Beta
324126

COST-EFFECTIVE AND ECO-FRIENDLY EXTRACTION OF ALUMINA BASED ON KAOLIN ORE USING THERMO-CHEMICALLY ACTIVATED LIME-SINTER PROCESS

Article

Last updated: 03 Jan 2025

Subjects

-

Tags

Metallurgical and materials science engineering

Abstract

The most commercial technology for smelter-grade alumina production is the Bayer process, which processes bauxite ore into smelter-grade alumina. The depletion of bauxite ore makes it necessary to develop innovative methods aimed at the smart processing and production of alumina and other by-products from non-traditional aluminum ores. One of these potential sources that is receiving great attention is kaolin ore. The present work aims to enhance the alumina percent recovery from kaolin ores obtained from different locations in Russia and Egypt by lime-sintering process thermochemically activated by adding charcoal. According to the results obtained before, the kaolin - limestone - charcoal mixtures were sintered at 1360℃, and the obtained sinters were then subjected to the leaching process at solid: liquid ratio (1:4), 50℃ using Na2CO3 solutions of 80 g/L and for 10 min, at 600 rpm. The effect of the silicate module of the used kaolin ores on the alumina percent recovery and self-disintegration process has been investigated. The physico-chemical transformational changes and the efficiency of the self-disintegration process were characterized using thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), and laser diffraction particle-size distribution analysis. The obtained results indicated that the used kaolin ore samples have the same thermal behavior. It is clear that, without the addition of charcoal and with decreasing the silicate module from 2.83 to 2.36, the percent recovery of aluminum oxide increases from 84.7% to 89.4%, respectively. On the other hand, with the addition of 1.5% charcoal, the performance of the process and the alumina percent recovery has been significantly enhanced with an increase from 89.3% to 93.5%, with a decrease in the silicate module from 2.83 to 2.36, respectively.
 
التكنولوجيا الأكثر تجارية لإنتاج الألومينا الميتالورجية هي عملية باير التي تعالج خام البوكسيت إلى ألومينا ميتالورجية. إن استنفاد خام البوكسيت يجعل من الضروري تطوير أساليب مبتكرة تهدف إلى المعالجة الذكية وإنتاج الألومينا وغيرها من المنتجات الثانوية من خامات الألومنيوم غير التقليدية.  أحد هذه المصادر المحتملة لذلك  والتى تحظى باهتمام كبير هو خام الكاولين. يهدف العمل الحالي إلى تحسين نسبة الألومينا المستخرجة من خامات الكاولين التي تم الحصول عليها من مواقع مختلفة في روسيا ومصر عن طريق عملية التلبيد مع الحجرالجيرى التي يتم تنشيطها كيميائيا و حراريا عن طريق إضافة الفحم. وفقا للنتائج التي تم الحصول عليها من قبل، تم تلبيد مخاليط الكاولين والحجر الجيري والفحم عند درجة حرارة 1360 درجة مئوية ثم تم اذابة الملبدات الناتجة عند الظروف الاتية نسبة الصلبة: السائلة 4:1 ، 50 درجة مئوية باستخدام محاليل كربونات الصوديوم بتركيز 80 جم / لتر. ولمدة 10 دقائق عند 600 دورة في الدقيقة. تم دراسة تأثير معامل السيليكات لخامات الكاولين المستخدمة على عملية استخلاص نسبة الألومينا والتفكك الذاتي. تم دراسة التغيرات التحويلية الفيزيائية والكيميائية وأداء التفكك الذاتي باستخدام تحليل قياس الوزن الحراري (TGA) وقياس سعرات المسح التفاضلي (DSC)، وحيود الأشعة السينية (XRD)، وفلورة الأشعة السينية (XRF)، و تحليل توزيع حجم جسيمات حيود الليزر. أشارت النتائج التي تم الحصول عليها إلى أن عينات خام الكاولين المستخدمة لها نفس السلوك الحراري. ومن الواضح أنه بدون إضافة الفحم ومع تخفيض معامل السيليكات من 2.83 إلى 2.36، فإن نسبة الاستخلاص لأكسيد الألومنيوم تزيد من 84.7% إلى 89.4% على التوالي. من ناحية أخرى، مع إضافة 1.5% فحم، تم تحسين أداء العملية و زادت نسبة  الاسترجاع للألومينا بشكل ملحوظ مع زيادة من 89.3% إلى 93.5%، مع انخفاض معامل السيليكات من 2.83 إلى 2.36 على التوالي.
 
 

DOI

10.21608/auej.2023.235500.1423

Keywords

Alumina production, Thermal activation, Pyro-hydrometallurgy, Silicate module, Self-disintegration process. إنتاج الألومينا، التنشيط الحراري، الكاولين، عملية التلبيد مع الحجر الجير، المعالجة الحرارية المائية للمعادن، معامل الس

Authors

First Name

Amr

Last Name

ElDeeb

MiddleName

B.

Affiliation

Mining and Petroleum Department, Faculty of Engineering, Al-Azhar University, Nasr City, 11884, Cairo, Egypt / Metallurgy Department, Saint-Petersburg Mining University, Saint-Petersburg, Russia,

Email

dr.basuony2016@azhar.edu.eg

City

Nasr City, Cairo

Orcid

0000-0002-4460-9315

First Name

Vyacheslav

Last Name

Brichkin

MiddleName

N.

Affiliation

Metallurgy Department, Saint-Petersburg Mining University, Saint-Petersburg, Russia

Email

brichkin_vn@pers.spmi.ru

City

Saint-Petersburg, Russia.

Orcid

-

First Name

Salah

Last Name

Salman

MiddleName

A.

Affiliation

Mining and Petroleum Department, Faculty of Engineering, Al-Azhar University, Nasr City, 11884, Cairo, Egypt

Email

a.salman@yahoo.com

City

Cairo

Orcid

-

First Name

M.

Last Name

Gouda

MiddleName

K.

Affiliation

Mining and Petroleum Department, Faculty of Engineering, Al-Azhar University, Nasr City, 11884, Cairo, Egypt

Email

mohammed.gouda@azhar.edu.eg

City

-

Orcid

0000-0003-1326-9706

First Name

Gamal

Last Name

Abdelhaffez

MiddleName

S.

Affiliation

Department of Mining Engineering, Faculty of Engineering, King Abdulaziz University, Jeddah, Saudi Arabia/ Mining and Metallurgical Engineering, Faculty of Engineering, Assiut University, 71515, Assiut, Egypt

Email

gamalhaffez@gmail.com

City

Jeddah

Orcid

-

Volume

18

Article Issue

69

Related Issue

44187

Issue Date

2023-10-01

Receive Date

2023-09-01

Publish Date

2023-10-01

Page Start

736

Page End

750

Print ISSN

1687-8418

Online ISSN

3009-7622

Link

https://jaes.journals.ekb.eg/article_324126.html

Detail API

https://jaes.journals.ekb.eg/service?article_code=324126

Order

324,126

Type

Original Article

Type Code

706

Publication Type

Journal

Publication Title

Journal of Al-Azhar University Engineering Sector

Publication Link

https://jaes.journals.ekb.eg/

MainTitle

COST-EFFECTIVE AND ECO-FRIENDLY EXTRACTION OF ALUMINA BASED ON KAOLIN ORE USING THERMO-CHEMICALLY ACTIVATED LIME-SINTER PROCESS

Details

Type

Article

Created At

24 Dec 2024