BRPI0917097B1 - Processo de produção de tri-hidrato de alumina por ataque alcalino de bauxita - Google Patents

Abstract

PERFEIÇOAMENTO NO PROCESSO BAYER DE PRODUÇÃO DE TRI-HIDRATO DE ALUMINA, O REFERIDO PROCESSO COMPREENDENDO UMA ETAPA NA QUAL O LICOR SUPERSATURA-DO É FILTRADO À ALTA TEMPERATURA ANTES DE DECOMPOSI-5 ÇÃO. A presente invenção refere-se a um processo de produção de tri-hidrato de alumina por ataque alcalino de bauxita, segundo as etapas gerais do processo Bayer, e no decorrer do qual, após decantação e antes da decomposição, o licor de aluminato sofre uma filtragem, a referida filtragem de 10 segurança, de modo que, na saída da filtragem ele contenha menos de 10 mg/l de partículas insolúveis, caracterizado pelo fato de, no decorrer da refe-rida filtragem de segurança, se utiliza um dispositivo de filtragem, compreen-dendo uma zona na qual o licor é submetido, após passagem pela referida meio de filtragem a uma pressão superior a 0,2 mPa (2 bar), de preferência 15 superior a 0,3 mPa (3 bar). De preferência, esse dispositivo compreende também uma zona na qual o licor é submetido, antes da passagem pelo meio de filtragem, a uma pressão superior a 0,5 mPa (5 bar), de preferência superior a 0,6 mPa (6 bar), tipicamente próxima de 0,7 mPa (7 bar). Desse modo, o licor de aluminato pode ser mantido a uma temperatura elevada no (...).

Description

[0001] A presente invenção refere-se a um processo de produção de tri-hidrato de alumina por ataque alcalino de bauxita, segundo o processo Bayer, comportando a moagem, depois o ataque dessa bauxita moída por colocação em contato um licor de aluminato de sódio, o ataque levando à formação de uma suspensão que se trata para separar os resíduos insolúveis do licor de aluminato de sódio, o licor de aluminato assim obtido sendo em seguida decomposto, depois reciclado como licor de ataque após ter sido separado do tri-hidrato de alumina precipitado no decorrer da decomposição. A invenção refere-se mais particularmente a um processo que permite aumentar a produtividade do licor, quando de sua decomposição.

[0002] O processo Bayer amplamente descrito na literatura especializada constitui a técnica essencial de produção de alumina destinada a ser transformada em alumínio, por eletrólise ígnea. Segundo esse processo, o minério de bauxita é atacado a quente por meio de um licor de alumina de sódio com concentração apropriada (licor de ataque), provocando assim a solubilização da alumina nesse licor de aluminato e a obtenção de uma suspensão constituída de partículas do minério que não foram dissolvidas no decorrer do ataque (resíduo inatacado ou "lamas vermelhas") nesse licor de aluminato de sódio.

[0003] Em geral, a suspensão é diluída e as lamas são separadas do licor de aluminato por decantação. Uma vez separado dessas lamas o licor é resfriado até uma temperatura na qual ele se acha em um estado em elevado desequilíbrio de supersaturação. Ele é denominado nesse estágio "licor supersaturado". Partículas de tri-hidrato de alumina são então inseminadas com a finalidade de provocar a "decomposição" do licor supersaturado, isto é, a precipitação da alumina sob a forma de tri-hidrato de alumina. Enfim, o licor de aluminato de sódio, pobre em alumina, devido à precipitação, denominada "licor decomposto" é reciclado para a etapa de ataque da bauxita, após ter sido concentrado por evaporação e fornecimento eventual e hidróxido de sódio.

[0004] É bem conhecido que as condições de tratamento devem ser adaptadas ao grau de hidratação e à estrutura cristalográfica da alumina contida na bauxita, assim como a natureza, e ao teor das impurezas que ela contém. As bauxitas contendo a alumina no estado de mono-hidrato (boemita, diáspora) são mais difíceis de atacar do que a bauxita contendo a alumina no estado de tri-hidrato e são tratadas segundo o processo Bayer a temperaturas superiores a 200°C, geralmente compreendidas entre 220 e 300°C. As bauxitas contendo alumina no estado de tri-hidrato (gibisita, hidrargilita) são tratadas a temperaturas inferiores a 200°C e geralmente compreendidas entre 100 e 170°C. Assim, quer as bauxitas sejam de mono-hidratos ou de tri-hidratos, elas são atacadas sob pressões em geral superiores à pressão atmosférica, a suspensão resultante da mistura de minério moído e do licor de aluminato passando, por exemplo, por uma sucessão de autoclaves ou de trocadores de calor tubulares. A pressão, frequentemente evocada no texto que se segue, é expressa com unidades práticas comuns, a saber a atmosfera ou mPa (bar), que correspondem cada um a 100 000 pascals, ou ainda 100 000 newtons por metro quadrado. Ela é, além disso, expressa em valor absoluto: uma pressão de 0,2 mPa (2 bar) corresponde, por exemplo, a uma superpressão de 0,1 mPa (1 bar) aproximadamente em relação à pressão atmosférica, ela própria de 0,1 mPa (1 bar).

[0005] Os principais fatores que agem sobre o rendimento de ataque da bauxita são a temperatura e a concentração em hidróxido de sódio ou soda cáustica "livre", isto é capaz de dissolver a alumina. É comum expressar a soda cáustica pelo grupamento de base Na2O e dar a concentração em soda cáustica em gramas de Na2O por litro (g de Na2O/l). Caracteriza-se, por outro lado, o estado de saturação ou de estabilidade dos licores pela relação ponderal. Rp = concentração em Al2O3 dissolvida (em g/l)/concentração em Na2O cáustico (em g/l)

[0006] Essa relação ponderal Rp, característica do estado de saturação em alumina dissolvida no licor do ciclo Bayer permite determinar a produtividade do licor, quando de sua decomposição. Esta é definida pela quantidade de alumina restituída, sob a forma de tri- hidrato de alumina, após decomposição do licor supersaturado levada a um volume determinado de licor supersaturado. A produtividade, expressa em quilogramas de alumina por metro cúbico de licor de aluminato (kg de Al2O3/m3), é obtida, multiplicando-se a variação do Rp antes e depois da decomposição pela concentração em soda cáustica do licor supersaturado.

[0007] Quer as bauxitas sejam de mono-hidratos ou de tri-hidratos, a produtividade da decomposição será tanto melhor quanto mais elevada for a relação Rp atingida após o ataque. Todavia, a diluição e o resfriamento efetuados sobre a suspensão para facilitar a separação líquido/sólido, o tempo de permanência do licor nos dispositivos, permitindo separá-la dos resíduos insolúveis (em geral decantadores), criam condições tais como o risco de retrogradação será tanto mais forte quanto mais elevado for o Rp. A retrogradação é um fenômeno a evitar, pois ela se traduz pela precipitação prematura do tri-hidrato de alumina que, em vez de ser coletado na cadeia de decomposição, se mistura aos resíduos insolúveis e é colocado em descarga com eles. O risco de retrogradação ínsita, portanto a limitar o valor do Rp, de modo que a rapidez com a qual pode se efetuar a separação entre os resíduos insolúveis e o licor de aluminato supersaturado influi muito sobre o rendimento e a produtividade do processo.

[0008] No início da indústria da alumina, a separação dos resíduos insolúveis era feita por filtragem, sobre filtro - prensa. Essa técnica é utilizada apenas em casos excepcionais, em proveito da sedimentação, realizada em decantadores de funcionamento contínuo. A separação por decantação dos resíduos insolúveis permite, com efeito, tratar em contínuos fluxos importantes com custos de funcionamento baixos. Em geral, a decantação é feita após diluição e resfriamento da suspensão que é levada à pressão atmosférica. Todavia, a requerente concebe um dispositivo, descrito na patente US 5 407 561, que permite decantar uma suspensão injetada sob pressão, a uma temperatura mais elevada. Com esse dispositivo, o tempo de decantação é menor, o que permite diminuir o risco de retrogradação ou, de risco igual, aumentar o Rp visado após ataque e assim aumentar a produtividade do licor quando da decomposição.

[0009] Após a decantação e antes de sua chegada na cadeia de decomposição, o licor supersaturado que contém ainda tipicamente 100 a 300 mg/l de matéria seca, sofre, em geral, uma filtragem, denominada filtragem de segurança. Utiliza-se para isto em geral dos filtros de tipo Kelly. Esses filtros, descritos na patente GB 179 355, são filtros destinados a equipar cubas no interior das quais disposições móveis de armações metálicas suportam superfícies filtrantes. O princípio de base da filtragem consiste em provocar a passagem do líquido através de uma difusão filtrante cujos orifícios permitem a passagem do líquido, mais impedem aquela das partículas. Tal como descrito na patente de origem, a passagem da suspensão através do meio de filtragem se fazia por simples gravidade. Mas a resistência ao escoamento de líquido devido não somente à difusão filtrante, mas também à camada de partículas acumuladas contra este último, camada comumente denominada "torta" obriga a colocar a suspensão sob pressão, por exemplo, por meio de bombas que consomem uma energia tanto mais importante quanto mais elevada for a pressão necessária. Naturalmente, é preciso proceder de maneira cíclica à eliminação dessa torta, quando ele atinge uma certa espessura, para que sua resistência tenha um valor médio aceitável.

[00010] Com os primeiros modelos de filtros Kelly, a eliminação da torta era feita abrindo as cubas e desmontando regularmente as armações. Melhorias foram feitas, por exemplo, posicionando as armações verticalmente e impregnando um meio que permite descolar a torta que cai então sob seu próprio peso no fundo da cuba do filtro, de onde ela é evacuada. Esse meio pode ser um meio mecânico, por exemplo, um meio que imprime sacudidelas nas superfícies filtrantes, ou ainda um ou vários jatos de líquido que impactam em vários locais a torta ou varrem a superfície desta. Mas, de preferência, realiza-se uma contracorrente de líquido, enviando a contrassenso, sob pressão ou por simples gravidade, uma parte do líquido já filtrado, dito "filtrado", através da difusão filtrante. Dispositivos, tais como aqueles descritos na patente europeia EP 0 226 478 são atualmente frequentemente utilizados para realizar a filtragem de segurança.

[00011] A torta de filtragem contém, em geral não somente partículas de resíduo insolúvel proveniente da bauxita, mas também produtos insolúveis, tais como aluminatos tricálcicos ou hidrogenados que resultam da reação do licor de aluminato com a cal ou o aluminato tri- cálcico hexa-hidratado, esta sendo utilizada, em geral, como adjuvante de filtragem e injetada a montante do filtro de segurança. A torta é seja evacuada, seja reutilizada na cadeia Bayer, conforme indicado na patente francesa FR 2 860 78, para reduzir o engorduramento nos trocadores de calor.

[00012] Apesar de todos os aperfeiçoamentos já fornecidos ao processo Bayer, a preocupação constante da requerente é de desenvolver um processo Bayer de produção de tri-hidrato de alumina por ataque de bauxita que seja cada vez mais de desempenho, em particular que apresenta uma produtividade na decomposição tão forte quanto possível com um risco de retrogradação tão baixo quanto possível.

[00013] Um primeiro objeto, de acordo com a invenção é um processo Bayer de produção de tri-hidrato de alumina por ataque alcalino de bauxita, no qual o minério de bauxita é atacado por meio de um licor de aluminato de sódio com concentração apropriada (licor de ataque), provocando assim a solubilização da alumina nesse licor de aluminato de sódio e a obtenção de uma suspensão, compreendendo esse licor enriquecido em alumina dissolvida e partículas do minério que não foram dissolvidas no decorrer do ataque (resíduo inatacado ou "lamas vermelhas"), as lamas vermelhas sendo em seguida separadas desse licor de aluminato de sódio, tipicamente por decantação, esse licor de aluminato sendo colocado em um estado em forte desequilíbrio de supersaturação (licor supersaturado) tipicamente por resfriamento e diluição, processo no qual, após uma etapa de filtragem de segurança, compreendendo ou não um acréscimo de adjuvantes de filtragem no decorrer da qual a concentração em partículas insolúveis do licor de aluminato é levada a um valor inferior a 10 mg/l, partículas de tri-hidrato de alumínio são introduzidas nesse licor supersaturado com a finalidade de provocar a decomposição, isto é, a precipitação da alumina sob a forma de tri-hidrato de alumina e no qual, após decomposição, o licor de aluminato de sódio, pobre em alumina devido à precipitação ("licor decomposto") é reciclado para a etapa do ataque na bauxita, após ter sido concentrada, tipicamente por evaporação e fornecimento eventual em hidróxido de sódio, esse processo sendo caracterizado pelo fato de, no decorrer dessa etapa de filtragem de segurança, se utiliza um dispositivo de filtragem, compreendendo uma zona na qual o licor é submetido, após passagem por esse meio de filtragem a uma pressão a 0,2 mPa (2 bar), de preferência superior a 0,3 mPa (3 bar). De preferência, para auxiliar o licor a atravessar o meio de filtragem, uma pressão superior é aplicada a montante do referido meio de filtragem. Nessa variante preferida, esse dispositivo de filtragem compreende também uma zona na qual o licor é submetido, antes da passagem pelo meio de filtragem, a uma pressão superior a 0,5 mPa (5 bar), de preferência superior a 0,6 mPa (6 bar), tipicamente próxima de 0,7 mPa (7 bar).

[00014] Mantendo-se o licor sob pressão a jusante da filtragem de segurança conforme indicado no processo, de acordo com a invenção, torna-se possível levar a temperatura a desse licor a uma temperatura superior à temperatura habitualmente utilizada na técnica anterior que era próxima de 100°C. Pode-se atingir no caso, segundo a pressão imposta, uma temperatura superior a 120°C, de preferência superior a 130°C, de preferência ainda superior a 140°C. Com essa temperatura e essa pressão, o Rp de equilíbrio associado ao licor de aluminato é mais elevado do que na técnica anterior, de modo que a taxa de saturação desse licor se aproxime, o que, para um mesmo tempo de permanência no dispositivo da filtragem de segurança, expõe esta a um risco de retrogradação nitidamente melhor.

[00015] Mantendo-se o risco de retrogradação a um nível comparável aquele que era até o presente aceito, é possível visar uma taxa de supersaturação mais elevada do que na técnica anterior. De preferência, emprega-se um adjuvante de filtragem apropriado que, favorecendo um tempo de permanência mais curto do licor no dispositivo de filtragem, permite visar uma taxa de saturação ainda mais elevada. Vantajosamente, o adjuvante de filtragem empregado na filtragem de segurança é escolhido dentre materiais, tais como a cal, os aluminatos tri-cálcicos ou ainda a walastonita. O grupo dos aluminatos tri-cálcicos agrupa: - certos hidrogenatos, que são silicatos hidroxilados de fórmula geral X3 Y2 (SiO4)3-x (OH)4x, em que X = Ca e Y = Al; no processo Bayer, é de uso de representação desses hidrogenados pela seguinte fórmula geral: 3 XO, Y2 O3, (6-2k) H2O, k SiO2. em que X = Ca, Y = Al e em que k está compreendido entre 0 e 3; o hidrogenado correspondendo a k = 0 sendo o aluminato tri- cálcico hexa-hidratado; - hidrogenados substituídos oriundos da família precedente, por exemplo, por substituição parcial do cálcio (até 10% atômico) ou o alumínio (até 20% atômico) por um outro metal: o cálcio pode ser substituído pelo ferro (íon ferroso), o manganês ou o magnésio, o alumínio pode ser substituído pelo cromo ou pelo ferro (íon férrico).

[00016] A requerente constatou que era possível levar a taxa de supersaturação Rp do licor de aluminato a um valor superior a 1,25, sem que o risco de precipitação intempestiva no dispositivo de filtragem se torne redibitório. Quando a temperatura pode ser mantida a um valor superior a 140°C, tipicamente 140°C - 145°C, pode-se levar um índice de saturação Rp a um valor próximo de 1,35, até mesmo mais. Assim, pode-se obter, graças ao processo, de acordo com a invenção, a concentração cáustica constante, uma produtividade à decomposição notavelmente melhorada, da ordem de 10 a 30%. A título indicativo, a concentração cáustica de um licor de aluminato de sódio destinado a atacar uma bauxita rica em alumina presente sob a forma de tri-hidrato é tipicamente próxima de 120 g - 170 g de Na2O/litro.

[00017] Por outro lado, uma outra vantagem decorre da manutenção do licor sob pressão a jusante da filtragem de segurança: é possível filtrar um licor a uma temperatura superior a 120°C, de preferência superior a 130°C, de preferência ainda superior a 140°C, o que permite dispor de um licor muito menor viscoso que na técnica anterior. Essa menor viscosidade tem, por conseguinte, uma alta significativa da taxa de filtragem e uma diminuição da resistência ao escoamento por unidade de superfície do meio de filtragem. Portanto, tem-se a possibilidade, com desempenho equivalente, de diminuir a superfície filtrante, até mesmo o número de dispositivos de filtragem a nível da filtragem de segurança.

[00018] Na prática, a temperatura de dissolução ótima da hidrargilita sendo próxima de 155°C, não é mais interessante elevar a temperatura a um valor nitidamente superior a 160°C, pois isto necessitaria da aplicação de uma pressão antes da filtragem superior a 0,9 mPa (9 bar) aproximadamente. Desse modo, para circuitos Bayer destinados a tratar das bauxitas contendo essencialmente a alumina, sob a forma de tri- hidrato, utiliza-se, segundo a invenção, um dispositivo que compreende uma zona na qual o licor é submetido, antes da passagem pelo meio de filtragem, a uma pressão compreendida entre 0,5 e 0,9 mPa (5 e 9 bar), de preferência entre 0,6 e 0,8 mPa (6 e 8 bar), tipicamente próxima de 0,7 mPa (7 bar) e uma zona à qual o licor é submetido, após passagem por esse meio de filtragem a uma pressão compreendida entre 0,2 mPa e 0,6 mPa (2 bar e 6 bar), de preferência entre 0,3 e 0,5 mPa (3 e 5 bar).

[00019] Todavia, para bauxitas ricas em alumina presente sob a forma de mono-hidrato (boemita, diáspora), os limites superiores de pressão e de temperatura indicados acima podem ser ultrapassados.

[00020] Mas uma outra limitação prática da temperatura é imposta pela manutenção do material do meio de filtragem para o qual as condições de emprego são particularmente constrangedoras: o material deve não somente ter boas características mecânicas à temperatura de uso, mas deve também resistir ao meio alcalino agressivo. Além disso, as partículas muito finas fecham rapidamente os poros do meio de filtragem e impedem limpar este eficazmente. A requerente constatou que era preferível substituir o difusão de filtragem classicamente utilizado na filtragem de segurança da técnica anterior, tipicamente em tela em polipropileno não tecido perfurado, por uma difusão escolhida dentre as poliamidas (PA), em particular as poliamidas aromáticas (aramidas), polifluoreto de vinilideno (PVDF), o politetraflúor etileno (PTFE) e, de preferência, o polissulfeto de fenileno (PPS). Vantajosamente, essa difusão se apresenta sob a forma de uma chapa em um desses materiais, não tecido e perfurado, bem adaptado para banhar em meio alcalino de elevada concentração cáustica levado à alta temperatura.

[00021] Para manter o licor de aluminato de sódio a essas pressões, quando da filtragem de segurança, emprega-se vantajosamente pelo menos um dispositivo que compreende uma cuba, um meio de filtragem, o licor sendo introduzido, antes da filtragem, na primeira zona e passando, após filtragem, na segunda zona. O referido dispositivo compreende também meios previstos para destacar, na primeira zona, a torta de filtragem do meio de filtragem, enquanto que o licor de aluminato de sódio permanece a uma pressão superior a 0,2 mPa (2 bar).

[00022] Na prática anterior, a filtragem de segurança compreendia, em geral, vários filtros que funcionam em paralelo, de modo que um dentre eles podia facilmente ser colocado fora de circuito para a retirada da torta de filtragem e a limpeza do meio de filtragem ("desbaste"). O desbaste se fazia à pressão atmosférica. No caso, no âmbito da invenção, não basta isolar o dispositivo de filtragem do circuito Bayer durante o desbaste, pois este deve fazer sob uma pressão pelo menos superior a 0,2 mPa (2 bar), de preferência pelo menos superior a 0,3 mPa (3 bar), de forma a evitar uma precipitação intempestiva de tri- hidrato de alumina sobre o meio de filtragem. Com efeito, essa precipitação tornava rapidamente imprópria a qualquer utilização posterior as peças do dispositivo de filtragem que estão em contato com esse licor, a saber, as armações de filtro, as tubulações de alimentação e de saída do licor, as peças internas e, evidentemente, o próprio meio de filtragem.

[00023] Vários meios podem ser previstos para destacar a torta de filtragem do meio de filtragem, mas todos devem permitir realizar o destacamento em um dispositivo de filtragem mantido sobre pressão. Pode-se assim considerar: a) um ralador que se desloca, por translação ou por rotação, paralelamente à superfície do meio de filtragem, podendo funcionar de forma descontínua, em função da espessura atingida pela torta e da resistência ao escoamento que daí resulta, ou podendo funcionar de forma contínua, em associação com um sistema de aspiração contínua, por exemplo, colocado no próprio interior do dispositivo de filtragem, conforme sugerido em EP 0 382 202; b) um sistema que compreende várias válvulas dispostas sobre as tubulações de entrada e de evacuação do licor que permitem o isolamento do dispositivo de filtragem em relação ao circuito Bayer e em relação ao exterior submetido à pressão atmosférica, o licor de aluminato preso no circuito isolado sendo então colocado em circulação de forma a efetuar uma limpeza do meio de filtragem. Pode-se utilizar para isso; b1) seja uma bomba secundária que se coloca em funcionamento após ter isolado o dispositivo de filtragem, ou ainda para projetá-la sob a forma de jatos violentos sobre a superfície da torta; b2) seja um dispositivo de estocagem do licor filtrado colocado acima do dispositivo de filtragem: quando este é isolado e a bomba de alimentação não age mais, o licor estocado nesse dispositivo de estocagem desce por gravidade para o meio de filtragem para atravessá-lo a contracorrente, destacar e arrastar o resto da torta de filtragem. Uma instalação similar àquela descrita em EP 0 226 478 pode ser utilizada para aplicar essa modalidade, com a diferença mais ou menos que o reservatório de evacuação dos restos da torta não deve estar à pressão atmosférica.

[00024] Os meios previstos para evacuar os fragmentos da torta destacados do meio de filtragem podem ser de várias naturezas. Todavia, o destacamento foi feito de forma contínua ou descontínua, os fragmentos de torta destacados do meio de filtragem, que se apresenta sob a forma de uma lama mais ou menos homogênea, são, antes de serem evacuados e levados à pressão atmosférica, extraídos do dispositivo de filtragem por arrastamento em uma tubulação de evacuação, cuja primeira extremidade é conectada a essa primeira zona e cuja outra extremidade é conectada a um dispositivo de evacuação das lamas. Vantajosamente, essa tubulação de evacuação é munida de uma válvula que permite isolar o dispositivo de filtragem do dispositivo de evacuação das lamas oriundas da torta de filtragem.

[00025] O dispositivo de evacuação das lamas oriundas da torta de filtragem pode se apresentar sob várias formas, em função dos dispositivos existentes sobre o circuito Bayer considerado. Por exemplo, se, a montante da filtragem de segurança, colocou-se um decantador sob pressão do tipo daquele descrito em US 5 407 561, aparece como vantajoso ligar a tubulação de evacuação dos fragmentos da torta de filtragem à canalização que alimenta o decantador sob pressão ou suspensão, ou ainda, de preferência, ao sistema de evacuação das lamas vermelhas situada em subderramamento desse decantador sob pressão. Mas é possível também, em particular, quando a cadeia Bayer comporta decantadores clássicos sob pressão atmosférica, ligar essa tubulação de evacuação das lamas oriundas da torta de filtragem a um poço de evacuação, esse poço podendo ele próprio: - seja ser separado do dispositivo de filtragem, de tempos em tempos, a momentos escolhidos em função do enchimento do poço: fecha-se uma válvula colocada sobre a tubulação de evacuação, de forma a colocar o poço temporariamente à pressão atmosférica, depois em esvaziá-lo de seu conteúdo por gravidade ou com o auxílio de um extrator; - seja estar em comunicação com um dispositivo de extração, tipicamente um extrator sob a forma de um compartimento que compreende uma perfuração na qual gira, por intermitência ou em contínuo, um parafuso sem fim ou um tambor com alhetas, a extremidade do filete ou das alhetas estando em contato estanque com a parede dessa perfuração, esse extrator tendo uma zona de entrada que se comunica com esse poço e uma zona de saída que se comunica com o exterior, a estanqueidade sendo tal que, enquanto o compartimento do extrator está cheio de lama, não há comunicação direta com a pressão atmosférica, de modo que uma pressão suficiente, tipicamente superior a 0,2 mPa (2 bar), pode ser mantida permanentemente no meio do poço. Evidentemente, uma válvula de segurança pode ser também colocada sobre a tubulação de evacuação, de modo a proteger o dispositivo de filtragem de qualquer risco de despressurização no poço.

[00026] Assim, no processo, de acordo com a invenção, pode-se sempre realizar a filtragem de segurança com vários dispositivos de filtragem que funcionam em paralelo, de modo que um dentre eles pode facilmente ser colocado fora do circuito Bayer quando de seu desbaste, mas esse desbaste deve ser feito a uma pressão superior à pressão atmosférica, tipicamente superior a 0,2 mPa (2 bar).

[00027] Evidentemente, a primeira zona como a segunda zona são concebidas como compartimentos que devem trabalhar constantemente sob pressão. O licor de aluminato deve permanecer, na saída de filtragem, submetido a uma pressão sempre superior a 0,2 mPa (2 bar), mesmo quando do destaque e da evacuação da torta de filtragem, operações que são realizadas na primeira zona. A primeira zona é conectada a duas canalizações, uma canalização de entrada do licor de aluminato sob pressão e uma tubulação de evacuação da torta de filtragem. A segunda zona é conectada a uma canalização de saída do licor de aluminato sob pressão que é dirigido a jusante para um dispositivo consagrado à etapa de expansão, de resfriamento e de diluição, prévia à decomposição.

[00028] Em uma modalidade preferida da invenção, a montante da filtragem de segurança, o licor de aluminato é separado das lamas vermelhas por decantação sob pressão. Para isso, utiliza-se um dispositivo de decantação sob pressão (decantador pressurizado), compreendendo: - um recipiente que tem uma parede cilíndrica alongada, uma extremidade superior fechada e uma parte inferior cônica destinada a acolher as partículas sólidas; - um agitador montado para girar ao longo de uma superfície interior da parte inferior; - um dispositivo de descarga montado sob a parte inferior, compreendendo pelo menos uma abertura e uma bomba com subderramamento para evacuar os sólidos decantados, sem perda de pressão no aparelho; - pelo menos um meio de decantação que permite detectar o nível dos sólidos atingido no aparelho sem perturbar substancialmente o depósito dos sólidos; e - uma tubulação de alimentação, permitindo receber o fluxo que entra de uma suspensão pressurizada, essa tubulação de alimentação apresentando uma abertura acima do nível dos sólidos decantados no aparelho.

[00029] Vantajosamente, essa suspensão é decantada em um decantador pressurizado, tal como aquele descrito acima, sendo mantida a uma temperatura superior a 120°C, de preferência superior a 130°C, tipicamente a uma temperatura compreendida entre 140°C e 170°C, de preferência próxima de 160°C, e o sobrederramamento desse decantador pressurizado é conduzido, com ou sem resfriamento, para esse dispositivo de filtragem de segurança. Conforme indicado anteriormente, o dispositivo de evacuação das lamas oriundas da torta de filtragem compreende uma tubulação de evacuação que pode ser ligada à tubulação de alimentação que permite receber o fluxo que entra de uma suspensão pressurizada nesse decantador pressurizado, ou ainda, de preferência, nas proximidades do subderramamento desse decantador pressurizado, os sólidos decantados sendo evacuados por esse dispositivo de descarga montado sobre a parte inferior do decantador pressurizado. Evidentemente, é vantajoso parafusar um ponto de ligação da tubulação de evacuação da torta de filtragem sobre o circuito de evacuação das lamas do decantador pressurizado que corresponda a uma pressão ligeiramente inferior àquela existente na primeira zona do dispositivo da filtragem de segurança.

[00030] Os meios previstos para evacuar o licor oriundos do filtro, após filtragem através do meio de filtragem podem ser de várias naturezas. A passagem do licor de aluminato através do meio de filtragem é contínua, mas pode ser parada temporariamente, quando dos ciclos de descolamento da torta. Uma vez destacados, os restos podem ser evacuados do dispositivo de filtragem e extraídos do circuito por intermitência ou em contínuo. Todavia, a extração é efetuada de forma contínua ou descontínua, o licor filtrado através do meio de filtragem, que se apresenta sob a forma de um licor contendo uma quantidade muito pequena de partículas sólidas, é, antes de ser evacuado do dispositivo de filtragem por arrastamento em uma tubulação evacuação cuja primeira extremidade é conectada a essa primeira zona e cuja outra extremidade é concentrada em um dispositivo de evacuação. Vantajosamente, essa tubulação de evacuação é munida de uma válvula que permite isolar o dispositivo de filtragem do dispositivo de evacuação do licor filtrado. A mesmo título que a torta, esse licor filtrado deve ser extraído, mantendo-se uma pressão superior à pressão atmosférica, tipicamente superior a 0,2 mPa (2 bar), de preferência 0,3 mPa (3 bar).

[00031] O dispositivo de evacuação do licor oriundo da filtragem pode ser apresentado sob várias formas, em função dos dispositivos existentes sobre o circuito Bayer considerado. Por exemplo, o licor extraído sob pressão pode ser resfriado a uma temperatura inferior à temperatura de ebulição à pressão atmosférica, tipicamente uma temperatura inferior a 100°C, de preferência inferior a 80°C, por exemplo, por meio de um trocador de calor líquido/líquido, a pressão sendo mantida no decorrer desse resfriamento. O licor é em seguida expandido para levar sua pressão à pressão atmosférica com o auxílio, por exemplo, de uma válvula de regulagem ou de um orifício aberto na parede da canalização na qual circula esse licor de aluminato.

[00032] Também, poderá ser previsto ligar essa tubulação de evacuação do licor oriundo da filtragem a um poço de evacuação, esse poço podendo ele próprio: - seja ser separado do dispositivo de filtragem, de tempos em tempos, em momentos escolhidos em função do enchimento do poço: fecha-se uma válvula colocada sobre a tubulação de evacuação, de forma a colocar o poço temporariamente à pressão atmosférica, depois esvaziá-lo de seu conteúdo por gravidade ou com o auxílio de um extrator; - seja estar em comunicação com o dispositivo de extração que funciona por intermitência ou em contínuo, tipicamente um extrator sob a forma de um compartimento que compreende uma perfuração no qual gira um parafuso sem fim ou um tambor com alhetas, a extremidade do filete ou das alhetas estando em contato estanque com a parede dessa perfuração, esse extrator tendo uma zona de entrada que se comunica com esse poço e uma zona de saída que se comunica com o exterior, a estanqueidade sendo tal que, enquanto o compartimento do extrator é cheio de licor, não há comunicação direta com a pressão atmosférica, de modo que uma pressão suficiente, tipicamente superior a 0,2 mPa (2 bar), pode ser mantida permanentemente no meio do poço. Evidentemente, uma válvula de segurança pode ser também instalada sobre a tubulação de evacuação, de forma a proteger o dispositivo de filtragem de qualquer risco de despressurização no poço. Exemplo de Realização (figura).

[00033] A figura ilustra esquematicamente um ciclo Bayer melhorado, segundo a invenção, no qual se mói a bauxita 10 por moagem úmida (B), no caso em presença de uma alíquota L2 do licor de ataque L0. Uma alíquota L1, que representa a maior parte do licor de ataque L0, tipicamente mais de 80% não é voltada para a moagem úmida da bauxita. Ele é acrescentado à suspensão S1 oriunda da moagem úmida para se obter uma suspensão S10 que é preaquecida em uma cadeia de preaquecimento (C). A suspensão S100 assim preaquecida é introduzida na cadeia de ataque (A). O ataque é feito sob pressão a 160°C. A cadeia de ataque se apresenta sob a forma de uma série de autoclaves nos quais a suspensão deve circular. Em fim de ataque, a suspensão possa por trocadores de calor que, por exemplo, participam do preaquecimento da suspensão antes do ataque. Em fim de ataque, no decorrer da etapa opcional (D1), a pressão é reduzida a um valor p' superior à pressão atmosférica, tipicamente próxima de quatro atmosferas. A suspensão S2, cuja temperatura é baixada a 145°C, é dirigida para um dispositivo de separação líquido/sólido (DP), tipicamente um decantador sob pressão no qual os resíduos insolúveis são separados do licor por gravitação: os resíduos insolúveis são evacuados sob a forma de lamas vermelhas 20 passando por um extrator 300, enquanto que o sobrederramamento L3, ainda carregado de algumas partículas, seu teor em matérias secas é da ordem de uma centena de mg/l, é dirigido para a filtragem (F), dita "filtragem vermelha" ou "filtragem de segurança". Através de uma bomba 200, o sobrederramamento é voltado para a filtragem de segurança com uma pressão próxima de 6-7 atmosferas. O filtrado L4 é um licor de aluminato supersaturado, cuja pressão é levada à pressão atmosférica no decorrer da etapa (D2), na qual ele é inicialmente resfriada a uma temperatura inferior a 80°C, por meio de um trocador de calor líquido/líquido, a pressão sendo mantida a um valor próximo de 0,6 mPa (6 bar), depois ele é espalhado para levar sua pressão à pressão atmosférica com o auxílio de uma válvula de regulagem (não representada). O licor L'4 espalhado é dirigido para a cadeia de decomposição (DC) onde ele é resfriado para fazer precipitar o tri-hidrato de alumina 30.

[00034] Na saída da cadeia de decomposição (DC), o licor pobre L5 é concentrado por evaporação (E) para ser dirigido de novo para o ataque (licor de ataque L0).

[00035] Aluminato tri-cálcico hexa-hidratado é empregado como adjuvante de filtragem 100 na filtragem de segurança F. O licor supersaturado provém, com efeito, do sobrederramamento dos decantadores e contém ainda uma certa quantidade de partículas sólidas. Estas se revelam, em geral, muito colantes e, para não bujonar a trama dos filtros, se acrescenta um adjuvante de filtragem que modifica o comportamento físico química dessas finas partículas. Utiliza-se em geral a cal ou o aluminato tri-cálcico, em particular o aluminato tri-cálcico hexa-hidratado. No âmbito desse exemplo, introduz-se, a montante da bomba 200, aluminato tri-cálcico hexa- hidratado 100 à razão de 0,95 g CaO por litro de licor.

[00036] No nível da filtragem de segurança F, a temperatura do licor de aluminato é próxima de 140°C, de modo que se pode filtrar um licor supersaturado L'3 cujo índice de saturação Rp é igual a 1,35. Sem o dispositivo, de acordo com a invenção, a filtragem de segurança só pode ser feita com a colocação sob pressão atmosférica do licor de aluminato na saída do filtro, de modo que a temperatura do licor no nível do filtro de segurança não pode ser superior a um valor próximo de 105°C, correspondente à temperatura de ebulição do licor à pressão atmosférica. A essa temperatura, não é possível permitir que o licor de segurança seja atravessado por um licor de aluminato tendo um Rp superior a 1,25, sem arriscar uma forte precipitação de hidrato de alumina sobre o meio de filtragem. Ao contrário, mantendo-se após filtragem o licor sob pressão, é possível manter este a uma temperatura nitidamente superior a 105°C, uma temperatura tal que permite filtrar um licor que tem um Rp elevado sem risco de precipitação intempestiva sobre o meio de filtragem. Dessa forma, na técnica anterior, mesmo se exatamente após o ataque o licor pudesse já atingir um Rp elevado, próximo de 1,35, seria preciso, para limitar os riscos de precipitação intempestiva, diluir esse licor, antes que ele passe à filtragem de segurança ("diluir" quer dizer no caso diminuir o Rp por aumento do teor em soda cáustica, por exemplo, acrescentando-se o licor de ataque ou um licor que tem um Rp mais fraco).

[00037] A torta de filtragem 111 assim formada é destacada do filtro e evacuada, sob a forma de uma lama, cujo teor em matérias secas fica próximo de 500 g/l, para um poço de evacuação 400. Uma válvula 410 permite separar o poço 400 do dispositivo de filtragem (F). Quando o poço está cheio, fecha-se a válvula 410 instalada sobre a tubulação de evacuação, de modo a colocar o poço temporariamente à pressão atmosférica, depois esvaziá-lo de seu conteúdo por gravidade.

Claims (25)

1. Processo de produção de tri-hidrato de alumina por ataque alcalino de bauxita, segundo as etapas gerais do processo Bayer, o processo compreendendo: a) se aprovisionar em minério de bauxita (10); b) atacar (A) o dito minério de bauxita (10) por meio de um licor de aluminato de sódio com concentração apropriada, provocando assim a solubilização da alumina contida no minério de bauxita nesse licor de aluminato de sódio e a obtenção de uma suspensão (S2) compreendendo o referido licor enriquecido com alumina dissolvida e lamas vermelhas formadas por partículas do minério que não foram dissolvidas no decorrer do ataque; c) separar o licor de aluminato de sódio das referidas lamas vermelhas: d) colocar o referido licor de aluminato de sódio em um estado em elevado desequilíbrio de supersaturação para formar um licor supersaturado; e) introduzir partículas de tri-hidrato de aluminato nesse licor supersaturado causando a decomposição (DC) do licor supersaturado e a precipitação da alumina sob a forma de tri-hidrato de alumina; f) após decomposição, concentrar o licor de aluminato de sódio, pobre em alumina devido à precipitação; e g) reciclar o referido licor para a etapa b) de ataque da bauxita, o referido processo no decorrer do qual, entre a etapa c) e a etapa d), o licor de aluminato (L'3) sofre uma filtragem de segurança (L), de modo que ao sair da filtragem de segurança o licor de aluminato contém menos de 10 mg/l de partículas insolúveis (teor de matéria seca), o referido processo sendo caracterizado pelo fato de, no decorrer da referida etapa de filtragem de segurança, se utilizar um dispositivo de filtragem, compreendendo uma zona na qual o licor é submetido, após passagem por um meio de filtragem, a uma pressão superior a 0,2 mPa (2 bar).

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o referido dispositivo de filtragem compreender também uma zona na qual o licor é submetido, antes da passagem pelo meio de filtragem, a uma pressão superior a 0,5 mPa (5 bar).

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de, no decorrer da referida filtragem de segurança, o licor de aluminato se achar a uma temperatura superior a 120°C.

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que no decorrer da referida filtragem de segurança, se injeta no licor de aluminato (L3) um adjuvante de filtragem (100).

5. Processo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o referido adjuvante de filtragem pertence ao grupo que agrupa a cal, os aluminatos tri-cálcicos e a walastonita.

6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de filtragem compreende uma zona na qual o licor é submetido, antes da passagem pelo meio de filtragem, a uma pressão compreendida entre 0,5 e 0,9 mPa (5 e 9 bar) e uma zona na qual o licor é submetido, após passagem pelo referido meio de filtragem a uma pressão compreendida entre 0,2 e 0,6 mPa (2 e 6 bar).

7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de filtragem compreende um meio de filtragem feito de um material escolhido dentre um grupo consistindo de: poliamidas, polifluoreto de vinilideno, o politetraflúor etileno e polissulfeto de fenileno.

8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que no decorrer da referida filtragem de segurança, se utiliza pelo menos um dispositivo de filtragem que compreende uma cuba, o meio de filtragem e pelo menos duas zonas separadas pelo referido meio de filtragem, o licor sendo introduzido, antes da filtragem, em uma primeira zona e passando, após filtragem, em uma segunda zona, o referido dispositivo compreendendo também meios previstos para destacar, na primeira zona, a torta de filtragem do meio de filtragem, enquanto que o licor de aluminato de sódio permanece a uma pressão superior a 0,2 mPa (2 bar).

9. Processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que os referidos meios previstos para destacar a torta de filtragem do meio de filtragem compreendem um ralador que se desloca, por translação ou por rotação, paralelamente à superfície do meio de filtragem, podendo funcionar de forma descontínua, em função da espessura atingida pela torta ou podendo funcionar de forma contínua, em associação com um sistema de aspiração contínua.

10. Processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que os referidos meios previstos para destacar a torta de filtragem do meio de filtragem comportam um sistema que compreende várias válvulas dispostas sobre as tubulações de entrada e de evacuação do licor que permitem o isolamento do dispositivo de filtragem em relação ao circuito Bayer e em relação ao exterior submetido à pressão atmosférica, o licor de aluminato preso no circuito isolado sendo então colocado em circulação de forma a efetuar uma limpeza do meio de filtragem.

11. Processo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o referido licor de aluminato é colocado em circulação usando uma bomba secundária que é posta em funcionamento isolar o dispositivo de filtragem para enviar o licor através do referido meio de filtragem contra a corrente, ou para borrifá-lo sob a forma de jatos violentos na superfície da torta.

12. Processo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o referido licor após a filtração passa por um dispositivo de estocagem colocado acima do dispositivo de filtragem, de modo que, quando este é isolado e a bomba de alimentação não opera mais, o licor estocado no dispositivo de estocagem volta para baixo por gravidade em direção ao meio de filtragem e passa através do meio de filtragem contra a corrente, removendo e levando restos da torta de filtragem.

13. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 12, caracterizado pelo fato de que os fragmentos de torta destacados do meio de filtragem são extraídos do dispositivo de filtragem e arrastados em uma tubulação de evacuação, cuja primeira extremidade é conectada à referida primeira zona e cuja outra extremidade é conectada a um dispositivo (400) de remoção das lamas (111) oriundas da referida torta.

14. Processo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a referida tubulação de evacuação é munida de uma válvula (410) que permite isolar o referido dispositivo de filtragem do dispositivo (400) de evacuação das lamas oriundas da torta de filtragem.

15. Processo, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o referido dispositivo para remoção das lamas oriundas da referida torta de filtragem compreende um coletor, o referido coletor podendo ser separado do referido dispositivo de filtragem, de tempos em tempos, em momentos escolhidos em função do enchimento do referido coletor, fechando a referida válvula localizada sobre a tubulação de remoção, de modo a trazer o coletor temporariamente à pressão atmosférica, depois esvaziá-lo de seu conteúdo por gravidade ou com o auxílio de um extrator.

16. Processo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o referido dispositivo para remoção das lamas oriundas da referida torta de filtragem compreende um coletor em comunicação com um dispositivo de extração que funciona por intermitência ou em contínuo, compreendendo um extrator que tem uma zona de entrada que se comunica com o referido coletor e uma zona de saída que se comunica com o exterior, a estanqueidade no meio do referido extrator sendo tal que, enquanto que este é enchido de lama, não há comunicação direta com a pressão atmosférica, de modo que uma pressão suficiente pode ser mantida permanentemente no meio do coletor.

17. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que no decorrer da etapa c), o referido licor de aluminato é separado das lamas vermelhas por decantação sob pressão.

18. Processo, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que se utiliza um decantador pressurizado compreendendo: - um recipiente que tem uma parede cilíndrica estendida, uma extremidade superior fechada e uma parte inferior cônica projetada para receber as partículas sólidas; - um agitador montado para girar ao longo de uma superfície interior da parte inferior; - um dispositivo de descarga montado sob a parte inferior, compreendendo pelo menos uma abertura e uma bomba com subderramamento para remover os sólidos decantados, sem perda de pressão no aparelho; - pelo menos um meio de decantação que permite detectar o nível dos sólidos atingido no aparelho sem perturbar substancialmente o depósito dos sólidos; e - uma tubulação de alimentação para receber o fluxo que entra de uma suspensão pressurizada, a referida tubulação de alimentação apresentando uma abertura acima do nível dos sólidos decantados no aparelho.

19. Processo, de acordo com a reivindicação 17 ou 18, caracterizado pelo fato de que a suspensão é decantada em um dispositivo de decantação sob pressão a uma temperatura superior a 120°C e no qual o sobrederramamento de um decantador pressurizado é conduzido para o referido dispositivo de filtragem.

20. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 19, caracterizado pelo fato de que o referido dispositivo para remoção das lamas de uma torta de filtragem derivada do meio de filtragem, que compreende uma tubulação de remoção que é ligada à tubulação de alimentação que permite receber o fluxo que entra de uma suspensão pressurizada no referido decantador pressurizado.

21. Processo, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que, durante a dita filtragem de segurança, pelo menos um dispositivo de filtragem é utilizado compreendendo um tanque, o meio de filtragem e pelo menos duas zonas separadas pelo meio de filtragem, o licor sendo introduzido, antes da filtragem, em uma primeira zona e passando, após a filtragem, por uma segunda zona, o dito dispositivo compreendendo ainda meios destinados a destacar a torta de filtragem do meio de filtragem na primeira zona, enquanto o licor de aluminato de sódio permanece a uma pressão maior do que 0,2 mPa (2 bar), na qual os fragmentos de torta removidos do meio de filtragem são extraídos do dispositivo de filtragem e carregados para dentro de uma tubulação de remoção, uma extremidade da qual é conectada à primeira zona e a outra extremidade é conectada a um dispositivo para remoção da lama vinda da dita torta, e no qual o dito dispositivo para remoção da lama vinda da torta de filtragem compreende outra tubulação de remoção a qual é conectada à um circuito de remoção de lama do referido decantador pressurizado, os sólidos decantados sendo removidos pela referida bomba com subderramamento, o ponto de ligação no referido circuito de evacuação de lama sendo escolhido de tal modo que a pressão nesse nível é ligeiramente inferior àquela na primeira zona do dispositivo de filtragem de segurança.

22. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 21, caracterizado pelo fato de que o licor, após a filtragem e antes de ser evacuado e levado à pressão atmosférica, é extraído do dispositivo de filtragem por arrastamento em uma tubulação de evacuação, cuja primeira extremidade é conectada à referida primeira zona e cuja outra extremidade é conectada a um dispositivo de evacuação.

23. Processo, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que a referida tubulação de evacuação é munida de uma válvula que permite isolar o dispositivo de filtragem do dispositivo de evacuação do licor filtrado.

24. Processo, de acordo com a reivindicação 22 ou 23, caracterizado pelo fato de que se resfria, mantendo-o sob pressão, o licor de aluminato que sai do dispositivo de filtragem a uma temperatura inferior à sua temperatura de ebulição à pressão atmosférica, por meio de um trocador de calor líquido/líquido, depois se expande o referido licor de aluminato, até que sua pressão atinja a pressão atmosférica com o auxílio de uma válvula de regulagem ou de um orifício aberto na parede da canalização na qual circula o referido licor de aluminato.

25. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 24, caracterizado pelo fato de que o adjuvante de filtragem é injetado no licor de aluminato a montante do dito dispositivo de filtragem.

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