169643. lajstromszámú szabadalom • Eljárás goethit-tartalmú bauxitoknak a Bayer-technológia szerinti feltárására
3 169643 4 g/l szulfát-ion koncentrációnak megfelelő szulfát-só jelenlétében valósítják meg. Jelen találmány szerinti eljárás a fentiekhez képest lényeges haladást jelent, mert a bauxit goethit tartalmának hematittá alakítását kedvezőbb körülmények között, rövidebb idő alatt, illetve alacsonyabb hőmérsékleten biztosítja. A goethites bauxitok feldolgozásakor ugyanis a leglassúbb kémiai átalakulás, mely az egész feltárás paramétereit megszabja, a goethit átalakulása hematittá. Eljárásunk lényege a folyamatot katalizáló olyan adalékanyagok alkalmazása a feltárási műveletnél, melyek a böhmit- és diaszpor-tartalom teljes beoldódása mellett, az egyensúlyi mólviszony közelében is hatékonyak és különösen előnyösen alkalmazhatók Ca-vegyületek, illetve Ca-ionok, továbbá nátriumsók jelenlétében is. Találmányunk elméleti alapját az a felismerés képezi, hogy a goethit-hematit átalakulás a goethit oldódáson és átmeneti komplex vegyület képződésén keresztül játszódik le és a folyamat sebességét egyrészt a goethit-rács megbontása, másrészt a képződő átmeneti komplexek összetétele szabja meg. Ebből a szempontból különösen előnyös olyan két vegyértékű kationok jelenléte, melyek kristálykémiai szempontból, ionsugaruk és koordinációs számuk következtében a goethit rácsának megbontását elősegítik, ill. az átmeneti komplexbe beépülhetnek és annak tulajdonságait előnyösen változtatják meg. Ilyen két vegyértékű kationok a Mn+ + , Fe+ + , Co+ + , de előnyösen alkalmazható Mg+ + vegyületek adagolása is, akár önmagukban, akár Ca++ vegyületekkel együtt. A találmány eljárás goethitet tartalmazó, böhmites és diaszporos típusú bauxitoknak a Bayer-technológia szerinti feltárására, a feltárási folyamat meggyorsítására, a goethit hematittá való átalakítására, az Al2 0 3 -kihozatal növelésére, és a marónátronveszteségek csökkentésére, 180—300 °C hőmérsékleten, 80—300 g/l Na2 O k koncentrációjú, adott esetben 1—20 g/l NaCl-ot és/vagy 1—7 g/l szulfát-ion koncentrációnak megfelelő szulfátsót tartalmazó aluminátlúggal, adott esetben a száraz bauxit súlyára számított 2—6% CaO-nak megfelelő kalcium-vegyület adagolása mellett, melynél a feltárást Mg+ + , Fe+ + , Mn++ iont, vagy ezek keverékét tartalmazó vegyületek vagy ércek jelenlétében valósítjuk meg. A fenti kétértékű ionokat tartalmazó vegyületek vagy ércek adagolását a bauxit összetételének, a bauxitban jelenlevő goethit kötéserősségének megfelelően választjuk meg oly módon, hogy azok fém-ionban kifejezett együttes mennyisége a bauxit száraz súlyára számítva 0,2—2,0% között legyen. A találmány szerinti eljárás hatásosságát az eddig ismert eljárásokéhoz viszonyítva kísérleteink alapján készített diagramok segítségével szemléltetjük. Az 1. ábra a goethit relatív mennyiségét mutatja a vörösiszapban a feltárás időtartama függvényében három különböző hőmérsékleten. A 2. ábra ugyancsak a goethit relatív mennyiségét mutatja a vörösiszapban, de ezúttal a feltárási hőmérséklet függvényében, három különböző időtartamú feltárás esetén. A 3. ábra az Al2 0 3 -kihozatal %-ot mutatja a feltárás időtartama függvényében. Az ábrákon feltüntetett görbék paraméterei a következők : 1. görbe: 3% CaO + 5 g/l Na2 S0 4 ; 230 °C 2. görbe: 3% CaO 4-0,8% Mn+ +; 230 °C 3. görbe: 3% CaO + 5 g/l Na2 S0 4 ; 240 °C 4. görbe: 3% CaO+0,8% Mn+ + ; 240 °C 5. görbe: 3% CaO+5 g/lNa2 S0 4 ; 260 °C 6. görbe: 3°/o CaO+0,8% Mn+ + ; 260 °C 7. görbe: 3% CaO+5 g/lNa2 S0 4 : 20 perc 8. görbe: 3%CaO+0,8%Fe+ + : 20 perc 9. görbe: 3% CaO+ 5 g/lNa2 S0 4 : 30 perc 10. görbe: 3%CaO+0,8%Fe++: 30 perc 11. görbe: 3% CaO+5 g/lNa2 S0 4 : 40 perc 12. görbe: 3%CaO+0,8%Fe+ + : 40 perc 13. görbe: 3% CaO+0,8% Mn+ + : 240 °C 14. görbe: 3% CaO 4-5 g/lNa2 S0 4 : 240 °C Az 1. ábra azt szemlélteti, hogy a Mn++ vegyület 15 adagolása milyen katalizáló hatást gyakorol a goethithematit átalakulásra. A mangán-iont hidroxid-tartalmú mangánérc alakjában adagoltuk olyan mennyiségben, hogy annak Mn++ ionban kifejezett mangán-tartalma a bauxit száraz súlyára számítva 0,8% volt. A Mn+ + 20 vegyületet a bauxit súlyára számított 3% CaO-dal együtt kevertük a feltárandó bauxithoz (2., 4., 6. görbe). Összehasonlításként feltüntettük a 3% CaO jelenlétében, 5 g/l Na2 S0 4 -tartalmú feltáró lúgban kapott eredményeket is (1., 3., .5. görbe). Az ábra tanúsága szerint az 25 Mn++ ionok jelenléte a goethit-hematit átalakulást valamennyi vizsgált hőmérsékleten nagymértékben katalizálta, így pl. CaO 4- Na2 S0 4 jelenlétében 230 °C hőmérsékleten (1. görbe) az átalakulás még jelentéktelen volt, ezzel szemben Mn++ vegyületek adagolásával az 30 átalakulás 50 perc alatt jó hatásfokkal végbement (2. görbe). 240 °C hőmérsékleten azonos átalakulás eléréséhez a két esetben 40, ill. 20 perc tartózkodási idő szükséges (3., 4. görbe). Igen nagy különbség tapasztalható 260 °C-os feltárás esetén is, amikor CaO 4-35 4- Na2 S0 4 adalékkal 20 perc tartózkodási idő szükséges (5. görbe), míg Mn++ ionok segítségével a feltárási hőmérséklet elérésekor már gyakorlatilag teljes átalakulást kapunk (6. görbe). Ezen utóbbi eredményből megállapítható, hogy az ismertetett két vegyértékű Mn+ + 40 ion adagolása előnyösen alkalmazható a csőfeltárásnál, ahol nagyobb üzemi hőmérséklet érhető el, mint a hagyományos autoklávos berendezésnél. A 2. ábra azt szemlélteti, hogy CaO 4- Na2 S0 4 , illetve 45 CaO 4- FeS04 • 7H2 0 adagolás esetén hogyan módosul a goethit-hematit átalakulás sebessége. A CaO mennyisége 3%, az Na2 S0 4 adagolás 5 g/l, a vasszulfát adagolás Fe++ -ben kifejezve a száraz bauxit súlyára számított 0,8% volt. Az ábrából kitűnik, hogy Fe++ ionok jelen-50 létében 40 perc alatt már 230 °C-on kedvező átalakulási hatásfok érhető el (12. görbe), míg 235 °C-on 30 perc (10. görbe), 240 °C-on 20 perc (8. görbe) tartózkodási idő elegendő. Ezzel szemben CaO 4- Na2 S0 4 együttes jelenlétében kedvező átalakulási hatásfok eléréséhez legalább 55 240 °C hőmérséklet és 40 perc tartózkodási idő szükséges (11. görbe). A 3. ábra azt szemlélteti, hogy a goethit-hematit átalakulással arányosan növekedik a timföld-kihozatal is. 60 E szerint 240 °C hőmérsékleten CaO 4- Mn+ + adalék együttes jelenléte esetén 88% feltárási kihozatal eléréséhez 20 perc tartózkodási idő elegendő (13. görbe), míg ugyanez az eredmény ugyancsak 240 °C hőmérsékleten CaO 4- Na2 S0 4 alkalmazásával csak 50 perc alatt 65 érhető el (14. görbe). 2
