Verfahren zur Herstellung einer praktisch kieselsäurefreien Tonerde aus -Erdalkalialuminaten. Gegenstand der Erfindung ist ein Ver fahren zur Herstellung von praktisch kiesel säurefreier Tonerde durch Auslaugen von Erdalkalialuminaten mit einer zweckmässig heissen Alkalikarbonatlösung und nachfol gende Ausfällung der Tonerde aus der ab getrennten Lösung, z. B. durch Kohlensäure, wobei gegebenenfalls in Lösung gegangene Kieselsäure vor der Ausfällung der Tonerde, z. B. nach dem Verfahren des Schweizer Pa tentes Nr. 167509, mit Kalk ausgeschieden werden kann.
Das Verfahren nach der Erfin dung ist dadurch gekennzeichnet, dass man das verwendete Erdalkalialuminat vor dem Auslaugen einer oxydierenden Behandlung bei höheren Temperaturen unterwirft.
Es wurde festgestellt, dass die Löslichkeit der im Ca-lciumaluminat enthaltenen Kiesel säure in Lösungen von Alkalikarbonat, z. 73. Soda, in verschiedenen Fällen eine ganz ver schiedene war, obwohl teilweise derselbe Si0,-Gehalt analytisch festgestellt wurde. Die Löslichkeit der Kieselsäure stieg häufig so stark an, dass zu deren Entfernung z. B. nachdem Verfahren des Patentes Nr. 167509 Kalkmengen erforderlich gewesen wäre, die unter allen Umständen zu beträchtlichen Tonerdeverlusten geführt hätten.
Eine nähere Untersuchung dieser Erscheinung führte zu der überraschenden Erkenntnis, dass im Calciumaluminat die Kieselsäure in verschiedenen Formen vorhanden sein kann. von denen die eine schwer löslich oder fast unlöslich ist, während die andere sich ver hältnismässig leicht in Sodalösung oder der Lösung eines. sonstigen Alkalikarbonats: auf lösen lässt.
Es konnte festgestellt werden, dass sich diese leicht lösliche Form durch oxy dierende Behandlung bei erhöhter Tempera tur in eine schwer lösliche Form überführen lässt und dass hierdurch die Menge .der im Aluminat enthaltenen löslichen Kieselsäure soweit vermindert werden kann, da.ss auf die Behandlung der Alkalialuminatlaugen mit Erdalkalioxyd oder -hydroxyd im allgemei nen sogar ganz verzichtet werden kann und nur in wenigen Fällen noch eine Teilbehand lung, z. B. mit Ätzkalk, erwünscht ist.
Die Wirkung der oxydierenden Behand lung scheint darauf zu beruhen, dass die Bin dungsform .der Kieselsäure, vielleicht durch Oxydation, derart geändert wird, dass die Kieselsäure in eine unlöslichere Form über geführt wird.
In Ausübung der Erfindung werden z. B. die Erdalkalialuminate (welche in Alkalicar- bonaten lösliche Kieselsäure enthalten) in Gegenwart von Luft oder einem sonstigen oxydierenden Gas z. B. in Muffel- oder Re tortenöfen geglüht. Der Glühprozess kann z. B. bei Temperaturen von etwa 800 bis 1400 C, vorzugsweise bei solchen von etwa 800 bis 900 C, durchgeführt werden und, je nach Beschaffenheit des Ausgangsproduktes, I/4 Std. bis zu mehreren Stunden, z. B. 2 Std., dauern.
Eine weitere wirtschaftliche Verbesse- rung in bezug auf Toner.deausbeute kann man ferner dadurch erzielen, .dass man da für Sorge trägt, dass sich in dem zur Ver arbeitung gelangenden Aluminat das Ver hältnis zwischen Erdalkalioxyd und A1203 innerhalb gewisser Grenzen hält.
Es wurde nämlich gefunden, dass die Löslichkeit der Erdalkalialuminate, wie z. B. des Caleiumaluminates, stark zurückgeht, wenn das Verhältnis (in Mole berechnet) zwischen Erdalkalioxyd und von A1,03 im Aluminat grösser als 3 : 1 oder kleiner als 0,9 : 1 ist.
Eingehende Versuche haben die bisher nicht bekannte Tatsache ergeben, dass Cal ciumaluminate mit einem CaO-Gehalt von weniger als 0,9 Hol Ca0 auf 1 Mol A1,03 und solche mit einem Ca0-Gehalt von mehr als .3 Mol Ca0 auf 1 Mol A1203 in Alkali karbonatlösungen so schlecht löslich sind, dass bei Behandlung des Aluminats mit heisser Sodalöung nur weniger als 60 % Ton- erde in Lösung gehen,
dass .dagegen zwischen diesen Werten (0.9 und 3 Mol Ca0 pro 1 Mal AI,03): die Löslichkeit der Tonerde eine bedeutend bessere ist und dass bei Men gen von 1,12 bis 2,2, Molen Ca0 je 1 Mol A1203 <B>90%</B> und mehr des vorhandenen A120 in Lösung gebracht werden können, wie dies im einzelnen die folgende Tabelle zeigt:
EMI0002.0050
Mole <SEP> Ca0 <SEP> Au,-beute
<tb> auf <SEP> 1 <SEP> Mol <SEP> A1203 <SEP> an <SEP> Tonerde <SEP> in <SEP> /o
<tb> 0,79 <SEP> 49,7
<tb> 0,89 <SEP> 53,8
<tb> 1,0,9 <SEP> 77,5
<tb> 1,14 <SEP> 92,6
<tb> 1,48 <SEP> 97,7
<tb> 1,7,6 <SEP> 95,5
<tb> 1,95 <SEP> 96,0
<tb> 2,1'2 <SEP> 93,2
<tb> 2,33 <SEP> 72;5
<tb> 2,89 <SEP> 68,2
<tb> 3,26 <SEP> 54,2 Werden daher nach dem vorliegenden Verfahren Calciumaluminate verarbeitet, in denen das Verhältnis zwischen A120;
und Ca0 die obigen, für eine gute Löslichkeit .des A1,03 festgestellten Grenzen überschreitet, so erhält man zwar auch eine Tonerde von hoher Reinheit, jedoch unter untragbaren wirtschaftlichen Bedingungen infolge der Verluste an A1_0-; beim Laugungsprozess.
Es werden daher vorzugsweise solche Erdalkalialuminate für die Laugung ver wendet, deren Zusammensetzung sich inner halb der oben angegebenen Grenzen bewegt, und zwar wird dies zweckmässig dadurch er möglicht, dass man schon bei der Herstellung der Aluminate, z. B. nach dein. Schweizer Patent Nr. 157331, für .eine günstige Zu sammensetzung des Endproduktes im obigen Sinne Sorge trägt.
Ausser den günstigeren Ausbeuten an reiner, weitgehend Si0 ,-armer Tonerde bietet das Verfahren nach der Erfindung noch den Vorteil, den aus wirtschaftlichen Gründen unerwünschten Verbrauch zu grosser Kalk mengen zu verhindern. Dies ist von besonderer Bedeutung z. $. bei der Verarbeitung stark verunreinigter Bauxite, wie z. B. des in Deutschland vor kommenden hessischen Bauxits. Diese Roh produkte erfordern zu ihrer Überführung in C'alciumaluminat grosse Kalkmengen.
Wird hierbei der Kalk nicht auf das Verhältnis von max. 2 bis 2,4 Mol Ca0 auf 1 Mol A1203 beschränkt, so sind die erhaltenen Aluminate nicht nur schlecht löslich, sondern es wird durch die verwendeten zu grossen Kalkmen gen die Verarbeitung dieser Rohstoffe in Frage gestellt, da für diese nur ganz geringe kosten aufgewendet werden können.
Bei der Berechnung der Mole des Ca0 oder sonstigen Erdalkalioxyds, die auf 1 Mol A1203 vorhanden sein sollen, ist zu beachten, dass ausserdem auf je 1 Mol @Si02 2 Mol Ca0 vorhanden sein müssen.
Schliesslich wurde .festgestellt, dass beim Arbeiten in der beschriebenen \Weise die Konzentration der Laugen beim Auslaugen der Erdallzalialuminate bis auf etwa 18 Alkalikarbonat, gegenüber nur 8 bis 12 % nach dem Verfahren des Hauptpatentes, ge steigert werden kann, ohne dass prozentual mehr Kieselsäure in Lösung geht.
Man er hält auf diese Weise Alkalialuminatlösun- gen, die statt 55 biss 57<B>g</B> A1203 74 bis 76 g enthalten, wodurch das Laugenvolumen pro Tonne gelöste Tonerde um etwa 25% ver- ring-ert wird.
<I>Beispiel:</I> 50 g Calciuma.luminat wurden einmal un- geglüht und das andere Mal nach zweistündi gem Glühen bei<B>1100'</B> C mit 500 ein' einer 10 % igen Natriumkarbonatlösung ausgelaugt.
Die Zusammensetzung des Erdalkalialumi- nats und die Ergebnisse der Versuche gehen aus folgender Tabelle hervor:
EMI0003.0039
Calciumaluminat <SEP> ungeglüht <SEP> geglüht
<tb> <I>Ziisaiii>iaerisetzurig <SEP> in <SEP> %.,</I>
<tb> Si02 <SEP> 1,56 <SEP> 1,94
<tb> TiO2 <SEP> 0,30 <SEP> 0,20
<tb> Fe203 <SEP> <B>1,76</B> <SEP> 1,28
<tb> A1203 <SEP> 53,04 <SEP> 52,22
<tb> Ca.0 <SEP> 45;40 <SEP> 44,40
EMI0003.0040
Calciumaluminat <SEP> angeglüht <SEP> geglüht
<tb> <I>Ergebnis <SEP> der <SEP> Lösicngsversuche:
</I>
<tb> gelöst <SEP> g <SEP> A1203 <SEP> 25,080 <SEP> 25,460
<tb> Ausbeute <SEP> an <SEP> A1203 <SEP> % <SEP> 94,7 <SEP> 97,5
<tb> gelöst <SEP> g <SEP> !Si0, <SEP> 0,410 <SEP> 0,0396
<tb> gelöst <SEP> Si02 <SEP> in <SEP> % <SEP> der
<tb> gesamten <SEP> .Si02 <SEP> 52,5 <SEP> 4,10
<tb> gelöst <SEP> g <SEP> Si02 <SEP> im <SEP> Liter <SEP> 0,744 <SEP> 0,080
<tb> gelöst <SEP> Si02 <SEP> in <SEP> % <SEP> der
<tb> gelösten <SEP> A1203 <SEP> 1,64 <SEP> 0,16 Die Lauge, aus dem ungeglwhten Alu minat musste zur Entfernung der Kieselsäure mit 18;
6 bis 22,3 kg überschüssigem Ätz kalk pro am', d. h. also mit 9,3 bis 11,1 g Ätzkalk für 500 cm' behandelt werden, wobei Tonerdeverluste in Kauf genommen werden mussten.
Die Lauge aus dem geglühten Erdalkali- aluminat enthielt so wenig Kieselsäure, dass auf die Kalkbehandlung verzichtet werden konnte. Bei der direkten Verarbeitung dieser Lauge auf Tonerde durch Einleiten von Kohlensäure wurde eine .sehr kieselsäure arme Tonerde erhalten.