ألمنيوم هو العنصر المعدني الأكثر شيوعا الموجود علي الأرض, إجمالي حول 8% من قشرة الأرض. ومع ذلك, الألومنيوم كعنصر هو رد الفعل، وبالتالي لا يحدث بشكل طبيعي – فإنه يحتاج إلى أن يتم تكريرها لإنتاج معدن الألومنيوم. المواد الأساسية بدءا من تكرير الألومنيوم هو البوكسيت, المصدر التجاري الرئيسي للألمنيوم في العالم. البوكسيت هو صخرة رسوبية, ويتكون في الغالب من المعادن الألومنيوم جيبسيت (آل(اوه)3), boehmite (ألو(اوه)) وdiaspore (α-AlO(اوه)), وعادة ما يتم خلط مع اثنين من أكاسيد الحديد goethite والهيماتيت, الكاولينيت من الطين الألومنيوم وكميات صغيرة من الأناتاز (TiO2) و / أو ilmenite (FeTiO3).
تنتشر رواسب البوكسيت في جميع أنحاء العالم, تحدث في الغالب في المناطق الاستوائية أو شبه الاستوائية. على الرغم من أن الاحتياطيات المؤكدة من البوكسيت من المتوقع أن تستمر لسنوات عديدة, نوعية الاحتياطيات التي يمكن الوصول إليها اقتصاديا آخذة في الانخفاض. للمصافي, الذين يعملون في مجال معالجة البوكسيت لصنع الألومينا, وفي نهاية المطاف معدن الألومنيوم, هذا هو التحدي مع كل من الآثار المالية والبيئية.
عملية لصقل البوكسيت المعدنية في الألومينا ينطوي على المدخلات التالية:
يتم إنشاء المخرجات التالية:
العملية الكيميائية الأكثر استخداما على نطاق واسع من تكرير البوكسيت إلى الألومينا, عملية باير, ينطوي على حل Al2O3 من صخرة البوكسيت مع الصودا الكاوية (NaOH) في درجة حرارة مرتفعة والضغط. يتم حل جزء Al2O3 من البوكسيت في محلول, أن يعجل في وقت لاحق من الألومينا. ومع ذلك, البوكسيت عالي الجودة يحتوي على ما يصل إلى 60% Al2O3, والعديد من الودائع البوكسيت التشغيل هي أقل بكثير من هذا, في بعض الأحيان منخفضة مثل 30-40% Al2O3. لأن المنتج المطلوب هو نقاء عالية Al2O3, الأكاسيد المتبقية في البوكسيت (Fe2O3, SiO2, TiO2, المواد العضوية) يتم فصلها عن Al2O3 ورفض كما يقيم مصفاة الألومينا (Arr) أو الطين الأحمر. بشكل عام, انخفاض نوعية البوكسيت (أي انخفاض محتوى Al2O3) يتم إنشاء المزيد من الطين الأحمر لكل طن من منتجات الألومينا. بالإضافة, حتى بعض Al2O3 تحمل المعادن, ولا سيما الكاولينيت, إنتاج ردود فعل جانبية غير مرغوب فيها أثناء عملية التكرير وتؤدي إلى زيادة في توليد الطين الأحمر, فضلا عن فقدان مادة الصودا الكاوية باهظة الثمن, تكلفة متغيرة كبيرة في عملية تكرير البوكسيت.
الطين الأحمر أو ARR يمثل تحديا كبيرا ومستمر لصناعة الألومنيوم. يحتوي الطين الأحمر على بقايا كيميائية كاوية متبقية كبيرة من عملية التكرير, وقلوية للغاية, في كثير من الأحيان مع درجة الحموضة من 10 – 13. يتم إنشاؤه في أحجام كبيرة في جميع أنحاء العالم – وفقا لUSGS, يقدر إنتاج الألومينا العالمية كان 121 مليون طن في 2016. ومن المرجح أن يؤدي هذا إلى أكثر من 150 مليون طن من الطين الأحمر المتولد خلال نفس الفترة. على الرغم من البحوث الجارية, الطين الأحمر حاليا عدد قليل من المسارات القابلة للحياة تجاريا لإعادة استخدام مفيدة. وتشير التقديرات إلى أن القليل جدا من الطين الأحمر هو مفيد إعادة استخدامها في جميع أنحاء العالم. بدلا من ذلك يتم ضخ الطين الأحمر من مصفاة الألومينا إلى مخازن أو مدافن النفايات, حيث يتم تخزينها ورصدها بتكلفة كبيرة.
فقدان الصودا الكاوية باهظة الثمن (NaOH) وتوليد الطين الأحمر على حد سواء ذات الصلة إلى نوعية البوكسيت المستخدمة في عملية التكرير. بشكل عام, انخفاض محتوى Al2O3 من البوكسيت, أكبر حجم الطين الأحمر التي سيتم إنشاؤها, كما يتم رفض المراحل غير Al2O3 كما الطين الأحمر. بالإضافة, كلما ارتفع محتوى السيليكا الكاولينيت أو التفاعلي للبوكسيت, وسيتم إنشاء المزيد من الطين الأحمر. محتوى السيليكا التفاعلي ليس فقط يزيد من حجم الطين الأحمر, ولكن يستهلك أيضا كاشف الصودا الكاوية ويقلل من العائد من Al2O3 تعافى من البوكسيت. ولذلك, هناك حجة اقتصادية وبيئية على حد سواء يجب تقديمها لتحسين جودة البوكسيت قبل التكرير.
توفر عملية الفصل الجاف STET لمنتجي البوكسيت أو مصافي البوكسيت فرصة لإجراء ترقية ما قبل عملية باير لخام البوكسيت لتحسين الجودة. هذا النهج له فوائد عديدة:
باختصار, توفر المعالجة الجافة مع فاصل STET فرصًا لتوليد قيمة لمنتجي ومصافي البوكسيت. المعالجة المسبقة للبوكسيت قبل التكرير سوف تقلل من التكاليف الكيميائية, انخفاض حجم الطين الأحمر ولدت وتقليل اضطرابات العملية.
مراجع:
