Recovery of alumina and soda from a titanium-rich bauxite residue: a phase evolution study

Abstract

Bauxite residue (BR), a hazardous byproduct of alumina production, is rich in iron, aluminium, titanium, and sodium. This study investigates alumina and soda recovery from high-Ti BR via alkali roasting (Na2CO3 or NaOH) followed by water leaching. Optimal Na2CO3 roasting yielded 87% Al2O3 and >60% Na2O recovery; NaOH roasting gave 79.3% Al2O3. Lime addition improved both Al2O3 and Na2O recovery in Na2CO3 roasting but hindered Al2O3 in NaOH. XRD analysis confirmed the formation of phases including NaFeO2, Na2CaSiO4, NaFe0.₅Al0.₅O2, Na2TiO3, NaAlO2, CaTiO3, CaTi0.678Fe0.322O2.839, and CaSiO3. SEM–EDS analysis revealed surface morphology, elemental distribution, and porosity in the leached residue, indicating structural changes associated with the removal of significant alumina and soda from the matrix. Le résidu de bauxite (BR), un sous-produit hautement alcalin et nocif de la production d’alumine, dont l’accumulation s’accroît au fil des ans, contient des oxydes de métaux de valeur tels que le fer, l’aluminium, le titane, le sodium, le calcium et le silicium. La récupération de l’alumine et de l’oxyde de sodium à partir de tels résidus a été une question cruciale du point de vue de l’utilisation des ressources et de la protection environnementale. Cette recherche explore la récupération de l’alumine et de l’oxyde de sodium à partir de résidu de bauxite à haute teneur en titane par grillage alcalin au carbonate de sodium ou à l’hydroxyde de sodium, suivi d’une lixiviation aqueuse. On a étudié et optimisé des paramètres clés tels que la température et la durée du grillage, la teneur en oxyde de sodium et en oxyde de calcium et la durée de lixiviation. Les analyses de XRF, DRX et MEB-EDS ont identifié les phases dominantes dans le calcinat, telles que Na2CaSiO4, NaFe0.5Al0.5O2, Na2TiO3 et CaTiO3 dans l’échantillon grillé. Dans les conditions optimales, la récupération d’alumine était de 87% avec le grillage au Na2CO3 et de 79.3% avec le grillage au NaOH. En même temps, la récupération de Na2O dépassait 70% dans les mêmes conditions. L’ajout de chaux a amélioré la récupération de l’Al2O3 et de Na2O lors du grillage au carbonate de sodium, mais lors du grillage à l’hydroxyde de sodium, il n’a amélioré que le Na2O tout en entravant l’Al2O3. Le résidu de lixiviation après la lixiviation aqueuse, enrichi en fer et en titane, retient un potentiel de récupération ultérieure.