198653. lajstromszámú szabadalom • Eljárás a Bayer-féle eljárásnál keletkező Na-aluminát oldat Na-oxalát tartalmának csökkentésére
1 HU 198653 B 2 A találmány tárgya eljárás a Bayer féle eljárásnál keletkező nátrium-aluminát megbontása után kapott alkalikus oldat tisztítására a nátrium-oxalát kicsapáséval, oly módon, hogy egy megfelelő anyag adagolásával az oxalát túltelített állapotát megbontjuk. Az ismert Bayer eljárás sorén lényegében alumínium-oxidot állítanak elő, melyet azután elektrolízissel alumíniummá alakítanak. Az eljárásnál bauxit-ércet kezelnek megfelelő koncentrációjú melegvizes nátrium-hidroxid oldattal, amikoris túltelített nátrium-aluminát oldat keletkezése közben az alumínium-oxidot oldatba viszik. A fel nem oldott szilárd rész (vörös iszap) elválasztása után a túltelített oldatból aluminium-hidroxid oltókristályok alkalmazásával kicsapják az alunúnium-hidroxidot. A csökkent aluminium-hidroxid-tartalmú nátrium-aluminát oldatot betőményités után visszavezetik a feltárási folyamatba, nátrium-hidroxidot adagolnak hozzá a kívánt koncentrációban és igy ismételten felhasználják. Az alumínium-oxid oldási művelete alatt azonban a nátrium-aluminát oldatot a benne lévő különböző szerves anyagok nátrium-sójuk formájában szennyezik, amely szennyezések közül a nátrium-oxalát a legveszélyesebb. E szerves szennyeződések a Bayer eljárás során számos nehézséget jelenthetnek, és eltávolításukra a terület szakemberei számos eljárást kíséreltek már meg. A nátrium-oxalát egyik legnyagobb hátránya, hogy ha a nátrium-aluminát oldatban felgyülemlik, és mennyisége eléri, illetve meghaladja a kritikus túltelítettség szintjét, finom tűkristályok formájában az aluminium-oxid felületén kiválik. Ily módon a nátrium-oxalát is oltókristályként hat, és növeli a finomeloszlású részecskék mennyiségét. A kritikus túltelítettségi küszöb, amely felett a nátrium-oxalát spontán kiválása megindul, függ az oldat természetétől. A küszöb értéke arányosan nő az oldatban lévő, el nem bomlott szerves anyag mennyiségével. Ezt a jelenséget részletesen ismertetik a következő irodalmi helyen: .Some aspects of the chemistry of bauxite Organic on the Bayer process: the sodium oxalate humate interaction. ICSOBA-1983A jelenség különösen szembetűnő olyan esetekben, amikor a bauxit szervesanyag tartalma magas és a feltárást magas hőmérsékleten (t>200 °C) végzik, így a bomlás mértéke nagy, és ennek következtében a kritikus küszöb értéke alacsony. A nátrium-oxalát kiválási jelensége az aluminium-hidroxid fizikai-kémiai tulajdonságait befolyásolja, és többek között azt eredményezi, hogy a szemcsemérete igen széles tartományban változik, csökken a szemcsék szilárdsága, ami a későbbi elektrolízises folyamatban hátrányos. Ily módon feltétlenül szükséges az alumínium-oxid ipari előállításánál csökkenteni, vagy ha lehet kiküszöbölni az aluminium-hidroxid nátrium-oxaláttal való szennyeződését. Erre vonatkozóan az első kísérletek során az aluminium-hidroxid mosására szolgáló oldatba meszel adagollak, hogy a jelenlévő nátriuin-oxalátol káioium-só formájában kicsapják. Ezt ezután eltávolították és a csökkent oxalát-Lartalmú oldatot a folyamatba visszavezették. Egy másik eljárás szerint az aluminium-hidroxid kristályokat mosták és kezelték messze!. Ezek az eljárások azonban csak csökkentették a szennyeződést, és csak olyan esetekben adtak eredményt, amikor az aluminium-oxid gipsz-szerű állagú volt. ' 7> A technológiák és az elektrolizáló kádak fejlődésével azonban ma már általában szemcsés, szabályozott szemcsetartományú nagyszilárdságú alumínium-oxidot kívánnak meg, és erre, illetve ilyen minőségű szemcsék tisztilására a fenti eljárások nem alkalmasak. Az előzőekben említett minőség elérésére meg kell akadályozni, hogy a nátrium-oxalát az aluminium-hidroxid kiválásával egyidejűleg kiváljon. Ennek érdekében a nátrium-oxalát koncentrációt a nátrium-aluminát oldatban az említett kritikus koncentráció alatt kell tartani. Ennek elérésére is számos eljárást ajánlottak már. A 3 899 571 számú egyesült államokbeli és a 0 013 407 számú európai szabadalmi bejelentésben leírtak szerint nátrium-oxalátra nézve túltelített Bayer-oldatot nátrium-oxalát kristályokkal kezelnek, így kivé.lást indítanak meg és növelik a vízmentes nátrium-oxalát oldhatósági egyensúlyi koncentrációját. Egy következő lépés után, amelyben a szilárd anyagot a folyadéktól elválasztják, á tisztított, oldatot visszavezetik a Bayer- folyamatba, míg a szilárd nátrium-oxalát kristályokat oltókristály-szuszpenzió készítésére használják. Bár ez az eljárás megoldást nyújt a nátrium-oxalát kristályosítással történő elválasztásira, a kivitelezése, különösen ipari méreteiben, számos hátránnyal jár. így például az oltókristályként szereplő nátrium-oxalát kristályok a jelenlevő szerves anyagoktól szennyezve, gyorsan inaktívvá válnak, igy mosási művelet beiktatása szükséges, amelynek a kivitelezése igen nehézkes, és beiktatása a nátrium-oxalát hozamot is csökkenti. Ha a mosási művelet hosszabb, az oxaiát-szeincsék szemcsenagyságcsökkenése következhet be, ami viszont megnehezíti a folyadék-szilárd anyag szétválasztásét és így az eljárás hatékonyságát. Az A-2 317 226 számú francia és 4 038 039 számú egyesült államokbeli szabadalmi leirásokban ismertetett másik eljárás 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
