NO148994B - Fremgangsmaate for fremstilling av rent aluminiumoksyd - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en ny fremgangsmåte for fremstilling av rent aluminiumoksyd ved svovelsyreoppslutning av aluminiumholdige mineraler inneholdende urenheter, fulgt av klorsulfonbehandling av produktet som oppnås ved oppslutningen, deretter av utfelling av hydratisert aluminiumklorsulfat og deretter ved omdanning ved pyrohydrolyse til hydratiserte aluminiumsulfater som deretter dekomponeres ved oppvarming for å oppnå den rene ønskede aluminiumoksyd.

Samtidig lettes gjenvinnning av visse elementer inneholdt i mineralet i en viss mengde slik som f. eks. jern, titan og alkali- og jordalkalimetaller med henblikk på å utnytte disse.

Det ble allerede for mange år siden foreslått å oppslutte aluminiumholdige mineraler med svovelsyre for å oppnå aluminiumoksyd. Således foreslår f. eks. FR PS 574 983 å ,slutte opp et aluminiumholdig mineral med svovelsyre, behandling av den resulterende oppløsning med saltsyre og dekomponering under påvirkning av varme av det således oppnådde heksahy-dratiske aluminiumklorid. Imidlertid gir dette dokument ingen detaljer med henblikk på de midler som skal benyttes for å eliminere urenheter som ledsager aluminium i mineralene,

hvilke urenheter kan variere sterkt fra et mineral til et annet. Videre gjorde den fremgangsmåte som ble beskrevet i dette patent det ikke mulig å oppnå et rent aluminiumoksyd på cyklisk basis.

Enkelte nyere publikasjoner slik som FR PS 1 558 347 og'2 160 743, begge i foreliggende søkers navn, foreslår cykliske svo-velsyreoppslutningsmetoder og beskriver innretninger for eli-minering av visse urenheter og for å oppnå et rent aluminiumoksyd med den ønskede metallurgiske kvalitet. For imidlertid å oppnå dette resultat, ble den sure aluminiumsulfatoppløs-ning som også inneholdt jern, magnesium, alkalimetaller osv. som urenheter, fortynnet med vann eller med en saltsyreopp-løsning, avkjølt til en egnet temperatur og mettet med saltsyregass for å forårsake utfelling av heksahydratisert aluminiumklorid. Det sistnevnte, skilt fra moderluten, ble deretter underkastet rensing ved oppløsning og utfelling ved metning av væskene med gassformig saltsyre, hvilke trinn kunne gjentas flere ganger.

Selv om disse cykliske metoder gir diverse fordeler, inklu-dert det at man oppnår et rent aluminiumoksyd, har søkeren under fortsettelsen av forskningen på dette området forsøkt å utvikle en ny fremgangsmåte som er mer økonomisk med henblikk på bruken av saltsyre under samtidig oppnåelse av et meget rent aluminiumoksyd med de krevede metallurgiske kvali-teter.

Meget interessant er det at de nå har funnet at det er mulig

å behandle en svovelsyreoppløsning, oppnådd ved oppslutning av et aluminiumholdig mineral ved atmosfærisk trykk med en klorsulfonsyreoppløsning ved en temperatur under, men nær kokepunktet, uten at det opptrer tap på grunn av frigjøring av saltsyredamper.

Foreliggende oppfinnelse angår således en fremgangsmåte for fremstilling av rent aluminiumoksyd fra et aluminiumholdig mineral inneholdende urenheter, omfattende svovelsyreoppslutning av mineralet, omdannelse av oppslutningsvæsken til en svovelsyre/saltsyreoppløsning, fraskillelse av en uoppløse-lig rest og vasking av denne, utskillelse av en blanding av aluminiumsulfater, kalsinering av denne blanding og tilbake-føring av avgassene, og opparbeidelse av væsken fra vasking av oppslutningsresten og denne fremgangsmåte karakteriseres ved at: a) væsken fra oppslutningen av mineralet, i nærvær eller fravær av den uoppløselige rest, blandes i varm tilstand og under atmosfæretrykk med en væske inneholdende HC1 og f^SO^ idet det holdes en temperatur i blandingen på mellom 8 0 og 9 0 C. b) væsken inneholdende HC1 og H^SO^ avkjøles etter tilsetning av gassformig HC1 inntil AlS04C1.6-7H20 felles ut; ^c) hydratiserte aluminiumklorsulfatkrystaller separeres fra moderluten og dekomponeres ved en temperatur under 600°C for oppnåelse av aluminiumsulfater og saltsyredekomponeringsgass; d) blandingen av aluminiumsulfater dekomponeres ved en temperatur under 1050°C for å oppnå rent aluminiumoksyd og svovelsyre-idekomponeringsgasser som underkastes regenerering; e) klorsulfatmoderluten avgasses slik at det oppnås HC1 som delvis benyttes til utfelling, og delvis til skylling av hydratisert aluminiumklorsulfat etter et kondensasjons-/absorbsjons-trinn, og konsentrering av den resulterende væske som befris 'for urenheter før tilbakeføring til oppslutningen; og f) gassformig HC1 fra den termiske dekomponering av aluminiumklorsulfat føres til kondensasjons-/absorbsjonstrinnet, mens væsken fra skylling av aluminiumklorsulfatet anvendes som .væsken inneholdende HC1 og H„S0. for klorsulfonering av oppslutningsvæsken.

f

Oppløsningen som brukes for oppslutning av aluminiumholdige mineraler består av tilbakeførte vandige oppløsninger inneholdende fri svovelsyre hvis mengde er justert ved tilsetning fra en ekstern kilde for å kompensere tap, såvel som forskjell-ige metalliske sulfater i små mengder som for hvert sulfat er en funksjon av oppløseligheten i nevnte sure oppløsning.

Oppslutningen av det aluminiumholdige mineralet skjer varmt 5ved en temperatur lavere enn, men nær kokepunktet, ved atmosfærisk trykk, og i et tidsrom som kan variere mellom i time

og 5 timer.

Etter svovelsyreoppslutningen av det aluminiumholdige mineral, blir oppslutningsproduktet som består av en væskefase inneholdende oppløselige aluminiumsulfater og en fast fase bestående av inertstoffer og uoppløselige sulfater av urenhetene, separert i disse to faser. Væskefasen behandles deretter varmt ved atmosfærisk trykk med en oppløsning inneholdende HC1 og I^SO^ bestående f. eks. av den tilbakeførte oppløsning oppnådd fra den siste vasking av det hydratiserte aluminiumklorsulfat etter dettes separering fra moderluten, såvel som en tilsatt saltsyreoppløsning som kompenserer tapet i cykelen og med til-bakeført saltsyregass oppnådd fra et gassingstrinn.

Oppløsningen som inneholder HC1 og H^ SO^ blir derette<*>r avkjølt mens den omrøres på regulert måte, til en temperatur av omtrent 40°C i nærvær av krystaller oppnådd fra en tidligere gjennom-kjøring, tiden som er nødvendig for krystallisering er høyst i størrelsesorden 5 timer. Hovedandelen av det aluminiumoksyd som foreligger i oppslutningsoppløsningen felles ut i form av hydratisert aluminiumklorsulfat med formelen AlSO^Cl. 6 eller 7 f^O, mens urenhetene forblir i oppløst tilstand i væsken som inneholder HC1 og H^SO^.

I en modifisert form av fremgangsmåten og etter separering og vasking av kaken med en tilbakeført saltsyreoppløsning, kan de hydratiserte aluminiumklorsulfatkrystaller ekstraheres fra produksjonscykelen.med henblikk på å benytte dem i denne form. I dette tilfelle blir ekvivalente mengder svovelsyre og saltsyre tilført til cykelen i form av oppløsninger for å kompensere for de tilsvarende tap.

I det mer generelle tilfelle blir 'de hydratiserte aluminium-klorsulf atkrystaller behandlet termisk ved en temperatur av høyst 600°C, fortrinnsvis 300-400°C, for å oppnå en blanding av sulfater og gassformige avløp bestående av vanndamp og gassformig HC1 som deretter vaskes og absorberes.

I en annen modifisert form av fremgangsmåten kan blandingen

av aluminiumsulfater som i det vesentlige består av basiske sulfater med formelen SA^O^ • 430^ • 0-2H2O og også inneholdende nøytralt sulfat, og hvis gjennomsnitlige sammensetninger representeres ved formelen Al-^O^^SO^, ekstraheres fra pro-duksjonscykelen i disse to former som,senere kan separeres fra hverandre ved hjelp av prosedyrer kjent for en fagmann. I dette tilfelle blir ekvivalente mengder svovelsyre tilført til cykelen i form av en oppløsning for å kompensere for tilsvarende tap.

I det mer generelle tilfelle blir blandingen av basiske og nøytrale aluminiumsulfater i varm tilstand bragt til en temperatur av 1050°C for således å forårsake dekomponering av sulfatene for å oppnå et rent aluminiumoksyd og en gassformig blanding bestående av SC^, SO^ og R^ O som deretter omdannes til H2S04.

Moderluten fra separering av aluminiumklorsulfatkrystallene

og som kan inneholde titan, jern osv. i oppløst tilstand, avgasses ved oppvarming og separert gassformig saltsyre tilbake-føres og svovelsyrevæsken som oppnås blir deretter konsentrert ved fordamping av vann som elimineres. Deretter kan jern og titan som urenheter felles ut i form av sulfater eller sågar dobbeltsulfater slik som de er beskrevet i FR PS 2 328 658. Svovelsyrevæsken blir deretter tilbakeført til oppslutningen. En fraksjon av denne svovelsyrevæske kan benyttes for vasking av resten fra oppslutningen.

Som allerede angitt, blir resten fra oppslutningen og bestående av inertstoffer og uoppløselige sulfater av urenhetene behandlet med en lett svovelsur væske oppnådd fra oppløsning av nevnte sulfater. Til denne væske blir det deretter tilsatt konsentrert svovelsyre, noe som forårsaker utfelling av sulfatene av urenhetene som deretter separeres og deretter dekomponeres for å oppnå de tilsvarende oksyder så vel som en gassformig blanding bestående av SO^ r SO^ og vanndamp som igjen omdannes til svovelsyre.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er cyklisk, noe som til-later isolering av et rent aluminiumoksyd og en blanding av komplekse salter, hovedsakelig inneholdende jern og titan såvel som andre urenheter. Forbruket av reagenser er lavt og kun en erstatning av tapene av svovelsyre og saltsyre, hvilke tap hovedsakelig skyldes mekaniske grunner, er nødvendig .

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er anvendbar på behandling av naturlige eller syntetiske aluminiumholdige materialer inneholdende urenheter; slike stoffer inkluderer silikaaluminium-holdige mineraler slik som kaoliner, silisiumholdige bauxitter, kaoliniske leirer, skifere som kan inneholde kull, eller urent aluminiumoksyd eller aluminiumsulfat fra annen behandling.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til de ledsagende figurer 1 og 2 som viser fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen .

Under henvisning til fig. 1 blir aluminiumholdig mineral og tilbakeført svovelsyreoppslutningsvæske L23 tilført til opp-slutningsreaksjonsbeholderen A. Oppslemmingen som oppnås etter oppslutningen behandles ved B med en tilbakeført klor-sulf onsyrevæske L11, deretter separeres ved C en kake Sl og en aluminiumoksydrik væske LI inneholdende visse oppløselig-gjorte urenheter. Moderlutene fra kaken Sl ekstraheres -ved D ved hjelp av en'fraksjon L22 av svovelsyrevæsken som er ment for oppslutning av mineralet. Moderluten L2 som således ekstraheres blandes med væsken LI for å oppnå en væske L5 fulgt av en eventuell tilsetning av HC1. Den resulterende kake S2 blir deretter vasket med vann ved E for å gi en inert rest som ekstraheres ved U og som hovedsakelig består av silisiumoksyd, og en væske L3 som ved F konsentreres ved fordamping av vannet mens den svovelsure væske L4 som oppnås tilbakeføres til oppslutningen A. Væsken L5 dannes ved blanding av væskene LI og L2 og en saltsyreoppløsning tilført for å kompensere for tapet. Blandingen som således oppnås føres til G der gassformig HC1 G13

som oppnås ved avgassingstrinnet I tilføres, og samtidig av-kjøles det hele til 40°C under omrøring av blandingen i nærvær av inokulanter. På denne måte felles hydratisert aluminiumklorsulfat ut med sammensetningen AlSO^Cl.6 eller ^H^O.

Klorsulfatkrystallene S10 separeres ved H, mens moderlutene

L10 som i oppløsning inneholder urenheter slik som jern, titan osv. føres til I.

Krystallene S10 blir deretter ført til L der spyling gjennom-føres med en saltsyreoppløsning L12 fra kondensasjonsabsorb-sjonstrinriet M. På denne måte oppnås krystaller S11 som er fri for moderlut L10, mens denne væske medrevet av L12 danner klorsulfonsyrevæsken L11 inneholdende en liten mengde urenheter og den benyttes ved B.

De rene krystaller av hydratisert aluminiumklorsulfat Sli, impregnert med skyllevæske, føres til N der det gjennomføres en termisk behandling mellom 300 og 400°C, noe som forårsaker dekomponering av hydratisert aluminiumklorsulfat og man oppnår en blanding av aluminiumsulfater og gassavløp G15 bestående av vanndamp og HC1 som absorberes ved M.

Det faste produkt som stammer fra denne første termiske dekomponering består av en blanding av basiske og nøytrale aluminiumsulfater og føres til O der det ved 1050°C gjennom-føres en kalsinering for å oppnå et rent aluminiumoksyd som samles ved Q samt en gassformig blanding bestående av SO^,

SO^ og H20 som ved P omdannes til H^SO^ og som danner svovel-syreoppløsningen L27 som føres til I.

Væsken L17 inneholdende HC1 og I^SO^ og bestående av blandingen av L10 og en H2SC>4 tilsetning, tilføres til I der avgassingen gjennomføres for å oppnå en praktisk talt svovelsur væske L18 som fremdeles inneholder urenheter samt gassformig HC1 som føres til G og M ved hjelp av ledningene G13 og G14.

Væsken L18 til hvilken det kan være tilsatt kationer som til-later dannelse av komplekse sulfater av jern og titan, føres til J der konsentrasjon gjennomføres ved avdamping av vann.

Suspensjonen L19 fra J omgjøres til en oppslemming omfattende en fast fase bestående av de komplekse sulfater av urenhetene

som skal elimineres og en væskefase som er en svovelsur væske. De to faser separeres deretter ved K til en kake S20 som er en blanding av komplekse sulfater av jern, titan osv. som kan benyttes kommersielt samt en væske L20 som tilbakeføres langs rørledningene L21 og L23 til oppslutningen A og langs rørled-ningene L21 og L22 for vasking av inertstoffer ved D.

Under henvisning til fig. 2 blir oppslemmingen som stammer

fra oppslutningen ved A tilført til C der en kake Sl separeres fra væsken LI inneholdende aluminiumoksyd og visse oppløs-eliggjorte urenheter. Væsken Li blir deretter tilsatt til væsken L2 for å utgjøre væsken L5 hvortil HC1 kan tilsettes hvis det må kompenseres for tap. Væsken L5 blir deretter til-ført til G der den behandles med klorsulfonsyrevæsken L11 som oppnås fra L.

.Siden opptagingen inneholdende HC1 og t^SO^ utføres etter separering av uoppløselige stoffer etter oppslutningen, består

kaken Sl av inertstoffer og de uoppløselige sulfater av urenhetene i væsken etter oppslutningen såvel som av moderimpreg-neringsluten. Denne moderlut føres til D gjennom rørledning-en L22 for å gi en kake S2 og en væske L2 som tilsettes til LI som allerede nevnt.

Den resulterende kake S2 føres deretter til R der de uoppløse-lige sulfater i oppløsningen etter oppslutningen i det alt vesentlige gjenoppløses i den lett svovelsure tilbakeførte væske L4 fra vaskingen av de inerte stoffer.

Innholdet i R blir deretter ført til E der en væske L3 separeres fra en kake S3 som vaskes med vann ved V for å gi en inertrest bestående hovedsakelig av silisiumoksyd og den ovenfor nevnte væske L4 tilbakeført til R, og benyttet for gjenoppløsning av visse bestanddeler av S2.

Væsken L3 inneholdende gjenoppløste sulfater av urenhetene tilbakeføres til F der den behandles med en konsentrert svovelsyrevæske L27 oppnådd fra P. Således forårsakes utfelling av sulfatene av urenhetene i F hvis innhold føres til K der disse sulfater S23 og en moderlut L23 separeres.

Sulfatene av urenhetene S23 kalsineres deretter ved W for å gi oksyder av urenhetene slik som jern og titan samt en gassformig blanding G21 bestående av H20, S02 og SO^, som føres til P for regenerering av F^SO^.

Væsken L23 fra K tilføres til T og konsentreres deretter mens vann elimineres og en væske L24 oppnås med en høyere H^ SO^-konsentrasjon og denne tilbakeføres oppstrøms i og blandes med væsken L10.

Væsken L27 oppstår fra regenereringen ved P og H2S04 kan tilsettes til denne for kompensasjon av tap.

Som allerede nevnt blir væsken L5,oppstått ved blanding av væskene L1 og L2 og en eventuell HCl-tilsetning for kompensasjon av tap, tilført til G der den underkastes klorsulfonering under samtidig tilsetning av gassformig HCl fra avgassingen ved I og en væske inneholdende HCl og H2S04 fra separeringen ved L. Deretter blir, mens blandingen omrøres, temperaturen i mediet redusert til ca. 40°C, f. eks. i nærvær av inokulanter for å fremme utfelling av hydratisert aluminiumklorsulfat med formelen A1S0 .C1«6-7H_0.

4 2

Klorsulfatkrystallene S10 separeres ved H mens moderluten L10 føres til I for avgassing.

Krystallene S10 tilføres til L der skylling utføres med en saltsur oppløsning fra absorbsjons-kondensasjonstrinnet M. Således oppnås klorsulfatkrystaller S11, frie for moderlut L10, og denne moderlut, medrevet av L12, danner væsken LII

som inneholder HCl og ^SO^ og som benyttes ved G.

De rene hydratiserte aluminiumklorsulfatkrystaller S11,impregnert med skyllevæske, føres til N der det gjennomføres en termisk behandling mellom 300 og 400°C for å forårsake dekomponering av hydratisert klorsulfat for derved å oppnå en blanding av aluminiumsulfat og gassavløp G15 bestående av vanndamp og HCl som absorberes ved M.

Den faste fraksjon fra N består av en blanding av basiske og nøytrale aluminiumsulfater og tilføres til O der det gjennom-føres kalsinering ved 1050°C for derved å oppnå rent aluminiumoksyd som samles ved Q samt et gassavløp bestående av en blanding av SO^, SO^ og H^ O som deretter ved P underkastes regenerering til H2S04 som utgjør svovelsyreoppløsningen L25 som mates til T gjennom rørledning L26 og til F gjennom rørledning L27.

Væsken L17 som inneholder HCl og E^ SO^, dannet ved blanding av væskene L10 og L24, tilføres til I der avgassing skjer for å oppnå en praktisk talt svovelsur væske L18 og gassformig HCl som føres gjennom rørledninger til G og M gjennom rørled-ningene G13 og G14.

Væsken L18 føres deretter til J der den konsentreres ved avdamping av vann.

Den konsentrerte væske L19 fra J føres direkte tilbake til oppslutningen A gjennom rørledningen L20 og til D for skylling av inertstoffer og sulfatene av urenhetene gjennom rørledning L22.

Eksempel 1, illustrert ved Fig. 1 .

Kaolin med følgende sammensetning ble behandlet ifølge oppfinnelsen : 4.034 kg av dette mineral ble ved A bragt inn i 8.943 kg av en varm svovelsur oppslutningsvæske som på vektbasis inneholdt:

Oppslemmingen som oppnås etter oppslutningen ble overført fra en beholder til en annen og deretter ved B behandlet med 7.38 0 kg av en væske LII inneholdende HCl og U^ SO^ og som på vektbasis inneholdt:

Oppslemmingen inneholdende HCl og E^ SO^ og som hadde en temperatur av 80-90°C ble deretter ført til C der den faste fase Sl ble separert fra væskefasen LI inneholdende aluminiumoksyd og visse oppløseliggjorte urenheter.

Kaken Sl ble deretter ved D skyllet med 5000 kg av en væske L22 fra samme kilde som væsken L23 som var brukt for oppslutningen .

Moderlutene fra Sl og innarbeidet i S2 ble således ekstrahert og forenet med væsken LI inneholdende HCl og H^SO^ fra C.

Kaken S2 ble tilført til E der den ble vasket med vann for å oppnå en væske L3 i en mengde av 4.772,2 kg og en inertrest S3 hvis tørrvekt var 1.996 kg og en restvæske som representerte vasketapet og som utgjorde 277,80 kg.

Resten S3 hadde følgende vektsammensetning:

Væsken L3 ble deretter tilført til F der den ble konsentrert ved fordamping og mistet 1500 kg vann og man oppnådde 3.222 kg av en væske L4 som ble tilbakeført til oppslutningen av mineralet og som hadde følgende vektsammensetning:

Væsken, dannet ved blanding av LI og L2 og som hadde en masse på 1.859 kg og hvortil det var satt 27 kg HCl ved en konsentrasjon av 37% for å kompensere for tap, ble tilført til G der avkjøling ble gjennomført til 40°C under tilføring av gassformig HCl og under omrøring av blandingen, alt i nærvær av et inokuleringsmiddel (hydratiserte aluminiumklorsulfatkrystaller) som fremmet utfelling av hydratisert aluminiumklorsulfat.

Etter utfelling ble suspensjonen av aluminiumklorsulfatkrystaller i moderluten overført fra en beholder til en annen ved H der en kake S10 med en tørrmasse på 5.636 kg ble separert av fra moderluten L10 som i oppløsning inneholdt urenheter slik som jern og titan og som hadde en masse på 10.9 93 kg.

Krystallene fra S10 ble skyllet ved L med 6.038 kg av en til-bakeført saltsur væske L12 med en konsentrasjon av 32% og som stammet fra absorbsjons-kondensasjonstrinnet ved M.

Etter skylling ble det oppnådd 7.380 kg av en væske L11 til-bakeført ved B og denne væske hadde den ovenfor angitte sammensetning, videre ble det oppnådd 8.051 kg impregnerte krystaller som utgjorde en kake Sil.

Kaken S11 hadde i tørr tilstand følgende vektsammensetning:

Overført fra en beholder til en annen ved N, ble krystallene som utgjorde kaken Sil underkastet en termisk behandling mellom 300 og 4 00°C som forårsaket dekomponering av hydratisert aluminiumklorsulfat til en blanding av aluminiumsulfater og 5.592 kg gassavløp G15 bestående av vanndamp og HCl som ble absorbert ved M.

Blandingen av aluminiumsulfater hadde en masse av 2.589 kg

og denne ble kalsinert ved 0 ved en temperatur av 1050°C og man oppnådde 1.000 kg ren Al^ O^ og 2.019 kg av en gassformig blanding G16 bestående av vanndamp, SO^ og SO^ mens et tap på 20 kg ble notert under kalsineringen og videre tilførsel av 450 kg vann sammen med brenselet.

Den gassformige blanding G16 ble deretter ført til P der' regenerering av svovelsyren skjedde. L27 som representerte den mengde H^SO^ av 95% som ble tilført til avgassingssonen I, ble trukket av fra regenereringssonen P.

362 kg tilbakeført H2S°4 med en konsentrasjon av 95,8% ble tilsatt til moderluten L10 som hadde en mengde av 10.993 kg. Videre ble det til denne moderlut tilsatt 84 kg (NH4>2S04 hvorved det senere var mulig å eliminere urenhetene som var tilstede ved å benytte den behandling.som er beskrevet i FR FS 2 3 28 i foreliggende søkers navn.

Således dannet L10, H2S04 og (NH4>2S04 moderluten L17 som ble ført til avgassingsbeholderen I; væsken L17 hadde en masse av 11.438 kg og følgende vektsammensetning:

Denne væske L17 ble tilført til I der avgassing ble gjennom-ført fbr å oppnå gassformige fraksjoner G13 og G14 som representerte 946 kg HCl som ble ført til G og M, samt 12,512 kg av en praktisk talt svovelsur væske L18 med følgende vektsammensetning :

Væsken L18 ble ført til J der konsentrasjonen ble gjennomført ved avdamping av 1,469 kg vann og det ble oppnådd en masse L19 med en vekt av 11.043 kg, denne besto av en fast fase disper-gert i en væskefase og tilført til K. Denne fraksjon L19 ga i tørr tilstand 322 kg av en kake S20 hvis bestanddeler ble eliminert ved R og 10.721 kg av en svovelsur væske L20 hvorav størsteparten ble benyttet for tilbakeføring til oppslutningen

A.

Kaken S20 besto av komplekse sulfater av urenheter som skulle elimineres og som ble felt ut under fordamping ved J og med følgende sammensetning på vektbasis:

Væsken L20 ble tilbakeført langs rørledningen L23 til oppslutningen og langs rørledningen L22 for utvasking av inertstoffer ved D.

Analysen av oppnådd aluminiumoksyd antyder at urenhetene er tilstede i mengder under eller lik det som er tilfelle for aluminiumoksyder oppnådd ved konvensjonelle industriprosesser i stor skala:

Eksempel 2, illustrert ved Fig. 2

En kalsinert, kullholdig skifer med følgende vektsammensetning ble behandlet med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen: 4.452 kg av dette kalsinerte og knuste mineral ble anbragt ved A i 12.112 kg varm svovelsyreoppslutningsvæske L20 som på vektbasis inneholdt:

Oppslemmingen som oppsto ved oppslutningen ved A

og med en temperatur av 110-120°C ble ført til C der den faste fase Sl ble separert fra væskefasen LI inneholdende aluminiumoksyd. Kaken Sl ble skyllet ved D med 8.942 kg av en fraksjon L22 av svovelsur væske som var avsett for oppslutningen på mineralet og hvis sammensetning tidligere er gitt.

Moderlutene inneholdt i kaken Sl ble deretter ekstrahert for

å gi væsken L2 som deretter ble forenet med væsken LI fra C.

Deretter ble blandingen av væskene Li og L2 med en vekt av 15.048 kg tilført til G for klorsulfonering etter tilsetning av HCl.

Kaken S2 som var underkastet denne første skylling, ble over-ført til R der sulfater av urenheter, uoppløselige i oppløs-ningen etter oppslutningen, ble oppløseliggjort i 8.530 kg lett svovelsur tilbakeført væske L4 fra utvasking av inertstoffer ved V.

Væsken L4 hadde følgende vektsammensetning:

Innholdet fra R ble deretter tilført til E der en væske L3 og en kake S3 ble separert fra hverandre.

Resten S3 hadde en masse av 5.554 kg som ble ført til V for skylling med en masse av 6.000 kg vann for å gi den ovenfor nevnte væske L4 og en kake S4 som i tørr tilstand hadde en masse av 2.888 kg og følgende vektsammensetning:

Væsken L3 fra E hadde en masse av 13.434 kg og følgende vektsammensetning :

Denne væske ble tilført til F der den ble saltet ut etter blanding med 3.695 kg av en svovelsur oppløsning L27 med en konsentrasjon av 96%. Oppslemmingen fra F ble deretter til-ført til K der sulfatene av urenhetene i form av en kake S23 samt væsken L23 ble separert.

Kaken S23 hadde i fuktig tilstand en masse 2.595 kg og følg-ende vektsammensetning:

Massen av sulfatene av urenhetene som utgjorde kaken S23 ble ført til W for kalsinering ved en temperatur av mellom 1000 og 1050°C for å oppnå en fast fase, hovedsakelig bestående av oksyder av urenheter, samt en gassfase G21 omfattende vanndamp, S02 og S03, hvilken fase ble ført til P der H2SC>4 ble regenerert.

Væsken L23 fra K med en masse av 14.534 kg hadde følgende vektsammensetning:

Væskeblandingen ble deretter tilført til T for konsentrering ved fjerning av 4.888 kg vann, noe som ga 9.645 kg av en væske L24 som ble tilbakeført mellom H og I for forening med L1 0.

Væsken L24 hadde følgende vektsammensetning:

Den konsentrerte svovelsure væske L27 ble sluppet ut fra P og H- 2S04 var tilsatt for å kompensere for tapet.

Som allerede nevnt, besto væsken L5 av en blanding av væskene LI og L2 samt en saltsyretilsetning. Væsken L5 hadde en masse av 15.07 5 kg og følgende vektsammensetning:

Denne masse L5 med en temperatur av omtrent 100°C ble tilført til G der den ble underkastet klorsulfonering under samtidig tilsetning av 5.000 kg gassformig HCl G13 og 7.380 kg av en væske LII inneholdende HCl og H2S04 og me<^ følgende vektsammensetning :

Blandingen ble kontinuerlig omrørt og den ble avkjølt til 40°C

i nærvær av et inokuleringsmiddel (hydratiserte aluminiumklor-sulf atkrystaller ) som fremmet utfelling av hydratisert alumin-iumklorsulf at med 'formelen AlSO^Cl. 6-7H20.

Oppslemmingen fra G hadde en masse av 22.966 kg og ble til-

ført ved H der 9.393 kg hydratisert aluminiumklorsulfat S10

og 13.562 kg moderlut L10 ble separert.

Kaken S10 ble tilført til L der den ble underkastet skylling

med 6.038 kg av en 32%-ig HCl-oppløsning L12 fra absorbsjons-sonett M. På denne måte ble det oppnådd en kake Sil av rent klorsulfat og væsken LII som allerede er nevnt hva angår dens bruk ved G.

De rene hydratiserte aluminiumklorsulfatkrystaller som utgjorde kaken Sli ble tilført til N der termisk behandling ble utført mellom 300 og 400°C for å forårsake dekomponering av aluminiumklorsulfat og således å oppnå gassformig G15 med en masse av 5.59 2 kg og bestående av vanndamp og HCl som ble absorbert ved M samt en blanding av aluminiumsulfater.

Fraksjonen av basiske og nøytrale aluminiumsulfater ble til-ført til O der produktet ble kalsinert ved 1050°C og det ble oppnådd 1 000 kg rent Al^O- og 2.019 kg av en gassformig fraksjon bestående av en blanding av SC^, SO^ og vanndamp. Den gassformige fraksjon G16 ble ført til P der det ble foretatt en regenerering av H^SO^.

Som tidligere nevnt, hadde væsken L10 en masse av 13.562 kg hvortil det ble satt væsken L24 med en masse av 9.646 kg. Blandingen av væskene L10 og L24 ble tilført til I der den

ble underkastet avgassing for å oppnå en gassformig fraksjon G13 med en masse av 500 kg og G14 med en masse av 446 kg og en væske L18 med en masse av 22.262 kg og følgende vektsammensetning

Væsken L18 ble deretter ført til J der man gjennomførte en konsentrasjon ved fordamping av 1.208 kg vann.

Væsken L19 fra J ble direkte ført tilbake gjennom rørledningen L20 til oppslutningen A og gjennom rørledningen L22 for skylling av inertstoffer og sulfater av urenheter ved D.

Aluminiumoksydet som ble oppnådd på denne måte hadde meget høy renhet. Analysen viste at de sjeldne urenheter som var til stede forelå i en mengde mindre enn det som vanligvis måtte regnes med ved aluminiumoksyder oppnådd ved kjente konvensjonelle prosedyrer:

Fe < 200 p.p.m.

Si < 150 p.p.m.

Ti < 25 p.p.m.

Na < 850 p.p.m.

Ca < 70 p.p.m.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av rent aluminiumoksyd fra et aluminiumholdig mineral inneholdende urenheter, omfattende svovelsyreoppslutning av mineralet, omdannelse av oppslutningsvæsken til en svovelsyre/saltsyreoppløsning, fraskillelse av uoppløselig rest og vasking av denne, utskillelse av en blanding av aluminiumsulfater, kalsinering av denne blanding og tilbakeføring av avgassene, og opparbeidelse av væsken fra vasking av oppslutningsresten, karakterisert ved at: a) væsken fra oppslutningen av mineralet, i nærvær eller fravær av den uoppløselige rest, blandes i varm tilstand og under atmosfæretrykk med en væske inneholdende HCl og H2S04 idet det holdes en temperatur i blandingen på mellom 80 og 90°C; b) væsken inneholdende HCl og H^SO^ avkjøles etter tilsetning av gassformig HCl inntil AlSO^Cl.6-7H2O felles ut; c) hydratiserte aluminiumklorsulfatkrystaller separeres fra moderluten og dekomponeres ved en temperatur under 600°C for oppnåelse av aluminiumsulfater og saltsyredekomponeringsgass; d) blandingen av aluminiumsulfater dekomponeres ved en temperatur under 1050°C for å oppnå rent aluminiumoksyd og svovelsyredekomponeringsgasser som underkastes regenerering ; e) klorsulfatmoderluten avgasses slik at det oppnås HCl som delvis benyttes til utfelling, og delvis til skylling av hydratisert aluminiumklorsulfat etter et konden-sas jons-/absorbs jonstrinn , og konsentrering av den resulterende væske som befris for urenehter før tilbakefør-ing til oppslutning; og f) gassformig HCl fra den termiske dekomponering av alumini-umklorsulf at føres til kondensasjons-/absorbsjonstrinnet, mens væsken fra skylling av aluminiumklorsulfatet anvendes som væsken inneholdende HCl og H^SO^ for klorsulfonering av oppslutningsvæsken.