171398. lajstromszámú szabadalom • Eljárás aluminátlúg megbontására, a timföldhidrát kiválasztására, a kikeverés intenzifikálására
5 171398 6 A porlasztás alatt a jelen leírásban az aluminátlúg, aluminátlúg-timföldhidrát zagy, esetleg a száraz, vagy nedves timfölhidrát cseppekké, cseppecskékké, esetleg ködszerű finomságúra való diszpergálását, aprózását értjük. A bizonyos magasságú kolonnába „beporlasztott" alumínium tartalmú anyag — lúg, zagy, vagy mind a kettő — adott, meghatározott méretű cseppekként, esetleg finom permet alakjában hullik lefelé. A csepp alakban lefelé hulló anyagban történik meg a túltelített oldat bomlása, a timföldhidrát kiválása, „kikeverése". A berendezés alján felfogott zagyot szűrőre vive a már magas mólviszonyú aluminátlúgot - melynek alumíniumtartalma nagyrészben kivált -külön választhatjuk a timföldhidrát terméktől. Az eljárás lehetőséget ad a lehullás sebességének — esetleg hűtésnek, melegítésnek — szabályozására a cseppekkel szemben áramoltatott levegővel, vagy más gázzal. Részletezve a találmány szerinti megoldás által adott megoldási lehetőségeket, a következőket célszerű elmondani. Az aluminátlúg megbontásának a kikeverés meggyorsulásának valószínű magyarázataként a porlasztásos kikeverési technológiában a következőket lehet a találmány szerinti megoldás által adott megoldási lehetőségeknél figyelembe venni. a) Oltóhidrát nélküli, tiszta aluminátlúg porlasztásakor. Az aluminátlúg porlasztásakor a közelítőleg gömb alakú cseppecskék felületét H2 0 molekulák alakítják ki, a csepp belsejében tehát nagyobb lesz a koncentráció, mint a kiinduló átlagos volt. A koncentráció csepp felszíne és közepe között a porlasztás mértékének a függvénye, minél kisebb a cseppecske, annál nagyobb a különbség a koncentrációban. Megfelelő mértékű porlasztás esetében a koncentráció-különbségből eredő hajtóerő - a kiegyenlítődésre való törekvés — alapja lehet intenzív belső mozgásoknak. Ehhez hozzájárul, hogy a csepp felületén levő H2 0 molekulák állandó mozgásban vannak, mivel szükségképpen bizonyos idő után helyet cserélnek a csepp belsejében levőkkel. A mozgásokat elősegítik még a cseppen belül kialakult hőmérséklet-különbségekből eredő hajtóerők is. Ugyancsak energiát igényel a gömbfelület fenntartása, a gömb alakban maradás is. A porlasztás körülményeit megfelelően kiválasztva, megszabva és fenntartva, a felsoroltakhoz szükséges energiát az egy csepprendszer csak önmagából vonhatja el. Ezért tehát instabilabb, mint a nagy térfogatú kevert aluminátlúg, vagy zagy. Ennek következménye az alumíniumhidroxid kristálygócok képződésének, a kristályok növekedésének meggyorsulása a jelenlegi kikeverési technológiákhoz képest. b) Aluminátlúg-timföldhidrát (oltó-kristályosító anyag) zagyok porlasztásakor. Zagyok alatt a jelen esetekben az aluminátlúg-timföldhidrát (oltó-kristályosító anyag) meghatározott összetételű elegyét értjük. Az „oltóviszony" kifejezéssel, illetve az „oltóviszonyszám"-mal a zagyképzéshez az aluminátlúgba adagolt timföldhidrát Al2 0 3 tartalmának és a lúg A12 0 3 tartalmának hányadosát adjuk meg. Minél több oltóhidrátot adagolunk a lúgba, annál magasabb (nagyobb) az oltóviszony. A zagyok porlasztásakor a kikeverés meggyorsulásának magyarázatához fel kell tételezni, hogy az elporlasztott zagy minden egyes lúgcseppjének belsejében egy oltóhidrát (vagy oltó-kristályosító 5 anyag) van, tehát a szemcsét aluminátlúg réteg veszi körül. Ezen az egységen belül lépnek fel az előzőekben leírt mikroméretű dinamikus önmozgási folyamatok. A jelen esetekben hatásuk még az is, hogy meggyorsítják a cseppen belül az oltóhidrát 10 felületén levő, már alumínium-szegény lúg cserélődését a külső rétegekben levő még telítettebb lúggal. Ezt elősegítheti az, hogy az alumínium-szegény lúg kisebb fajsúlyú, mint az alumíniummal telített, így a csepp belsejéből kifelé irányuló mozgás alakul ki. 15 Mindezen hatások összességükben eredményezik a zagyporlasztásos megoldásnál a megfelelő körülmények megválasztásával, hogy a kristálynövekedés sebessége nő, míg a gócképződés csak másodlagos. Az eljárás műszaki megvalósításánál — a porlasz-20 tások nem tökéletes kivitelezése miatt - az elporlasztott zagyban lesznek különböző méretű cseppek, köztük tiszta lúgcseppek, valamint olyanok, melyek belsejében több oltóhidrát szemcse is van. így tehát a kristály gócképződés, illetve a, kristály növekedés 25 sebességének elsődlegessége statisztikus elosztásban jelentkezik. Bizonyosan lehet azonban olyan kedvező porlasztási mértéket, módot, hőmérsékletet és atmoszférát találni, melynek alkalmazásakor a kívánt minőségű és átlagos szemcseméretű timföldhidrát 30 terméket kapunk. c) További lehetőségek. Elsősorban az a) és b) pontokban ismertetett két változatot lehet (kell) figyelembe venni a találmány szerinti eljárás alapelveivel kapcsolatban, és ezek 35 jöhetnek elsősorban számításba a műszaki megvalósítás szempontjából is. A jelen találmány azonban az előző két megoldás olyan variálását is lehetségessé teszi, hogy egy kolonnába egyszerre, de külön-külön porlasztjuk be 40 az aluminátlúgot és az oltóhidrátot. A porlasztó fejeket, berendezéseket úgy kell beállítani, hogy a lúgpermet a porlasztott oltóhidrátra kerüljön. Az így lúggal „nedvesített" timföldhidrát esetében olyan magas „oltóviszonyszám" — nagy oltóhidrát felesleg 45 érhető el, mely a jelenlegi kikeverési technológiákkal közelítőleg sem érhető el. Ez a megoldás lehetőséget ad a kikeverést olyan magas végső mólviszonyig végezni, amit az egyensúlyi koncentráció megenged. Ez a változat azonban a szokottól eltérő műszaki 50 megoldást kíván, mert az így „nedvesített" nagyon sűrű, nem folyós halmazállapotú „zagy" szivattyúval nem szállítható. Egyik lehetőség erre, hogy a kolonna alja egy vákuumszűrő pl. dobszűrő, mely megfelelő sebességgel mozog. így megoldható a lehullott 55 porlasztott anyagból a már „kikevert" lúg különválasztása anélkül, hogy ezt a nagyon sűrű „zagyot" a szűrőkre még tovább kellene szállítani. A találmány szerinti eljárás műszaki megvalósítási lehetőségei: 60 A találmány szerinti „kikeverési" technológiának nagy előnye, hogy egészen egyszerű berendezésekben is megoldható, kivitelezhető. Pl. alkalmazható vas (fém) lemezből készített, téglából, betonból, esetleg más anyagból épített műanyaggal bélelt - festett 65 bélésű -, magas kolonna, tartály stb., melybe felül 3
