182807. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alumínium tartalmú nyersanyagok alumínium tartalmának bayer technológia szerinti folyamatos feltárására és tovább feldolgozására
1 182 807 2 A találmány tárgya eljárás alumínium tartalmú nyersanyagok alumínium tartalmának Bay 2r-technológia szerinti folyamatos feltárására és tovább feldolgozására. A Bayer-féle timföldgyártási technológia során az alumínium tartalmú érceket és nyersanyagokat (melyek alumínium tartalma többnyire ahimíniumoxid-alumínium oxidhidrát alakban van jelen) nátrium-aluminát és nátriumhidroxid tartalmú, a körfolyamatban recirkuláló oldattal elegyítik, azaz zagyot képeznek és a nyersanyag alumíniumvegyület tartalmát a zagy melegítése útján nátrium-aluminát alakban feloldják. A feltárás során oldatba kerülő alumínium-oxid tartalom a kikeverés során válik ki timföld-hidrát alakban. A melegítés történhet előmelegítőkben és pl. nagynyomású és párhuzamosan kapcsolt csőkígyós, mechanikus keverős autoklávokban, amely utóbbiakban a zagy hosszabb ideig tartózkodik és emiatt jelentős kéregképződés lép fel, különösen a fűtőfelületeken. A bauxit feltárását sok tényező együttes hatása befolyásolja. Ezek közé tartoznak — az oxidos agyagásványok vagyis alumínium-hidrátok ásványi összetétele, ezek kristályszerkezete és felépítése — a bauxit őrlési finomsága és egyenletességi tényezője — a vegyi összetétel (A1203, Si02, Fe203, Ti02, mint fő alkotók és V205, CaO, MgO, Ga, C, C02, S03 stb. mint egyéb kísérő anyagok) különbözősége — a nátrium-aluminát (NaA102) képződés heterogén reakciójának kinetikai és egyensúlyi viszonyai — az A1203 és a Na20 töménységének viszonya, az aluminátlúg hidrolízises bomlása, stb. A Bayer-t (járás folyamán a tényezők összessége határozza meg az A1203 feltárhatóságát. A hagyományos, szakaszos üzemű, csőkígyós fűtésű autokláv-telepben, jó minőségű bauxit esetén 170-180 °C-on 2—3 óra alatt megy végbe optimálisan az aluminát képződés reakciója. A bauxit minőségének romlásával még 200 °C környezetében is nehezen megy végbe a feltáródás és romlanak a feltárás utáni ülepítés-szűrés műveleti feltételei is. A gyártás korábbi gazdaságosságának romlása előtérbe hozta a feltárás intenzifikálásának a gondolatát a szakaszos üzemvitelről a folyamatos üzemvitelre való áttérés segítségével. Az ismert csőfeltáró eljárásoknál az anyagáramok folyamatos áramlása közben történik a feltárás. — a DT 579.114 sz. német szabadalmi leírás szerint 190 °C feletti hőmérsékleten és 10—15 bar nyomáson a bauxit 1,17—1,20 kg/m3 sűrűségű lúggal feltárható, ami lehetővé teszi az autoklávokról való áttérést a „fűtőkígyóként kialakított cső”-re. A bauxitot és aluminátlúgot nagynyomású szivattyú állandóan előretartó mozgásba hozza és a zagy biztosító szelepen vagy ellennyomású szivattyú segítségével jut ki a reakció teréből. Az eljárás nem ment át a gyakorlatba, mert a lerakodó kérgesedés a csövek hőátadási viszonyait úgy lerontotta, hogy a feltárással rövid időn belül le kellett állni és a kilépő zagy ülepítése és szűrése is nehézzé, ill. igen lassúvá vált. — a DT 665.495 sz. német szabadalmi leírás szerint „toronyeljárás”-sal tárták fel a bauxitot. A darabos bauxitot ellenáramban haladó és gőzzel melegített 2 lúggal kezelték folyamatosan. Mivel a darabos bauxit extrakciója jóval lassúbb folyamat, mint a finom bauxit őrlemény feltárása, az oldótomyokra igen nagy térfogatok adódtak, ami az eljárást gazdaságtalanná tette. — a DT 830.945 sz. német szabadalmi leírás szerint igyekeznek megkerülni a közvetlen hőátadást és így a kérgesedés okozta hőátadási viszonyok romlását. Az eljárás szerint az előmelegített lúg nagyobb részét centrifugálszivattyú hőcserélőn keresztül nyomja a sorba kapcsolt feltáró autoklávokba. Az előmelegített lúg kisebb részét összekeverik a bauxit őrleménnyel, a szuszpenziót friss gőzzel fűtött legalább két előautoklávba vezetik, ahonnan adagonként juttatják a sorbakapcsolt feltáró autoklávokba. Ezzel az eljárással azonban, ha bonyolultabb és nagyobb beruházást igénylő technikai megoldásokkal is, csak a jó minőségű bauxitok feltárása végezhető el folyamatosan. A rosszabb minőségű bauxitok feltárására azonban ez az eljárás alkalmatlan. Csőfeltáró eljárást ismertet továbbá a 149.514 sz. magyar szabadalmi leírás, vagy a DT 1.920.222 német szabadalmi leírás is. Azonban ezeknél az eljárásoknál is a zagy melegítése során a forrcsövek zagy-oldalán kemény, mechanikusan alig eltávolítható lerakódás keletkezik, amely állandóan vastagszik, csökkenti a hőátadási felületet és rontja a hőátadási tényezőt. A keletkezett lerakódást mind az elő melegítőkből és autokláv okból álló feltáró sorból, mind a csőfeltáró berendezésből időnként el kell távolítani. Ez egy-egy előmelegítő, autokláv, forrcső, vagy egy-egy feltáró sor kiiktatásával és tisztításával (mechanikus tisztítás, vagy savazás) történik. Mindez termelés kiesést, jelentős anyagköltséget és munkabért jelent. A csökkenő hőátadó felület és hőátadási tényező miatt, valamint az állandóan kiiktatásra kerülő egységek következtében a szükségesnél nagyobb berendezést kell üzembe állítani, ami többlet beruházási költséggel jár. Végezetül hátrányos az is, hogy a korábbi eljárások nem teszik lehetővé valamennyi alumínium tartalmú érckomponens teljes feltárását (pl. bőhmit), ami a kihozatalt csökkenti. A találmány célja olyan eljárás kidolgozása, melynél a hőátadó felületeken csökkenthető a lerakódás képződése és lényegesen javítható a hőátadás, valamint a feltárás hatásfoka növelhető. A találmány tehát eljárás alumínium tartalmú nyersanyagok alumínium tartalmának a Bayer-technológia szerinti folyamatos feltárására, az alumínium és adott esetben adaléktartalmú nyersanyagok szilárd halmazállapotú nátrium-aluminát lúg és/vagy nátrium hidroxid és adott esetben adaléktartalmú oldatok folyadék halmazállapotú anyagáramainak egy vagy több lépésben történő egyesítésével és/vagy több külön és/vagy egyesített anyagáram legalább részbeni áramlás közbeni legalább egy hőlépcsőben történő melegítésével, majd adott esetben a melegítések között vagy után hőntartásával és a melegítéssel hőkezelt elegy ismert módon való feldolgozásával. A találmány lényege abban van, hogy a feltárás, tartózkodás, illetve tovább feldolgozás során az egy, vagy több külön és/vagy egyesített anyagáramok legalább egyikét egyszer, vagy többször statikus keverőelemeken átvezetve az anyagáram zagy szemcséit keverés során ütköztetve egy, vagy több lépcsőben hőkezelésnek vetjük alá. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
