Aluminiumoxide

Aluminiumoxide is een hoogzuiver poeder dat essentieel is voor de productie van aluminium en een breed scala aan industriële toepassingen. De winning uit bauxieterts via het Bayer-proces omvat complexe chemische stappen waarbij kalk en ongebluste kalk een cruciale rol spelen. 

Bij Lhoist bieden we kalkgebaseerde oplossingen die belangrijke fasen van de aluminiumraffinage ondersteunen. Tijdens de vergisting wordt kalk ingezet om natriumverlies te beperken, door de neerslag van silica als hydrogarnet te stimuleren. Kalk speelt ook een sleutelrol bij causticatie, het proces waarbij natriumcarbonaat wordt omgezet in natriumhydroxide – essentieel om de juiste omstandigheden te behouden voor het oplossen van aluminiumoxide. Bovendien verbetert kalk de filtratie dankzij de vorming van tricalciumaluminaatfilterhulpmiddelen en helpt het het oxalaatgehalte onder controle te houden door neerslag te bevorderen. Deze toepassingen verbeteren de procesefficiëntie, reduceren reagensverliezen en optimaliseren de productie van aluminiumoxide. 

Tijdens het uitgisten van aluminiumhoudend bauxieterts wordt natriumhydroxide (NaOH), ook wel caustisch middel genoemd, gebruikt om het erts bij hoge temperatuur en druk op te lossen (of uit te laten gisten) om aluminiumoxide in de vorm van oplosbaar natriumaluminaat op te lossen. Een deel van de kiezelzuurmineralen lost ook op en precipiteert opnieuw als sodaliet, ook wel bekend als desilicatieproduct (DSP).

Dit precipitatieproces is belangrijk omdat het kiezelzuur uit de oplossing verwijdert. Het precipiteren van kiezelzuur als sodaliet resulteert echter ook in het verlies van natrium (Na⁺), dat kan niet geregenereerd als NaOH. Ter compensatie van dit natriumverlies voegen sommige installaties gebluste kalk toe aan het vergistingsproces waarbij Ca(OH)₂ het kiezelzuur doet precipiteren - bij voorkeur als hydrogranaat, dat calcium in plaats van natrium bevat -, waardoor het verlies van natrium in kiezelzuurprecipitaten wordt beperkt.  

Het bij het uitgisten gebruikte NaOH wordt omgezet in Na₂CO₃ door de reacties met organische materiaal in het bauxieterts en door de reactie met CO₂ uit het contact met de lucht. Te hoge Na₂CO₃-concentraties zijn nadelig voor het oplossen van aluminiumoxiden.

Ca(OH)₂ wordt gebruikt om Na₂CO₃ om te zetten in NaOH, in een bijtende reactie, waardoor Na₂CO₃ wordt gereduceerd en een voldoende hoge NaOH-concentratie wordt gehandhaafd bij het uitgisten om precipitatie van aluminiumoxide te voorkomen.  

Alumina Bayer-raffinaderijen maken gebruik van filtratie om fijne (<5 micron) zwevende deeltjes te verwijderen die niet werden verwijderd door bezinking door de zwaartekracht in bezinkingsinstallaties. Filtratie vindt plaats voorafgaand aan precipitatie van aluminiumoxide (Al₂O₃) en heeft tot doel fijne ijzer- en kiezelzuurdeeltjes te verwijderen.

Het filtratieproces wordt verbeterd door zogenaamde ‘filtratiehulpstofdeeltjes’ die bestaan uit tricalciumaluminaat (Ca₃[Al(OH)6]₂). Ze worden geproduceerd door van een kleine zijstroom van de procesvloeistof met hoge sterkte (bij 95 – 105 oC), die natriumaluminaat NaAl(OH)4 bevat, te laten reageren met Ca(OH)₂ dat wordt toegevoegd als kalkmelk/gebluste kalkspecie.  

De bauxietertstoevoer bevat verscheidene organische componenten, als gevolg van de ondiepe aard van bauxietertsafzettingen. In het Bayer-proces worden de meeste organische stoffen uiteindelijk afgebroken tot oxalaat.

Oxalaat is de meest vuurvaste organische verbinding en is een belangrijke verontreiniging in de raffinaderijen waar het Bayer-proces wordt toegepast. Sommige installaties gebruiken gebluste kalk om het oxalaatgehalte in het circuit te beheersen door precipitatie als calciumoxalaat (CaC₂O4.H₂O).