203852. lajstromszámú szabadalom • Eljárás aluminiumhidroxid nátriumaluminátlugból felületaktív anyagokkal történő kikeverésére
1 HU 203 852 B 2 A találmány alumíniumhidroxid nátrium-aluminátlúgból felületaktív anyagokkal (detergensekkel) történő intenzív kikeverésére vonatkozó eljárás. A Bayer-féle timföldgyártás során a bauxit ásványokat nátrium-hidroxid tartalmú oldatban oldják, majd a keletkezett metastabil nátrium-aluminát oldatot ülepítéssel választják el az alkálikus közegben nem oldódó vörösiszaptól. A túltelített oldat alumínium tartalmát nagy mennyiségű timföldhidrát oltókristály jelenlétében Al203x3H20 (alumíniumoxidtrihidrát, a továbbiakban: timföldhidrát) formájában külön művelettel, ún. kikeveréssel, célszerűen mechanikus, vagy légkikeverőben választják ki. A leválasztási (továbbiakban: kikeverési) technológia két alapvető követelményt kell kikristályosítani, másrészről olyan timföld terméket kell előállítani, amely — kalcinálás után — az alumíniumkohászat követelményeinek megfelel vagyis a lehető legnagyobb átmérőjű, durva szemcsékből áll. A két — egymásnak ellentmondó — követelménynek megfelelő optimum beállítása a kikeverési folyamat alapkérdése, mivel adott túltelített oldatban az oltásra használt kristálycsírák mennyiségének (a továbbiakban: oltóviszony) növelése a kristályosodás időtartamát csökkend, tehát a folyamat hatásfokát javítja, de ugyanakkor a termék — további technológia szempontjából — kedvezőtlen elfinomodásához vezet. Ezért a korszerű ümföldkikeverési eljárások jellemzője, hogy a durvaszemcsés termék előállításával járó hatásfok csökkenést valamilyen újszerű technológiai vagy gépészeti megoldás alkalmazásával próbálják ellensúlyozni. A kikeverés intenzifikálásának a technika állása szerint ismert hagyományos módszerei: — az oltóanyag mennyiségének növelése, maximális oltóviszony alkalmazása,-—a kikeverés fázisokra bontása és az egyes résztechnológiák külön optimalizálása az együttes hatásfok növelése céljából, — új, speciális tartály és keverő konstrukciók, — a kikeverés hatásfokát rontó szerves és szervetlen szennyező anyagok eltávolítása, — a kikeverés hatásfokát növelő felületaktív anyagok alkalmazása. Az ismert eljárások közül az oltóvíszony emelésével és a túltelítettség növelésével nagymértékű hatásfok javítás nem érhető el, mivel az oldatkoncentráció szélső értékei a Bayer körfolyamat szempontjából behatároltak. A kristálynövekedés sebességének növelése a hőmérsékletesés gyorsításával a termék elfinomodásával jár, ezért csak korlátozottan, főleg résztechnológiában alkalmazható. A keletkező hidrátszemcsék méretét, tehát a termék minőségét közbenső és végső osztályozással is lehet befolyásolni, de ez a módszer is korlátozott. A kikeverés intenzífíkálása 4 049 773 sz. US szabadalmi leírás szerint speciális gépészeti megoldással, a 4 311 486 számú US szabadalmi leírás szerint az oldatkoncentráció változtatásával és az anyagáramok keverésével történik. A találmányi leírások mindkét megoldást laboratóriumi példák alapján ismertetik, a közölt paramétereket üzemi körülmények között nem sikerült elérni. A 4 364 919 számú US szabadalmi leírásban ismertetett megoldás a timföldgyártási technológiát új berendezések ún. „kristálynövesztő” tartályok beiktatásával próbálja javítani, bevezetése jelentős beruházási többlettel és a teljes tímföldgyártási technológia megváltoztatásával jár. Az EPO 102403 A1 számú (Alcoa Chemie GmbH) szabadalmi leírás szerint három szakaszos timföldgyártási technológia végterméke jó attriciós tulajdonságú, durvaszemcsés ümföldhidrát, de az eljárás alkalmazását az oldatszennyező anyagok mennyisége befolyásolja ill. behatárolja. A Metallurgija i Obogoscsenyije, 10 3 (1975) (C. A. 85.179704 sz.), valamint a Metallurgija i Obogoscsenyije, 10 19 (1975) Ref. Zsumal, 1976 7G 265 irodalmi helyek szerint felületaktív anyagoknak a hatását ismertetik alumínium-hidroxid nátrium-aluminátból történő leválasztására. A technika állásából megismerhető megoldások a kikeverési hatásfok további növelését nem tették lehetővé. Az egyes felületaktív anyagok mennyiségének a növelése a szemcseméret csökkenését idézték elő. Megoldásunk a kikeverési folyamat intenzifikálására és olyan eljárás kidolgozására vonatkozik, amely a folyamat közben történő szabályozásra is alkalmas. A találmány szerinti eljárás során az alumíniumhidroxid nátrium-aluminát lúgból történő kiválasztása 40-80 °C közötti hőmérsékleten mechanikus vagy légkikeveréssel, felületaktív anyagok alkalmazásával végezzük úgy, hogy 20-40 t% deka-hidro-naftalin, 20-45 t% amino-poliglikol-ftalát, 15-25 t% nonil-fenol-poliglikol-etil-észter, 4-15 t% dimetil-amin, 5- 15 t% dimetil-polisziloxán keveréket 5-15 g/1 összkoncentrációjú alkoholos oldatban, az aluminát lúg térfogatára számított 10-80 mg/1 koncentrációnak megfelelő mennyiségben adalékoljuk. Közismert, hogy a bauxitban jelenlévő szerveden és szerves anyagok egy része kedvezőtíenül hat a kikeverésre, csökkend a folyamat hatásfokát, pl. nagymértékű lúg habzást okoz, a hidrátszemcsék felületére abszorbeálódva akadályozza a további kristálynövekedést, stb. A találmányunk szerinti eljárással a kikeverés hatásfoka tekintetében jelentős többlethatást tudtunk elérni, az ismert megoldásokhoz képest, miközben a következő előnyös hatásokat értük el:- csökken az aluminát lúg habzóképessége, nő a hidrát szemcsemérete, a szemcsék alakja közelít a gömbalakhoz, csökken a szemcsék aprózódási hajlama, csökken a bauxitból származó szervesanyag káros hatása, javul a hidrát szűrhetősége, moshatósága és így tisztasága. Eljárásunk előnye, hogy ezen kedvező hatások a kikeverés hatásfokát javító egyéb (pl. szervesanyag roncsolási) módszerek mellett is jelentkeznek, sőt az előnyös hatások szuperponálódnak. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
