AT235245B

AT235245B - Verfahren zur Herstellung von Korund

Info

Publication number: AT235245B
Application number: AT688662A
Authority: AT
Inventors: Andre Dipl Ing Montaron
Original assignee: Pechiney Prod Chimiques Sa
Priority date: 1961-08-30
Filing date: 1962-08-28
Publication date: 1964-08-10

Description

Verfahren zur Herstellung von Korund
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Korund durch Reduktion eines Minerals, das arm an Tonerde ist.

Es ist bekannt, Korund durch partielle carbothermische Reduktion von Bauxit im Lichtbogenofen herzustellen, wobei die Oxyde von Eisen, Silizium und Titan in die freien Metalle überführt werden, während das Aluminiumoxyd praktisch unverändert bleibt.

Gemäss der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Korund durch Reduktion eines tonerdehältigen Minerals geschaffen, welch letzteres arm an Tonerde ist und das Verhältnis R des Sauerstoffes im Mineral, welcher als Eisen-, Silizium- und Titan-Oxyd vorliegt, zur Tonerde im Mineral wenigstens 19% beträgt, und dadurch gekennzeichnet ist, dass in einer ersten Stufe des Verfahrens das Mineral bei einer Temperatur im Bereich von 700 bis 15000C mit wenigstens jener Menge eines Reduziermittels reduziert wird,

die stöchiometrisch notwendig für die Verringerung des Verhältnisses R bis auf 191o ist und in einer zweiten Stufe des Verfahrens das Produkt aus der ersten Stufe des Verfahrens bei einer Temperatur von wenigstens 2000 C der elektrocarbothermischen Reduktion mit wenigstens jener Menge an Kohlenstoff unterworfen wird, die stöchiometrisch für die Reduktion der oxydischen Verunreinigungen im Zwischenprodukt erforderlich ist.

Die zweite Stufe wird, wie erwähnt, bei einer Temperatur von wenigstens 20000C ausgeführt, während die erste Stufe vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 1100 bis 13000C durchgeführt wird.

Die Erfindung beruht auf folgenden Überlegungen. Es wurde festgestellt, dass die Reduktion von Bauxit im elektrischen Lichtbogenofen nicht mit jeder Art von Bauxit durchgeführt werden kann. So wurden bisher Bauxite mit einem Tonerdegehalt von unter 65 Gel.-%, bezogen auf das zu kalzinierende Material, abgelehnt. Ferner mussten sogar Bauxite mit einem Tonerdegehalt über etwa 67 Gel.-% abgelehnt werden, weil bei Versuchen, diese Bauxite durch elektrocarbothermische Behandlung zu reduzieren, eine heftige Entwicklung von Gasen erfolgte, die oft bewirkte, dass der Ofeninhalt verschüttet wurde, oder wenigstens starke Wärmeverluste und Schädigungen der Apparaturen oder Beeinträchtigungen des Bedienungspersonals erfolgten.

Die Verwendung von verschiedenen aluminiumoxydarmen Bauxiten ist auch begrenzt durch die Menge an elektrischer Energie, die aufgewendet werden muss. Diese Menge steigt manchmal so hoch, dass dadurch das ganze Verfahren unwirtschaftlich wird, wenn die Bauxite einen sehr hohen Gehalt an Eisen-, Silizium- und Titan-Oxyden aufweisen.

Das in der ersten Stufe des erfindungsgemässen Verfahrens verwendete Reduziermittel kann entweder ein festes, elementaren Kohlenstoff enthaltendes Material, z. B. Koks, Holzkohle und verschiedene Kohlenwasserstoffmaterialien, die reich an Kohlenstoff sind, sein oder ein brennbares, gasförmiges Material, wie z. B. Kokereigas, Naturgas, Methan, Wasserstoff und Kohlenoxyd oder verschiedene Mischungen dieser Gase.

Die erste Verfahrensstufe des erfindungsgemässen Verfahrens kann in einem Drehofen oder als bewegtes oder als fluidisiertes Bett sowie in einem Tunnelofen durchgeführt werden.

Das erfindungsgemässe Verfahren besitzt den grossen Vorteil, dass es gestattet, Materialien, die bisher als ungeeignet für die ökonomische Herstellung von Korund erachtet wurden, zu verwenden. Der relativ niedrige Temperaturbereich von 700 bis 15000C und die Verwendung eines relativ billigen, verbrennbaren Materials wie Koks in der ersten Verfahrensstufe gestattet die ökonomische Durchführung des Reduktionsverfahrens. Weitere Vorteile werden erzielt, wenn die erste Stufe zur selben Zeit durchgeführt wird, wenn der Bauxit durch Kalzinierung dehydratisiert wird, in der Regel bei einer Temperatur im Bereich von 1000 bis 11000C. Die zusätzlich erforderliche Wärme für die erste Stufe des Verfahrens ist von relativ geringer Bedeutung, wenn die erste Stufe mit der Kalzinierungsbehandlung kombiniert wird.

Es wurde gefunden, dass die stündliche Ausbeute vom elektrischen Lichtbogenofen etwa umgekehrt proportional zum Verhältnis R ist, so dass der Betrieb des Ofens in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Ausgangsmaterials geregelt werden kann.

Die folgenden Beispiele erläutern die Herstellung von Korund mittels einem elektrocarbothermischen Verfahren gemäss der Erfindung.
EMI2.1

EMI2.2

Das Verhältnis R betrug 23, 5%.

Wenn dieser Bauxit direkt in einem elektrischen Lichtbogenreduktionsofen verwendet wurde, dann floss der Ofeninhalt über, wodurch das ökonomische Arbeiten des Ofens praktisch unmöglich wurde.

Gemäss der Erfindung wird Bauxit mit Koks innig vermischt, u. zw. in einem stündlichen Verhältnis von 3000 kg Bauxit zu 500 kg Koks. Diese Mischung wurde bei der ersten Stufe des Verfahrens fortlaufend in einen Drehofen eingeführt und dessen Temperatur auf etwa 12000C gebracht und während etwa 1 h auf dieser Temperatur gehalten. Es wurde ein Zwischenprodukt erhalten, dessen Verhältnis R etwa 17% betrug.

Dieses Zwischenprodukt wurde bei der zweiten Stufe des Verfahrens unter fortlaufender Zumischung von Koks in den elektrischen Lichtbogenofen eingeführt, wobei 8 Gew.-Teile Koks mit 100 Gew.-Teilen des Zwischenproduktes vermischt wurden. Die Arbeitsweise des Ofens war regelmässig und ruhig, wobei die Reaktionsmasse eine Temperatur von etwa 20000C besass.

Korund mit einem Gehalt von 99, 6 Gew.-% Aluminiumoxyd wurde in einer stündlichen Menge von 1300 kg herausgestellt, wobei der Energieaufwand 6000 kw betrug.

Beispiel 2 : Es wurde dieselbe Menge Bauxit wie im Beispiel 1 verwendet, der auch dieselbe Zusammensetzung besass.

Man bringt- ein inniges Gemisch von 3000 kg dieses Bauxits und 500 kg Koks in den Drehofen, erhitzt auf etwa 1200 C und hält es etwa 2 h bei dieser Temperatur. Es wurde so ein Zwischenprodukt mit einem Verhältnis R von etwa 110/0 erhalten.

Dieses Zwischenprodukt wurde in denselben elektrischen Ofen wie in Beispiel 1 eingebracht, wobei 6 Gew.-Teile Koks pro 100 Gew.-Teile Zwischenprodukt angewendet wurden. Es wurde wieder eine sehr regelmässige Arbeitsweise des Ofens beobachtet, wobei die Temperatur etwa gleich jener wie im Beispiel 1 war.

Man erzielte eine durchschnittliche stündliche Ausbeute von 2000 kg Korund mit der gleichen Reinheit wie bei jenem von Beispiel l, während der Energieaufwand 7500 kw betrug.

**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.

Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Herstellung von Korund durch Reduktion eines tonerdehaltigen Minerals, welch letzteres arm an Tonerde ist und das Verhältnis R des Sauerstoffes im Mineral, welcher in Form der Oxyde von Eisen, Silizium und Titan vorliegt, zur Tonerde im Mineral wenigstens 19% beträgt, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Verfahrensstufe das Mineral bei einer Temperatur von 700 bis 15000C mit wenigstens jener Menge eines Reduziermittel reduziert wird, die stöchiometrisch notwendig für die Verringerung des Verhältnisses R auf unter 19% ist und in einer zweiten Verfahrensstufe das Produkt aus der ersten Verfahrensstufe bei einer Temperatur von wenigstens 20000C der elektrocarbothermischen Reduktion mit wenigstens jener Menge an Kohlenstoff unterworfen wird,

die stöchiometrisch für die Reduktion der oxydischen Verunreinigungen im Zwischenprodukt erforderlich ist. <Desc/Clms Page number 3>

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verfahrensstufe bei einer Temperatur im Bereich von 1100 bis 13000C durchgeführt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das in der ersten Verfahrensstufe verwendete Reduziermittel ein festes, elementaren Kohlenstoff enthaltendes Material ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das in der ersten Verfahrensstufe verwendete Reduziermittel ein gasförmiges brennbares Material ist, enthaltend eine Mischung von zwei oder mehreren der folgenden Gase, nämlich Kokereigas, Naturgas, Methan, Wasserstoff und Kohlenmonoxyd.