Dodaj tę stronę do książki
Pokaż książkę (0 stron)
Proponowane stronyProces Bayera - proces technologiczny wynaleziony w 1887 r. przez austriackiego chemika Carla Josefa Bayera. Proces ten w połączeniu z procesem Halla-Héroulta jest wykorzystywany do wytwarzania metalicznego glinu.
Spis treści |
Proces ten zasadniczo można podzielić na trzy części:
Minerały zawierające glin, a występujące w rudzie boksytu (głównie: gibbsyt, bemit oraz diaspor) są poddawane selektywnej ekstrakcji od nierozpuszczalnych składników występujących w rudzie (głównie tlenków np: krzemu, żelaza itp.), poprzez rozpuszczenie ich w roztworze wodorotlenku sodu (NaOH). Reakcje te mogą zachodzić ze względu na amfoteryczny charakter tlenku glinu.
Gibbsyt:
Bemit oraz Diaspor:
Ogólnie:
W zależności od jakości rudy, może ona być poddana zabiegowi wstępnego przemywania wodą w celu usunięcia rozpuszczalnych zanieczyszczeń. Rudę uzupełnia się dodatkiem wapna palonego CaO. W procesie kruszenia oraz mielenia w młynach rurowych dąży się do redukcji wielkości ziaren rudy, poprawia to szybkość procesów ekstrakcji. Uzyskany proszek łączy się z roztworem wodorotlenku sodu NaOH w urządzeniu ekstrakcyjnym. Parametry panujące w ekstryfikatorze (stężenie, temperatura, ciśnienie) ustalane są indywidualnie w zależności od składu rudy boksytu. Rudy z wysoką zawartością gibbsytu [Al(OH)3] mogą być przetwarzane w temperaturze 140 °C z uwagi na dość dobrą rozpuszczalność w roztworze NaOH. Bemit [AlO(OH)] wykazuje znikomą rozpuszczalność, stąd wynika konieczność przeprowadzania procesu w temperaturze 210-240 °C (gibbsyt ulega przemianie w bemit w temperaturze 190-210 °C tracąc przy tym związaną wodę). Ciśnienie nie wpływa znacząco na przebieg procesu ekstrakcji, jednak jest ono definiowane ciśnieniem pary wodnej w aktualnych warunkach reakcyjnych. Przy temperaturze 240 °C ciśnienie wynosi w przybliżeniu 35 atmosfer.
Wyższa temperatura, w jakiej zachodziłaby reakcja, teoretycznie powinna przyspieszać proces ekstrakcji, w rzeczywistości jednak niesie ze sobą wiele niekorzystnych zjawisk włączając w to problem korozji instalacji oraz możliwości rozpuszczania w roztworze wodorotlenku sodu innych tlenków niż tlenek aluminium. Po procesie ekstrakcji nierozpuszczalne składniki rudy zostają odseparowane w osadnikach. Pozostały roztwór poddawany jest procesom filtracji w celu uzyskania jak największej czystości. Nierozpuszczalny osad zwany „czerwonym szlamem” (ze względu na zabarwienie wywołane przez tlenki żelaza) jest przemywany wodą w celu odzyskania NaOH, która jest zawracana do obiegu głównego procesu.
Krystaliczny wodorotlenek glinu jest otrzymywany w reakcji hydrolizy glinianu sodu:
Jest to proces odwrotny do ekstrakcji z tą różnicą, że proces ten jest kontrolowany poprzez wprowadzanie zarodków krystalizacji (kryształków Al(OH)3), doborze odpowiedniej temperatury, jak i szybkości chłodzenia. Kryształy o odpowiedniej wielkości są oddzielane, a te o zbyt małej wielkości są zawracane do krystalizacji i służą jako zarodki krystalizacji.
Wodorotlenek glinu Al(OH)3 jest przeprowadzany w tlenek glinu Al2O3 w procesie kalcynacji:
2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O
Zachodzi on w temperaturze powyżej 980 °C i przeprowadzany jest w piecach obrotowych. Powstająca woda jest usuwana w trakcie procesu ogrzewania.
Wynikiem procesu Bayera jest tlenek glinu Al2O3 używany jako substrat w procesie elektrolizy Halla-Héroulta produkcji glinu.
