162284. lajstromszámú szabadalom • Eljárás timföld, marónátron és nyersvas előállítására vörösiszapból redukáló hőkezeléssel
3 162284 4 koztatott Na, 0 veszteséget tüntettük fel. Az egyes görbék különböző CaO-tartalmu salakokat jelölnek :az 1 görbe 3,7% CaO-nak, a 2 görbe 8,2% CaO-nak, a 3 görbe 13,5% CaO-nak felel meg. Az Na,0 veszteség, a salakok röntgendiffrakciós fázis-vizsgálata alapján a Na-Al-szüikát fázis (nefelin, ill. 5 carnegieit) mennyiségének csökkenésével arányos, melyet a mész adagolás hatására fellépő Na, O elgó'zölgés kisér. A CaO adagolással arányos Na, O veszteség elérése után a hőmérséklet további emelésekor a salak-olvadék rendszer összetétele már alig változik, melyet az ábrán a görbék 10 ellaposodása mutat. Az 1. ábra alapján az is érthető, hogy a mészadagolás növelésekor a dikalcium-szilikát képzéséhez szükséges mennyiségig, vagy ezt meghaladó mértékben, a Na-Al-szilikátokban megkötött Na, O-tartalora gyakorlatilag terjesen elvész. Ez a körülmény a találmányunk szerinti 15 eljárás kivitelezésekor azt követeli, hogy az olvadt salakhoz az égetett meszet semleges vagy oxidáló atmoszférában adagoljuk. A folyékony vas és salak képzésének további előfeltétele, hogy a folyamatos üzemvitelt az anyag meglágyulásakor, ill 39 megolvasztásakor keletkező gyűrűk ne akadályozzák. Ezen nehézség kiküszöbölésére eljárásunkat két egymás után kapcsolt kemencében valósítjuk meg, melyek közül az első, előnyösen forgó kemence, a vörösiszap redukálására, a második, előnyösen láng kemence, a redukált vörösiszap 26 szétolvasztására szolgál. A hőmérsékletet úgy állítjuk be, hogy az első kemencében a vörösiszapot csak a lágyulásig hevítjük fel. A kedvező hőgazdálkodás érdekében a két egymással sorba-kapcsolt kemence zárt fűtési rendszerben dolgozik. Az olvasztó kemence falazatát bazikus béléssel, 30 előnyösen magnezit vagy dolomit vagy krómmagnezit béléssel látjuk el, mely célszerűen samott falazaton helyezkedik el. A vizsgált vörösiszapokban az Na, O és az Al, 03 mólok száma megfelel a nátrium-aluminát összetételének. Mész-adagolás nélkül vagy 1-2% CaO jelenlétében ez az arány az 35 olvasztás folyamán változatlan marad és ez lehetővé teszi, hogy találmányunk szerint a lehűtött nefelin tipusu salakot kizárólag mészkővel zsugorítva, szóda-adagolás nélkül dolgozzuk fel. A zsugorítás hőmérséklete ez esetben 1100-1300°C. A folyékony állapotban képződött salak hőjének haszno- 49 sítása és a zsugorításhoz szükséges beruházási igény jelentős csökkentése érdekében találmányunk szerint úgy is eljárhatunk, hogy a folyékony salakhoz, célszerűen előmelegített, égetett meszet adagolunk olyan mennyiségben, hogy Ca,SiO„ és CaTiOj keletkezzék egyidejű NaAlO, képződés 45 mellett. Gyakorlatilag úgy járunk el, hogy az olvasztó kemencéből a salakot eltávolítjuk, esetlegesen megmaradt redukálóanyag-tartalmát a mész-adagoláskor fellépő nátronveszteség csökkentése végett kiégetjük, majd az olvadt salakhoz hozzáadjuk a sztöchiometrikusan számított mennyiségű 50 égetett meszet. Az égetett mész kismértékű túladagolása célszerű, hogy a nátrium-aluminát képzéshez szükséges hiányzó Na, O-ot, melyet a nátrium- gőzök távozása idéz elő, CaO-val pótoljuk Ca-aluminát képzése céljából. Ha nincs elegendő CaO a rendszerben, akkor számolnunk-' 59 kellazNaALO, ill. Na,Al,04 és Ca,Si0 4 fázisok mellett 1 Na4 Ca 3 (A10 2 ' 1(> ); 2Na,0.3Ca0.5Al,0,; Ca,Al 3 Si 3 0,,(OH); Ca, AI, SiO,; Ca3 AI, Ot; Ca 3 AI, 0 O,, fázisok együttes, jelenlétével is. Ezen fázisok lug, ill. szódaoldhatósága különböző és 60 jelenlétüket általában az A1,03 és Na,0 kihozatal csökké-? nése jelzi. ! Arra törekszünk tehát, hogy alapvetően Na-aluminát, dikalcium-szilikát és perovszkit (CaTi03 ) képződjék. Mivel azonban a Ca-aluminátok képződésével mégis szá- 66 mohiunk kell, a salakot két lépcsőben lúgozzuk ki; az első lépcsőben a salak NaAlO,-tartalmát lúgos oldattal, a második lépcsőben a kalcium-aluminátokat sz óda-oldattal lujozzuk ki. A kilúgozás után visszamaradó iszapot cementgyártásra használjuk fel. 70 A találmányunk szerinti eljárás példaképpeni két változatának folyamatábráját a 2. és 3. ábrán mutatjuk be. A 2. ábrán bemutatott folyamatábra alapján eljárásunk egyik példaképpeni változatának kivitelezési módja a következő: 76 A legfeljebb 10% CaO-tartalmu 1. vörösiszap és a 2 redukálószer, melyet célszerűen 3 mm alá aprítunk -előnyösen antracit - a 3 keverős adagolóba jut, ahonnan a homogenizált 4 elegy az 5 redukáló-forgókemencébe kerül. Az 5 forgókemencében mintegy 1000°C hőmérsékletig melegszik az anyag és közben vasoxid tartalma 80-90% hatásfokkal fémvassá redukálódik. A 6 redukált anyag zárt rendszerben kerül a 7 olvasztókemencébe, melyet célszerűen olajjal vagy földgázzal fűtünk és füstgázait a redukáló forgókemence fűtésére használjuk. Az 5 redukáló forgókemencében a szilárd redukáló-szer égésmelege és a 7 olvasztókemence füstgázainak hasznosítása miatt esetenként csak kiegészítő fűtésre van szükség. A 7 olvasztókemencében , a 4 elegyből 8 folyékony vastermék és 9 folyékony salak keletkezik, melyeket időszakonként, ill. folyamatosan veszünk el. A 8 folyékony vas kéntelenítés és összetételének a további felhasználást figyelembe vevő módosítása után kerül értékesítésre. A 9 folyékony salakot a 10 hűtődobban a kívánt sebességgel célszerűen vízpermetezéssel lehűtjük, all lehűtött terméket a 13 malomban a 12 előaprított mészkővel együtt megőröh'ük és homogenizáljuk. A mészkövet a CaO/SiO, = 2,0; CaO/TiO, = 1,0 és CaO/Fe,03 = 2,0 mólaránynak megfelelően ± 10%-os tűréssel adagoljuk. A 14 zsugorítandó elegyet a 15 zsugorító kemencében vezetjük - mely hagyományos forgó kemence vagy a szódaszegény vagy szóda nélküli elegy miatt száraz eljárással dolgozó fluidizációs zsugorító kemence is lehet -ahol 1100-1300°C hőmérsékleten a nátrium-aluminát és dikalcium-szilikát képződése végbemegy. A 16 zsugorítmányt a 17 hűtődobban meghatározott sebességgel hűtjük, majd a 18 hűtött terméket a Bayer körfolyamatból nyert 19 kilugzó nátriumaluminát oldattal egyesítve a 20 malomban megőröljük, majd a 21 zagyot a 22 keverős kilugzóba vezetjük a nátrium-aluminát oldásának befejezésére. A 22 kilugzóból a 23 zagy a 24 vákuumszűró're kerül, ahol a 24 iszapfázist a lúgfázistól, illetőleg a 26 aluminát-lúgtól elválasztjuk. Az iszapot a 27 mosófolyadékkal a szűrőn mossuk és adott esetben a mosófolyadékot a 26 aluminát-lúggal egyesítjük. A 26 aluminát-lugot a vörösiszapot termelő Bayer-üzembe vezetjük, míg a 25 dikalcium-szilikát - iszapot célszerűen cementgyártásra használjuk tel. A 3. ábrán a találmányunk szerinti eljárás további példaképpeni változatának folyamat ábráját tüntettük fel. Ezen eljárás az előzőtől lényegében abban különbözik, hogy a salakot folyékony állapotban reagáltatjuk égetett mésszel. A vörösiszap előkészítése, redukálás és olvasztása a 2. ábrán bemutatott változattal teljesen azonosan valósul meg. Ezért a megfelelő részleteket azonos jelzőszámokkal jelöltük 1-től 9-ig. A 9 folyékony salak szakaszosan vagy folyamatosan, általában több, párhuzamosan kapcsolt, fűtéssel ellátott 28 keverő reaktorba kerül, ahol azt a számított mennyiségű, előnyösen előmelegített 29 égetett mésszel elegyítjük. A CaO mennyiséget az alábbi mólarányoknak megfelelően ,± 10%-os tűréssel, állítjuk be: CaO/SiO, = 2,0; CaO/TiO, = 1,0; CaO/Fe,O ä = 2,0; CaO/Al,0, =0,1-0,5. A 30 olvadt zsugorítmányt a 31 hűtődobban hűtjük és a 32 lehűlt terméket a 33 lugoldattal a 34 malomban nedvesen őröljük. A malomból távozó 35 zagyot a 36 kilugzó tartályba vezetjük, ahol a zsugorítmány nátrium-aluminát tartalmát oldjuk. A 36 kilugzó tartályból távozó 37 zagyot a 38 vákuum-szűrőn 39 iszapfázisra és 40 lugfázisra választjuk szét. A 39 iszapot a 41 mosóvízzel mossuk. A 39 iszapot mosás után a 42 kilúgozó tartályba vezetjük, ahol a 43 szóda-oldattal a zsugorításkor képződött kálcium-aluminátokat oldjuk fel. A kilugzás' befejezése után a 44 zagytäzist a 45 vákuum-szűrön 46 iszap-fázisra és 47 lugfázisra választjuk szét. A 46 iszapfázist a 48 mosóvízzel mosva cementgyártásra használjuk fel. A 47 és 40 aluminátlugot célszerűen elkülönítve a Bayer-körfolyamatba vezetjük. Az alábbi példákkal a találmány szerinti eljárást részleteiebben is ismertetjük, a találmány oltalmi körét azonban a kiviteli példák nem korlátozzák.
