Full Analysis of Sierra Leone Bauxite and Possibilities of Bauxite Residue Filtration

Abstract

Chemical analysis, classical or instrumental using ICP and the XRF spectrometry, offers complete information on elemental composition and major chemical constituents of bauxite and bauxite residues resulted from the Bayer process. The XRD diffractometric analysis provides information on quantitative mineralogical composition of these materials and it enables the real identification of main chemical combinations, whose reactivity is essential in driving the process of obtaining alumina through the Bayer process. Mineralogical components identified in the bauxite samples were Gibbsite (30-40 %), Al – goethite (20-30 %) and hematite (less than 5 %). About 40 % of the Sierra Leone bauxite mineralogical phases were found in amorphous state, but all these amorphous phases are also originating from the above crystalline components, under the excessive wearing during bauxite deposit formation and its metamorphic transformations. The minor crystalline components from bauxite are: kaolin, quartz, zircon, ilmenite and anatase, but their concentration is below 2 % (close to the detection limit of the XRD analysis). The main mineralogical components identified in red mud are the Al-goethite (35 %) and the hematite (12 %). The minor crystalline components from red mud are: gibbsite, katoite, sodalite, calcite, rutile and anatase. Experimental data of this type of bauxite have shown that a compact mass of approximately 50-55 % of bauxite passes fully untransformed through all important stages of the Bayer process. This material of uniform size and composition can form a structure with low hydraulic resistance, easy filterable both on conventional or hyperbaric steam filters

Химический анализ, классический или инструментальный с использованием индуктивно связанной плазмы (ИСП) и рентгенофлуоресцентного анализа (РФА), дает достаточную информацию по элементному анализу и основным химическим составляющим боксита и бокситовых осадков, образующихся в процессе Байера. Рентгеновская дифрактометрия информирует о количественном минералогическом составе этих материалов и обеспечивает реальную идентификацию основных химических комбинаций, реакционная способность которых служит движущей силой получения глинозема в процессе Байера. В пробах боксита были следующие минералогические компоненты: гиббсит (30-40 %), алюмогетит (20- 30 %) и глиноземистый гематит (менее 5 %). Около 40 % состава боксита из Сьерра-Леоне представлено аморфными материалами, однако эти аморфные фазы также образованы вышеупомянутыми кристаллическими компонентами при чрезмерном износе в процессе образования бокситового осадка и его метаморфических превращений. Второстепенными кристаллическими компонентами в боксите являются: каолин, кварц, циркон, ильменит и анатаз, но их концентрация менее 2 % (близко к пределу обнаружения рентгенодифракционным анализом, РДА). Основные минералогические компоненты, определенные в красном шламе, – алюмогетит (35 %) и глиноземистый гематит (12 %). Второстепенные кристаллические компоненты в красном шламе – гиббсит, катоит, содалит, кальцит, рутил и анатаз. Экспериментальные данные по этому типу бокситов показывают, что компактная масса в размере 50-55 % боксита проходит практически без превращений через все важные стадии процесса Байера. Этот материал однородного размера и состава может образовывать структуры с низким гидравлическим сопротивлением, легко фильтруемые на традиционных фильтрах или фильтрах с избыточным давлением пара