ES2276454T3 - Proceso para la fabricacion de hidroxido de aluminio de grano grueso. - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de hidróxido de aluminio en bruto por medio de un procedimiento de Bayer en el que los valores de la alúmina del mineral que contiene alúmina se solublilizan a una temperatura relativamente alta en licor acuoso de sosa caústica y aluminato sódico y en la que estos valores de alúmina se cristalizan más tarde a una temperatura más baja en forma de hidróxido de aluminio.El procedimiento de fabricación de hidróxido de aluminio en bruto contiene la descomposición de un licor de aluminato alcalino sobresaturado en un procedimiento de precipitación de dos fases que tiene una fase de aglomeración y una fase de crecimiento. La fase de aglomeración tiene lugar en tanques de aglomeración, donde el licor se mezcla con hidróxido de aluminio fino para provocar la precipitación y formación de una suspensión, seguida de una fase de crecimiento, donde la suspensión se mezcla con hidróxido de aluminio en bruto.Típicamente la alimentación del licor de aluminato alcalino sobresaturado se reparte sobre un primer tanque de aglomeración e una temperatura del licor superior a 70-100{sup,0}C y un segundo tanque de aglomeración de una o más series de tanques de aglomeración a una temperatura del licor inferior a 50-80{sup,0}C, produciendo al final de la precipitación un hidróxido de aluminio en bruto concentrado, que produce después de la calcinación una alúmina arenosa con un contenido bajo en sosa ocluida, compatible una alta productividad de licor.
Description
Proceso para la fabricación de hidróxido de
aluminio de grano grueso.
La invención se refiere a un proceso para
fabricar hidróxido de aluminio de grano grueso por descomposición
de un líquido sobresaturado de aluminato alcalino en un proceso de
precipitación en dos pasos que tiene una etapa de aglomeración en
tanques de aglomeración conectados en serie, en el cual el líquido
se siembra con hidróxido de aluminio fino para inducir la
precipitación y formación de una suspensión, seguido por una etapa
de crecimiento, en la cual la suspensión se siembra con hidróxido
de aluminio de grano grueso.
La invención se refiere a la fabricación de
hidróxido de aluminio Al(OH)_{3} para el propósito
de fabricar alúmina de calidad metalúrgica que cumple los
requisitos de las fábricas metalúrgicas de aluminio modernas.
En particular, la invención se refiere a un
proceso para la fabricación de hidróxido de aluminio de grano
grueso por el Proceso Bayer en el cual las valores de alúmina del
mineral que contiene alúmina se solubilizan a una temperatura
relativamente alta en un líquido acuoso de sosa cáustica y
aluminato de sodio y en el cual estas valores de alúmina se
cristalizan más tarde a una temperatura inferior en forma de
hidróxido de aluminio. El hidróxido de aluminio, denominado también
producto hidrato, se calcina para producir una alúmina arenosa.
Este procedimiento de cristalización, al que se
hace referencia en lo sucesivo como precipitación, se mejora por
la siembra del líquido de aluminato de sodio sobresaturado
(denominado también el líquido impregnante) con hidróxido de
aluminio (denominado también simplemente "hidróxido" o incluso
"hidrato").
La invención se refiere más particularmente a un
modo de aplicación del Proceso Bayer en el cual la precipitación
se realiza en dos pasos, a saber una etapa de aglomeración seguida
por una etapa de crecimiento.
En la patente US 4.234.559, una etapa de
aglomeración se caracteriza por la siembra del líquido impregnante
con una cantidad controlada de hidrato relativamente fino al que
se hace referencia como la siembra fina, que permite alcanzar el
control de la granulometría del producto hidrato. Una etapa de
crecimiento subsiguiente se caracteriza por la siembra de la
suspensión que sale de la etapa de aglomeración con una cantidad
elevada de hidrato más grueso a la que se hace referencia como la
siembra gruesa para permitir que se alcance un alto rendimiento de
precipitación. Con objeto de hacerlo operativo, este proceso de
precipitación en dos pasos tiene que complementarse con la
clasificación del hidrato separado en siembra fina, siembra gruesa
y producto hidrato, y con la separación del líquido agotado
(denominado también líquido gastado) del hidrato.
Este proceso de precipitación en dos pasos
permite la producción de un producto hidrato con una distribución
de tamaños de partícula que exhibe una proporción de partículas
con diámetro menor que 45 micrómetros que no excede de 15% en peso
que puede ser tan baja como 3% en peso.
Este proceso de precipitación en dos pasos
permite también alcanzar una productividad de líquido alta, es
decir un alto rendimiento de precipitación de hidróxido de aluminio
por unidad de volumen de líquido impregnante. Así, pueden
alcanzarse comúnmente productividades de líquido de típicamente 70
a 85 g de Al_{2}O_{3} por litro de líquido en las condiciones
de operación industriales. Un rendimiento de 91, 7 g de
Al_{2}O_{3} se alcanzó en un procedimiento de ensayo.
Por lo que se refiere a la composición química
de la alúmina metalúrgica, las funderías modernas favorecen en la
actualidad una alúmina con un contenido de sosa relativamente
bajo.
En el Informe AIME de 1988, páginas 125 a 128,
"Operation of the Alusuisse Precipitation Process at Gove"
por S.G. Howard, se había presentado una configuración de proceso
de precipitación, que exhibía líquido impregnante enfriado sembrado
en dos fases. El flujo de líquido impregnante se divide entre los
dos primeros tanques de precipitación de la fase de
aglomeración.
Es un objetivo de la presente invención reducir
la oclusión de sosa en el hidróxido de aluminio (denominado
también "producto hidrato") producido en un proceso de
precipitación en dos pasos en tanto que se mantiene una alta
productividad de líquido y un buen control de la granulometría y
concentración del producto.
Bajo oclusión de sosa se entiende la
incorporación en el retículo cristalino del hidróxido de aluminio
de valores de sosa que no pueden separarse por el lavado
concienzudo con agua del producto hidrato. Por ejemplo, el
contenido ocluido de sosa del producto hidrato podría ser tan alto
como 0,4% o incluso 0,45% calculado en porcentaje en peso de
Na_{2}O basado en Al_{2}O_{3}, dependiendo de la pureza del
líquido. Con el proceso de acuerdo con la presente invención es
posible reducir el contenido ocluido de sosa por ejemplo en un
0,05% a 0,15% de Na_{2}O, permitiendo así alcanzar un contenido
ocluido de sosa inferior, por ejemplo, a 0,35% o incluso de 0,25% e
inferiores.
El problema se resuelve de acuerdo con la
invención por un proceso que presenta las características de la
reivindicación 1.
\newpage
De acuerdo con la presente invención, la
alimentación del líquido de aluminato alcalino sobresaturado a la
etapa de aglomeración se divide en una primera subcorriente y
dicha primera subcorriente se alimenta a un primer tanque de
aglomeración o al único primero y más de una serie de primeros
tanques de aglomeración a una temperatura del líquido más alta que
70 a 100°C, y una segunda subcorriente, y dicha segunda
subcorriente se alimenta a un segundo tanque de aglomeración o a
dos o más de los segundos tanques de aglomeración a una temperatura
más baja del líquido de 50 a 80°C, produciéndose al final de la
precipitación un producto hidrato concentrado de grano grueso, que
proporciona después de calcinación una alúmina arenosa con bajo
contenido de sosa ocluido, compatible con una elevada productividad
del líquido.
En la presente invención, el líquido de
aluminato alcalino sobresaturado se divide en una primera
subcorriente que representa 30 a 60% de la corriente de líquido
aluminato alcalino sobresaturado total. Dicha primera subcorriente
se alimenta al único primer tanque de aglomeración o a una serie de
primeros tanques de aglomeración de la etapa de aglomeración. La
primera subcorriente del líquido de aluminato alcalino
sobresaturado se alimenta a una temperatura relativamente alta de
cantidades valiosas cantidades valiosas por ejemplo 70 a 90°C y
preferiblemente 80 a 90°C. Un primer tanque de aglomeración puede
estar presente, o pueden estar presentes una serie de dos o más
primeros tanques de aglomeración. La primera subcorriente del
líquido de aluminato alcalino sobresaturado puede alimentarse al
único primer tanque de aglomeración o puede alimentarse y
distribuirse a cada uno de dos, preferiblemente dos, o más de la
serie de primeros tanques de aglomeración. Si están presentes una
serie de dos primeros tanques de aglomeración, la primera
subcorriente del líquido de aluminato alcalino sobresaturado puede
distribuirse al único primero y el segundo tanques de aglomeración
de la serie de primeros tanques de aglomeración. El hidróxido de
aluminio fino, denominado también la siembra fina, puede
alimentarse al único primer tanque de aglomeración o puede
alimentarse en el primer tanque de aglomeración de la serie de dos
o más primeros tanques de aglomeración o puede alimentarse y
distribuirse en los dos primeros tanques de aglomeración de la
serie de dos o más primeros tanques de aglomeración. El líquido de
aluminato alcalino sobresaturado y la siembra fina forman una
suspensión con un contenido de sólidos en el primer tanque de
aglomeración o en la serie de primeros tanques de aglomeración de
100 a 500 g/l, preferiblemente 150 a 450 g/l y especialmente 300 a
400 g/l.
Conectados en serie con el primer tanque de
aglomeración o la serie de primeros tanques de aglomeración se
encuentran el segundo tanque de aglomeración o una serie de
segundos tanques de aglomeración.
El resto de 70 a 40% del líquido de aluminato
alcalino sobresaturado forma la segunda subcorriente. Dicha segunda
subcorriente se alimenta al único segundo tanque de aglomeración o
se alimenta a uno de la serie de segundos tanques de aglomeración o
se alimenta o se distribuye a dos o más o la totalidad de la serie
de segundos tanques de aglomeración. La segunda subcorriente del
líquido de aluminato alcalino sobresaturado se alimenta
preferiblemente al único segundo tanque de aglomeración o a la
serie de segundos tanques de aglomeración a una temperatura
relativamente baja de preferiblemente 60 a 80°C y especialmente 60
a 70°C.
Por ejemplo, la segunda subcorriente de líquido
que representa 70 a 40% del flujo total de líquido de aluminato
alcalino sobresaturado puede enviarse al único segundo tanque de
aglomeración, o a uno o dos o más de la serie de segundos tanques
de aglomeración o a dos o más de dos o más de la serie de segundos
tanques de aglomeración. Si están presentes dos o más tanques de
aglomeración en la serie de segundos tanques de aglomeración, los
segundos tanques de aglomeración están conectados en serie. El
primer tanque de aglomeración o el último de la serie de primeros
tanques de aglomeración está conectado en serie con el segundo
tanque de aglomeración o el primer tanque de la serie de segundos
tanques de aglomeración.
En otra realización, la segunda subcorriente de
líquido que representa 70 a 40% del flujo total de líquido de
aluminato alcalino sobresaturado puede enviarse a y distribuirse
sobre dos de la serie de segundos tanques de aglomeración.
En otra realización, la segunda subcorriente de
líquido que representa 70 a 40% del flujo total de líquido de
aluminato alcalino sobresaturado puede enviarse a y distribuirse en
tres de la serie de segundos tanques de aglomeración.
La segunda subcorriente del líquido de aluminato
alcalino sobresaturado se alimenta típicamente al único segundo
tanque de aglomeración o a la serie de segundos tanques de
aglomeración a una temperatura de por ejemplo 5 a 50°C,
preferiblemente 15 a 40°C y especialmente 20 a 30°C, por debajo de
la temperatura de la primera subcorriente.
Preferiblemente, la división del líquido de
aluminato alcalino sobresaturado dividido en la primera
subcorriente representa 40 a 60% de la corriente total de líquido
de aluminato alcalino sobresaturado. De acuerdo con ello, la
segunda subcorriente representa en la modalidad preferida el resto
de 60 a 40% de la corriente total de líquido de aluminato alcalino
sobresaturado.
Todos los números dados en porcentaje se
refieren al peso, si no se indica otra cosa.
Típicamente, la primera subcorriente se alimenta
al único primer tanque de aglomeración y la segunda subcorriente
se alimenta a un tanque de la serie de segundos tanques de
aglomeración. O bien, en una realización alternativa preferida, la
primera subcorriente se alimenta al único primer tanque de
aglomeración y la segunda subcorriente se alimenta al único segundo
tanque de aglomeración o a 2, 3 ó 4 de la serie de segundos tanques
de aglomeración de 2 o más, 3 o más o 4 o más de la serie de
segundos tanques de aglomeración, respectivamente.
Como ejemplo, la primera subcorriente se
alimenta al único primer tanque de aglomeración y la segunda
subcorriente se alimenta al único primero en la serie de los
segundos tanques de aglomeración. O bien, la primera subcorriente
se alimenta al único primero de los tanques de aglomeración y la
segunda subcorriente se alimenta al único primero de dos o más de
la serie de segundos tanques de aglomeración. O bien, la primera
subcorriente se alimenta al único primer tanque de aglomeración y
la segunda subcorriente se alimenta a los dos de la serie de
segundos tanques de aglomeración que siguen al único primer tanque
de aglomeración. O bien, la primera subcorriente se alimenta al
único primer tanque de aglomeración y la segunda subcorriente se
alimenta a los tres de la serie de segundos tanques de aglomeración
que siguen en serie al único primer tanque de aglomeración. O
bien, la primera subcorriente se alimenta al único primer tanque de
aglomeración y la segunda subcorriente se alimenta al único segundo
o el tercero o el segundo y el tercero de la serie de segundos
tanques de aglomeración, dispuestos en serie.
El tiempo total de residencia para la
precipitación en el primer tanque de aglomeración o la serie de
primeros tanques de aglomeración y el segundo tanque de
aglomeración o la totalidad de la serie de segundos tanques de
aglomeración en serie es 3 ó 12 horas. El tiempo total de
residencia para la precipitación en el primero o en la primera
serie y en el segundo o la segunda serie de tanques de aglomeración
se alcanza en un primero o una serie de primero y segun-
do o una serie de segundos tanques de aglomeración, cuyo número total es por ejemplo 2 a 10 y preferiblemente 2 a 6.
do o una serie de segundos tanques de aglomeración, cuyo número total es por ejemplo 2 a 10 y preferiblemente 2 a 6.
Típicamente, el primer tanque de aglomeración o
la serie de primeros tanques de aglomeración y el segundo tanque
de aglomeración o la serie de segundos tanques de aglomeración
están dispuestos en serie. En una realización alternativa, uno o
más de los tanques de la serie de segundos tanques de aglomeración
pueden sustituirse por tanques en paralelo. En dicha disposición,
la alimentación de suspensión del primer tanque de aglomeración o
la serie de primeros tanques de aglomeración se divide y se
alimenta a los segundos tanques de aglomeración en paralelo y la
segunda subcorriente se divide y se alimenta asimismo a los
segundos tanques de aglomeración en paralelo.
La suspensión que abandona la etapa de
aglomeración entra luego en un primer tanque de crecimiento de la
etapa de crecimiento en la cual aquélla se encuentra con la
siembra gruesa en una cantidad que permite alcanzar un contenido de
sólidos en el final de la suspensión de precipitación de 300 a 900
g/l y preferiblemente 350 a 550 g/l. El tiempo total de residencia
en la etapa de crecimiento es normalmente 20 a 50 horas y se
alcanza en uno o más tanques de crecimiento o en una o más series
de tanques de crecimiento. El número total de tanques de
crecimiento es 1 a 200 y típicamente 5 a 30. El perfil de
temperatura a lo largo de los tanques de crecimiento de la etapa de
crecimiento puede ajustarse por uno o varios pasos de enfriamiento
forzado a fin de conseguir un final de temperatura de precipitación
de típicamente 50 a 65°C.
Las ventajas de la invención en comparación con
la técnica anterior son múltiples:
El líquido de aluminato alcalino sobresaturado
caliente que entra en contacto con una elevada cantidad de siembra
fina (en términos de contenido de sólidos) ofrece las condiciones
óptimas (temperatura alta, sobresaturación baja) para una oclusión
menor de sosa.
El líquido de aluminato alcalino sobresaturado
más frío que se añade ulteriormente aguas abajo en uno o más
tanques de la etapa de aglomeración permite restablecer las
condiciones para una aglomeración satisfactoria de la siembra fina
y por consiguiente para un control satisfactorio de la
granulometría del producto hidrato.
La temperatura que puede alcanzarse al comienzo
de la etapa de crecimiento por enfriamiento de parte del líquido
de aluminato alcalino sobresaturado permite obtener condiciones
favorables para una alta productividad, y es- to más económicamente
que por enfriamiento de la suspensión de precipitación total.
La etapa de precipitación de crecimiento que
tiene una menor influencia sobre los mecanismos de inclusión de
sosa puede realizarse para maximizar la productividad; en
particular, puede aplicarse una carga de siembra alta.
Adicionalmente, puede aplicarse también refrigeración forzada en
uno o varios pasos intermedios para aumentar la sobresaturación y
por consiguiente la productividad del líquido.
Por esta razón, puede verse que el método de
introducción del líquido en la etapa de aglomeración del proceso
de precipitación en dos pasos al que se aplica la invención puede
permitir realmente la consecución de un contenido menor de sosa en
el producto hidrato al tiempo que se mantiene la calidad del
producto (alúmina arenosa concentrada) y ventajas de alta
productividad de líquido del proceso de precipitación en dos etapas
con relación a la técnica anterior.
Las características particulares del proceso que
pueden diseñarse de acuerdo con la invención se comprenderán mejor
por una descripción de este proceso con referencia a los diagramas
de Fig. 1 a 5 que se adjuntan que proporcionan una representación
esquemática por ejemplo del proceso de precipitación de siembra en
dos etapas con división del flujo de líquido en la etapa de
aglomeración y la etapa de crecimiento subsiguiente. La Fig. 1
proporciona una realización esquemática global del proceso de
precipitación con siembra en dos pasos. Las Figuras 2 a 5
proporcionan representaciones esquemáticas de configuraciones
alternativas de los tanques para la etapa de aglomeración. Las
configuraciones que se muestran en estas figuras no son limitantes,
sino que constituyen únicamente una selección entre muchas
configuraciones posibles.
Las descripciones que siguen ilustran los
aspectos principales del proceso de acuerdo con la presente
invención, no obstante, sin limitar el alcance de la invención.
En el proceso representado en Fig. 1, la etapa
de aglomeración del procedimiento de precipitación tiene lugar en
el primer tanque de aglomeración 1.1 y la serie de segundos tanques
de aglomeración 1.2, 1.3, 1.4, ..., 1.N. La etapa de aglomeración
se alimenta continuamente con el líquido de aluminato alcalino
sobresaturado 2, denominado también líquido impregnante, y una
cantidad controlada de hidróxido de aluminio fino que constituye la
corriente de siembra fina 12. La cantidad de siembra fina se ajusta
teniendo en cuenta la superficie específica activa de la siembra y
las características del líquido a fin de permitir un control
eficiente de la granulometría y concentración del producto
hidróxido de aluminio final. El líquido impregnante 2 y la
corriente de siembra fina 12 se forman por precipitación de
hidróxido de aluminio de la suspensión 6. El líquido impregnante 2
se divide en las subcorrientes 2.1 y 2.2. La dirección de las
corrientes se indica por las flechas.
La subcorriente de líquido impregnante 2.1,
alimentada a la etapa de aglomeración en el primer tanque de
aglomeración 1.1, se encuentra a una temperatura de 70 a 100°C,
típicamente 80 a 90°C, y representa 30 a 60% de la corriente total
de líquido 2.
El resto del líquido que constituye la
subcorriente 2.2 se enfría en la operación de enfriamiento 3, lo
cual puede realizarse por medio de cambiadores de calor de
superficie o por unidades de refrigeración súbita. La mayor parte
del calor de la subcorriente de líquido impregnante 2.2 retirada
por los cambiadores de calor de superficie o por las unidades de
refrigeración súbita puede transferirse al líquido gastado
recuperado del final de la suspensión de precipitación y/o a
cualquier otro fluido de enfriamiento.
Por ejemplo, el líquido impregnante enfriado que
sale de la operación de enfriamiento 3 puede alimentarse a uno de
los tres tanques de la serie de segundos tanques de aglomeración
1.2, 1.3 ó 1.4 de la serie de segundos tanques de aglomeración que
termina con el tanque 1.N, o puede distribuirse en dos o la
totalidad de los tres tanques 1.2, 1.3 y 1.4 de la serie de
segundos tanques de aglomeración, terminando la serie con el tanque
1.N.
De acuerdo con una posible realización del
proceso de acuerdo con la presente invención, el líquido
impregnante enfriado puede formar solamente una corriente 4.1 ó 4.2
ó 4.3 alimentada al tanque de aglomeración 1.2 ó 1.3 ó 1.4
respectivamente.
En otra alternativa preferida, el líquido
impregnante enfriado puede dividirse en dos subcorrientes 4.1 y 4.2
ó 4.1 y 4.3 ó 4.2 y 4.3 alimentadas a los tanques de aglomeración
1.2 y 1.3 ó 1.2 y 1.4 ó 1.3 y 1.4 respectivamente.
En otra alternativa preferida, el líquido
impregnante enfriado puede dividirse en tres subcorrientes 4.1, 4.2
y 4.3 alimentadas a los tanques de aglomeración 1.2, 1.3 y 1.4
respectivamente.
La temperatura de la subcorriente o
subcorrientes 4.1, 4.2 y 4.3 de líquido impregnante enfriado
individuales es 50 a 80°C o típicamente 60 a 70°C, y puede ser
diferente para cada subcorriente en el caso de que exista más de
una subcorriente.
La cantidad de siembra fina 12 que se añade al
único primer tanque de aglomeración 1.1 se encuentra típicamente
en una cantidad tal que consiga un contenido de sólidos en dicho
tanque de aglomeración 1.1 de 100 a 500 g/l, típicamente 150 a 450
g/l o preferiblemente 300 a 400 g/l.
El número N de tanques de aglomeración es
típicamente 2 a 10, preferiblemente 2 a 6. N puede representar un
número de 2, 3, 4, hasta 10, con la salvedad de que el número N es
igual o mayor que el número de todos los tanques de aglomeración
alimentados con cualquier líquido impregnante. La capacidad en los
tanques de aglomeración es tal que consiga un tiempo de resistencia
total en la etapa de aglomeración de 3 a 12 horas.
La suspensión de aglomeración 6 que sale de la
etapa de aglomeración se alimenta al único primer tanque 5.1 de la
etapa de crecimiento o denominado también tanque 5.1 de la etapa de
crecimiento, junto con la corriente de siembra gruesa 15.
En una realización alternativa, la suspensión de
la aglomeración 6 que sale de la etapa de aglomeración puede
utilizarse parcial o totalmente como subcorriente 6.1 para
convertir de nuevo en lodo la siembra gruesa si dicha siembra
gruesa se filtra en la sección de filtración opcional 14, dando
como resultado la suspensión de siembra gruesa 15. En este caso, el
resto de la subcorriente 6.2 de suspensión de aglomeración se
alimenta directamente al único primer tanque de crecimiento
5.1.
La etapa de precipitación de crecimiento tiene
lugar en los tanques de precipitación 5.1, 5.2, ... 5.M, lo que
permite un tiempo de residencia de típicamente 20 a 50 horas. M
representa un número de típicamente 2 a 50. Preferiblemente, los
tanques de crecimiento están dispuestos en serie o en dos o más
series en paralelo y operan continuamente. No obstante, pueden
utilizarse también tanques de precipitación por lotes o una
combinación de tanques por lotes y tanques continuos.
La cantidad de siembra gruesa 15 añadida al
único primer tanque de precipitación de crecimiento 5.1 es
típicamente una cantidad tal que consiga un contenido de sólidos
en el final de la suspensión de precipitación 7 de 300 a 900 g/l,
típicamente 350 a 550 g/l.
El final de la corriente de suspensión de
precipitación 7 se clasifica en la operación de clasificación 8.
Esta operación puede realizarse por medio de hidrociclones,
espesantes convencionales por gravedad y/o cualquier otro equipo de
clasificación de la suspensión. El propósito de la operación de
clasificación 8 es separar:
- Una fracción de hidróxido de aluminio de grano
grueso como corriente 9 de suspensión de producto hidrato. Esta
corriente de suspensión de producto hidrato se alimenta luego a las
operaciones de filtración y lavado del producto seguidas por la
operación de calcinación.
- Una fracción de hidróxido de aluminio fina
como corriente de suspensión de siembra fina 10 que contiene la
cantidad máxima posible de las partículas más finas contenidas en
el final de la suspensión de precipitación 7. Esta suspensión de
siembra fina se filtra usualmente, y posiblemente se lava en la
sección 11 de filtración de siembra fina, dando la corriente 12 de
siembra fina resultante alimentada al único primer tanque de
precipitación 1.1 de la etapa de aglomeración. La siembra fina
filtrada y posiblemente lavada puede convertirse nuevamente en lodo
con una parte de la subcorriente de líquido 2.1 en un tanque de
diseño específico no representado en el dibujo y la suspensión
resultante que se alimentada al único primer tanque de aglomeración
1.1. Es opcional la posibilidad de convertir nuevamente en lodo la
corriente de siembra fina 12 con una corriente lateral de líquido
gastado 16. El líquido gastado significa líquido separado del lodo
al final de la precipitación después de la clasificación.
- El resto del hidróxido de aluminio como
corriente 13 de suspensión de siembra gruesa que se filtra
usualmente en la sección 14 de filtración de la siembra gruesa
dando la corriente 15 de siembra gruesa resultante alimentada al
único primer tanque de precipitación 5.1 de la etapa de
crecimiento. Si la siembra gruesa filtrada se convierte nuevamente
en lodo con la subcorriente de aglomeración 6.1, la corriente de
siembra gruesa 15 es entonces la suspensión resultante de esta
operación. En ausencia de una operación de filtración 14, la
corriente de siembra gruesa 15 es la misma que la corriente de
suspensión de siembra gruesa 13. La operación de filtración 14
puede reemplazarse por cualquier otra operación de espesamiento.
Es opcional la posibilidad de convertir nuevamente en lodo la
siembra gruesa con una corriente lateral de líquido impregnante
enfriado.
La Fig. 2 proporciona una vista esquemática de
la etapa de aglomeración del proceso de precipitación en el primer
tanque de aglomeración 1.1 y el segundo tanque de aglomeración 1.2.
Una cantidad controlada de hidróxido de aluminio fino que
constituye la corriente de siembra fina 12 y la subcorriente de
líquido impregnante 2.1, se alimentan al único primer tanque de
aglomeración 1.1. La suspensión resultante se transfiere
continuamente al único segundo tanque de aglomeración 1.2. En el
tanque 1.2, el resto del líquido que constituye la subcorriente de
líquido impregnante enfriada 4.1 se añade a la suspensión. La
suspensión de aglomeración 6 que sale de la etapa de aglomeración
se alimenta al único primer tanque de precipitación de la serie de
tanques de precipitación de la etapa de crecimiento. Los pasos de
proceso restantes son por ejemplo los mismos que se han mencionado
anteriormente.
La Fig. 3 proporciona una vista esquemática de
la etapa de aglomeración del proceso de precipitación en una serie
de dos primeros tanques de aglomeración 1.1.1 y 1.1.2 y en una
serie de N - 1 segundos tanques de aglomeración 1.2, 1.3, 1.4 a
1.N. Una cantidad controlada de hidróxido de aluminio fino que
constituye la corriente de siembra fina 12 y la subcorriente de
líquido impregnante 2.1, se distribuyen y se alimentan a los dos
primeros tanques de aglomeración 1.1.1 y 1.1.2. Los tanques 1.1.1
y 1.1.2 están conectados en serie y la suspensión resultante se
transfiere al tanque 1.2 de la serie de segundos tanques de
aglomeración. El resto de líquido impregnante 2.2 se enfría en la
operación de enfriamiento 3 constituyendo las subcorrientes de
líquido impregnante enfriadas 4.1 ó 4.2 ó 4.3. En los tanques 1.2 ó
1.3 ó 1.4, la subcorriente de líquido impregnante enfriada 4.1 ó
4.2 ó 4.3 se añade a la suspensión de acuerdo con ello. O bien, en
una realización alternativa, la subcorriente de líquido impregnante
2.2 se enfría en la operación de enfriamiento 3 y puede dividirse
en subcorrientes 4.1 y 4.2 ó 4.1 y 4.3 ó 4.2 y 4.3 ó 4.1, 4.2 y
4.3, y dichas subcorrientes se añaden a los tanques 1.2 y 1.3 ó 1.2
y 1.4 ó 1.3 y 1.4 ó 1.2 y 1.3 y 1.4 de acuerdo con ello. Los
segundos tanques de aglomeración 1.2 a 1.N están dispuestos en
serie y el flujo de la suspensión de aglomeración se indica por
las flechas. La suspensión de aglomeración 6 que sale de la etapa
de aglomeración se alimenta al único primer tanque de precipitación
de la etapa de crecimiento. Los pasos de proceso restantes son por
ejemplo los mismos que se han mencionado anteriormente.
La Fig. 4 proporciona una vista esquemática de
la etapa de aglomeración del proceso de precipitación en el primer
tanque de aglomeración 1.1 y en la serie de segundos tanques de
aglomeración 1.2.1 y 1.2.2. El primer tanque de aglomeración 1.1
está conectado en serie con los siguientes segundos tanques de
aglomeración 1.2.1 y 1.2.2. Dichos segundos tanques de aglomeración
1.2.1 y 1.2.2 están dispuestos en paralelo. Una cantidad controlada
de hidróxido de aluminio fino que constituye la corriente de
siembra fina 12 y la subcorriente de líquido impregnante 2.1, se
alimentan al único primer tanque de aglomeración 1.1. La suspensión
resultante se transfiere al único segundo tanque de aglomeración
1.2. En el tanque 1.2.1 y 1.2.2 el resto del líquido que constituye
la subcorriente de líquido impregnante enfriada 4.1 se añade a la
suspensión, preferiblemente en cantidades iguales. La suspensión
que sale de los tanques 1.2.1 y 1.2.2 forma o bien la suspensión de
aglomeración 6 que sale de la etapa de aglomeración o la suspensión
se alimenta a los siguientes segundos tanques de aglomeración en
serie con los tanques 1.2.1 y 1.2.2. En el último caso, la
suspensión forma después de los tanques 1.N o 1.N' respectivamente,
la suspensión de aglomeración 6 que fluye al único primer tanque
de precipitación de la etapa de crecimiento. Los pasos del proceso
restantes son por ejemplo iguales que se han mencionado
anteriormente.
La Fig. 5 proporciona una vista esquemática de
la etapa de aglomeración del proceso de precipitación en el primer
tanque de aglomeración 1.1 y los segundos tanques de aglomeración
1.2, 1.3.1 y 1.3.2. El primer tanque de aglomeración 1.1 está
conectado en serie con el siguiente segundo tanque de aglomeración
1.2 y subsiguientemente los segundos tanques de aglomeración 1.3.1
y 1.3.2. Dichos segundos tanques de aglomeración 1.3.1 y 1.3.2
están dispuestos en paralelo. Una cantidad controlada de hidróxido
de aluminio fino que constituye la corriente de siembra fina 12 y
la subcorriente de líquido impregnante 2.1 se alimentan al único
primer tanque de aglomeración 1.1. La suspensión resultante se
transfiere al único segundo tanque de aglomeración 1.2. La
subcorriente de líquido impregnante enfriada se divide en las
subcorrientes de líquido impregnante enfriadas 4.1 y 4.2. La
subcorriente 4.1 se añade a la suspensión en el tanque 1.2. Se
añade la subcorriente 4.2, preferiblemente en cantidades iguales, a
la suspensión contenida en los tanques 1.3.1 y 1.3.2. La suspensión
que sale de los tanques 1.3.1 y 1.3.2 forma o bien la suspensión de
aglomeración 6 que sale de la etapa de aglomeración o la suspensión
se alimenta a los segundos tanques de aglomeración siguientes. En
el último caso, la suspensión forma después de los tanques 1.N,
1.N' respectivamente, la suspensión de aglomeración 6 que fluye al
único primer tanque de precipitación de la etapa de crecimiento.
Los pasos de proceso restantes son por ejemplo iguales que se han
mencionado anteriormente.
En un proceso preferido, el líquido de aluminato
alcalino sobresaturado se siembra con hidróxido de aluminio fino
para inducir la precipitación, y dicha siembra fina 12 se prepara
convirtiendo nuevamente en lodo una corriente lateral del líquido
de aluminato alcalino sobresaturado 2 o del líquido gastado 16
antes de ser alimentada a la etapa de aglomeración.
En otra realización preferida del proceso, la
suspensión de hidróxido de aluminio de grano grueso 13 que sale de
la operación de clasificación 8, se filtra en la operación de
filtración 14, con lo cual se forma una torta de filtro de siembra
gruesa y dicha torta de filtro se alimenta al único primer tanque
de precipitación 5.1 de la etapa de crecimiento.
En otra realización preferida del proceso, la
suspensión de hidróxido de aluminio de grano grueso 13, que sale
de la operación de clasificación 8, se filtra en la operación de
filtración 14, con lo cual se forma una torta de filtro de siembra
gruesa, y dicha torta de filtro se convierte de nuevo en lodo en
una corriente lateral de la suspensión de aglomeración 6.1 o de
líquido de aluminato alcalino sobresaturado enfriado y se alimenta
al único primer tanque de precipitación 5.1 de la etapa de
crecimiento.
En otro proceso preferido, la etapa de
crecimiento está constituida por tanques de precipitación 5.1 a 5.M
en serie o tanques de precipitación de paralelo o una combinación
de tanques de precipitación en serie y en paralelo.
Para las diversas operaciones del proceso
presentadas anteriormente con el soporte de los dibujos adjuntos
Fig. 1 a 5, el equipo normal que permite su implementación tal
como tubos, conducciones, tanques, lavadores, filtros,
clasificadores, refrigerantes, etcétera, no se describe en detalle
debido a que existe una gran flexibilidad en el diseño de las
instalaciones capaces de realizar las mismas.
El proceso arriba descrito puede proveerse de
equipo adicional tal como instalaciones de refrigeración
intermedias que pueden insertarse en el equipo de precipitación de
crecimiento a fin de optimizar adicionalmente el perfil de
temperatura a lo largo de la precipitación.
Se lleva a cabo un ensayo en planta en dos
líneas de precipitación (A) y (B) que operan en paralelo, ambas
líneas con cinco tanques de aglomeración en serie, que permiten un
tiempo total de residencia en la etapa de aglomeración de cada
línea de 4,5 horas. Los tanques de cada línea están numerados desde
tanque 1 para el primer tanque a tanque 5 para el último tanque. La
duración total del ensayo es 54 días. Para fines de comparación, la
etapa de aglomeración de la línea (A) opera con una división del
flujo del líquido impregnante de 50% al tanque 1, con una
temperatura del líquido de 74 a 75°C y 50% al tanque 3 con una
temperatura del líquido de 74 a 75°C. Esta temperatura de 74 a 75°C
es la temperatura observada a lo largo del toda la etapa de
aglomeración.
De acuerdo con la presente invención, la etapa
de aglomeración de la línea (B) opera con una división del flujo
de líquido impregnante de 50% al tanque 1 con una temperatura del
líquido de 84°C y 50% al tanque 3 con una temperatura del líquido
de 62 a 64°C. La temperatura alcanzada en los tres últimos tanques
(tanques 3-5) es 74 a 75°C. El perfil de flujo de
líquido y temperatura en la etapa de crecimiento son los mismos
para ambas líneas (A) y (B).
Debe mencionarse que las dos líneas de
precipitación (A) y (B) utilizadas para el ensayo no son totalmente
independientes, dado que al final de la precipitación las
suspensiones de ambas líneas (A) y (B) se combinan. Por esta razón,
las cualidades de la siembra fina y la siembra gruesa son iguales
para ambas líneas y la calidad del producto hidrato es la
resultante de la operación de ambas líneas.
La calidad del líquido durante el ensayo en
planta es como sigue:
| Líquido Impregnante (Industrial) | |
| - g/l carbono total | 15,0 |
| - g/l Na_{2}O cáustico | 135,0 a 136,0 |
| - relación molar Na_{2}O/Al_{2}O_{3} | 1,33 a 1,35 |
Las otras condiciones de ensayo particulares y
los resultados obtenidos se presentan en la tabla siguiente:
\vskip1.000000\baselineskip
| Línea A, | Línea B, | |
| Referencia | Inventiva | |
| Siembra fina | ||
| - % Na_{2}O ocluido al principio del ensayo | 0,46 | |
| - % Na_{2}O al final del ensayo | 0,42 | |
| Suspensión de aglomeración | ||
| - g/l sólidos (valor medio) | 189 | 187 |
| - % Na_{2}O ocluido al principio del ensayo | 0,51 | 0,49 |
| - % Na_{2}O ocluido al final del ensayo | 0,48 | 0,43 |
| Fin de la suspensión de precipitación | ||
| - g/l sólidos (valor medio) | 425 | |
| - % fracción menor que 44 micrómetros al principio del ensayo | 5,7 | 5,9 |
| - % fracción menor que 44 micrómetros al final del ensayo | 6,3 | 6,0 |
| Productividad en g Al_{2}O_{3}/l de líquido | ||
| - al principio del ensayo | 78 | 78 |
| - al final del ensayo | 78 | 78 |
| Producto hidrato | ||
| - % Na_{2}O ocluido al principio del ensayo | 0,44 | |
| - % Na_{2}O ocluido al final del ensayo | 0,40 |
El término "principio del ensayo" se
refiere al principio del ensayo después de un día, y el término
"final del ensayo" se refiere al final de los ensayos después
de 54 días.
Puede verse que la productividad y la
granulometría no se ven afectadas significativamente por el proceso
de la invención.
Después de los 54 días del ensayo, la sosa
ocluida en el producto hidrato ha disminuido desde 0,44 a 0,40%
Na_{2}O. Dos subcorrientes de líquido impregnante que tienen
temperaturas diferentes se aplican únicamente en la línea (B). Esto
significa que con ambas líneas (A) y (B) que operan en las
condiciones de temperatura de la línea (B), podría alcanzarse en
tal caso un contenido de sosa ocluida de 0,36% Na_{2}O después de
54 días. Dado que al final del ensayo la tendencia de Na_{2}O
ocluida decreciente es todavía importante, puede llegarse a la
conclusión de que un producto hidrato con menos de 0,35% de
Na_{2}O en comparación con 0,44% de Na_{2}O inicialmente,
podría alcanzarse en condiciones de división de flujo del líquido y
diferencia de temperatura. Esto, con la salvedad de que las mismas
condiciones que para la línea (B) habrían sido aplicadas para la
línea (A) y se habría dejado más tiempo. Esto representa una
disminución del orden de 0,1% de Na_{2}O ocluido para el líquido
y para la planta en consideración. Dicho de otro modo, puede
alcanzarse una disminución relativa mayor que 20% en lo referente a
sosa ocluida.
Claims (16)
1. Un proceso para fabricación de hidróxido de
aluminio de grano grueso por descomposición de un líquido de
aluminato alcalino sobresaturado en un proceso de precipitación en
dos pasos que tiene una etapa de aglomeración en tanques de
aglomeración, conectados en serie, en donde el líquido se siembra
con hidróxido de aluminio fino para inducir precipitación y
formación de una suspensión, seguido por una etapa de crecimiento,
en donde la suspensión se siembra con un hidróxido de aluminio de
grano grueso,
caracterizado porque
la alimentación del líquido de aluminato
alcalino sobresaturado a la etapa de aglomeración se divide en una
primera subcorriente y dicha primera subcorriente se alimenta a un
primer tanque de aglomeración o al único primero y más de una serie
de primeros tanques de aglomeración, a una temperatura más alta del
líquido de 70 a 100°C, la cantidad de líquido dividida en la
primera subcorriente representa 30 a 60% del flujo de líquido de
aluminato alcalino sobresaturado total, y a una segunda
subcorriente y dicha segunda subcorriente se alimenta a un segundo
tanque de aglomeración o una serie de dos o más segundos tanques de
aglomeración a una temperatura más baja del líquido de 50 a 80°C,
la cantidad de líquido que representa 70 a 40% del líquido de
aluminato alcalino sobresaturado total que forma la segunda
subcorriente se alimenta al único segundo tanque de aglomeración o
a 1, 2, ó 3 de la serie de segundos tanques de aglomeración, que
el tiempo de residencia de la suspensión en los tanques de la etapa
de aglomeración para la precipitación de la suspensión es 3 a 12
horas, produciéndose al final de la precipitación en el final de la
precipitación un producto hidrato de grano grueso concentrado,
dando después de la calcinación una alúmina arenosa con bajo
contenido de sosa ocluida, compatible con una alta productividad
del líquido.
2. Un proceso de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque la primera subcorriente se alimenta
y se distribuye a cada uno de una serie de 2 o más, preferiblemente
2, de primeros tanques de aglomeración, a una temperatura más alta
del líquido de 70 a 100°C.
3. Un proceso de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque la primera subcorriente del líquido
de aluminato alcalino sobresaturado se alimenta a una temperatura
de 70 a 90°C y preferiblemente 80 a 90°C.
4. Un proceso de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque la siembra fina se alimenta al único
primer tanque de aglomeración o se alimenta al único primer tanque
de aglomeración de una serie de dos o más primeros tanques de
aglomeración, o se alimenta o se distribuye en los dos primeros
tanques de aglomeración de una serie de dos o más tanques de
aglomeración.
5. Un proceso de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque la cantidad de líquido que
representa 70 a 40% el líquido de aluminato alcalino sobresaturado
total que forma la segunda subcorriente se alimenta al único
segundo tanque de aglomeración o a 1, 2, ó 3 de la serie de
segundos tanques de aglomeración.
6. Un proceso de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque la cantidad de líquido que
representa 70 a 40% del líquido de aluminato alcalino sobresaturado
total que forma la segunda subcorriente se alimenta a y se
distribuye en 2 de la serie de segundos tanques de
aglomeración.
7. Un proceso de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque la cantidad de líquido que
representa 70 a 40% del líquido de aluminato alcalino sobresaturado
total que forma la segunda subcorriente se alimenta a y se
distribuye en tres de la serie de segundos tanques de
aglomeración.
8. Un proceso de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque la segunda subcorriente del líquido
de aluminato alcalino sobresaturado se alimenta al único segundo
tanque de aglomeración o a la serie de segundos tanques de
aglomeración a una temperatura de 60 a 80% y especialmente de 60 a
70%.
9. Un proceso de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque la temperatura del líquido de
aluminato alcalino sobresaturado enviado al único segundo tanque
de aglomeración o a la serie de segundos tanques de aglomeración
tiene una temperatura de 5 a 50°C, preferiblemente 15 a 40°C y
especialmente 20 a 30°C, por debajo de la temperatura del líquido
de aluminato alcalino sobresaturado enviado al único primer tanque
de aglomeración o a la serie de primeros tanques de
aglomeración.
10. Un proceso de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque la suspensión en el primer tanque de
aglomeración o en la serie de tanques de aglomeración tiene un
contenido de sólidos de 100 a 500 g/l, preferiblemente 150 a 450
g/l y muy preferiblemente 300 a 400 g/l.
11. Un proceso de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque el contenido de sólidos de la
suspensión al final de la etapa de crecimiento es 300 a 900 g/l,
preferiblemente 350 a 550 g/l.
12. Un proceso de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque el tiempo de residencia para la
precipitación de la suspensión en la etapa de crecimiento es 20 a
50 horas.
13. Un proceso de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque el líquido se siembra con hidróxido
de aluminio fino para inducir la precipitación y dicha siembra fina
se prepara por formación de nuevo en lodo en una corriente lateral
del líquido de aluminato alcalino sobresaturado o de líquido
gastado antes de ser alimentada a la etapa de aglomeración.
14. Un proceso de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque el hidróxido de aluminio de grano
grueso se forma por una operación de clasificación de la suspensión
de precipitación que queda al final de la etapa de crecimiento,
seguido por una operación de filtración, con lo cual se forma una
torta de filtro de siembra gruesa y dicha torta de filtro se
alimenta al único primer tanque de precipitación de la etapa de
crecimiento.
15. Un proceso de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque el hidróxido de aluminio de grano
grueso se forma por una operación de clasificación o de una
suspensión de precipitación que sale al final de la etapa de
crecimiento, seguido por una operación de filtración, con lo cual
se forma una torta de filtro de siembra gruesa y dicha torta de
filtro de siembra gruesa se transforma de nuevo en lodo en una
corriente lateral de la suspensión que queda de la etapa de
aglomeración o del líquido de aluminato alcalino sobresaturado
enfriado y se alimenta al único primer tanque de precipitación en
la etapa de crecimiento.
16. Un proceso de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque la etapa de crecimiento está formada
por tanques de precipitación se serie o tanques de precipitación
en paralelo o una combinación de tanques de precipitación en serie
y en paralelo.
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