184690. lajstromszámú szabadalom • Eljárás tiszta aluminiumoxid előállítására
1 184 690-klorid-tartalmú vizes oldatokból, amely szerint a vas eltávolítására szelektív hatású szerves, vízoldhatatlan vegyületeket használnak (1 592 065 számú Német Szövetségi Köztársaság-beli közrebocsátási irat). A vas eltávolítása az alumínium-oxid előállítása során — amely utóbbit alumínium kinyerésére alapanyagként használják az elektrolizáló cellákban — szükséges, de nem elégséges feltétel. Ez az eljárás lehetővé teszi a legmesszebbmenőkig vasmentes aluniínium-klorid előállítását, egyéb szennyeződések azonban, mint például a nátrium, a magnézium és/vagy a kalcium, változatlanul maradnak, pedig azok eltávolítása az igényeknek megfelelő timföld előállításához feltétlenül szükséges. Egy további ismert eljárás (Poppleton, H.O., Sawyer, D.L.: Hydrochloric Acid Leaching of Calcined Kaolin to Produce Alumina, TMS-paper selection, Paper No A 77—66) szerint úgy állítanak elő timföldet, hogy a kalcinált nyers bauxitot sósavval feltárják, majd folyadékszilárd elválasztást, vaseltávolítást, kristályosítást és termikus bontást végeznek. Az eljárás során megfelelő tisztaságú alumínium-triklorid-hexahidrát kristályokat kapnak durvaszemcsés krsitályosítással, ezt azonban fluid-ágyas kezelés és centrifugán végzett koncentrált sósavval való mosás előzi meg. A durvaszemcsés alumínium-klorid-hexahidrát előállítását a lehetséges kristálygócképződési folyamat gyors. Emellett a kristályok igen lassan ülepednek le az oldat nagy viszkozitása és a kritály és az oldat közötti kis sűrűségkülönbség miatt. Ez azt eremdényezi, hogy a fluid-ágyas eljárásnál a kristályos rétegben a túltelített oldat áramlási sebessége kicsi, túl kevés kristály képződik 1 m3 túltelített oldatból és túl kicsi a fajlagos kristályosítási teljesítmény. Az eljárás egy további hátránya, hogy a szennyezett mosófolyadékból vissza kell nyerni a koncentrált sósavat. A szükséges sósavmennyiség a szennyezések csekély oldhatósága miatt jelentős. Peters, F. A., Johnson, D. W. és Kirby R. C. szerzők szintén leírnak egy eljárást timföld előállítására a nyers bauxit sósavas feltárásával (Forschungsbericht, 6133). Ez az eljárás — mint más, bauxitok vagy bauxittartalmú ásványok sósavas feltárására vonatkozó timföldgyártási ismert eljárások is — csak bizonyos folyamatok egymásutánját ismertetik különösebb tekintet nélkül a termékben szegény, zárt anyagáramra. Emellett nem veszik kellőképpen figyelembe a bentmaradó szennyezések és a melléktermékek hasznosítási lehetőségeit sem. Ezáltal a környezetvédelmi szempontoknak sem tesznek megfelelően eleget. Az alkalmazott eljárásokkal kapott timföld összetételét és fizikai tulajdonságait nem adták meg, így nyitott kérdés, hogy megfelelő volt-e az alumínium kinyerésére. Az ismert eljárások számos technológiai, energetikai és gazdasági hátránya okozta azt, hogy ezidáig nagyüzemi gyakorlati alkalmazásuk nem terjedt el. A találmány célja egy olyan, eljárástechnológiailag és berendezések szempontjából kedvező eljárás kidolgozása, amelynek segítségével bauxitból vagy timföldtartalmú anyagból sósavas feltárással tiszta alumínium-oxid állítható elő. Eljárásunk nagyüzemi körülmények közt is egyszerű, gazdaságos, és teljes nyersanyaghasznosítást biztosít könnyen hozzáférhető, de kedvezőtlen összetételű kiindulási anyagok alkalmazása esetén is, zárt anyagárammal, a lehető legkevesebb melléktermékkel, és olyan, optimálisan egymáshoz illesztett részfolyamatokkai, amelyek megfelelnek a környezetvédelem követelményeinek. Célunkul tűztük ki a szennyezések lehető legnagyobb mértékű eltávolítását, hogy a kapott alumínium-oxid 5 megfeleljen az alumíniumipar tisztasági követelményeinek, valamint a timföld fizikai paraméterei is megfelelőek legyenek. A találmány szerinti eljárást az 1. ábrán megadott blokkvázlat segítségével ismertetjük. 10 A bányanedves nyersanyagot először egy formázógépen mechanikai erővel formatestekké alakítjuk (1). A kapott formatesteket 3% alatti maradék nedvességtartalomig szárítjuk (2). Ezután termikusán (3) vagy mechanikusan aktiváljuk. A termikus aktiválás után a 15 2—10 mm szemcseméretű anyagot visszavezetett savval kilúgozzuk, melynek során nem tisztított AlCl3-oldat és Si02-maradék keletkezik. Az Si02-maradékot a bepárlásból és kristályosításból (12) származó mosókondenzátummal végzett mosás (8) után elvezetjük. A keletkező 20 mosóoldatot a HCl-visszanyeréshez (7) vezetjük. A 2 mm-nél kisebb szemcséket a termikus aktiválás után 0,5 mm szemcseméret alá aprítjuk (6), majd a visszavezetett savval szuszpenziós kilúgozásnak (9) vetjük alá. A mechanikailag aktivált anyagot közvetlenül ve- 25 zetjük a szuszpenziós kilúgozáshoz (9). A kapott szuszpenziót ülepítés, szűrés és mosás (10) után AlCl3-oIdatra és Si02-maradékra választjuk szét. Az alumínium-klorid oldatból folyadék-foyladék extrakcióval (11) leválasztjuk a vasat és a galliumot. A vas- 30 tartalmú szerves fázis szétválása után hígított sósavval újraextrahálunk (11). A kapott újraextraháló lúgból leválasztjuk a galliumot, majd termikus bontással (15) nagy értékű vasoxiddá dolgozzuk fel. A sósav bomlási gázokat a HCl-visszanyeréshez (7) visszavezetjük. A vasmentes 35 alumínium-klorid oldatot bepároljuk és kritályosítjuk (12). Eközben A1C13 • 6H20 kristály és sok szenynyező anyagot tartalmazó anyalúg, valamint egy kondenzátum keletkezik, mely utóbbi az extrakcióhoz (11) visszavezethető. A kristályokat termikus bontással 40 (13) a-Al203-ra, HCl-bomlási gázra és szűrőporra választjuk szét. Míg a HCl-bomlási gázt a HClvisszanyeréshez (7) vezetjük, addig a szűrőport speciális timfölddé dolgozzuk fel. A kristályosításnál keletkező anyalúgot termikus bontással (14) speciális timföldre és 45 HCl-bomlási gázra választjuk szét, mely utóbbi a HC1- -visszanyeréshez vezethető. A fenti eljárást az alábbiakban részletezzük: A bányanedves nyers bauxitot megfelelő aprítógépen (1), például extruderen vagy nyíró igénybevétel alkalma- 50 zásával, majd azt követő szárítással (2) 130—250 °C-on, formatestekben, amelyek mérete 2—15 mm, vagy örlőszárító berendezésben olyan szemcsés termékké alakítjuk, amelynek szemcsenagysága előnyösen legfeljebb 1 mm és nedvességtartalma 3 százalék körül mozog. 55 Ezután mechanikus vagy termikus aktiválást (4,3) alkalmazunk, amelynek célja a savoldható kaolinitok átalakítása oldható metakaolinitokká. A termikus aktiválást egy vagy több lépésben hajtjuk végre oly módon, hogy az anyagot egy fluidizációs ágyon 60 10—40 percen keresztül 700—800 °C közötti hőmérsékleten kezeljük a kalcinálási művelet során. A találmány szerinti eljárás szempontjából döntő fontosságú az a tény, hogy a fluidizációs elv alkalmazásával a szerves anyagok és a vas közel teljesen oxidálható, és így lényegében 65 nincs szüksésg a feltáró oldat oxidativ utókezelésére. A 2 3
