Bauxitmaradvány (gyakran nevezik „vörösiszapnak”)

A bauxitmaradvány a timföldfinomítás, a timföld előállítására szolgáló vegyi eljárás mellékterméke. A timföld (aluminium-oxid) a nyersalumínium-gyártás, valamint vegyi alkalmazások nyersanyaga. Az általánosan használt eljárás a Bayer-eljárás, azonban néhány finomítóban, főleg Kínában más eljárásokat, mint például a szinterelést is használják.

A bauxitércet bányásszák, majd timföldfinomítóba szállítják feldolgozásra. A timföld kivonása úgy történik, hogy a bauxitérc oldható részét nátronlúg segítségével kioldják. A bauxit oldhatatlan részét (a maradványt) eltávolítják, majd a timföldkomponenst kicsapják. A terméket ezután kalcinálják (hevítik) az alumínium-oxid (timföld) előállítása érdekében. A vasvegyületek magas koncentrációja adja a maradvány jellegzetes vörös színét. Ha az eljárás során használt nátronlúg nagy mennyiségben marad vissza, az a bauxitmaradványban magas pH-értéket/lúgosságot okoz.

Ha maximalizálják a nátronlúg elválasztását a bauxitmaradványtól, lehetővé válik a timföld maximális kinyerése és a nátronlúg újrafelhasználása a Bayer-eljárásban egy hatékony zárthurok-rendszer részeként, ami csökkenti a termelési költségeket és a maradvány lúgosságát.

A maradvány mosása után, aminek célja a lehető legtöbb nátronlúg és oldott timföld kivonása, a maradványt speciális létesítményekben, bauxitmaradvány-lerakó területeken (angolul: bauxite residue disposal areas – BRDA) vagy maradványtározó területen (residue storage areas - RSA) tárolják.

A bauxitmaradvány fő komponensei
A bauxitmaradvány összetétele területenként változik (az érc minőségétől függően), de jellemzően a következő komponenseket tartalmazza közelítőleg a megadott arányokban:

Komponensek	CAS Registry szám	Százalék
Szodalit 3Na2O.3Al2O3.6SiO2.Na2SO4)		4 - 40
Alumínium-oxid – goethit  (alumínium-oxid – vas-oxid)		10 - 30
Hematit (vas-oxid)	1317-60-8	10 - 30
Kvarc, kristályos és amorf	14808-60-7; 7631-86-9	5 - 20
Trikalcium-aluminát (3CaO.Al2O3.6H2O)		2 - 20
Boehmit [Al(OH)03]	1318-23-6	0 - 20
Titán-dioxid	13463-67-7	2 - 15
Muszkovit (K2O.3Al2O3. 6SiO2. 2H2O)	1318-94-1	0 - 15
Kalcium-karbonát	1317-65-3	2 - 10
Gipszit [Al(OH)3]	21645-51-2	0 - 5
Kaolinit (Al2O3. 2SiO2.2H2O)	1318-74-7	0 - 5

A legtöbb érchez és talajhoz hasonlóan a bauxit is tartalmazhat nyomnyi mennyiségekben fémeket, mint például arzént, berilliumot, kadmiumot, krómot, ólmot, mangánt, higanyt, nikkelt és a természetben előforduló radioaktív anyagokat, mint például tóriumot és uránt. E nyomelemek többsége benne marad a maradványban. A pH szint általában akár 13 vagy egyes esetekben magasabb is lehet a lúgos nátriumvegyületek, úgymint a nátrium-karbonát és a nátrium-hidroxid jelenléte miatt.

Bauxitmaradvány-lerakó területek
A bauxitmaradvány-lerakó területek típusa világszerte változó, olyan tényezőktől függően, mint a rendelkezésre álló földterület, a rendelkezésre álló technológia, éghajlati és földrajzi viszonyok, logisztikai és szabályozási követelmények.

Az 1970-es évekig a bauxitmaradványt főként mélytengeri vagy egyéb nedves kontinentális (lagúna- vagy tavi) tározókban rakták le. A környezeti követelmények és a technológia fejlődésével jelentősen eltávolodtunk a maradványlerakás ezen formáitól a maiakig, ugyanis most már a szárazföldi létesítményekben történő száraz egymásra rétegezés mórszerét részesítik előnyben.

A vállalatoktól elvárt követelmény, hogy a maradványtározók megfeleljenek a vonatkozó környezeti szabványoknak. A bauxitmaradvány-tározókra vonatkozó modern irányelvek magukban foglalják majd mind az általános, mind a helyi specifikus tervezési kritériumokat, olyanokat, mint például a talajviszonyok, a földrengés kockázata, a hosszú távú stabilitás és megfelelő intézkedések vihar esetén. A gondos ellenőrzés biztosítja, hogy a szerkezeti integritás megmaradjon.

A bauxitmaradvány-lerakók típusai

Tengervízi lerakás
Egyes országokban a bauxitmaradvány lerakásának korai módszere volt az anyag vezetéken keresztül történő szállítása mélytengeri helyekre. A maradványt általában kezelik a lerakás előtt a nátronlúg koncentrációjának csökkentése érdekében. 1970 óta nem épült olyan új finomító, amelyik ezt a módszert használná.

Lagúnába/tóba történő lerakás
A bauxitmaradványt kontinentális tavakba szivattyúzzák, ahol a szivárgást természetes áthatolhatatlan rétegek vagy szigetelők minimalizálják. A maradványt jellemzően híg zagyként rakják le, a szilárd anyagok idővel leülepednek és megszilárdulnak, a felszíni vizet pedig összegyűjtik, és ismét használják a finomítási eljárásban. E tározógátak tervezése, építése és működtetése az egyes országokban érvényes irányelveknek megfelelően történik, és rendszeres karbantartási ellenőrzéseket végeznek rajtuk.

Száraz rétegezés vagy „lejtős ülepítés”
A bauxitmaradványt magas denzitású zaggyá sűrítik (48-55% vagy magasabb szilárdanyag-tartalom) fejlett technológiájú sűrítővel vagy flokkulációs technológiával a timföldüzemben.
Ezen folyamatok során a maradványzagyot lerakják és hagyják megszilárdulni és megszáradni, mielőtt újabb rétegeket raknának rá. Így egy lejtő alakul ki az üledéken, az esővíz lefolyik, ezáltal minimálisra csökken a lerakóhelyen tárolt folyadék mennyisége. A felszínről visszanyert vizet visszaszivattyúzzák az üzembe az oldható nátriumsók kinyeréséhez. A száraz rétegzett maradványt gyakran „alácsatornázzák”, hogy segítsék a maradvány megszilárdulását és további vízmennyiséget nyerjenek vissza a finomítóban történő újrafelhasználásra. A száraz rétegezés és a jó vízelvezetés kombinációja nagyon stabil üledék kialakulásához vezet.

Száraz lerakás
A bauxitmaradványt száraz üledékké szűrik (>65%-nál magasabb szárazanyag-tartalom), ami a lúgosság csökkenése érdekében vízzel vagy gőzzel mosható, mielőtt elszállítják és félszáraz vagy száraz anyagként tárolják.

Megtisztítás/semlegesítés

A bauxitmaradványt és a tározóterületekről lefolyó folyadékot lehet kezelni lúgosságuk csökkentése érdekében. Ez tovább csökkenti a tárolt maradvánnyal kapcsolatos környezeti hatásokat és megkönnyíti a lerakási terület rehabilitációját annak bezárása után. Jelenleg számos alkalmazott semlegesítési módszer létezik:

Tengervíz
A tengervíz semlegesíti a maradvány pH-szintjét, ezzel csökkentve a környezeti kockázatokat. A semlegesítés után a bauxitmaradvány csökkent pH-értékének köszönhetően könnyebben áll helyre a vegetáció a bauxitmaradvány-lerakó területén. A lefolyó vagy „felülúszó folyadék" szintén semlegesíthető tengervízzel.

CO2
A bauxitmaradvány kezelhető CO2 hozzáadásával, ami csökkenti a maradvány pH-értékét, ugyanakkor „befogja” az üvegházhatást okozó gázt. Mind a maradvány, mind a felülúszó folyadék pH-értékét jelentősen csökkenteni lehet. A száradási idő csökken, ezzel lehetővé válik a gyorsabb rétegezés, így csökken a szükséges földterület nagysága. A maradvány mechanikai szilárdsága nő, a porkibocsátás lehetősége csökken.

Új technológia
Az iparág folyamatosan dolgozik új bauxitmaradvány-kezelési módszerek kidolgozásán a lúgos folyadékok és sók eltávolításnak fokozása érdekében. Például a túlnyomásos gőzfiltrációs eljárást sikeresen tesztelték számos üzemben. Sok vállalat már K+F-csoportokat foglalkoztat, amelyek a bauxitmaradvány tárolására specializálódnak. Jelenleg új módszerekkel (pl. bioremediációval) történő semlegesítéssel kapcsolatos kutatások folynak, egyes vállalatok és a Nemzetközi Alumíniumintézet (International Aluminium Institute) finanszírozásával.

 

Top of page