NO129142B - - Google Patents

Description

Kontinuerlig fremgangsmåte for behandling

av malm som inneholder aluminium.

Foreliggende oppfinnelse angår en industriell prosess for oppslutting av aluminium-holdige malmer med syrer med henblikk både på fremstilling av aluminiumoksyd i meget ren form og utvinning av visse andre elementer som forefinnes i utgangs-materialene i en form hvori de kan utnyttes kommersielt. Behandlingen er anvendbar for silisiumholdige malmer som forefinnes i ytterst store mengder i form av forskjellige leirer eller avfall fra gruvedrift, som f.eks. kullholdige skifere. De inneholder nesten alltid også en stor mengde jern, alkalimetaller og jordalkalimetaller. Det er ved hjelp av den foreliggende fremgangsmåte mulig å isolere oksyder av jern og magnesium og salter av kalium i former hvori de kan nyttes effektivt.

Oppfinnelsen angår således en kontinuerlig fremgangsmåte for behandling av malm som inneholder aluminium, jern, magnesium og kalium, hvor aluminiuminnholdet gjenvinnes i form av meget rent aluminiumoksyd og de ovrige metaller i en form som kan utnyttes i industrien, ved behandling av malmen med varm, konsentrert svovelsyre, adskillelse av de faste og væskeformede faser og behandling av den aluminiumsulfatholdige opplosning med saltsyre for utfelling av hydratisert aluminiumklorid og gjendannelse av fri svovelsyre, samt kalsinering av aluminiumkloridet for å spalte dette til det onskede aluminiumoksyd og saltsyre.

Det særegne ved fremganganåten i henhold til oppfinnelsen er folgende trinn: (1) malmen knuses, og hvis ikke alt jern foreligger i ferri-form foretas en kalsinerende behandling av malmen for syrebehandlingen som foretas med kokende konsentrert svovelsyre inneholdende 750-850 g/l fri I^SO^ samt forurensninger som skriver seg fra kontinuerlig resirkulering av lesningen, (2) de komponenter som ikke er bragt i opplosning ved oppslutningen med svovelsyre vaskes med vann for opplosning av de komplekse sulfater av jern, kalium og magnesium som ikke er blitt opplost i syrebehandlings-

væsken, og den erholdte losning konsentreres for krystallisering av disse sulfater og de krystalliserte sulfater kalsineres for å spalte sulfatene av jern og magnesium, idet eventuelt SC^ og SO^ fra spaltingen anvendes for gjenvinning av svovelsyre, og kaliumsulfat utvinnes ved utluting,

(3) den flytende fase oppnådd ved svovelsyrebehandlingen i trinn (1) tilsettes konsentrert saltsyre og innstilles på et innhold av fri I^SO^ på omtrent 500 g/l og mettes deretter

med vannfri HC1 og avkjoles til en temperatur under 50°C

for å utfelle aluminium i form av dets hydratiserte klorid som fraskilles ved filtrering,

(4) filtratet avkjoles ca. 5°C mens det holdes mettet med saltsyre for å utfelle natriumklorid, som filtreres fra, (5) filtratet fra trinn (4) konsentreres ved oppvarming for å avdestillere all saltsyre delvis i fri form og delvis i form av en konsentrert saltsyrelosning for oppnåelse av en konsentrasjon av fri H2S04 på 750 - 800 g/l for svovelsyrebehandling av nye mengder malm, og (6) det hydratiserte aluminiumklorid renses ved en eller flere omkrystalliseringer i en konsentrert vandig saltsyrelosning og kalsineres på kjent måte for å spalte det til aluminiumoksyd og saltsyre delvis i vannfri form og delvis i form av en konsentrert vandig saltsyrelosning.

Disse og andre trekk ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen fremgår av patentkravene.

Det er utfort omfattende forskning på området ekstråksjon av aluminiumoksyd ved innvirkning av syrer på malmer omfattende leire, skifer, silisiumholdig bauksitt og så videre, idet tallrike prosesser er blitt beskrevet i tekniske publikasjoner og i patentbeskrivelser. Den vesentlige vanskelighet som opptrer ved losningen av denne oppgave er å fjerne forurensninger som er loselige i syrene. Det er også vanskelig å gjenvinne anionet i saltene, f.eks. S04~ eller N03~, i form av fri syre. Innvirkning av andre syrer som f.eks. lbsninger av HC1 eller S02 på slik malm er ufullstendig.

Det er hittil ikke funnet noen losning som er både teknisk og okonomisk tilfredsstillende eller som har hatt sjanse for å finne anvendelse i industrien.

Fransk patentskrift nr. 574.983 beskriver at malm oppsluttes med svovelsyre og at det frembragte aluminiumsulfat omdannes til hydratisert aluminiumklorid ved tilsetning av saltsyre. Metningen av en losning av aluminiumsulfat med en passende konsentrasjon av gassformet hydrogenklorid bevirker utfelling av det hydratiserte aluminiumklorid, idet de fleste av de andre metallioner forblir i losning. Det hydratiserte aluminiumklorid kan omdannes til aluminiumoksyd ved kalsinering som regenerer saltsyre.

Fremgangsmåten i henhold til det franske patentskrift forer ikke til fjernelse av de forurensninger som inneholdes i malmen, med unntagelse av det jern som fjernes ved krystallisering av jernsulfat i den sure væske som skal resirkuleres. Forurensningene akkumuleres i den sure væske som stadig skal resirkuleres og dette gjor prosessen fullstendig ubrukbar. Det franske patentskrift gir heller ikke noen detaljer med hensyn til sammensetningen av de sirkulerende væsker eller de oppnådde utbytter. Til tross for dets teoretiske interesse har således fremgangsmåten i henhold til dette franske patentskrift aldri blitt industrielt utfort.

Den industrielle oppgave er meget komplisert. Fremstillings-prosessen bor omfatte en kontinuerlig cyklus av operasjoner hvor alle elementer som innfores med malmen trekkes ut enten i form av rent aluminiumoksyd, eller i form av biprodukter som kan utvinnes, eller i form av unyttige produkter som til slutt kastes. Samtidig bor aluminiumoksydet være minst så rent som det aluminiumoksyd som oppnås ved alkaliske prosesser og kunne fremstilles til omtrent samme pris.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen tilfredsstiller disse forskjellige krav. Den omfatter en kontinuerlig behandlingscyklus for malmen, hvori bl.a. sammensetningen av de sirkulerende væsker, reaksjonstemperaturene, lokaliseringen av innlopene for utgangsmaterialer, malm, vann og syrer, og lokalisering av utlopene for uoppsluttede rester, mellomproduktene og sluttproduktene bestemmer betingelsene for behandlings-cyklusen.

Det er ved hjelp av denne prosess mulig å ekstrahere neslen 90%

av det aluminiumoksyd som er tilstede i mineralet i ren form.

I tillegg oppnås et utbytte på mer enn 80% av det jern og det magnesium som forefinnes i malmen i form av oksyder og et utbytte på mer enn 80% av det kalium som er tilstede i form av kaliumsulfat, som biprodukter.

Det er et trekk ved fremgangsmåten at de forskjellige trinn er sammenknyttet. Etter en overgangsperiode hvorunder likevekt etableres, forskyves ikke lenger likevekten og de mengder av produktet som tas ut ved bestemte punkter av kretslopet, inklusive tapene, er noyaktig ekvivalent med de mengder som innfores ved andre punkter av henholdvis malm, syrer og vann.

Jo hoyere konsentrasjonen av bestemte elementer er i de sirkulerende væsker, desto lettere er det å fjerne disse elementer fra kretslopet, selv om det blir mer vanskelig å fjerne aluminiumoksydet i ren form hvis der er en hoy konsentrasjon av forurensninger i losningen. Folgelig bor prosessen gjennomfores innenfor trange konsentrasjonsgrenser. På denne måte kan forurensningene fjernes og samtidig utvinnes rent aluminiumoksyd.

Valget av sammensetningene av losningene styres av sammensetningen av den malm som skal behandles og begrenses oyensynlig av loseligheten i væskefasen av de forskjellige forbindelser som kan dannes under behandlingsoperasjonene.

Oksydasjonsgraden av det jern som er tilstede i malmene er av betydning. Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan anvendes for malmer hvor jernoksydet foreligger i en tilstand med maksimal valens: Fe+++; Hvis malmen inneholder ferrojern, begynnes operasjonscyklusen med kalsinering i en oksyderende atmosfære for å overfore det meste av jernet til ferrijern. Kalsineringén styres på en slik måte at alle elementer eller forbindelser som f.eks. karbon eller sulfider, som kunne virke som reduksjonsmidler under de påfolgende operasjoner, fjernes.

Ved den anvendte, operasjons-cyklus utfelles ferrijern under behandlingen i form av et dobbelt sulfat av jern og kalium hvis væsken inneholder en tilstrekkelig mengde kalium. Hvis mengdene av K20 eller Fe20.j som loses under behandlingen er utilstrekkelige for å utfelle dobbelt-sulfatet, tilsettes fordelaktig noe mer jernoksyd eller noe mer kaliumsulfat til væsken. Disse tilsetninger kan helt eller delvis bestå av produkter som utvinnes fra krets-, lopet.

Stromningsskjemaet skal nå for enklere fremstilling beskrives som om den omfattet en av brutt sekvens av operasjoner, selv om selve prosessen er helt kontinuerlig.

Malmen, som inneholder silisiumoksyd, aluminium, jern, jordalkali-metaller (Mg og i noen tilfeller Ca), alkalimetaller (K og Na), titan, svovel og vanlig en liten mengde av andre elementer, knuses og kalsineres i en oksyderende atmosfære for å fjerne vann, fritt karbon og flyktige anhydrider som f.eks. C02, og å omdanne sulfidene til sulfater og jernforbindelsene til ferrioksyd.

Den kalsinerte malm knuses og behandles så med en kokende konsentrert losning av svovelsyre. Da denne losning resinkuleres kontinuerlig inneholder den i losning sulfatene av de forskjellige metaller som er tilstede i malmen. Dens fri H2S04~innhold utgjor fra 750 til 850 g/l. Malmen behandles ved atmosfæretrykk og ved koketemperatur for losningen i et tidsrom av 1 til 4 timer,

og den flytende fase skilles så fra den faste fase. Den faste fase inneholder alt silisiumoksyd, nesten alt titan, det meste av jernet, kalium og jordalkalimetallene og den del av malmen som er upåvirket av svovelsyren. Den vaskes med vann i motstrom for å fjerne forbindelser som er uoppldselige i vann og å oppldse dem som er uoppldselige i behandlings-svovelsyren, men opploselige i vann. Alt silisiumoksyd og det meste av titanet fjernes således som uopploste rester. Det meste av jernet,

kalium, magnesium og litt titan opploses i vaskevæsken. Den således oppnådde væske konsentreres for å krystallisere sulfatene som kalsineres. Kaliumsulfatet som ikke blir spaltet under denne kalsinering utvinnes ved utlesking. Jernoksydene, som inneholder

magnesium og noe -TiC^, kan utnyttes kommersielt.

Den flytende fase som skriver seg fra syrebehandlingen av malmen består av en sur losning av aluminiumsulfat inneholdende forurensninger i form av noe jern, magnesium, alkalimetaller og en meget liten mengde titan. Mengden av malm beregnes slik at Al^O^-innholdet i behandlingslosningen er lavere enn den grenseverdi som tilsvarer begynnende utfelling av aluminiumsulfat. Denne grenseverdi som styres av sammensetningen av væsken og særlig av dens H2S04-innhold er under 70 g/l, regnét som AI2O3/ slik at ikke aluminiumsulfat utfelles.

Den væske som er oppnådd ved syrebehandlingen fortynnes med en saltsyrelosning som skriver seg fra den etterfolgende vasking av aluminiumkloridet slik at den får et innhold av fri I^SO^ på omtrent 500 g/l og dens AJ^O^-innhold er mindre enn 55 g/l.

Den avkjoles så til en temperatur under 50°C og fortrinnsvis til 40-45°C. Mens den avkjoles holdes losningen mettet med gassformet hydrogenklorid enten ren eller fortynnet med f.eks. luft slik at likevektsreaksjonen

går omtrent fullstendig fra venstre mot hoyre uten noen utfelling av aluminiumsulfat.

Andre metaller enn aluminium tilstede i de svovelsure losninger forblir i losning under denne behandling mens det hydratiserte aluminiumklorid utfelles i rikelige mengder i nesten ren form.

Frafiltrering av krystallene av hydratisert aluminiumklorid etterlater en svovelsyrelosning som er fattig på aluminium. Noe av det natrium som forefinnes deri utfelles i form av natriumklorid ved avkjoling av losningen mens den holdes mettet med vannfri saltsyre. Temperatursenkingen styres av den mengde natrium som går i losning under behandling av malmen. Temperaturnedsettelsen er vanlig rundt 5°C. Den sure væskefase som separeres fra natriumkloridet ved filtrering oppvarmes for å avdestillere det meste av HCl i form av en vannfri gass og resten av HC.1 oppnås i form av en vandig saltsyrelosning. Dette etterlater en varm konsentrert losning av svovelsyre med en konsentrasjon av fri I^SO^ på 750-800 g/l og inneholdende en betraktelig mengde sulfater, alkali og jordalkali-metaller, aluminium, magnesium og liten mengde av jernsulfat og titansulfat. Losningen anvendes som behandlingsvæske i en ny operasjonscyklus.

Det faste hydratiserte aluminiumklorid som skilles ut fra de klorsulfonsure losninger renses forst med fornyet opplosning og felles så ut ved metning av væskene med gassformet hydrogenklorid. Denne operasjon kan gjentas flere ganger. Motstromsprinsippet anvendes på grunn av at det nesten ikke forer til noe tap.

Det ekstremt rene hydratiserte aluminiumklorid som oppnås overfores til aluminiumoksyd ved termisk spalting:

Saltsyren gjenvinnes under spaltingen delvis i vannfri form og delvis i form av en saltsyrelosning. Denne syre, i likhet med den syre som utvinnes under fjernelsen av HCl-gass fra svovelsyrelosningen, innfores på nytt i kretsen for krystallisering og vasking av det hydratiserte aluminiumklorid. Selv om spaltingen er nesten fullstendig ved 550°C kan oppvarmingen fortsettes opp til omtrent 1100°C i de tilfelle hvor det onskes å erholde alfa-aluminiumoksyd for fremstilling av aluminium.

Ved fremgangsmåten oppnås folgende:

(a) Elementene jern, kalium og magnesium fjernes fullstendig fra kretsen som anvendes for vasking av den faste fase som er tilbake etter behandling av malmen med svovelsyre. Denne faste fase inneholder det dobbelte sulfat av jern og kalium som er nesten uloselig i konsentrert svovelsyre, men loselig i den fortynnede syre. (b) Alt natrium blir tilbake i svovelsyrelosningen. Det fjernes forst fra kretsen ved utfelling av natriumklorid i den klorsulfonsure losning som holdes mettet med saltsyre under en nedsettelse av temperaturen hvis utstrekning styres av den mengde natrium som er opplost under behandling av malmen. Dette temperaturfall er generelt på omtrent 5°C. (c) Da det hydratiserte aluminiumklorid er mye mindre loselig enn de andre meta11klorider i svovelsyre mettet med saltsyre eller i vann mettet med saltsyre, utskilles det nesten fullstendig fra de andre kationer under den forste utfelling i svovelsurt medium og kan renses fullstendig med en eller flere ytterligere krysta11iseringer. (d) Renheten av aluminiumoksydet oppnådd ved termisk spalting av dette klorid er ganske bemerkelsesverdig. Etter bare en omkrystallisering som beskreret ovenfor viser analyse fblgende innhold av forurensninger i deler pr. million: Ca.mindre enn 100, Na mindre enn 40, K mindre enn 40, Si mindre enn 30, Mg mindre enn 50, Zn mindre enn 10, Cu mindre enn 10, Fe mindre enn 30,

Ti, V, Pb, Mn, Co og Sn mindre enn 5 for hver av dem.

(e) Noen av de elementer som skilles fra malmen under behandlingen er uten noen verdi i det hele tatt og kan kastes. Dette er tilfelle med de bestanddeler som er uloselige i det vann som anvendes for å vaske restene som. inneholder silisiumoksyd, titan, kalium, forbindelser av jordalkalimetaller og de deler av malmen som ikke påvirkes av svovelsyre. Det er også tilfellet med natriumklorid. På den annen side utvinnes jernoksyd og kaliumsulfat som nyttige biprodukter.

For å fjerne disse biprodukter fjernes en fortynnet svovelsyrelosning inneholdende Fe, Al, Mg og K som de viktigste kationer fra et av restvasketrinnene. Denne losning konsentreres ved inndamping, bringes til krystallisering og underkastes filtrering. Filtratet returneres til rest-vaskekretsen.

I en foretrukket utforelsesform fjernes hele utstrømningen fra

det annet vasketrinn og det rensede filtrat returneres til det forste vasketrinn.

Den krystalliserte „fase som fraskilles etter konsentrering fra

det vann som anvendes for å vaske slammet og for filtrering,

består av en blanding av sulfater av jern, kalium og magnesium inneholdende bare små mengder aluminiumsulfat og meget små

mengder titansulfat. Denne blanding kalsineres ved forhoyet temperatur, fortrinnsvis 1000-1100°C, for å spalte sulfater av jern og magnesium, mens kaliumsulfat blir tilbake i form av et salt. Det svovelsyreanhydrid som oppnås ved spalting er selv delvis spaltet i S02 og 02 og kan omdannes til SO^ i en liten katalytisk enhet. Kalsineringsresten vaskes med vann for å

opplose kaliumsulfat som så kan utskilles ved krystallisering.

80% av det kalium som er tilstede i malmen utvinnes i form av krystallisert sulfat.

Oksydene av jern og magnesium foreligger i form av en blanding

som bare inneholder litt aluminium og titan. Denne blanding av oksyder kan direkte anvendes i den metallurgiske jernindustri.

Det er også mulig å oppnå et jernoksyd som er nesten fullstendig fritt for magnesium ved å påvirke den temperatur ved hvilken sulfatene kalsineres ved i og for seg kjente fremgangsmåter. Omtrent 80% av jern, magnesium og kalium tilstede i tallrike aluminiummalmer utvinnes, og utvinningen av disse metaller er viktig for prosessens okonomi.

Det folgende utforelseseksempel skal illustrere et fullstendig detaljert stromningsskjema for prosessen i henhold til oppfinnelsen (for fremstilling av aluminiumoksyd). Konsentrasjonene og temperaturene for de sirkulerende væsker og utbyttene for de oppnådde hovedelementer ved hvert punkt av cyklusen er angitt.

Selv om dette eksempel tilsvarer et enkelt tilfelle av den

malm som anvendes, er det av alminnelig betydning og kan anvendes med bare små modifikasjoner til hvilke som helst av de vanlige aluminiumoksyd-frembringende malmer, inklusive leirer og skifere.

Den sekvens som beskrives i dette eksempel tilsvarer en likevekts-operasjon, dvs. cyklusen fortsettes i et tidsrom som varer lenge nok til at sammensetningene for de sirkulerende væsker ikke varierer under driftsperioden, og for at de mengder av elementer som fjernes fra kretsen inklusive tapene, skal være ekvivalent med dem som innfores i kretsen i form av malm eller ytterligere utgangsmaterialer for å kompensere for tap.

Driftscyklusen er illustrert i den vedfdyde tegning som er et stromningsskjema for en utforelsesform av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen. Fremgangsmåten er fullt ut kontinuerlig, selv om den for å gjore den lettere å forstå er beskrevet trinn for trinn som om den var ikke-kontinuerlig.

EKSEMPEL.

Den malm som anvendes er en skifer av den type som blir tilbake ved brytning av kull. Den består av en blanding av ferro-jern Fe<++> og ferri-jern Fe<+++> og en karbonholdig rest som ville redusere jernet under behandlingen med svovelsyre. Cyklusen startes derfor ved å knuse malmen og kalsinere den i luft som vist ved 1 i tegningen. Denne malm inneholder nok karbon til at tilsetning av ekstra brennstoff under kalsineringen etter at omsetningen er satt igang blir unodvendig.

Kalsineringen av 5140 kg rå tdrret skifer gir 4200 kg kalsinert malm inneholdende 2369 kg Si02, 1154 kg (26,8%) A1203, 253 kg Fe203, 206 kg K20, 80 kg MgO, 45 kg Ti02, 54 kg Na20 og 59 kg andre komponenter. I trinn 2 behandles den kalsinerte malm ved 140°C med 18, 7 m"^ av en vandig resirkulert svovelsyrelosning inneholdende 13,557 kg S03> 249 kg Na20, 228 kg MgO, 155 kg A1203, 153 kg K20, 48 kg Fe203 og 11 kg Ti02.

Behandlingen fortsettes under rbring i 2 timer, etterfulgt av filtrering i trinn 3. De faste rester, rikelig impregnert med moderlut, passerer gjennom tre påfolgende vasketrinn 4, 5 og 6. 2786 kg rester kommer til slutt ut fra det siste av disse vasketrinn som tilfores rent vann. De inneholder 2369 kg SiO,, 117 kg Al203, 42 kg Fe203, 41 kg Ti02, 33 kg K20, 17 kg S03,

14 kg MgO og 1 kg Na20.

Folgelig fjerner alt silisium-oksyd det meste av titanet tilsvarende en ubehandlet malm og en liten mengde av malmen som ikke er påvirket av svovelsyren i dette trinn. Vaskelosningen strommer i motstrom til restene fra det annet vasketrinn 5 hvor den fylles med loselige elementer. Den væske som kommer ut fra dette annet vasketrinn 5 har et volum på 8,42 m 3 og inneholder 2965 kg S03, 234 kg Fe203, 229 kg Al203, 208 kg K20, 140 kg MgO og 6 kg Ti02.

Denne losning overfores til en evaporator 6 hvor den konsentreres inntil koketemperaturen tilsvarer 122°C under atmosfæretrykk.

De krystaller som utfelles separeres ved filtrering. De vaskes på filteret med 50 vektprosent svovelsyre tilsvarende 350 kg S03. (a) Den faste rest veier 1300 kg og inneholder 603 kg S03, 210 kg Fe203, 170 kg K20, 66 kg MgO, 11 kg A1203 og 4 kg Ti02.

I trinn 9 kalsineres denne rest ved omtrent 1000°C for å spalte sulfatene av jern,,magnesium og aluminium.

En blanding av S02 og S03 tilsvarende. 448 kg S03 oppsamles under denne operasjon. Denne blanding, til hvilken det tilsettes noe S02 for å kompensere for syretapene, omdannes til svovelsyre i en katalytisk enhet 10. Det er på denne måte folgelig muiig å frem-stille svovelsyre tilsvarende 650 kg S03 som innfores i kretsen vad punktene 8 og 11.

Kalsineringsproduktet opptas i tilstrekkelig varmt vann til å lose kaliumsulfatet som utvinnes ved krystallisering. Det således erholdte sulfat inneholder 170 kg K20.

De vaskede oksyder inneholder 210 kg Fe203, 66 kg MgO, 11 kg A"12°3 og 4 kg Ti02*;De kan direkte anvendes innen den metallurgiske jernindustri. ;Fra 82 til 8394 av det jern, magnesium og kalium som er tilsteda ;1 den behandlende malm gjenvinnes således i en kommersielt brukbar form. (b) Den konsentrerte flytende fase som skilles fra de krystalliserte sulfater representerer et volum på 5,06 m 3 og inneholder 2712 kg S03, 218 kg Al203, 74 kg MgO, 38 kg K20, 24 kg Fe203 og 2 kg Ti02. Den fores til innlopet for det fbrste vasketrinn 4 og dens hovedfunksjon er å erstatte moderlutene hvormed restene er impregnert. Utstromningen fra vaske-trinnet 4 har et volum på 5,74 m 3 og inneholder 3541 kg S03, ;293 kg A1203, 72 kg Na20, 39 kg K20, 12 kg Fe203, 9 kg MgO og 4 kg Ti02. ;Utstromningen tilsettes til den flytende fase som er skilt fra restene etter behandlingen og hvis volum er 14,04 m 3 og som inneholder 9716 kg S03, 881 kg Al203, 219 kg MgO, 209 leg Na20, ;114 kg K20, 36 kg Fe203 og 7 leg Ti02. ;Konsentrert svovelsyre tilsvarende 300 kg tilsettes til den resulterende blanding ved 11 og en konsentrert vandig losning av saltsyre som skriver seg fra vaskingen ved 13 av de fbrste krystaller av aluminiumklorid tilsettes også. ;Væsken avkjoles til 42°C. Samtidig tilfores vannfri saltsyre ;til metning i trinn 14, tilsvarende 3270 kg HC1. Under denne operasjon utfelles det meste av aluminiumet i form av hydratisert klorid som skilles fra moderlutene ved filtrering eller hydroekstråksjon i et trinn 15. De fbrste krystaller vaskes med en vandig saltsyre-lbsning som er en moderlut i det fblgende krystalliseringstrinn 16. ;Det fblgende oppnås etter separering: ;På den ene siden 9,6 m av vaskevæske 13 inneholdende 3600 kg HC1, 450 kg S03> 18 kg MgO, 12 kg A1203, 6 kg Na20, 3 kg Fe203, 2 kg K20 og 0,2 kg Ti02, som tilsettes til sulfatlbsningen for den fbrste saltsyrebehandling 14 <p.>a tidligere forklart. ;På den annen side oppnås 4770 kg hydratisert aluminiumklorid inneholdende: 2407 kg HC1, 1009 kg Al203 og 80 kg S03. Disse krystaller renses med en ytterligere krystallisering for hvilket formål de loses i et trinn 17 ved 50°C i 5,4 rn"<*.>av en vandig losning inneholdende 430 kg saltsyre erholdt fra en annen del 18 av kretsen. Dette etterfolges av filtrering ved 19 for å eliminere mulige spor av faste forurensninger som kan inneholdes i losningen. Den væske som anvendes i et trinn 20 for å vaske krystallene fra den annen utfelling tilsettes deretter, og filtratet mettes ved 40-45°C med 1770 kg gassformet saltsyre, som får det hydratiserte klorid til å falle ut ved 21.

Dette etterfolges av filtrering ved 16 og vasking ved 20 med

3,04 m 3 av en 35% HC1 losning oppnådd ved termisk spalting av aluminiumkloridet. En flytende fase på 3,04 m 3 oppnås som tilsettes til kloridlosningen fSr den annen utfelling 21 som tidligere forklart sammen med en fast fase som veier 4680 kg og inneholder 989 kg A1203 og 2320 kg HC1, idet resten er vann.

Dette omkrystalliserte, meget rene aluminiumklorid kalsineres deretter for å spalte kloridet til aluminiumoksyd, saltsyre og vann. Spaltingen utfores ved 600°C. Innholdet av forurensninger i det resulterende aluminiumoksyd er som angitt ovenfor meget lavt.

Det filtrat som fraskilles ved 15 fra aluminiumkloridet fra den forste krystallisering består av en klorsulfonsur-losning med et volum på 27,12 m 3 inneholdende 13,557 kg S03, 4461 kg HC1,

281 kg Na20, 228 kg MgO, 185 kg A1203, 153 kg K20, 48 kg Fe203

og 11 kg Ti02.

Denne losning avkjoles til 37°C mens den holdes mettet med

saltsyre som innfores i vannfri form i en mengde på 260 kg (trinn 23). En blanding av aluminiumklorid og natriumklorid som veier 185 kg utfelles, og denne blanding inneholder 32 kg Na20, 23 kg A1203 og 90 kg HC1 som filtreres ved 24. Det er

ved kalsinering av disse krystaller mulig å gjenvinne 51 kg saltsyre og 21 kg aluminiumoksyd som skilles ved hjelp av vasking fra natriumkloridet (30 kg Na20 og 36 kg HC1). Natrium-kloridlosningen kastes mens aluminiumoksydet bringes til en kalsinerings-

Den klorsulfonsure-ldsning som skilles fra natriumkloridet ved filtrering ved 24 har et volum på 27,3 m 3 og inneholder 13,557

kg S03, 4630 kg HC1, 249 kg Na20, 228 kg MgO, 155 kg A1203,

153 kg K20, 48 kg Fe^ og 11 kg Ti02.

Det er ved oppvarming av denne losning mulig å frigjore 4200 kg saltsyre i vannfri form og deretter ved konsentrering av resten ved 26 og avdestillere 5,4 m 3 saltsyrelosning 18 inneholdende 430 kg syre som anvendes for å lose det rå hydratiserte aluminiumklorid, som forklart tidligere.

Den konsentrerte losning 27 hvis volum er 18,7 m 3 inneholder 13,557 kg SO3, 249 kg Na20, 155 kg Al203, 153 kg K20, 228 kg MgO, 48 kg Fe203 og 11 kg Ti02. Denne resirkuleringsvæske kan anvendes for behandling av en ny porsjon malm.

De 4200 kg vannfri saltsyre som utvinnes ved 25, hvortil det tilsettes 1050 kg vannfri syre frigitt ved spaltingen av de hydratiserte aluminiumklorid og 50 kg vannfri syre frigitt ved spalting av natriumresten, tilfores de forskjellige punkter for saltsyretilsetning for å sikre utfelling av aluminiumkloridet og natriumklorid. På den annen side gjenvinnes resten av syren i form av en vandig losning som kan anvendes for omkrystallisering og for vasking av det hydratiserte aluminiumklorid.

1010 kg rent aluminiumoksyd eller 86% av aluminium-innholdet i malmen, 315 kg rent kaliumsulfat (82%) 390 kg av en blanding av oksyder av jern og magnesium med lite innhold av aluminium og titan som kan anvendes direkte i den metallurgiske industrien,

idet 82% jern og 82% magnesium isoleres fra malmen under behandlingen.

Claims (6)

1. Kontinuerlig fremgangsmåte for behandling av malm som inneholder aluminium, jern, magnesium og kalium, hvor aluminium-innholdet gjenvinnes i form av meget rent aluminiumoksyd og de bvrige metaller i en form som kan utnyttes i industrien, ved behandling av malmen med varm, konsentrert svovelsyre, adskillelse av de faste og væskeformede faser og behandling av den aluminium-sulf atholdige opplosning med saltsyre for utfelling av hydratisert aluminiumklorid og gjendannelse av fri svovelsyre, samt kalsinering av aluminiumkloridet for å spalte dette til det onskede aluminiumoksyd og saltsyre, karakterisert ved fblgende trinn:

(1) malmen knuses, og hvis ikke alt jern foreligger i ferri-form, foretas en kalsinerende behandling av malmen for syrebehandlingen som foretas med kokende konsentrert svovelsyre inneholdende 750-850 g/l firi H2S04 samt forurensninger som skriver seg fra kontinuerlig resirkulering av losningen,

(2) de komponenter som ikke er bragt i opplosning ved oppslutningen med svovelsyre, vaskes med vann for opplosning av de komplekse sulfater av jern, kalium og magnesium som ikke er blitt opplost i syrebehandlings-væsken, og den erholdte losning konsentreres for krystallisering av disse sulfater, og de krystalliserte sulfater kalsineres for å spalte sulfatene av jern og magnesium, idet eventuelt S02 og SO^ fra spaltingen anvendes for gjenvinning av svovelsyre, og kaliumsulfat utvinnes ved utluting,

(3) den flytende fase oppnådd ved svovelsyrebehandlingen i trinn (1) tilsettes konsentrert saltsyre og innstilles på et innhold av fri I^SO^ på omtrent 500 g/l og mettes deretter med vannfri HC1 og avkjoles til en temperatur under 50°C for å utfelle aluminium i form av dets hydratiserte klorid som fraskilles ved filtrering,

(4) filtratet avkjoles ca. 5°C mens det holdes mettet med saltsyre for å utfelle natriumklorid, som filtreres fra,

(5) filtratet fra trinn (4) konsentreres ved oppvarming for å avdestillere all saltsyre delvis i fri form og delvis i foim av en konsentrert saltsyrelosning for oppnåelse av en konsentrasjon av fri I^SO^ på 750 - 800 g/l for svovelsyrebehandling av nye mengder malm, og

(6) det hydratiserte aluminiumklorid renses ved en eller flere omkrystalliseringer i en konsentrert vandig saltsyrelosning og kalsineres på kjent måte for å spalte det til aluminiumoksyd og saltsyre delvis i vannfri form og delvis i form av en konsentrert vandig saltsyrelosning.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at de krystalliserte sulfater av jern-kalium og magnesium som er oppnådd i trinn (2) kalsineres ved en temperatur på 1000 til 1100°C hvoretter den erholdte blanding utlutes med vann for å lose ut kaliumsulfatet som isoleres ved krystallisering.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at de relative mengder av malm og behandlingsopplbsning beregnes slik at lbsningens innhold av aluminium, regnet som TU^O^, etter syrebehandlingen er lavere enn 70 g/l slik at aluminiumsulfat ikke felles ut.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-3, karakterisert ved at det krystalliserte natriumklorid som er utfelt ved hjelp av saltsyre i trinn (4) og som inneholder en del med utfelt AlCl^ underkastes en kalsinering for utvinning av saltsyre og det dannede aluminiumoksyd skilles fra natriumkloridet ved vasking og fores til en avsluttende kalsinering.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-4, karakterisert ved at erholdt aluminiumoksyd kalsineres ved temperatur på opptil 1100°C for å frembringe ct-aluminiumoksyd egnet for fremstilling av aluminium.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at man ved behandlingen med svovelsyre tilsetter slike regulerende mengder av jernoksyd eller kaliumsulfat som trenges for å utfelle i det vesentlige alt kalium og jern i malmen i form av dobbeltsulfatet av kalium og jern.