Ανθρακοθερμική αναγωγή ερυθράς ιλύος και ανάκτηση αλουμινίου απο τη σκωρία με υδρομεταλλουργικές μεθόδους - Σοφράς, Ιωάννης Αλέξανδρος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών. Τομέας Μεταλλουργίας και Τεχνολογίας Υλικών, 2016)
H παρούσα διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στην ανάκτηση αλουμινίου από ερυθρά ιλύ, η οποία λαμβάνεται από την κατεργασία του βωξίτη κατά την μέθοδο Bayer. Η διαδικασία που ακολουθείται είναι ανθρακοθερμική αναγωγή των οξειδίων του σιδήρου της ερυθράς ιλύος χρησιμοποιώντας ηλεκτροκάμινο τόξου και κατόπιν εκχύλιση υπό πίεση της παραγόμενης σκωρίας με διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου. Στα πειράματα αναγωγικής τήξης προστίθεται εκτός του κωκ και οξείδιο του ασβεστίου ως συλλίπασμα βάσει της περιεχόμενης πυριτίας της ερυθράς ιλύος. Αφού ο σίδηρος αναχθεί και διαχωριστεί στη μεταλλική φάση, η σκωρία είναι εμπλουτισμένη σε αλουμίνα έως 40-50% και είναι μια ικανή πηγή για ανάκτηση του αλουμινίου. Η σκωρία επομένως μετά από λειοτρίβιση εκχυλίζεται με καυστικό διάλυμα υπό υψηλή πίεση σε αυτόκλειστο. Οι παράμετροι των πειραμάτων εκχύλισης περιλαμβάνουν τη συγκέντρωση υδροξειδίου του νατρίου, τη θερμοκρασίας και το χρόνο εκχύλισης. Οι διαφορετικές συγκεντρώσεις NaOH που εξετάστηκαν ποικίλλουν από τις συνήθεις 200-300 g/l (15-25% συγκ. NaOH) έως 760 g/l (50% συγκ. ΝαΟΗ) και οι θερμοκρασίες εκχύλισης είχαν τιμές 170 °C, 200 °C, και 250 °C. Σε ορισμένα πειράματα εκχύλισης ερευνήθηκε επίσης η προσθήκη ορισμένης ποσότητας ανθρακικού νατρίου (Na2CO3) και φθοριούχου νάτριο (NaF) στο καυστικό διάλυμα, ενώ η αναλογία στερεού-υγρού ήταν 1:10 για όλα τα πειράματα. Ο χαρακτηρισμός της αρχικής ερυθράς ιλύος, καθώς και των σκωριών και των στερεών υπολειμμάτων της εκχύλισης διεξήχθη με φθορισμό ακτίνων Χ (XRF), φασματομετρία μάζας επαγωγικά συζευγμένου πλάσματος (ICP-MS) και περίθλαση ακτίνων Χ (XRD). Έτσι προσδιορίζονται η δομή και η χημική ανάλυση της παραγόμενης σκωρίας και τέλος παρουσιάζονται αναλυτικά οι βέλτιστες συνθήκες για την ανάκτηση της Al2O3, όπως προκύπτουν από τα πειράματα εκχύλισης, καθώς και μια εκτίμηση για τα στερεά υπολείμματα. Συνολικά, η ανάκτηση του αλουμινίου ως προς την περιεκτικότητά του στη σκωρία έφθασε το 95% στις βέλτιστες συνθήκες. Τα τελικά στερεά υπολείμματα με λιγότερο από 2% Al2O3 θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την ανάκτηση του TiO2.