196575. lajstromszámú szabadalom • Eljárás a cink-szennyezés csökkentésére a Bayer szerinti timföldgyártásnál
1 2 A találmány tárgya új eljárás a Bayer-eljárás szerinti timföldgyártás során a bauxitból beoldódó cink-tartalom eltávolítására a körfolyamatból. Közelebbró'l a találmány tárgya új eljárás a cink szulfidos kicsapására a feltárás során keletkező zagy lúg-fázisából. Mint ismeretes a Bayer-eljárás során, amikor a bauxit Al203-tartalmát 140-240 g/1 kausztikus NajO-tartalmú 100-280 °C hőmérsékletű feltáró lúggal kioldják (feltárják), a bauxitban jelenlévő cink jelentős része is oldódik, a körfolyamatban lévő aluminátlúgban egyensúlyának megfelelően feldúsul és a kikeverés során az alumínium-hidroxidot, majd az ennek kalcinálásáva] nyert timföldet szennyezi. A kioldódó cink mennyisége a technológiától függően változik, egyes esetekben elérheti a bauxit cinktartalmának 85 t%-át is. A cinkszennyezés különösen a karsztbauxjtok feldolgozását nehezíti, minthogy ezek cinktartalma nagyobb mint a latentes bauxitoké. A timföld cink-oxid tartalma kohászati feldolgozás esetén általában nem haladhatja meg a 0,02 t%-ot. E követelmény csak akkor elégíthető ki, ha a feltárás és a vörösiszap eltávolítása után kapott aluminátlúg cinktartalma ZnO-ban kifejezve 15 ml/l-nél kisebb. Más felhasználási területeken még szigorúbbak a követelmények a timföld cinktartalmával szemben. Az aluminátlúg cinktartalmának csökkentésére számos eljárás ismeretes. A 2 885 261 sz. USA szabadalmi leírás szerint az aluminátlúghoz nátríumszulfidot adnak, majd a kivált cinkszulfidot elválasztják az aluminátlúgtól. A nátriumszulfid adagolása a derített, tiszta aluminátlúgba történik. Hasonló megoldás ismeretes a 3 469 935 sz, USA szabadalmi leírásból, amely szerint a feltárás után kapott zagyhoz adják a nátriumszulfid reagenst, a zagyot megadott ideig pihentetik, majd a cinkszulfid csapadékot a vörösiszappal együtt távolítják el az aluminátlúgból. Az utóbbi eljárás előnye az előbbivel szemben az, hogy míg az előbbi eljárás a szulfid adagolást derített aluminátlúgban javasolja, az utóbbi eljárás felismeri és hasznosítja a vörösiszap kolloid-gyűjtő hatását és az adagolást a feltárt zagyba, ülepítés előtt tanácsolja. Ennek eredményeképpen egyrészt a lúg-fázisnak a lebegő cinkszulfidtól való tisztulása hatékonyabb, másrészt a műveletek során csak egyszer kell a csapadékot elválasztani, ugyanis a csapadék eltávolítása, mely egyébként igen nehéz, nem igényel külön műveletet. Szükség van viszont ez utóbbi eljárásban a feltárt zagy meghatározott ideig való pihentetésére, a nátriumszulfidos kezelés és a csapadék eltávolítása között. Ez a művelet már a technológia módosítását és rendszereit további készülékek beiktatását igényli. Hasonlóképpen a nátrium-szulfid adagolásával oldják meg a körfolyamat cinktartalmának csökkentését az 1 373 843 számú angol, valamint a 4 282 191 számú USA szabadalmi leírás szerint. A nátrium-szulfid adagolását ugyancsak a hígítórendszerbe (tehát a feltárás után javasolják. Azonban a cink-szulfid adalékkal egyidőben előzetesen készített, szintetikus, nagy fajlagos felületű cink-szulfid csapadékot is adagolnak. Ilyen módon az oldat túltelítettségét növelik, ennek eredményeképpen hatékonyabb kiválást biztosítanak és csökkentik a nátrium-szulfid felhasználást. A fejlődés követelménye technológiai szempontból az, hogy a timföldgyártás amúgy is bonyolult műveletsorát a lehető legkisebb mértékben kelljen megváltoztatni a cinkmentesítéshez, gazdaságossági szempontból pedig az, hogy a szulfidos kicsapáshoz szükséges reagenst nagy mennyiségben rendelkezésre álló természetes forrásokból biztosítják a bonyolultan előállítható és a vegyipar számára elviselhetetlenül drága nátriumszulfid helyett. Az előbbi törekvés — mint fent rámutattunk — kiolvasható a 3 469 935 sz. USA szabadalmi leírásból. Az utóbbira viszont a 2 885 261 sz. USA szabadalmi leírás utal, amelynek szerzői elemi kénnel próbálták csökkenteni az aluminátlúg szulfidtartalmát. A kenet a feltárás előtt kísérelték meg hozzáadni a zagyhoz, de azt tapasztalták, hogy az a 150 °C-on 20 percig tartó feltárás közben rendkívül kis mértékben alakul át szulfiddá, tehát nem használható a kívánt célra. Így az elemi kénről mint cinkmentesítő reagensről, annak csekély reaktivitása miatt lemondtak. A találmányunk célja, hogy eljárást biztosítson timföldgyári aluminátlúgok cinktartalmának csökkentésére, amely nem igényli a szokásos technológia lényeges módosítását és lehetővé teszi természetes szulfidforrások használatát. Vizsgálataink során — részben ellentétben az eddigi megfigyelésekkel — azt találtuk, hogy az elemi kén, valamint a pirit és a pirites bauxit megfelelő mechanokémiai előkészítés után a feltárás előtt adagolva a rendszerbe jó eredménnyel használható az aluminátlúg cinkmentesítésére. \z említett előkészített anyagok a feltárás folyamán beoldódó és az aluminátlúgban cinkátot képező cink-vegyületekkel még a feltárás folyamán .cink-szulfid csapadékot képeznek, és a feltárást követő vörösiszapeltávolítási lépcsőben a vörösiszappal együtt távolnak. Egy tanulmányunk szerint a Bayer-féle timföldgyártás aluminátlúgjának cinktartalmát szulfidos kicsapással olyan módon csökkentjük, hogy reagensként ásványos elemi kenet, ipari kéntelenítési eljárásból származó melléktermék kenet ásványos, adott esetben flótáit pirit-koncentrátumot, vagy pirites bauxitot használunk és a reagenst mechanokémiai aktiválás után — feltárás előtt adjuk a bauxithoz, annak száraz tömegére számítva 0,1 — 1 t%, előnyösen 0,2-0,61% kénnek megfelelő mennyiségben. Reagensként, mint említettek, ásványos elemi kenet, ipari kéntelenítési eljárásból származó kenet vagy pi it-koncentrátumot, illetve pirites bauxitot használunk. A találmány szerinti eljáráshoz tehát természetes, könnyen hozzáférhető fonásokból biztosítjuk a kenet. Ilyen például a nyersolaj kéntelenítése során képződő melléktermék, vagy a különböző kéntartalmú kőzetek és ásványok, így a pirites bauxit, illetve a pirit, melyet használhatunk például flótáit koncentrátum alakjában. Az adagolás előtt a reagenst mechanokémiailag előkészítjük és aktiváljuk. A mechanokémiai aktiválást oly módon végezzük, hogy a reagenst adott esetben felületaktív őrlési segédanyagok és/vagy diszpergáló anyagok jelenlétében addig őröljük, míg szerncsenagysága legalább 70%-ban 10 fim alá csökken. Felületaktív őrlési segédanyagként használhatunk bármilyen ismert ilyen célra használt anyagot. Célszerűen aril-alkil-karbonsav-vegyületeket, legelőnyösebben benzil-citrátot 196.575 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
