Rafinacja rudy

istnieje wiele zasadowych, kwaśnych i termicznych metod rafinacji boksytu, gliny lub innych rud w celu uzyskania tlenku glinu. Procesy kwasowe i elektrotermiczne są na ogół zbyt drogie lub nie wytwarzają tlenku glinu o wystarczającej czystości do użytku komercyjnego. Proces, który obejmuje obróbkę rudy wapnem i sodą, jest stosowany w Chinach i Rosji.

proces firmy Bayer obejmuje cztery etapy: trawienie, klarowanie, wytrącanie i kalcynację.

w pierwszym etapie boksyt jest mielony, zawiesinowany roztworem sody kaustycznej (wodorotlenek sodu) i pompowany do dużych zbiorników ciśnieniowych zwanych komorami fermentacyjnymi,w których ruda jest poddawana działaniu ciepła i ciśnienia pary. Wodorotlenek sodu reaguje z minerałami glinowymi boksytu, tworząc nasycony roztwór glinu sodu; nierozpuszczalne zanieczyszczenia, zwane czerwonym błotem, pozostają w zawiesinie i są oddzielane w etapie klarowania.

po trawieniu mieszanina jest przepuszczana przez szereg zbiorników redukujących ciśnienie (zwanych zbiornikami przedmuchowymi), w których roztwór jest przepuszczany do ciśnienia atmosferycznego. (Para wytwarzana w procesie flashowania służy do podgrzewania roztworu żrącego powracającego do trawienia.) Kolejnym etapem procesu jest oddzielenie nierozpuszczalnego czerwonego błota od roztworu tlenku glinu sodu. Gruboziarnisty materiał (np. piasek plażowy) jest usuwany w cyklonach surowych zwanych piaskownicami. Drobniejsze pozostałości są osadzane w zagęszczarkach grabiących z dodatkiem syntetycznych flokulantów, a ciała stałe w przelewie zagęszczacza są usuwane za pomocą filtrów tkaninowych. Pozostałości te są następnie myte, łączone i odrzucane. Klarowany roztwór jest dalej chłodzony w wymiennikach ciepła, zwiększając stopień przesycenia rozpuszczonego tlenku glinu i pompowany do wysokich, silolikowych osadów.

do roztworu w osadnikach dodaje się spore ilości kryształów wodorotlenku glinu w celu przyspieszenia separacji kryształów. Kryształy nasion przyciągają inne kryształy i tworzą aglomeraty; są one klasyfikowane jako materiał o większych rozmiarach i drobniejszy materiał, który jest poddawany recyklingowi jako materiał siewny. Aglomeraty kryształów wodorotlenku glinu wielkości produktu są filtrowane, przemywane w celu usunięcia uwięzionych substancji żrących lub roztworu i kalcynowane w piecach obrotowych lub stacjonarnych kalcynatorach ze złożem fluidalnym w temperaturach przekraczających 960 ° C (1750 °F). Wolna woda i woda, która jest chemicznie połączona, są odpychane, pozostawiając komercyjnie czysty tlenek glinu – lub tlenek glinu-suchy, drobny, biały proszek podobny do cukru w wyglądzie i konsystencji. Jest to pół aluminium i pół tlenu wagowo, połączone tak mocno, że ani chemikalia, ani samo ciepło nie mogą ich rozdzielić.

w czasie II Wojny Światowej opracowano proces kombinowany Alcoa do przetwarzania rud niższej jakości zawierających stosunkowo dużą zawartość krzemionki. Bardzo krótko, proces ten odzyskuje tlenek glinu, który połączył się z krzemionką podczas procesu trawienia i został odfiltrowany z Czerwonym błotem. Czerwone błoto nie jest wyrzucane, ale jest ogrzewane wapieniem (węglanem wapnia) i sodą sodową (węglanem sodu) w celu wytworzenia spiekanego produktu zawierającego wymywalny tlenek glinu sodu. Produkt ten jest trawiony lub ługowany w sposób podobny do tego, jaki ma miejsce w przypadku boksytu w celu ekstrakcji tlenku glinu sodu z nierozpuszczalnych materiałów żelaza, wapnia i krzemu. Następnie zawiesina przechodzi przez pozostałe etapy procesu firmy Bayer. Pozostałość po odpadach nazywana jest brązowym błotem.

Tlenek glinu wytwarzany w procesie Bayera jest dość czysty, zawiera tylko kilka setnych 1% żelaza i krzemu. Główne zanieczyszczenie, soda resztkowa, występuje na poziomie 0,2 do 0,6 procent. Oprócz tego, że jest podstawowym surowcem do produkcji metalicznego aluminium, sam tlenek glinu jest ważną substancją chemiczną. Jest szeroko stosowany w przemyśle chemicznym, ogniotrwałym, ceramicznym i naftowym (patrz poniżej związki chemiczne).

Rafinacja czterech ton boksytu daje około dwóch ton tlenku glinu. Typowa instalacja tlenku glinu, wykorzystująca proces Bayer, może produkować 4000 ton tlenku glinu dziennie. Koszt tlenku glinu może się znacznie różnić w zależności od wielkości i wydajności zakładu, kosztów pracy i kosztów ogólnych oraz kosztów boksytu.