Preparation and characterisation of seed for simultaneous removal of sulphur and iron from sodium aluminate solution

ABSTRACT

This research focuses on the preparation and characterisation of a seed used to remove sulphur and iron simultaneously from sodium aluminate solution. Avrami equation could describe the crystallisation process of sulphur and iron, and their apparent activation energy was calculated. It was found that the Avrami index n of sulphur and iron were between 1.5 and 2, and the crystals grow in one-dimensional acicular and two-dimensional lamellar structures with fine particle size. SEM images displayed that the prepared seed had obvious step morphology, and the growth mechanism was confirmed to be a multilayer spiral growth model. XRD analysis demonstrated that the main components of this seed were Fe₂O₃, FeS₂, NaFeS₂·2H₂O, Fe(OH)₃ and NaFeO₂. In the experiment, these components could play the dual role of induced crystallisation and reactive crystallisation, and promote the effective removal of sulphur and iron with little effect on the loss of aluminium.

Cette recherche porte sur la préparation et la caractérisation d’un germe utilisé pour éliminer simultanément le soufre et le fer d’une solution d’aluminate de sodium. L’équation d’Avrami pourrait décrire le procédé de cristallisation du soufre et du fer, et l’on a calculé leur énergie d’activation apparente. On a constaté que l’index d’Avrami n du soufre et du fer était compris entre 1.5 et 2, et que les cristaux se développaient en structures aciculaires unidimensionnelles et lamellaires bidimensionnelles avec une granulométrie fine. Les images du MEB ont montré que les germes préparés avaient une morphologie évidente étagée, et l’on a confirmé que le mécanisme de croissance était un modèle de croissance multicouche en spirale. L’analyse XRD a montré que les composantes principales de ces germes étaient Fe₂O₃, FeS₂, NaFeS₂·2H₂O, Fe(OH)₃ et NaFeO₂. Dans l’expérience, ces composantes pourraient jouer le rôle conjugué de cristallisation induite et de cristallisation réactive, et favoriser l’élimination efficace du soufre et du fer avec peu d’effets sur la perte d’aluminium.

KEYWORDS:

• High-sulphur bauxite
• seed preparation
• crystallisation kinetic
• Avrami equation
• simultaneous removal of sulphur and iron

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the author(s).

Additional information

Funding

The research was supported by the National Natural Science Foundation of China [grant number 51904052], Chongqing Research Program of Basic Research and Frontier Technology [grant number cstc2020jcyj-msxmX0476], Science and Technology Research Program of Chongqing Municipal Education Commission [grant number: KJQN201901508, KJZD-K202201501].