154125. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés vörösiszap feldolgozására redukáló hőkezeléssel
154125 keverjük és redukáló hőkezelésnek vetjük alá. Tanulmányunk szerint eljárhatunk úgy is, hogy a vörösiszapot kemencébe adagolás előtt, célszerűen füstgázok hőjével előszárítjuk, ezáltal ugyanis a kemence teljesítménye — a vörösiszap igen jó redukálhatósága miatt — jelentősen növelhető. A Bayer-eljárás során nyert vörösiszap öszszetételének módosítására egyrészt a kedvező salakviszkozitás elérése, másrészt a gyűrűalakú tapadékok képződésének megakadályozása végett van szükség. Kutatásaink során megállapítottuk, hogy a vörösiszapból a redukáló hőkezelés folyamán képződő salak viszkozitása — mint legjellemzőbb technológiai tulajdonsága — elsősorban kalcium-oxid, alumínium-oxid, és vas(II)-oxid tartalmának változtatásával gyakorlatilag is szabályozható. Adott alumínium-oxid tartalmú salak viszkozitásának változását a redukció hatásfoka és a kalcium-oxid adagolás függvényében az 1. ábra szemlélteti, ahol a salak viszkozitását a hőmérséklet függvényében tüntetjük fel. A12 Q 3 % A 8,4 modulusú (modulus = QÍQ 0 , a bauxitban) bauxit feltárásával nyert vörösiszapból indultunk ki. A vörösiszap redukáló hőkezelése után kapott terméket aprítjuk és mágnesesen szeparáljuk. Az így nyert salak összetétele a következő: FeO 5,1% MgO 3,2% Fe 1,8% Na2 0 12,70/o Al-A 30,6% Ti02 8,0% SÍO2 29,6% so3 0,8% CaO 5,0% Mn02 0,6% Az .1, ábrán az 1. görbe ezen salak viszkozitását ábrázolja. A salakot a viszkozitásmérés befejezése után 5% koksz adagolásával tovább redukáljuk, amikor a salak vas(II)-oxid tartalma 1%-ra csökken. A 2. görbe ezen salak viszkozitását szemlélteti. Szembetűnő a viszkozitás igen előnyös, jelentős növekedése. Minthogy a salak FeO tartalma nagymértékben folyósító hatású, csökkenti a salak viszkozitását, kisméretű vasrögök képződését okozza és elősegíti vas-tapadékok keletkezését is, következésképpen minimális vas(II)-oxid tartalomra kell törekednünk, melyet a redukáló szer aprításával és mennyiségének esetleges növelésével is célszerű elősegíteni. Az 1. ábra 3. görbéje a 2. görbén bemutatott salakból 4% kalcium-oxid adagolásával nyert salak viszkozitását mutatja be. Hasonlóan a 4. görbe az 1. görbén feltüntetett salak 4% kalcium-oxid adagolással módosított anyagának viszkozitását tünteti fel. Az 1. ábra alapján megállapítható a kalcium-oxid viszkozitás csökkentő hatása. Az alumínium-oxid a kalcium-oxiddal és a vas(II)-oxiddal ellentétben a viszkozitást növeli. Ennek gyakorlati eredményét szemlélteti a 2. ábra. Az adott kísérlet során úgy jártunk el, hogy egyrészt adalék nélküli vörösiszapot, másrészt olyan mennyiségű bauxittal adagolt vö-10 15 rösiszapot dolgoztunk fel redukáló hőkezeléssel, hogy a nyert salakban az adalékmentes vörösiszap salakjához képest +2%, ill. +4% A120 3 többlet legyen. Az adalékmentes vörösiszapból nyert salak összetétele a következő volt: Si02 A12 0 3 FeO CaO MgO Na2 0 TiQ2 25,0% 35,2% 3,9% 4,9% 1,6% 14,9% 7,8% A 2. ábra 1. görbéje a fenti összetételű salak, a 2. görbe a 2% A12 0 3 , a 3. görbe a 4% A12 0 3 többletet tartalmazó salak viszkozitását tünteti fel a hőmérséklet függvényében. Jól lát-20 ható az A12 0 3 viszkozitás-növelő hatása. Találmányunk lényeges jellemzőjét képezi az az újszerű felismerés, hogy bauxitnak a vörösiszaphoz történő adagolásával a salak viszkozitása és ennek megfelelően a munkahőmérséklet nö-25 vélhető. Ennek — röntgen diffraktométeres vizsgálataink szerint — az a mgyarázata, hogy az alumínium-oxid AIO4 tetraéderek alakjában a vörösiszapból képződő salak üvegfázisában a 30 Si04 tetraédereket helyettesít. A kalcium-oxid tartalom találmány szerinti célszerű növelésének a gehlenit képződés kezdete szab határt. Alapvető jelentőségű továbbá az a felismerés is, hogy a vörösiszapban jelenlevő nátrium-alu-35 mínium-szüikátból, a szodalitból hevítéskor képződő nefelin illetve Na6 Al4SÍ40 M összetételű fázis viszonylag stabil és 1000 C° feletti hőmérsékleten fokozatosan a salak üvegfázisába épül be. 40 Kutatásaink eredményeként feldolgozásra kerülő vörösiszap összetételét az alábbiak szerint célszerű beállítani: Ha az adott esetben az adalékmentes vörösiszapból képződő salakban az Al2 0 3 :Si0 2 vi-45 szonyszám (salakmodulus) 1,3-nál kisebb lenne, akkor a munkahőmérséklet és a viszkozitás növelése céljából a salak alumínium-oxid tartalmát célszerűen növelni oly módon, hogy a vörösiszaphoz a redukáló hőkezelés előtt 1—20%, 50 előnyösen 3—6% bauxitot adagolunk. Célszerű továbbá a tapadékok képződésének elkerülésére, a vörösiszapot a Bayer eljárás "során 2—3% kalcium-oxiddal kausztifikálni, mivel a tapadékok röntgen diffraktométeres vizsgálata-55 ival igazoltuk, hogy a gyűrűképződésre elsősorban az adalékmentes kis kalcium-oxid tartalmú vörösiszap hajlamos. Utólagos kalcium-oxid vagy mészkő adagolása a vörösiszaphoz nem látszik célszerűnek, 60 mivel ebben az esetben a kemence hőegyensúlyának megbomlása miatt jelentős mértékű tapadék-képződés lép fel. A nagyobb alumínium-oxid tartalmú vörösiszapból gyártott salakokat (salakmodulus na-65 gyobb mint 1,3) nagyobb munkahőmérséklet és 2
