CH191007A - Verfahren zur Herstellung einer praktisch kieselsäurefreien Tonerde aus Erdalkalialuminaten. - Google Patents

Description

  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.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung einer prak tisch kieselsäurefreien Tonerde durch Aus laugen von Erdalkalialuminaten, insbeson dere Calciumaluminat, mit einer Alkalikar- bonatlösung und nachfolgende Ausfällung der Tonerde aus der abgetrennten Alkalialu- minatlösung, dadurch gekennzeichnet, .dass das verwendete Erdalkalialuminat vor dem Auslaugen einer oxydierenden Behandlung bei höheren Temperaturen unterworfen wird. UNTERANSPRüCHE: 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, dad-qrch gekennzeichnet, dass das Aluminat bei Temperaturen von 800 bis 1400' C vor behandelt wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminat bei Temperaturen von 800 bis<B>900'</B> C vorbehandelt wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1 und 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass in Lösung gegangene Kiesel säure vor Ausfällung der Tonerde mit Kalk ausgeschieden wird. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, dass man Erdalkalialuminate verwendet, die, ausser je 2 Molen Erd- alkaliogyd auf je 1 Mol Si02, auf je 1 Mol A1203 nicht weniger als 0,9 und nicht mehr als 3 Mole Erdalkaliogyd enthalten. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, dass. zur Auslaugung des Erd- alkalialuminats eine Alkalikarbonatlösung von bis zu 18 % betragendem Gehalt an Alkalikarbonat verwendet wird.