177045. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés bázikus klinkeranyagok extrahálására és szűrésére
5 177045 6 is rövid idő alatt kell elvégezni, hogy a klinkeranyag és a kilúgzó folyadék minél rövidebb ideig érintkezzen. Az így megállapított célkitűzés elérésére azonban új feldolgozási technológiát kellett kialakítani. Az ismeretes volt, hogy a klinkeranyag alumináttartalmát annál jobban és gyorsabban lehet extrahálni, minél finomabb a szemcseméret. Az is általános ipari tapasztalat volt azonban, hogy az igen finom szemcseméretű klinkeranyag rosszul ülepedő és nehezen szűrhető iszapot eredményez. Megállapítottuk továbbá, hogy a kihígzási hőmérséklet emelésével nő a kalciumszilíkátoknak az aluminátokra vonatkoztatott relatív oldatbemeneti sebessége, tehát egy bizonyos hőmérséklethatáron túl történő hőmérsékletemeléssel már káros a kilúgzást gyorsítani, összegezve tehát, a bázikus klinkeranyag több fokozatú gyors kilúgzásának és szűrésének a problémáját kellett megoldani különös tekintettel arra az ellentmondó követelményre, hogy a gyors kilúgzás érdekében a szemcseméret csökkentése az előnyös, ami viszont a szűrés gyorsaságára hátrányos. Találmányi gondolatunk alapja éppen ennek az ellentmondásosságnak a kiküszöbölésére alkalmas új kombinatív intézkedés a kilúgzási és Szűrési technológiában. Teljesen meglepő módon azt találtuk ugyanis a kísérleteink során, hogy ha a gyártástechnológia későbbi fázisából, célszerűen a kovasavmentesítési lépésből friss szilikáttartalmú csapadékot juttatunk vissza az egyes kilúgzási fokozatokba, akkor nemcsak hogy nem nő meg a lúgos extraktum szilikáttartalma, hanem egyrészt a már oldatba került dikalciumszilikátből igen gyorsan főként trikalciumhidroaluminát és kalciumalumímumszilikát válik le, másrészt az oldatba kerülő kovasavszennyeződés egyik formáját, a mikrokolloidális beoldódást is visszaszorítjuk, mert a zéta potenciáljának csökkenésével a kovasavgélesedés illetve kiválás sebessége is fokozódik, miáltal csökken az extraktum kovasavtartalma és a klinkeriszap szűrhetősége is nagymértékben javul. Tehát a szűrés műveletében nem veszítjük el azt az időnyereséget, amit a finomabb szemcseméretű klinkeranyag megnövekedett kilúgzási sebessége révén elértünk. A szűrés műveleténél célszerűen összekapcsolhatjuk a szűrhetőbb konzisztendájú klinkeriszap kialakítását azzal az intézkedéssel, hogy az egyes szűrési fokozatokban a szűrőfelületre felzagyolt mészkőport és adott esetben részben alumíniumszilikáttartalmú anyagot viszünk fel, amely a klinkeriszap későbbi technológiai hasznosításánál, pl. cementgyártásnál, amúgy is adalékanyagként szerepel. A találmányunk szerinti eljárás lényege tehát a bázikus klinkeranyagok extrahálásának és szűrésének javítása oly módon, hogy az őrölt vagy egyébként is finom szemcseméretben képződött klinkervagy salaktermékeket célszerűen folyamatos üzemmódban ellenáramban és több fokozatban vízzel vagy lúgos vizes oldattal a gyártástechnológiai sor későbbi fázisából, előnyösen a kovasavtalanításból visszavezetett, főtömegében nátrium-alumínium-szilikát és/vagy kalcium-alumínium-szilikát csapadék jelenlétében extraháljuk és adott esetben a szűrőfelületre felvitt mészkőpor vagy mészkőpor és alumínium-szilikát tartalmú szemcsés anyag jelenlétében szűqük. Az eljárás egy célszerű foganatosítási módja szerint melegen, az extraktum forráspontjánál alacsonyabb hőmérsékleten végezzük az extrakciót. Az eljárás előnyös foganatosítási módja értelmében az extrahálás és szűrés együttes folyamatában az extrahálandó anyag és az extraháló oldószer érintkeztetésének összideje nem haladja meg a 60 percet. Az eljárás további foganatosítási módja értelmében a szűrés egy vagy több fokozatában a szűrőfelületre felvitt mészkőpor vagy mészkőpor és alumíniumszilikát összmennyisége nem haladja meg az extrakciós maradéknak a cementgyártáshoz alkalmas összetételre hozásához szükséges adalékanyag mennyiséget. Rá szeretnénk mutatni, hogy a kovasavmentesítés technológiai folyamatából származó, célszerűen frissen leválasztott és az extrakciós fokozat(ok)ba visszavezetett szilikáttartalmú csapadék az extraktumnál nem elsősorban és kizárólag oltókristály-szerepet játszik, ami egyébként a kovasavmentesítési lépésben önmagában ismert módszer a kovasavmentesítés folyamatának meggyorsítására. Vizsgálataink szerint a visszavezetett szilikáttartalmú csapadék a kisebb jelentőségű oltókristály-hatáson túlmenően kétféle kolloidkinetikai hatást fejt ki. Az extrakció folyamán ugyanis a hőmérséklettől és koncentrációtól függően jelentős mennyiségben kerül oldatba mikrokolloidális kovasav. Azonban a kísérleteinkben előre nem látható és nem számítható — majd az üzemesítés során igazolt — azon meglepő eredmények, hogy az extraktum kovasavtartalma a találmány szerinti megoldással alacsony szinten tartható, a kolloidkinetikai vonatkozásai igen bonyolultak és még nem minden részletükben ismeretesek. Egy rész az extraktumban kialakult kovasav-mikrokolloidok felületi kettősrétege az egyensúlyhoz képest feleslegben bevitt kalciumionok hatására erősen lecsökken, ami az elektrokinetikus hatásoknak, így a zéta-potendálnak, amely a kolloid részecskén megkötött hidrátburok és az oldat között fennálló elektrokinetikai potenciál, a csökkenését eredményezi. Ezáltal a núkrokolloidok védőrétege és a felületükön levő töltés csökken, minek következtében jelentősen gyöngül a részecskék közötti taszító hatás. Ezzel párhuzamosan érvényesülni kezd a kovasavmolekulák láncképző tulajdonsága és így a különben szűrhetetlen és lebegő szennyezést okozó kovasav-mikrokolloidokból jelentős méretnövekedés mellett már szűrhető makrokolloidok alakulnak ki. Másrészt a heterogén diszperz rendszerben a potenciálgörbe változását okozó egyes tényezők közül, mint a Stem-potendál, a dielektromos állandó, ionkoncentráció, hőmérséklet, van der Waalsféle erő, gyakorlatilag az utóbbi változik meg a csapadéknak a rendszerhez való adásával és a kovasav-makrokolloidok kialakulásával. Mivel a van der Waals-erő nem specifikus és hatósugara gyakorlatilag a részecskeátmérővel azonos, így ez a koagulálás legfőbb tényezője és eredményezi a gyors és jó szűrhetőséget. Eljárásunk szerint tehát éppen a lebegőanyag fenti okokból bekövetkező csökkentésének van a legnagyobb jelentősége az extrahálási és szűrési műveletet, mint komplex 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
