193500. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vörösiszap vasmentesítésére és vaspentakarbonil előállítására
193500 semmilyen mellékterméke A reaktorban mara dó 90-95 tömeg % ban vagy ennél nagyobb mértékben vastalanított vörösiszap-maradékban majdnem kétszeresére nő az alumínium-oxidtartalom, így az a Bayer eljárás szerint feldolgozható. A vörösiszap maradékában feldúsulnak az egyéb fontos fémek (például a titán, vanádium), így ezek előállítása is lehetővé vá lik. A karbonilezési folyamatban keletkezett és a reaktorból leengedett vaspentakarbonilt acél tartályokban lehet tárolni. Termikusán, enyhe körülmények között elbontva: vaspor és szén monoxid keletkezik. A vaspor, az ó n karbonilvas, mint a legtisztább vasféleségek egyike, a porkohászatban, az elektronikában, a rádió és híradástechnikában és máshol használható fel. A szénmonoxid visszavezethető a karbonilezósi fázisba. Az általunk kidolgozott eljárás az egyetlen olyan eljárás a bauxitfeldolgozó-iparban, amely a vasat szelektív módon, vaspentakarbonilként, közel teljes egészében eltávolítja a vörösiszapból. A szén-monoxid ugyanis a vörösiszapban lévő fémek közül legnagyobb sebességgel a vassal reagál és képez illékony, cseppfolyós vegyületet, amelyet a karbonilképzés körülményei közt egyszerű módon el lehet távolítani. Eljárásunk szerint a vasmentesítést egyetlen folyamatban, minden oldószer nélkül, a kiindulási, megőrölt, 1 mm nél kisebb szemcseméretű vörösiszap szilárd állapotában, minden melléktermék keletkezése nélkül hajtjuk végre. Nem zavar a vórösiszap víztartalma sem, mert a víz az előkezelés, az aktiválás során eltávo zik a rendszerből így a vörösiszap közel teljes alumínium-oxid tartalma kinyerhető a Bayer eljárás szerint, a vastartalom pedig nagytisztaságü termékekként értékesíthető Külön ki kell emelni azt a vegyipari eljárásoknál ritka tényt, hogy eljárásunk során semmilyen melléktermék nem keletkezik, így valódi példája a hulladékmentes, környezetvédő technológiáknak Az általunk kidolgozott eljárásban a megőrölt vörösiszapot aktivátorok, promotorok jelenlétében 1 -100 bar nyomáson 150 800 C hőmérsékleten, redukáló gázáramban aktiváljuk. Promotorként, aktivátorként kénport, ferroszulfidot, ferriszulfidot, nátrium szulfátot, ammonium szulfátot, 2-4 szónatomos merkaptánokat, píritet, valamint jódot, rézjodidot teszünk 1.0 - 8.0 tömeg % mennyiségben a kiindulási vörösiszaphoz. Gázként, általában tiszta hidrogént, ammónia-tartalmú hidrogént használunk. Az aktivált vörösiszapot 50-230 C hőmérsékleten szén-monoxiddal, legalább 20 25 térfogat % CO-t tartalmazó gázkeverékkel, így generátorgázzal, „fordított szintézisgáz'’ zal (2 COt H2) reagálta tjük, karbonilezzük A karbonilezést 50-300 bar nyomáson hajtjuk végre A reakció során keletkező vaspentakarbonilt a reaktorból folyamatosan, hűtés közben eltávolítjuk Kísór-3 léteink során azt a meglepő, nem várt tapasztalatot szereztük, hogy bizonyos anyag ún aktivátor, promotor jelenlétében meggyorsul az aktiválás és a karbonilképzés sebessége. Azt is tapasztaltuk, hogy az aktivátor, a promotor ha tás az aktiválás és a karbonilképződés során megnő akkor, ha az aktivátorból, promotorból egynél többfélét alkalmazunk egyszerre. Két vagy többféle promotor alkalmazása esetén az egyes promotorok hatása nem csupán összeadódik, hanem egymás aktiváló, promotáló hatását fokozzák is. így ilyen esetben meglepő módon szinergens hatást észleltünk. A promotorok, aktivátorok kedvező szinergens hatása függ a kiindulási vörösiszap kémiai összetételétől és ezért a promotorok megfelelő mennyiségét minden új nyersanyag esetén külön meg kell határozni. Kísérleteink alapján megállapítottuk, hogy kis vastartalmú vagy erősen szennyezett, így sok természetes felületaktív anyagot és egyéb szennyezést tartalmazó vörösiszap csak nehezen reagál CO al. Ilyen esetben meghatározott minőségű és mennyiségű aktivátorok, promoto rok, így kén, kénvegyületek, jód, rézjodid kü lön külön is meggyorsítja az aktiválást és a karbonilképzést. Az aktiváló hatás fokozódik ak kor, ha két vagy többféle, meghatározott meny nyiségű aktiválod használunk. Feltételezhető, hogy az aktivátorokból hőhatásra molekulatöredókek, szabad gyökök képződnek és ezek befolyásolják kedvezően az aktiválást és a karbonilképződést. Az eljárást az alábbi példákon is bemutatjuk Az eljárás azonban nem korlátozódik a felsorol' példákra. 1 Példa 100 g megőrölt 1 mm alatti szemcseméretü vörösiszapot [alumínium oxidtartalma 15,9 tö meg %, vas oxid tartalma 43,1 tömeg % (Fe= 30,1 tömeg%] 500 ml térfogatú, hőálló acél ból készült reaktorban keverés közben hidrogén áramban, 50-60 C/óra felfűtési sebességgel 350 vC-ra melegítünk, majd ezen a hőmér sékleten hidrogén jelenlétében, de aktivátor nél kül, 20 bar hidrogén nyomáson keverés közben 12 órát aktiváljuk. Az aktivált vörösiszapot 150 C-ra hűtve, 50 bar szén-monoxid nyomáson keverés közben 10 órán keresztül karbonilez zuk. A képződő cseppfolyós vaspentakarbonilt a reaktorból hűtés mellett leengedjük Az autók láv maradék 15,2 tömeg % vasat tartalmaz A vastaianítás mértéke az aktivátor nélküli kísér letben tehát csak 49,5 % os A vastalanítási mű velet után a vörösiszap alumínium-oxid tártál ma 15,9 tömeg %- ról 22,0 tömeg %-ra emelke dett. A vaspentakarbonil hozam (kitermelés) 45,3 %. 2. Példa 1C0 g megőrölt 1 mm alatti szemcseméretű vörösiszapot [alumínium-oxid-tartalma 15,9 tö meg °/o, vasoxid-tartalma 43,1 % (Fe-30,1 tömeg %)] jól összekeverünk 2 g kénporral, maid 4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
