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Verfahren zur Herstellung von Tonerde für metallurgische Zwecke
Bei den im technischen Massstab genutzten Verfahren zur Erzeugung von metallurgischer Tonerde aus natürlichen Rohstoffen, wie Bauxit oder Ton, durch nassen alkalischen Aufschluss, fällt in der Endstufe eine Alkalialuminatlösung an.
Aus dieser wird, gegebenenfalls nach vorheriger Entkieselung derselben, die Tonerde nach verschiedenen Verfahren ausgeschieden und gewonnen. Aus konzentrierten Alkalialuminatlösungen, wie sie nach dem Bayer-Aufschlussverfahren anfallen, wird vorteilhaft nach vorherigem Animpfen die Tonerde durch Ausrühren abgeschieden. Sehr verdünnte Alkalialuminatlaugen mit etwa 2-3 g AlOg/l, wie sie im Rahmen des bekannten Séailles-Dykerhoff-Ver- fahren anfallen, werden vorteilhaft mit gas-
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gewinnen. Man kennt auch in Anlehnung an das Séailles-Dykerhoff-VerfahrenAufschlussverfahren, bei denen die Alkalialuminatlösungen mit einer Konzentration von etwa 10 bis 50 g Al2O3/l anfallen, z.
B. bei dem Verfahren zur Herstellung von Tonerde, Portlandzement und Schwefeldioxyd aus tonerdehaltigen Rohstoffen, wie Ton, Calciumsulfat und Koks, unter derartiger Bemessung der Komponenten, dass neben Dicalciumsilikat sodalösliche Calciumaluminate entstehen. Bei diesem Verfahren wird Aluminiumsulfat zugeschlagen und die Mischung bei etwa 1100-1200 C gebrannt, worauf der nach der Auslaugung der Tonerde anfallende Rückstand in bekannter Weise in einem Zweitbrand in Zement übergeführt wird. Je nach Zusammensetzung der Aluminatlaugen mussten bisher die Verunreinigungen, wie SiO, CaO, Fe Og, in getrennten Arbeitsgängen abgeschieden werden, und erst danach konnte die Karbonisierung erfolgen.
Eine für metallurgische Zwecke brauchbare Tonerde hat neben Kennwerten hinsichtlich des Si02, FeOg und CaO-Gehaltes gewisse Normen zu erfüllen. Nach der COST-Norm werden Tonerden noch dann zu den metallurgischen gezählt, wenn der Na, 0-Gehalt nicht über 0, 6% liegt. Die Normen für Si02, FeOg und CaO sind mit 0, 10% anzusetzen. Dieser Sachverhalt bestimmt richtungsweisend alle oben genannten Aufschlussverfahren tonerdehaltiger Rohstoffe.
Es hat sich in der Praxis herausgestellt und ist auch aus der Literatur bekannt, dass bei der Karboniserung bei geringen Überdrucken (bis max. 8 at) von Alkalialuminatlaugen mit etwa 10-50 g Al2O3/l nach Aufschlussverfahren in Anlehnung an das Séailles-Dykerhoff-Ver- fahren Tonerden ausgefällt werden, die noch beträchtliche Mengen von Na20 in Form von NaCOg sowie Si02 und CaO enthalten. Diese so erhaltenen Tonerden sind für metallurgische Zwecke nicht brauchbar, da ihr NaCOg-Gehalt bis maximal 25% betragen kann, und auch die Kennwerte für die andern Stoffe überschritten werden. Die bisher üblichen und bekannten Verfahren im Rahmen der Karbonisierung von Alkalialuminatlaugen, wie Karbonisierung bei höheren Temperaturen (z.
B. 80 C), unterbrochenes und langsames Karbonisieren, Karbonisieren bei geringen Überdrucken (bis max. 8 at) oder langes Auswaschen der Tonerden mit heissem, gegebenenfalls auch alkalihaltigem Wasser führen bei den genannten Aluminatlaugen nicht zum Erfolg. Der Gehalt der anfallenden Tonerden an Na2O, Si02 und eventuell auch CaO bleibt weit über dem der geforderten Norm. Z. B. beträgt bei einer Natriumaluminatlauge der Konzentration
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g A12Os/180 C der NaCOg-Gehalt der ausgefallenen Tonerde 18%. Auch durch langes Waschen mit heissem Wasser lässt sich der Alkaligehalt nicht wesentlich verringern. Die anfallenden Tonerden können metallurgisch keine Verwendung finden.
Bei den bekannten Verfahren der Karbonisierung bei höherer Temperatur oder bei erhöhtem Druck werden offensichtlich nicht die optimalen Reaktionsbedingungen gewählt. So ist es einerseits bekannt, die Lösung auf etwa 80 C zu erwärmen oder vorgewärmtes Kohlendioxyd durchzuleiten. Anderseits gibt es bereits Angaben über die beschleunigende Wirkung des Druckes, der jedoch nur bis 8 at empfohlen wird. Aber auch bei diesen Verfahren werden infolge widersprüchlicher Temperaturangaben (einmal unter 10 C, anderseits um 200 C) keine optimalen Bedingungen genannt, so dass mit den vor-
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beschriebenen Verfahren die erwähnten Mängel bezüglich der Reinheit der Produkte und der Zeit zur Reaktionsdurchführung verbunden sind.
Die aufgeführten Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt.
Es wurde gefunden, dass man aus Alkalialuminatlaugen für metallurgische Zwecke brauchbare Tonerde herstellt, wenn das Entfernen der Verunreinigungen, wie Si02, O" CaO und Na2O, und das Karbonisieren durch Behandeln der Laugen mit Kohlendioxyd oder solches enthaltenden Gasen bei Temperaturen zwischen 100 und 150 C und einem Druck von 10 bis 30 at durchgeführt werden. Das Verfahren wird zweckmässig in einem heizbaren Autoklaven bzw. einem Druckröhrensystem kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt. Als CO2-Gas kann in bekannter
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gemässen Verfahrens werden Tonerden erhalten, deren Gehalt an Si02, FeOg, CaO und Na20 so niedrig ist, dass er unterhalb der für metallurgische Tonerden geforderten Normen liegt.
Diese normgerechten Produkte werden durch einen einzigen Arbeitsgang erhalten, der in kurzer Zeit durchgeführt wird. Der bisher ausgeübte Karbonisierungsprozess allein erstreckte sich bereits über viele Stunden ; es wird sogar in der Literatur vorgeschlagen, die COs-Einleitung mit Unterbrechen durchzuführen. Demgegenüber bietet das erfindungsgemässe Verfahren den Vorteil, den Fällprozess in sehr kurzer Zeit mit dem gewünschten Erfolg durchführen zu können. Es werden Fällzeiten von nur maximal etwa 30 min benötigt. Weiterhin bietet sich der Vorteil, dass das der Tonerde noch anhaftende Alkali durch den nachfolgenden Waschprozess sehr leicht entfernt werden kann.
Beispiel :
21 Natriumaluminatlauge mit 12 g All werden in einem Rührautoklaven bei 100 C 30 min unter einem Druck von 22 at mit einem
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<tb>
<tb> CO2-GasS'U2
<tb> Fe2O3 <SEP> ................... <SEP> 0, <SEP> 04%,
<tb> CaO <SEP> .................... <SEP> 0,02%,
<tb> Na2O <SEP> .................. <SEP> 0,30%.
<tb>
Es entspricht völlig den Normen für eine metallurgische Tonerde.
Wird dieselbe Lauge unter gleichen Versuchsbedingungen aber ohne Druck karbonsiert, so enthält das Endprodukt noch etwa 8% Na20 und höhere Werte für die andern genannten Stoffe und entspricht nicht mehr den Normen für eine metallurgische Tonerde.