Study of the behavior of iron in the bayer process liquor - a case study.

Apesar da elevada demanda de alumina no mercado, existe a exigência crescente de um produto cada vez mais puro, a fim de aumentar a produção de alumínio de alta pureza, que, por sua vez, alimentará a produção de ligas nobres, cuja margem de lucro é bastante elevada .Sabe-se que o teor de ferro na alumina é um dos fatores chave para o sucesso dessa estratégia. Dessa forma, esse trabalho visou compreender a química do ferro no licor do processo Bayer, verificar os efeitos do teor de ferro na bauxita e das condições de processo da Clarificação na concentração de ferro solúvel no licor e, assim, propor um modelo que forneça uma previsão do teor de ferro na alumina, a partir do teor de ferro total na bauxita. Este trabalhou evidenciou que o teor de ferro solúvel no licor é o principal responsável pelo teor de ferro na Alumina, cerca de 95% do total. O restante consiste no ferro componente dos sólidos ainda em suspensão, por não terem sido retidos no filtro ou por fontes eventuais de contaminação, tais como o uso da água do lago como selagem de bombas. O modelo específico para a etapa da Recuperação, obtido através de um balanço de massa, demonstrou excelente previsibilidade e apontou para um tempo de residência global do ferro no processo da ordem de 4 a 6 dias, dependendo do fluxo de licor pela Precipitação. Já o modelo da Extração foi obtido através de dois métodos em paralelo: o uso de curvas de extração de ferro já publicadas, associadas a fatores obtidos através de dados históricos e a simulação, em laboratório, das etapas da Extração, visando a obtenção de um modelo experimental. Ambos não demonstraram uma previsibilidade satisfatória. Acredita-se que seja necessário fazer um forte trabalho de redução de variabilidade nas análises de licor do ”blow off”. Contudo, o modelo global da Refinaria, obtido pela junção dos dois modelos anteriores, apresenta previsibilidade satisfatória, além de apontar para um tempo de residência global do ferro no processo da ordem de 16 dias.Despite the high demand of alumina in the market, there is an increasing demand of a purer product, in order to increase the aluminum production of high pureness aluminum, that, in turn, will feed the production of the high purity alloys, whose edge of profit is highly elevated. It is know that the iron content into alumina is one of the key-factors of success for this strategy. Given this, this research aimed to comprehend the iron chemistry in Bayer Process, understand the effects of iron concentration in bauxite and the involvement of Clarification process conditions as determinants of soluble iron concentration in Bayer liquor. This would allow the development of a mathematical model to preview the iron content in alumina from the total in bauxite. This work verified that the soluble iron concentration into Bayer liquor has been the main contributor for the iron content in the alumina, around 95% of total amount. The remaining iron is presented as one of the components of solids in suspension in green liquor, which were not removed during filtration process or comes from eventual contamination sources like contaminated packing water from lake. The specific model for Recovery Area, obtained from an iron mass balance, had shown an excellent adherence with real concentration, giving good foresee ability an also indicated a global iron holding time of 4-6 days, depending on Precipitation flow. However, the model for the Extraction Area was achieved by two methods in parallel: the use of curves of iron extraction already published, associated to “bias” or fitting factors that was gotten through historical data correlations and a simulation, in laboratory, of extraction’s steps, in order to obtain an experimental model. Both did not demonstrate a very good foresee ability. It believe that will be necessary to do a strong work in decrease the “blow off” liquor analysis variability. Nevertheless, the global Refinery model, obtained by the junction of previews models, shows a good foresee ability besides of indicate a global holding time of iron into the process around 16 days