FI80437B - Foerfarande foer framstaellning av ett alkalimetallhydroaluminat. - Google Patents

Description

1 80437

Menetelmä ai kaiimetallihydroaluminaatin valmistamiseksi Tämä keksintö liittyy epäorgaanisten aineiden valmistukseen ja tarkemmi n sanottuna jonkin alumiinia sisältävän raaka-aineen valmistukseen alumiinioksidiksi, soodaksi ja potaskaksi; tarkemmin sanottuna se liittyy menetelmään jonkin alkalimetal-1ihydroaluminaatin valmistamiseksi.

AI kaiimetallihydroaluminaatin käyttöala on laaja, sitä käytetään esimerkiksi paperinvalmistusteol1isuudessa hartsilliman korvaavana aineena, flokkulointi aineena jäte- ja juomavesien puhdistuksessa, maaperän stabilointiaineena vesirakennusalalla, sitorni saineena vaiimoteol1isuudessa, öljynporauksessa lietteen aineosana ja muilla teollisuudenaloilla.

Alalla tunnetaan eräs natriumhydroaluminaatin valmistusmenetelmä, jossa aiuminaattiliuoksesta , jossa natriumoksidi n ja aluminiumoksidin moolisuhde Na20:Al203 = 7 ja joka on saatu jonkin ai umi ni umsilikaattiraaka-aineen alkaliuutossa, poistetaan silikaatti ja haihdutetaan sitten 20-40 %:n Na20-väkevyy-teen (N a 2O:a 350-575 g/1 ); haihdutettuun liuokseen lisätään natriumhydroaluminaattiympe (Na20.AI2Ο3.2.5H2O) ja jäähdytetään 20-60°C:n lämpötilaan natriumhydroaluminaatin kiteyttämi-seksi liuoksesta, minkä jälkeen kiteinen tuote erotetaan emä-liuoksesta /vrt. US-patentti n:o 3 998 927 (1)7· Vaikka tässä menetelmässä tuoteen saanto on korkea (80 %), menetelmä on kuitenkin monimutkainen, mitä tulee haihdutuslaitteistoon (koska laitteiston valmistusmateriaalin tulee olla korroosion-kestävää ainetta), ja liuosten paksuntamiseen pitoisuuteen 575 g/1 Na20 kuluu paljon energiaa.

AI alla tunnetaan tuotteen vai mi stami nen haihduttamalla aiumi-naatti1iuosta, josta silikaatti on poistettu ja joka on saatu jonkin aluminiumpitoisen raaka-aineen uutosta aluminiumoksidin valmistuksessa, ai kaiimetal1ioksidi n ja aluminiumoksidin mooli suhteen Me20:Al 203 ollessa 2,3-3,6, 116-140°C:n lämpöti- 2 80437 Iässä ai kaiimetal1ioksidipi toi suuteen 400-550 g/1 Me20. Edellä määritellyn koostumuksen omaavan aiuminaatti 1iuoksen haihduttaminen syövyttää prosessi 1 aitteistoa, joka on valmistettu tavallisesta teräksestä, mitä ei voida sallia alalla. Korroo-sioprosessissa syväkorroosioindeksi nousee 8,5 mmrstä 34 mm:iin vuodessa /yrt. A.I.Liner: "Manufacture of Alumina", 1961, Moskova, Metallurgiya Publishers, ss. 82, 292, 354-355 (2); "Metallurgist's Handbook on Non-Ferrous Metals", Agranovsky A.A. et al , 1970, Moskova, Metallurgiya Publishers, s. 91 (3)/.

Menetelmää ai kai imetal 1ihydroaluminaati n valmistamiseksi jostakin aiuminaatti 1iuoksesta haihduttamalla ja kiteyttämällä se siitä on yritetty parantaa tuotteen saannon nostamiseksi ja emäliuoksen erottamiseksi halutusta tuotteesta /yrt. Proceedings of the All-Union AIuminium-and-Magnesium Institute, n:o 70, G.A. Panasko, M.I. Smirnov: "Production of sodium caustic alkali from mixed aluminate solutions", 1970, Moskova, Metallurgiya Publishers, s. 126-135 (4) sekä V.S.

Sazhin:"New Hydrochemical Processes for the Production of Alumina", 1979, Naukova Dumka Publishers, s. 125-126, 130, 135, 208 ( 517-

Eräässä yrityksessä kysymys oli menetelmästä, jossa haihdutetaan aiuminaatti liuos, josta silikaatti on poistettu ja jossa moolisuhde Μβ2θ:Αΐ2θ3 on yli 3,4, pitoisuuteen 500-510 g/1

Me20, jonka jälkeen liuos kiteytetään lämpötilassa, joka on alueella 30-90°C. Tämä yritys osoittautui kuitenkin epäonnistuneeksi. Kun liuos kiteytetään 30°C:n lämpötilassa, muodostuu liian paksu ja viskoosi liete, jota ei pystytä erottamaan kiinteäksi jäämäksi ja emäliuokseksi, ja siten alkalikompo-nenttia ei saada otetuksi talteen emäliuoksesta. Tästä aiheutuu ai kaiireagenssin, jota käytetään raaka-aineen uuttovai-heessa, 1isäkulutusta. Vaikka lopputuotteen saanto on korkea (noin 80 %), sen kosteuspitoisuus on suuri, jolloin sen kuivaamiseen tarvitaan lisää energiaa.

Kun aiuminaatti 1iuos, jolla on edellä määritelty koostumus, kiteytetään noin 90°C:n lämpötilassa, lopputuotteen saanto on alhainen (noin 60 Ϊ).

3 80437

Eräässä toisessä yrityksessä parantaa lopputuotteen saantoa ja emäliuoksen erotusta suoritettiin ai kai imetal 1 ihydroalumi-naatin valmistaminen ai um1naatti 1iuoksesta , josta silikaatti oli poistettu ja jossa moolisuhde Me20:Al203 oli noin 2,3, haihduttamalla se ai kai imetal1ioksi dipitoi suuteen 400-450 g/1 Me20, minkä jälkeen kiteyttäminen suoritettiin lämpötila-alueella 50-70°C 1-2 tunnin kuluessa ja sitten liuos suodatettiin ja emäliuos erotettiin. Vaikka tällä menetelmällä saadaan ai kaiimetal!ihydroaluminaatti erotetuksi emäliuoksesta, lopputuotteen saanto on alhainen (noin 60 %). Yritys parantaa halutun tuotteen saantoa syvähaihduttamal1 a aluminaatti-liuos ai kai imetal 1 ioksi dipitoi suuteen 450-510 g/1 Me20, ki teyttämällä haihdutettu liuos 30°C:n lämpötilassa ja senjäl-keen suodattamalla saatu aiuminaatti 1iete on osoittautunut tuloksettomaksi. Haluttu tuote sisältää liian paljon emäliu-osta, jota ei saada erotetuksi kokonaan lopputuotteesta, jolloin halutun tuotteen laatu heikkenee.

On tunnettua valmistaa ai kai imetal 1 ihydroaluminaattia alumi-naattiliuoksesta, jossa moolisuhde Me20:Al203 on 8, poistamalla siitä silikaatti ja senjälkeen haihduttamalla alkalimetal-1 ioksidipitoi suuteen 460-540 g/1 Me20 /teoksessa L.P. Nee, L.G. Romanov: "Physico-Chemistry of Hydroalkaiine Processes of Alumina Production", 1975, Alma-Ata, Nauka Publishers, s. 237 (6)J. Saatu tuote on pastamaista ja sen suodatusominaisuudet ovat huonot.

Vaikka lopputuotteen saanto on niinkin suuri kuin 70 %, tuotteen kosteuspitoisuus on korkea, koska se sisältää liian paljon emälluosta, minkä todistaa ai kaiimetal1ioksidi n ja alumi-niumoksidin moolisuhde Me20:Al203 = 2,2 tuotteessa. Näin kosteata tuotetta on vaikea käsitellä ja kuljettaa.

4 80437

Alalla tunnetaan eräs menetelmä natriumhydroaluminaatin valmistamiseksi aiuminaattil iuoksesta, jossa menetelmässä alumi-naattiliuokselle, josta silikaatti on poistettu ja jossa natri umoksi di pi toi suus on 100-350 g/1 Na20 ja moolisuhde

NagOrAlgOj on 1,6, suori tetaan kuivaus-rakeistuskäsittely 1 e i -jukerroslaittei stossa lämpötila-alueella 250-350°C 3 mi nuuti n kestoajalla. Kuumennusaineena kuivauksessa käytetään kuumaa ilmaa, josta hiilidioksidi on puhdistettu. Saatu tuote käsittää kuivia natriumaluminaattirakeita /yrt. SU-keksijäntodis-tus n:o 345 767 ( 7 )2 · Tässä menetelmässä tuotteen valmistuskustannukset ovat suuret siksi, että natriumaluminaatin kiteyttäminen ja vedenpoisto suoritetaan uuniyksikössä, jossa energian, lämmön ja pääomahyödykkeiden kulutus on suuri. Menetelmän kaupalliseen käyttöön liittyy vielä suuri pölynpois-to uuniyksiköstä (27 %).

Alalta puuttuu siis edelleen ai kai imetal1ihydroaluminaatin valmistusmenetelmä, joka olisi suoritustavaltaan yksinkertaisempi, jossa saanto olisi korkeampi ja kiinteä lopputuote laadultaan parempi energiankulutuksen samalla pienentyessä.

Tämän keksinnön tavoitteena on aikaansaada sellainen alkalime-tal1ihydroaluminaatin valmistusmenetelmä, joka mahdollistaa energiakustannusten supistamisen mahdollisimman pieniksi, menettelytavan yksinkertaistamisen ja saannon parantamisen sekä lopputuotteen laadun paranemisen.

Tähän tavoitteeseen päästään ai kaiimetal1ihydroaluminaatin valmistusmenetelmällä, joka käsittää seuraavat vaiheet: - lähtöaine, joka sisältää aiuminiumoksidia ja jotakin alkali-metallioksidia, uutetaan aiuminaattiliuoksen saamiseksi; - aiuminaatti 1iuoksesta poistetaan silikaatti; - aiuminaattiliuos, josta on poistettu silikaatti, haihdutetaan; - ai kaiimetal1ihydroal uminaatti kiteytetään haihdutetusta alu-mi naatti 1i uoksesta, jossa menetelmässä keksinnön mukaan haihdutetaan aluminaatti- 5 80437 liuos, jossa ai kaiimetal1i- ja aiuminiumoksidi en moolisuhde Μβ2θ:Αΐ2θ3 on 1,1-1,7, ja haihduttaminen suoritetaan 1ämpöti-la-alueella 120-150°C ai kai imetal 1ioksidipitoi suuteen 350-400 g/i; ai kaiimetal1ihydroal uminaatin kiteyttäminen haihdutetusta liuoksesta suoritetaan syöttämällä tämä liuos 95-150°C:n lämpötilassa liikkuvalle suodatuspinnal1 e, jonka lämpötila on alueella 10-95°C, jonka jälkeen tuote kiteytetään ja erotetaan emäliuoksesta; - saatu emäliuos kierrätetään takaisin lähtöaineen uuttovai-heeseen.

Tämän keksinnön mukaisella menetelmällä saadaan vai mistuskaa-va yksinkertaisemmaksi, energiankulutus haihdutus- ja kitey-tysvaiheissa minimaaliseksi, tuotteen saanto korkeammaksi ja laatu paremmaksi sekä reagenssien kulutus pienemmäksi.

On toivottavaa, että aiuminaattiliuoksen haihdutusprosessi suoritetaan kahdessa vaiheessa: ensimmäisessä vaiheessa liuoksen haihduttaminen suoritetaan 120°C:n lämpötilassa alkali-metalli oksi di pi toi suuteen 225-230 g/1 Μβ2θ; toisessa vaiheessa haihduttaminen suoritetaan 150°C:n lämpötilassa alkalime-tal 1 ioksidipitoi suuteen 360-370 g/1 Me20. Tämä kaksivaiheinen haihdutusmenetelmä on taloudellisempi, toisin sanoen siinä kuluu vähemmän kuumennusainetta (höyryä).

On suotavaa pitää aiuminaatti1iuos toisen haihdutusvaiheen jälkeen 2-3 tuntia 95-105°C:n lämpötilassa (jotta ai kai imetal -1ioksidipitoisuus saadaan liuoksessa arvoon 385-395 g/1 Me20). Tällä menetelmällä saadaan paremmat olosuhteet tuotteen kiteyttämisei le ja saanto paremmaksi.

Kiteyttäminen suoritetaan liikkuvalla suodatuspinnal1 a, jonka lämpötila on 20-50°C, jossa se helpoimmin pidetään teollisuus-olosuhteissa. AI kai imetal11hydroaluminaatti kiteytyy nopeasti ja erottuu emäliuoksesta suodatuspinnal1 a.

6 80437

Suodatuspintana voidaan käyttää jotakin polyamidikuitua, kudottua metalliverkkoa ja muita sopivia suodatusmateriaaleja .

Tämän keksinnön nämä ja muut edut selviävät paremmin seuraa-vasta yksityiskohtaisesta ai kaiimetal1ihydroaluminaatin valmistusmenetelmän ja sen parhaan suoritusmuodon selityksestä.

Jokin alumiinia sisältävä raaka-aine, kuten nefeliini ja kalk-kikivi, hienonnetaan hiukkasiksi, joiden koko on 80-95 |jm. Panos valmistetaan sekoittamalla nefeliini, kalkkikivi ja jokin alkalinen liuos sellaisina määrinä, että panoksen oksidien moolisuhde CaOiSiOg = 2,1:1 ja Μβ2θ: (AI 2^3^6203) 0,95-1, jossa Me on Na, K. Saatu sintteri murskataan ja uutetaan liuoksella, joka sisältää g/1: AI 2® 3: 14-30, Μβ2θ: 35-36,5 , S i 0 2: 0,5-0,7 moolisuhteen Me20:Al 203 ollessa 1,63-4.2. Tästä raaka-aineen, joka sisältää aluminium- ja aikai i metal 1 i ok si de j a , uutosta saadaan aiuminaatti 1 iuos, jossa ai kaiimetal1i- ja aiuminiumoksidi en moolisuhde Me20:Al 203 on 1,1-1,7. Saatu aiuminaatti 1iuos suodatetaan lietteen erottamiseksi ja siitä poistetaan silikaatti, niin että Si02-jään-nöspitoisuudeksi saadaan 0,05-0,07 g/1. Silikaatin poistosta saatu valkoinen liete erotetaan ja kierrätetään takaisin läh-töpanoksen valmistusvaiheeseen.

Suurin osa saatua aiuminaatti 1iuosta, josta silikaatti on poistettu, ohjataan aiuminiumoksidin, potaskan ja soodan valmistukseen, kun taas loput liuoksesta käytetään alkalimetalli-hydroaluminaatin valmistukseen.

AI kaiimetal1ihydroal uminaatin valmistukseen syötetyssä alumi-naattiliuoksessa tulisi ai kaiimetal 1ioksidi n ja aiuminiumoksi-din moolisuhteen Me20:Al203 olla 1,1-1,7. Tämä alkalimetalli-oksidin ja aiuminiumoksidi n moolisuhde saadaan raaka-aineen uuttovaiheessa liuoksella, jonka koostumus on edellä määritelty, nimittäin: AI2O3: 14-30 g/1, Me20: 35-36,5 g/1, S i 0 2: 0,5-0,7 g/1, ja moolisuhde Me20:Al203 = 1,63-4,2.

7 80437 Tämän keksinnön mukaan aiuminaatti 1 iuos, jossa moolisuhde Μβ2θ:Αΐ2θ3 = 1,1-1,7, haihdutetaan 1ämpöti1 a-aiueel1 a 120-150°C ai kaiimetal1ioksidipitoi suuteen 350-400 g/1 Me20.

Haihdutetttu aiuminaatti 1iuos ei syövytä haihdutuslaitteis-toa, joka on tehty tavallisesta teräksestä, mikä on eräs keksinnön eduista, koska tällöin voidaan käyttää haihdutuslait-teistoa, joka on valmistettu huokeasta teräksestä, jolloin halutun tuotteen valmistuskustannukset alenevat. Se, että haihdutettu aiuminaattiliuos ei aiheuta korroosiota, johtuu siitä, että ai kaiimetal1ioksidit ovat liuoksessa kemiallisesti sidotussa tilassa aiuminaatti-ioneina .

Sellaisen aiuminaatti 1iuoksen käyttäminen, jossa moolisuhde Me20:AI2Ο3 on yli 1,7, ei ole suotavaa, koska sellaisen koostumuksen omaava aiuminaatti 1iuos on lähellä Me20-Al2O3-H2O-systeemin stabii1iusaiuetta 120-150°C:n lämpötilassa, jolloin tuotetta on erittäin vaikea ottaa siitä talteen kiteyttämällä.

Sellaisen aiuminaattil1uoksen käyttäminen, jossa moolisuhde Me20:Al203 on alle 1,3, ei myöskään ole suotavaa, koska sellaisen koostumuksen omaava liuos on Me20-Al2O3-H2O -systeemin alueella, joka on ylikyl1ästynyt ai kai imetal 1ihydroaluminaatilla 120-150°C:n lämpötilassa. Tuotteen kiteytyminen sellaisesta liuoksesta tapahtuu hyvin nopeasti, jolloin saostunut tuote tukkeuttaa haihdutusl aitteiston.

Sen vuoksi tämän keksinnön mukaan haihdutetaankin aluminaatti-liuos, jossa moolisuhde Μβ2θ:Αΐ2θ3 on 1,1-1,7. Tällaista liuosta edellä määritellyissä olosuhteissa haihdutettaessa muodostuu ai kaiimetal1ihydroaluminaatil1 a kyllästetty liuos. Tämä liuos, jonka lämpötila on 95-150°C, kiteytetään panostamalla se liikkuvalle suodatuspinnal1 e, jonka lämpötila on 10-95<>C.

Tämän kiteyttämismenetelmän vaikutuksesta ai uminaatti 1iuos erottuu jokseenkin silmänräpäyksessä, suoraan suodatuspinnal - 8 80437 la kiinteäksi aineosaksi, ai kai imetal1ihydroaluminaatiksi , ja emäliuokseksi. Koska aiuminaatti 1iuos syötetään suodatuspin-nalle 95-150°C:n lämpötilassa, tämä pinta kuumenee. Suodatus-pinnan pitämiseksi 1 ämpöti1 a-aiueel1 a 10-95°C sitä täytyy jäähdyttää. Suodatuspinnan jäähdyttäminen suoritetaan syöttämällä jotakin jäähdytysainetta, pääasiassa vettä, sen ei-työ-pinnalle. Syöttämällä kylmää (+5°C) vettä saadaan suodatus-pinnan lämpötila lasketuksi 10°C:een.

Suodatuspinnan kuumentuminen yli 95°C hidastaa kiteytyrnisno-peutta, jolloin tuotteen kiteytymisprosessi käy kannattamattomaksi .

Kun suodatuspinta jäähdytetään alle 10°C:n lämpötilaan, aiumi-naatti1iuoksen viskositeetti kasvaa, minkä vuoksi suodatuspin-nalle muodostuu "karstamainen" jäämä, joka estää kiteytymis-prosessia. Suodatuspinnan 1ämpöti1arajojen huomiotta jättäminen aiheuttaa siis häiriöitä kiteytyrnisprosessissa eikä haluttuun tulokseen päästä.

Kuten edellä jo mainittiin, suodatuspinnalla, jonka lämpötila on 10-95°C, tapahtuu nopea kiteytyminen ai kaiimetal1ihydroalu-minaatin erottuessa emäliuoksesta.

Saatu emäliuos ohjataan tämän keksinnön mukaan raaka-aineen uuttovaiheeseen. Tämä menettely antaa mahdollisuuden regeneroida ai kaiiaineosa ja siten pienentää uuttovaiheessa käytettävien aineosien määriä.

Suodatuspintana voidaan käyttää polyamidikuitukudoksi a, metalli verkkokudosta ja muita sopivia suodatusmateriaaleja.

Käyttämällä suodatuspintaa kiteyttämisprosessin suorittamiseen saadaan energiankulutusta huomattavasti vähennetyksi syöttämällä kylmää vettä jäähdytysaineena suodatuspinnan pitämiseksi lämpötila-alueella 10-95°C.

9 80437

Saatu ai kaiimetal1ihydroaluminaatti on kaupallinen tuote. Se on tasainen valkea kiteinen kiinteä aine, joka on jonkin alkali me tali in ja alumiinipitoisen hapon suola, joka vastaa kaavaa: Μθ2θ.Αΐ2θ3·2.5Η2θ, jossa Me on N a tai K. Aine liukenee helposti veteen, ilmassa varastoitaessa se karbonoituu (sen pintaan muodostuu ohut kiinteää karbonaatti ai kai ia oleva karsta), se kokkaroituu, sen kaatopaino on 1280-1320 kg/m^, se on hygroskooppinen. Aine on erittäin puhdas ja sen kemiallinen koostumus pysyy vakiona, paino-%: Me20: 25-38, A12 0 3: 37,5-44,5, Si02: enintään 0,1. Fe203: enintään 0,02; kosteuspitoisuus 20-25. AI kaiimetal1ioksi di n ja aiuminiumoksidi n moolisuhde Me20:Al203 on tuotteessa 1,1-1,4.

Tunnetun tekniikan mukaisiin menetelmiin, joihin edellä viitattiin (4, 5, 6) verrattuna tämän keksinnön mukaisen menetelmän edut ovat seuraavat: - energiankulutusta saadaan supistetuksi 5,5-8 %; - halutun tuotteen saanto paranee 8,5-26 %; prosessi 1 aitteisto on kiteyttämis- ja haihdutusvaiheissa yksi nkertai sempi; - uuttovaiheessa käytettävää ai kaiiaineosaa kuluu vähemmän, koska se regeneroidaan emäliuoksesta.

Jok i n alumiinia sisältävä raaka-ai ne kuten nefeli i ni ja kai k-kikivi jauhetaan hi ukkaskokoon 80 yum. Valmistetaan panos sekoittamalla ne ai kai i 1 i uok seen , niin että CaO- ja Si02-oksi-dien moolisuhde panoksessa on 2,05 ja moolisuhde Μβ2θ:(AI203+Fe203) = 0,95. Saatu panos sintrataan kiertouu-n i ssa 1200°C:n lämpötilassa. Saatu sintrattu kakku murskataan ja uutetaan liuoksella, jonka koostumus on seuraava, g/1 : AI2O3: 14-30, Me20: 35-35,5, Si02: 0,5-0,7, ja moolisuhde Μβ2θ:Αΐ2θ3 = 1,63-4,2. Uutettaessa sintteri, joka sisältää ai kaiimetal1i- ja ai uminiumoksideja, tällä liuoksella saadaan ai uminaatti 1iuos , jossa oksidien moolisuhde Me20:Al2C>3 on alueella 1,1-1,7.

Alumi naatti liuos erotetaan saadusta lietteestä ja sille suori- 10 80437 tetaan si 1ikaatinpoistokäsittely sen puhdistamiseksi piidioksidista ja muista epäpuhtauksista. Si 1i kaati npoi sto suoritetaan niin, että liuoksen SiO2-jäämäpitoi suu s on 0,07 g/1. AIumi naatti 1i uoksell e suoritetussa si 1ikaati npoi stokäsi ttelys -sä muodostunut valkea liete erotetaan ja syötetään lähtöpanok-sen valmistusvaiheeseen. Saatu puhdistettu ai uminaatti 1iuos haihdutetaan. Haihdutusprosessi suoritetaan kahdessa vaiheessa: ensimmäisessä vaiheessa se suoritetaan 120°C:n lämpötilassa Me20-pitoi suuteen 225-230 g/1, ja toisessa vaiheessa haihdutus suoritetaan puolestaan 135-150°C:n 1 ämpöti1assa Me20-pitoi suuteen 360-370 g/1. Haihdutuksen suorittaminen kahdessa vaiheessa on todettu hyväksi, koska haihduttaminen saadaan tällöin tuottavammaksi ja tehokkaammaksi.

Haihdutuksessa syntyy ai uminaatti 1iuos, joka on kyllästetty ai kai i metal 1ihydroaluminaatil 1 a. Tätä kyllästettyä aluminaat-ti 1i uos ta pidetään 2-3 tuntia 1ämpötila-alueella 95-105°C, jotta liuoksen ai kai imetal1ioksi dipitoisuudeksi saadaan 385-395 g/1. Tällä tavoin liuos ylikyllästyy ai kai imetai 1i -hydroaluminaati11 a, liuos paksunee ja tulee koostumukseltaan 1ietteenomaiseksi ja sen ai kai imetal 1 ioksidin ja aluminiumok-sidin moolisuhteeksi saadaan 2,05. Tällä tavoin valmistettu liete ki teytetään , mikä suoritetaan liikkuvalla suodatuspin-nalla, joka on valmistettu metal 1iverkkokudoksesta, suodatus-pinnan lämpötilan ollessa 50°C. Tuote kiteytyy nopeasti suo-datuspinnal1 a samalla erottuen emäliuoksesta. Tällä kiteyttä-mismenetelmäl1ä saadaan tuotteen kiteytyrnisaika lyhyemmäksi ja siten tuotteen talteenotto ja erottuminen emäliuoksesta tehokkaammak si.

Saatu emäliuos kierrätetään takaisin sintterin uuttovaihee-seen. Tällä menetelmällä saadaan pienennetyksi sintterin uut-tovaiheessa tarvittavaa ai kai ireagenssimäärää.

AI kaiimetal1ihydroaluminaatin valmistusmenetelmän tämän suori tusmuodon edullisuus käy selvemmin ilmi seuraavasta selityk sestä. Yksivaiheisessa haihdutusmentelmässä on mahdollista, 11 80437 että tuote saostuu ja kerrostuu haihdutuslaitteiston seinämiin, jolloin haihdutusmenetelmän lämpötekniset ominaisuudet huononevat. Haihdutusmenetelmän kaksivaiheisessa suoritusmuodossa ensimmäisessä vaiheessa, joka suoritetaan 120°C:n lämpötilassa, liuoksen ai kai imetal1ioksidipitoisuus saadaan arvoon 225-230 g/! MegO. Tämä liuos on vielä ky11ästymätön ja tuote jää liuokseen. Toisessa vaiheessa, joka suoritetaan 135-150°C:n 1ämpöti1assa , ai kai imetalii oksi di pi toi suus nousee arvoon 360-370 g/1 Μβ2θ. Kun haihdutuslämpöti1 a nostetaan 135-150°C:een , liuoksen viskositeetti alenee ja siten alkali-metalli hydroal umi naati n liukoisuus kasvaa. Sen vuoksi tuotteen saostuminen kiinteäksi faasiksi on epätodennäköistä eli sakan kerrostumisen mahdollisuus laitteiston seinämille on suljettu pois. Lisäksi on edullista, että kyllästetty viskoosi liuos pidetään 2-3 tuntia 95-105°C:n lämpötilassa, kunnes ai kaiimetal1i oksidi pitoisuus liuoksessa on 385-395 g/1 Me20.

Näissä olosuhteissa tuotteen havaitaan kiteytyvän. Tämä menetelmä vaikuttaa suotuisasti kiteyttämiseen, joka suoritetaan liikkuvalla suodatuspinnal1 a lämpötila-alueella 10-95°C. Tämä lämpötila saadaan pinnalle jäähdyttämällä sitä juoksevalla vedellä.

Tuotteen valmistusmenetelmän edellä mainitussa suoritusmuodossa ei haihdutusvaiheessa kulu paljon kuumennusainetta eli höyryä .

Tämän keksinnön valaisemiseksi seuraavassa esitetään eräitä esimerkkejä aikaii metalii hydroalumi naati n valmistusmenetelmän eri tyi s suori tusmuodoi s ta.

Esimerkki 1 278,4 kg nefeliinimalmi a, joka sisältää pääaineosia seuraavat määrät paino-%:ina: Me20: 20,8, AI2°3: 34.2, Fe2°3: 1-3,5,

Si02- 43, loppuosan ollessa epäpuhtauksia, ja 490 kg kalkkikiveä, jonka koostumus on seuraava paino-$:ina: CaO: 54, S i 0 2: 2, loppuosan ollessa epäpuhtauksia, jauhetaan hiukkaskokoon 85 ^um.

12 80437

Hienoksi jauhettu nefeliini, jonka määrä on 278,4 kg, ja murskattu kalkkikivi, jonka määrä on 490 kg, sekoitetaan 330 kg:aan vettä. Saadussa panoksessa moolisuhteet ovat seuraa-vat: Ca0:Si02 = 2,05 ja Μβ2θ: (AI 2^3+^6203) = 1.

Tällä tavoin valmistettu panos sintrataan kiertouunissa 1200°C:n lämpötilassa. Sintrattu kakku murskataan ja uutetaan liuoksella, joka sisältää g/1 : Me20: 35, 41203: 30, moo-lisuhteen Μβ2θ:Αΐ2θ3 ollessa 1,93. Uutossa syntyvä liete suodatetaan, ai umi i ni ok s i di 1i uok se s ta, jonka koostumus suodatuksen jälkeen on g/1: Μβ2θ: 72,5, AI 203: 109, Si02: 0,6 ja moo-lisuhde Μβ2θ:Αΐ2θ3 = 1,1, poistetaan silikaatti; saatu valkoinen liete erotetaan paksuntamalla ja suodattamalla ja sitten kierrättämällä takaisin 1ähtöpanoksen valmistusvaiheeseen. Saatu aluminaatti liuos, josta silikaatti on poistettu, jonka määrä on 1 m3 ja koostumus seuraava, g/1: Μβ2θ: 72,5, A1203: 109, Si02: 0,05, ja moolisuhde Me20:AI2Ο3 = 1,1, haihdutetaan 120°C:n lämpötilassa Me20-pitoi suuteen 350 g/1 kalvo-hai hduttimessa.

Haihdutettu liuos, jonka tilavuus on 0,206 m3 syötetään lämpötilassa 120°C haihdutuslaitteeseen liikkuvalle polyamidikui-tua olevalle suodatuskankaal1 e, joka on pingotettu kaatotyyp-pisen suodattimen yläpuolelle. Suodatuskangas jäähdytetään 10°C:n lämpötilaan syöttämällä jatkuvasti kylmää vettä, jonka lämpötila on 5°C, suodattimen ei-työpinnal1 e. Liikkuvalla suodatuspinnal1 a tapahtuu ai kaiimetal 1ihydroaluminaatin silmänräpäyksellinen kiteytyminen ja sen erottuminen emäliuokses-ta. Saadulla emäliuoksei 1 a on seuraava koostumus, g/1: Me20: 35, AI2O3: 30; moolisuhde Me20:Al203 = 1,93; tämä liuos, jonka tilavuus on 1 m3, kierrätetään takaisin sintterin uuttovai-heeseen.

Saanto on 63 kg (68,5 % teoreettisesta arvosta). Tuotteella on seuraava kemiallinen koostumus, g/1: Me20: 25, AI 2 0 3: 37,5, Si02: 0,05, Fe203: 0,02; loppuosa on sidotussa muodossa olevaa H20:a; moolisuhde Me20:Al 203 = 1,1; kosteuspitoisuus: 13 80437 25. Tuote on Irtonaista valkoista kiinteää ainetta, jonka puhtausaste on kaupallista luokkaa.

Esimerkki 2 280.3 kg nefel iinimalmia, joka sisältää pääaineosia seuraavat määrät, paino-%: MegO: 20,8, A1203: 34,2, Fe203: 3,5, S i 0 2: 43, ja 521,7 kg kalkkikiveä, joka sisältää pääaineosia seuraavat määrät, paino-ί; CaO: 54, Si02: 2, jauhetaan hiukkasko-koon 80 yum.

280.3 kg hienoksi jauhettua nefeli iniä ja 521,7 kg jauhettua kalkkikiveä sekoitetaan 335 kg:aan vettä. Saadussa panoksessa moolisuhteet ovat seuraavat: Ca0:Si02 = 2,1,

Me20:(AI 203+Fe203) = 1,1. Tällä tavoin valmistettu panos sintrataan kiertouunissa 1250°C:n lämpötilassa. Sintrattu kakku murskataan ja uutetaan liuoksella, joka sisältää, g/1 : Me20: 35, AI 20 3: 14, moolisuhteen Me20:Al 203 ollessa 4,1.

Uutossa saatu liete suodatetaan, ai uminaatti 1iuoksel1 e, joka suodatuksen jälkeen sisältää, g/1: Μβ2θ: 72,5, AI2O3: 70, S i 0 2: 0.1 ja jossa moolisuhde Me20:Al203 = 1,7, suoritetaan silikaatin poisto, saatu valkoinen liete erotetaan paksuntamalla ja suodattamalla ja kierrätetään takaisin 1 ähtöpanoksen valmistusvaiheeseen.

1 m3 saatua aiuminaatti 1iuosta, josta silikaatti on poistettu ja jonka koostumus on, g/1: Μβ2θ: 72,5, AI2O3: 70, S1O2: 0,05 ja moolisuhde Μβ2θ:Αΐ2θ3 = 1,7, haihdutetaan 150°C:n lämpötilassa Me20-pitoi suuteen 400 g/1 kaivohaihdutintyyppisessä 1 ai tteessa.

Haihdutettu liuos, jonka määrä on 0,182 m3, syötetään haihdu-tuslaitteesta liikkuvalle polyamidikuitukankaal1 e, joka on pingotettu kaatotyyppiseen suodattimeen. Suodatuskangas jäähdytetään 95°C:n lämpötilaan syöttämällä jatkuvasti kylmää vettä, jonka lämpötila on 30°C, sen ei-työpinnalle.

Tuote kiteytyy nopeasti ja erottuu emäliuoksesta liikkuvalla suodatuspinnal1 a. Emäliuos, jonka koostumus on, g/1 : Me20: 35, Al2®3: 14 Ja moolisuhde Me20:Al203 = 1,7, kierrätetään ta kaisin uuttovaiheeseen. Saanto on 56 kg (80 %).

14 80437

Saadun tuotteen kemiallinen koostumus on seuraava, g/1: Μβ2θ: 36.5, AI 2^3: 43, Si02* 0,07, F 6203: 0,02, loppuosan ollessa sidotussa muodossa olevaa vettä, moolisuhde Μβ2θ:Αΐ2θ3 = 1.4 ja kosteuspitoisuus 21. Tämä kaupallinen tuote on soluvaa valkoista kiinteää ainetta.

Esimerkki 3 280.3 kg nefeliinimalmi a, joka sisältää pääaineosia seuraavat määrät, painot: Me2Ö: 20,8, AI2O3: 34,2, Fe203: 1-3,5, Si02·' 43, ja 490 kg kalkkikiveä, joka sisältää, paino-%: CaO: 54,

Si02: 2, jauhetaan hiukkaskokoon 85 jum.

280.3 kg hienoksi jauhettua nefeliiniä ja 490 kg jauhettua kalkkikiveä sekoitetaan 330 kg:aan vettä. Saadussa panoksessa moolisuhteet ovat seuraavat: Ca0:Si02 = 2,05 ja

Me20:(AI203+Fe203) = 1,05. Saatu panos sintrataan kiertouu- nissa 1200°C:n 1 ämpötilassa. Sintrattu kakku murskataan ja uutetaan liuoksella, joka sisältää, g/1: Me20: 35, AI2O3: 21.5, ja moolisuhde Me20:Al203 = 1,63. Uutosta saatu liete suodatetaan ja suodatuksessa saadulle ai uminaatti liuokselle, jonka koostumus on seuraava, g/1: Me20: 72,5, AI2O3: 80, S i 0 2 - 0.5, ja moolisuhde Me20:Al 203 = 1,5, suoritetaan silikaatin poisto. Si1ikaatinpoistossa muodostuva valkoinen liete erotetaan paksuntamalla ja suodattamalla ja kierrätetään sitten lähtöpanoksen valmistusvaiheeseen.

Tällä tavoin valmistettu ai uminaatti 1iuos, josta silikaatti on poistettu ja jonka määrä on 1 n)3f jossa koostumus on seuraava, g/1: Me£0: 72,5, A1 2 0 3: 80, S i 0 2 * 0,05 ja moolisuhde

Me20:AI2Ο3 = 1,5, haihdutetaan 135°C: n 1 ämpöti lassa Me20-pi-toisuuteen 375 g/1 kai vohaihdutintyyppisessä laitteessa. Suo-datuskangas jäähdytetään 50°C:n lämpötilaan syöttämällä jatkuvasti kylmää vettä, jonka lämpötila on 20°C, suodattimen 15 80437 ei-työosaan. AI kai imetal1ihydroaluminaatti kiteytyy nopeasti ja erottuu emäliuoksesta liikkuvalla pinnalla. Saadulla emä-liuoksella on seuraava koostumus, g/1 : Me20: 35, AI2O3: 21,5, ja moolisuhde Me20:AI 2^3 = 1.63; se kierrätetään takaisin uut-tovai heeseen. Saanto on 58,5 kg (73 % teoreetti sesta arvosta). Tuotteen kemiallinen koostumus on seuraava, %: Me20: 30,5, AI 2^3: 39, S i 0 2 ^ 0.06. ^203: 0,015, loppuosan ollessa sidottua H20:a, moolisuhde Me20:Al203 = 1,3 ja kosteuspitoisuus 22,5. Tuote on kaupallista laatua ja se on kiteistä irtonaista valkoista kiinteätä ai kai imetal 1 in hydroaluminaattia.

Esimerkki 4 280.3 kg nefeliinimalmi a, joka sisältää pääaineosia, paino-%:

Me20: 20,8, AI 203: 34,2, Fe203: 3,5, Si02‘ 43, ja 521,7 kg kalkkikiveä, joka sisältää pääaineosia seuraavat määrät, paino-%: CaO: 54, Si02: 2» jauhetaan hiukkaskokoon 80 yum.

280.3 kg jauhettua nefeliiniä ja 521,7 kg jauhettua kalkkiki veä sekoitetaan 335 kgraan vettä. Saadussa panoksessa on seuraavat moolisuhteet: Ca0:Si02 = 2,1 ja Me20:(AI2°3+Fe203) = 1,1. Tällä tavoin valmistettu panos sintrataan kiertouunissa 1250°C:n lämpötilassa. Sintteri murskataan ja uutetaan liuoksella, joka sisältää, g/1: Me20: 36,5, AI2O3: 14,5 ja jossa moolisuhde Me20:Al203 = 4,2. Uutosta saatu liete suodate taan. AIuminaatti 1iuoksesta, jossa suodatuksen jälkeen pitoisuudet ovat seuraavat, g/1: Me20: 72,5, AI2Ο3: 70, Si02: 0,1, moolisuhteen Me20:Al203 ollessa 1,7, poistetaan silikaatti; saatu valkoinen liete erotetaan paksuntamalla ja suodattamalla ja kierrätetään takaisin 1ähtöpanoksen valmistusvaiheeseen .

1 m3 saatua aluminaattiliuosta, josta silikaatti on poistettu ja joka sisältää, g/1: Me20: 72,5, AI 2°3: 70, Si02: 0,05, ja jossa moolisuhde Me20:Al203 = 1,7, haihdutetaan kahdessa vaiheessa: ensimmäi sessä vaiheessa 120°C:n lämpötilassa Me20-pi- toisuuteen 230 g/1 ja Si02-pitoi suuteen 0,16 g/1 kalvohaihdu- ie 80437 tintyyppisessä laitteessa. Ensimmäisestä vaiheesta saatu haihdutettu liuos, jonka tilavuus on 0,315 m3, ohjataan toiseen haihdutusvaibeeseen, joka suoritetaan kaivohaihdutintyyp-pisessä laitteessa 135-150°C:n lämpötilassa Me20-pitoi suuteen 370 g/1 ja S i 0 2 “ P toi suuteen 0,25 g/1 . Toisesta vaiheesta saatu haihdutettu liuos, jonka tilavuus on 0,195 m3, syötetään 135-150°C:n lämpötilassa haihdutuslaitteesta sekoittimel-la varustettuun kiteytyslaitteeseen, jossa liuos pidetään 2-3 tuntia 95-105°C:n lämpötilassa, kunnes ai kaiimetal1ioksidi n pitoisuus liuoksessa on 385-395 g/1; liuos jäähtyy tällöin 105°C:n lämpötilaan itsestään haihtumisen vaikutuksesta ja sille tapahtuu siten jälki haihdu tus Me20-pitoi suuteen 390 g/1 ja Si0 2 -P itoi suuteen 0,26 g/1, samalla kun muodostuu liete. Saatu aluminaatti liete, jonka tilavuus on 0,185 m3, ja joka sisältää, g/1 Me20: 360, AI2O3: 290, ja jossa moolisuhde Μβ2θ;Αΐ2θ3 = 2,05 ja lämpötila 105°C, syötetään liikkuvalle metal 1iverkkokudosta olevalle suodatuspinnalle, joka on kiinnitetty rumpusuodattimen palettiin. Metallinen suodatusverk-ko jäähdytetään 95°C:n lämpötilaan syöttämällä kylmää vettä suodattimen ei-työpalettiin . Tuotteen kiteytyminen, sen erottuminen emäliuoksesta ja emäliuoksen kierrättäminen takaisin uuttovaiheeseen suoritetaan samalla tavoin kuin edellä olevissa esimerkeissä 1-3.

Saanto on 60 kg (86 %). Saadulla tuotteella on seuraava kemiallinen koostumus, paino-%: Me20*· 38, AI2O3: 44,5, Si02^ 0,06, Fe203: 0,01, lopun ollessa sidottua vettä, moolisuhde Μβ2θ:Αΐ2θ3 = 1,4 ja kosteuspitoisuus 20. Tuote on valkoinen irtonainen kiinteä aine, joka on laadultaan kaupallista.

Keksinnön mukaista menetelmää voidaan käytännössä soveltaa alumiinia sisältävien malmien, kuten nefeliinin, bauksiitin, sekä kemian- ja metallurgisen teollisuuden ja muiden teollisuuden alojen alumiinia sisältävien jätteiden käsittelemiseen alumiinioksidiksi, soodaksi ja potaskaksi.

Alumiinioksidin valmistuksessa huomattava osa lähtöaineen Π 80437 (sintterin) uuttovaiheesta saadusta aiuminaatti 1iuoksesta ohjataan ai kaiimetal1ihydroaluminaatin valmistukseen. Tätä tuotetta käytetään edelleen lisääntyvässä määrin paperinvalmistus teollisuudessa, öljynporauksessa, kaivosteollisuudessa, vaiimoteoll1suudessa ja hydraulisten koneiden rakennustekniikassa.

Claims (5)

18 80437

1. AI kaiimetal1ihydroaluminaatin valmistusmenetelmä, joka käsittää seuraavat vaiheet: - lähtöaine, joka sisältää aiuminiumoksidia ja jotakin alkali-metal1ioksidia, uutetaan aiuminaatti 1iuoksen saamiseksi; - aiuminaattiliuoksesta poistetaan silikaatti; - aiuminaatti 1iuos, josta on poistettu silikaatti, haihdutetaan ; - ai kaiimetal1ihydroaluminaatti kiteytetään haihdutetusta alu-mi naatti 1i uoksesta, tunnettu siitä, että haihdutetaan aiuminaatti 1iuos, jossa ai kaiimetal1ioksidin ja ai uminiumoksidi n moolisuhde Μβ2θ:Αΐ2θ3 on 1,1-1,7, ja haihduttaminen suoritetaan lämpötila-alueella 120-150°C alkalime-tal1ioksi dipitoi suuteen 350-400 g/1 ; ai kaiimetal 1ihydroaluminaatin kiteyttäminen suoritetaan syöttämällä haihdutettu liuos 95-150°C:n lämpötilassa liikkuvalle suodatuspinnal1 e, jonka lämpötila on alueella 10-95°C, jonka jälkeen saadut tuotekiteet erotetaan emäliuoksesta; - saatu emäliuos kierrätetään takaisin lähtöaineen uuttovai-heeseen.

2. Patentti vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet- t u siitä, että mainittu aiuminaatti 1iuoksen haihduttaminen suoritetaan kahdessa vaiheessa: ensimmäinen vaihe suorite taan 120°C:n lämpötilassa alkalimetallioksidipitoisuuteen 225-230 g/1 , toinen vaihe suoritetaan 135-1 50°C:n lämpötilassa mainitun oksidin pitoisuuteen 360-370 g/1.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, t u n - n e t t u siitä, että aluminaatti liuos pidetään haihdutuksen jälkeen 2-3 tunti a 95-105°C:n 1ämpötilassa, jolloin liuoksen ai kaiimetal1ioksi dipitoisuudeksi saadaan 385-395 g/1.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu kiteyttäminen suoritetaan suodatuspinnan lämpötilan ollessa alueella 20-50°C. i9 80437

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suodatuspintana käytetään jotakin polyamidikuitukangasta tai jotakin metalliverkkokudosta.