184318. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vas-, szilícium- és alumíniumtartalmú nyersanyagok vastartalmának csökkentésére és vasoxid, valamint adott esetben alumíniumoxid koncentrátum előállítására
1 184 318 2 mennyiségét jelentősen csökkenthessük, ne legyen szükséges meleg sósavoldattal dolgozni és ne kelljen a sósavas zagyot szűrnünk, és ezáltal az eljárást az eddigieknél is gazdaságosabbá és könnyebben üzemeltethetőbbé tegyük. Az eljárásunk tehát vas-, szilícium- és alumíniumtartalmú anyagok vastartalmának csökkentésére és vas-oxid, valamint adott esetben továbbfeldolgozásra előnyösen alkalmazható alumínium-oxid koncentrátum előállítására szolgál a kiindulási nyersanyagok sósavas kezelése, a vas(III)-klorid bekoncentrálása és/vagy ioncserélő gyantával történő megkötése és eluálása, továbbá pirolitikus megbontása, valamint adott esetben a csökkentett vastartalmú maradék kénsavas feltárása, vizes oldása és szilícium-dioxidtól való mentesítése és az alumínium-szulfát pirolitikus megbontása útján, miközben a rendszerben a sósavat és kénsavat körfolyamatban tartjuk, melyre az a jellemző, hogy az őröletlen, de célszerűen előtört és osztályozott szemcseméretű nyersanyagból képzett egy, vagy több ágyon akár szakaszosan, akár folyamatosan 1:0,3—1,0 szilárdanyag—folyadék arányban 200 g/1 feletti sósavkoncentrációban tartott 90 °C alatti, előnyösen környezeti hőmérsékletű sósavoldatot viszünk át - adott esetben az erősen savas, nagy ionkoncentrációjú közegben is flokkuláló hatást kifejtő anyag jelenlétében —, amikor is a sósavkoncentrációt a képződött kloridok megbontásából származó sósavgáznak legalább részben a vas(III)-klorid tartalmú kilúgzó oldátban való elnyeletésével biztosítjuk. Az eljárás alkalmas gyenge minőségű bauxitok, szénkísérő kőzetek, salakok, vörösiszap és agyagásványok feldolgozására. Az eljárás egy célszerű foganatosítási módja szerint az ásványi anyagból képzett ágyakon alulról felfelé lassan, előnyösen 0,2-10 cm/óra sebességgel szivárogtatjuk át a sósavoldatot. Ugyancsak előnyös foganatosítási mód szerint az ásványi anyagból képzett több sorbakötött ágyon félfolyamatos, szakaszos ellenáramban vezetjük át a sósavoldatot, amikor a már vasmentesnek minősíthető, mindenkori utolsó oszlopot lekapcsoljuk mosásra és új oszlopot kapcsolunk be első oszlopként a kilúgzásra. Adott esetben a sósavoldatban 100-500 g/t bauxit mennyiségű flokkuláló hatást kifejtő anyagot oldunk fel, vagy a betöltéssel egyidejűleg flokkulálószert tartalmazó vizes oldatot permetezünk a bauxitra. Továbbá célszerűen az ellenáramú rendszerből távozó, kb. 50 g/1 sósavkoncentrációjú mosóoldatot a bauxitban található kalcium-, magnézium- és egyéb karbonátok szelektív oldására fordítjuk. Az oldat főként kalcium- és magnézium-kloridot tartalmazó részét elkülönítjük a későbbi, vas(III)-kloridban dúsabb frakcióktól és adott esetben az oldatból a kalcium- és magnézium-klorid mennyiségére számított kénsavval a megfelelő szulfátokat előállítjuk. Nagytisztaságú vasvegyületek előállítása esetén a vas(III)-klorid tartalmú oldatból ismert módon, célszerűen trimetil-amin, dimetil-etanol-amin és/vagy piridin aktív csoportokat tartalmazó anioncserélő gyantával kötjük meg a vas(III)-kloridot, amelyet a gyantáról vízzel eluálunk, adott esetben kénsavval kalciummentesítjük, bepároljuk és pirolitikusan vas(III)-oxiddá alakítjuk. A vasmentesített ágymaradékot vízzel mossuk és adott esetben izzítás után kerámiaipari alapanyagként, vagy a Bayer-eljáráshoz vasmentes kiindulási anyagként, ill. kénsavas feltárás, vizes oldás, Si02-mentesítés és az alumínium-szulfát pirolitikus megbontása után alumínium-oxid koncentrátumként hasznosítjuk. A vas(III)-klorid és az egyéb kloridok savas és/vagy pirolitikus bontásából származó sósavgázt részben az ágymaradék mosóvizében is elnyelethetjük. A fentiekben ismertetett eljárásunk olyan kombinációs találmány, mely az egész feldolgozási technológiát komplex egészként tekintve, tartalmaz olyan ismert elemeket is, melyeknek szükségszerű az alkalmazása. Azonban az eljárásunkat illetően, ezeket az elemeket részben módosított és az eddigieknél célszerűbb formában alkalmazza, részben pedig kiegészíti önmagában is új megoldásokkal. Az eljárásunknak ilyen ismert eleme az ásványi anyagok vastartalmának sósavas kioldása, majd a sósavas oldatból ioncserélő gyantával történő vas(III)-klorid eltávolítás, az eluálás és a vas(III)-klorid pirolitikus megbontása, továbbá a vasmentesített maradék kénsavas oldása, az alumínium-szulfát megszűrése a szilícium-oxidtól és belőle pirolitikus úton történő alumínium-oxid előállítása, valamint a pirolitikus bontásokból felszabaduló sósav és kénsav visszavezetése a rendszerbe. Azonban az ásványi anyagok vastartalmának sósavas kioldásában az eddig ismert eljárásokból kapott kitanítást számos új megoldással egészítettük ki. így rendkívül lényeges eltérés, hogy az ásványi anyagot elegendő, sőt egyenesen kívánatos csupán előtört és osztályozott nagyobb szemcseméretű formában használni fel az általunk alkalmazott állóágyas, előnyösen félfolyamatos szakaszos ellenáramú kilúgzási megoldásnál. Nem szükséges tehát az ásványi anyag eddigi finomőrlése. Nem szükséges továbbá az ásványi anyagot forrón, esetleg nyomás alatt kezelni sósavas tömény oldattal és nem szükséges a meleg sósavas oldatot leszűrni a zagyról. Ugyanis a találmány megoldásunk értelmében az ásványi anyagból kialakított ágyakon alulról felfelé szivárogtatjuk át az előnyösen a környezeti hőmérsékleten levő sósavas oldatot, mely az igen kicsi átfolyási sebesség következtében egyrészt egyenletesen halad felfelé az ágyakban, intenzíven érintkezik és behatol az ásványrögökbe, gyakorlatilag teljesen kioldja a vastartalmat, másrészt ilyen körülmények között az eluátum tisztán távozik az ágyak tetejéről, tehát nem igényel szűrési műveletet. A találmányi gondolatunk ugyancsak lényeges új eleme az is, hogy a szilárdanyag:folyadék viszonyszám 1:1 érték alá csökkenthető, egészen az 1:0,3 mértékig is, ami rendkívüli mértékben javítja meg az eljárás gazdaságosságát és növeli meg a kapacitást. Ezt egyrészt az teszi lehetővé, hogy előnyösen félfolyamatos szakaszos ellenáramú rendszerben lehet az eljárást kifejleszteni, másrészt pedig az a felismerésünk, hogy a magas vas-oxid tartalmú anyagok lúgzása esetén az eddig ismert eljárásoktól eltérően nem szükséges friss tömény sósavoldattal végezni az extrakciót, hanem a fémkloridok képzésére fordítódott sósavat kell csak pótoljuk a vas(III)-klorid tartalmú oldatokban való sósavgáz elnyeletésével, mely során töményebb vas(III)-klorid oldatot kapunk. Az eljárásunknak további rendkívül lényeges felismerése az, hogy a képződött vas(III)-klorid oldat maga is oldószerként szerepel az ágyrendszerben való előrehaladtában és a friss ásványi anyag felé vezetve annak a kalcium- és magnéziumtartalmát úgy oldja, hogy maga élhidrolizál és kiválik belőle vashidroxid. így a folyamatban biztosítható egy szelektív megoldás, amikor is az ellenáramú rendszerből küépő első frakciók csak minimális vas(III)-kloridot tartalmaznak, tartalmazzák viszont az ásványi anyag kalcium- és magnéziumtartalmának nagy részét, melyek egyébként az eddigi eljárásoknál a vas(III)-klorid szennyezőiként 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
