IT8520048A1 - Procedimento per il trattamento dell'ossalato di sodio formantesi nel trattamento chimico della bauxite - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione avente per titolo : Procedimento per il trattamento dell'ossalato di

sodio formantesi nel trattamento chimico della bauxite"

Riassunto

In un procedimento per il trattamento dell'ossalato di sodio impuro, che si forma in una fase di precipitazione nel trattamento chimico della bauxite secondo il procedimento Bayer, l'ossalato di sodio precipitato, umido, allo scopo di ottenere prodotti chimici utilizzabili nel procedimento di trattamento chimico, viene essiccato insieme con idrossido di alluminio ovvero ossido idrato di alluminio e/o ossido di alluminio con impostazione di un rapporto molare dell'alluminio rispetto al sodio di un valore di 0,8, con i gas di scarico caldi di un forno tubolare rotante, ed il prodotto essiccato viene decomposto nel forno tubolare rotante ad una temperatura compresa fra 80 e 1000?C, con formazione di alluminato di sodio.

Opportunamente , l'essiccamento viene effettuato mediante il contatto diretto con : gas di scarico del forno tubolare rotante in un procedimento a spruzzo, e la decomposizione viene effettuata ad una temperatura compresa fra 850 e 950?C, con impostazione di un rapporto molare non maggiore di 1,2.

Descrizione L'invenzione si riferisce ad un procedimento per il trattamento dell'ossalato di sodio impuro che si forma in una fase di precipitazione nel trattami chimico della bauxite secondo il procedimento Bayer.

Da numerose bauxiti si forma, a causa del loro contenuto di sostanze organiche, all'atto del trattamento chimico mediante il procedimento Bayer, ossalato di sodio, il quale si accumula nel liquido di lisciviazione, in seguito al riciclo del mezzo di lisciviazione alcalino. A, partire da una determinita concentrazione, l?ossalato di sodio influenza negativamente la cristallizzazione dell'idrossido di alluminio con la conseguenza che nella successiva calcinazione compare una maggiore frazione con granulometria fine Inoltre, la filtrazione del'idrossido di alluminio cristallizzato viene sensibilmente peggiorata.

Sulla base della circostanza di cui sopra, ? innanzitutto necessario

parzialmente l'ossalato di sodio dal riciclo del mezzo di lisciviazione. Ci? pu? essere fatto ad esempio per mezzo di una decomposizione ossidativa con ossigeno e con gas contenenti ossigeno a pressione e temperatura elevata (DE-OS 29 4-5 152). Tuttavia, tale procedimento, a causa della necessit? di un tempo di trattamento dai 30 ai 60 minuti ? molto oneroso dal punte di vista delle attrezzature.

Un?altra possibilit? per la rimozione dell'ossalato di sodio risiede nella separazione fisica di esso dal riciclo del mezzo di lisciviazione mediante cristallizzazione. In questo caso tuttavia il trat tamento di smaltimento ed il trattamento successivo necessari sono onerosi e conducono frequentemente a pro -dotti per il quale non sussiste possibilit? di impiego specialmente nella produzione dell?allumina. Ad esempio, l?ossalato di sodio ottenuto inizialmente pu? essere fatto reagire con latte di calce per formare ossa -lato di calcio e soluzione di idrossido di sodio, la quale pu? essere nuovamente riciclata nel procedimento di lisciviazione (US-PS 3 64-9 185). Un'altra forma di smaltimento consiste nel far reagire con acido solforico, dopo la precipitazione con latte di calce l'ossalato di calcio ottenuto producendo in tal modo acido ossalico (DE-OS 25 53 870).

Composto dell?invenzione ? la creasione di un procedimento per il trattamento dell'ossalato impuro che si forma nel trattamento chimico della baux?te secondo il procedimento Bayer, che possa essere Integrato, nel procedimento di trattamento chimico e somporti ciononostante un basso dispendio.

Il compito viene risolto perfezionando il procedimento del tipo citato nella intro? duzione secondo l'invenzione per il fatto che l'ossalato viene di sodio precipitato umido/essiccato insieme con-idrossido di alluminio ovvero ossido idrato di alluminio 3/0 ossi di alluminio reattivo con impostazione di vn rapporto molare dell'alluminio rispetto al sodio ii almeno 0,8, con i gas di scarico caldi di un forno tubolare rotante, e il prodotto di essiccamento viene iecomposto nel forno tubolare rotante ad una temperatura di 780 a 1000?C con formazione di alluminato di sodio.

Per ossido di alluminio reattivo ?i intende un ossido, il quale nelle condizioni di rea

zione prescelte prenda parte alle reazioni necessarie.

L'ossalato di sodio da smaltire nel

procedimento secondo l'invenzione contiene in parti

colare idrossido di alluminio e soluzione lisciviarte aderente. Prima dell'invio alla fase di essiccamerto il rapporto molare dell'alluminio al sodio deve essere impostato ad un valore di almeno 0,8. Questo pu? essere ottenuto, se la precipitazione ovvero la cristallizzazione dell'ossalato di sodio e precedentemente quella dell'idrossido di alluminio vengono opportunamente arraonizzate l'una rispetto all'altra. Se l'ossalato di sodio cristallizzato non presenta le necessarie concentrazion? di alluminio, la differenza al valore richiesto da raggiungere pu? essere aggiunta sotto forma di drossido o di ossido idrato di alluminio cristallizzato e/o di ossido di alluminio reattivo. Nella determinazione del fabbisogno di alluminio occorre tener conto oltre che del contenuto di sodio dell'ossalato di sodio cristallizzato, anche del contenuto di sodio, il quale ? dato dal mezzo di lisciviazione trascinato, in particolare sotto forma di contenuto di soluzione di idrossido di sodio.

Dopo la impostazione del rapporto molare necessario si effettua l'essiccamento del pannello di filtrazione, contenente in generale dal 25 al 40 % di umidit? aderente, con il gas di scarico caldo del forno tubolare rotante. L'essiccamento pu? essere effettuato fondamentalmente con qualsiasi aattrezzatura adatta per i trattamento di flussi di materiale ad alto tenore di umidit?.

Forme di realizzazione pratica dell'invenzione particolarmente preferite consistono nel condurre l'essiccamento del materiale umido mediante diretto contatto con i gas di scarico del forno tub lare rotante, in particolare secondo la tecnica di spruzzaggio. Nell'ultimo caso, per la massima praticita il materiale umido viene immesso per mezzo di un disco di polverizzazione rotante nella torre dell'essiccatoio a spruzzo.

Successivamente all'essiccamento, ha luogo l'introduzione del prodotto di essiccamento direttamente nel forno tubolare rotante. Quivi avviene la decomposizione dell'ossalato di sodio con la contea poranea formazione di alluminato di sodio con l'idros? sido di alluminio ovvero idrossido di alluminio par zialmente disidratato che si trova in miscela con esso. A temperature fino a 830? non si riscontra - indipendentemente dalla quantit? di alluminio pre sente - alcuna evidenza di formazione di ammassi, cio? in ogni caso ? garantito un perfetto funzionamento del forno tubolare rotante, tuttavia, possono formarsi a queste temperature relativamente basse determinate quantit? di carbonato di sodio, che comportano una perdita di ioni sodio ai fini del procedimento di trattamento chimico. A temperature superiori a 830?, la reazione del procedimento secondo l'invenzione ha lungo sotto questo aspetto in maniera maggiormente critica cos? che ? necessaria in tutti i casi la presenza di quantit? sufficienti di alluminio. Si pu? dire in generale che con l'aumentare della concentrazione dell'alluminio possono essere impiegate temperatur maggiori. Il vantaggio dell'uso di temperature ma giori, ad esempio di temperature superiori a circa 850?C, consiste nel fatto che la formazione del carbonato di sodio scende ad un valore praticamente trascurabile e perfino il carbonato di sodio presente viene trasformato in idrossido disodio ovvero alluminato di sodio.

Una esecuzione vantaggiosa dell 'invenzione prevede che la decomposizione dell'ossalato di sodio abbia lungo ad una temperatura nell'intervallo da 850 a 950?C, e che il rapporto molare dell 'alluminio al sodio sia regolato ad un valore pari ad 1,2 al massimo. Si impedisce con ci? che le quantit? ad alluminio non necessario, per la reazione vengano trasportate oltre la fase dello smaltimento ovvero che la concentrazione dell'alluminato di sodio venga troppo ridotta a causa della diluizione con ossido di allum?nio. A scopo esemplificativo, la concentrazione del carbonato di sodio ? allora sicuramente inferiore a circa il 4 % in peso, e la concentrazione dell'alluminato di sodio ? compresa tra circa il 60 e l'85 % in peso.

L?allestimentoed il funzionamento del forno tubolire rotante hanno luogo in maniera usuale. Specialmente preferita e un'alimentazione in equicorrente dei gas d? riscaldamento e del materiale solido, allo scopo di avere da un lato un perfetto controllo della temperatura, e dall'altro un rapido riscaldamento del materiale essiccato. Quest'ultimo fatto ? importante perch? il campo di temperature di formazione del carbpnato di sodio viene attraversato rapidamente.

I vantaggi eminenti dell'invenzione sono: non si formano prodotti estranei al procedimento con riferimento alla preparazione dell'allumina che debbano essere inviati ad altri tipi di impiego o provochino inquinamento ambientale per il fatto d? dover essere inviati allo scarico. L'idrossido di alluminio necessario per la conversione dell'ossa -lato di sodio ritorna in ciclo prevalentemente come alluminato di sodio solubile direttamente nel procedimento di produzione dell'allumina. Nella esecuzicne preferita dell'invenzione con temperature di decomposizione superiori a 850?C si forma addirrittura dal carbonato di sodio inattivo proveniente dal procedimento di lisciviazione una soluzione attiva di idrossido di sodio o di alluminato di sodio?

L'invenzione viene spiegata con maggiori dettagli ed a titolo esemplificativo con riferimento alla figura del disegno e con esempi di realizzazione pratica.

La figura mostra un diagramma di flusso del pr?cedimento dell'invenzione in rappresentazione schematica?

Con ? indicato un reattore per trattamento chimico, ad esempio un reattore tubolare il quale viene alimentato con bauxite attraverso la conduttura 2 e con la soluzione alcalina di lisciviazione attraverso la conduttura 3? Il liquido di lisciviazione giunge dopo un tempo di trattamento sufficientemente lungo nell'apparecchiatura di separazione 4, in cui l'idrossido di alluminio viene separato allontanato mediante l'apparecchiatura 5. Nell'apparecchiatura 6 l'ossalato di sodio, ad esempio mediante evaporazione di intensit? suffic ente, viene fatto precipitare e viene inviato con il liquido di lisciviazione aderente nell'apparecchiatura di essiccamento avente la forma di un essiccatoio a spruzzo 7?

L'essiccatoio a spruzzo 7 viene alimentato attraverso la conduttura 8 con gas di scarico caldo del forno tubolare di essiccamento 9? Il prodotto essiccato giunge attraverso la conduttura direttamente nel forno tubolare rotante 9, il cui bruciatore 11 viene alimentato attraverso la conduttura 12 con gas conienente ossigeno, proveniente dal raffreddatore a strato vorticoso disposto in serie 15. Dono un tempo di permanenza sufficientemente lungo il flusso di materiale viene estratto dal forno tubolare rotante 9 e raffreddato nel raffreddatore a strato vorticoso 13. Per il raffreddamento si impiega un gas di fluidificazione contenente ossigeno, il quale - come descritio orecedentemente - viene addotto al forno tubolare zotante 9. Prima di entrare nel forno tubolare rotante 9, la corrente di gas di fluidificazione viene passata attraverso un separatore a ciclone e quivi completamente depolverizzata.

Il flusso di materiale solido raffreddato giunge quindi in un contenitore 19, nel quale esso viene sospeso con la soluzione di attacco chimico. Entrambe le fasi della sospensione vengono successivamente inviate a successiva lavorazione nella maniera adatta, ovvero riciclata alle relative fasi del pro cedimento (condutture 16 e 17).

Con 18 ? indicata una conduttura, attraverso la quale la soluzione ottenuta nell'appa recchiatura di precipitazione 6 viene riciclata nel reattore di trattamento 1. Per mezzo della conduttura 19 in caso di necessit? ? possibile far circolare una porzione della soluzione privata dell'idrossido di alluminio senza attraversare l'apparecchiatura 6.

Se la poltiglia cristallina ottenuta nell'

tura 6 non contiene gi? concentrazioni di allumini sufficientemente elevate sotto forma di soluzione ad essa aderente ovvero con idrossido di alluminio cristallizzato, sussiste la possibilit? di addizionare idrossido di alluminio (ad esempio, proveniente dall'apparecchiatura di estrazione 5) attraverso l'apparecchiatura di addizione 20.

Nell'apparecchiatura 6 si ottengono dopo evaporazione della soluzione di lisciviazione uscente dall'apparecchiatura di separazione 4, 4,5 tonn/ora di pannello di filtrazione. Esso consiste di 26 % in peso di ossalato di sodio (calcolato come

34 % in peso di idrossido di alluminio (calcolato

come in peso di soluzione di lisciviazione aderente.

La soluzione di lisciviazione a sua volta contiene:

82 g/1 di alluminato di sodio (calcolato come

107 e/1 di soluzione di idrossido di sodio (calcolato come NaOH),

g/l di carbonato di sodio (calcolato come e 918 g/l di acqua.

Il pannello di filtrazione mostra un rapporto molare Al/Ha di 0,88 e viene introdotto in un essiccatoio a spruzzo 7 insieme con i fanghi (0.6 t/h) che si formano nella purificazione del gas. Nell 'essiccatoio ha luogo l'essiccamento con gas/riscal dati a 1.000?C, i quali provengono dal forno tubolare rotante collegato a valle 9. La portata del gas ammonta a 4.800 La temperatura del gas di usciti dall'essiccatoio a spruzzo 7 e di circa 280?C, la portata del gas ? di circa 7.000

Il materiale solido (a 216?C) prove niente dall'essiccatoio a spruzzo 7 in una quantit? di giunge attraverso la conduttura 10 ne forno tubolare rotante 9, il quale viene riscaldato con di olio combustibile (potere calorifico per mezzo del bruciatore 11. Il gas fluidificante. che viene addotto al bruciatore 11 attraverso la conduttura 12 in una quantit? di

ha una temperatura di 416?C.

Nel forno tubolare rotante 9 si raggiunge una temperatura del materiale di 900?C. Il gas di scarico del forno tubolare rotante 9, che s produce in una quantit? di 4-800 ha la segumte composizione;

Dal forno tubolare rotante 9 si estraggono 1,89t7h di prodotto che vengono inviate al raffreddatore a strato vorticoso 13. Qui ha luogo, a ezzo dell'aria fluidificante, un raffreddamento a 205?C.

Il prodotto con la composizione;

viene miscelato nel contenitore 15 con di sovluzione alcalina di trattamento chimico e separato mediante filtrazione in una fase liquida ed in une fase solida, consistente principalmente di ossido di alluminio-

Si invia al trattamento un pannello di della composizione:

Rivendicazioni 1? Procedimento per il trattamento dell'ossalato ii sodio impuro formatesi in una fase di precipitazione nel trattamento chimico della bauxite secondo il procedimento Bayer, caratterizzato dal fatto che L'ossalato di sodio precipitato umido viene essicca insieme con idrossido di alluminio ovvero ossido idrato ii alluminio e/o ossido di alluminio reattivo in orasenza d? un rapporto molare dell'alluminio risoetto al sodio del valore di almeno 0,8, mediante i gas caldi di scarico di un forno tubolare rotante (9) ed i arodotto essiccato viene decomposto nel forno tubolare rotante (9) ad una temperatura compresa nell'intervallo da 780 a 1.000?C con formazione di alluminato di sodio Procedimento secondo la rivendicazione 1 terizzato dal fatto che l'essiccamento viene effettuato mediante diretto contatto con i gas di scarico del forno tubolare rotante (9)

Procedimento secondo la rivendicazione 2 terizzato dal fatto che l'essiccamento viene effettuato in un essiccatoio a spruzzo

Procedimento secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che la decomposizione vie:

5?- Procedimento secondo una o pi? delle rivendicazioni

ad un valore pari al massimo ad 1,2

6.- Procedimento secondo una o pi? delle rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzato dal fatto che la decompos zione dell'ossalato di sodio viene effettuata con mentazione in equicorrente dei gas di riscaldamenti e del materiale solido