179404. lajstromszámú szabadalom • Eljárás a Bayer-eljárás szerinti timföldgyártásnál keletkező aluminát lúgban levő szerves vegyületek roncsolására és a roncsolás után a lúgból szilárd formában kiváló bomlástermékek eltávolítására
A 146 023 számú magyar szabadalmi leírás szerint szilárd NaOH hozzáadásával rendkívül magas alkáli koncentrációt állítanak be és ezáltal kedveznek a szerves komponensek lebontásának, az ismert technológiai problémák teljes megszüntetése azonban ezzel sem érhető el. Teljesen új utat írnak le az USP 2 806 766 számú amerikai szabadalmi leírásban és a 146 023 számú magyar szabadalmi leírásban, amelynek az a lényege, hogy az aluminátlúgokat további feldolgozások előtt 150-250 °C-ra melegítik fel és a szerves vegyületeket részben a hőmérsékletnek megfelelő oldhatóság csökkenés folytán a kikristályosodó sókkal együtt választják le. Oxidálószer azonban itt nem kerül felhasználásra. A 166 066 számú magyar szabadalmi leírás a timföldgyári sűrűlúg atmoszférikus kezelési eljárását ismerteti, amikor az oldatba kalcium ionokká disszociáló kalcium vegyületet adnak, amelynek során a huminsav és huminsavszármazékok nátriumvegyületeiből rosszabb oldhatóságú kalcium vegyületeket képeznek és ezeket a sűrűlúgtól elválasztják. Itt tehát nem alkalmaznak oxidációt nyomás alatti kezelés mellett. A 7 420 097 számú japán szabadalmi leírás szerinti elárásnál úgy járnak el, hogy a reaktoron átbuborékolta tott levegőből Hg-gőzlámpával való besugárzással állítják elő a reakcióképes oxigént, tehát nem a Bayer-eljárás folyamatába beépíthető magas hőmérsékletű és nyomású oxidációs eljárásról van szó. A bemutatott példa szerint az eljárás hatásfoka is igen kedvezőtlen, mert a 4,9 g C/l szervesanyag-tartalom 50 órás kezelés után is csak 4,69 g C/l értékre csökkent, vagyis az eljárás ipari megvalósításra nem jöhet számításba. A fenti, ismert eljárások általában kiegészítő berendezéseket és technológiai műveleteket tesznek szükségessé. A szerves anyagok roncsolását csak részlegesen végzik el. Egyes frakciók nem roncsolhatok, illetve nem távolíthatók el az aluminátlúgból s ezek továbbra is technológiai nehézségeket okoznak. A találmány célkitűzése tehát olcsó és hatékony eljárás kialakítása a bauxit nyersanyagok magas hőmérsékletű feltárásakor keletkező feltáró lúgokban előforduló szerves vegyületek részleges, vagy teljes roncsolására. A szerves komponensek elroncsolásával egyidejűleg meg kell szűnniük a technológiai folyamatot zavaró jelenségeknek is. A kikeverésre kerülő oldat szervesanyag-tartalmának csökkenése pl. 4,8 g/liter Corg tartalomról 3,8 g/liter C-tartalomra 15% Na2C03-tartalom esetén a 75 kg Al203 /m3 oldat Al(OH)3 kiválasztási hatásfoka 78 kg Al2 03/m3 oldat értékre nő. További 1 g/liter C tartalom csökkenés esetén ez az érték 81-82 kg Al20j/m3 értékre nő, adott állandó kikeverési paraméterek mellett. A hatásfok növekedésével egyidejűleg a kikristályosodott Al(OH)3 szemcsék granulometriája is kedvezően, nagyobb szemcseátmérőjű frakciók növekedése irányába változik és lehetővé teszi a korszerű elektrolizáló üzemek igényének megfelelő durvaszemcsés homok szerű timföld előállítását. Ezt egyébként csak a 135—140 g/liter Na2Ok koncentrációjú kikeverésre kerülő lúg 100-110 g/liter koncentrációra való hígítással, jelentős többlet-beruházás és üzemeltetési költségnövekedés árán érhetnénk el. A találmány szerinti eljárás alkalmas a Bayer-eljárás szerinti bauxitfeldolgozás aluminátlúgjaiból a zavaró szerves szénvegyületek részleges, vagy teljes eltávolítására. A találmányunk lényege eljárás a Bayer-eljárás szerinti timföldgyártás aluminátlúgjában levő szerves vegyületek oxidációs roncsolására és eltávolítására, amelynek során a lúgot — adott esetben annak egy részét - 80-350 °C, célszerűen 180-240 °C hőmérsékletre felhevítjük és ezen a hőmérsékleten 2-25 bar, célszerűen 10-20 bar parciális nyomású oxigén vagy oxigéntartalmú gáz hozzáadásával 0,2—0,4 gáz térfogat százalékos diszperzitású gázfolyadék fázissá alakítjuk ki, és az elhasználódott oxigén folyamatos pótlásával 5—90 percig, célszerűen 14—30 percig ebben az állapotban tartjuk, és így a szerves vegyületeket oxidáljuk, végül az így kezelt lúgot vagy közvetlenül a feltárandó bauxit-lúg zagygyal egyesítjük, vagy expanziós úton bepároljuk és a kivált bomlástermékeket ismert módon, például szűréssel eltávolítjuk. A találmány szerinti eljárás során az oxidált lúgból az expanziós edényekbe távozó oxigént nyomásfokozás után visszavezetjük az autoklávokba. A találmány szerinti eljárásnál a lúg oxidálódását a feltárás folyamatában - adott esetben több áramú feltárásban - a feltáró berendezések felhasználásával valósítjuk meg. Tapasztalatunk szerint a lúgokban található szervesanyagok 150-300 °C-on oxidáló szer jelenlétében - mint levegő, oxigén, oxigénnel dúsított levegő — teljesen vagy részben C02-é és H20-é oxidálhatók, a színező komponensek elroncsolhatók és egyidejűleg a lebontási reakció közbenső termékeinek egy része Na-sóként a feleslegben levő szódával együtt leválasztható. A zavaró szerves vegyületek eltávolítása a technológiai folyamatban mind a híg, mind a sűrűlúgban, illetve a feltárási folyamatban is lehetséges. A lúgot keverős autoklávokban 180-280 °C-ra melegítjük fel és az Oj parciális nyomását 2—25 barra állítjuk be. Üreges keverők (gázkeverők) és áramlástörők alkalmazásával a rendszer optimális gáztelítettsége érhető el. Az cxidáció sebessége eközben nagyon erősen függ a választott reakció hőmérséklettől. Míg 180 °C-on 30-60 perc alatt csak 20-30% szervesanyag roncsolható el a lúgban, addig 260— -280 °C-ra növelve a hőmérsékletet, a bomlás 95—97%, és 300 °C felett teljes oxidáció érhető el. A szerves vegyületek oxidativ bomlásával párhuzamosan az eközben képződő bomlási fokozatoknak megfelelő vegyületek egy része nehezen oldható Na-sóként a feleslegben levő szódával együtt kiválasztható és ily módon a C-tartalom 10-25%-a a kiváló sóhoz kötődik. Ha hígjlúgból alakítjuk ki az oxigénes rendszert, akkor az expanziós és kigőzölögtetéses hűtés kombinációjával a lúg lényeges koncentrálódása és a ballaszt-só leválasztásának fokozódása jelentős szervesanyag csökkenéssel jár együtt. Egy további kivitelezési mód is lehetséges, amikor a sűrűlúg oxidálását a bauxit feltárásával 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
