SE523966C2 - Förfarande för rening av ett metallsalt från oorganiska föroreningar i en vattenlösning - Google Patents

Description

25 30 35 s2zi9se ____ N aa. .. 0,2 till 0,6 procent. Renat aluminiumsulfat innehåller vanligen 0,5 till 1 procent vatten, 0,3 till 0,5 procent soda, och mindre än 0,1 procent andra oxider.

Emellertid, bauxit innehåller ett antal föroreningar, inklusive järnoxid, och kiselsyra. Om dessa föroreningar inte avlägsnas på rätt sätt, kommer de att förorena industriellt avfall.

Bortsett från att kräva höga kapital och driftskostnader, representerar Bayer processen en ökning I de totala kostnaderna när bauxit eller andra aluminiummalmer användes.

Sådana råmaterial kan vara lera och industriella biprodukter. Då bauxit eller lera användes måste silikatföreningar avlägsnas medelst sedimentering och/eller filtrering, ett förfarande som ytterligare ökar produktionskostnaderna. Vidare, om en fast produkt önskas, krävs ett indunstnings och kristallisationssteg vilket också komplicerar processen och ökar kostnaderna.

Ytterligare processande och användning av aluminium, såsom elektroplätering, ger också förorenade vattenströmmar. Förbrukade aluminiumkatalysatorer erhålles som aluminiumhydroxid och aluminiumklorid från oljekrackningsindustien. I industrin för slutbearbetning av aluminium erhålles på samma sätt biprodukter från ytbehandlingen av aluminium. Till exempel, erhålles ett slam huvudsakligen av aluminiumhydroxid, avfallssvavelsyra från avlägsnandet av beläggningen i ytbehandlingen, och en vattenlösning av svavelsyra innehållande aluminiumsulfat från utvinningen av svavelsyra i ytbehandlingen.

Svavelsyra användes också som ett torkmedel för att torka gaser, såsom klor, varvid utspädd svavelsyra erhålles som en avfallsprodukt.

Sålunda, är kvittblivning av metal slutbearbetningsavfall och toxiska slam ett väsentligt miljöproblem och en förorenad aluminiumsaltlösning har hittills aldrig betraktats som en potentiell råmaterialkälla eftersom den har negativt ekonomiskt värde. Vidare, krävs en robust process utan höga incesteringskostnader, varvid aluminiumsulfat kan framställas direkt från aluminiuminnehållande malmer eller från aluminiumavfallssidoströmmar.

IJP 04040201 genomföres produktion av kristallin aluminiumsulfat genom att blanda aluminiumsulfat med svavelsyra och/eller saltsyra och koncentrera nästan till mättnad.

Lösligheten hos aluminiumsulfatkristallerna vid olika temperaturer utnyttjas genom att blandningen överföres från en första kristallisator till en andra kristallisator med lägre 10 15 20 25 30 35 523 966 temperatur än den hos den första kristallisationskärlet för att kristallisera ut aluminiumsulfatet.

I JP 01153517 sättes svavelsyra till ett aluminium innehållande saltsyraavfall, varvid en 3/2 - 9/2 molar kvot av sulfat till aluminium åstadkommes. Resulterande blandsyralösninngen koncentreras sedan under reducerat tryck, varvid vatten indunstas vid hög temperatur. Aluminiumsulfatkristaller utfälles sedan genom kylning av den övermättade lösningen till omgivningstemperatur.

På samme sätt, i ull exempel JP 49052798 och JP 74029821 erhålles aluminiumsulfatkristaller genom kylning av en högtemperaturlösnlng av aluminiumsulfat och svavelsyra.

Enligt teknikens ståndpunkt genomföres sålunda vanligen en av två olika reaktioner för att kristallisera ut ett salt. Den första är avlägsnande av ett lösningsmedel. I detta sammanhang är vatten lösningsmedlet som i de flesta fall måste avlägsnas, till exempel medelst indunstning tills återstående lösning blir övermättad. Vid denna punkt tvingas saltet att kristallisera. Alternativt, kyles en mättad lösning av viss temperatur till en lägre temperatur. Detta resulterar i att lösningen vid lägre temperatur blir övermättad varvid saltet kristalliserar ut.

Det är därför att ändamål med föreliggande uppfinning att åstadkomma ett förfarande för rening av metallsalt från oorganiska föroreningar I en vattenlösning därav.

Ett annat ändamål med föreliggande uppfining är att förenkla produktionen av aluminiumsulfat från aluminiuminnehållande malmmaterial. Ännu ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att producera aluminiumsulfat från andra råmaterial än aluminiumhydroxid, som är normal produktionsmetod, varvid råmaterial med låg kvalite återprocessas till en produkt med så hög kvalitet som möjligt.

Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett enkelt förfarande varvid rent alumniniumsulfat erhålles som ett fast material. Ännu ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förfarande att producera aluminiumsulfat från brutna råmaterial och aluminiuminnehållande avfallsströmmar, varvid aluminiumsulfat kan erhållas med varierande grad av renhet. en .. 10 15 20 25 30 35 523 966 .n ., Ännu ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att använda restsvavelsyra av olika ursprung, vilken syra inte är koncentrerad. Fastän ren, har denna syra ingen signifikant användning inom industrien och är sålunda utan värde.

Ovan angivna ändamål uppnås med metoder enligt hithörande oberoende krav.

Andra ändamål, kännetecken och fördelar med föreliggande uppfinning kommer att framgå av följande detaljerade beskrivning, inclusive exempel, från ritningen samt från beroende krav.

Två huvudprinciper användes vid alla återprocessing- och reningsanläggningar: - avlägsnande av det önskade materialet från föroreningar, - avlägsnande av föroreningar från det önskade materialet.

Enligt uppfinningen illustreras dessa två principer av två reaktioner: 1. Kristallisationsreaktion 2. Reduktionsreaktion Båda reaktionerna kan utnyttjas separate eIlerI kombination. Reduktionsreaktionen kan ske före kristallisationsreaktionen. Alternativt, omfattar förfarandet enligt uppfinningen endast en reduktionsreaktion, varvid kristallisationsreaktionen uteslutes.

I kristallisationsreaktionen baseras uppfinningen på det faKtum att vissa metallsalter är mera sparsamt lösliga än andra metallsalter i vissa lösningsmedel. Detta betyder att när ett sådant lösningsmedel erhålles med en lösning innehållande metallsaltet samt föroreningar kommer metallsaltet att falla ut som kristaller vilka kan utvinnas.

Ett salt kristalliseras enligt uppfinningen från en övermättad lösning. Emellertid, erhålles det övermättade tillståndet på helt annat sätt än enligt teknikens ståndpunkt.

Enligt uppfinningen tillsättes en mera lätt löslig oorganisk komponent till en mättad eller icke-mättad vattenlösning av ett metallsalt, varvid metallsaltet är materialet av intresse att processas. Genom att tillsätta en mera lätt löslig komponent förskjutes det mera sparsamt lösliga saltet av den önskade metallen ur lösningen. Sålunda genom att tillsätta en ytterligare komponent till systemet, som har en högre löslighet än saltet av den önskade metallen blir mängden vatten i systemet fullständigt opåverkad. I enlighet .nu .. 10 15 25 30 35 523' 966 ...a .. därmed, skiljer sig metoden enligt uppfinningen från metoden att avlägsna Iösningsmedlet.

Metoden enligt uppfinningen är applicerbar på mättade samt icke-mättade vattenlösningar av det önskade metallsaltet.

Denna basala idé att förskjuta ett önskat metallsalt med en oorganisk komponent för att erhålla en ren produkt medelst kristallisation har ytterligare utnyttjats för att erhålla rena metallsalter från vattenlösningar kontaminerade med andra metaller. Det önskade metallsaltet kan vara ett aluminiumsalt eller ett ferrisalt. Företrädesvis, är saltet av den önskade metallen, aluminiumklorid, aluminiumsulfat, ferriklorid eller ferrisulfat.

Genom att inkludera reduktionsreaktlonen och/eller kristaIlisationsreaktionen I metoden enligt uppfinningen kan et stort antal råmaterial av olika kvaliteter processas när saltet av den önskade metallen är aluminiumsulfat. Till exempel, kan det aluminiuminnehållande materialet som skall behandlas vara en en aluminiummalm, eller ett aluminiummineral, såsom bauxit, eller kaolin, eller en samprodukt eller en förorenad avfallsström från aluminiumindustrien. Sålunda kan råmaterialet antingen vara en gruvprodukt eftersom dessa råmaterial inte är tillräckligt rena för att direkt processas vidare eller de kan vara aluminium innehållande avfallsströmmar med initialt lågt värde.

I förfarandet enligt uppfinningen kan den mera lätt lösliga komponenten vara svavelsyra. När till exempel råmaterialet är bauxit, dvs hydratiserad aluminiumoxid innehållande varierande mängder av järnoxid, kiselsyra, etc., har svavelsyran enligt förfarandet enligt uppfinningen använts för att laka råmaterialet.

Koncentrerad svavelsyra (96-98°/°) kan också användas. Emellertid, är det föredraget att svavelsyran spädes för att inte alstra värme, vilket är en fördel när det kristalliserade metallsaltet utfälles. Sålunda är den använda svavelsran i föreliggande uppfinning företrädesvis en biprodukt svavelsyra utan kvarvarande värde. Företrädesvis har svavelsyran som användes en koncentration av minst 60%.

I en lösning omfattande ett aluminiumsalt samt ferrisalt kommer tillsats av svavelsyra upp till en viss punkt, dvs c:a 15% svavelsyra att resultera i att endast aluminiumsufat utfälles från den övermättade metallsaltlösningen.

Aluminiumsulfat kristalliseras sedan. Kristallisationsförfarandet genomföres företrädesvis I ett kontinuerligt tvåstegsförfarande med återcirkulering av nu .a 10 15 20 25 35 a.. .. aluminiumsulfatkristaller från ett andra steg till ett första steg. På detta sätt garanteras kristallisationen en kontinuerlig tillförsel av kristallisationskärnor.

Efter kristallisationen separeras aluminiumsulfatkristallerna ifrån blandningen. Detta genomföres medelst filtrering och/eller centrifugering. På detta sätt erhålles rent aluminiumsulfat.

Den resulterande moderluten med återstående svavelsyra återanvändes företrädesvis.

Det är också föredraget att kontaminerande föroreningar avlägsnas från det önskade metallsaltet genom att inkludera en reduktionsreaktion i förfarandet enligt uppfinningen.

Föroreningarna, som föreligger som lösliga metalljoner, i materialet som skall behandlas reduceras sedan till metallisk fast substans i vattenlösningen av det material som skall processas.

Reduktionsreaktionen genomföres enligt kända principer med en mindre ädel metall än föroreningarna som skall behandlas, varvid den mindre ädla metallen företrädesvis utgör metallen av det önskade saltet.

Två reaktioner exemplifieras: scuz* + 2A| _» 3cu + 2A|3+ 1Fe3+ + 1A| _» 1Fe + 1AP* När mindre ädla och önskade metallen är aluminium reduceras de mera ädla föroreningarna såsom järn, krom, nickel, kobolt. Koppar och mangan från sin jonform till sin metallform. Emellertid, joner av mera toxiska metaller såsom zink, bly, kadmium, kvicksilver, vanadin, och nickeljoner kan också reduceras enligt förfarandet enligt uppfinningen. Dessa föroreningar kan därefter avlägsnas i form av metaller.

När de mindre ädla och önskade metallen är aluminium är mängden aluminium som krävs för att genomföra reduktionsreaktionen naturligtvis beroende av koncentrationerna av de mer ädla föroreningarna som metallsalter. Reaktionstiden måste också tas i betraktande, dvs ju längre reaktion ju mer aluminium konsumeras.

Vidare, ju högre oxidationstillstånd hos föroreningen ju mer metallisk aluminium konsumeras för att genomföra reduktionsreaktionen. Teoretiskt kräver 1 mol av en förorening med valenstalet 3, 1 mol aluminium, 1 mol av en förorening med valenstalet 2 kräver 2/3 mol aluminium, och 1 mol av en förorening med valenstalet 1 kräver 1/3 mol aluminium. Företrädesvis användes dubbla mängderna av det teoretiska värdet för att garantera a fullständig reduktionsreaktion. o.. .. 10 15 20 25 30 35 523” 966 n a a ~ a. n.. ., När den mindre ädla och önskade metallen är aluminium bildas ofta ett oxidskikt vilket förhindrar reduktionsreaktionen. Detta är speciellt viktigt när en reaktionsblandning innehåller sulfatjoner, t.ex., från svavelsyra.

För att initiera reduktionsreaktionen tillsättes minst ett kloridsalt enligt uppfinningen som katalysator. Kloridjonerna kommer sedan att penetrera det skyddande oxidskiktet på metallen och därefter initiera en av ovannämnda reaktioner.

Naturligtvis behöver kloridsaltet som tillsättes inte vara ett metallsalt som avses bli avlägsnat ur reaktionsblandningen. Å andra sidan, är det föredraget att det tillsatta kloridsaltet är av den önskade metallen, t.ex. aluminiumklorid.

Varje billig klorid kan användas såsom natriumklorid, kalciumklorid eller saltsyra. En minimumkoncentration krävs för att initiera reaktionen, vilken är cza 1% som fri klorid.

Företrädesvis tillsättes ett visst överskott till reaktionsblandningen.

Avlägsnandet av den reducerade mera ädla metallen tillsammans med annat fast avfallsmaterial kan genomföras medelst sedimentering och/eller filtrering. Företrädesvis tillsättes ett tillsatsmedel för att underlätta separationen. Tillsatsmedlet kan vara en polymer, såsom polyakrylamid, eller aktivt kol. Företrädesvis är tillsatsmedlet katjonisk polyakrylamid.

För att förklara uppfinningen mera I detalj kommer en illustrerande utföringsform därav att beskrivas nedan med hänvisning till tillhörande ritning vari FIG 1 är ett schematiskt flödesdiagram av en föredragen utföringsform av en anläggning för att processa aluminium råmaterial.

Som visas I FIG. 1 startar reningsprocessen I en reactor 1 till vilken satts råmaterial, t.ex., bauxit, som skall processas. Råmaterialet tillföres till reaktorn tillsammans med vatten, och eventuellt svavelsyra. I detta sammanhang måste en återloppsström av surt aluminiumsulfat, om något, samt tillsats av råmaterial och varje färsk svavelsyra tas i betraktande när man åstadkommer reaktionsblandningen. Svavelsyra tillsättes i sådan mängd att aluminiumsulfat koncentrationen i reaktorn är c:a 8-8,5 % Al2O3, vilket motsvara en mättad lösning vid rumstemperatur. (25°C).

Reaktorn 1 med till exempel 5 m3 omröres för att lösa innehållet, vilket underlättas av tillförsel av ånga till reaktorn. När upplösningen är fullständig tillsättes metallisk nu 4. 10 15 25 30 35 523 96% » . . . . . , _ _ __ aluminium till blandningen. Om så krävs, tillsättes också ett kloridsalt för att aktivera metallen, och reduktionsreaktionen påbörjas som beskrivits ovan. Det aktiverade aluminiumet kommer sedan att reducera joner såsom järn och tungmetaller till deras metalliska form.

Vid slutet av denna reaktion tillsättes ett tillsatsmedel för att underlätta sedimenteringen av fasta komponenter som ett avfallsmaterial. Metallerna kan sedan separeras från reaktionsblandningen tillsammans med andra fasta föroreningar som härrör från råmaterialet. Omrörningen stoppas sålunda och avfallsmaterialet avlägsnas från reaktorn. Återstående innehåll kyles sedan till omgívningstemperatur I en värmeväxlare 2 och överföres till en första mellantank 3 med t.ex., 5 m3' vari materialet som skall vidareprocessas kan lagras. På detta sätt erhålles en klar lösning, som innehåller aluminiumsulfat med en koncentration av 8-8.5 % Al2O3.

Om en aluminiumsulfatlösning med mellankvalite önskas kan denna tagas ut från den första mellantanken 3. Denna tank kommer att hålla en aluminiumsulfatlösning med c:a 8.5 % aluminium as Al2O3_ Denna lösning kan sedan säljas som en berikad aluminiumsulfatlösning.

Emellertid, om koncentrationen av järn och tungmetalljoner fortfarande är allför hög för en kommersiellt produkt är det föredraget att aluminiumsulfatlösningen ytterligare renas medelst en förträngning av aluminiumsulfatkristaller från en lösning som är övermättad med aluminiumsaltet. Detta genomföres i två kristallisatorer 4a, 4b med t.ex., 3 m3, varvid aluminiumsulfatkristaller återföres från den första tanken 4a till den andra tanken 4b.

Aluminiumsulfatkristallerna överföres sedan till en separator 5 från vilka de avlägsnas medelst centrifugering/filtrering enligt standardtekniker. På detta sätt erhålles en fast produkt vilken medelst kristallisationsförfarandet har genomgått ett ytterligare reningssteg.

Moderluten från kristallisationssteget överföres sedan till en andra mellantank 6 av t.ex., 5 m3, vari moderluten kan lagras före recirkulering till reaktorn 1. Denna tank kommer att hålla 25 % svavelsyra, en aluminiumsulfatlösning om 2,5 % aluminium som AlzO-g. u... a. 10 15 25 30 35 5123 l966 Moderluten tillföres till reaktorn 1 i sådan mängd att aluminiumsaltlösningen däri omfattar 10-30 % fri svavelsyra, företrädesvis 25 % svavelsyra. På detta sätt återföres svavelsyran för att laka råmaterialet. Moderluten kan åter igen mättas med aluminium genom tillsats av mera aluminium råmaterial, mer svavelsyra kan också tillsättas.

I ett satsvis förfarande kan fem ton av en aluminiumsulfatlösning med en tillsats av 465 kg bauxite omfattande 57 % AIZO; med 7 % Fe203 som huvudföroreing reduceras och kristalliseras enligt uppfinningen. Erhållen kvantitet aluminiumsulfat erhållen som fasta kristaller kommer att vara 1565 kg vilket motsvarar 17 % aluminium som Al203 och ett utbyte av 67 %.

EXEMPEL Exempel; Lös/ighet av ferrisulfat i svavelsyra.

Försök 1 En lösning gjordes genom att lösa 63 g ferrisulfat ennahydrat i 64 g vatten vid rumstemperatur. Därefter tillsattes långsamt 48 g koncentrerad svavelsyra under snabb blandning. När temperaturen minskade från nästan kokningstillstånd, började några ljusgulaaktiga-vita kristaller att bildas. Ändamålet med detta exempel var att studera fördelningen av fast och flytande fas när utgångslösningen bereddes med målkoncentrationen 10,1 vikt-% Fe2O3 respektive 21,6 vikt-f/o S03. Efter minst 12 hrs i rumstemperatur filtrerades slurryn av varvid 89 g kristallkaka separerades från 86 g filtrat.

Analysen av kristallkakan gav 14.3 vikt-% Fe203 och 20.1 vikt-% S03, och analysen av filtratet gav 6.0 vikt-% Fe203 och 23.3 vikt-% S03.

Försök 2 En lösning bereddes genom att lösa 42 g ferrisulfat ennahydrat i 74 g vatten vid rumstemperatur. Därefter tillsattes långsamt 58 g koncentrerad svavelsyra under snabb blandning. När temperaturen minskat från nästan kokningstillstånd började några ljusgulaktiga-vita kristalller att bildas. Ändamålet med detta exempel var att studera fördelningen av fast och flytande fas när utgångslösningen bereddes med målkoncentrationen 6,9 vikt-% Fe203 respektive 26.3 vikt-% S03. Efter minst 12 hrs i rumstemperatur filtrerades slurryn av, 107 g kristallkaka separerades från 68 g filtrat. .n .., 10 15 20 25 30 35 523 966 lO -.- _, Analysen av kristallkakan gav 9.2 vikt-% Fe203 och 24.7 vikt-% S03, och analysen av filtratet gav 3.3 vikt-% Fe203 och 28.9 vikt-% S03.

Försök 3 En lösning bereddes genom att lösa 19 g ferrisulfat ennahydrat i 89 g vatten vid rumstemperatur. Därefter tillsattes långsamt 67 g koncentrerad svavelsyra under snabb blandning. När temperaturen minskat från nästan kokningstillstånd började några Ijusgulaktiga-vita krístalller att bildas. Ändamålet med detta exempel var att studera fördelningen av fast och flytande fas när utgångslösningen bereddes med målkoncentrationen 3,0 vikt-% Fe203 respektive 30,3 vikt-% S03. Efter minst 12 hrs i rumstemperatur filtrerades slurryn av, 34 g kristallkaka separerades från 141 g filtrat.

Analysen av kristallkakan gav 8,4 vikt-% Fe203 och 24.7 vikt-% S03, och analysen av filtratet gav 1,7 vikt-% Fe203 och 31,5 vikt-% S03.

Försök 4 En lösning bereddes genom att lösa 62 g ferrisulfat ennahydrat i 72 g vatten vid rumstemperatur. Därefter tillsattes långsamt 40 g koncentrerad svavelsyra under snabb blandning. När temperaturen minskat från nästan kokningstillstånd började några Ijusgulaktiga-vita krístalller att bildas. Ändamålet med detta exempel var att studera fördelningen av fast och flytande fas när utgångslösningen bereddes med målkoncentrationen 10,1 vikt-% Fe3O3 respektive 18,2 vikt-% S03. Efter minst 12 hrs i rumstemperatur filtrerades slurryn av, 27 g kristallkaka separerades från 148 g filtrat.

Analysen av kristallkakan gav 17,6 vikt-°/o Fe203 och 16,0 vikt-% S03, och analysen av filtratet gav 8,7 vikt-% Fe2O3 och 18,6 vikt-% S03.

Försök 5 En lösning bereddes genom att lösa 54 g ferrisulfat ennahydrat i 73 g vatten vid rumstemperatur. Därefter tillsattes långsamt 48 g koncentrerad svavelsyra under snabb blandning. När temperaturen minskat från nästan kokningstillstånd började några Ijusgulaktiga-vita krístalller att bildas. nu. n. 10 15 20 25 30 35 'S23 966 l l _. Ändamålet med detta exempel var att studera fördelningen av fast och flytande fas när utgångslösningen bereddes med målkoncentrationen 8,8 vikt-% Fe203 respektive 21,4 vikt-% S03. Efter minst 12 hrs i rumstemperatur filtrerades slurryn av, 53 g kristallkaka separerades från 122 g flltrat.

Analysen av kristallkakan gav 13,2 vikt-% Fe303 och 19,5 vikt-% S03, och analysen av filtratet gav 6,9 vikt-% Fe203 och 22,2 vikt-% S03.

Försök 6 En lösning bereddes genom att lösa 41 g ferrisulfat ennahydrat i 80 g vatten vid rumstemperatur. Därefter tillsattes långsamt 54 g koncentrerad svavelsyra under snabb blandning. När temperaturen minskat från nästan kokningstillstånd började några ljusgulaktiga-vita kristalller att bildas. Ändamålet med detta exempel var att studera fördelningen av fast och flytande fas när utgångslösningen bereddes med målkoncentrationen 6,7 vikt-% Fe203 respektive 24,4 vikt-% S03. Efter minst 12 hrs i rumstemperatur filtrerades slurryn av, 50 g kristallkaka separerades från 125 g filtrat.

Analysen av kristallkakan gav 11,1 vikt-% Fe203 och 21,7 vikt-% S03, och analysen av filtratet gav 4,9 vikt-% Fe203 och 25,5 vikt-% S03.

Försök 7 En lösning bereddes genom att lösa 29 g ferrisulfat ennahydrat i 85 g vatten vid rumstemperatur. Därefter tillsattes långsamt 62 g koncentrerad svavelsyra under snabb blandning. När temperaturen minskat från nästan kokningstillstånd började några ljusgulaktiga-vita kristalller att bildas. Ändamålet med detta exempel var att studera fördelningen av fast och flytande fas när utgångslösningen bereddes med målkoncentrationen 4,7 vikt-% Fe303 respektive 27,7 vikt-% S03. Efter minst 12 hrs i rumstemperatur filtrerades slurryn av, 35 g kristallkaka separerades från 140 g filtrat.

Analysen av kristallkakan gav 10,0 vikt-% Fe303 och 24,6 vikt-% S03, och analysen av filtratet gav 3,3 vikt-% Fe203 och 28,5 vikt-% S03. n.. »_ 10 15 20 25 30 35 6523 966 Försök 8 En lösning bereddes genom att lösa 18 g ferrisulfat ennahydrat i 87 g vatten vid rumstemperatur. Därefter tillsattes långsamt 70 g koncentrerad svavelsyra under snabb blandning. När temperaturen minskat från nästan kokningstillstånd började några ljusgulaktiga-vita kristalller att bildas. Ändamålet med detta exempel var att studera fördelningen av fast och flytande fas när utgångslösningen bereddes med målkoncentrationen 3,0 vikt-% Fe203 respektive 31,3 vikt-% S03. Efter minst 12 hrs i rumstemperatur filtrerades slurryn av, 29 g kristallkaka separerades från 146 g filtrat.

Analysen av kristallkakan gav 9,9 vikt-% Fe203 och 26,5 vikt-% S03, och analysen av filtratet gav 1,6 vikt-% Fe203 och 32,3 vikt-% S03.

Försök 9 En lösning bereddes genom att lösa 65 g ferrisulfat ennahydrat i 68 g vatten vid rumstemperatur. Därefter tillsattes långsamt 41 g koncentrerad svavelsyra under snabb blandning. När temperaturen minskat från nästan kokningstillstånd började några ljusgulaktiga-vita kristalller att bildas. Ändamålet med detta exempel var att studera fördelningen av fast och flytande fas när utgångslösningen bereddes med målkoncentrationen 10,6 vikt-% Fe203 respektive 18,6 vikt-% S03. Efter minst 12 hrs i rumstemperatur filtrerades slurryn av, 85 g kristallkaka separerades från 90 g filtrat.

Analysen av kristallkakan gav 14,0 vikt-% Fe203 och 17,4 vikt-% S03, och analysen av filtratet gav 7,4 vikt-% Fe203 och 19,7 vikt-% S03.

Försök 10 En lösning bereddes genom att lösa 37 g ferrisulfat ennahydrat i 74 g vatten vid rumstemperatur. Därefter tillsattes långsamt 64 g koncentrerad svavelsyra under snabb blandning. När temperaturen minskat från nästan kokningstillstånd började några ljusgulaktiga-vita kristalller att bildas. Ändamålet med detta exempel var att studera fördelningen av fast och flytande fas när utgångslösningen bereddes med målkoncentrationen 6,0 vikt-% Fe203 respektive 28,6 vikt-% S03. Efter minst 12 hrs i rumstemperatur filtrerades slurryn av, 104 g kristallkaka separerades från 71 g filtrat. 10 15 20 25 523 966 13 ... t, Analysen av kristallkakan gav 9,2 víkt-% FezOg och 27,1 vikt-% S03, och analysen av filtratet gav 1,4 vikt-% Fe2O3 och 30,9 vikt-% S03.

Ešemníz..

Rening av a/uminiumsu/fat från en a/uminiumkloridlösning medelst förträngning Försök 1.

Koncentrationen svavelsyra (8 g) sattes till en vattenlösning av aluminiumklorid (136 g). Efter att ha fått stå föll aluminiumsulfatkristaller ut från den övermättade slurryn.

Kristallerna filtrerades av i en kristallkaka (24 g) och lämnade en mättad lösning av aluminiumsulfat (120 g) som moderlut. sammansättningen av innehållet I den initiala aluminiumkloridlösningen, kristallkakan respektive moderluten visas i Tabell 1 nedan.

Tabell 1.

Innehåll Aluminiumklorid Aluminiumsulfat Mättad aluminium lösning kristallkaka saltlösning (120 g) (136 9) (24 9) Al 5.74% 7.7% 4.99% Cr 0.0101% 0.0062% 0.0102°/o Feuot) o.o8s5°/° o.o421°/° o.o919% Mn 0.0800% 0.0371% 0.0833% Co 0.0013% 0.0007% 0.0013% Ni 0.0076% 0.0043°/o 0.0078% Cu 0.0143% 0.0074% 0.0147% Zn 0.0038% 0.0019% 0.0039% HZSO., 2.5°/o 6.0°/o Om det antages att det kristalliserade aluminiumsulfatet inte är ett surt salt, såsom A|2(SO4)3'H2S04'8H20, bör all syran i kristallkakan härröra från det vattenhaltiga materialet som finns runt kristallerna eftersom detta vattenhaltiga material har samma sammansättning som den i mättade aluminiumsulfatlösningen. Kristallkakan kan då delas i en kristalldel och en vattenhaltig del.

Sammansättningen av innehållen I dessa två delar visas I Tabell 2 nedan. Tabell 3 sammanfattar kristallreningsutbytet. l š_.lš::t.'.w:i É"E»-':;_ .g :": 4 - ~ « . ~ , , , _n Tabell 2.

Innehåll Al2(SO4)3'12H2O Vattenhaltigt material (14,0 9) (10,0 9) Å| 9.65°/o 4.99°/o Cl' Û.Û033°/o ODIÛZWO F8(t0t) Û.0063°/o Û.0919°/o Mn Û.ÛÛ39°/o O.Ü833°/o CO O.ÛÛÛ3°/o 0.0Û13°/0 Ni 0.0018°/o 0.0Û78°/o CU 0.0022°/o 0.0147°/o Zn Û.00Û5°/o 0.0039°/o H2SO4 0% 538% 5 Tabe" 3.

CI' 80% Fe(tot) 96% Mn 97% CO 88% Ni 860/0 CU 91°/o Zfl 93% Försök 2.

Koncentrationen svavelsyra (8 g) sattes till en vattenlösning av aluminiumklorid (120 10 g). Efter att ha fått stå föll aluminiumsulfatkristaller ut från den övermättade slurryn.

Kristallerna filtrerades av i en kristallkaka (29 g) och lämnade en mättad lösning av aluminiumsulfat (97 g) som moderlut.

Sammansättningen av innehållet I den initiala aluminiumkloridlösningen, krlstallkakan 15 respektive moderluten visas i Tabell 4 nedan.

Tabell 4.

Innehåll Aluminiumklorid Aluminiumsulfat Mättad aluminium lösning kristallkaka saltlösning (97 g) IO 15 523 966 15 (120 9) (29 9) AI 4,99% 7,7°/o 3,84% Cr 0,0102% 0,0059% 0,0108°/o Fe(tot) 0,0919°/o 0,0437°/o O,1004°/o Mn 0,0833°/o 0,0378°/o 0,0915°/o Co 0,0013°/o 0,0007°/o 0,0014% Ni 0,0078°/o 0,0035°/o 0,0085°/o Cu 0,0147°/o 0,0071°/o 0,0161°/o Zn 0,0039°/o 0,0012% 0,0045% H2SO4 6,0°/o 4,7°/o 13,2°/o Om det antages att det kristalliserade aluminiumsulfatet inte är ett surt salt, såsom Al2(SO4)3'H2SO4'8H2O, bör all syran i kristallkakan härröra från det vattenhaltiga materialet som finns runt kristallerna eftersom detta vattenhaltiga material har samma sammansättning som den i mättade aluminiumsulfatlösningen. Kristallkakan kan då delas i en kristalldel och en vattenhaltig del.

Sammansättningen av innehållen I dessa två delar visas i Tabell 5 nedan. Tabell 6 sammanfattar kristallreningsutbytet.

Tabell 5.

Innehåll A|2(so..);11.si-|2o vattenhaltig: material (181 g) (1o.3 g) Ai 9.s3°/° 3.a4°/° cr o.oo32°/° o.o1os% Fe(tot) o.o123% o.1oo4°/° Mn o.oos1°/° o.o91s% co o.ooo3% o.oo14°/° Ni o.ooo7°/° o.ooss% cu o.ooz1°/° o.o1e1°/° zn -o.ooos% o.oo4s% Hzso., 0% 13.zo% Tabell 6. cr 84% Fe(tot) 93% 10 15 20 523 966 16 Mn Co Ni Cu Zn 95% 88% 95°/o 93% 108% Försök 3.

Koncentrerad svavelsyra (17 g) sattes till en vattenlösning av aluminiumklorid (97 g).

Efter att ha fått stå föll aluminiumsulfatkristaller ut från den övermättade slurryn.

Kristallerna filtrerades av i en kristallkaka (31 g) och lämnade en mättad lösning av aluminiumsulfat (78 g) som moderlut.

Sammansättningen av innehållet I den initiala aluminiumkloridlösningen, kristallkakan respektive moderluten visas i Tabell 7 nedan.

Tabell 7.

Innehåll Aluminiumklorid Aluminiumsulfat Mättad aluminium lösning kristallkaka saltlösning (78 g) (97 9) (31 9) Al 3.84% 5.7% 2.70% Cr 0.0108% 0.0059% 0.0120°/o Fe(tot) 0.1004% 0.0440% 0.115S% Mn 0.0915% 0.00380% 0.1061% Co 0.0014% 0.0007°/o 0.0016°/o Ni 0.0085% 0.0036% 0.0099°/o Cu 0.0161% 0.0071% 0.0185% Zn 0.0045% 0.0012% 0.0055% H2SO4 13.2°/o 11.3% 17.9°/o Om det antages att det kristalliserade aluminiumsulfatet inte är ett surt salt, såsom Al2(SO4)3°H2SO4'8H2O, bör all syran i kristallkakan härröra från det vattenhaltiga - . nu. n. materialet som finns runt kristallerna eftersom detta vattenhaltiga material har samma sammansättning som den i mättade aluminiumsulfatlösningen. Kristallkakan kan då delas i en kristalldel och en vattenhaltig del.

Sammansättningen av innehållen I dessa två delar visas i Tabell 8 nedan. Tabell 9 sammanfattar kristallreningsutbytet. 5 10 15 523 966 l7 n.. a.

Tabell 8.

Innehåll Al2(SO4)3'H2SO4'x8 H20 Vattenhaltigt material (27-0 9) (4-0 9) Ål 6.14°/o 2.70°/o CF Û.ÛÛ5Û°/o 0.0120°/o FEÜOÉ) 0.Û334°/o Û.1155°/o MH Ü.Û279°/o O.1061°/o CO (100060/0 Ü.OÛ16°/o Ni Û.0Û27°/o 0.Û099°/o CU 0.ÛÛ54°/o Ü.Û185°/o ZF! Ü.ÛOÛ6°/o Û.ÛÛ55°/o H2SÛ4 1Û.32°/o 17.93°/o Tabe|| 9.

CI' 71% Fe(tot) 79% Mn 8l°/o CO 75% Ni 8Û°/o CU 79°/o Zn 92°/o Exempel; Separation av aluminiumsu/fatkrista//er En reaktor satsades med 10 l saltsyrahaltigt avfall innehållande 70 g Al/I och 276 g Cl/l.

Därefter tillsattes 2,7 kg svavelsyra under omrörning. Detta förfarande resulterade i en reaktionsblandning av 11,5 I vilken hade en SO4/AI kvot av 1.1 Efter att ha tillfört 700 g aluminiumsulfatkristaller för att starta kristallisering vid rumstemperatur utvanns totalt 5,8 kg aIuminiumsulfatkristaller, varvid lämnades 9,5 I av en moderlut som innehöll 26 g/l Al, 215 g/ H2SO4, och 219 g/l Cl.

Claims (19)

10 15 20 25 30 35 . u o | u. n» ø o ~ . A u . - . .- 18 PATENTKRAV

1. Förfarande för rening av ett aluminiumsalt från oorganiska föroreningar, eventuellt förekommande i ett råmaterial, i en vattenlösning därav omfattande salter av minst en mera ädel metall än aluminium löst däri, varvid nämnda aluminiumsalt kristalliseras från nämnda vattenlösning av nämnda aluminiumsalt när den övermättas med det samma och nämnda oorganiska föroreningar är lösta däri, varvid kristaller av nämnda aluminiumsalt därefter separeras från nämnda vattenlösning, kännetecknat av, att förfarandet omfattar stegen tillsats av metallisk aluminium till nämnda vattenhaltiga aluminiumsaltlösning, varvid en första blandning bildas; tillsats av minst ett kloridsalt till nämnda första blandning för att aktivera nämnda metalliska aluminium, varvid nämnda minst ett mera ädel metallsalt reduceras till sin metalliska form; och separering av nämnda reducerade minst en mera ädel metall från nämnda första blandning, varvid en andra vattenhaltig aluminiumsaltlösning bildas, tillsats av en oorganisk komponent som är mera lätt löslig i nämnda vattenlösning än nämnda aluminiumsalt i sådan mängd att nämnda vattenlösning blir övermättad av nämnda aluminiumsalt, varvid kristaller av nämnda aluminiumsalt som en mera sparsamt löslig komponent förtränges från nämnda vattenlösning och utkristalliseras.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av, att nämnda vattenlösning är en icke-mättad lösning av nämnda aluminiumsalt.

3. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av, att nämnda vattenlösning är en mättad lösning av nämnda aluminiumsalt.

4. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av, att nämnda mera lätt lösliga komponent är utspädd svavelsyra.

5. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av, att nämnda aluminiumsalt är aluminiumsulfat eller aluminiumklorid.

6. Förfarande enligt krav 1, an. .- 10 15 20 25 35 523 966 Vi u: o - n . . ~ n - . .- kännetecknat av, att nämnda råmaterial är en aluminiummalm eller ett aluminiummineral.

7. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av, att nämnda råmaterial är en förorenad avfallsström från aluminiumindustrien.

8. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av, att nämnda kloridsalt sättes till nämnda första vattenhaltiga aluminiumsaltlösning till en slutlig koncentration av 17 - 18 %.

9. Förfarande enligt krav 1 och 8, kännetecknat av, att nämnda kloridsalt är aluminiumklorid.

10. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av, att nämnda reducerade minst en mera ädel metall separeras från nämnda första blandning tillsammans med annat fast avfallsmaterial medelst sedimentering och/eller filtrering.

11. Förfarande enligt krav 10, kännetecknat av, att ett tillsatsmedel tillsättes den första blandningen för att underlätta nämnda sedimentering.

12. Förfarande enligt krav 11, kännetecknat av, att nämnda tillsatsmedel är ett polymert tillsatsmedel.

13. Förfarande enligt krav 12, kännetecknat av, att nämnda polymera tillsatsmedel är katjonisk polyamid.

14. Förfarande enligt krav 11, kännetecknat av, att nämnda tillsatsmedel är aktivt kol. 10 15 20 25 ' 523 966 20 0 o ø n . . ~ . - ~ .-

15. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av, att förfarandet vidare omfattar stegen att tillsätta svavelsyra till nämnda andra vattenhaltiga alumniumsaltlösning, varvid kristaller av aluminiumsuifat förtränges från nämnda lösning övermättad med nämnda aluminiumsait, varvid en andra blandning bildas; och att man separerar nämnda aluminiumsulfatkristaller från nämnda andra blandning, varvid en moderlut bildas.

16. Förfarande enligt krav 15, kännetecknat av, att förfarandet vidare omfattar steget att återcirkulera nämnda moderlut genom att inkorporera densamma i nämnda första vattenhaltiga aluminiumsaltlösning.

17. Förfarande enligt krav 15, kännetecknat av, att nämnda svavelsyra har en koncentration av minst 60 %.

18. Förfarande enligt krav 15, kännetecknat av, att nämnda aluminiumsulfatkristaller separeras från nämnda andra blandning medelst filtrering och/eller centrifugering.

19. Förfarande enligt krav 15, kännetecknat av, att nämnda moderlut inkorporeras i sådan mängd att nämnda första vattenhaltiga aluminiumsaltlösning omfattar 10-30 % fri svavelsyra. na. .-