199351. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alumínium-oxid előállítására kevés reakcióképes sziliciumdioxidot tartalmazó gibbsit alapú bauxitból
H a HU 199351 B A találmány tárgya eljárás olyan bauxit ásványok kezelésére, amelyek az alumíniumot főként gibbsit formában tartalmazzák bizonyos mennyiségű, alumínium-szilikát vagy . bármely más, nátrium-aluminát oldatban 5 oldható formájú szilícium mellett. A találmány szerinti eljárás a Bayer eljárás egyik változata. A Bayer eljárás, amelyet a szakirodalom részletesén ismertet, az alumínium elektroter- 10 mikus előállításához szükséges timföld gyártásának alapvető technikáját képezi.- Az-eljárás szerint a bauxit ásványt magas hőmérsékleten megfelelő koncentrációjú nátrium-hidroxid oldattal kezelik, amelynek 15 során túltelített nátrium-aluminát oldatot kapnak. A szilárd fázis és a lugozatlan maradék (vörös iszap) elválasztása után a túltelített oldatot alumínium-trihidroxid darabkákkal 20 oltják be, amelyen megkezdődik a leválás. A timföldben szegény nátrium-alüminát oldatot, amelyet használt oldatnak neveznek, nátrium-hidroxiddal dúsítják, és a kapott lugozó oldatot, amelynek töménysége elegendő 25 az ásvány kilúgozásához, visszavezetik a Iugozási szakaszhoz. Szakember számára közismert, hogy a kezelés körülményeit egyrészt a hidratálás fokától és a timföld ásványtani szerkezetétől, más- 30 részt a bauxitban lévő szennyeződések, így szilícium-oxid, vas-öxid és titánium fajtájától és mennyiségétől függően kell megválasztani. így monohidrát állapotú timföldet (boeh- 35 mit, diaspor) a Bayer ciklusban 200°C feletti hőmérsékleten kezelnek, míg trihidrát állapotú timföldet tartalmazó bauxitot, így gibbsitet lényegesen alacsonyabb, általában 100— 170°C közötti hőmérsékleten kezelnek. Az 40 utábbi esetben a gibbsit nátrium-aluminát oldat (Bayer-oldat) segítségével a bauxitból könnyen kioldható. Az oldható timföld aránya a trihidrát állapotú timföldhöz viszonyítva általában „ több mint 90%, ha bizonyos szennyező 40 anyagok, így szilícium-dioxid kedvezőtlen hatását figyelembe vesszük. A gyakorlatban a szilícium-dioxid a bauxitban számos mineralógiai formában elő- 50 fordulhat, amelyek nátrium-hidroxidban különbözőképpen oldódnak. Bizonyos mineralógiai formák, amelyek közül a kaolin (A1203, 2Si02, 2H20) a legelterjedtebb, ugyanúgy oldódnak, mint a bauxitban lévő gibbsit. 55 A „reakcióképes szilícium-dioxid"kifejezést az ismertetett bauxit fajtákban jelenlévő szilícium-dioxid egy részére alkalmazzuk, amelyet a Si02 mennyiséggel fejezünk ki. Ennek mennyisége általában 0,5—7 tömeg% a száraz 50 bauxitra 'vonatkoztatva. A nátriumoldat jelenlétében a réakcióképes szilícium-dioxid először oldódik, „majd „rosszul oldódó nátriumszilícium-aluminát formájában kiválik. A nátriumoldat szilíciumdioxid-koncentrá- _ dóját a nátrium-szilícium-aluminát hosszú idő 65 . , 2 - •után mért oldódási egyensúlya határozza meg. A gibbsit tartalmú bauxit ipari kezelése során általában nem érik el a nátrium-szilí„cium-aluminát oldódási egyensúlyát. így a nátriumoldat szilíciumdioxid-koncentrációja legtöbbször magasabb, valójában sokkal magasabb, mint a nátrium-szilícium-aluminát oldódási egyensúlya. így ez a koncentráció összefügg mind a nátrium-szilícium-aluminát oldódási egyensúlyával, mind a későbbi leválási kinetikával. Ez a kinetikus aktivitás annál alacsonyabb, minél kisebb a bauxit reakcióképes szilícium-dioxid-tartalma, mivel a nátrium-szilícium-aluminát leválását a reakciótermék jelenléte elősegíti. A Bayer ciklusban a bauxit kezelésének végén kapott timföldben gazdag oldat szilícium-dioxid-koncentrációja fontos faktor, mivel annak szintje meghatározza a használt oldat minőségét és a kapott timföld szilícium-dioxid szennyezettségét. Ezért legtöbb esetben előnyös, ha a bauxit kezelése közben a timföld kinyerési folyamatot összekapcsoljuk a nátriumoldat szilícium-mentesítésével, amelynek során az oldatban csökkentjük a szilícium-dioxid mennyiségét és így a kapott timföld szilícium-szennyezettségét. Ezt a szilícium-mentesítést általában a bauxit kilúgozásával egyidejűleg vagy attól függetlenül, a kilúgozás előtt vagy után végezzük (341 307. és 4 426 363. számú USA- beli szabadalmi leírások). A szilícium-mentesítés során az elhasznált Bayer oldat részben vagy egészben felhasználásra kerül, a kezelt bauxit fajtájától függően 100—200 g/1 maró Na20 koncentráció és 80—200°C hőmérséklet mellett. A Komplesn Ispolz, Miner Syrya 1, 54, 1984 (CA 102 10154s) szerint a gibbsittartalmú bauxitokból végzett A1203 feltárás-javítása érdekében a bauxitot 240 g/1 Na20-t tartalmazó lúgos aluminát oldattal mossák 105°C hőmérsékleten 30—240 percen keresztül. Ez lehetővé teszi a több mint 2,5 tömeg% reakcióképes szilícium-dioxidot tartalmazó gibbsittartalmú bauxitok, így a Metall. Obogashch. 7, 10—15, 1972 (CA81 156477u) szerint lúgos aluminát oldattal kezelt magas szilícium-dioxid-tartalmú bauxitok eredményes szilícium-mentesítését. Másrészről, az olyan gibbsittartalmú bauxitok alacsony vagy közepes hőmérsékleten • történő kezelésekor, amelyek reakcióképes szilícium-dioxid-koncentrációja a fenti határ alatt marad, a bauxitot nagyon hosszú időn keresztül kell kezelni a nátriumoldattal, mint ezt a következő összehasonlító példák is mutatják. A példa Alacsony hőmérsékletű kilúgozás, majd szilíciummentesítés Az alábbi összetételű ' gibbsit-tartalmú bauxitot alkalmaztuk (az adatokat a száraz bauxitra Vonatkoztatva adjuk meg):
