Алюміній по поширеності в природі серед металів займає перше місце, по практичному використанню - друге (після заліза). Кларк алюмінію рівний 8,05%, що в перерахунку на Al
2О
3 складає близько 15%.
Для виробництва глинозему в світі використовуються наступні руди: боксити, нефелины, алуниты, кианиты і каолины.
Проте, основною рудою є боксит.
Залежно від того, які гидроксиды алюмінію переважають, боксити підрозділяються на моногідрати (Al
2О
3 · 3Н
2О) – гибситові.
За умовами утворення родовища, боксити ділять на латеритные (65% спільних світових запасів),полигенные або карстові (20%) і осадкові (15%)
Літерітниє боксити частіше мають кайнозойський вік і утворилися в країнах з тропічним кліматом, куди відноситься і Нігерія.
Нігерія знаходиться на західному закінченні Гвінейського щита, в межах якого відомо більше 640 латеритных родовищ і проявів бокситів.
Спільні запаси району оцінюються в 13 млрд. т при середньому вмісті Al
2О
3 близько 48%.
Мінеральний склад руд в основному гибситовий, крім того, на цій території виявлені і полігенні родовища теж гибситового складу. Геологічна розвідка родовищ бокситів в Нігерії була почата майже три десятиліття тому.
Проте, через відсутність відповідного устаткування і, головним чином
приладів для хімічного аналізу руд серйозно це питання розробляється останні 5-6 років.
В даний час розроблено і освоєно декілька родовищ.
Руда одного з них (узята для досліджень) має наступний середній склад по основних компонентах , %:
Al
2О
3 - 48,08; SiO
2 – 18,90; TiO
2 – 1,26; Fe
2O
3 – 7,71.
Кремнієвий модуль цієї руди складає 2,53 (практично один з найнижчих для використовуваних в світі бокситів).
Крім того, вона містить мінімальну кількість супутніх домішок, таких як цирконій, марганець, калій та ін.
Це значно знижує витрати на виробництво глинозему.
У гірничо-металургійному комплексі Нігерії для виробництва глинозему використовується класичний байер-процесс.
Технологічна схема цього процесу представлена на рисунку.
Процес складається з наступних технологічних переділів:
помел; вилуговування; осадження червоного шламу; розкладання розчину алюмінату;
фільтрація гідрата оксиду алюмінію; сушка і прожарення гидрооксида алюмінію з отриманням глинозему;
випаровування інших розчинів і отримання сухих речовин.
Основним етапом отримання глинозему з бокситової руди є витягання з неї гідроокису алюмінію.
Він заснований на наступній хімічній властивості гідрата окислу алюмінію:
кристалічний гідроокис алюмінію, що входить до складу бокситу, добре розчиняється при високій температурі в розчині їдкого натра (каустичному лугу, NAOH),высокой концентрації, а при пониженні температури і концентрації розчину знов кристалізується.
Даремні для отримання алюмінію речовини, що входять до складу бокситу (так званий, баласт) не переходять при цьому в розчинну форму
або перекристаллизовываются і випадають в осад до того, як проводиться кристалізація гідроокису алюмінію.
Тому після розчинення гідроокису алюмінію баласт може бути відокремлений і видалений у відвал. Очищений від сторонніх домішок розчин гідроокису алюмінію в лузі (що є, в основному, розчин алюмінату натрію NaAlO
2 піддається кристалізації. З цією метою концентрація лугу і температура розчину знижуються до певних значень, що є оптимальними для отримання кристалічного гідроокису алюмінію.
Кристалізація істотно прискорюється, якщо в розчині вже присутні кристали гідроокису алюмінію достатньої великої (зародки). Тому на цьому етапі в розчин спеціально вводять певну кількість дрібнокристалічного гідроокису алюмінію, звану приманкою.
Після достатнього ступеня кристалізації проводиться відділення твердого гідроокису від розчину.
Глинозем (Al
2O
3) виходить з гідроокису алюмінію (Al(ВІН)
3)
прожаренням в печах останнього (кальцинацією) для видалення зв'язаної води.Для вилуговування використовується автоклавная схема.
Метою подальших досліджень є розробка трубчастого вилуговування
дешевшого по апаратурному оформленню.
ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНІ ТРУБЧАСТІ ВИЛУГОВУВАЧІ.
Вилуговування при температурі більше 280°С прийнято називати високотемпературним.
Автоклавноє високотемпературне вилуговування не знайшло поширення із-за дорожнечі автоклавів,
що працюють при тиску 60-100 атм. Високотемпературне вилуговування зачало поширюватися тільки після розробки
установки трубчастого вилуговування, в якій вилуговування відбувається при русі пульпи в трубі великої довжини (до 1 км.). Довжина труби визначається продуктивністю і часом витримки. Нагрів здійснюється за рахунок теплообміну за принципом "труба-в-трубі" (основна труба поміщена в іншу трубу). Теплоносій (гаряча пара або варена пульпа) рухається в міжтрубному просторі.
Переваги трубчастого вилуговування перед автоклавним наступні:
- простота, оскільки для його виготовлення використовуються серійні труби високого тиску,
а не товстостінні судини з нержавіючої сталі, що проектуються і виготовляються по спеціальному замовленню;
- відсутність необхідності в перемішуючих пристроях:
тут пульпа перемішується за рахунок турбулентності,
рухаючись по трубах малого перетину;
- для нагріву пульпи служить майже вся поверхня труби,
а не тільки поверхня теплообмінних трубок, як це має місце в автоклавах.
До
недоліків трубчастого вилуговувача можна віднести наступні:
- Велика площа розміщення труби (але вона може бути скорочена, якщо трубу розташовувати на декількох рівнях);
- трудність очищення внутрішніх поверхонь від опадів;
в даному випадку малоприйнятним є механічний спосіб очищення і переважно використовується хімічна очистка за допомогою спеціальних реагентів; але це здорожує виробництво і викликає екологічні проблеми.