201276. lajstromszámú szabadalom • Eljárás timföld előállítására gibbsites bauxitokból
HU 201276 A tatható volt a reagálatlan kaolinit 20, sót 60 percig tartó, 150 °C-on végzett feltárás után is. Ezek az eredmények a korábbi ismeretek alapján nem voltak várhatóak. A közel azonos mólviszonyú, de különböző Na20ic-koncentráeiójú nátriumhidroxid-nátriumaluminát oldatokban végzett mérések eredményeit legjobban leíró kinetikai modell azt sugallja, hogy a reakció során képződő nátrium-alumínium-hidroszilikát lassítja, majd leállítja a kaolinit további átalakulását. Ezt a jelenséget azzal magyarázzuk, hogy a kaolinit egy részének átalakulása során képződő nátrium-alumínium-hidroszilikát mintegy védőrétegként viselkedve gátolja a kaolinit további átalakulását. A timföldgyári lúgoldatban részlegesen átalakult kaolinit felületén a nátrium-alumínium-hidroszilikát jelenlétét a legújabb kutatások igazolták (Roach G.I.D., White, AJ.: Dissolution Kinetics of Kaolin in Caustic Liquors. Light Metals. Proc. of AIME Annual Conference, 1988. p. 41- 47.). A találmány alapja az a felismerés, hogy ha a 140-180 °C hőmérsékletű feltárásnál az adott esetben részlegesen előkovasavtalanított bauxitot tartalmazó zagy oldatfázisának reaktív OH"-koncentrációját 6g/l-nél, előnyösen 2g/l-nél kisebb értéken tartjuk, akkor meggátolhatjuk a kaolinitnek nátrium-alumínium-hidroszilikátokká történő átalakulását. E felismerés alapján gibbsites barnátokból azokat alkálihidroxid-alkálialuminát feltáró oldattal összekeverve és 100-180 °C, előnyösen 140-160 °C hőmérsékleten feltárva, a feltárt zagyból a vörösiszap hígítás után ülepítéssel való elkülönítése és kimosása révén kapott nátriumaluminát oldatból a timföldhidrát hűtéssel és keveréssel való kiválasztása és a timföldhidrát kalcinálása útján oly módon állítunk elő timföldet, hogy a feltárásba bevezetett bauxitot adott estben előzetesen ismert módon kovasavtalanítjuk, és a bauxitot adott esetben előzetesen ismert módon kovasavtalanítjuk, és a bauxit és a 80-180 g/1 Na20k-tartalmú, legalább 2,1 mólviszonyú és 1 g/l-nél kisebb SiCk-koncentrációjú feltáró oldat arányának ismert módon való szabályozásával a feltáró reaktorból kilépő zagy folyadékfázisában a fenti képlet szerinti reaktív hidroxidionkoncentrációt 6 g/l-nél kisebb, előnyösen 0-2 g/1 közötti értéken tartjuk. A feltáró berendezésekben 3 fő rész különíthető el: a) a feltárólúg, illetve a bauxitzagy feltárási hőmérsékletre történő felmelegítésére szolgáló rész b) a feltárási reakció lefolytatására szolgáló rész (reaktor) c) a reaktort elhagyó zagy hőmérsékletének és nyomásának csökkentésére szolgáló rész. Ha a reaktív hidroxidion-konccntráció számításánál az Si02-koncentrációt elhanyagoljuk, a reakció hajtóereje az egyensúlyi és az aktuális AI2O3- koncentrációk különbségével lesz arányos. Ezért a találmány szerinti eljárást előnyösen úgy valósítjuk meg, hogy a bauxit és a feltáró oldat arányának szabályozásával a feltárást a feltáró reaktorból kilépő zagy folyadéklazisára jellemző egyensúlyi Al203-koncentráció legalább 18 g/l-re, 5 előnyösen 0-6 g/l-re való megközelítéséig vezetjük. A bauxit és a feltáró oldat összekeverésekor a két komponens arányát ismert módon állítjuk be. Előnyösen a bauxit tömegáramát és a feltáró oldat térfogatáramát mérjük, és ezek arányának szabályozásával tartjuk a reaktív hidroxidion-koncentrációt a fent megadott határok között. Ez az egyébként ismert művelet analóg a szakirodalomban zagybeállításnak, A/C viszony-, illetve mólviszonyszabályozásnak nevezett művelettel. A találmány gyakorlati megvalósítása során előnyösen úgy járunk el, hogy a szabályozott jellemzőt számítjuk, és annak kiszámítása során figyelembe vett koncentrációkat a folyamat modellje segítségével határozzuk meg. A szabályozás egyszerűen megvalósítható a feltárt zagy elektromos vezetésének mérése révén is. A találmány megvalósítása során előnyösen úgy járunk el, hogy a bauxitot a feltáró oldat legalább 10/-ával összekeverve pihentetjük. Ezt az előkovasavtalanításnak nevezett műveletet 80-120 °C, előnyösen 90-100 °C hőmérsékleten enyhe keverés mellett - 0,03-0,2 kW/m3 zagy keverési energia felhasználásával - végezzük, a kaolinit átalakulását 0,5-20, előnyösen 2-4 óra után, azaz a kaolinit 10- 80, előnyösen 20-50%-ának átalakulása után megszakítjuk. így gátoljuk meg a még nem reagált kaolinitnek a későbbi műveletekben nátrium-alumínium-hidroszilikáttá való átalakulását. Ugyanakkor annak révén, hogy a feltáró reaktorba kerülő szilárd fázisban nátrium-alumínium-hidroszilikát gócokat képezünk, elősegítjük a folyadékfázisba a feltárás műveletében beoldódó SÍO2 nátrium-alumíniumhidroszilikátként való mielőbbi kiválását. A találmány szerint a korábban szokásosnál lényegesen kisebb idő, 1-60, előnyösen 3-20 perc alatt elvégezhető a gibbsites barnátok feltárása. A művelet az úgynevezett autoklávsornál eljárástechnikai szempontból kedvezőbb csőreaktorban is gazdaságosan megvalósítható. Előnyös továbbá, ha oldott AkCk-ban szegény alkálihidroxid-alkálialuminát oldatot vezetünk a hígítás és/vagy a vörösiszap-elkülönítés (ülepítés) és/vagy a vörösiszapmosás művelethez. Ily módon ugyanis a mosósori oldatfázis AbCk-túltelítését csökkenthetjük, ezáltal a másodlagos gibbsitképződést mérsékelhetjük. Oldott AkCk-ban szegénynek azt a timföldgyári lúgoldatot tekintjük, amelynek kausztikus mólviszonya 2,5-nél, előnyösen 2,7- nél nagyobb. Az oldott Ak03-ban szegény alkálihidroxid-alkálialuminát oldat nemcsak returlúg, hanem vörösiszap-kausztifikálásból, szódasó-kautisztifikálásból, timföldhidrát mosásából, vörösiszap hidrotermális kezelésből származó oldat ill. ezek keveréke is lehet. Az oldott Al2Ű3-ban szegény oldat(ok)at a vörösiszapülepítés-mosás folyamatban egy vagy több ponton is hozzáadhatjuk a vörösiszap-zagyhoz ill. a mosófolyadékhoz. A feltárást megkerülő returlúg ülepítő és mosósor közötti megosztásának optimumát műszaki-gazdasági vizsgálat segítségével, szabályozástechnikai megfontolások figyelembevételével célszerű meghatározni. A különféle eredetű és minőségű barnátok esetében a technológiai jellemzők optimális kombinációját optimalizáló kísérletekkel határozzuk meg. 6 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
