187654. lajstromszámú szabadalom • Eljárás a Bayer-rendszerű timföldgyártás NAOH veszteségeinek csökkentésére
1 187 654 2 A találmány tárgya új eljárás a Bayer körfolyamat többféle eredetű NaOH veszteségének egyetlen műveletben való csökkentésére. A Bayer-féle timföldgyártás során a bauxit A1203 tartalmát nátrium-hidroxidot tartalmazó lúg segítségével nyerik ki. A timföld önköltségének jelentős részét (15-25%-át) teszi ki a körfolyamat NaOH veszteségeinek pótlására bevitt nátronlúg ára, ezért a timföldgyárak állandó törekvése a marónátron veszteségek csökkentése, a marónátron minél tökéletesebb visszanyerése az eljárás során képződő nátriumvegyületekből. Az NaOH veszteségek nagyobb hányadát rendszerint az ún. kötött veszteségek teszik ki, melyek a bauxit reaktív Si02 tartalmából képződő nátrium-alumínium-hidroszilikátok, illetve a bauxit Ti02 tartalmából a feltáráskor képződő Na-titanátok mennyiségétől függnek. Ezek a vegyületek a vörösiszappal hányóra kerülnek. További NaOH veszteséget jelent a vörösiszap tökéletlen kimosásából származó ún. oldott veszteség. Ez a vörösiszaphoz tapadó oldott NaOH-ból adódik, amely a vörösiszap mosósor végén az iszappal együtt távozik a timföldgyári körfolyamatból. A timföldgyári körfolyamat Al203 beoldása szempontjából aktív, ún. kausztikus NaOH tartalmát csökkentik a bauxitban jelenlévő karbonátos ásványok is, melyek a bauxit feltárásakor az NaOH-ból Na2C03-ot képeznek. A karbonáttartalom a bauxitokban főként kalcit (CaC03) dolomit [CaMg(C03)2] és sziderit (FeC03) formájában van jelen. A feltárás körülményei között (210—250 °C, 140-250 g/liter Na2Ok) kalcit esetében 70-90%-os, dolomit esetében 80-100%-os beoldódással kell számolnunk. Kisebb jelentőségű, de számottevő karbonátosodási forrás a sziderit, a bauxit szervesanyag tartalma, a levegő C02-tartalma, a flokkuláns anyagok stb. is. Az említett NaOH veszteségek csökkentésére különböző, részben iparilag is alkalmazott eljárásokat fejlesztettek ki, melyek közös jellemzője az, hogy csak egy-egy veszteségforrás, vagy a kötött, vagy az oldott, vagy a „só”-veszteségek csökkentésére irányulnak. A kötött NaOH veszteségek csökkentésére az alábbi eljárásokat használják:- Adalékos feltárás, melynek során a bauxithoz vagy a feltárandó zagyhoz adalékanyagokat vagy katalizátorokat adnak. Legismertebb adalékanyag az égetett mész. Az utóbbi időben vált ismertté pl. a vas-hidrogránát katalizátor, amely a feltárás során elősegíti a goethit-hematit átalakulást, s a goethit tartalmú bauxitok feldolgozása esetén egyéb technológiai előnyök mellett A1203 kihozatal növekedést is biztosit. (169 643 lajstromszámú magyar szabadalmi leírás.)- Vörösiszap kausztifikálás, melynek során a kimosott vörösiszap zagyhoz mésztejet adagolnak, az elegyet néhány órán keresztül melegítik, majd - rendszerint szűréssel - különválasztják a folyadék és a szilárd fázist. A kapott híg lúgoldatot valamely mosólépcső fokozatba vezetik vissza, az iszapot pedig a tárolókba juttatják.- A 149 730 számú magyar szabadalmi leírásban foglaltak szerint a vörösiszapot nyomás alatt 140-200 °C hőmérsékleten kezelik égetett mésszel, valamint nátriumhidroxid és nátriumkarbonát keverékével. Az oldott veszteségek csökkentésére a vörösiszap ülepítő- és mosósoron az ülepítő készülékek kónuszában a szilárdanyag koncentrációt növelik pl. szintetikus ülepítőszerek adagolásával, a vörösiszappal távozó híg nátrium-aluminátoldatot pedig visszavezetik a körfolyamaiba. A körfolyamatban feldúsuló Na2C03 mennyiségének csökkentésére és abból a NaOH regenerálására az alábbi eljárásokat használják :- Ismeretes a (szűréssel vagy centrifugálással) leválasztott szódasó kezelése mésztejjel, majd a kapott 40-100 g/liter NazO koncentrációjú lúg bepárlása vagy a mosósorba való vezetése.- Elterjedten alkalmazzák valamely mosókészülékből származó lúgáram Ca(OH)2-dal való kezelését. így az oldott nátriumkarbonátot nátriumhidroxiddá alakítják át. (3 120 996 számú USA Szabadalmi leírás) A felsorolt eljárások többé-kevésbé alkalmasak a kötött és oldott NaOH veszteségek csökkentésére, illetve a szóda regenerálására. A kötött NaOH veszteségek csökkentésére ismertetett eljárások közül az adalékos feltárással a kötött NaOH veszteségeknek csak mintegy 10—15%-a nyerhető vissza, mert nagyobb mennyiségű CaO adagolásakor kedvezőtlen összetételű (kis Si02 tartalmú) Ca-Al-hidroszilikát képződik, mely másodlagos AI203 veszteséget okoz. A vörösiszap kausztifikálása a kötött Na20 tartalom 70-80%-os visszanyerését tenné lehetővé, azonban a kémiailag regenerált NaOH 30-50%-a eltávozik a körfolyamatból a szűrt vörösiszappal együtt. A vörösiszap kausztifikálás további hátránya, hogy költséges szűrőgépeket igényel és jelentős munkaerőt köt le. A nyomás alatti vörösiszap kausztifikálást nagy energiaszükséglete, berendezésigénye miatt a gyakorlatban sehol sem használják. Az eddigi gyakorlat szerint a vörösíszapban kötött és az oldatban feldúsuló inaktív Na20 tartalom regenerálását általában egymástól független, külön műveletekben végzik és optimalizálják. Kutatásaink során azt találtuk, hogy a Bayerrendszerű timföldgyártás NaOH veszteségeit jobban csökkenthetjük, ha a vörösiszap kausztifikálást nem külön műveletben, hanem a Bayer-körfolyamaton belül és a szódaregenerálással komplex műveleti egységet képezve oldjuk meg. A találmányunk szerinti eljárás elméleti alapját az az új felismerés képezi, hogy bizonyos koncentrációtartományban a nátrium-aluminát-oldatban mész hozzáadására nem a 3 CaO • A1203 ■ kSi02 (6-2k) H20 összetételű hidrogránát típusú vegyület, hanem 3 CaO ■ A1203 • 8 H20 összetételű kovasavmentes kalcium-aluminát képződik. Ez sokkal reakcióképesebb, mint a hidrogránát típusú kalciuma’uminát és Na2C03-tal mennyiségileg regenerálható az alábbi reakcióegyenlet szerint: 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
