200969. lajstromszámú szabadalom • Eljárás a Bayer-féle alumínium-oxid gyártási folyamatban kapott aluminátoldat szerves anyag tartalmának csökkentésére
HU 200969 A A találmány szerinti eljárással a Bayer-féle alumínium-oxid gyártási folyamatban keletkező aluminát-oldatból a vörösiszap egyidejű eltávolítása mellett az oldatot szennyező szerves anyagokat, elsősorban humátokat távolítjuk el. A találmány szerinti eljárást úgy végezzük, hogy a Bayer-féle eljárás során a feltáróból kijövő folyadékáramot a kibocsátás után, de még elsődleges ülepítőbe történő bevezetését és az anionos flokkulálószer betáplálását megelőzően, hatékony keverés közben, az eredeti száraz iszapmaradék tömegére vonatkoztatva 0,45-67,5 kg/t mennyiségű, vízoldható és a folyamat során alkalmazott körülmények között stabilis, kationos polimerrel érintkeztetjük. Az alumínium-oxid előállítására csaknem világszerte a Bayer-eljárást alkalmazzák. A Bayer-féle eljárásban vizes közeget alkalmaznak és az alumínium-oxidot oldható aluminát formába alakítják oly módon, hogy egy gőzzel fűtött autoklávban bauxitot reagáltatnak erős bázissal, például kausztikus szódával vagy mésszel. Ebben a lépésben jelentős mennyiségű szennyező anyag keletkezik vagy válik szabaddá a bauxitból, amit az alumíniumot tartalmazó komponensektől el kell különíteni. Ezeket a szennyezőket általánosságban vörösiszapnak nevezik. A vörösiszapban oldható anyagok, így szerves anyagok, mint például humátok is vannak. Ezek a szerves anyagok rendszerint igen finom részecskék, melyeket igen nehéz elkülöníteni. Ugyanakkor a vörösiszapot, mely általában az érc 5-30 tömeg%-át teszi ki gyorsan és hatékonyan kell elkülöníteni az alumíniumot tartalmazó lúgtól, mert ez az adott lépés gazdaságilag csak így hatékony. Ha az elkülönítés túl lassú a kibocsátott termék mennyisége csökken és a teljes folyamat hatékonysága romlik. Hasonlóképpen, ha az elválasztás nem mélyreható, az aluminát formában kapott alumínium-oxid nem megfelelően tiszta és ezáltal számos felhasználási célra nem alkalmas. Az oldható szenynyezők mellett nem oldható szennyeződések is vannak a lúgos oldatban. Mindkét típusú szennyeződés kedvezőtlenül befolyásolja a termék minőségét. Gyakorlati szempontból az alumínium-oxid fehérsége igen fontos, így például ha olyan termékekben kerül alkalmazásra, mint a fogpaszta vagy a papír bevonatok. A fentiekben említett problémák megoldására módszereket dolgoztak ki a vörösiszap és az alumínium-oxid elkülönítésének meggyorsítására és az összetevők szelektívebb szétválasztására. A 3 390 959, a 3 397 953 és a 3 445 187 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmakban ismertetett eljárásokban anionos flokkulálószerként poliakrilátokat, például poliakrilsavat és ennek kopolimerjeit alkalmazzák. A 3 681012 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás szerinti eljárásban poliakrilátokat és keményítőt alkalmaznak a vörösiszap kiülepítésére a Bayer-féle alumínium-oxid gyártási folyamatban. Ezzek kapcsolatban a 3 975 496 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalomban ismertetett eljárás is érdeklődésre tarthat számot, mely szerint fenti célra akrilsav és metiolált akrilátok kopolimerjét használják. A 2 080 272 számú és 1 a 2112 366 számú egyesült királyságbeli szabadalmi leírásban olyan eljárást ismertetnek, mely szerint egymást követően poliakrilsav és akrilát-akrilsavamid kopolimerek kombinációit használják. A problémát másfajta megközelítésből kísérlik meg megoldani az 56 092 116 (1981. július 25.) számú japán szabadalmi leírásban ismertetett eljárás szerint. Az ismert eljárás során kvaterner ammónium-sóval kationizált keményítőt használnak a vörösiszap koagulálásra. A vas(II) eltávolítására az alkálifém-aluminát-oldatból a 4 083 925 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás szerint anionos poli(akril-amidot) alkalmaznak az iszap ülepítésére használt adalékban különleges körülmények között. A 2 558 204 számú német demokratikus köztársaságbeli szabadalom (1977. augusztus 11.) olyan eljárásra vonatkozik, mely szerint a keményítőt nátrium-tetraboráttal és magnézium-sóval kezelik. Ily módon kisebb keményítő felhasználás mellett jobb flokkuláló hatást érnek el. Az 507 526 számú szovjet szabadalmi leírásban (1976. április 6.) egy (R-Ar-CH2-N-Ph)+Cr általános képletű kationos flokkulálószert ismertetnek, mely az iszap szilárd alkotórészeinek flokkulálására eredményesebben használható, mint az ismert flokkulálószerek. A 74 018 558 számújapán szabadalom (1974. október 5.) szerinti eljárás a vörösiszap ülepítésénél és szűrésénél szervetlen kalciumvegyületet és nátrium-poliakrilátot alkalmaznak. Meg kell említeni az 50 096 460 A számú japán szabadalmat (1975. július 31.), mely szerint a vörösiszap elválasztására a szennyvízből nátrium-akrilát polimert használnak, majd ezt követően egy kationos polimer flokkulálószert, például poli[béta(metakriloxi)etil-trimetil-ammónium-kl oridot]. A4 578 255 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban a szerves anyagok eltávolítására Bayer-eljárással előállított lúgos oldatból kationos vinil-kvatemer-ammónium-só alkalmazását ismertetik. A leírás nem tartalmaz utalást sem arra nézve, hogy az adalékolást a feltáróból történő kibocsátást követően és az elsődleges ülepítő adalék betáplálása előtt kell elvégezni. Célul tűztük ki, hogy a Bayer-féle alumíniumoxid előállítási eljárást úgy módosítsuk, hogy a bauxitból az alumínium-oxidot az eddig ismert eljárásoknál előnyösebben nyerjük ki. A Bayer-eljárás, a legáltalánosabb megfogalmazás szerint a következő lépésekből áll: A barnát feltárása vizes oldattal, magas hőmérsékleten, általában gőznyomás alatt, erősen bázikus anyaggal, abból a célból, hogy az érc által tartalmazott alumínium-oxid feloldódjon. Az aluminát lúgos oldatot ezután a barnát vízben oldhatatlan szenynyezőanyagaitól elkülönítjük. Vízben oldhatatlannak azokat a szennyezőket tekintjük, melyek a barnát és a feltárásra használt lúgos anyag reakciója után vízben oldhatatlanok maradnak. A szennyezőanyagok egy része már eredetileg benne van a bauxitban, más része viszont a feltárási folyamatban keletkező oldható vagy oldhatatlan reakciótermék. 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
