User:Pritiitam/Sisa bauksit

Sisa bauksit atau buangan bekas lombong bauksit, ataupun lebih dikenali sebagai sisa kilang penghasilan alumina (ARR) adalah produk sampingan daripada pengeluaran alumina (Aluminium oksida, Al2O3). ARR merupakan bahan mentah utama dalam penghasilan logam aluminium, antara kegunaannya termasuk dalam pembuatan seramik, produk pengkakisan dan produk refraktori. Skala penjanaan sisa bauksit pada zaman sekarang merupakan salah satu faktor utama yang menjadikannya antara bahan buangan yang penting diselidik dan dikaji. Berikutan itu, kajian masa kini menumpu kepada isu penyimpanan dan siasatan pelbagai prospek untuk mengunakan and mengitarkan semula sisa bauksit tersebut. Sebanyak 95% alumina yang dihasilkan di seluruh dunia melalui proses bayer; dan untuk setiap satu tan alumina yang dihasil melalui process ini, sebanyak 1 hingga 1.5 tan sisa bauksit turut dikeluarkan. Pengeluaran tahunan alumina pada tahun 2014 adalah lebih kurang 108 juta tan, justeru itu, sebanyak 135 juta tan sisa bauksit telah dihasilkan.

Produksi
Terdapat lebih daripada 60 operasi pengeluaran merentasi dunia yang mengunakan process Bayer untuk mengeluarkan alumina daripada bijih bauksit. Bijih bauksit dilombong lazimnya melalui kaedah lombong dedah dan kemudian dihantarkan ke kilang penghasilan alumina (ARR) untuk diproses. Alumina diekstrak melalui process solubilisasi bijih bauksit dalam natrium hidroksida serta disubjekkan kepada suhu dan tekanan tinggi. Sebahagian komponen bauksit yang sukar dilarut (iaitu sisa bauksit) dikeluarkan daripada process, dan larutan natrium aluminat yang telah dihasilkan kemudian akan melalui process pembenihan dan penurunan suhu dan berikutan itu, mengenerasikan semula natrium hidroksida melalui pemendakan di dalam larutan tersebut. Walaupun sebahagian daripada aluminium hidroksida dipulangkan kepada process untuk digunakan sebagai pembenih untuk process berikutnya, selebihnya dihantar untuk dikalsinkan (dipanaskan) dalam suhu yang melebihi 1000oC untuk memproduksi aluminium oksida (alumina). Kandungan alumina dalam sisa bauksit adalah sebanyak 50% tetapi bijih bauksit yang mengandungi alumina dalam rangkaian yang luas boleh turut digunakan, sebatian aluminium boleh wujud sebagai gibbsit (Al(OH)3), bohmit (AlOOH) or diaspora (AlOOH). Sisa/buangan bekas lombong bauksit biasanya mengandungi sejumlah besi oksida yang tinggi dan dengan itu, produk yang dihasilkan adalah dalam warna merah karakteristik kepada sisa bauksit tersebut. Sejumlah baki kecil natrium hidroksida ditinggalkan di dalam sisa bauksit dan kerana ini, pH/kealkalian sisa bauksit tersebut adalah lebih daripada 12. Beraneka peringkat diperkenalkan di dalam process pengasingan cecair dan pepejal untuk memastikan natrium hidroksida dikitar semula sebanyak mungkin daripada sisa bauksit untuk menjamin process Bayer yang efisien dan menurunkan kos produksi alumina. Justeru itu, kealkalian produk yang rendah pada peringkat terakhir juga membantu sisa bauksit supaya sisa lebih mudah dikendalikan.

Komposisi
Antara konstituen sisa bauksit selepas menghabiskan process ekstrasi komponen aluminium terdiri daripada baki oksida logam yang tidak bertindakbalas dalam process kimia dahulunya. Peratus kandungan oksida yang dihasilkan daripada industri alumina tertentu akan bergantung kepada kualiti dan jenis bijih bauksit dan keadan pengekstrakan yang berbeza. Rantaian komposisi unsur-unsur boleh berbeza secara meluas tetapi biasanya: Fe2O3	5 - 60%, Al2O3	5 - 30%, TiO2	0.3 - 15%, CaO	2 - 14%, SiO2	3 - 50% and Na2O 1 - 10%.

Objektif process Bayer ini terutamanya berfokus kepada pengeluaran dan ekstrasi sebanyak mungkin komponen yang mengandungi aluminium secara kaedah ekonomikal. Kebanyakkannya, konstituen sisa bauksit mencerminkan kehadiran komponen bukan aluminium, dengan pengecualian sebahagian daripada komponen silikon: hablur kristal silika (kuarza) tidak akan bertindak-balas tetapi segelintir mineral silika yang masih kekal, sering diistilahkan, silika reaktif, akan bertindak balas di bawah syarat-syarat pengekstrakan tertentu dan kemudian menghasilkan sampingan produk natrium aluminium silikat.

Dari segi kajian mineral, komponen-komponen yang hadir termasuk: Sodalit 3Na2O.3Al2O3.6SiO2.Na2SO4) 4 - 40%; Aluminous-gothit (aluminium ferum oksida) 10 - 30%; Hematit (ferum oksida) 10 - 30%; Silika, kristal & amorfus 5 - 20%; Trikalsium aluminat (3CaO.Al2O3.6H2O) 2 - 20%; Bohmit (AlO(OH)) 0 - 20%; Titanium Dioksida 2 - 15%; Muskovit (K2O.3Al2O3. 6SiO2.2H2O) 0 - 15%; Kalsium karbonat 2 - 10%; Gibbsit (Al(OH)3) 0 - 5%; Kaolinit (Al2O3. 2SiO2.2H2O) 0 - 5%.

Kawasan Penyimpanan Sisa Bauksit
Kaedah penyimpanan sisa telah mengalami perubahan ketara sejak industri-industri asalnya dibina. Amalan dan praktis pada tahun-tahun terdahulu menglibatkan lumpur sisa bauksit dipamkan, pada konsentrasi larutan sebanyak 20% pepejal, kepada lagun atau kolam yang ditubuhkan daripada kawasan buangan bekas lombong bauksit ataupun bekas lombongan kuari. Dalam kes-kes lain, pembendungan dibina daripada empangan ataupun tetambak, sementara itu sesetengah operasi industri telahmebina empangan daripada lembah sungai dan sisa bauksit didepositkan dalam kawasan penyimpanan sementara.

Antara praktis umum dalam pengurusan lumpur sisa bauksit telah melibatkan pembebasan lumpur ke sungai, estuari, ataupun laut melalui saluran paip atau baj; dan contoh lain pula melibatkan lumpur dihantar mengunakan kapal ke lautan dan dilupuskan ke parit lautan mendalam yang jauh dan berjarak berkilometer di luar pesisiran. Semua pelupusan di lautan, muara dan sungai kini telah diberhentikan. Sejak ruangan tempat penyimpanan sisa kian menurun dan kebimbangan atas teknik penyimpanan basah meningkat, maka pada tahun 1980-an, teknik penyimpanan kering lebih digemari oleh industri. Teknik ini memastikan lumpur sisa bauksit ditebalkan kepada lumpur densiti tinggi (48-55% pepejal dan lebih tinggi) yang kemudian akan didepositkan secara kaedah yang akan membantu perkukuhan dan pengeringan sisa bauksit.

Langsung itu, salah satu kaedah penyimpanan sisa bauksit yang popular adalah melalui teknik penapisan di mana kek sisa bauksit yang ditapis (kira-kira > 30% pepejal) dihasilkan. Kek sisa tapisan ini boleh dibasuh dan dibersihkan samada melalui air atau stim untuk mengurangkan kealkalian sisa sebelum diangkut dan dihantar untuk disimpan sebagai bahan separa kering. Sisa bauksit yang dihasilkan melalui kaedah ini adalah paling sesuai untuk digunakan semula dan dikitarkan kerana kehadiran alkali yang rendah, kos pengangkutan yang lebih murah dan mudah untuk dikendalikan dan diproses.

Kegunaan
Sejak proses Bayer mula-mula diterima pakai dalam industri pada tahun 1894, nilai oksida yang tinggal di dalam sisa bauksit sekarang lebih diiktirafkan. Pelbagai usaha telah dikendalikan untuk memulihkan semula komponen utama, terutamanya besi. Sejak permulaan era perlombongan, usaha penyelidikan luas didedikasikan untuk mencari kegunaan sisa bauksit ini. Aplikasi-aplikasi yang berpotensi tinggi boleh dibahagikan kepada pelbagai kategori: penghasilan semula komponen spesifik yang tampak di dalam sisa bauksit, e.g. besi, titanium, unsur nadir bumi (REEs); pengitaran and pengunaan sisa bauksit sebagai komponen utama dalam pembuatan produk lain, e.g. simen; pengitaran and pengunaan sisa bauksit sebagai komponen dalam bangunan atau bahan binaan, e.g. konkrit, jubin, batu-bata, tanah tutupan; dan pengubahan sisa bauksit kepada material berguna, e.g. melalui process Virotec.

Rangkaian komposisi yang luas telah mencetuskan sebilangan aplikasi teknikal yang berdaya maju termasuk: pembuatan simen, pengunaan sisa bauksit dalam konkrit sebagai bahan tambahan, penghasilan semula besi serta titanium, pengunaan di dalam panel bangunan, batu-bata, batu-bata yang dilindungi dengan foam, jubin, batu kerikil/landasan ballast, ameriolisasi tanah, baja kalsium dan silikon, bahan buangan tutupan/pemulihan tapak perlombonga dan pembinaan, penghasilan semula lanthanides (unsur nadir bumi), penghasilan semula skandium, penghasilan semula gallium, penghasilan semula yttrium, rawatan saliran lombong berasid, adsorben logam berat, pewarna, fosfat, fluorid, bahan kimia untuk pembersihan air, seramik kaca, seramik, kaca foam, pigmen, penggerudian minyak atau pengekstrakan gas, pengisi untuk PVC, pengganti kayu, geopolimer, pemangkin,  kot semburan plasma menggunakan aluminium dan kuprum, pembuatan komposit aluminium titanate-Mullit untuk lapisan yang boleh bertahan dalam suhu tinggi, pengeluaran sulfur daripada gas serombong industri, penyingkiran arsenik, penyingkiran kromium, ameliorisasi tanah. Dianggarkan sebanyak 2 hingga 3.5 juta tan sisa bauksit dihasilkan setiap tahun adalah digunakan secara:


 * Cement - 500,000 hingga 1,500,000 tan;


 * Bahan mentah dalam pengeluaran besi dan keluli - 400,000 hingga 1,500,000 tan;


 * Tutupan tapak pelupusan/jalan raya/ ameliorasasi tanah - 200,000 hingga 500,000 tan;


 * Bahan binaan (batu-bata, jubin, seramik dan lain-lain) - 100,000 hingga 300,000 tan;


 * Lain-lain (refraktori, adsorben, saliran lombong berasid (Virotec), pemangkin dan lain-lain.) - 100,000 tan.

Perkembangan di EU
Pada tahun 2015, suatu inisiatif utama telah dilancarkan di Eropah dengan dana Kesatuan Eropah untuk menangani pengunaan sisa bauksit. Kira-kira 15 pelajar Ph.D telah diambil sebagai sebahagian daripada Latihan Rangkaian Eropah untuk pengunaan sisa bauksit secara menyeluruh dan tanpa meninggalkan baki sisa (Zero-Waste Valorisation). Fokus utama adalah dalam penghasilan semula besi, aluminium, titanium dan unsur-unsur nadir bumi (termasuk skandium) serta pengunaan sisa bauksit di dalam bahan binaan.

Rujukan Tambahan
“Bauxite Residue Management: Best Practice”, available from the International Aluminium Institute, 10 King Charles II Street, London, SW1Y 4AA, UK and on line from http://bauxite.world-aluminium.org/refining/bauxite-residue-management.html

Data on global production of aluminium and aluminium oxide. http://www.world-aluminium.org

B. K. Parekh and W. M. Goldberger, “An assessment of technology for the possible utilization of Bayer process muds”, published by the U. S. Environmental Protection Agency, EPA 600/2-76-301.

Wanchao Liu, Jiakuan Yang, Bo Xiao, “Review on treatment and utilization of bauxite residues in China”, in Int. J. of Mineral Processing, 93 220-231 (2009).

M.B. Cooper, “Naturally Occurring Radioactive Material (NORM) in Australian Industries”, EnviroRad report ERS-006 prepared for the Australian Radiation Health and Safety Advisory Council (2005).

Y.Pontikes, G.N. Angelopoulos, B. Blanpain, “Radioactive elements in Bayer’s process bauxite residue and their impact in valorization options”, Transportation of NORM, NORM Measurements and Strategies, Building Materials, Advances in Sci. and Tech, 45 2176-2181 (2006).

W.K.Biswas and D. J. Cooling, “Sustainability Assessment of Red SandTM as a substitute for Virgin Sand and Crushed Limestone”, J. of Ind. Ecology, 17(5) 756-762 (2013).

Agrawal, K.K. Sahu, B.D. Pandey, "Solid waste management in non-ferrous industries in India", Resources, Conservation and Recycling 42 (2004), 99–120.

Jongyeong Hyuna, Shigehisa Endoha, Kaoru Masudaa, Heeyoung Shinb, Hitoshi Ohyaa, "Reduction of chlorine in bauxite residue by fine particle separation", Int. J. Miner. Process., 76, 1-2, (2005), 13-20.

Claudia Brunori, Carlo Cremisini, Paolo Massanisso, Valentina Pinto, Leonardo Torricelli, "Reuse of a treated red mud bauxite waste: studies on environmental compatibility", Journal of Hazardous Materials, 117(1), (2005), 55-63.

H. Genc¸-Fuhrman, J.C. Tjell, D. McConchie, "Increasing the arsenate adsorption capacity of neutralized red mud (Bauxsol™)", J. Colloid Interface Sci. 271 (2004) 313–320.

H. Genc¸-Fuhrman, J.C. Tjell, D. McConchie, "Adsorption of arsenic from water using activated neutralized red mud", Environ. Sci. Technol. 38 (2004) 2428–2434.

H. Genc¸-Fuhrman, J.C. Tjell, D. McConchie, O. Schuiling, "Adsorption of arsenate from water using neutralized red mud", J. Colloid Interface Sci. 264 (2003) 327–334.

http://etn.redmud.org/project/



Kategori:Mineral