SE419212B - Forfarande vid framstellning av en aluminiumsulfatlosning - Google Patents

Description

790325041 värmemängder, vilket medför att den bildade lösningen uppnår koktemperatur och vattenånga drivs av. Efter avslutad reaktion får lösningen under avsvalning kristallisera i därför lämpliga anordningar; Allvarliga begränsande nackdelar med den här beskrivna fram- ställningsprocessen är, att man måste vara ytterst försiktig vid doseringen av alumíniumhydroxidmaterialet till syravattenbland- ningen på grund av att lösningen har benägenhet att skumma och att- den därför lätt kokar över, om aluminiumhydroxidmate- rialet satsas i för stor kvantitet per tidsenhet och när koktem- peratur uppnås. Skumningstendensen är extra stark och sålunda synnerligen besvärande, när bauxit används som aluminiumhyd- roxidmaterial på grund av att bauxiten innehåller organiska substanser som påverkar ytspänningen. Överkokníngar innebär synnerligen allvarliga tekniska störningar med långvariga drift- avbrott som följd, vilket innebär väsentlig ekonomisk förlust.

Om ovanstående problem, risker och olägenheter 'ej förelåg vid nuvarande förfarande eller kunde väsentligt elimineras, skulle aluminiumhydroxidmaterialet kunna tillsättas snabbare, varför tillverkningskapaciteten för anläggningarna skulle bli väsentligt större. 1 de fall skumningelfär kraftig tillsätts i dag ofta ett skumdämpningsmedel som bryter skummet. Detta förfarande har emellertid flera väsentliga olägenheter. Skumdämpningsmedel är dyrt, tillsatsen är svår att styra och dosera exakt och överkok- ningar kan därför ej helt förhindras. Dessutom är skumdämp- ningsmedlet en icke önskvärd beståndsdel i det färdiga alumini- umsulfatet, då det i vissa fall kan vâlla olägenheter vid alumi- niumsulfatets användning. l förfarandet enligt föreliggande uppfinning har det överraskande visat sig, att det är möjligt att helt eliminera 'problem av inled- ningsvis antytt slag och samtidigt väsentligt påskynda uppslut- ningsförloppet och öka uppslutningskapaciteten. förfarandet med- ger dessutom att stora besparingar kan göras på underhållssidan, l det konventionella satsvisa förfarandet utsätts materialet 790325041 av vilket apparaturen består, nämligen för stora påfrestningar genom att såväl temperaturen som syrakoncentrationen snabbt varierar inom vida gränser, vilket medför dyrbara reparationer av apparaturen. Sådana variationer undvikes väsentligen helt vid förfarandet enligt föreliggande uppfinning.

Uppfinningen kännetecknas av de drag, som närmare framgår av efterföljande patentkrav. Uppfinningen innebär således att en gasström inblåses i uppslutningslösningen samtidigt_som alu- miniumhydroxidmaterial tillföres. Den inblåsta och genomström- mande gasen har tre funktioner, vilka samtliga på ett överras- kande effektivt sätt samverkar i ett syfte, nämligen att medge ett säkrare och mer lättstyrt förfarande med väsentligt högre tillverkningskapacitet än tidigare kända förfaranden. Gasen har sålunda en omrörande effekt, den bryter vidare skummet mycket effektivt och den bortför den vattenånga som bildas vid den starkt exoterma reaktionen. Varje för ändamålet lämplig gas kan användas, dock föredrages lätt tillgängliga och ofarliga gaser som luft, kväve och koldioxid, men. även mer oxiderande gaser kan om så önskas användas, såsom syre och syreanrikad luft. l de fall trevärt järn förekommer i lösningen skall gaser som reducerar trevärt järn till tvåvärt järn undvikas, då tvåvärt järn ej är önskvärt i lösning.

Förfarandet kan självfallet användas vid satsvis uppslutning, men är synnerligen fördelaktig vid kontinuerlig uppslutning.

Det möjliggör eller, i alla fall, underlättar i hög grad genom- förandet av en kontinuerlig process, och medger sålunda väsent- liga rationaliseringar vad gäller uppslutning av aluminíumhyd- roxidråvaror med svavelsyra för framställning av áluminiumsul- fatlösningar. Uppfinningen skall nu närmare beskrivas och åskådliggöras med hänvisning till följande icke begränsande exem-- pel och till bifogade ritning, i vilken visas en lämplig anlägg- ning för kontinuerlig uppslutning av bauxit enligt förfarandet för uppfinningen. På ritningen visas en uppslutningskon 1, en 7903250-4 Å . ' " behållare för bauxit 2, en skruvmatare 3, ett tvättorn 4, en svavelsyrabehâllare S och ett efterreaktionskärl 6 försett med ångelement- 7 samt en kopparslinga 8 med hål. l uppslutningsko- nens 1 nedre del är i de flesta fall en perforerad platta 9 pla- cerad. Anläggningen kompletteras med en skrivare 10, termoele- ment ll och en manöverplattform 12.

Vid genomförande av förfarandet enligt uppfinningen i denna anläggning matas bauxit från behållaren 2 via skruvmataren 3 ned i uppslutningskonensl övre del. Mängden bauxit, som matas via skruvmataren, kan regleras genom ändring av skruvmatarens hastighet. Samtidigt med bauxiten tillsättes vatten via ledningen 13 och vattenflödet mätes med rotameter 14. Genom att tillsätta vatten, innan den torra bauxiten faller ner i uppslutningskonen förhindras att alltför mycket torr bauxit blâses bort. Koncentre- rad svavelsyra doseras med hjälp av en kolvpump 15 från tan- ken 5 via ledningen 16 till den övre delen av uppslutningsko- nen 1. Doseringen av bauxit, vatten och svavelsyra inställes f enligt önskan före driftens pâbörjande. Svavelsyradoseringen kan korrigeras under gång genom att syranivân i behållaren 5 föl- jes kontinuerligt. Temperaturen i uppslutningskonen 1 registreras med hjälp av termoelementet _11 och skrivaren 10. Luft blåses in i uppslutningskonen via ledningen 17, 13, varvid luftmängden uppföljes med rotametern 19. Avgående reaktionsgaser tvättas med vatten i tvättornet 4. Avgaserna uttages ur- uppslutningsko- nen via ledningen 20 och införes i tvättornets 4 nedre del, me- dan tvättvattnet införes via ledningen 21 i tvättornets övre del.

Tvättade gaser utsläppes ur tvättornet genom ledningen 22. Upp- slutningskonen 1 är försedd med tre ventiler betecknade 23, 24 och 25. Dessa ventiler användes valfritt för uttagning av lös- ning_ur konen för vidare hantering enligt önskan. l- de fall lös- ningen som uttages ur uppslutningskonen ej är helt färdigreage- rad,_uttages lösningen emellertid, som antydes i figuren, via ventilen 24 och fâr passera ned i ett efterreaktionskärl 6 via ledningen 26. Efterreaktíonskärlet 6 är försett med ett ångele- ment 7 som kommer att tillföra lösningen värme för att förhind- 7903250-4 ra en temperatursänkning i lösningen. Kärlet 6 är även försett med en anordning 8 i form av en kopparslinga med hål i dess nedre del 8b som är placerad nära botten i efterreaktionskär- let 6 med vilken luft kan inblåsas för att bryta eventuell skum- bildning i efterreaktionskärlet 6. Ãngelementet 7 tillförs ånga via ledningen 27 och kondenserad ånga uttages via ledningen 28. Uppslutningskonen 1 är i sin botten försedd med ett utlopp betecknat 29, som under drift är avstängt med hjälp av en ven- til betecknad 30. Ventilen 30 öppnas endast för tömning av ko- nen 1 via utloppet 29 efter avverkning av en sats eller, vid kontinuerlig drift, för diskontinuerligt uttag av grovt, oreage- rat material som ej förmår lämna konen via ledningarna 23, 24 eller 25. Vid tillsyn av anläggningen, påfyllning av bauxit och inspektion av uppslutningskonen kan plattformsgolvet 12 utnytt- jas.

Vid en doseringshastighet för bauxit mellan 2,5 och 9,8 kg/min har vid en anläggning av detta slag krävts ett luftflöde vari- erande mellan 0,9 - 54 m /tim. l det följande exempel 3 kommer att ges ytterligare detaljer vid ett fördelaktigt genomförande av uppfinningen i en anläggning' av den art som visas i figu- IEI! .

EXEMPEL 1 Satsvis uppslutning av bauxit med svavelsyra genomfördes i en 5 l .glasbägare, som var nedsänkt i ett glycerinbad vid llßoC.

En kopparslinga med hål för luftinblåsning placerades 1-2 cm från glasbägarens botten. Ovanför kopparslingan fanns en glas- __ omrörare. Svavelsyra och vatten blandades i bägaren, varvid temperaturen'steg till 84-86°C. Därefter tillsattes med viss kon- stant hastighet ekvivalent mängd bauxit, 900 g. Temperaturen steg, när bauxiten började doseras och nådde ganska snart kok- temperatur." Skumbildningen var kraftig. Under doseringen blås- tes luft genom lösningen. Följande resultat uppnåddes: 790325044 6 Bauxu- ' Lufz- skumhajd dosering flöde g/ min l/ h cm 100 200 12-13 165 400 8-10 180 600 3-4 Försöket visar, att det är möjligt att tillföra bauxiten på be- tydligt kortare tid, när luftflödet ökas. Skumhöjden är tack vare det högre luftflödet minst vid den snabbaste tillförseln.

EXEMPEL 2 Kontinuerlig uppslutning i laboratorieskala har genomförts i en kon med spetsen vänd nedåt, rymmande 10 l. Bauxit, svavelsy- ra och vatten doserades samtidigt och kontinuerligt i konen.

Doseringen var sådan, att reaktionsmassans medeluppehâllstid i konen var ca 10 minuter. Luft blåstes kontinuerligt in i ko- nen genom dess spets. Luftflödet var 3 m3/h. Det skum som bil- dades bröts effektivt av denna luftström. Reaktionslösningen togs kontinuerligt ut genom ett sidorör upptill i konen. Lösning- en fick rinna till ett efterreaktionskärl, som hölls vid 113-115°C. l detta fanns en perforerad kopparslinga, genom vilken blåstes luft i korta perioder, när skum utvecklades. Skummet bröts där- 'vid effektivt. Temperaturen var i konen 120°C och i efterreak- mm skärm 116°c.

Prov togs på lösningen dels när den lämnade konen, -där medel- uppehâllstiden 'var 10 min, dels efter 2 h uppehâllstid i efter- reaktionskärlet. Analyserna gav följande resultat: 790325041 7 Utgående Lösning från lösning efterreaktions- från konen kärlet efter 2 h Al % 6,0 6.1.

FE % 2:9 Vattenolösligt % 4,8 2,6 Svavelsyraunderskott % 1,0 1,2 Svavelsyraunderskottet anger avvikelsen i sulfatinnehâll, ut- tryckt som svavelsyra, i relation till de stökiometriska förhål- landena i Al2(SO¿)3 och Fe2(S0¿)3. En färdigreagerad lösning bör ha ett syraunderskott omkring 1-2 96.

Analyserna visar, att lösningen från efterreaktionskärlet är fär- digreagerad och att huvuddelen av reaktionen skett redan i ko- nen, trots den korta uppehâllstiden där. Luftgenomblåsningen har dels fullständigt brutit det bildade skummet, dels genom värmebortförsel möjliggjortatt satsningen av bauxiten kunnat genomföras på mycket kort tid.

EXEMPEL 3 Kontinuerlig uppslutning har i försökssyfte genomförts i en an- läggning av den art som visas i figur .1. Reaktionen genomför- des sålunda i en kon l med spetsen vänd nedåt, varvid konvin- keln var 43° och konens volym totalt var 400 l. ' Bauxiten inmatades med hjälp av skruvmataren 3 och vattnet leddes från ledningen 13 in genom samma rör som bauxiten. Där- igenom fuktades bauxiten och detta var en stor fördel, då annars det finkorniga 'materialet lätt hade kunnat blåsas bort. Svavel- syran pumpades in i konen genom en separat ledning 16.

Luft blåstes in genom konspetsen via ledningen 17, 18 och luft- mängden uppmättes med mätaren 19Å En perforerad horisontell platta 9 var insatt i konen i dess nedre del för att luftfördel- ningen skulle bli jämnare. Reaktionsblandningens temperatur re- gistrerades med hjälp av termoelementet ll och skrivarinstrumen- tet 10. Avgående reaktionsgaser tvättades med vatten i tvättor- 79032504; net 4. Reaktionslösning avtappades genom ventilen 24 upptill på konen och fick reagera färdigt i efterreaktionskärlet 6 som var försett med ett ângelement 7 för att förhindra temperatur- sänkning.

Reaktionstemperaturen var i de flesta försöken l20-l25oC. I l en försöksserie bestämdes den sk volymutnyttjandegraden, dvs hur stor del av konens volym_som upptogs av fast eller flytande substans. Resterande volym upptogs av skum och luft. Vid dose- ringen 18 kg/min av bauxit +ysvavelsyra + vatten blev exempel- vis volymutnyttjandegraden 69 %. Det kunde visas, att volymut- nyttjandegraden med godgapproximation är en ratlinjig funktion av luftflödet och att volymutnyttjandegraden minskar med ökande dosering .

Följande samband erhölls mellan volymutnyttjandegraden och luftflödet vid olika bauxitdoseringar: Bauxitdosering Volymutnyttjning kg/min % 4,5 ~ 4,9 x lufrnöae (m3/h) 6,7 2,5 x mftnöae (få/h) 9,7 1,2 x mftnaae (nå/h) Maximalt uppnåddes ca 75 % volymutnyttjning.

I ett försök doserades 9,7 kg bauxit/min, 16,3 kg svavelsyra/min och 12_,5 kg vatten/min. Luftflödet genom konen var 45 m3/h.

Efter ll minuters dosering togs prov 'på lösning i konen, som vi- sade att svavelsyraöverskottet var 5,8 %. Följande analyser erhölls! sedan efter olika långa reaktionstider i efterreaktionsbehâllaren. 7903250-'4 9 Tid, min Svavelslraunderskott, % 30 -1,Å 60 -0,4 90 0,1 120 0,5 150 0,8 I efterreaktionsbehållaren erhölls således en lösning, som efter kristallisation är helt jämförbar med produkt, framställd enligt konventionellt förfarande.

Om luftflödet genom konen är för lågt under uppslutningen kom- mer en våldsam överkokning att ske. Vid ökad hastighet för bauxitdoseringen ökar mängden erforderlig luft per kg bauxit.

Vid exempelvis 50 kg bauxit/min är det erforderliga luftflödet ca 0,3 m3/kg bauxit vilket ger ett totalt luftflöde av ca 930 ma/tim. Vid 100 kg bauxit/min blir motsvarande värden ca 0,6 m3 luft/kg bauxit respektive 3600 m3 luft/tim. Dessa värden har erhållits vid användning av en kon med volymen 400 liter.

Vid en större kon ökar uppehâllstiden, vilket medför att mindre luftmängder erfordras. l en anläggning av den art som visas i figuren kan en kon med volymen ca 2 m utnyttjas för upp- slutning av ca 50 kg bauxit/min. Det erforderliga luftflödet vid en dosering' av 50 kg bauxit/min kommer vanligen att ligga mel- lan 200 och 900 m3/tim med en uppehâllstid på ca 8 min.

Claims (1)

1. 790325041 10 PATENTKRAV:

1. Förfarande vid framställning av en aluminiumsulfatlösning, varvid en aluminiumhydroxid innehållande råvara, särskilt produkt från Bayer-processen eller bauxit, tillsättes en svavelsyravattenlösning under uppslutning av råvaran och bildning av en aluminiumsulfatlösning, k ä n n e t e c k- n a t av att en gasström blåses genom svavelsyravattenlös- ningen åtminstone under tíllsättningen av huvuddelen av råvaran i en mängd tillräcklig föriatt från lösningen bortföra vid den exoterma reaktionen under uppslutningen bildad väsentlig grad elimineras, och att gasen med avseende på vattenånga, varvid skumning vid uppslutningen i sin reduktionsförmåga väljes så, att någon väsentlig reduk- tion av vid uppslutningen eventuellt lösta Fe(lII)-joner ej äger rum. av Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t att gasen utgöres av luft. Förfarande enligt krav l och 2, k ä n n e t e c k n a t av att gasen finfördelas vid genomblåsningen. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e- av att uppslutningen genomförs i en kon med att tecknat spetsen riktad nedåt och av gasen inblåses genom konspetsen .