, mentre la soluzione basica viene microfiltrata per raccogliere lo scandio precipitato sotto forma di idrossido, generando un arricchito denominato cake. Il cake viene periodicamente raccolto e inviato alla sezione di purificazione dello scandio, mediante calcinazione 13, per ottenere ossido di scandio. The organic phase, after basic stripping, is reactivated and ready to be reused in the extraction phase, while the basic solution is microfiltered to collect the scandium precipitated in the form of hydroxide, generating an enriched product called cake. The cake is periodically collected and sent to the scandium purification section, by calcination 13, to obtain scandium oxide.
Anche la fase basica microfiltrata pu? essere ricircolata per un nuovo ciclo di stripping. Even the microfiltered basic phase can be recirculated for a new stripping cycle.
L?invenzione verr? ulteriormente descritta nel seguito a titolo illustrativo, ma non limitativo, con particolare riferimento ad un esempio illustrativo. The invention will come further described below by way of illustration, but not limitation, with particular reference to an illustrative example.
Esempio. Example.
L?esempio illustra nella pratica un?applicazione del procedimento oggetto dell?invenzione. The example illustrates an application of the process of the invention in practice.
Dopo la separazione del ferro dal fango rosso, tramite una reazione riducente ad alta temperatura, si ottiene una scoria impoverita in composti del ferro ed arricchita in composti di alluminio ed altri elementi presenti nel fango rosso iniziale. After the separation of the iron from the red mud, through a reducing reaction at high temperature, a slag depleted in iron compounds and enriched in aluminum compounds and other elements present in the initial red mud is obtained.
Nell?esempio specifico, la scoria utilizzata ? stata ottenuta mediante fusione carbo-riduttiva mediante un reattore al plasma termico e, dopo raffreddamento, ? stata sottoposta a macinazione in modo da incrementare l?omogeneit? del materiale. In the specific example, the slag used is was obtained by carbon-reductive melting using a thermal plasma reactor and, after cooling, is was subjected to grinding in order to increase the homogeneity? of the material.
Nella successiva Tabella 3 ? riportata l?analisi elementare della scoria utilizzata per la prova. In the following Table 3? The elementary analysis of the slag used for the test is reported.
Tabella 3 Table 3
Un?aliquota di 150g di scoria, ottenuta da fanghi rossi sottoposti ad una reazione carboriduttiva ad elevata temperatura, ? stata addizionata con una soluzione composta da 37,5mL di acqua e 150mL di H2SO4 18,5M, in una capsula di porcellana. Una volta omogeneizzato il miscuglio, il campione ? stato messo in digestione in una stufa termostata a 200?C per un tempo di 1 ora. Trascorso il tempo di digestione, il solido ? stato recuperato ed ? stato addizionato a 1,5 L di acqua, preriscaldata a 50?C, ottenendo quindi un rapporto L/S pari a 10 rispetto alla scoria inizialmente utilizzata. Il sistema ? stato tenuto sotto agitazione con un tempo di contatto di 5 minuti. Successivamente, si ? quindi proceduto a separare il solido residuo dalla soluzione acquosa mediante filtrazione sotto vuoto. A portion of 150g of slag, obtained from red mud subjected to a carboreductive reaction at high temperature, is was added with a solution composed of 37.5mL of water and 150mL of 18.5M H2SO4, in a porcelain capsule. Once the mixture has been homogenised, the sample is was put to digestion in a thermostated stove at 200?C for a period of 1 hour. Once the digestion time has elapsed, the solid is been recovered and? was added to 1.5 L of water, preheated to 50?C, thus obtaining an L/S ratio equal to 10 compared to the slag initially used. The system ? was kept under stirring with a contact time of 5 minutes. Subsequently, yes? then proceeded to separate the residual solid from the aqueous solution by vacuum filtration.
Nella successiva Tabella 4 ? illustrata la composizione della soluzione acquosa ottenuta al termine della lisciviazione con acqua della suddetta scoria. Tabella 4 In the following Table 4? the composition of the aqueous solution obtained at the end of the leaching with water of the aforementioned slag is illustrated. Table 4
Rispetto alla scoria iniziale, a seguito della lisciviazione con acqua si ? ottenuta un?estrazione di alluminio, titanio e scandio pari rispettivamente a 94%, 84% e 82.5%. Compared to the initial slag, following leaching with water it is obtained an extraction of aluminium, titanium and scandium equal to 94%, 84% and 82.5% respectively.
La soluzione cos? ottenuta subisce tre fasi di trattamento che consentono l?estrazione selettiva, in serie, rispettivamente di alluminio, titanio e scandio. The solution like this? obtained, it undergoes three treatment phases which allow the selective extraction, in series, of aluminium, titanium and scandium respectively.
Nella prima fase avviene la precipitazione selettiva dell?alluminio sotto forma di alluminio ammonio solfato (AAS). La reazione di precipitazione avviene per aggiunta di 90g di ammonio solfato alla soluzione di lisciviazione, a temperatura ambiente in un reattore agitato, con tempo di reazione di 30 minuti. Il precipitato ottenuto ? separato dalla soluzione mediante filtrazione sotto vuoto. In the first phase, the selective precipitation of aluminum occurs in the form of aluminum ammonium sulphate (AAS). The precipitation reaction occurs by adding 90g of ammonium sulphate to the leaching solution, at room temperature in a stirred reactor, with a reaction time of 30 minutes. The precipitate obtained? separated from the solution by vacuum filtration.
La soluzione filtrata, dopo la separazione dell?alluminio, ha la composizione riportata in Tabella 5. The filtered solution, after the separation of the aluminium, has the composition shown in Table 5.
Tabella 5 Table 5
Se si valutano i grammi di alluminio presenti in 1,5 litri di soluzione estraente prima e dopo la precipitazione si pu? avere una misura dell?alluminio precipitato. Prima dell?addizione del solfato di ammonio, in 1.5 litri di soluzione erano presenti 24588mg di Al (ottenuti con il seguente calcolo: 16392 mg/L Al x 1,5 L = 24588 mg di Al). If you evaluate the grams of aluminum present in 1.5 liters of extracting solution before and after precipitation you can? have a measurement of the precipitated aluminum. Before the addition of ammonium sulphate, 24588 mg of Al were present in 1.5 liters of solution (obtained with the following calculation: 16392 mg/L Al x 1.5 L = 24588 mg of Al).
Dopo la precipitazione e filtrazione, nella soluzione estraente sono presenti 2859mg di Al (ottenuti con il seguente calcolo: 1906mg/L Al x 1,5 L = 2859mg di Al). Quindi, la precipitazione dell?alluminio con il solfato di ammonio ha avuto una resa di estrazione di circa 88 %. Durante la precipitazione dell?alluminio ammonio solfato (AAS), questo porta con se alcuni ?contaminanti?, a causa della co-precipitazione di elementi minoritari ed alla presenza del liquido madre, per imbibizione. Per eliminare questi elementi minoritari presenti nel solido come impurit? ? dunque necessario eseguire delle fasi di purificazione del solido precipitato di AAS. Inizialmente, ? stato condotto un pre-lavaggio del AAS precipitato, utilizzando H2SO4 0,01M in rapporto 1:1 in massa, in un reattore agitato, a temperatura ambiente e con un tempo di contatto di 30 minuti. Il solido ? stato poi separato dalla soluzione di lavaggio mediante filtrazione sotto vuoto. Successivamente al pre-lavaggio con acido solforico, AAS solido subisce altre quattro sotto-fasi di purificazione vera e propria; ognuna delle sotto-fasi di lavaggio viene condotta mettendo in contatto il solido con acqua ultra-pura in rapporto 1:1 in massa, in un reattore agitato, con un tempo di contatto di 30 minuti, ad una temperatura di 50?C. In seguito ad ogni sottofase di purificazione il liquido viene separato dal solido purificato mediante filtrazione sotto vuoto. After precipitation and filtration, 2859mg of Al are present in the extracting solution (obtained with the following calculation: 1906mg/L Al x 1.5 L = 2859mg of Al). Therefore, the precipitation of aluminum with ammonium sulphate had an extraction yield of approximately 88%. During the precipitation of aluminum ammonium sulphate (AAS), this brings with it some "contaminants", due to the co-precipitation of minority elements and the presence of the mother liquid, due to imbibition. To eliminate these minority elements present in the solid as impurities? ? It is therefore necessary to carry out purification phases of the AAS precipitated solid. Initially, ? A pre-washing of the precipitated AAS was carried out, using 0.01M H2SO4 in a 1:1 mass ratio, in a stirred reactor, at room temperature and with a contact time of 30 minutes. The solid? was then separated from the washing solution by vacuum filtration. After pre-washing with sulfuric acid, solid AAS undergoes another four actual purification sub-phases; each of the washing sub-phases is carried out by contacting the solid with ultra-pure water in a 1:1 mass ratio, in a stirred reactor, with a contact time of 30 minutes, at a temperature of 50°C. Following each purification sub-phase, the liquid is separated from the purified solid by vacuum filtration.
La composizione dell?AAS prodotto, prima e dopo tutte le sotto-fasi di purificazione, ? riportata nella Tabella 6. The composition of the AAS produced, before and after all the purification sub-phases, is ? shown in Table 6.
Tabella 6 Table 6
Il solido cos? ottenuto ha gi? le caratteristiche di un prodotto commerciabile. Tuttavia, per garantire flessibilit? ed aumentare la remunerativit? del processo, ? possibile trasformare AAS in allumina ad elevata purezza. Per ottenere questo risultato AAS purificato ottenuto ? stato calcinato in un forno elettrico a muffola, con una rampa di 5?C/minuto, fino a 1200?C; il materiale ? stato quindi mantenuto a questa temperatura per 3 ore. Durante la rampa termica, tra 250?C e 600?C, AAS si decompone, liberando ammoniaca e solfati, che, nel processo industriale, vengono captati e trattati in modo da rigenerare l?ammonio solfato, che sar? impiegato nella fase di precipitazione dell?AAS in un nuovo ciclo. Si forma inoltre un intermedio di alluminio solfato. The solid is what? got it already? the characteristics of a marketable product. However, to ensure flexibility? and increase profitability? of the process, ? It is possible to transform AAS into high purity alumina. To obtain this result purified AAS obtained ? was calcined in an electric muffle furnace, with a ramp of 5?C/minute, up to 1200?C; the material ? was then kept at this temperature for 3 hours. During the thermal ramp, between 250?C and 600?C, AAS decomposes, releasing ammonia and sulphates, which, in the industrial process, are captured and treated in order to regenerate the ammonium sulphate, which will be used in the precipitation phase of the AAS in a new cycle. An aluminum sulfate intermediate is also formed.
Tra 900?C e 1200?C si ottiene la conversione di alluminio solfato in allumina (Al2O3, ossido di alluminio), liberando ossido di zolfo (che industrialmente pu? essere recuperato come acido solforico e utilizzato in testa al processo in fase di digestione acida della scoria). Between 900?C and 1200?C the conversion of aluminum sulphate into alumina (Al2O3, aluminum oxide) is obtained, releasing sulfur oxide (which can be industrially recovered as sulfuric acid and used at the head of the process in the acid digestion phase of the slag).
L?ossido di allumino ottenuto ? stato ulteriormente lavato con acqua, eliminando cos? i sali ancora presenti e ottenendo allumina con purezza > 99.99%. The aluminum oxide obtained is was further washed with water, thus eliminating? the salts still present and obtaining alumina with purity > 99.99%.
La soluzione ottenuta dopo la precipitazione dell?alluminio ? stata successivamente trattata, in una fase dedicata, per ottenere l?estrazione selettiva del titanio. Tale soluzione viene inviata ad un reattore di idrolisi dove, alla temperatura di 110?C e pH pari a 1, con tempo di reazione di 1 ora, avviene l?idrolisi e la precipitazione del titanio sotto forma di ossido di titanio idrato. Una volta riportata alla temperatura di circa 25?C, la soluzione viene separata dal precipitato di titanio mediante filtrazione sotto vuoto. The solution obtained after the precipitation of the aluminum is was subsequently treated, in a dedicated phase, to obtain the selective extraction of titanium. This solution is sent to a hydrolysis reactor where, at a temperature of 110?C and pH equal to 1, with a reaction time of 1 hour, the hydrolysis and precipitation of the titanium in the form of hydrated titanium oxide takes place. Once brought back to the temperature of approximately 25°C, the solution is separated from the titanium precipitate by vacuum filtration.
La soluzione post precipitazione del titanio presenta la composizione riportata in Tabella 7. The post-precipitation solution of titanium has the composition shown in Table 7.
Tabella 7 Table 7
La resa di precipitazione del titanio ? di circa l?81%. The precipitation yield of titanium? of approximately 81%.
Il solido cos? ottenuto ? stato poi calcinato in un forno elettrico a muffola con una rampa di 5?C/minuto fino a 1000?C e con un hold di 1 ora, per ottenere il titanio ossido anidro. The solid is what? obtained ? was then calcined in an electric muffle furnace with a ramp of 5?C/minute up to 1000?C and with a hold of 1 hour, to obtain the anhydrous titanium oxide.
La soluzione di lisciviazione, una volta estratti alluminio e titanio, ? stata sottoposta all?estrazione con solvente per l?estrazione selettiva dello scandio. Per questo scopo, la soluzione ? stata trattata con una soluzione organica di cherosene con concentrazione di DEHPA pari a 0,04M e di TBP pari a 0.04M, in un reattore agitato, con un rapporto organico/acquoso O/A pari a 1:10, con un tempo di contatto di 15 minuti. Trascorso il tempo di contatto, la miscela ? stata trasferita in un imbuto separatore per un tempo di residenza di 30 minuti, per consentire la completa separazione tra le due fasi. Nella Tabella 8 sono riportate le concentrazioni degli elementi maggioritari dopo l?estrazione liquido/liquido con solvente. The leaching solution, once aluminum and titanium have been extracted, is subjected to solvent extraction for the selective extraction of scandium. For this purpose, the solution is? was treated with an organic kerosene solution with a concentration of DEHPA equal to 0.04M and TBP equal to 0.04M, in a stirred reactor, with an organic/aqueous O/W ratio equal to 1:10, with a contact time of 15 minutes. Once the contact time has elapsed, the mixture is was transferred into a separating funnel for a residence time of 30 minutes, to allow complete separation between the two phases. Table 8 shows the concentrations of the majority elements after liquid/liquid extraction with solvent.
Tabella 8 Table 8
La resa di estrazione dello scandio ? risultata essere del 99%. The scandium extraction yield? turned out to be 99%.
La fase organica arricchita di scandio contiene quantit? minori di impurit?, sia co-estratte che trascinate con micro-goccioline acquose, e che in fase di back-stripping possono causare la formazione del cosiddetto crud. Per questo motivo, prima della fase di back-stripping vero e proprio, l?organico ? stato trattato con una soluzione di HCl 0.01 M, con rapporto organico/acquoso O/A pari a 1:1 e per un tempo di contatto di 15 minuti. Trascorso il tempo di contatto, la miscela ? stata trasferita in un imbuto separatore per un tempo di residenza di 30 minuti, per consentire la completa separazione tra le due fasi. The scandium-enriched organic phase contains quantities minor amounts of impurities, both co-extracted and entrained with aqueous micro-droplets, and which in the back-stripping phase can cause the formation of the so-called crud. For this reason, before the actual back-stripping phase, the workforce is was treated with a 0.01 M HCl solution, with an organic/aqueous O/W ratio equal to 1:1 and for a contact time of 15 minutes. Once the contact time has elapsed, the mixture is was transferred into a separating funnel for a residence time of 30 minutes, to allow complete separation between the two phases.
Lo scandio estratto e rimasto nella fase organica purificata ? stato quindi sottoposto a back-stripping, con una soluzione di NaOH 5M, con rapporto organico/acquoso O/A pari a 1:1 e per un tempo di contatto di 20 minuti, in un reattore agitato. Anche in questo caso, trascorso il tempo di contatto, la miscela ? stata trasferita in un imbuto separatore per un tempo di residenza di 30 minuti, per consentire la completa separazione tra le due fasi. Did the extracted scandium remain in the purified organic phase? was then subjected to back-stripping, with a 5M NaOH solution, with an organic/aqueous O/A ratio equal to 1:1 and for a contact time of 20 minutes, in a stirred reactor. Also in this case, once the contact time has elapsed, the mixture is was transferred into a separating funnel for a residence time of 30 minutes, to allow complete separation between the two phases.
La fase organica strippata pu? essere riutilizzata per un?altra fase di estrazione, mentre il precipitato di scandio idrossido presente nella soluzione basica ? stato recuperato mediante filtrazione e lavato e successivamente calcinato per ottenere ossido di scandio. The stripped organic phase can be reused for another extraction phase, while the scandium hydroxide precipitate present in the basic solution is was recovered by filtration and washed and subsequently calcined to obtain scandium oxide.
La soluzione di lisciviazione, dopo l?estrazione dello scandio, non ? stata sottoposta ad ulteriore estrazione di terre rare in quanto, sul campione utilizzato per la prova, la concentrazione di queste non era sufficiente da giustificare un?estrazione selettiva. La presente invenzione ? stata descritta a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo sue forme preferite di realizzazione, ma ? da intendersi che variazioni e/o modifiche potranno essere apportate dagli esperti nel ramo senza per questo uscire dal relativo ambito di protezione, come definito dalle rivendicazioni allegate. The leaching solution, after the scandium extraction, is not was subjected to further extraction of rare earths because, on the sample used for the test, the concentration of these was not sufficient to justify a selective extraction. This invention? has been described by way of illustration, but not by way of limitation, according to its preferred embodiments, but? it is to be understood that variations and/or modifications may be made by experts in the field without thereby departing from the relevant scope of protection, as defined by the attached claims.
Claims (12)
Priority Applications (1)
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Citations (3)
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CN103626213B (en) * | 2013-12-11 | 2016-02-10 | 北京世纪地和控股有限公司 | A kind of method reclaiming aluminum oxide from red mud |
CN111842411A (en) * | 2020-06-30 | 2020-10-30 | 张响 | Red mud full-recycling method |
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- 2021-12-28 IT IT102021000032825A patent/IT202100032825A1/en unknown
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