203853. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nátrium- és kálium-aluminát előállítására alumínium-szilikát nyersanyag hidrokémiai feldolgozásával
1 HU 203 853 B 2 nyersanyagban lévő timföld aránya megváltozik, így a hőcserélők eltömődnek, és friss marónátronnal kell pótolni a lúgveszteségeL Amennyiben az említett mólarány 8,4-nél nagyobb, a kalcium-hidrogranat bomlani kezd, az ezzel kapcsolatos hátrányok a fent megadottak. Kiszámítható, hogy a retnrlúg legcélszerűbb koncentrációja, 450 g/1, Na^ mellett — a feltárási körben lévő aluminátlúg 350 g/1 Na20 koncentrációját úgy lehet elérni, hogy az ülepített iszapban az Sz:F tömegaránynak 1:2,1-2,2 értékűnek kell lennie. Ezért a zagy egy részét szüljük és a szűrőlepényt hozzáadjuk az ülepítőben leülepedett iszaphoz, az Sz:F arány beállítása céljából. Amennyiben az Sz:F tömegarány lelnél nagyobb, a zagy viszkozitása megnő, a kalciumhidrogranat képződése lelassul, és a lúg kihozatal csökken; ez a már ismert jelenségekhez vezet: a hőcserélő felületei eltömődnek, és a lúgveszteségeket friss marónátronnal kell pótolni. Ha az Sz:F tömegarány l:2,2-nél kisebb, 350 g/1 Na20 alá csökken a koncentráció a feltáró körben, ennek következtében a kalcium-hidrogranat bomlása felgyorsul; a negatív kihatások a fent említettek. Ha a lúgoldat koncentrációja 90 g/1 R20 (R: K- vagy Na-atom) értéknél kisebb, vagy a zagy hőntartása 10 óránál rövidebb időn át történik, és a hőntartás hőmérséklete a 100 'C-ot meghaladja, a kalcium-hidrogranat bomlik, az R20 kihozatala csökken, a hőcserélők eltömődnek, és lúgveszteségek lépnek fel. A lúgoldat 100 g/1 R20 koncentrációja, valamint a 24 óránál hosszabb hőntartás hasonló következményekkel jár. A laboratóriumi körülmények között kapott eredményeket a különböző vörösiszapok hidrokémiai feldolgozásának félüzemi kísérletei is igazolták (Medvedev V. V., Rajzman V. L., Male N. Sz., Tihonov N. N.: „A különböző alumínium-tartalmú nyersanyagok feltárási technológiájának kifejlesztése és a félüzemi gyártás megvalósítása magas hőmérsékletű berendezések kifejlesztésével, GR 0183.0026611, 1986. VAMI). Igazolást nyert, hogy a zagy tartós keverése során a mészkő passzívái ódik, alumínium-kalcium-hidrogranat képződése következtében. A félüzemi vizsgálatok során a nyersanyag és a lúgoldat külön-külön történő melegítése esetén nem észleltek jelentősebb lerakódásokat, pedig ezek szokásosak a bauxit autoklávban történő feldolgozásának körülményei között. A találmány szerinti eljárás során öt vizsgálati ciklus alatt a hőcserélőket lerakódás miatt nem kellett kicserélni. Az eljárás további előnye, hogy nem kell friss marónátront felhasználni lúgveszteségek pótlására, ami annak köszönhető, hogy a káliumot még feltárás előtt eltávolítjuk a rendszerből. A nyersanyag lúgtartalmú oldatban történő aprítása ismert a hidrokémiai eljárásokban (Szazsin V. Sz. „A timföldgyártás új hidrokémiai eljárásai”, Kiev, Nauk. Dumka 1979,208. old.) és a Bayer-féle timföldgyártás során (Male, N. Sz.: „Bauxitok autoklávos feltárása” — M. Metallurgia, 1980.80. old.). A találmány szerinti eljárás az alábbiakban különbözik az ismert eljárásoktól: az R20-koncentráció 90-110 g/1 (R jelentése K- vagy Na-atom) szemben a Bayer-eljárásban használt 200-300 g/1, illetve a hidrokémiai eljárások során szokásos 300-350 g/1 koncentrációkkal. Ez lehetővé teszi a hidrogranat képződését és az összes lúg feloldódását. További különbség az Na20:Al203 mólarány, amely a találmány szerinti eljárásban 5,65-8,4-1 (a Bayer-eljárásé 1,5-1,7:1, a hidrokémiai eljárásoknál 10-14:1). Új elem a mésznyersanyag-zagy feltárás előtti ülepedése és a zagy nedvességtartalmának az Sz:F tömegarány= 1:2,1-2,2 értékre való beállítása is. A feltárandó zagy hőntartása szintén új jellemző. példa 100 kg alábbi összetételű nefelint hidrokémiai feldolgozásnak vetünk alá: Tömeg% Si02 43,8 Al^ 27,9 R20 16,3 CaO 1 (a 16,3 t% R20:12,9t% Na^ és 5,11% I^O tevődik össze.) Számszerűsített összehasonlítás érdekében az alábbi számítási paramétereket vezetjük be: A returlúg kausztikus modulja 0,= 30 az aluminátlúgé Oj = 11 (a kausztikus modulszám az alábbiak szerint határozható meg: Na2Ok g/dm3 x 1,645) A1203 g/dm3 CaO/SiOj mólarány: 1,07 Na20/Si02 mólarány (iszapban, feltárás után): 0,5 a kausztikus lúg koncentrációja (a feltárási körben): n= 350 g/1 R20 (Na20-ként számítva); az A1203 oldódásának hatásfoka: 90%, égetett mész aktív CaO-tartalma: 1001%, Feltárási hőmérséklet: 230 *C. Feldolgozás az ismert eljárással A nefelitet returlúggal megőröljük, a kapott lúgos nefelin-zagyot a mésszel összekeverjük, és a zagyot előmelegítés nélkül vezetjük autoklávba vagy csőreaktorba, feltárás céljából. A feltárás során szintén oldatba jutott kálilúg az aluminátlúg karbonizálását segíti elő, ami nemkívánatos, mert marónátronveszteséget okoz, az alábbi egyenlet szerint: Na20 (K20)+C02 -> Na2C03 (K2C03) Ha a K20:Na20 mólarány 1:1 és a nefelin K20-tar - talma 5,11%, a lúgveszteség kompenzálására fordítandó marónátronlúg mennyisége 100 kg nefelinre számítva 8,5 kg. Feldolgozás a találmány szerint A meszet 90-110 g/1 R2Ó-koncentrációjú lúgoldattal oltjuk. A felhasznált mész mennyisége 42,8 kg. A lúgoldat szükséges mennyiségét (hogy az Na20:Al203 mólarány 5,75 és 8,4 közötti érték legyen) a következőképpen számítjuk ki: 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
