SE426689B - Forfarande for framstellning av ren aluminiumoxid utgaende fran aluminiumoxidmineral innehallande fororeningar - Google Patents

Description

h; 7802201-9 var tillsammans med aluminium ingår i mineralen och som kan vara av mycket varierande slag från ett mineral till ett annat. Förfarandet enligt denna patentskrift har icke heller gjort det möjligt att fram- ställ ren aluminiumoxid med en cyklisk process.

I andra publikationer av senare datum, exempelvis franska patentskriften 1 558 347 och 2 160 743 har man föreslagit cykliska processer innefattande angrepp av svavelsyra, och i dessa publikatio- ner anges medel för eliminering av vissa föroreningar och erhållande av ren aluminiumoxid av önskad metallurgisk kvalitet. För att man skulle uppnå detta resultat utspäddes emellertid den sura lösningen av aluminiumsulfat, som likaledes såsom föroreningar innehöll järn, magnesium, alkalimetaller, etc., med vatten eller med en saltsyra- lösning, kyldes till en lämplig temperatur och mättades med klor- vätegas så att aluminiumkloridhexahydrat utfälldes. Den sistnämnda föreningen, som separerades från moderluten, underkastades därefter rening genom upplösning och utfällning genom mättning av lösningarna med klorvätegas, varvid en operation kunde upprepas ett flertal gån- ger. Även om dessa metoder erbjuder flera fördelar, bland vilka kan nämnas framställning av en ren aluminiumoxid, har det vid fort- satta försök inom detta område enligt uppfinningen visat sig möjligt att åstadkomma ett nytt förfarande som är mer ekonomiskt med saltsyra och samtidigt ger mycket ren aluminiumoxid med den önskade metall- urgiska kvaliteten. Det har helt överraskande visat sig att det är möjligt att behandla en svavelsyralösning härrörande från angrepp på eller lakning av ett aluminiumhaltigt material vid atmosfärstryck, med HCl-H2SO4 vid en temperatur understigande men nära kokpunkten, utan att några förluster uppkommer på grund av avgivande av salt- syraângor.

Förfarandet enligt uppfinningen har de i kraven angivna kännetecknen. Det innefattar närmare bestämt följande väsentliga kännetecken: ' Lakning av det aluminiumhaltiga materialet, som även inne- håller andra beståndsdelar, såsom järn och titan, med en svavel- yyralönning innehållande, räknat på vikten, mellan 40 och 60% fri HBSUJ samt mellan 6 och 12% av de olika slags metaller som utgör föroreningar i det behandlade materialet och härrör från âterföring i kretslopp av denna lösning, varvid man efter behandlingen erhåller en lösning med hög halt av upplöst aluminiumsulfat med en koncentra- tion som kan uppgå till motsvarande 12 viktprocent A1203. Behandlings- suspensionen (lakningssuspensionen) hålls vid en temperatur under kokpunkten under behandling vars varaktighet ligger mellan 1/2 timme ock Å timmar. 7802201-9 3 Separationen av lakningsåterstoden innefattande icke angripna oxider, huvudsakligen kiseldioxid och olösliga sulfater, samt en svavel- syralösning med hög halt av aluminiumoxid.

Sköljning av återstoden från lakningen för extrahering av impregnerad moderlut med hjälp av en lämplig mängd i kretslopp àterförd svavelsyra som fortfarande innehåller mycket ringa mängd aluminiumoxid och som kombineras med den på aluminiumoxid rika svavelsyralösningen.

Behandling av lakningsåterstoden med en svagt svavelsur lösning, som åstadkommer upplösning av olösliga sulfater och möjliggör separation av inerta beståndsdelar från den för âterupplösning av föro- reningssulfater använda lösningen, som behandlas för tillvaratagande av värdefulla komponenter.

Blandning av den på aluminiumoxid rika svavelsyralösningen med en HC1-It§O4- lömnng ' , som återföres i kretslopp, samt med gas- formig HCl, som återföres i kretslopp.

Kylning av den erhållna HCl-HQSOÄ- lösningen innehållande aluminiumoxid och upplösta föroreningar så att utfällning av hydratiserat aluminiumklorfidmflfatnæd formeln AlSO4Cl,6-7H2O erhålles.

Separation av kristallerna av hydratiserat aluminiumklornmm, fat., som är impregnerade med moderlut, från den HCl-Heson- lösningen 'med innehåller huvuddelen av föroreningarna.

Tvättning av kristallerna av hydratiserat aluminiumkloridsul- fatnæd saltsyralösning, som återföres i kretslopp, följt av separation av dessa kristaller från impregneringslösningen, som bortföres med salt- syralösningen.

Termisk sönderdelning i ett första steg av aluminiumklorid- sulfat till aluminiumsulfat och återföring i kretslopp av bortgående gasformig HCl samt vatten.

Termisk sönderdelning i ett andra steg av aluminiumsulfat till AIZO3 och återföring i kretslopp av gasformiga effluenter bestående av en blandning av S02 och S03 samt H20.

Blandning av återupplösningsvätskan av föroreningssulfaterna med en koncentrerad i kretslopp âterförd svavelsyralösning, som åstad- kommer utfällning av föroreningssulfater.

Separation av föroreningssulfaterna och svavelsyralösningen, som efter koncentrering tillsättes_till lösningen innehållande HCl och HZSO4 härrörande från separationen av aluminiumkloridmflfat.

Termisk sönderdelning av föroreningssulfaterna för erhållan- de av oxid av järn, titan och en gasformig blandning av S02, S03 och vatten. 7802201-9 Avgasning av den blandning som bildas av lösningen innehållan de HCl och H S04 samt svavelsyralösningen som härrör från separationen 2 av sulfaterna av föroreningar, samt återföring därav till lakningsbehand~ lingen.

Den för lakning av de aluminiumhaltiga mineralerna använda lösningen utgöres av vattenhaltiga i kretslopp återförda lösningar inne- hållande fri svavelsyra, varvid mängden därav justerats genom tillsats utifrån, som kompenserar för förluster, liksom olika metallsulfater i ringa mängd, som för var och en av dessa föreningar är en funktion av lêtligheten i dessa sura lösningar. .

Lakningen av det aluminiumhaltiga mineralet genomföras i värme vid en temperatur under men nära kokpunkten, vid atmosfärstryck och under en tidrymd som kan variera mellan l/2 timme och 5 timmar.

Efter lakningen av det aluminiumhaltiga materialet med svavelsyra underkastas lakningsprodukten, som utgöres av en flytande fas innehållande lösliga aluminiumsulfater och en fast fas bestående av inerta ämnen och olösliga föroreningssulfater, en separation i två faser.

Den flytande fasen behandlas därefter vid atmosfärstryck i värme med en lösning innehållande svavelsyra och saltsyra bestående exempelvis av den i kretslopp àterförda lösning som härrör från sluttvättningen av det hydratiserade aluminiumklorsulfatet efter separationen från moder- luten, liksom med en tillsatt saltsyralösning, som kompenserar förluster- na i cykeln, samt med klorvätegas som återföres i kretslopp från en avgasningsoperation.

Lösningen innehållande saltsyra och svavelsyra kyles därefter under omröring på ett reglerat sätt till en temperatur nära 40°C i när- varo av kristaller härrörande från en föregående operation, varvid den för kristallisering erforderliga tidrymden är högst av storleksordningen timmar. Huvuddelen av den aluminiumoxid som förefinnes i lakningslös- ningen utfälles 1 form av hydratiserat aluminiumkloridsulfat med formeln AlSO4Cl, 6 eller 7H2O, under det att föroreningarna kvarstannar i upplöst tillstånd i den saltsyra- och svavelsyrahaltiga lösningen.

Enligt en variant av förfarandet kan man före separeringen och sköljningen av kakan med i kretslopp återförd saltsyralösning genom- föra extraktion av kristallerna av hydratiserat aluminiumkloridsulfat från produktionscykeln i avsikt att använda dessa i denna form. I sådant fall tillföres ekvivalenta mängder av svavelsyra och saltsyra i cykeln i form av lösningar för att kompensera för de motsvarande förlusterna. " 7802201-9 I det mest allmänna fallet underkastas kristallerna av hydratiserat aluminiumkloridsulfat värmebehandling vid en temperatur av högst GOOOC men företrädesvis mellan 300 och 400°C så att man erhåller en blandning av sulfater och gasformiga effluenter bestående av vatten- ånga och Hcl som därefter tvättas och absorberas.

Enligt en variant av detta förfarande kan blandningen av aluminiumsulfater bestående huvudsakligen av basiskt sulfat motsvarande formeln 3Al2O3,4SO3,O-2H20 och till mindre del av neutralt sulfat Al2(SO4)3, vars medelsammansättning motsvarar formeln Al2O3,2SO3, extra- heras från produktionscykeln i dessa två former som därefter kan sepa- reras från varandra med åtgärder som är välkända för fackmannen. I sådant fall införes ekvivalenta mängder av svavelsyra i cykeln i form av lös- ning för att kompensera för motsvarande förluster.

I det allmänna fallet upphettas blandningen av basiska och neutrala aluminiumsulfater i hett tillstånd till en temperatur av lO50°C, varvid man åstadkommer sönderdelning av sulfaterna till bildning av ren aluminiumoxid och en gasblandning bestående av SO2,,SO3 och H20, som omvandlas till H2SQ4.

Moderluten från separeringen av kristallerna av aluminium- kloridsulfat, som kan innehålla föroreningar av titan, järn, etc. i upp- löst tillstånd, avgasas genom upphettning, den.avskilda gasformiga saltsyran återföres i kretslopp varefter den erhållna svavelsyralösningen koncentreras genom indunstning varvid vatten avlägsnas. Därefter kan föroreningarna av järn, titan,-etc. utfällas i form av sulfater eller i form av dubbelsulfater såsom beskrives i den franska patentpublikationen 75/32.026. Svavelsyralösningen återföres därefter i kretslopp för lak- ning. En fraktion av denna svavelsyralösning kan utnyttjas för tvättning av lakningsåterstoden.

Såsom angivits i det föregående underkastas lakningsåter- stoden, som utgöres av inerta ämnen och olösliga föroreningssulfater, en behandling med en svagt svavelsur lösning som åstadkommer upplösning av dessa sulfater. Denna lösning tillsättes därefter koncentrerad svavel- syra så att utfällning av föroreningssulfaterna erhålles, vilka separeras och därefter underkastas sönderdelning till motsvarande oxider samt en gasformig blandning av S02, S03 och-vattenånga, som omvandlas till svavel- syra.

.Förfarandet enligt uppfinningen utgöres av en cyklisk process som gör det möjligt att tillvarataga ren aluminiumoxid samt en blandning av komplexa salter innehållande huvudsakligen järn och titan samt övriga föroreningar. Förbrukningen av reaktionskomponenter är låg och avser 7802201-9 ' * endast komplettering av förlusterna av svavelsyra och saltsyra, som huvudsakligen beror på mekaniska orsaker.

Förfarandet enligt uppfinningen är tillämpbart på behandling av naturliga eller artificiella aluminiumhaltiga material innehållande föroreningar, och bland dessa material kan nämnas aluminiumsilikat- mineral, sâsom kaolin, kiseldioxidhaltig eller silikathaltig bauxit, kaoliniska lerarter, skifferarter, som eventuellt innehåller kol eller olja, eller orena aluminiumoxider eller aluminiumsulfater härrörande från primära eller föregående processer.

Uppfinningen beskrives i det följande närmare under hänvis- ning till fig. 1 och 2, som är avsedda att åskådliggöra förfarandet enlig! uppfinningen.

Enligt fig. l införes det aluminiumhaltiga mineralet och den för lakningen använda svavelsyralösningen L23 i lakningsreaktorn (A). Den uppslamning som erhålles efter lakningen behandlas vid (B) med en i kretslopp återförd lösning av svavelsyra och saltsyra (eller kloro- svave1syra(1iqueur _sulfochlorhydrique) Lll varefter man vid (C) genomför separation i en kaka S1 och en lösning Ll med hög aluminiumoxidhalt inne- hållande vissa lösliga föroreningar. Moderluüæn i kakan S1 extraheras vid (D) med en fraktion L22 av den svavelsyralösning som är avsedd för lakningen av mineralet. Moderluten L2 som extraherats på detta sätt blandas med lösningen Ll och ger, eventuellt efter tillsats av HCl lös- . Den erhållna kakan S2 tvättas därefter med vatten vid (E) och ger en inert extraherad återstod vid (U), som huvudsaligen utgöres ningen L av kiseldioxid, samt en lösning L3, som vid (F) koncentreras genom indunstning av en del av vattenhalten, under det att den erhållna svavel- syralösningen L4 återföres till lakningen (A).

Lösningen Ls bildas genom blandning av lösningarna Ll och L2 och en lösning av saltsyra som införes för att kompensera för förluster.

Den på detta sätt erhållna blandningen föres till (G) där man samtidigt inför gasformig HCl G13 härrörande från avgasningen (I) samt genomför kylning under omröring till 40°C i närvaro av ympmedel. Man erhåller på detta sätt fällningen av hydratiserat aluminiumkloridsulfat med samman- sättningen AlSO4Cl, 6 eller 7H2O.

Kristallerna S10 av kloridsulfatet separeras vid (H), under det att moderluten Llo innehållande upplösta föroreningar, exempelvis järn, titan, etc. föres till steg (I).

Kristallerna S10 föres därefter till (L) där man genomför sköljning med en saltsyralösning L 12 absorptionen (M). Man erhåller på detta sätt kristaller S11 som är fria härrörande från kondensations- ,¿-._______,,_,_,___.__.. .._.._._._ _.__.l. .. _ . .- ...ha ...sve-_ ' 7802201-9 7 från moderlut Llo under det att lösning tillförd från Llz bildar en lösning av saltsyra och svavelsyra (eller klorosvavelsyra) Liz, som innehåller en ringa mängd föroreningar och användes vid (B).

De rena kristallerna av hydratiserat aluminiumkloridsulfat sll impregnerat med sköijvätska föres till (N) där en värnebenanaiing vid temperaturen av 300-40000 genomföres och åstadkommer sönderdelning av det hydratiserade aluminiumkloridsulfatet till en blandning av alu- miniumsulfater och en.gasformig effluent G15 bestående av vattenånga och HCl, som absorberas vid (M).

Den fasta produkt som erhålles vid denna första termiska sönderdelning och som utgöres av en blandning av basiska och neutrala aluminíumsulfater, föres till (O) och underkastas där kalcinering vid 105000 till bildning av ren aluminiumoxid, som tillvaratages vid (Q) samt en gasblandning, bestående av S02, S03 och H20, som vid (P) omvandlas till HZSO4 och bildar svavelsyralösningen L27, som föres till (I).

Lösningen LI7, som innehåller HCl och HZSO4 (sulfochlor~ hydrique) och utgöres av blandningen av lösningen Llo samt en tillsats av HZSO4, införes vid (I) där avgasning genomföres så att man erhåller en lösning som praktiskt taget utgöres av svavelsyralösningen Ll8 men som fortfarande innehåller föroreningar och gasformig HC1 och som föres till (G) och (M) genom ledningarna G13 och G14.

Lösningen LI8, till vilken eventuellt satts katjoner, som kan bilda komplexa sulfater med järn och titan, föres till (J) där koncentrering genomföres genom indunstning av vatten.

Suspensionen Ll9, som utmatas från (J) utgöres av en upp- slamning innehållande en fast fas bestående av komplexa förorenings- sulfater, som skall avlägsnas, samt en flytande fas som utgöres av en svavelsyralösning. De båda faserna separeras därefter vid (K) i en kaka S innehållande en blandning av komplexa sulfater av järn och titan, etc. som kan nyttiggöras samt en lösning Lzo som återföres i kretslopp genom ledningarna Lzl och L23 till lakningen (A), och genom ledningarna Lzl' och L22 för tvättning av inert material vid (D).

Enligt fig. 2 införes lakningsuppslamningen från (A) vid (C) där separation genomföres i en kaka S1 och lösningen Ll innehållande aluminiumoxid och vissa upplösta föroreningar. Lösningen Ll sammanföres därefter med lösningen L2 och bildar lösningen L5, till vilken eventuellt sättes Hcl om förluster härrörande från den cykliska processen måste kompenseras för. Lösningen L5.införes därefter vid (G) där lösningen be- handlas med lösningen Lll av saltsyra och svavelsyra (eller klor och svavelsyra) härrörande från (L). 7802201-9 " 8 Eftersom återföringen av lösningen av saltsyra och svavelsyra (eller klorosvavelsyralösning) genomföres efter separation av olösliga be- ståndsdelar efter lakningen utgöres kakan S1 av inerta material och föroreningssulfater, som är olösliga i lösningen efter lakningen, Samt av impregnerande moderlut. Denna moderlut avlägsnas vid (D) med L22 och ger en kaka S2 samt en lösning L2, som tillsättes till Ll såsom an- givits i det föregående.

Den erhållna kakan S2 föres därefter till (R) där de sul- fater som är olösliga i lösningen efter lakningen till stor del återupp- lösas i den i kretslopp förda svavelsura lösningen L4 härrörande från tvättning av sterila material.

Innehållet i (R) införes därefter vid (E) där separation genomföres i en lösning L3 och en kaka S3, som sköljes vid (V) med vatten och ger en inert återstod som väsentligen utgöres av kiseldioxid, samt den i det föregående nämnda lösningen L4, som âterföres i kretslopp till (R) och användes för återupplösning av vissa beståndsdelar i S2.

Lösningen L3 innehållande återupplösta föroreningssulfater införes vid (F) där lösningen behanddas med en koncentrerad svavelsyra- lösning L27 härrörande från (P). På detta sätt åstadkommas utfällning av föroreningssulfater vid (F), och innehållet föres till (K) där separation gcnomföres i föroreningssulfater S23 och moderlut L23.

Föroreningssulfaterna S23 kalcineras därefter vid (W) och ger oxider av föroreningarna, järn, titan, etc. samt en gasblandning G21 innehållande H20, SO och S03) som föres till (P) för att möjliggöra regenerering av HZSO4.

Lösningen L23, som härrör från (K) införes vid (T) och under- 2 kastas därefter koncentrering med eliminering av vatten och bildning av en lösning L24 med högre koncentration av HZSO4, som återföres i krets- lopp uppströms i förhållande till (I) och blandas med lösningen Llo.

Lösningen L27 härrörande från regenereringen (P) kan even- tuellt tillsättas H SO för kompensering av de förluster som bildas 2 4 under kretsloppet 1 sin helhet.

Såsom angivits i det föregående införes lösningen L5, som utgöres av blandningen av lösningarna Ll och L2 samt en eventuell till- sats av HCI för kompensering av förluster under kretsloppet, vid (G) och underkastas här en sulfoklorering (sulfochloruration) genom samtidig införing av gasformig HC1 G13 härrörande från avgasningen (I) och en lösning Lll innehållande HCl och HZSO4 härrörande från separationen (L).

Under det att blandningen hålles under omröring sänkes därefter tempera- turen hos mediet till cirka 40°C, exempelvis, i närvaro av ympmedel för n . f 7802201-9 9 âstadkommande av utfällning av hydratiserat aluminiumkloridsulfat med formeln AlSO4Cl,6~7H2O.

Kristallerna S10 av kloridsulfat separeras vid (H) under det att moderluten Llo föres till (I) för avgasning.

Kristallerna S10 införas vid (L) och underkastas där skölj- ning med en saltsyralösning härrörande från absorptions-kondensationen (M). På detta sätt erhålles kristaller av kloridsulfat S11 befriade från moderlut LIO, och denna lösning, som föres genom ledningen Llz, utgör den lösning av HCl och H2S04 Lll, som användes vid (G).

De rena kristallerna av hydratiserat aluminiumkloridsulfat S11, som är impregnerade med sköljvätska, föres till (N) där de under- kastas värmebehandlinq mellan 300 och 400°C, som åstadkommer sönderdel- ning av det hydratiserade kloridsulfatet till bildning av en blandning av aluminiumsulfater och gasformig effluent G15 innehållande vattenånga och HCI, som absorberas vid (M).

Den fasta fraktion som bortföres från (N) utgöres av en bland- ning av basiska och neutrala aluminiumsulfater samt införes vid (0) och underkastas där kalcinering vid lO50°C till bildning av ren aluminium- oxid, som tillvaratages vid (Q), samt en gasformig effluent bestående av en blandning av S02, S03 och HZSO4, som underkastas regenerering vid (P) till bildning av H2SO4, som utgör den svavelsyralösning L25, som tillföras till (T) genom ledningen L26 och (F) genom L27.

Lösningen LI7 innehållande HCl och HZSO4, som beretts genom sammanblandning av lösningarna Llo och L24, införes vid (I) och under- kastas där avgasning till bildning av en lösning som i praktiken utgöres av en svavelsyralösning Lla samt gasformig HCl, som föres till (G) och (M) genom ledningarna G13 och G14.

Lösningen Lls föres därefter till (J) och underkastas där koncentrering genom förångning av vatten.

Den koncentrerade lösningen Llg, som bortföres från (J), återföres direkt i kretslopp genom ledningen Lzo till lakningen (A) och L22 till sköljningen av inert material och föroreningssulfater vid (D).

Exemgel 1. (âskådliggjort med fig. 1) Man behandlar med förfarandet enligt uppfinningen kaolin med sammansättningen: Al2O3 28,23 % Fe 03 0,79 % Tiöz 1,81 æ SiO m.m. 39,92 % % Hzøzsâsom impregnering och beståndsdel i mineral 29,25 7802201-9 4.034 kg av detta mineral införes vid (A) i 8.943 kg av en het svavel- syralaklösning L23 innehållande i vikt-%: HZSO4 totalt 65,22 % HZSO4 fri 53,99 % Al2O3 (såsom sulfat) 0,87 % TíO2 (såsom sulfat) 0,06 % NH3 (såsom sulfat) 2,99 % H20 30,86 % Den efter'lakningen erhållna uppslamningen överfördes där- efter till ett annat kärl och behandlades vid.(B) med 7.380 kg av en lösning Lll innehållande HCl och HZSO4 med följande sammansättning i vikt~%: Al203 0,47 % Fe2O3 0,12 % Ti02 0,05 % NH3 1,45 % HZSO4 totalt 22,56 % HCl 20,08 % H20 55,27 % Uppslamningen innehållande HCl och HZSO4 hade en temperatur av 80-90°C och fördes därefter till (C) där separering genomfördes i fast fast S1 och flytande fas L1 innehållande aluminium och vissa lös- liga föroreningar.

Kakan S1 sköljdes därefter vid (D) med 5.000 kg av en lös- ning L22 erhållen från samma källa som lösningen L23, som användes vid lakningen.

Moderluten från S1, som var innesluten i S2, extraherades därefter och sammanfördes med lösningen Ll innehållande HCl och HZSO4 härrörande från (C).

Kakan S2 infördes vid (E) där den underkastades sköljning med vatten till bildning av en lösning L3 med vikten 4.722,20 kg och en inert återstod S3 med torrvikten 1.996 kg i vilken vätskeåterstoden utgjorde en tvättförlust med vikten 277,80 kg. Återstoden S3 innehöll i vikt-%: Al2O3 ' 5,71 % Fe2O3 0,30 % TiO2 3,30 % Si02 mm. 90,69 % f 7802201-9 ll Lösningen L infördes därefter vid (F) där lösningen under- kastades koncentrering genom förångning med avlägsnande av 1.500 kg vatten så att man erhöll 3.222 kg av en lösning L4, som återfördes i kretslopp till lakningen av mineralet och som hade följande sammansättning i vikt-%: AIZO3 0,87 % TiO2 0,06 % NH3 3,01 % HZSO4 tøtalt 65,24 % H20 . 30,82 % Lösningen scm utgöres av en blandning av Ll och L2 med en vikt av 19.859 kg, till vilken satts 27 kg HCl med koncentrationen 37 % för kompensering för förluster i kretsen, införes vid (G) och kyles där under införing av gasformig HCl till cirka 40°C under omröring och i närvaro av ympmedel vilket ger upphov till fällning av hydratiserat alu- miniumkloridsulfat.

Efter utfällningen föres suspensionen av kristaller av aluminiumklorsulfat i moderluten till (H) där separation genomföres i en kaka S10 med en torrvikt av 5.636 kg och en moderlut L10 innehållande upplöstaföroreningar, såsom järn, titan, etc., med en vikt av 10.993 kg.

Kristallerna Slo sköljes vid (L) med 6.038 kg av en saltsyra- lösning Llz, som återföres i kretslopp och som har koncentrationen 37 % och härrör från absorptions-kondensationen (M).

Efter sköljning erhåller man 7.380 kg av en i kretslopp åter- förd lösning Llz vid (B) med den i det föregående angivna sammansättningen och 8.051 kg fuktiga kristaller som bildar en kaka S12.

Kakan S12 hade i torrt tillstånd följande sammansättning i vikt-%: Al2O3 17,92 % HZSO4 34,43 % HCl 12,82 % H 0 (kristallvatten) 34,83 % 2 Efter överföring till ett annat kärl vid (N) underkastades kristallerna i kakan S12 värmebehandling mellan 300-400°C som ger upphov till sönderdelning av det hydratiserade aluminiumkloridsulfatet till en blandning av aluminiumsulfater och 5.592 kg avgaser G15 bestående av vattenånga och HCl, som absorberad vid (M).

Blandningen av aluminiumsulfater hade en vikt av 2.589 kg och kalcinerades vid (0) vid en temperatur av 1050°C till 1.000 kg ren Alq03, 2,019 kg av en gasblandning G16 bestående av vattenånga, S02 och WWV 78022Û1"9 'I 12 503, men en viktförlust av 20 kg fastställdes under kalcineringen och 450 kg vatten infördes med bränslet.

Gasblandningen G16 fördes därefter till (P) där gasbland- ningen användes för regenerering av svavelsyra. Från regenereringen (P) avtappades L27, som representerade den mängd 95%-ig HZSO4 som införde i avgasningszonen (I).

Moderluten Llo med vikten 10.993 kg tillfördes 362 kg i kretslopp âterförd H2S04 med koncentrationen 95,8 %. Till moderluten till fördes även 84 kg (NH¿)2S04, vilket möjliggjorde slutlig eliminering av närvarande föroreningar med användning av den behandling som beskrives i den franska patentpublikationen 75/32.026, 20 oktober 1975.

Blandningen av Llo, HZSO4 och (NH4)2SO4 som bildade lös- ningen LI7, vilken infördes i avgasningsreaktorn (I) hade vikten ll.438 kg och följande sammansättning i vikt-%: Al2O3 0,90 % FEZO3 0,23 % TiO2 0,10 % NH3 2,93 % HZSO4 totalt 46,16 % HCl 8,27 % H20 , 41,41 % Denna lösning Ll7 infördes vid (I) där den underkastas avgasning under bildning av gasfraktionerna G13 och G14 motsvarande 946 HC1, som tillfördes till (G) och (M), samt 12.512 kg av en lösning L18, som praktiskt taget utgöres av en svavelsyralösning med följande sammansättning i vikt-%: Al2O3 0,82 % Fe2O3 0,21 % TiO2 0,09 % NH3 2,68 % HZSO4 fri 47,05 % H2SO4 tótalt 57,63 % H20 38,57 % Lösningen Ll8 fördes till (J) där 1.469 kg vatten avlägsnades genom indunstning så att man erhöll 11.043 kg lösning L19 bestående av en fast dispergerad fas i en vätskefas, vilken infördes vid (K). Denna fraktion Llg gav 322 kg (i torrt tillstånd) av en kaka S20, vars be- ståndsdelar avlägsnades vid (R), och 10.721 kg av en svavelsur lösning LZO, vars huvuddel var avsedd för återföring till lakningen (A). * 78022Û1~9 13 Kakan S utgüordes av komplexa föroreningssnlfater, scm skulle bortskaffas och som utfällts under indunstningen vid (J), samt hade íöljande sammansättning i vikt-%: A12o3 3,10 s Fe2o3 s,o1 % Tioz 2,17 % NH3 4,04 s n2so4 fri_ 29,50 % n2so4 totalt 68,01 % H20 ' 14,61 % Lösningen Lzo återfördes genom ledningen L23 till lakning och genom ledningen L22 för tvättning av inerta beståndsdelar vid (D) av närva Analysen av den erhållna aluminiumoxiden visar att halten rande föroreningar understiger eller är lika med halten av fö reningar i aluminiumoxidprodukter som erhållas vid konventionella i stor skala genomförda industriella processer: Fe 200 ppm Si 150 ppm Ti 0 _ 25 ppm Na 800 ppm gxompel 2. (motsvarar fig. 2) En kalcinerad kolhaltig skiffer med följande sammansättni i vikt-% behandlades enligt uppfinningen: Al2O3 26,90 % Fe203 7,21 % Ti02 l,Ol % Na2O 0,25 % K20 4,00 % Mg0 1,91 % PZOS 0,20 % V205 0,04 % CaO 0,54 % S102 mm 56,72 % H 0 1,22 % 4.452 kq av detta kalcinerade och krossade mineralmaterial infördes v (A) i l2.ll2 kg av en het svavelsyra-laklösning Lzo innehållande, i vikt~%: GTI IO- H9 id 7802201-9 " 14 Al2O3 (såsom sulfat) 0,87 % Fe2O3 (såsom sulfat) 0,10 % Ti02'(§åsom sulfat) 0,02 % Na20 (såsom sulfat) 1,10 % KZO (såsom sulfat) 0,80 % Mg0 (såsom sulfat) 0,75 % P2O5 0,20 % vzos _ _ 0,08 % HZSO4 fri 51,80 % HZSO4 totalt ~ 58,97 % H20 37,11 % Uppslamningen som bildades vid läkningen (A) hade en tem- peratur av 110-l25°C samt fördes till (C) där den fasta fasen S1 sepa- rerades från vätskefasen Ll innehållande aluminiumoxidhalten.

Kakan S1 sköljdes vid (D) med 8.942 kg av en fraktion L22 av den svavelsyralösning, som var avsedd för lakningen av mineralmateria- let och som hade den ovan angivna sammansättningen.

Moderluten i kakan S1 extraherades därefter och gav lös- ningen L2 vilken därefter förenades med lösningen Ll från (C).

Därefter infördes vid (C) blandningen av lösningarna Ll och L med en vikt av 15.048 kg efter tillsats av HCl för åstadkommande 2 av sulfoklorering (sulfochloruration).

Kakan S2, som underkastats denna första sköljning, överför- des till (R) där de föroreningssulfater, som var olösliga i lösningen efter lakninqen, upplöstes i 8.530 kg av en i kretslopp återförd lösning L4, som var svagt svavelsur och härrörde från tvättning av sterila material vid (V).

Lösningen L4 innehöll i vikt-%: Al203 0,15 % Fe203 0,66 % TiO2 0,01 % Na2O 0,15 % K20 0,47 % Mg0 0,34 % P205 _ 0,03 % V205 0,01 % HZSO4, fri 6,75 % HZSO4, totalt 10,20 % % H20 mm 87,98 f ” 7so22o1~9 u Innehållet i (R) infördes därefter vid (E) där man genom- förde separerinq i en lösning L3 och en kaka S3. Återstoden S3 hade vikten 5.554 kg och fördes till (V) för sköljning med 6.000 kg vatten varvid man erhöll den i det föregående an- givna lösningen L4 och en kaka S4, som hade torrvikten 2.888 kg och följande sammansättning i vikt-%: Al203 5,40 Fe2O3 ' 0,90 Tioz _ 1,38 Nazo 0,03 Kzo ' 0,41 'MgO 0,73 PZOS 0,21 CaO 0,83 HZSO4 totalt, 1,38 H20 mm 3,84 S102 84,89 aauøooaøoøoøaøaøanoøofl Lösningen L3, som erhölls från (E), hade vikten 13.434 kg och följande sammansättning i vikt-%: Al2O3 0,50 Fe2O3 2,22 Ti02 0,04 Na2O 0,48 K2O 1,58 MgO 1,17 PZO5 0,11 V205 0,04 HZSO4 fri 22,75 H2S04 totalt 34,37 H20 mm 59,49 waøweoøøaoaøuoaoaøao Denna vätskaainfördes vid (F),där den underkastades utsalt- ning efter blandning med 3.695 kg svavelsyralösning L27 med koncentra- tionen 96 %. Uppslamningen, som utmatades från (F), infördes därefter vid (K) där man genomförde separation av föroreningssulfater i form av en kaka S23, och en lösning L23.

Kakan S23 hade i fuktigt tillstånd vikten 2.595 kg och följan- de sammansättning i vikt-%: 7802201-9 " 16 AIZO3 1,19 % Fe2O3 11,25 % TiO2 0,19 % Na20 0,38 % K20 6,32 % N90 2,39 % P205 0,12 % vzos _ 0,08 % HZSO4 fri 17,38 % HZSO4 totalt ' 58,53 % H20 mm, såsom impregnering 19,55 % Massan av föroreningssulfater, som bildade kakan Szå, över- fördes till (W) och underkastades där kalcinering vid l000-1050 C till en fast fas bestående väsentligen av oxider av föroreningarna och en gasfas G21 innehållande vattenånga, S02 och S03, som fördes till (P) för regenerering till HZSO4.

Vätskan L23 från (K) med vikten 14.534 kg hade följande sammansättning i vikt-%: Al203 0,25 % Fe2O3 0,04 % Ti02 0,01 % Na20 0,38 % K20 0,33 % Mg0 - 0,65 % P205 0,08 % V205 0,02 % HZSO4 fri 42,33 % HZSO4 totalt 45,72 % H20 52,52 % Vätskeblandningen infördes därefter vid (T) för koncentre- ring med elimineríng av 4.888 kg vatten så att man erhöll 9.645 kg av en vätska L24, vilken återfördes i kretslopp mellan (H) och (I) samt sammanfördes med Llo. vätskan L24 hade följande sammansättning i vikt-%: " 7802201-9 17 Al203 0,38 % Fe203 0,06 % Tí02 0,01 % Na20 0,57 % K20 0,50 % Mg0 0,98 % P205 0,12 % V 0 _ 0,03 % 2 5 H2SÛ4 % HZSO4 totalt 68,89 % H20 28,46 % Den koncentrerade svavelsura vätskan L27 utmatades från (P) och tillsattes HZSO4 för kompensering av förluster under produktions- cykeln.

Såsom angivits i det^föregående utgjordes vätskan L5 av blandningen av vätskorna Ll och'L2 och en tillsats av saltsyra. Denna vätska L5 hade en vikt av 15.075 kg och.hade följande sammansättning i vikt-%= ' »_1203 i '“ 7,67 % Fe203 0,10 % Tioz 0 o,o1 % Na20 1,17 % Kzo 0,80 % Mgo o,42 % Pzos o,zo % vzos 0,09 % H2so4 fri 25,07 % HZSO4 totalt 51,18 % Hcl 0,07' ä: H20 38,29 % Denna vätskemängd'L5 hade en temperatur av cirka lO0°C och infördes därefter i (G) där den underkastades behandling med svavelsyra och saltsyra (sulfochloruration) genom samtidig införing av 500 kg gas-" formig HC1 G13 och 7.380 kg av en vätska Lll innehållande Hcl och HZSO4 med följande sammansättning i vikt-%: 7802201-9 *- 18 A12o3 0,54 % Fe2o3 o,o5 % Nazo 0,66 % Kzo 0,46 % Mgo 0,23 % Pzos 0,11 % vzos 0,05 % n2so4 totalt 21,68 % Hcl 19,25 % H20 -56,97 % Blandningen omrördes kontinuerligt och kyldes till 40°C i närvaro av ett ympmedel som gynnade utfällning av hydratiserat aluminium- kloridsulfat med formeln AlSO4Cl,6-7H2O. ' Uppslamningen som utmatades från (G) hade en vikt av 22.955 kg och infördes vid (H), där 9.393 kg hydratiserat aluminiumkloridsulfat S10 och 13.562 kg moderlut Llo separerades.

Kakan S10 infördes vid (L) där den underkastades sköljning med 6.038 kg av en lösning L12 av 32%-ig HCl härrörande från absorptionen (M). Man erhöll på detta sätt en kaka S12 av rent kloridsulfat och moderlut Lll, såsom redan beskrivits i samband med användningen vid (G).

De rena kristallerna av hydratiserat aluminiumkloridsulfat, som bildade kakan S11, infördes vid (N) och underkastades därefter värmebehandling vid 300-400°C för âstadkommande av sönderdelning av aluminiumkloridsulfatet och bildning av gasformig effluent G15 med en vikt av 5.592 kg innefattande vattenånga och HCl-gas, som absorberades vid (M) samt en blandning av aluminiumsulfater.

Blandningen av basiska och neutrala aluminiumsulfater in- fördes vid (0) och underkaætades där kalcinering av produkten vid 1050°C till bildning av 1.000 kg ren aluminiumoxid och 2.019 kg av en gasfraktion G16 bestående av en blandning av S02, S05 och vattenånga. Gasfraktionen G16 fördes till (P) där regenerering av HQSOÄ genomfördes. vätskan Llo hade, såsom angivits i det föregående , en vikt av .562 kg och tillfördes vätskan län med en vikt av 9.646 kg . Blandningen av vätskorna L10 och Län infördes i (I) där blandningen underkastades avgasning till bildning av gasfraktionerna G13 (500 kg) och G14 (4Ä6 kg) samt en vätska LI8 med en vikt av 22.262 kg och följande sammansättning i vikt-% : ' *7802201-9 19 AIZO3 0,82 % Fe2O3 0,09 % TiOz 0,02 % Na2O _ 1,04 % K2O 0,76 % MgO 0,71 % 9205 _ 0,19 % V2O5 0,07 % n2so4 fri 218,98 % HZSO4 totalt 55,78 % H20 40,52 % vätskan LI8 fördes därefter till (J) där den underkastades koncentrering genom förångning av 1.208 kg vatten. vätskan Llg, som utmatades från (J) återfördes direkt genom ledningen Lzo till uppslutningen (A) och genom ledningen L22 till skölj- ning av inerta ämnen och föroreningssulfater i (D).

Den på detta sätt erhållna aluminiumoxiden hade god renhet.

Analysen visade att en ringa mängd närvarande föroreningar var mindre än den mängd som vanligen återfinnes i aluminiumoxidmaterial som erhålles genom tidigare kända industriella processer.

Fe -200 ppm si 150 ppm Ti 25 ppm Na 850 ppm Ca Q 70 ppm

Claims (2)

7802201-9 20 PATENTKRAV

1. l. Förfarande för framställning av ren aluminiumoxid utgående från aluminiumoxidmineral innehållande föroreningar varvid man under- kastar mineralet uppslutning med svavelsyra, separering av uppslutnxnqs- återstoden och uppslutningsvätskan, behandling av uppslutningsåtcrstodcn. omvandling av uppslutningsvätskan till en kloridsulfatlösning, beredning av en blandning av aluminiumsulfater, kalcinering av denna blandning och återinföring i kretslopp av effluenterna samt behandling av den vätska som erhålles vid tvättningcn av uppslut- ningsåterstoden, k ä n n e t e c k n a t därav, att man a) blandar den från uppslutningsbehandlingen av mineralet erhållna vätskan i varmt tillstånd samt vid atmosfärstryck med en vätska innehållande saltsyra och svavelsyra på sådant sätt att bland- ningens temperatur är mellan 80 och 90°C, b) efter tillsatsen av gasformig HCl kyler vätskan innehållande saltsyra och svavelsyra tills AlS04Cl,6-7H2O utfälles, c) avskiljer kristallerna av hydratiserat aluminiumkloridsulfat från moderluten och underkastar dessa kristaller sönderdelning vid en temperatur under 600°C till bildning av en blandning av aluminiumsulfatex samt saltsyrahaltiga sönderdelningsgaser, d) underkastar blandningen av aluminiumsulfater sönderdelning vid en temperatur understigande 1050°C till bildning av ren aluminium- oxid och gaser härrörande från sönderdelning av sulfat, som underkastas regenerering, e) underkastar kloridsulfatmoderluten avgasning på sådant sätt att bildad HCl utnyttjas för beredning av det hydratiserade aluminium- kloridsulfatet, samt underkastar den härvid erhållna vätskan, som befria! från HCl, koncentrering och befriar vätskan från föroreningar före åter- föring till uppslutning, f) underkastar vattenånga och kvarvarande HCl kondensering för åtcrföring av dessa ämnen i kretslopp, samt 9) bringar kondensatet att absorbera gasformig HCl härrörande lrån den termiska sönderdelningen av aluminiumkloridsulfatet, samt ut- nyttjar den från sköljningen av aluminiumkloridsulfatet erhållna vätskan såsom vätska innehållande HCl och HZSO4 för beredning av kloridsulfatet av den efter uppslutningen av mineralet erhållna vätskan.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att den vid uppslutningen erhållna vätskan behandlas med en vätska 7802201-9 Lnnehållande HCl och HZSO4 i närvaro av de olösliga ämnen som âæerstår från uppslutningen med svavelsyra. 1 Förfarande enligt patentkravet l eller 2, k ä n n n - L ß c k n a t därav, att det utgångsmineral, som underkastas uppslutning härrör från gruppen innefattande aluminiumsilikater, kiseldíoxidhaltig bauxiter, kaoliniska leror, eventuellt olje- eller kolhaltiga skifferarter, orena aluminiumoxidmaterial och orena alumxnium- sulfater härrörande från en primär process. ANFURDA PUBLIKATIONER: