Επιλέξτε γλώσσα:
Το αλουμίνιο είναι το πιο κοινό μεταλλικό στοιχείο που βρίσκεται στη Γη, σύνολο περίπου 8% του φλοιού της Γης. Ωστόσο, αλουμίνιο ως στοιχείο είναι αντιδραστικό και ως εκ τούτου δεν συμβαίνει φυσικά – πρέπει να εξευγενιστεί για να παραγάγει το μέταλλο αργιλίου. Το κύριο αρχικό υλικό για τη διύλιση αργιλίου είναι βωξίτης, κύρια εμπορική πηγή αλουμινίου στον κόσμο. Ο βωξίτης είναι ιζηματογενής βράχος, και αποτελείται κυρίως από τα ορυκτά αλουμινίου gibbsite (Al(Ω)3), μποεχμίτης (γ-Άλο(Ω)) και διασπών (α-Αλο(Ω)), και συνήθως αναμιγνύεται με τα δύο οξείδια του σιδήρου goethite και αιματίτη, ο ορυκτός καολινίτης από πηλό αλουμινίου και μικρές ποσότητες ανατάσης (TiO2) ή/και ιλμενίτης (Φετιό3).
Οι καταθέσεις βωξίτη κατανέμονται σε όλο τον κόσμο, εμφανίζονται κυρίως σε τροπικές ή υποτροπικές περιοχές. Αν και τα αποδεδειγμένα αποθέματα βωξίτη αναμένεται να διαρκέσουν για πολλά χρόνια, η ποιότητα των αποθεμάτων στα οποία μπορεί να επιτευχθεί οικονομικά. Για διυλιστήρια, που δραστηριοποιούνται στην επεξεργασία βωξίτη για την παραγωγή αλουμίνας, και τελικά μέταλλο αργιλίου, αυτό αποτελεί πρόκληση τόσο με οικονομικές όσο και με περιβαλλοντικές επιπτώσεις.
Η διαδικασία για τη βελτίωση του μεταλλουργικού βωξίτη σε αλουμίνα περιλαμβάνει τις ακόλουθες εισροές:
Δημιουργούνται οι ακόλουθες έξοδοι:
Η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη χημική διαδικασία διύλισης βωξίτη σε αλουμίνα, η διαδικασία της Bayer, περιλαμβάνει τη διάλυση του Al2O3 από το βράχο βωξίτη με καυστική σόδα (Naoh) σε αυξημένη θερμοκρασία και πίεση. Το κλάσμα Al2O3 του βωξίτη διαλύεται σε διάλυμα, αργότερα να κατακρημνιστεί ως αλουμίνα. Ωστόσο, ένας υψηλής ποιότητας βωξίτης περιέχει έως και 60% Al2O3, και πολλές λειτουργικές καταθέσεις βωξίτη είναι πολύ κάτω από αυτό, περιστασιακά τόσο χαμηλά όσο 30-40% Al2O3. Επειδή το επιθυμητό προϊόν είναι ένα υψηλής καθαρότητας Al2O3, τα υπόλοιπα οξείδια του βωξίτη (Fe2O3, Sio2, TiO2, Οργανικό υλικό) διαχωρίζονται από το Al2O3 και απορρίπτονται καθώς το διυλιστήριο αλουμίνας (Arr) ή κόκκινη λάσπη. Σε γενικές γραμμές, χαμηλότερη ποιότητα ο βωξίτης (δηλαδή χαμηλότερη περιεκτικότητα σε Al2O3) η περισσότερη κόκκινη λάσπη παράγεται ανά τόνο του προϊόντος αλουμίνας. Επιπλέον, ακόμη και μερικά al2O3 που φέρουν τα μεταλλεύματα, κυρίως καολινίτης, παράγουν μη επιθυμητές πλευρικές αντιδράσεις κατά τη διάρκεια της διαδικασίας διύλισης και οδηγούν σε αύξηση της παραγωγής κόκκινης λάσπης, καθώς και απώλεια ακριβών χημικών καυστική σόδα, ένα μεγάλο μεταβλητό κόστος στη διαδικασία διύλισης βωξίτη.
Κόκκινη λάσπη ή ARR αντιπροσωπεύει μια μεγάλη και συνεχή πρόκληση για τη βιομηχανία αλουμινίου. Η κόκκινη λάσπη περιέχει σημαντικό υπόλοιπο καυστική χημική ουσία που έχει απομείνει από τη διαδικασία διύλισης, και είναι ιδιαίτερα αλκαλικό, συχνά με pH 10 – 13. Παράγεται σε μεγάλους όγκους σε όλο τον κόσμο – σύμφωνα με το USGS, εκτιμώμενη παγκόσμια παραγωγή αλουμίνας 121 εκατομμύρια τόνους σε 2016. Αυτό πιθανότατα είχε ως αποτέλεσμα 150 εκατομμύρια τόνους κόκκινης λάσπης που παράγονται κατά την ίδια περίοδο. Παρά τη συνεχιζόμενη έρευνα, κόκκινη λάσπη έχει επί του παρόντος λίγες εμπορικά βιώσιμες διαδρομές για την ευεργετική επαναχρησιμοποίηση. Εκτιμάται ότι πολύ λίγη κόκκινη λάσπη επαναχρησιμοποιείται ευεργετικά σε όλο τον κόσμο. Αντ 'αυτού, η κόκκινη λάσπη αντλείται από το διυλιστήριο αλουμίνας σε κατασχέσεις αποθήκευσης ή χώρους υγειονομικής ταφής, όπου αποθηκεύεται και παρακολουθείται με μεγάλο κόστος.
Η απώλεια ακριβών καυστική σόδα (Naoh) και η παραγωγή της κόκκινης λάσπης και οι δύο σχετίζονται με την ποιότητα του βωξίτη που χρησιμοποιείται στη διαδικασία διύλισης. Σε γενικές γραμμές, το χαμηλότερο το Al2O3 περιεχόμενο του βωξίτη, όσο μεγαλύτερος είναι ο όγκος της κόκκινης λάσπης που θα παραχθεί, καθώς οι φάσεις που δεν είναι Al2O3 απορρίπτονται ως κόκκινη λάσπη. Επιπλέον, όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητα του βωξίτη σε καολινίτη ή αντιδραστικό διοξείδιο του πυριτίου, η περισσότερη κόκκινη λάσπη θα παραχθεί. Η αντιδραστική περιεκτικότητα σε διοξείδιο του πυριτίου όχι μόνο αυξάνει τον όγκο της κόκκινης λάσπης, αλλά καταναλώνει επίσης αντιδραστήριο καυστικής σόδας και μειώνει την απόδοση του Al2O3 που ανακτάται από τον βωξίτη. Ως εκ τούτου, υπάρχει τόσο οικονομικό όσο και περιβαλλοντικό επιχείρημα για τη βελτίωση της ποιότητας του βωξίτη πριν από τη διύλιση.
Η διαδικασία ξηρού διαχωρισμού STET προσφέρει στους παραγωγούς βωξίτη ή στα εργοστάσια ραφιναρίσματος βωξίτη την ευκαιρία να εκτελέσουν την προ-Bayer-process αναβάθμιση του σιδηρομεταλλεύματος βωξίτη για τη βελτίωση της ποιότητας. Η προσέγγιση αυτή έχει πολλά οφέλη:
Συνοπτικά, η ξηρή μεταποίηση με το διαχωριστικό STET προσφέρει ευκαιρίες για τη δημιουργία αξίας για τους παραγωγούς βωξίτη και τα εργοστάσια ραφιναρίσματος. Η προεπεξεργασία του βωξίτη πριν από τον εξευγενισμό θα μειώσει το χημικό κόστος, μειώστε τον όγκο της κόκκινης λάσπης που παράγεται και ελαχιστοποιήστε τις αναστατώσεις διαδικασίας.
Αναφορές:
