NO750859L - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for utvinning av aluminiumhydroksyd

fra malm som inneholder alunitt.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for utvinning av aluminiumhydroksyd fra en malm som inneholder alunitt ved kalsinering, utlutning med en svak basé, digering med en blanding . av natriumhydroksyd og kaliumhydroksyd og en påfSigende utfeining av aluminiumhydroksyd ved avkjbling og kimsetiiing av den resulterende oppldsning.

Forskjellige fremgangsmåter har blitt foreslått for utvinning av aluminiumoksyd fra malm som inneholder alunitt. Disse fremgangs-,

måter har det tilfelles at de omfatter behandling av alunittmalm

,"• med konsentrert svovelsyre fulgt av rbstning eller viseversa, idet SOg gjenvanes:.som et-biprodukt og derpå omformes til svovelsyre som anvendes på nytt i prosessen. Aluminium foreligger i oppldsning som et sulfat.. Pottaske (KgO) tilsettes så ved en pH-verdi mellom 1 og 2 for. utfelling av alun ^K2S04Al2* (SO^)3•18H20/<*>. Rtter utfeiningen rostes alunet for spaltning av aluminiumsulfatet, for dannelse av SO^ og aluminiumoksyd som så utvinnes ved. krystallisasjon. Vanligvis er det ved de tidligere kjente fremgangsmåter nedlagt meget arbeide og omkostninger for å eliminere pottaske.

Den fremgangsmåte som er beskrevet iU.S. patentskrift nr. 1.948.887 er i så måte en typisk representant for dén kjente teknikk. I

U.S. patentskrift nr. 1.406.890 er det videre beskrevet utfeining av "pottaske-alun" ved til sats av pottaske-sulfat til en syrlig utlutningslbsning. I U.S.patentskrift nr. 2.958.580 er det videre

beskrevet utvinning av aluminium som aluminiumsulfat ved digering av aluminiummalm med svovelsyre.

Skjont disse nevnte fremgangsmåter kan være hensiktsmessige ved de spesielle tilsiktede anvendelser, er imidlertid ingen av dem egnet for utvinning av aluminiumhydroksyd fra fattig aluminiummal?n som .inneholder, alunitt, som består av aluminium, kalium, natrium, sulfat og vann. Foreliggende oppfinnelse gjelder således en fremgangsmåte for utvinning av aluminiumhydroksyd fra malm som inneholder alunitt, ved anvendelse av en rosting ved lav temperatur og fulgt av .utlutning med en svak base samt digering med en blanding av alkali-? metallhydroksyder, fortrinnsvis natriumhydroksyd og kaliumhydroksyd. Kærmere bestemt har foréliggende fremgangsmåte for utvinning av aluminiumhydroksyd fra malm som innehoEter alunitt fblgende særtrekk i henhold til oppfinnelsen:

(a) rosting av malmen for fjerning av hydreringsvann,

(b) utlutning av den rostede malm fra trinn (a) med en svak-base med en pH^verdi fra omkring 8 til omkring 12 for oppldsning av sulfat og alkalimetaller,

(c) innbyrdes adskillelse av de flytende og faste komponenter

i den oppsiemning som frembringes ved trinn (b), idet nevnte flytende bestanddeler inneholder opploste sulfater og "alkalimetaller,

(d) digering: av den faste bestanddel frembragt ved trinn (c) med en vandig losning av en blanding av alkalimetallhydrokåyder ved,en konsentrasjon bg en temperatur som er tilstrekkelig til å trekke ut aluminiuminnholdet fra nevnte faste bestanddel, (e) innbyrdes adskillelse av de flytende og faste bestanddeler av den oppslemning som frembringes ved trinn (d), (f) utfeining av kisel fra den flytende bestanddel som frembringes ved trinn (e), (g) innbyrdes adskillélse av de flytende og faste bestanddeler som '■ - frembringes ved trinn (f)>(h) utfeining av aluminiumhydroksyd fra den flytende bestanddel som frembringes ved trinn (g), (i) adskillelse av det utfeldte aluminiumhydroksyd fra den flytende bestanddel som er frembragt ved trinn (h).

Oppfinnelsen vil nu bli nærmere beskrevet under henvisning til de vedfoyde tegninger, hvorpå;

fig. 1 viser skjematisk de forskjellige prosesstrinn ved.:en utfdrelse av foreliggende oppfinnelse;

fig. 2 viser skjematisk en utfdrelse av foreliggende oppfinnelse som omfatter gjenvinning av biprodukter, og

fig. 3 er en skjematisk angivelse av en utfdrelse som omfatter en alternativ fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen som omfatter en alternativ fremgagsmåte for fjerning av kisel.;

Som angitt i fig. 1, som er et skjematisk prosessdiagram for en utfdrelse av oppfinnelsen, utsettes malm som inneholder alunitt, som har den tilnærmede empiriske formel /i^MgfOH) ^ (S§^) IS^Ålg(OH) £2 (sozi.) 4 og/eller kombinasjoner av denne, for rustning for fjerning av hydreringsvann, utlutning med en svak base, samt innbyrdes adskillelse av flytende og faste komponenter. Det faste utgangsprodukt fra denne adskillelse digeres så med en blanding av alkalimetallhydroksyder og flytende og faste-'bestanddeler adp-skilles i et annet adskillelsetrinn. Den flytende bestanddel som fremkommer, ved den annen ad3killelse> utsettes så for kimsétning eller oppvarming for fjerning av kisel ved utfeining av natrium-aluminiumsilikat. Den gjenværende væske avkjdles og/eller kimsettes

for påfolgende utfelling og utvinning av aluminiumhydroksyd.

I rdstningstrinnet kan alunittmalmen med fordel rostes ved en temperatur i området 400 til 850°C>og fortrinnsvis ved en temperatur mei lom 500 og 650°C, for derved å bevirke fjerning av hydreriirgsvann. Rdstriingsprosessen kan med fordel utfores ved atmosfæretrjCck, og den foretrukkede temperatur bibeholdes fra

omkring et halvt minutt til omkring seks timer. Oppholdstiden

i rostningstrihnet varierer sterkt i avhengighet av den apparattype som aJtvendes.

Under utlutningsprosessen kan den rostede malm med fordel behandles med en base fra den gruppe som består av ammoniumhydroksyd og alkalimetallhydroksyder med en pH-verdi mellom ca. 8 og ca. 12 for å opplose sulfater og alkalimetaller. Utlutningsprosessen utfores fortrinnsvis ved en temperatur opptil jpmkring 100°C og

méd en varighet fra omkring fem minutter til omkring to timer.

Ammoniumhydroksyd er den mest foreifcrukkede base for anvendelse under utlutningen, og den foretrukkede konsentrasjon er fra omkring 12,5 til omkring 32 g fritt ammoniumhydroksyd pr. liter oppldsning.

De flytende og jcfaste komponenter fra utlutningsprosessen adskilles

i det forste separeringstrinn ved hjelp av konvensjonelle midler, f.eks. fortykningstanker, filtre, belteekstraktorer og lignende. Den utskilte faste bestanddel digeres derpå med en blanding av alkalimetallhydroksyder med en konsentrasjon opptil 300 g pr. liter

kaustisk oppldsning,' uttrykt som Ka^CO^. Alkalimetallhydroksydene utgjdres fortrinnsvis av natriumhydroksyd og kaliumhydroksyd.

Blandingsforholdet kan variere fra omkring 20% til omkring 100% natriumhydroksyd, tilsvarende $0 til 0% kaliumhydroksyd. Fortrinnsvis bor. blandingen inneholde mer enn 50% natriumhydroksyd. Digeringsforholdene kan med fordel være atmosfæretrykk og en temperatur i området 80 til 110°C, mens behandlingstiden kan variere fra omkring fem minutter til omkring to timer. Digerings-produktet separeres så ved hjelp av en annen separeringspfcosess i

henhold til konvensjonelle metoder, som f.eks. anvendelse av fortykningstanker, filtre og lignende. Overskudd av kisel fjernes så fra den utskilte flytende bestanddel ved oppvarming av væsken og/eller vea.kimséttrng "åv"-> væsken', med: .n&t r inm^^^ Omrdrihg"!av denne flytende bestanddel kan med fordel utfores under fjerningen av over skudd ski sel. Hvis det anvendes atmosfæretrykk

under oppvarmingsprosessen, kreves det en temperatur på omkring 90°C under en tidsperiode på minst en time. Hvis det anvendes trykk over atmosfæretrykket, kreves det en temperatur fra omkring 90°C til omkring 200°C for utfelling av natrium-aluminiumsilikatet i

lbpet av en tid pa minst 15 minutter. Oppvarmingen kan med fordel utfores ved et trykk fra omkring 0, 5 atmosfærer til omkring 7 atmosfærer. Rimkrystaller av aluminiumhydroksyd kan da tilsettes opplbsningen,- og ved avkjbling vil det dannes stbrre krystaller av aluminiumhydroksyd, som utfelles og utskilles fra opplysningen som krystallinsk .aluminiumhydroksyd.

For rbstningstrinnet kan alunittmalmen eventuelt knuses til en partikkelstbrrelse med en stbrete avstand mellom parallelle og motstående ytterflater på omkring 2,5 cm eller mindre. Etter rbstningstrinnet kan det frembragte produkt eventuelt males til

én partikkelstbrrelse tilsvarende maskevidde åtte.

Som nærmee vist i fig. 2, kan den utskilte væske fra det fbrste separeringstrinn eventuelt utsettes for vakuum- eller kjblings-kr^stallisering for utfeining av en blanding av ammoniumsulfat og kaliumsulfat, når ammoniumhydrolisyd er den svake base som anvendes under utlutningtrinnet, eller natrium- og kaliumsulfat når natrium-og kaliumhydroksyd utgjor nevnte base. Ved anvendelse av ammoniumhydroksyd, som er den foretrukkede base, vil blandingen av ammoniumsulfat og kaliumsulfat bli fjernet fra lbsningen ved hjelp av filtrering, sentrifugering eller lignende. De blandede salter kan enten markedfbres som sådanne eller tilfores den pyrolyse-enhet som ér vist i fig. 2, og hvori ammoniumsulf at ved eri '-temperatur på 300 til 400°C «orarme spaltes for frembringelse av

ammoniumhydroksyd, vann og svoveltrioksyd. Pyrolyseenheten kan utgjbres av en reaktor med fluidisert leié>. en roterende v^rmeovn, en sjaktovn ellér lignende. Damper fra pyrolyseenheten fores så ^gjennom en kolonne av kalkstenstykker som reagerer med den svoveltrioksyd som frembringes ved pyrolysen, for dannelse av kalsiumsulfat. Det ammoniumoksyd og vann som frembringes ved pyrolysen,

fores også gjennom kalkstenkolonnen fbr:tilbakéfbring til utlutningsprosessen med den svake base. Det således fremstilte kalsiumsulfat kan enten behandles for marftedsfbring eller kasseres som et avfalls-, produkt. :'

Den flytende bestanddel som utskilles under djen fbrste separerings-. prosess i fig; 2 kan eventuelt tilsettes en svak base,' som f. eks.

ammoniumhydroksyd, for derved å utfelle kaliumsulf at. Væsken

kan så kokes i nærvær av kallasten /Ca(OH) gj*/ fortrinnsvis i mengder som overskrider den stoikiometriske mengde ved atmosfæretrykk, og med en reaksjonstid f ra omkring 15 minutter til omkring

en halv time. Utgangsproduktet fra kalkstenskokningen separeres

så ved vanlige midler, som f.eks. sentrifugering, filtrering, fortykningstanker, vakuumdestillasjon eller -krystallisasjon og lignende. Den flytende bestanddel kai da tilbakefbres for anvendelse i utluthingstrinnet, mens det utfeldte faste sulfat omformes til kommersielle produkter som svovelsyre^; elementært svovel og lignende. Som nærmere angitt i fig. 3, kan det produkt som foreligger etter kiselfjerningen eventuelt filtreres, og den flytende oppldsning som inneholder aluminiumhydroksyd overfores til utfelningstrinnet.

Den \Sf iltrerte faste bestanddel er natrium-aluminiumsilikat med V eller uten et sulf&t-ion, avhengig av konsentrasjon av silisifcum

og sulfat i oppldsningen.

Etter fjerningen av kisel (utfeldt som natEium-aluminiumsnilikat) avkjdles den resulterende væske får ufelling av krystallinsk aluminiumhydroksyd, som derpå adskilles fra væsken. Væsken kan med fordel kimsettes med aluminiumhydroksydkrystaller under avkjdlingencfor å påskynde utf einingen og regulere partilckel-stdrrelsen for det utskilte krystallinske alumhiumhydroksyd.

Væsken fra utfelningstrinnet i fig. 2 (natrium- og kaliumhydroksyd) kan eventuelt tilbakéfores for anvendelse i:digeringstrinnet.

Den. faste bestanddel fra utfelningstrinnet kan vaskes med vann eller en utspedd syre. .Aluminiumhydroksydproduktet fra utfelningstrinnet i fig. 1 kan eventuelt kalsineres (oppvarmes) til dannelse av aluminiumoksyd «2°3);

De fSigende spesifiserte utfdreiseeksempler er beregnet på å anskueliggjdre oppfinnelsens fremgangsmåte, uten dermed å begrense oppfinnelsens o|tifang.

EKSEMPEL 1

50 g kalsinert alunitt ble blandet med vann som inneholdt 32 g ..fri,ammoniumhydroksyd pr. liter, således at oppslemningen inneholdt 17% fast stoff. Den resulterende oppålemning ble så varmebehandlet mellom 85 og 90°C under omrbring i to timer; og oppslemningen ble derpå filtrert og det ufiltrerte faste stoff vasket; med en opplbsning med innhold av 20 gj fxitt'.arlfmoniumhydrq samt med rent vann. Ved analyse av det gjenværende faste stoff ble det funnet at 92,5% av det kalium som var nærværende for utlutningen, var blitt fjernet av ammoniumhydroksydlbsningen, samtidig som 93,5% av det nærværende sulfat for utlutningen, også var fjernet..Bare 1% av det nærværende Al^ O^ for utlutningen ble imidlertid trukket ut under dette behandlingstrinn.

.143 lg av den gjenværende trtlutningsvæske av ammoniumhydroksyd

ble utsatt for digerering i 340 ml åv blandede kaustiske bestanddeler og med en kaustisk konsentrasjon på 220 g pr. liter som

Na. 2CQ3* Oppslemningen ble kokt under! et trykk på en atmosfære

med mekanisk omrbring i 60 min. og derpå filtrert. Ved analyse ble filtratet funnet å inneholde 74 g pr. liter av Al^ O^ og 1,16 g pr. liter av SK^. Sammenlignet med innholdet av Al2°3

i begynnelsematerialet ble det funnet at. 88% av den mengde A^O^ som var nærværende for utlutningen i henhold til eksempel 1,

hadde blitt fjernet i dette kaustiske digeringstrinn.

EKSEMPEL 2

Én mengde kalsinert og utlutet alunitt ble utsatt for digering

som angitt i eksempel}'. 1. Det ble anvendt tilstrekkelig hbye koketemperaturer til å sikre maksimal digerering av aluminiumoksyd. En omrbrer i form av en paddelåre ble anvendt for å oppnå tilstrékkeli omrbring. Editer digeringen ble blandingen filtrert ved utsugning.

I den foreliggende opplbsning ved dette utfbrelseeksempel, var

bestanddelene 1200 millimiter HaOH i én konsentrasjon'på 250 g

<1>pr..Lliter samt ,600 g kalsinert og utlutet alunitt. På grunn av provetap ble det imidlertid bare oppnådd 850 ml væske. Det ble tilsatt tilstrekkelig mengde demineralisert vann ved vasking av den utskilte filterkake til å oppnå en liter væske. På dette punkt inneholdt oppldsningen 200 gm/1 frie kaustiske, bestanddeler, 91 gm/1 A1203 og 3,60 gm/1 Si02.

143 g av den gjenværende utlutningsvæske med ammoniumhydroksyd ble utsatt for digerering i 340 ml av blandede kaustiske bestanda deler med en kaustisk konsentrasjon på 220 g pr. liter som Na2COg. Oppslemningen ble kokt ved et trykk på en atmosfære under mekanisk omrbring i 60 min. og derpå filtrert. Ved analyse ble filtratet funnet å inneholde 72,5 g pr. liter av •al2°3 og ^'^39Pr« liter

av SiOj. Sammenlignet med Al^^-innholdet av begynnelsematérialet, blé det funnet at 86% av den nærværende mengde A120^ for utlutningen i henhold til eksempel 1, hadde blitt fjernet ved dette kaustiske digeringstrinn.

Foreliggende oppfinnelse er nu blitt nærmere beskrevet under særlig henvisning til foretrukkede utfbrelser. Det bor imidlertid være klart at forskjellige utforelsevariasjoner og modifikasjoner kan utfores innenfor oppfinnelsens ramme slik den er definert ved de etterfblgsnde patentkrav.

Claims (21)

1. .1. Fremgangsmåte for utvinning av aluminiumhydroksyd fra malm som inneholder alunitt,

   karakterisert ved fblgende pfosesstrinns

   (a) rosting av malmen for fjerning av hydreringsvarin,

   (b) utlutning av den rostede malm fra trinn (a) med en.svak base av en pH-verdi fra omkring 8 til omkring 12 for opplbsning av sulfat og alkalimetaller,

   (c) innbyrdes adskillelse: av dé flytende og faste bestanddeler av den oppslémning som frembringes ved trinn (b), idét nevnte flytende bestanddel inneholder opploste sulfater og alkalimetaller,

   (d) digering av den faste bestanddel fra trinn (c ) med en vandig opplbsning av en blanding av alkalimetallhydroksyder ved tilstrekkelig konsentrasjon og temperatur til ekstrahering av aluminiuminnholdet av nevnte faste bestanddel,

   (e) innbyrdes adskillelse av de faste og flytende bestanddeler

   . fra den oppsiemning from frembringes ved trinn (d),

   (f) utfelling av kisél fra den flytende bestanddel som frembringes ved trinn (e),

   (g) innbyrdes adskillelse av de flytende og faste bestse&ddeler som frembringes ved trinn (f),

   (h) utfelling av aluminiumhydroksyd fra den flytende bestanddel som frembringes ved trinn (g),

   (i) adskillelse av det utfeldte aluminiumhydroksyd fra den flytende

   . besianddel som frembringes ved trinn (h).
2. 2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,

   karakterisert ved at prosesstrinnet (a) utfores ved en temperatur fra omkring 400°C til omkring 850°C.
3. 3. ■ Fremgangsmåte som angitt i <s> krav 1, karakterisert ved . at prosesstrinnet (a) utfores ved en temperatur fra omkring 500°C til omkring 650°C.
4. 4. •. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,

   karakterisert ved at den svake base i prosesstrinnet (b) velges fra den gruppe som består av ammoniumhydroksyd og alkal imetallhydroksydene.
5. 5.' • Fremgangsmåte som angitt i krav i, '. :]. :''■„

   karakterisert ved at prosesstrinnet (fo) utEdres ved en temperatur mellom omkring 20°C og omkring 120°C;

   under en tid på minst fem-minutter.
6. 6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det sulfat som utskilles i prosesstrinnet (c) omformes til svovelsyre.
7. 7. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, kara k t e r 1 s e r. t ved at det sulfat som utskilles i prosesstrinnet (c) omformes til elementært svovel.
8. 8. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,

   karakterisert ved , at kaliumsulfat utvinnes

   fra den flytende bestanddel frembragt ved prosesstrinnet (c).
9. 9. Fremgangsmåte' som angitt i krav 1,

   k a r a k t e r:', i sert ved at alkal imet al lhy dr oksydene i prosesstrinnet (b) utvelges fra en gruppe som består av natrium

   hydroksyd, og kaliumhydroks <y>d ..:
10. 10. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, ' karakterisert ved at utfellingen av kisel-i prosesstrinnet (f) utfores ved varmebehandling av væsken ved

    en temperatur på omkring 90°C i minst en time ved atmosfæretrykk.
11. 11. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,

    karakterisert ved at utfellingen av silisium

    i prosesstrinnet (f) utfores ved varmebehandling av væsken ved et try]ck mellom ca. 0, 5 atmosfærer, og ca. 7 atmosfærer og en

    temperatur mellom ca. 90°C og 200°C i minst 15 min.
12. 12. Fremgangsmåte som angitt i lur av 1, karakterisert ved - at utfellingen av kisel

    i prosesstrinnet (f) påskyndes ved kimsétting med natrium-ål uminiumsilikater.
13. 13. Fremgangsmåte som angitt i larav 1,

    karakterisert ved at utfellingen av aluminiumhydroksyd i prosesstrinnet (h) utfores ved avkjoling av væsken inntil, det dannes krystallinsk aluminiumhydroksyd.
14. 14. Fremgangsmåte sem angitt i krav 1, karakterisert ved at utfellingen av

    aluminiumhydroksyd i prosesstrinnet (h) påskyndes ved kimsétting av væsken med aluminiumhydroksyd-krystalléré
15. 15. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,

    karakterisert ved det ytterligere behandlings

    trinn at utfellingsproduktet fra prosesstrinnet (i) vaskes med vann.
16. 16. • Fremgangsmåte som angitt i krav 1,

    karakte rii sert ved det ytterligere behafodlings-trinn at utfellingsproduktet fra prosesstrinnet (i) vaskes med en syre med en pH-verdi på omkring 4,5.
17. 17. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved det-ytterligere behandliugs-trinn at det utfeldte aluminiumhydroksyd-produkt ved behandlings-, trinnet (i) kalsineres.
18. 18. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved det ytterligere behandlings

    trinn at malmen som inneholder alunitt knuses til en partikkelstbrrelse med stbrste avstand mellom parallelle motstående ytter-

    ' flater på 2,5 cm eller mindre, for prosésstrinn (a).
19. 19. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved det ytterligere behandlingstrinn at partikkelstorrelsen av det frembragte produkt ved behahdlingstrinnet (a) nedsettes til en partikkelstorrelse til

    svarende omkring maskevidde 8 eller mindre for behandlingstrinn (b) påbegynnes.
20. 20. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,

    karakterisert ved d@t ytterligere behandlings

    trinn at Si02 gjenvinnes fra den faste bestanddel som utskilles i prosesstrinnet (e).
21. 21. Fremgangsmåte som angitt i.krav 1,

    karakterisert ved det ytterligere behandlings

    trinn at den op <p> lbs ning som dannes.ved prosesstrinnet (f) filtreres for utskillelse av natrium-aluminiumsilikat og natrium-

    aluminiumsulfat i fast form.