166060. lajstromszámú szabadalom • Eljárás a Bayer-technolígia szerinti timföldgyári aluminátlúg szervesanyagtartalmának csökkentésére
3 166060 4 sűrűlúgban 3 g C/l alatt kell tartani, hogy ne lépjenek fel a fentiekben vázolt kedvezőtlen jelenségek. Ezek a problémák jól ismertek a timföldgyári szakemberek előtt, de mindeddig mégsem sikerült lényegében megoldó módszert kidolgozni. így a 146 023 sz. magyar és a 2 806 766 sz. USA szabadalmi leírások olyan eljárásokat ismertetnek, amikor is az aluminátlúgot nyomás alatt 150-250 C°-on melegítik és kristályos sókiválást érnek el, amely jól elválasztható az oldattól és vele együtt a szervesanyag egy része is eltávolítható. Mások a bauxit vizes mosását, illetve pörkölését és a szervesanyag adszorptív eltávolítását javasolták, pl. Mátyási, Német: Kísérletek timföldgyári lúgok szervesanyagtartalmának csökkentésére. Fémipari Kutató Intézet Közleményei IV. (1960) 83-92. o., Matthes, Bach: Die organische Substanz der Bauxite und ihre Auswirkungen auf den Bayer-Prozess. Chem. Techn. 14. (1962). Bogárdi: Timföldgyári aluminátlúgok szennyezései és azok eltávolítása. Mérnöki Továbbképző Intézet (1955) kiadványban a szervesanyag eltávolítására nátriumhipokloritos vagy klórgázos roncsolást ajánlott. Solymár: „Szervesanyag csökkentése a timföldgyári körfolyamatban" (Fémipari Kutató Intézeti Zárójelentés. 1960) című munka a szervesanyagtartalom szerves oldószerrel való kirázásával, ioncserélő gyantán és aktívszénen való adszorpciójával, oxidációs roncsolásával és roncsolásos hőkezelésével való csökkentésére vonatkozó eljárásokat ismerteti. Mindezekből azonban megállapítható, hogy a kidolgozott eljárások vagy nem elég hatásosak, vagy túl drágák és üzemileg megvalósíthatatlanok. Célunk olyan eljárás kidolgozása, amellyel a timföldgyári sűrűlúgban levő szervesanyagtartalmat ún. C-számban kifejezve 3 g/l érték alá vigyük olcsó, és üzemileg könnyen megvalósítható módon. A találmányi gondolatunk alapja az a megfigyelésünk, hogy a nagy koncentrációjú lúgoldatok mésztejjel vagy égetett mészporral való kezelésekor az alumíniumtartalom csak elenyésző mértékben válik ki, viszont az oldatban levő szervesanyagtartalom nagy része, főként a huminsavszármazékok, kalciumvegyületek formájában csapadékként leválik és az oldatból eltávolítható. A találmányunk lényege, hogy a Bay er-technológia szerinti timföldgyári aluminátlúgnak a bepárlókból kikerülő ún. sűrűlúg fázisában, adott esetben szűrési segédanyag jelenlétében, kalciumionoknak az oldatba vitelével az oldatban levő huminsav és huminsavszármazékok nátriumvegyületeiből ezek rosszabb oldhatóságú kalciumvegyületeit képezzük, és az oldattól elválasztjuk. (A sűrűlúg kifejezés alatt a timföldiparban a bepárlás utáni mintegy 250 g/l Na2Ok koncentrációjú aluminátlúg értendő.) A szervesanyagokat oldott formában tartalmazó, 180-280 g/l Na2 O k , előnyösen 250 g/l Na2 Ok körüli koncentrációjú timföldgyári aluminátlúghoz a szervesanyag tartalomra vonatkozóan feleslegben, 1—6 g CaO/1 célszerűen 2-3 g CaO/1 mennyiségben kalciumvegyületet, előnyösen mésztejet vagy égetett mészport adagolunk keverés közben és 70—90 C° körüli hőmérsékleten, majd a kivált kalciumtartalmú csapadékot dekantálással vagy szűréssel elválasztjuk. Szűrési segédanyagként szemcsés-szálas anyagot, előnyösen papírpépet alkalmazunk. Vizsgálataink során megállapítottuk, hogy a 5 fenti körülmények közt az oldatban levő szervesanyag-szennyezés nagy része, mintegy 40-50%-a eltávolítható az oldatból. A levált csapadék elsősorban a lúgoldat szervesanyagtartalmának huminsavfrakcióját (huminsav, himetomelánsav stb.) tartal-10 mázta, de a kisebb molekulasúlyú szerves savtartalom, pl. oxalát stb. egy részét is eltávolította. Ugyanakkor a csapadékban levált alumínium mennyiség jelentéktelen volt, az A12 0 3 tartalom a csapadék súlyának csak kb. 1/3-a volt. Megálla-15 pítottuk azt, hogy az aluminátlúg szervesanyagtartalmának mésztejjel vagy égetett mésszel való csökkentése főleg a sűrűlúg-fázisban eredményes. A szervesanyag csökkentésének mértéke az aluminátlúg hígításával általában romlik, viszont 20 megnő a csapadékban leváló A12 0 3 mennyiség. Célszerű tehát a kalciumvegyületekkel való kezelést a sűrűlúgnál elvégezni, mert ekkor hatásosabb a szervesanyagtartalom leválasztása és a csapadék A12 0 3 mennyisége is kevesebb. 25 Ismeretes a Bayer-eljárás egy olyan változata, amelynél a bauxitot még a feltárás előtt maximálisan 3% szilárd CaO-dal keverik össze és ez a keverék kerül feltárásra. Ennek célja, hogy csök-30 kentsék a feltárás után a nátrolitban levő nátrium által bekövetkező Na2 0 veszteséget. Ennél az eljárásnál a szervesanyagtartalom nem csökken, mert a feltárás körülményei közt, a kb. 240 C° hőmérsékleten levő oldatban a kalcium kalcium-35 aluminátként van jelen és nem alkot csapadékot a savjellegű szervesanyaggal. Eljárásunknál a Ca-ionok hatására a mintegy 70 C hőmérsékletű oldatból leváló csapadéknak 40 csak a kisebb %-át alkotja a szilárd alakban oldhatatlan kalciumaluminát és nagyobb %-ban a szervesanyagok kalciumsója formájában levált szennyező szervesanyagok vannak jelen. A kezelés ilyen körülményeinél az optimális CaO koncent-45 rációt úgy lehet megválasztani, hogy az adott hőmérsékletű és szervesanyagtartalmú sűrűlúgból annyi és olyan összetételű csapadék váljon le, hogy a szervesanyagtartalom jelentősen az A12 0 3 tartalom csak kevéssé csökkenjen az aluminátlúgban. 50 Számos laboratóriumi kísérletet végeztünk, amelyek összefoglalásaként példaképpen három jellemző esetet ismertetünk: 1. példa Az Ajkai Timföldgyár 155 g/l Na2 Ok koncentrációjú aluminátlúgjához, amelynek C-száma 2,45 60 volt, 70 C° hőmérsékletnél 2 g/l CaO-nak megfelelő mennyiségű szilárd kalciumhidroxidot kevertünk, és a keverést egy óra hosszat folytattuk. A kivált csapadékot kiszűrtük, súlya 3,57 g volt, a mésszel kezelt lúg C-száma 2,47 volt, az aluminátlúg 65 A12 0 3 tartalma 1,47%-kal csökkent. 2
