تولید هیدروکسید آلومینیوم از نفلین سینیت
تولید هیدروکسید آلومینیوم از نفلین سینیت : آلومینیوم و ترکیبات وابسته به آن مانند هیدروکسید آلومینیوم یک ماده تکنولوژیکی ضروری است. خواص فیزیک و شیمیایی ذاتی آلومینیوم ، مانند چگالی کم، در ارتباط با خواصی که از تشکیل آلیاژها ناشی می شود، آن را برای کاربردهای متعدد در زمینه های حمل و نقل، مهندسی، ساخت و ساز، ساختمان و بسته بندی مناسب می کند. در نتیجه این ویژگی ها، آلومینیوم را می توان به طیف گسترده ای از کالاهای مصرفی تبدیل کرد و علاوه بر این، به عنوان یک ماده بازیافت ارزش بالایی دارد، زیرا ذوب مجدد ضایعات آلومینیوم تنها به 5٪ از کل انرژی مورد نیاز برای استخراج همان مقدار مواد خام از سنگ معدن نیاز دارد. داده های ارائه شده با اطمینان نسبی به دو نتیجه مهم منجر می شود.
اول از همه
پیش بینی می شود که آلومینیوم جایگاه خود را به عنوان یک کالای با تکنولوژی بالا حفظ و تقویت کند.
ثانیاً
طبق داده های موجود، تولید اولیه آلومینیوم از سنگ معدن بسیار زودتر از اوج تقاضای پیش بینی شده به اوج خود می رسد. به عبارت دیگر، تقاضا برای آلومینیوم باید تا 60 سال آینده بالا بماند، اما امکان تولید مقادیری که این تقاضا را با منابع و فناوری‌های موجود تامین کند، قابل بحث است.
در 100 سال گذشته، روش های متعددی برای استخراج آلومینیوم، هیدروکسید آلومینیوم و اکسید آلومینیوم از سنگ معدن آن توسعه یافته است. با این حال، روش تولید تجاری فعلی آن مبتنی بر دو فرآیند انرژی بر است که در اواخر قرن نوزدهم توسعه یافت: روش هیدرومتالورژیکی بایر، که آلومینا و هیدروکسید آلومینیوم خالص را از سنگ معدن بوکسیت تولید می‌کند، و روش الکترولیتی هال-هرولت، که آلومینیوم خالص تولید می‌کند.. در زمینه تولید آلومینا، فرآیند بایر که 95 درصد از تولید آلومینا و هیدروکسید آلومینیوم را به خود اختصاص داده است، امروزه با اشکالاتی از قوانین زیست محیطی نیز همراه است. به طور خاص، تأثیر زیست محیطی این روش، به ویژه تولید باقیمانده بوکسیت، نگرانی زیادی دارد.
همزمان در سال‌های اخیر، در دسترس بودن ذخایر بوکسیت برای پردازش به روش بایر در اروپا با افزایش هزینه‌های فرآوری آنها کاهش یافته است. گنجاندن بوکسیت در فهرست مواد خام حیاتی اتحادیه اروپا برای سال 2020 این نکته را تأیید کرد و نیاز به استفاده از یک منبع جایگزین را روشن کرد.
تولید هیدروکسید آلومینیوم از نفلین سینیت
بنابراین، علاقه علمی بر تولید آلومینا از سنگ‌های سیلیکات با محتوای آلومینیوم بالا، مانند آنورتوزیت، کائولن، نفلین سینیت و فلدسپات یا کانی‌های فلدسپاتوئید مشتق شده از این سنگ‌ها متمرکز است. علاوه بر این، و با پیروی از همین روند، علاقه به استفاده از مواد خام ثانویه حاصل از معادن استخراجی و صنعت متالورژی، مانند سرباره ها یا باطله های معدنی نیز نشان داده شده است. تحقیقات در این زمینه حاکی از انحلال مستقیم این منابع آلومینیوم در اسیدهای معدنی قوی، بدون نیاز به تهیه پرهزینه است. از نظر زمانی، اولین اختراع جالب در زمینه استخراج اسید، اختراع Gaudernack بود. اختراع Gaudernack فرآیندی را برای بازیابی آلومینا از مواد خام سیلیکات آلومینیومی آشکار می کند.
یک فرآیند کامل استخراج اسید با استفاده از محلول اسید هیدروکلریک توسط بودرو، الکس و بیاسوتو ارائه شد. در این فرآیندها از سنگ معدن آلومینیوم مانند نفلین به عنوان مواد اولیه استفاده شد. در داده‌های امروزی، فناوری آراندا و ماستین ، با در نظر گرفتن تحقیقات قبلی، فرآیندی را برای تولید آلومینا و کربنات کلسیم از مواد غنی از آلومینیوم با استفاده یکپارچه از CO2 پیشنهاد می‌کند که شامل: شستشوی مواد غنی از آل در HCI غلیظ، جداسازی Al از محلول با تبلور AICI3 6H2O به دنبال تکلیس با بازیابی اسید است.
نفلین سینیت یک سنگ آذرین پلوتونیک است که عمدتاً از فلدسپات‌های نفلین، سدیم و پتاسیم تشکیل شده است. از نظر ظاهری، به عنوان ماده ای با رنگ روشن و دانه درشت، شباهت هایی با گرانیت دارد، بدون اینکه حاوی سیلیس آزاد باشد . ذخایر اصلی نفلین سینیت در روسیه، نروژ، کانادا و ترکیه قرار دارد. رسوبات نفلین سینیت نیز به عنوان محصولات جانبی برخی از پروژه های معدنی شناسایی شده است. نمونه ای از چنین پروژه ای در روسیه یافت می شود که در آن نفلین سینیت محصول جانبی استخراج آپاتیت در کوه خیبینی در شبه جزیره کولا است .
محتوای بالای Al2O3، Na2O و K2O نفلین سینیت آن را به ماده ای تبدیل می کند که می تواند با فلدسپات ها در صنعت شیشه و سرامیک رقابت کند. به طور خاص، نفلین سینیت به عنوان یک عامل فعال برای تشکیل فاز شیشه ای در سرامیک استفاده می شود که استحکام فیزیکی محصول نهایی را افزایش می دهد. در مورد صنعت شیشه، محتوای بالای آلومینیوم نفلین سینیت به عنوان تقویت کننده مقاومت در برابر شکستن و همچنین استقامت حرارتی و دوام شیمیایی عمل می کند. . علاوه بر این، در سال‌های اخیر، برخی از مطالعات استفاده از نفلین سینیت را به عنوان منبع پتاسیم برای گیاهان، حیوانات و مواد مغذی انسانی، به ویژه در کشورهایی مانند هند که منابع معمولی (مانند سیلویت) در دسترس نیستند، پیشنهاد می‌کنند.
در زمینه تولید آلومینیوم، هیدروکسید آلومینیوم و سایر مشتقات وابسته، نفلین سینیت به دلیل محتوای آلی بالا، اما به دلیل دو مشکل عمده، چالش برانگیز است: (الف) سرعت انحلال پایین فازهای حاوی آلومینیوم، و (ب) سیلیکاژل. تشکیلی که در چگالی پالپ بالا و دمای تصفیه پایین مشاهده می شود . استخراج کم Al با وجود فلدسپات ها در توده سینیت نفلین که به عنوان فازهای تقریبا نامحلول شناخته می شوند مرتبط است.
امروزه منبع نفلین سینی به عنوان یک روش جدید برای تامین هیدروکسید الومینیوم مطرح است که الودگی زیست محیطی کمتری دارد.
