179799. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nagy vas-, szilícium- és alumíniumtartalmú nyersanyagok feldolgozására
9 179799 10 feltárása megtörténik és a zagy megszilárdul. Az izzítás során felszabaduló kénsav kidesztíllál, melyet kondenzálva újra felhasználunk. A csőmalomból kapott poralakú pörköt kb. 1:2 szilárdanyag-folyadék arány mellett ellenáramban 52,2 m3 vízzel elkeverjük. Az oldhatatlan maradékot, amely főtömegében sziiíkátokból és titán-dioxidból áll, Dorr-sűrítőkben ülepítjük, majd egy 20 m2 felületű saválló vákuum-dobszűrőn kiszűrjük és kb. 70 °C-on mossuk. Az így kapott szűrőlepényt szárítás után cementgyártásra, vagy a titán-dioxid kinyerésére használhatjuk fel. Ha a szulfátos oldatból nagytisztaságú alumínium-oxidot kívánunk előállítani, az oldatot anioncserélő gyantán tovább tisztítjuk. Ez esetben az alumínium-szulfát oldat pH-ját, amely a kb. 400 g/1 alumínium-szulfát mellett szennyezésként kb. 12 g/1 vas-szulfátot is tartalmaz, 1,5—4 közötti pH értékre állítjuk be és piridin aktív csoportot tartalmazó Varion AP jelű anioncserélő gyantával töltött oszlopon engedjük át. Ilyen paraméterek mellett az erősen bázikus anioncserélő gyanta nagy kapacitással köti meg a vasat és az egyéb szennyezőket. így az anioncserélő gyantaoszlopból távozó alumíniumszulfát oldat vastartalma nem haladja meg a 0,5 g/1 koncentrációt. A szennyezőkkel telített anioncserélő gyanta 20 g/1 koncentrációjú sósavoldattal regenerálható. Az alumínium-szulfátot tartalmazó oldatot bepároljuk, vízmentesítjük és 340 °C hőmérsékleten kezeljük, amikor is az alumínium-szulfát fehér porrá esik szét, amelyet a pirolizátorban még 800—1000 °C között hőbontásnak vetünk alá. így 12,5 tonna, főként gamma-alumínium-oxidból álló terméket és kb. 35 tonna kén-trioxid gázt kapunk, mely utóbbit a kénsavas elnyeletőbe és a kénsavoldatot a szulfatizálási művelethez vezetjük. A kapott alumínium-oxid igen alkalmas kiindulási nyersanyag alumínium-klorid előállítására, mert gyakorlatilag 100%-ban klórozható kis, 450—500 °C közötti hőmérsékleten való klórozással. 4. példa A kiindulási vörösiszap 17,9% alumínium-oxidot, 34,6% vas(III)-oxidot, 5,1% titán-dioxidot, 14,8% szilícium-dioxidot, 3,8% kalcium-oxidot és 6,2% nátrium-oxidot tartalmaz. A vörösiszap 1 tonnányi mennyiségéhez szárazanyagra számolva 985 kg 100% töménységű sósav szükséges, így az anyagot 2,35 m3 420 g/1 koncentrációjú sósavoldattal kezeljük autoklávban 130 °C hőmérsékleten 2 óra hosszat. A feltárás során 166 kg alumínium-oxid és 337 kg vas(III)-oxid megy oldatba. A zagyot 3 : 1 arányban gyöngyformájú Varion AT jelű anioncserélő gyantával keverjük össze, majd a vasat megkötött gyantát vibroszita segítségével választjuk el a zagytól. A vastartalmú gyantáról a vasat vízzel eluáljuk és a vas(III)-klorid oldatot az 1. példa szerint bepároljuk, majd termikus bontással vas-oxiddá alakítjuk, miközben a felszabaduló sósav-gázt elnyeletjük. A leszűrt sósavas oldatot frakcionáló bepárlóba vezetjük az ott keletkező azeotrópos összetételű sósavat a vasmentesítés folyamatába visszavezetjük. A bepárlási maradékot, mely főleg A1C13.6 H20-t tartalmaz, ismert módon tisztítjuk és így, mint technikai minőségű alumínium-klorid értékesíthető, vagy pedig az 1. példa szerinti 8 pirolizátorban termikusán megbontjuk, amikor is alumínium-oxiddá alakítjuk. A feldolgozási folyamatban kb. 8% sósav-veszteség adódik a kiindulási vörösiszap nátrium-oxid és kalcium-oxid tartalma miatt. A feltárás utáni sósavas zagyból a sósavas oldat leszűrésekor kapott maradék szilárdanyag általában olyan kis mennyiségű alumíniumot tartalmaz, hogy gyakorlatilag nem gazdaságos annak a kinyerése. Azonban ha a nagyobb alumíniumtartalom esetében ez mégis szükségesnek mutatkozik, az 1. példában ismertetett szulfatizálási műveletet alkalmazzuk és azt alumínium-szulfáttá, majd pirolitikus bontás után alumínium-oxiddá alakítjuk. A találmányunk szerinti eljárás előnyei az alábbiakban foglalhatók össze: — Az eljárás kiindulási anyagaiként alkalmazhatók mindazok az alumínium- és vastartalmú ásványi anyagok, mint pl. a latérites és sziderites, valamint a nagy szilíciumtartalmú bauxitok, vörösiszap, agyagásványok, amelyekre ezideig nem volt gazdaságos feldolgozási eljárás. — Az ásványi anyagokból így gyakorlatilag szilícium- és vasmentes, legalább 80%-os tisztaságú alumínium-oxidot lehet előállítani, amely túlnyomórészt gamma-alumínium-oxid formában van és így igen aktív alapanyag a klórmetallurgiai feldolgozáshoz, alkalmas szén-monoxid és klórozógáz atmoszférában légköri nyomásos 450—500 °C hőmérsékletű klórozásra. — Az eljárás révén az alumínium-oxid mellett viszonylag nagytisztaságú, 90—99%-os vas(III)-oxid tartalmú terméket állítunk elő, amely sem foszfort, sem ként nem tartalmaz számottevő mennyiségben, ezért mind kohászati, mind egyéb, pl. festékgyártási, ferromágnes-gyártási stb. célra előnyösen alkalmazható. — Az eljárásban a kémiai folyamatokat úgy kombináltuk, hogy a vas-oxid és alumínium-oxid tartalomra számítva igen intenzív, 90%-feletti feltárást és elválasztást tudtunk elérni. — Az eljárásban — ellentétben a Bayer-eljárással — nem képződik környezeti szennyezést okozó mennyiségű szilárd és folyékony hulladék. — Az eljárásnál mind a sósav, mind a kénsav zárt körfolyamatban van, csak kismértékű veszteségeket kell pótolni és így az egész eljárás gazdaságos. Szabadalmi igénypontok 1. Eljárás nagy vas-, szilícium- és alumíniumtartalmú ásványi anyagokból alumínium-oxid és vas-oxid előállítására az ásványi anyagok sósavoldatos vasmentesítése, a sósavas zagyból, vagy az elválasztott vas(III)-klorid oldatból a vas(III)-kloridnak — adott esetben anioncserélő anyaggal való megkötése, majd erről való eluálása utáni bepárlása és pirolitikus megbontása, továbbá a vasmentesített ásványi anyag szulfatizálása, vízben való oldása és a szulfátos oldatnak az oldhatatlan maradékoktól való elválasztása, adott esetben anioncserélő anyaggal való újbóli tisztítása, majd bepárlása, kristályosítása és pirolitikus megbontása útján azzal jellemezve, hogy az ásványi anyagokat átlagosan 300 mikronos szemcseméretre őröljük, az őrleményt a vasmentesítés érdekében 200—420 g/1 töménységű sósavoldattal 90— 130 °C hőmérsékleten érintkeztetjük, a keletkező vas(III)-kloridot adott esetben bázikus aktív csoportot tartalmazó anioncserélő gyanta, membrán, vagy szövet segítségével a szilárd anyagok elválasztása előtt, vagy 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
