198426. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alkálifém-hidroaluminát előállítására
1 198 426 A találmány tárgya eljárás alkálifém-hídroaluminát előállítására alumínium- és alkálifémoxid-tartalmú nyers anyag feltárása, a kapott aluminátlúg kovasavtalanítása és bepárlása, valamint az alkálifém-hídroaluminát kristályosítása utján. Alkálifém-hidroalumínát számos iparág számára nélkülözhetetlen, a cellulóz- és papíriparban helyettesíti a gyantaenyvet, a szennyvíz- és ivóvíztisztításban flokkulál ószerként szolgál, viz melletti létesítmények építésekor szilárdítják vele a talajt, öntőfonnák készítésekor kötőanyagként használják, az ásványolaj kinyeréséhez szükséges fúróiszapban komponensként szerepel stb. A nátrium-hidroaluminát előállítására ismert olyan eljárás, amely szerint alumoszilikát tartalmú nyersanyagot alkálihidroxiddal és mésszel extrahálnak, a kapott, Na20:AI203=7 kausztikus mólarányú aluminátoldatot kovasavtalanítják, 20—40% (350—575 g/1) Na20-tartalom eléréséig be párolják, majd nátrium-hidroaluminát (Na20AliOi-2,5 H20) oltókristállyal oltják, majd a terméket 20-60 °C-on kristályosítják és az anyalúgtól elválasztják (3 998 927 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás). Az eljárás hozama magas (80%), a bepárláshoz szükséges berendezés azonban költséges, mert korrózióálló anyagból kell állnia, az oldat bepárlásához tetemes energia szükséges. A nátrium-hidroaluminátot a timföldgyártás során keletkező, kovasavtalanított aluminátoldatból is nyerik oly módon, hogy a 2,3-3,6 kausztikus mólarányú lúgot 116-140 °C-on 400-550 g/1 Me20-tartalomra bepárolják. A lúg bepárlása során az acélból készült berendezések korródálódnak, és egyes szerzők szerint (A. J. Lainer, „Timföldgyártás” Proizvodsztvo glinozema, 1961, Moszkva, „Metallurgia” kiadó) a korrózió mértéke a 8,5-34 mm/év értéket is eléri. Az aluminátlúg bepárlásán alapuló eljárás tökéletesítése céljából számos kísérlet folyt (Trudy Vzjeszqjuznovo aluminievo-magnievovo insztityuta, 70. sz., G. A. Panaszko és M. J. Szmirnova: „Poluchenie natrievoi kausticheskoi schelochi iz smeshannyh alurrúnatnykh rastvorov”, 1970, Moszkva, .„Metallurgija” kiadó, 126- 135. old., V. S. Szazsin „Novye gidrokhimicheskie sposoby polucheniya glinozema”, 1979. Kijev, „Naukova Dumka” kiadó, 125-126., 130., 208. oldal). Az egyik kísérlet szerint a kovasavmentesített, 3,4 feletti mólarányú (az Me20:Al203 közötti mólarányt az alábbiakban mindig kausztikus mólaránynak nevezzük) aluminátoldatot 500-510 g/1 Me20 tartalomra bepárolják, majd a terméket 30—90 °C-on kristályosítják. A kísérlet nem bizonyult sikeresnek, ugyanis a 30 °C-on végzett kristályosítás sűrű pépet eredményezett, amelyet nem sikerült szétválasztani csapadékká és anyalúggá. A csapadékban visszamaradt aluminátlúg nem kerül vissza a körfolyamatba, így a feltáró lúg alkálitartalmát pótolni kell. Az eljárás hozama jő (mintegy 80%), de a tennék igen nagy víztartalmú, szárítása járulékos energiát igényel. Mintegy 90 °C-on kristályosítva csak alacsony hozamot (kb. 60%) nyernek. Kovasavmentesített, 2,3 kausztikus mólarányú aluminátoldat 400-450 g/1 Me20 tartalomra történő bepárlása, majd 50—70 °C-on való kristályosítás útján igyekeztek jobb hozamot elérni, több anyalúgot visszanyerni. A kristályosított oldatot még 1—2 órán át állni hagyják, utána szűréssel választják el a terméket. Az eljárás lehetővé teszi az anyalúg visszanyerését, az alkálifém-hidroaluminát hozama azonban alacsony (60%). A hozam növelése céljából az anyalúgot jobban (450- 510 g/1 Me20) bepárolták, majd 30 °C-on kristályosították és a kristálypépet szűrték. Az anyalúg egy részét viszont nem sikerült elválasztani a terméktől, ami kedvezőtlenül befolyásolja a minőséget. Kovasavmentesített, 8 körüli kausztikus mólarányú aluminátoldat bepárlásával is nyernek alkálifém-hidroaluminátot (L. P. Ni, L. G. Romanov: Fiziko-khimiya gidroschelochnykh sposobov proizvodstva glinosema, Alma-Ata 1975, „Nauka” kiadó, 237. old.) 460- 540 g/1 Me2 O tartalomra történő koncentrálással. A termék pasztaszerű, nehezen szűrhető, hozama eléri a 70%ot, de a termék sok anyalúgot tartalmaz, ami az alkálifémoxid és az alumíniumoxid közötti mólarányból is látszik: Me20:Al203=2,2. A víztartalmú termék csomagolási és szállítása problémás. Kovasavmentesített, 1,3-1,6 közötti kausztikus mólarány mellett 100-350 g/1 Na20-t tartalmazó aluminátoldat fluidizált állapotban végzett szárítása és granulálása (250—350 °C, 3 perc) útján is nyernek alkálifém-hidroaluminátot. Hőközvetítőként szén-dioxid-mentesített levegőt használnak. A tennék száraz granulátum alakjában keletkezik, ára azonban magas, mert szárítás és kristályosítás kemencében történik, így az eljárás energiaigényes . Hátrányos továbbá, hogy a kemencéből tetemes porfrakció (27%) távozik a levegővel. A fentiekből látszik, hogy az alkáüfént-hidroaluminát előállításának korszerűsítése, a folyamat egyszerűsítése, a hozam növelése és az energiaigény csökkentése korszerű probléma. A találmány feladata olyan eljárás kifejlesztése volt, amellyel alkálifém-hidroaluminátot lehet előállítani egyszerű módon, kevesebb energiával, nagyobb hozamban és jobb minőségben. A fenti feladatnak olyan eljárással teszünk eleget, amelynek során alumínium- és alkálifémoxid-tartalmú nyersanyagot feltárunk, a kapott aluminátlúgot kovasavtala rútjuk és bepároljuk, majd az alkálifém-hidroaluminátct kristályosítjuk. A találmány szerinti eljárásra jellemző, hogy 1,1—1,7 kausztikus mólarányú aluminátoldatbol indulunk ki, az oldatot 120-150 °C-on 350- 400 g/1 alkálifémoxid-tartalomra bepároljuk, majd a 95- 150 °C hőmérsékletű oldatot 10-95 °C hőmérsékletű, mozgó szűrőfelületre vezetjük, ahol a terméket kristályosítjuk és elválasztjuk, és az anyalúgot visszavezetjük a nyersanyag feltárásához. Az ismert eljárásokhoz viszonyítva a találmány szerinti eljárás egyszerűsíti a technológiát, a bepárlási és kristályosítási lépcsőben csökkenti az eneígiafelhasználást, javítja a termék minőségét és csökkenti a vegyszerfogyasztást. Előnyös, ha a bepárlást két lépcsőben végezzük; az első lépcsőben 120 °C-on az oldatot 225-230 g/1 Me20-2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
