176594. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alumíniumszulfát kinyerésére szennyezett alumíniumszulfát-tartalmú oldatból
3 176594 4 a 4. lépésben elkülönítik az alumíniumszulfát kristályait. Ez az eljárás lényegében annak az ismert módszernek tökéletesített változata, amely szerint a kisebb kristályokat a szuszpenzió enyhe melegítésével visszaoldják, a nagyobb kristályokat pedig ezt követően lassú hűtéssel növelik. A találmány eljárást biztosít olyan jól kristályosodó alumíniumszulfát kicsapására, amely az anyalúgtól való elválasztása közben viszonylag kevés anyalúgot visszatartó és könnyen mosható szűrőlepényt képez. Azt találtuk, hogy az Al2(SO4)3.0,5H2SO4. 11—12H20 képletű alumíniumszulfát megfelel erre a célra. Kicsapása igen pontosan definiált körülményeket követel, olyanokat, amelyek révén megakadályozható az egyéb alumíniumszulfátok kicsapódása. Az egyéb alumínmszulfátok nem kívánatos egyidejű kicsapódásának megakadályozása a tapasztalatok szerint igen nehéz, mert bizonyos kiválási területek igen közel esnek egymáshoz, metastabil egyensúlyi állapotok léteznek, és számos túltelítettségi állapot is bekövetkezik,ésa lehetséges különféle szulfátok kiválási sebessége különböző lehet, különösen akkor, ha túltelített oldatból indulnak ki, aminek következtében különféle szulfátok egyidejű kiválásával kell számolni. Ezek keverékét igen nehezen lehet szűrni és mosni. E nehézségek elhárítására alaposan megvizsgáltuk a kristályosodás technológiai körülményeit. Megfigyeltük, hogy a kristályosítást csak akkor végezhetjük el eredményesen, ha több szakaszban hajtjuk végre, minden szakaszt más edényben. Megfigyeltük továbbá, hogy a kristálykiválás folyamatát lényegesen befolyásolja a kristályosítás egyes szakaszainak hőmérséklete, a folyadék tartózkodási ideje az egyes kristályosítókban, továbbá az oldat túltelítettségének mértéke. A találmány szerinti eljárás kidolgozásánál ezeket a szempontokat figyelembe vettük. A találmány szerinti eljárás lényege, hogy az alumínium-tartalmú anyag kénsav-oldattal való feltárásából származó alumíniumszulfátot tartalmazó, a kristályosító hőmérsékleten telített olyan összetételű tisztítatlan kénsavas oldatot vezetünk be 80 °C-nál magasabb hőmérsékleten, folyamatosan egy legalább két kristályosítót tartalmazó sorozat legalább 70 °C-on de legfeljebb 80 °C-on tartott első egységébe, amely oldat a kristályosító hőmérsékletén túltelített állapotban van, és az összetételére jellemző pont egy olyan diagrammon, amelynek abszcisszája a szabad kénsavtartalmat mutatja %-ban és ordinátája az alumíniumoxid-tartalmat mutatja %ban, egy olyan háromszög belsejében (3. ábra) van, amelynek 8,9% abszcissza-értékű és 17,06% ordinátaértékű A csúcsa a kicsapódó szulfát összetételét mutatja, és amelynek B, illetve C csúcsára jellemző abszcisszaértékek 39%, illetve 56%, míg ez utóbbi pontok ordináta-értékei 1%, illetve 0,5%, a szuszpenziót az egyik kristályosítóból átvisszük a másikba, minden kristályosító hőmérsékletét kisebb értékre állítjuk be, mint amilyen az előző kristályosító hőmérséklete, így az utolsó kristályosító hőmérsékletét legfeljebb 15 °C-ig csökkentjük, és a szuszpenziót legalább 75 percig tartjuk minden egyes kristályosítóban, és legalább 8 órán át az összes kristályosítóban együttvéve, végül a kristályokat elkülönítjük az oldattól. Megjegyezzük, hogy az imént meghatározott és a 3. ábrán bemutatott ABC háromszög B és C csúcsainak koordináta-értékeit némileg befolyásolják az alumíniumszulfát mellett az oldatban esetleg jelenlevő egyéb szulfátok. A kezelésnek alávetett oldat összetételét bármilyen önmagában ismert módon, így például bepárlással, víz hozzáadásával vagy kénsav hozzáadásával állíthatjuk be a fentiekben meghatározott tartományba eső értékre Az oldatból elválasztott kristályokat előnyösen mossuk. Minden kristályosítóban megkíséreljük elérni az oldott alumíniumszulfátnak azt a koncentrációját, amely megközelíti a kristályosító hőmérsékletéhez tartozó statikus egyensúlyi koncentrációt. A statikus egyensúlyi koncentráció kifejezésen azt a koncentrációt értjük, amelyet igen hosszú állási idő alatt lehet elérni, és amelynél kisebb koncentráció esetén a kristályosodás elmarad. A szuszpenzió cirkuláltatása következtében az anyalúgok koncentrációja beáll egy értékre, amelyet a találmány szerinti eljárással a statikus egyensúlyi összetétel körüli értéken tartunk, hogy megakadályozzuk az egyéb, más típusú alumíniumszulfátok kicsapódását. A statikus egyensúly kívánt megközelítése érdekében minden kristályosítóban szabályozzuk az ott tartózkodási időt és a hőmérsékletet. Általában több egymás után következő kristályosítót használunk, amelyek hőmérsékletét 80 °C és 15 °C között osztjuk el. Azonos kiindulási oldatok esetén a kristályosított alumíniumszulfát teljes mennyisége annál nagyobb, minél kisebb az utolsó kristályosító hőmérséklete. A hőmérsékletet ennek ellenére nem célszerű 30— 40 °C-nál kisebb értékre csökkenteni, mert alacsonyabb hőmérsékleten a szuszpenzió folyadékfázisainak viszkozitása megnő. A viszkozitás növekedése miatt több anyalúg marad a végső szuszpenzió szűrésekor képződő szűrőlepényben. A kristályosítók számát és térfogatát egy adott áramlási sebesség szerint választjuk meg. Az áramlási sebesség viszont az Al^SO^. 0,5 H2S04.11—12 H20 képletű szulfát kristályosodásának az illető hőmérsékleten meghatározott sebességétől függ, valamint attól, hogy a kristályosítóban tartózkodó szuszpenzió folyadékfázisának alumíniumszulfát-koncentrációja az adott hőmérsékleten milyen mértékig kell, hogy megközelítse a kristályosító hőmérsékletéhez tartozó statikus egyensúlyi koncentrációt. E cél elérése érdekében különböző térfogatú kristályosítókat használhatunk, az egyes kristályosítók közötti hőmérsékletkülönbségeket azonosra állítjuk be, és változtatjuk a szuszpenzió tartózkodási idejét az egyik vagy másik kristályosítóban. Műszaki okokból előnyösebb azonos térfogatú kristályosítókat használni. Ilyen körülmények között egy adott összes tartózkodási időt figyelembe véve úgy érhetünk el jobb eredményt, hogy hasonló hőmérsékletkülönbséget állítunk be kétkét kristályosító között. Az alumíniumszulfát alakjában jelenlevő alumíniumoxid koncentrációja minden egyes folyadékfázisban megközelíti az adott körülmények által meghatározott statikus egyensúlyi koncentrációt. így például 40 °C és 60 °C között előnyös, ha az alumíniumoxid-koncentráció a folyadék-fázisban nem haladja meg 0,7%-nál nagyobb mértékben a statikus egyensúlynak megfelelő koncentrációt. 70 °C-on ez az eltérés előnyösen 1,3% alatt marad. Előnyösen eljárhatunk úgy, hogy kristályokat viszünk vissza oltókristályként az első kristályosítóba. E vissza-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
