179977. lajstromszámú szabadalom • Eljárás aluminium-oxid előállítására
3 179977 4 mennyisége a vasolvasztás közben 1500 °C körüli hőmérsékleten képződő kohászati salakban kétszeresére növekszik, akkor a salak önporladása hűtés közben igen korlátozottá válik vagy teljes mértékben visszaszorul. A salakolvadék korlátozott önporladása csökkenti az alumínium-oxid nátrium-karbonát oldatok segítségével való gyors és alaposabb kilúgozhatóságát a salakolvadékból, ezzel pedig az alumínium-oxid előállításánál képződő kohászati salakok gazdasági jelentősége is csökken. A Grzymek, J. szerző által ismertetett módszernél az 1300 °C-on égetett agglomerálódott termék hűtése során spontán 95 súly% mennyiségben 30 [J. alatti átmérőjű szemcsékké esik szét, míg az 1500 °C felett megolvasztott kohászati salak önporladása csak olyan mértékű, hogy lehűtve legfeljebb 20 súly%-nyi mennyiségben tartalmaz 30 p. alatti átmérőjű szemcséket. A Grzymek, J. szerző által leírt eljárás során a késztermékben jelenlevő aluminát-fázis nem olvad meg, kristályos formában van jelenés CaO • A1203 és 12 CaO • • 7 A1203 keverékéből áll, amely 70 °C körüli hőmérsékleten könnyen kilúgozható vizes nátrium-karbonát oldatokkal. Az 1500 °C feletti hőmérsékleten olvadt kohászati salakban ez a kilúgozás szempontjából előnyös kalcium-aluminát-fázis mennyiségileg 1/3-ára csökken és meg is olvad, majd üvegszerű kalcium-aluminát-fázissá alakul. Ha az ismert eljárást kohászati salakok feldolgozására alkalmazzuk, akkor a korlátozott önporlási jelenség következtében és bár a salak sok alumínium-oxidot tartalmaz, az alumínium-oxidot csak legfeljebb 35 súly%-os mértékben lehet vizes nátrium-karbonát oldatokkal kilúgozni. Ugyanakkor a kilúgozási hatásfok a Grzymek, J. szerző által ismertetett szinterezőönporlást eredményező eljárás során 1300 °C-on szinterezett vagy agglomerált termékből 75 súly%-os mértékű. Az 1500 °C-on megolvasztott, majd üvegszerű fázissá átalakuló salak alumínium-oxid tartalmának vizes nátrium-karbonát oldatokkal való gyenge kilúgozási lehetősége eddig nem tette lehetővé e salakok hasznosítását alumínium-oxid előállítására. Ezt a kedvezőtlen jelenséget fokozza az, hogy az üvegszerűvé átalakult és nem teljesen önporlódott kilúgozási maradék alumínium-oxid tartalma túl magas a szabványban előírt minőségű portlandcement gazdaságos gyártásához. Másfelől hangsúlyozni kell, hogy az alumínium-oxidban dús kohászati salakok értékes nyersanyagok, mivel a nagyolvasztóban végrehajtott vasolvasztási folyamat során lezajlott redukció révén megtisztultak minden olyan, nagy ionpotenciálú szennyező kationtól, melyek stabilizálják a szinterezett, agglomerálódott kalcium-ortoszilikátot és így akadályozzák önporlódását. A találmányt arra a felismerésre alapozzuk, hogy ha a megolvasztott kohászati salakot lassan lehűtjük és önporladását adott esetben nagy frekvenciás vibrációs ultrahang behatással elősegítjük, akkor meggyorsíthatjuk az üvegszerű, vizes nátrium-karbonát oldattal könynyen kilúgozható polimorf, kristályos, 12 CaO.7 A1203 összetételű kalcium-aluminát magas hőmérsékletű módosulatának képződését. A kilúgozásnál képződött anyalúgból az alumínium-oxidot kinyerjük és a maradékot szabvány minőségű portland-klinkerré kiégetjük, amikor az előállított klinkerben az alumínium-oxid mennyiségét a lehetőség szerint a legalacsonyabb értékhatáron tarthatjuk. Az alumínium-oxid előállítása céljából azt a megolvasztott kohászati salakot alkalmazzuk, amelyet vas olvasztásnál 1500 °C körüli hőmérsékleten állítottunk elő. A megolvasztott salak hűtését 1350 °C-on kezdjük legfeljebb 10 °C/perc sebességgel. Miután a salakot 700 °C alá hűtöttük, a további hűtés közben adott esetben ultrahangnak vagy nagyfrekvenciás vibrációs behatásnak tesszük ki. Ezután az előállított polimorf, kristályos, magas hőmérsékletű 12 CaO • 7 A1203 módosulatot kilúgozzuk, előnyösen 50 °C alatti hőmérsékleten. A kilúgzást előnyösen 10 súly% alatti koncentrációjú nátrium-karbonát oldattal végezzük. A kilúgzás után visszamaradt terméket portland-klinkerré történő kiégetése előtt olyan komponensekkel egészítjük ki, amelyet a portland-klinker gyártásban rendszerint alkalmaznak. Mivel ezek a kiegészítő komponensek főként kalcium-karbonátot, szilícium-dioxidot és adott esetben pirit-pörk alakjában vasoxidokat tartalmaznak, a bevitt adalékanyagok anyagi minőségét és mennyiségét a salak kémiai összetételétől és a salakból kinyerendő A1203 kilúgzási folyamat hatásfokának kívánt mértékétől tesszük függővé. A nyersanyag kilúgzása után kapott maradékból kiegészítő komponensek hozzáadása után portlandcement-klinkert állítunk elő cementégető kemencében. Ha a szokásos nyersanyag helyett a cementklinker előállításánál a y-2 CaO • Si02-ot tartalmazó, kilúgzás után kapott erősen diszperz fázist használjuk fel, akkor mind az őrlés, mind a klinkerré való kiégetési művelet költségei csökkenthetők. Ehhez hozzáadódik az az előny, hogy a forgókemencében a kihozatal 20—25%kai emelkedik. A kapott portland-klinkert ezután a cementiparban használt egyéb adalékanyagokkal együtt a cementhez keverjük, így a kívánt összetételű és jó minőségű portlandcement végterméket állíthatjuk elő. A találmány szerinti eljárás részleteit a következő kiviteli példákban ismertetjük: 1. példa Vasolvasztási eljárásnál képződött 1500 °C-on megolvadt kohászati salakot 1350 °C-ról 600 °C hőmérsékletre lassú hűtésnek vetünk alá 5 °C/perc átlagos hűtési sebességgel. Ezt követően a hőmérsékletet 1 óra hosszat 600 °C-on tartjuk. Az olvadék további hűtését normál környezeti hőmérsékletre lassan végezzük. A hűtés eredményeképpen a salak 90%-ban elporlik, amit az jelez, hogy 2 mm-es lyukbőségű szitán 10 súly%-nál kevesebb maradék marad vissza. Az önporlott, szitált por alakú termékben a 30 ij.-ig terjedő szemcsék aránya körülbelül 40 súly%. Az önporlott, szitált por alakú terméket ezután 6%-os nátrium-karbonát oldattal 30 °C hőmérsékleten háromszor 30 percig kilúgozzuk. A por alakú termék és a kilúgzó oldat arányát 1 : 5-re állítjuk be. A kilúgzás után kiszűrt maradék legfeljebb 10 súly% Al203-ot tartalmaz, ami azt mutatja, hogy az önporlott termék 70 súly%-os mértékben kilúgozható. Ennek eredményeképpen a feldolgozott kohászati salakban 63 súly% A1203 marad vissza. A szűrés után kapott nátrium-aluminát oldatot a szennyezések eltávolítása előtt gáz alakú szén-dioxid segítségével hidrolizáljuk. A szén-dioxid hatására a nátrium-aluminát oldatból kristályos alumínium-hidroxid képződik, amelyet szűrés és vizes mosás után 1200 °C-on alumínium-oxiddá kalcinálunk. Ezzel a módszerrel a következő kémiai összetételű alumínium-oxidhoz jutunk: 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
