MXPA03005887A - Produccion de compuestos de aluminio y silice a partir de minerales. - Google Patents

Abstract

Un metodo para la produccion de substancias inorganicas de aluminio y silice amorfa, a partir de minerales que contienen oxido de aluminio, que comprende: (a) lixiviar dichos minerales con acido fluorosilicico para obtener solucion de fluosilicato de aluminio; (b) filtrar dicha solucion lixiviada a partir de materiales insolubles; y (c) lavar dichos materiales insolubles.

Description

J PRODUCCIÓN DE COMPUESTOS DE ALUMINIO Y SÍLICE A PARTIR DE MINERALES CAMPO DE LA INVENCIÓN 5 La invención se refiere a un método para la producción de compuestos inorgánicos de aluminio y sílice a partir de minerales que comprenden óxido de aluminio y sílice. Más específicamente, la invención se refiere a un método para la producción de compuestos 10 de aluminio a partir de arcillas, bauxita, ceniza de carbón y otros minerales que contienen óxido de aluminio .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La bauxita y caolín calcinado son los 15 principales minerales utilizados para la producción de óxido de aluminio (alúmina) y sales de aluminio. Se conocen en la técnica, varios métodos para llevar a cabo este procedimiento, y algunos de estos se describen en la Enciclopedia Kirk-Othmer (Volumen 2; páginas 252-271; 20 337) y Ullman (Volumen Al, páginas 527-535) . El proceso de Bayer es una tecnología tradicional conocida por la extracción de hidróxido de aluminio a partir de bauxita, usando sosa cáustica bajo presión. Este proceso comprende más de 15 etapas 25 y es un proceso muy costoso. Un problema con el sulfato de aluminio producido a partir de bauxita y caolín, el cual es utilizado principalmente para la purificación de agua, es que contiene 0.3% a 0.8% de Fe203 (Chemical Economics Handbook 1998) . Por esto, para la producción de sulfato de aluminio libre de hierro de menos de 100 ppm de Fe2Ü3, el cual es usado por ejemplo en la industrial del papel, puede ser usado hidróxido de aluminio puro. · Se conocen muchos métodos para la extracción de hidróxido de aluminio a partir de bauxita y de arcilla. Aquellos a partir de arcilla requieren una etapa de calcinación de temperatura considerablemente alta, usualmente superior de 1,100°C. El proceso de Bayer que usa bauxita para la producción de hidróxido de aluminio se conoce por 120 años. Este proceso sin embargo, es muy complicado y muy costoso. Recientemente publicada específicamente, la Patente Estadounidense No. 5,993,758 de Nehari fechada en 1999, describe un proceso para la recuperación de alúmina y sílice a partir de aluminiosilicato . Este proceso comprende las etapas de (a) calentar el aluminiosilicato a aproximadamente 1000 °C con CaCl2 hidratado para obtener productos de calcio-alumino-silicato y calcio-alumina o , en donde el CaCl2 está substancialmente libre de MgCl2; (b) lixiviar los productos con HC1 para formar una solución que comprende AICI3 y CaCl2, y sílice insoluble; (c) separar el sílice insoluble de la solución; y (d) cristalizar AICI3 a partir de la solución y recuperar la alúmina del A1C13 cristalizado . El proceso puede además comprender las etapas de: (e) remover substancxalmente MgCl2 a partir de la solución de CaCl2 de la etapa (d) ; y (f ) reciclar la solución de CaCl2 para su uso en la etapa (a) . Es de este modo claro, que la desventaja del proceso mencionado anteriormente es muy costoso. Así, un proceso más efectivo en costo podría por lo tanto, ser benéfico para la recuperación de alúmina y sílice, a partir de materiales que contienen alumino-silicatos. Este proceso debe evitar tanto las etapas de calcinación a alta temperatura, y además, debe ser insensible a la contaminación de hierro en el proceso.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Es el objeto de la presente invención, proporcionar un método mejorado para la producción de substancias inorgánicas de aluminio y sílice amorfa a partir de minerales que contienen óxido de aluminio, que comprende: (i) lixiviar dichos minerales con ácido fluorosilicico para obtener solución de fluorosilicato de aluminio; (ii) filtrar dicha solución lixiviada a partir de materiales insolubles; y (iii) lavar dichos materiales insolubles . En una modalidad preferida de la presente invención, es el método definido anteriormente que además comprende desfluoración de dicho fluorosilicato de aluminio por calentamiento con ácido sulfúrico. En otra modalidad preferida de la presente invención, es el método definido anteriormente empleado para la producción de fluoruro de aluminio, que además comprende someter a ebullición dicha solución de fluorosilicato de aluminio para obtener fluoruro de aluminio. En otra modalidad preferida de la presente invención, es el método definido anteriormente en donde dichos minerales que contienen óxido de aluminio se seleccionan de arcillas, ceniza de carbón y bauxita . En otra modalidad preferida de la presente invención, es el método definido anteriormente en donde dicha lixiviación se realiza a un intervalo de temperatura de 40 °C a 80 °C. Todavía de conformidad con la presente invención, es el método definido anteriormente, en donde dicha lixiviación se realiza preferiblemente al intervalo de temperatura de 60 °C a 70°C. En otra modalidad preferida de la presente invención, es el método definido anteriormente en donde dichos materiales insolubles son sílice, óxido férrico y parte de alúmina, la cual no se disuelve en el proceso. En otra modalidad preferida de la presente invención, es el método definido anteriormente en donde el ácido fluosilícico alimentado en la etapa de lixiviación está a un intervalo de concentración del 10% al 30%. En otra modalidad de la presente invención, es el método definido anteriormente en donde el ácido fluosilícico alimentado en la etapa de lixiviación es al menos, una parte recuperada y reutilizada. En conformidad con la presente invención es el método como se define anteriormente, utilizado para la producción de producto de sílice amorfa, que además comprende: (i) someter a ebullición dicha solución de fluosilicato de aluminio para precipitar trihidrato fluoruro de aluminio y en donde se evaporan tetrahidrofluoruro de silicio y ácido clorhídrico; y (ií) condensar dicho tetrafluoruro de silicio y ácido fluorhídrico para obtener ácido fluosilícico y sílice amorfa. Se recuperaron dos tercios del ácido fluosilicico usados en el proceso y se usaron en el siguiente lote. De conformidad con la presente invención es el método como se define anteriormente, utilizado para la producción de solución de silicato de sodio o silicato de potasio, por la disolución de dicho sílice en sosa cáustica o solución de hidróxido de potasio, para proporcionar solución de silicato de sodio o silicato de potasio. Todavía de conformidad con la presente invención, es el método como se define anteriormente, utilizado para la producción de fluoruro de aluminio, que además comprende (i) someter a ebullición dicha > solución de fluosilicato de aluminio para obtener trihidrato fluoruro de aluminio; y (ii) someter a termotratamiento el trihidrato de fluoruro de aluminio obtenido, de manera que se obtiene fluoruro de aluminio anhidro. En otra modalidad preferida de la presente invención, es el método definido anteriormente, utilizado para la producción de un producto de sulfato de aluminio, que además comprende desfluorar la solución de fluosilicato de aluminio obtenido de dicha etapa de lixiviación, por medio de mezclado de una cantidad suficiente de ácido sulfúrico con dicha solución de fluosilicato de aluminio, de manera que se obtiene el producto de sulfato de aluminio y todo el ácido fluosilícico se fija libre y se utiliza en el siguiente lote, preferiblemente después de una etapa de condensación. En otra modalidad preferida de la presente invención, es el método definido anteriormente, utilizado para la producción de producto sólido de hidróxido de aluminio, que además comprende neutralizar el sulfato de aluminio obtenido en la etapa de desfluoración, como se define anteriormente, con solución acuosa de amonio de manera que se obtienen simultáneamente producto sólido de hidróxido de aluminio y solución de sulfato de amonio. En otra modalidad preferida de la presente invención en el método definido anteriormente, se usa hidróxido de sodio y potasio para la neutralización de sulfato de aluminio, con ello se obtienen simultáneamente con la producción de hidróxido de aluminio, sulfato de potasio y sodio. Todavía en otra modalidad preferida de la presente invención es el método definido anteriormente, utilizado para la producción de alumbres, los cuales son sales dobles de sulfato de aluminio y ya sea sulfato de potasio o sodio, que además comprende precipitar dicho sulfato de aluminio en solución de sulfato de sodio sulfato de potasio, así se obtiene producto de sal de alumbre.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 describe un método para la producción de compuestos de aluminio y sílice a partir de varios minerales .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Es una modalidad preferida de la presente invención, proporcionar un método mejorado para la producción de substancias inorgánicas de aluminio y sílice amorfa a partir de materiales crudos seleccionados de arcillas, cenizas de carbón, bauxita y cualesquiera otros minerales que contienen óxido de aluminio, referidos aquí en el término "minerales de aluminio" . De conformidad con la presente invención, son usados dos materiales crudos principales en los procesos propuestos. El primero es ácido fluosilícico , un derivado de la producción de ácido fosfórico y de superfosfato , el cual lixivia selectivamente el óxido de aluminio a partir de minerales . Se recuperó totalmente el ácido fluosilicico en el proceso de producción de sulfato de aluminio, mientras únicamente dos terceras partes de éste se recuperaron en el proceso para la producción de fluoruro de aluminio. El segundo material crudo es mineral de aluminio, seleccionado de al menos uno de los siguientes orígenes: (i) Arcillas, mientras el componente de alúmina es caolinita - un silicato de aluminio, y en el cual el óxido de aluminio constituyente es soluble es el ácido fluosilicico. La formula general de dicha arcilla es Al2O3.2siO2.2H2O. Existen otras arcillas de silicato de aluminio, pero la solubilidad de dicho constituyente en ácido fluosilicico es relativamente inferior. Los minerales también contienen otros óxidos, tal como sílice libre, óxido férrico, dióxido de titanio y otros. (ii) Cenizas de carbón, mientras su composición es similar a aquella de las arcillas antes mencionadas, aún el contenido de óxidos difiere de conformidad con la fuente de carbón, a partir de la cual se producen las cenizas. (iii) Bauxita, y particularmente son dos clases principales : la bauxita gibbsítica, en la cual el constituyente de aluminio es el hidróxido Al(OH)3, el cual es altamente soluble, y boehmita - AIO(OH), la cual es menos soluble en ácido fluorosilí cico . (iv) Cualquier otro óxido de aluminio que contiene mineral. Se hace referencia ahora a la Figura 1, la cual presenta, de conformidad con la presente invención, un método para el procesamiento de mineral, que comprende lixiviación de minerales de aluminio en el comienzo del proceso, y seguido por dos alternativas aún incorporables en las secuencias de producción: 1. Producción de sulfato de aluminio como un primer producto, del cual se obtiene hidróxido de aluminio como un segundo producto. El hidróxido de aluminio por termotratamiento proporciona óxido de aluminio. De forma simultanea, con la producción de hidróxido de aluminio, se obtuvieron sulfatos de álcalis y alumbres (secuencia de producción definida en el panel izquierdo) y, 2. Producción de fluoruro de aluminio y sílice o silicato de sodio (secuencia de producción definida en el panel derecho) . Con referencia ahora a la primera etapa, referida aquí posteriormente como "lixi iación", en donde de conformidad con la presente patente, los minerales que contienen óxido de aluminio, se introducen a la reacción de lixiviación por corriente 2, son lixiviados selectivamente a temperatura de 40°C-80°C, y más preferiblemente en el intervalo de 60°C-70°C por solución de ácido fluosilícico (introducido a la reacción por corrientes 3, 22 ó 32, y con ello, se obtiene una solución de fluosilicato de aluminio. La ecuación 1 describe esquemáticamente la reacción de lixiviación antes mencionada: (1) Al203.2Si02 + Fe203 + 3¾SiF6 = Al2(SiF6)3 + 3¾0 + {2Si02, Fe203} Dicha etapa de lixiviación, de conformidad con la presente invención, comprende también tanto etapas de filtración como de lavado. De manera adicional, dicha etapa de lixiviación, de conformidad con la presente invención, es selectiva para el óxido de aluminio que se disuelve en el medio de reacción, en donde el óxido férrico se disuelve únicamente en una extensión muy baja, proporcionando productos de aluminio de grado libre de hierro. En una modalidad preferida de la presente invención, al menos parte del ácido fluosilicico que se hace reaccionar, se recicla del proceso, por corrientes 22 y 32, en donde dicho ácido fluosilicico se recupera en una etapa de condensación, como se define abajo. De conformidad con modalidades particularmente preferidas de la presente invención, alrededor de do3 terceras partes del ácido fluosilicico usado en el proceso se recupera a través de la corriente 32 y alrededor de todo el ácido fluosilicico en el proceso se recupera por la corriente 22. El ácido fluosilicico fresco, sin embargo, puede ser introducido a la reacción de lixiviación a través de la corriente 3. Al final de dicha etapa de lixiviación, el fluosilicato de aluminio resultante se filtra de los insolubles, (corriente 1) y se procesa adicionalmente en una de al menos dos alternativas, como se define abajo. Se hace referencia ahora al panel izquierdo, al cuadro de ^DESFLUORACIÓN" , en donde dicha solución de fluosilicato de aluminio se hace reaccionar exotérmicamente con ácido sulfúrico mezclado, que produce sulfato de aluminio como producto por la ecuación 2. La temperatura se eleva exotérmicamente, como se describe abajo, para ebullición. El ácido fluosilicico se destila completamente a través de la corriente 21. Después de una etapa de ¾CONDENSACIÓN", dicho ácido fluosilicico se recupera a través de la corriente 22 a la secuencia del baño de LIXIVIACIÓN antes mencionado. (2) Al2(SiF6)3 + 3H2S04 = A12(S04)3 + 2HF + SiF4 Se hace referencia ahora al panel derecho, en donde dicha solución de fluosilicato de aluminio se calienta simultáneamente o alternativamente y se evapora en una operación de EBULLICIÓN. Como un resultado, se precipita fluoruro de aluminio como el primer producto a través de la corriente 30, y gases que contienen SiF4 y continúan vapores de agua (corriente 31) en una etapa de CONDENSACIÓN, en donde alrededor de 2 tercios de dicho medio de lixiviación se reciclan a través de la corriente 32. En la etapa de condensación, se obtiene por reacción tetrafluoruro de silicio (2a), haciéndose reaccionar con vapores de agua por reacción (2b) para proporcionar sílice amorfa (véase corriente 321), un derivado del proceso. Todavía refiriéndose al panel derecho, los productos de dicha etapa de CONDENSACIÓN se purgan en la corriente 322 para una etapa de DISOLUCIÓN, en donde la sosa cáustica y/o la solución de potasa cáustica se mezclan para obtener un derivado que comprende una solución de silicato de potasio o sodio (corriente 323) . Dicho producto de sílice amorfa es ampliamente conocido como valioso el mismo disponible comercialmente , mientras las soluciones de silicato álcalis son usadas como materiales crudos para la industria del papel o electrónica, y otros mercados.

Se hace referencia ahora al panel derecho, en donde una corriente de solución de fluosilicato de aluminio (1) entra a una etapa de EBULLICIÓN. Al menos parte de la corriente de tetrafluoruro de silicio (31), y ácido fluosilícico (32) se recicla hacia la etapa de CONDENSACIÓN antes mencionada. De forma simultanea o alternativa, se introduce trihidrato fluoruro de aluminio en la corriente 30 a una etapa de TERMOTRATAMIENTO, en donde se obtiene el producto de fluoruro de aluminio anhidro. En otra modalidad de la presente invención, es un proceso para producir fluoruro de aluminio anhidro, en donde la etapa de secado descrita en la Fig. 1, comprende un procedimiento de etapas múltiples, es decir, comprende las siguientes etapas de secado: (i) secado a 110°C para producir 3-hidrato fluoruro de aluminio; (ii) calcinación a 250°C para producir 0.5-hidrato fluoruro de aluminio y (iii) calcinación a 550°C para producir aluminio anhidro. Todavía en otra modalidad de la presente invención, es un proceso para producir fluoruro de aluminio anhidro, con ello, la etapa de calcinación (a 550°C) del fluoruro de aluminio hidratado, produce algo de óxido de aluminio. Los fluoruros de aluminio comerciales contienen hasta 8% de óxido de aluminio en la última etapa de calcinación. El fluoruro de aluminio producido en la presente invención demanda bien a estas definiciones. Asi, una modalidad preferida de la presente invención, es un proceso en donde por calentamiento de la solución de fluosilicato de aluminio, precipita fluoruro de aluminio y se evapora tetxafluoruro de silicio, como se describe esquemáticamente en la ecuación 2a: (2a) Al2(SiF6)3 = 2A1F3 3 4 El tetrafluoruro de silicio producido de la corriente 321 antes mencionada y agua se hacen reaccionar como se describe en la ecuación 2b de bajo: (2b) 3SiF4 + 2H20 = Si02 + 2H2SiF6 en donde los ácidos fluorosilicico y sílice se producen por enfriamiento. El sílice obtenido puede ser filtrado, lavado y secado, y producido como un derivado del proceso. Se hace referencia ahora al panel izquierdo, en donde los productos de dicha etapa de DESFLUORACIÓN se descargan como al menos una de las siguientes corrientes: (i) un producto de sulfato de aluminio, (ii) corriente de alimentación (231) a una etapa de PRECIPITACIÓN y (iii) una corriente de alimentación 221 a una etapa de NEUTRALIZACIÓN. En una modalidad preferida de la presente invención, el idróxido de amonio introducido en la etapa de NEUTRALIZACIÓN puede ser substituido equivalentemente ya sea por potasio o hidróxido de sodio, con ello, se obtiene sulfato de amonio, sodio o potasio, junto con precipitado de hidróxido de aluminio . Del sulfato de aluminio obtenido por la etapa de DESFLUORACIÓ , se puede producir el hidróxido de aluminio a partir del cual son posibles dos diferentes procesos: (i) producción de hidróxido de aluminio y (ii) producción de óxido de aluminio, el cual se obtiene por calcinación. Con referencia por lo tanto a la corriente de sulfato de aluminio (231), la cual se introduce con sulfato de sodio o sulfato de potasio a una etapa de PRECIPITACIÓN. Es por lo tanto obtenido producto de alumbres de potasio equivalentes o sodio. Alternativamente o simultáneamente, dicho sulfato de aluminio es introducido por la corriente 221 con una solución acuosa de amonio a una etapa de NEUTRALIZACIÓN. El producto sólido de hidróxido de aluminio es colectado en la corriente 223, para colectar el producto sólido de hidróxido de aluminio, en donde otros productos son alimentados a través de la corriente 222 a una etapa de EVAPORACIÓN. Es notable que el óxido de aluminio, el cual puede ser además obtenido en la etapa de calcinación a partir del hidróxido de aluminio, es un material más valioso. Puesto que el proceso de calcinación del hidróxido de aluminio es conocido, no se describe en esta solicitud . Todavía de conformidad con la presente invención, el sulfato de amonio se obtiene en la etapa de EVAPORACIÓN mencionada anteriormente, y se colecta por la corriente 224 a un producto de sulfato de amonio puro. De conformidad con una modalidad preferida de la presente invención, se hace reaccionar hidróxido de sodio o de potasio con sulfato de aluminio para obtener hidróxido de aluminio y sulfato de sodio o de potasio . Está también en el núcleo de la presente invención, re-utilizar materiales de manera efectiva y reciclar derivados. De este modo, la producción de sulfato de amonio, potasio y sodio de conformidad con la presente invención es de importancia. El sulfato de amonio y potasio son fertilizantes, el sulfato de sodio un reactivo usado en muchas síntesis inorgánicas. Además, cuando una fábrica produce el sulfato de aluminio y los sulfatos álcalis, puede producir alumbres que son sales dobles de alto precio. De conformidad con una modalidad de la presente invención, los minerales de aluminio son lixiviados por ácido fluosilicilico , mientras hasta 85% del óxido de aluminio se disuelve y procesa para proporcionar fluoruro de aluminio valioso. El residuo no se disuelve y comprende sílice, hasta 95% de óxido férrico y alrededor de 15% del óxido de aluminio que no se disuelve por ácido fluosilícico . El óxido férrico se disuelve en ácido clorhídrico o sulfúrico con ello, se produce el cloruro férrico o sulfato férrico. Por su amoniación, se producen los pigmentos de hidróxido férrico de varios tonos y sulfato de amonio de grado fertilizante. Todos estos productos son de valor comercial. De conformidad con la presente invención, dicha etapa de lixiviación es preferiblemente realizada a 60°C-70°C. Los insolubles son filtrados completamente y tratados como se describe anteriormente .

Todavía otra modalidad de la presente invención es una co-producción de sílice comercialmente valioso y soluciones de silicato álcali, obtenidas por disolución de sílice en sosa cáustica o potasa cáustico, usadas en la industria electrónica y papelera y otros mercados. Finalmente, en otra modalidad de la presente invención, es dicho proceso como se describe en la Figura 1, en donde tres moles de ácido fluorosilícico se usan para la lixiviación de óxido de aluminio, mientras se recupera alrededor de todo el ácido. De este modo, en la producción de fluoruro de aluminio (panel derecho de la figura) , solamente dos moles de ácido fluosilícico son recuperados y una mole de ácido fluosilícico se agrega al proceso a partir del lote al lote como se describe en la corriente 3.

EJEMPLOS La composición de la arcilla usada en los experimentos 1-3 fue de 35.5% de óxido de aluminio, 53.8% de sílice, 9.6% de óxido férrico, 0.8% de óxido de calcio y 0.3% de óxido de magnesio.

E emplo 1 Se mezcló por medio de un agitador magnético, una muestra de 50.0 g de arcilla, que comprende 35.5% de óxido de aluminio, con ácido fluosilicilico (27.7%, 322.0 g) , por 60 minutos a aproximadamente 65°C. La suspensión se filtró y se lavaron las substancias insolubles (54.9 g) , y se secaron subsecuentemente (35.0 g) , se logró la disolución de 83% de óxido de aluminio. Se evaporó a 200 g lo filtrado que comprende fluosilicato de aluminio (446.0 g) . Se filtró el precipitado obtenido que comprende tri-hidrato fluoruro de aluminio, se lavó (34.7 g) , y se secó a 110 °C para proporcionar 25.1 g de producto. Una cantidad de 22.6 g de dicho producto de trihidrato fluoruro de aluminio fue adicionalmente calentada por seis horas a 550°C para proporcionar fluoruro de aluminio anhidro puro (13.3 g) , como se analizó por medio de análisis de difracción de rayos X. Este producto final contiene 0.1% de óxido férrico y menos de 0.1% de óxido de calcio, y restos de sílice. Se disolvió 83% de óxido de aluminio de la arcilla en este proceso, en donde todo el rendimiento de transferencia de óxido de aluminio a partir de la arcilla al producto de fluoruro de aluminio fue de 62%.

Ejemplo 2 Se mezcló por medio de un agitador magnético, una muestra de 50.0 g de arcilla, que comprende 35.5% de óxido de aluminio, con ácido fluosilicilico (27.7%, 330.0 g) , por 60 minutos a aproximadamente 65°C. La suspensión se filtró y se lavaron las substancias insolubles (55.0 g) , y subsecuentemente se secaron (35.2 g) . Se logró la disolución de 80.9% de óxido de aluminio. Se evaporó a 200 g lo filtrado que comprende fluosilicato de aluminio (380.0 g) . Se filtró lo precipitado obtenido, se lavó (33.8 g) y se secó a 110÷ a 24.5 g de producto, que comprende trihidrato fluoruro de aluminio. Se calentó primero el producto de trihidrato fluoruro de aluminio a 250°C y se encontró más de dos horas a 550°C para proporcionar fluoruro de aluminio anhidro puro (15.0 g) , como se define por medio de análisis de difracción de rayos X.

Este producto contiene 0.1% de óxido férrico, menos de 0.1% de óxido de calcio que contiene residuos y restos de sílice. Se disolvió 83% de óxido de aluminio en la arcilla en este proceso, en donde todo el rendimiento de transferencia de óxido de aluminio a partir de la arcilla al producto de fluoruro de aluminio fue de 63% .

Etapa de reciclaje: Una muestra adicional de 50.0 g de arcilla se agregó a 330 g de ácido fluorosilicico (27%), y lo filtrado mencionado anteriormente (200 g) , se mezcló por medio de un agitador magnético y se calentó por 60 minutos a alrededor de 65°C a 185 g. La materia insoluble se filtró, se lavó y se secó a 100°C. El peso del producto fue de 35.00 g, 82% del óxido de aluminio disuelto. Lo filtrado (375.0 g) se calentó, se evaporó en agua y tetrafluoruro de silicio hasta que se obtuvo el peso del filtrado de 200 g. Por enfriamiento, el fluoruro de aluminio se precipitó y se filtró completamente, se lavó y se secó a 110 °C para proporcionar 38.8 g de 3.0 hidrato fluoruro de aluminio; se secó a 250°C para proporcionar 0.5 hidrato fluoruro de aluminio y después se secó a 550°C, y proporcionó fluoruro de aluminio anhidro (23.9 g) . El rendimiento de la etapa de reciclaje fue de 99.2%. El rendimiento total de la transición de óxido de aluminio a fluoruro de aluminio para las dos partes del experimento fue de 80.5%.

Ejemplo 3 El experimento como se describe anteriormente, en donde la evaporación de fluosilicato de aluminio se realizó a un volumen menor de 75 mol.

El óxido de aluminio de la arcilla se disolvió a 84.3% y por evaporación a un volumen menor el rendimiento total del fluoruro de aluminio se incrementó a 89.9%. El análisis de la muestra 3 fue de 33.0% Altotal, 63.7% F, 0.10% Fe203, -0.08% Si02, 0.1% CaO, que corresponde a 93.9% A1F3 y 5.4% A1203.

Ejemplo 4 Se trató de manera similar como las muestras de la arcilla, una muestra de ceniza de carbón que contiene 29.1 % de óxido de aluminio, 45.0% de sílice, 3.6% de óxido férrico y 7.5% de óxido de calcio. Se mezclaron 25 g de la muestra por 2 horas a 65°C con 130 g de ácido fluosilícico (25.8%), pero debido a la presencia de óxido de calcio, se agregaron 3.2 g de ácido sulfúrico para producir el sulfato de calcio insoluble, el cual se filtró completamente junto con los insolubles de la muestra de cenizas de carbón. El peso de los insolubles y el yeso después del secado fue de 21.1 g. Se logró la disolución de 89% del óxido de aluminio. El peso de lo filtrado que contiene el fluosilicato de aluminio fue de 296 g. Evaporando a 75 g, se obtuvo un precipitado de trihidrato fluoruro de aluminio, el cual después del secado pesó 14.5 g. El rendimiento de la transición del óxido de aluminio al fluoruro fue de 73%. Se transformó 83% del óxido de aluminio disuelto a fluoruro de aluminio. Puesto que las muestras de arcilla y ceniza de carbón difieren de fuente a fuente, pueden ocurrir algunos cambios en el procedimiento, pero los dos principios de (a) producción de fluosilicato de aluminio y(b) evaporación a precipitación de fluoruro de aluminio, otorgarán el proceso para muchos de los materiales crudos. Se dan ejemplos en el Ejemplo 4, en el cual, el óxido de calcio se puede remover por ácido sulfúrico .

Ejemplo 5 Se trató una muestra de bauxita que contiene 56.5% de óxido de aluminio, 7.6% de sílice, 0.1% de óxido férrico, 2.5% de óxido de titanio y 26.1% de LOI, de manera similar como las muestras de la arcilla. Se mezclaron 25 g de la muestra por 80 minutos a 60°C con 320 g de ácido fluosilícico (27.9%) . La suspensión se filtró completamente. El peso de la pasta que no se disuelve después del secado fue 9.1 g. Se disuelven 15.9 g de los 25 g, en donde el contenido del óxido de aluminio fue de 6.5 g: 25 x 0.565 g = 14.1 g, LOI = 6.5. El porcentaje del óxido de aluminio disuelto fue calculado a 76.9%.

Ejemplo 6 La composición de la muestra bauxita: 36.9% A102; 1.73% Si02; 35.8% Fe203; 3.03% Ti02; 0.29% S04 y 21.0% LOI . Se hicieron reaccionar 25 g de la muestra con 168 g de ácido fluosilicico (28% H2SiF6) , mezclando en un vaso de precipitado por un agitador magnético a una temperatura de 60°C por 2 horas, y después la suspensión se filtró. La pasta que no se disolvió pesó 23.4 g, y 12.8 g después del secado. Se disolvieron 12.2 g de la muestra. Si toda la materia soluble puede disolverse, la suma podría ser 25x (0.369+0.21+0.03) = 15.2 g. Se calculó así, que el porcentaje de A1203 disuelto = 12.2 x 100/15.2 = 80.3%.

Ejemplo 7 Composición de arcilla que contiene: 35.5% A1203, 45.5% Si02, 9.6% Fe203, 1.6% Ti02, 0.8% CaO, 0.3% MgO . ? 25 g de la composición de arcilla anterior, se agregaron 145.7 g de ácido fluosilicico (25.8% de H2SiFs, que contiene sílice coloidal, obtenido de un lote previo de arcilla) . La suspensión se calentó por 60 minutos a 40CC-80°C. La suspensión se enfrió y los insolubles se filtraron completamente y se lavaron. El peso de la pasta húmeda fue 31.34 g y, después del secado, 18.04 g. El peso del filtrado que contiene los lavados fue de 195 g, el contenido de dicho filtrado es 17.1% Al2(SiF6)3, 3.9%H2SiF6, y 0.020% Fe203 (la presencia de dióxido de titanio, óxido de calcio, y óxido de magnesio no se registró) . ? lo filtrado que contiene el fluosilicato de aluminio, se agregó 160 g de ácido sulfúrico (95%) , dentro de 30 minutos. La suspensión se calentó para evaporar el agua y el ácido fluosilicico . la solución restante contiene 60% de H2SO4 y después se enfrió a 25°C. Los cristales de sulfato de aluminio precipitado se filtraron completamente, y se lavaron con 20 mi de una solución saturada de sulfato de aluminio. El peso de los cristales producidos fue de 54 g. El análisis del producto mostró Al2 ( S04 ) 3*18H20. Se logró la disolución de 79% del óxido de aluminio de la arcilla y de prácticamente todo el óxido de aluminio disuelto y sulfato de aluminio. Esto es debido al gran exceso de ácido sulfúrico usado para lograr la precipitación de 60% de H2S04 en el cual, la solubilidad del sulfato de aluminio es 1%. El exceso del ácido sulfúrico usado no se pierde, debido a que se usa en el siguiente lote.

Ejemplo 8 La composición de ceniza de carbón: 29.1% Al203, 45.0% Si02, 7.5% CaO, 0.97% MgO, 3.6% Fe203 y 1.6% Ti02. ? 25 g de la composición de arcilla anterior, se agregaron 201 g de 28% de H2SÍF6 de un lote previo. La suspensión se agitó por 2 horas a temperatura de 50°C-60°C. La suspensión después se enfrió y la materia insoluble se filtró completamente y se lavó. El peso de la pasta húmeda fue 26.7 g y, después del secado, 17.5 g. El peso del filtrado y los lavados, que contienen fluosilicato de aluminio fue de 296 g. Se agregó 100 g de ácido sulfúrico (95%), dentro de media hora, a la solución de fluosilicato de aluminio y la solución se calentó a 100°C. Se liberaron gases acidicos de HF y SiF4 y después del enfriamiento, se obtuvieron como ácido fluosilicico fue 200 g, y la concentración de la solución fue 24.8% de H2SiFs. La solución de sulfato de aluminio que contiene ácido sulfúrico y un poco precipitado, la cual se filtró completamente y, después del secado, se encontró por contener 4 g de sulfato de calcio. El ácido sulfúrico y la solución de sulfato de aluminio entonces se concentró a 60% de H2S04. La solución se enfrió a 25 °C, y se precipitó y filtró completamente 35 g de sulfato de aluminio. La sal es Al2 (S04) 3*18H20, el cual se precipitó de un 60% de solución de H2SO4. El sulfato de aluminio contiene 90 ppm de substancias de hierro. La pasta, la cual no se disuelve por la acción del ácido fluosilicico, contiene todo el óxido férrico de la ceniza de carbón (3.6%) como se declara en la composición anterior.

Claims (1)

1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención, se considera como novedad y por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : REIVINDICACIONES 1. Un método para la producción de substancias inorgánicas de aluminio y sílice amorfa a partir minerales que contienen óxido de aluminio que comprende : (i) lixiviar dichos minerales con ácido fluorosilícico para obtener solución de fluosilicato de aluminio; (ii) filtrar dicha solución lixiviada a partir de materiales insolubles; y (iii) lavar dichos materiales insolubles. 2. El método de conformidad con la reivindicación 1, además comprende desfluorar dicho fluosilicato de aluminio calentándolo con ácido sulfúrico . 3. El método de conformidad con la reivindicación 1, empleado para la producción de fluoruro de aluminio, además comprende someter a ebullición dicha solución de fluosilicato de aluminio para obtener fluoruro de aluminio. . El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dichos minerales que contienen óxido de aluminio son seleccionados de arcillas, ceniza de carbón y bauxita . 5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicha lixiviación se realiza a un intervalo de temperatura de 40°C a 80°C. 6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicha lixiviación se realiza al intervalo de temperatura de 60°C a 70°C. 7. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dichos materiales insolubles son sílice, óxido férrico y parte de alúmina, la cual no se disuelve en el proceso . 8. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el ácido fluosilícico - alimentado en la etapa de lixiviación está a un intervalo de concentración de 10% a 30%. 9. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el ácido fluosilícico alimentado en la etapa de lixiviación es al menos parte recuperada y reutilizada. 10. El método de conformidad con la reivindicación 1, empleado para la producción de producto de sílice amorfa, además comprende: (i) someter a ebullición dicha solución de fluosilicato de aluminio para precipitar el trihidrato fluoruro de aluminio y con ello, el tetrafluoruro de silicio y ácido fluorhídrico son evaporados; y (ii) condensar dicho tetrafluoruro de silicio y ácido fluorhídrico para obtener el ácido fluosilícico y sílice amorfa. 11. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque dos tercios del ácido fluosilícico usados en el proceso, son recuperados y usados en el siguiente lote. 12. El método de conformidad con la reivindicación 10, empleado para la producción de solución de silicato de sodio o silicato de potasio, por la disolución de dicha sílice en sosa cáustica o solución de hidróxido de potasio, para proporcionar silicato de sodio o solución de silicato de potasio. 13. El método de conformidad con la reivindicación 1, empleado para la producción de fluoruro de aluminio, además comprende: (i) someter a ebullición dicha solución de fluosilicato de aluminio para obtener trihidrato fluoruro de aluminio; y (iii) trihidrato fluoruro de aluminio obtenido de termotratamiento, de manera que se obtiene fluoruro de aluminio anhidro . 14. El método de conformidad con la reivindicación 1, empleado para la producción del producto de sulfato de aluminio, además comprende desfluorar la solución de fluosilicato de aluminio obtenida a partir de la etapa de lixiviación, por medio de mezclado de cantidad suficiente de ácido sulfúrico con dicha solución de fluosilicato de aluminio, asi el producto de sulfato de aluminio se obtiene y todo el ácido fluosilicico se fija libre para ser usado en el siguiente lote. 15. El método de conformidad con la reivindicación 1, empleado para la producción de producto de sulfato de aluminio, en donde todo el ácido fluosilicico es recuperado y usado en el siguiente lote. 16. El método de conformidad con la reivindicación 13, empleado para la producción de producto sólido de hidróxido de aluminio, además comprende neutralizar el sulfato de aluminio obtenido en la etapa de desfluoración, como se define anteriormente, con solución acuosa de amonio, de manera que se obtiene de manera simultánea, el producto sólido de hidróxido de aluminio y sulfato de amonio . 17. El método de conformidad con la reivindicación 1, empleado para la producción de producto de alumbre, además comprende precipitar dicho sulfato de aluminio en solución de sulfato de sodio o sulfato de potasio de manera que se obtiene el producto de la sal de alumbre.