149208. lajstromszámú szabadalom • Eljárás bauxitok minőségének megjavítására a Bayer-eljárással történő kezelés során
2 149.208 cinált alumíniumoxiddá alakítja át, amelyet a Bayer-ciklus folyamán sokkal nehezebb feloldani. A második folyamat megvalósításához a vasoxid rentábilis felhasználási módjára van szükség, a vörösiszaptól, vagy pedig közvetlenül a bauxittól 'történő elkülönítése után. A kohászati ipar nagymennyiségű olyan vasoxidot tudna felhasználni, amely a vörösiszapban van jelen; a vörösiszapnak nagykohóban történő közvetlen felhasználása azonban rendkívül költséges előzetes szárítást, továbbá ritkán kedvező földrajzi feltételek meglétét tenné szükségessé. Túlságosan nagy mennyiségeket kellene itt .megmozgatni, és ezért kisebb mennyiségeket igénylő felhasználási területek nem jöhetnek számításiba. A vas-sók alakjában történő felhasználás hasonló akadályba ütközik. A találmány tárgya elsősorban eljárás bauxitok kezelésére a Bayer-ciklusba történő bevezetésük előtt, és abban áll, hogy a bauxit bizonyos komponenseit különleges módon ismert reakcióknak vetjük alá, aminek következtében jelentősen megjavítjuk az alumíniumoxid-előállítás feltételeit. A találmány szerinti eljárás abban áll, hogy a bauxitot 500 és 650 C° közötti, előnyösen 525 és 580 C° közötti hőmérsékleten hevítjük; ezt a hevítést akár semleges vagy oxidáló atmoszférában végezhetjük, akár olyan módon, hogy kezdetben semleges vagy oxidáló atmoszférában, később redukáló atmoszférában dolgozunk, akár pedig úgy, hogy végig redukáló atmoszférában dolgozunk. A redukáló atmoszférát előnyösen hidrogénben dús gázzal alakítjuk ki. Legelőnyösebbnek az 550 C° hőmérsékletet találtuk. A találmány szerinti eljárást foganatosíthatjuk olyan módon is, hogy a hevítés után a bauxitból a sziliciumdioxidot atmoszférikus vagy ehhez közelálló nyomáson és 100 C° körüli hőmérsékleten lúgoldattal, előnyösen szódaoldaittal vonjuk ki. A bauxit vasoxid-tartalmát hevítés, redukálás és szénmonoxiddal való kezelés után vaspentakarbonil alakjában is eltávolíthatjuk. A találmány szerint eljárhatunk úgy is, hogy a hevítés után a bauxitból a sziliciumdioxidot atmoszférikus vagy ahhoz közelálló nyomáson és 100 C° körüli hőmérsékleten lúgoldattal, előnyösen szódaoldattal, a vasoxidot pedig a redukálás és a szénmoinoxiddal való kezelés után vaspentakarbonil alakjában távolítjuk el. A hevítési hőmérsékletnek és az atmoszférikus feltételek egyikének vagy (másikának a fentebb jelzett módon történő megválasztását az alábbiak alapján világítjuk meg: A találmány szerinti hőkezelés elsősorban a boehmit meghatározott dehidratálódását eredményezi, ami nemcsak a Bayer-ciklusba bevitt víz rnenynyiségét csökkenti kismértékben, hanem a boehmit rácsának elbomlását is előidézi, rosszul kristályosodott alumíniumoxid képződésével együtt, amelyet a röntgensugár-eltérítési diagramok alapján gamma-alumíniumoxidként, lehet azonosítani; egyúttal jelentősen .megnövekszik a termék fajlagos felülete is, amely egy adott bauxit esetében körülbelül 10—60 m2 /g. Ennek alapján jelentősen megnő a Bayer-ciklusba ikerülő •termék vegyi reakcióképessége, ami a ciklus folyamán az alumíniumoxid oldódási sebességének megnövekedését eredményezi. A vegyi reakcióképesség megnövekedése, amely 100 C°-nál alacsonyabb autoklávozási hőmérsékleteken alig észrevehető, 150 C° fölötti hőmérsékleten jelentőssé válik; így 200 C°-on az autofclávozás időtartamát megközelítőleg 50%kal lehet csökkenteni. Megállapítottuk, hogy az 500 és 600 C° közötti kalcinálási hőmérsékletek lehetővé teszik a bauxitban a maximális gamma- alumíniumoxid koncentráció, maximális fajlagos felület és maximális oldódási sebesség egyidejű elérését. Még magasabb (pl. 700 vagy 900 C°-os) kalcinálási hőmérsékletek az alumíniumoxidnak, egyre inkább téta-alumíniumoxiddá történő átalakulását idézik elő, amely már sokkal kevésbé rendezett szerkezetű, kisebb felületű és nehezebben oldható. A boehmitnek ennél az átalakulásnál a környező atmoszféra természete nem játszik szerepet, és a levegőben vagy a redukáló atmoszférában végzett hevítés azonos eredményeket szolgáltat. Az I. táblázat egy bauxit fajlagos felületének növekedését a hevítési hőmérséklet függvényében mutatja be. A kísérleteket olyan módon hajtottuk végre, hogy meleg levegőt cirkuláltattunk 150 P átlagos szemnagyságig megőrölt bauxitmasszán át, és két óra eltelte után mintákat vettünk a .megadott különböző hőmérsékleteken. A fajlagos felületeket a nitrogén adszorpciós izotermájából vezettük le a folyékony nitrogén hőmérsékletén, Brunauer, Emmet és Teller módszerével (B. E. T. módszer). I. táblázat Hevítési Fajlagos felület hőmérséklet m2 /g Kezdeti bauxit 9,5 400 C° 11 500 C° 54 550 C° 60 600 C° 52 700 C° 39 Ezek az eredményeik félreérthetetlenül bizonyítják, hogy a fajlagos felület maximuma 550 C° körül jelentkezik. Ez a felület-érték egyrészt olyan pórusok jelenlétének felel meg, amelyek a bauxitszemcsék belsejét hozzáférhetővé teszik különböző reagensek számára és megkönnyítik az utóbbiak diffúzióját. Másrészt a rosszul kristályosodó boehmitből képződött alumíniumoxid reakciójának sebessége nagyobb, mint egyéb kristálytani változataié. Ez a két jelenség okozza a szódás extrakció sebessége terén megfigyelt maximumot. A bauxitban jelenlevő kaolinit szintén dehidratálódást szenved, és metakaolinittá alakul át. A boehmit deihidraitálódása gyors folyamat; ezzel szemben a kaolinit dehidratálódása olyan jelenség, .amslyinjeiki időtiaintaima a bauxit minőségétől függ. Gyakorlatilag ez az utóbbi dehidratálódási időtartam szabja meg a találmány szerinti kezelés időtartaimat, különösen az első fázisban. Általában ahhoz, hogy néhány százalék víztartalmat kapjunk, fél óra nagyságrendű időtartamú hevítés elegendő. Ellentétben a boehmit esetében megfigyelt deihidra'táládással, a kaolinit dehidiratálódáisa nem jár a szilárd fázis kristályszerkezetének olyan
