184166. lajstromszámú szabadalom • Eljárás tiszta aluminiumoxid előállítására
184 J 66 A találmány felhasználási területe A találmány tárgya nagyipari eljárás agyagok vagy agyagtartalmú ásványok kénsavas feltárására és ezáltal egy bázikus köztiterméken át tiszta alumínium-oxid előállítására. Az ismert technikai megoldások jellemzői Ismert, hogy az alumínium-oxid előállítható A1203- tartalmú ásványok kénsavas feltárásával nyomás és megnövelt hőmérséklet alkalmazásával, az oldhatatlan maradék elválasztásával, az oldatban keletkezett vas redukciójával a kicsapódás elkerülése érdekében, az alumínium-szulfát oldat hidrolízisével és a kicsapódott bázikus alumínium-szulfát (BAS) termikus hasításával (1 179 919. NSZK közzétételi irat). Ezzel összefüggésben ismert, hogy a szilárd hidrolízistermék kitermelése erősen függ az oldat lúgosságától, melyet kifejezhetünk például a S03 :A1203 tömegaránnyal. A lehetőleg alacsony arány beállításához célszerű bázikus alumínium-szulfátot vagy timföldet adagolni. Ebből a célból vagy azt a bázikus alumínium-szulfátot használjuk, amely a túlnyomáson végzett fel tárási lépésben keletkezett, vagy a termikus hasításkor keletkező timföldet. A tömegarány ilyen javításához a javaslat szerint a keletkezett bázikus szuifát vagy timföld 0-30%-át vezetjük vissza a körfolyamatba. A bázikus szulfát vagy a timföld részleges visszavezetése erősen megterheli az anyag-köráramot. Ennek következménye energetikai és szerkezeti többletráfordítás formájában jelentkezik, ami jelentősen drágítja az eljárást. Az oldat lúgosításának másik lehetősége alkáliférri-hidroxidok vagy ezek sóinak adagolása. Ezen kemikáliák adagolása hosszabb időn keresztül meg nem engedhetően szennyezi a végterméket, vagyis az alumínium-oxidot. Ezért a terméket az olvadékelektrolízis előtt megfelelő tisztítólépcsőben meg kell tisztítani, ami a folyamatot energetikai és szerkezeti szempontból terheli. Agyagok vagy agyag tartalmú ásványok kénsavas feltárásának ismert módszerei a kapcsoló utólépcsőkkel nagy szerkezeti, energetikai és ezáltal nagy gazdasági ráfordítást igényelnek. Emiatt ezt a módszert nagyipariig mégnem realizálták. Az ismert eljárás további hátrányai a körfolyamat megterhelése a visszavezetéssel, vagy a végtermék ezzel egyenértékű szennyeződése és ennek kitermelést csökkentő hatása. A találmány célja A találmány célja, hogy egy sor, részben lényeges változtatással az agyagtartalmú alumínium-oxid ásványokból kénsavas feltárással történő előállítás magas technikai és energetikai ráfordítását csökkentsük, és így egy nagyiparilag realizálható, egyszerű technológiájú, gazdaságilag hasznos eljárást dolgozzunk ki, amely olyan tiszta alumínium-oxidot eredményez; amely felhasználható a fém alumínium ismert előállításához. A találmány lényegének ismertetése A találmány feladata eljárást kidolgozni alumíniumoxid előállítására mechanikailag és/vagy termikusán élőké :e!t agyagok vagy agyagtartalmú ásványok kétlépcsős nycmásalatti feltárásával kénsav segítségével megemelt hőmérsékleten, az oldhatatlan maradék elválasztásával, a vas redukciójával, sziláid bázikus alumínium-szulfát hid- P rollikus kicsapásával és ennek termikus hasításával, végül a savnak bomlási gázokból történő kinyerésével és visszavezetésével. A találmány szerinti eljárás egy kevés lépcsőből álló, jól áttekinthető folyamatot eredményez, amelynek során az agyag kilúgozását, a bázikus alumínium-szulfát oldat előállítását, valamint a szennyezések elválasztását a kovasavmaradékkal együtt csak két lépésben, és a hidrolízis előtti oldat redukálását, az, oldat hidrolízisét és a sziláid bázikus alumínium-szulfát kristályosítását csak egy lépés- 1 p ben végezzük el. Ily módon először adódik lehetőség, hogy gazdaságilag és technikailag hasznos nagyipari eljárással végezzük az agyagok ásványisavas feltárását. A találmány szerinti eljárás kitűnik azzal, hogy az egyes lépések közvetlenül egy körfolyamatban követik egymást, meghatározza továbbá a körfolyamatban mozgó folyadékok, zagyok és oldatok összetétele és jellemezhető fontos köztitermékek elvételével, illetve hozzáadásává! a körfolyamat meghatározott helyein, valamint a reakció körülményeivel'így a nyomással, hő- 2g mérséklettel és tartózkodási idővel. A találmány szerinti eljárás a következő műveletekből áll: A mechanikailag és/vagy' termikusán előkezelt agyagot vagy agyagtartalmú ásványt az első feltárási lépcsőben elegyítjük a második feltárási lépcső szűrletével 110- 150 °C hőmérsékleten 15-60 perc tartózkodási idővel. Az első feltárási lépcsőben fontos követelmény, hogy az agyag lehetőleg magas fokú kilúgozása mellett elérjük, hogy1 a teljes vasmennyiség a savanyú közegben oldhatatlan vas(IIl)-szulfát komplexe formájában váljon le Az első feltárási lépcső (semleges lűgozás) esetén azt találtuk, hogy' a szükséges hőmérséklettartományt az ismert eljárással ellentétben előnyösen 115-125 °C közötti hőmérsékletre kell csökkenteni, hogy minimális szennyező tartalmú bázikus szulfátot tudjunk előállítani a kitermelés csökkenése nélkül, Ennek a hőmérséklettartománynak 2-3 at. közötti munkanyomás felel meg. Az első feltárási lépcső maradékát leszűrjük, vízzel mossuk és 10—15% szabad kénsavtartalmú oldattal elegyítjük és Í00-140°C közötti hőmérsékleten 15-60 perc tartózkodási idő alatt a benne levő kilúgozható részeket szinte teljesen kilúgozzuk. A második feltárási lépcsőben dolgozhatunk normál nyomáson anélkül, hogy az Ali 03 kitermelése, valamint a kilúgozott oldat összetétele felismerhetően megváltozna. Az első és második feltárási lépcső munkakörülményeit és eredményeit a következő adatok jellemzik: lúgosítás ideje: 15-60 perc lépcsőnként hőmérséklet: 1. lépcső 115-125 °C 2. lépcső 100-140 °C 1. lépcső 5-7% 2. lépcső 10-15% majdnem 90% a nyersanyag Alj Oj -tartalmára vonatkoztatva. A két feltárási lépcső fenti munkakörülményei lehetővé teszik a folyamat egyszerű foganatosítását. A következő hidrolízis során el kell kerülni a vas Fe3+ formájában történő kicsapódását. Ehhez a hidrolízis előtt a g5 Fe3+-t Fe2+-á redukáljuk, előnyösen SOj-vel, amit ahid-30 35 40 45 50 55 kénsav koncentráció: Al-03 kitermelés: (1 5 2. lépcső) 60 2
