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Gewinnung von Aluminiumoxyd aus kieselsäurereichem Bauxit Das Bayer-Verfahren
zur Gewinnung von Tonerde aus Bauxit durch Aufschließen des letzteren mit einer
gewöhnlich sodahaltigen, alkalischen Lösung führt bei allzu stark siliciumhaltigen
Bauxiten zu allzu großen Verlusten an Soda und Tonerde und wird daher in so-Ichen
Fällen kaum angewandt.
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Zum Aufschluß stark siliciumhaltiger Bauxite benut##t man daher ein
anderes Verfahren, dass darin besteht, ein Gemisch aus entsprechenden Anteilen des
siliciumreichen Bauxits mit Kohle und Eisenpyrit im elektrischen Ofen zu behandeln,
Man arbeitet dabei auf eine aus Al, 0.3 + Al, S., gemischte Schlacke,
die etwa 8011/o Oxyd und 20 1/o Sulfid enthält und in der Gegend von 1500' C,
d. h. weit unter der Schmelztemperatur des Aluminiumexyds (20500 C),
leichtflüssig ist.
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Das Eisen des Ausgangsbauxits wird dabei als siliciumhaltiges Gußeisen
mit deni Hauptanteil der anderen metallischen Verunreinigungen abgezogen.
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Das Schlackengemisch wird dann mit Wasser oder verdünnter Säure behandelt,
um das Sulfid zu hydroly-,sieren, wodurch amorphe Tonerde entsteht, die sich zusammen
mit dem in dem Gemisch bereits vorhandenen Aluminiumoxyd zum Schluß in Form von
kristallinem Korund abscheidet.
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Weitere Arbeitsstufen, die das Verfahren vervollständigen, erlauben
die Wiedergewinnung des Hauptanteils des im Al. S, enthaltenen Schwefels
durch Vorsulfurierung des Rohbauxits und das Ausziehen des Hauptanteils an Si-,
Ti- und Fe-Verunreinigungen, die noch in der zunächst erhaltenen Schlacke zurückgeb-Iieben
sind, durch Waschen mit Säure.
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Neben gewissen Vorzügen weist dieses bekannte Verfahren den wirtschaftlich
sehr bedeutsamen Nachteil eines unverhältnismäßig hohen Stromverbrauchs auf. je
Tonne Aluminiumoxyd wer-den außer dem zur Elektrolyse nötigen Strom etwa
5000 kWh, d.h. je Tonne Aluminium etwa 10000kWh, verbraucht.
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Es kann daher, falls keine besonders billige elektrische Energie zur
Verfügung steht, wirtschaftlicher sein, das oben skizzierte, an sich bekannte Verfahren
in einer Vorrichtung durchzuführen, worin die notwendige Wärrnemenge ausschließlich
durch einen Brennstoff üblicher Art bereitgestellt wird.
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Bei der Suche nach geeigneten Vorrichtungen ergab sich, daß es möglich
ist, in einem für andere Zwecke an sich bekannten, mit den üblichen Brennstoffen
beheizten Niederschachtofen zu arbeiten, wenn gewisse Arbeitsbedingungen eingehalten
werden.
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Ein solches Arbeiten mußte zunächst wenig zweckmäßig erscheinen, denn
der Schwefel und die Sulfide sind, insbesondere bei den sehr hohen Temperaturen,
wie sie an den Mündungen der bei derartigen Öfen vorgesehenen Einblasdüsen für die
an Sauerstoff angereicherte Luft herrschen, flüchtig.
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Es wurde jedoch gefunden, daß die Aluminiumoxyderzeugung im
Niederschachtofen beim Blasen mit einer 50 bis 701/o Sauerstoff enthaltenden
Luft durchführbar ist, wenn man den Pyritanteil in der Charge um so größer wählt,
je kleiner der Durchmesser des Ofens in Höhe der Einblasöffnungen ist. Die
Charge besteht dabei erfindungsge-mäß aus 4 bis 6 Teilen Bauxit,
5 bis 8 Teilen Kohle oder entsprechend anderem Brennstoff und 2 bis
3 Teilen Pyrit.
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Die Beschickung des Schachtofens und das Einblasen der Luft muß dabei
derart abgestimmt werden, daß sämtliche Elemente der Beschickung eine Zone durchlaufen,
in der die Temperatur zwischen 1750 und 1850'C beträgt und deren unterer
Teil (bei 1850'C)
oberhalb der Düsenebene, etwa in der Mitte zwischen den
Mündungen der sich gegenüberstehenden Düsen, liegt.
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Unter diesen Umständen bildet sich in dieser Zone eine Schlacke aus
A12s, + nAL2 0., die flüssig ist und ra,sch die oxydierende und überhitzte
Zone unmittelbar oberhalb und in Höhe der Düsen durchfließt. Die Schlacke fließt
dann in die untere Ofenzone ab, wo sie
ich unter Dekantieren
von dem gebildeten Ferroilicium trennt und abgestochen werden kann.
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Es gelang auf diese Weise, das bestehende Vorurteil überwinden und
zur Durchführung des an sich h&-:annten Aufschlußverfahrens für siliciumreiche
3auxite an Stelle der bisher ausschließlich benutzten ,lektr;schen Ofen einen Niederschachtofen
zu vervenden. Diese Arbeitsweise, bei der im wesentlichen lie gleichen Mengen
A]20, und Ferrosilicium erialten werden wie im Elektroofen, macht die Ver-Lrheitung
derartiger Bauxite unabhängig von der 3tromversorgung und führt unter Umständen
zu einer erheblichen Senkung der Gestehungskosten. Beispiel Ein Schachtofen von
1 m Innendurchmesser in Höhe Jer Düsen und
3 m Arbeitshöhe von den
Düsen aus iach oben wurde mit einer Charge aus
50 bis
70 kg
!;askoks,
40 bis
60 kg Bauxit und 20 bis
30 kg Pyrit )eschickt, wobei der Bauxit
folgende Zusammen-;etzung hatte:
| A12 03 ....................... 70 bis 72 1/o |
| S'02 ........................ 7 bis 8% |
| Ti 02 ...... ................. 4,5,Dlo |
| Fe2 0, ....................... 11 bis 12% |
Es ergab sich ein Schlackengemisch, dessen Analyse #m Rohzustand folgende Zusammensetzung
zeigt:
| A12 03 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
bis 75 % |
| A12 S3 20 bis 25 1/o |
| Fe ........................ 2 bis 5 % |
| si ......................... 0,50/0 |
| Ti ......................... 0,2 bis 0,3"/o |
Nach dem magnetischen Sortieren erniedrigt sich der Gehalt an Verunreinigungen auf
0,1% Fe,
9,1 II/o
S i, 0,2 bis
0,3 % Ti. Nach sorgfältigem
Waschen mit verdünnter Salzsäure erhielt man:
| A12 03 ..................... 99 bis 99,5 % |
| S ......................... Spuren |
| Fe + Si ................... 0,051/0 |
| Ti ......................... 0,2 bis 0,3 ü/o |
Bei Benutzung eines Ofens von
1,50 m Durchmesser in Höhe der Düsen verringern
sich die Verluste an Schwefel wesentlich, und man kann das Verhältnis des Pyrits
zum Bauxit in der Beschickung verkleinern.
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Um den im Pyrit enthaltenen Schwefel völlig auszunutzen, kann man
der Charge einen gewissen Anteil an Eisenschrott beifügen, der einen Teil des in
der oberen Ofenpartie frei gemachten Schwefels unter Bildung von Schwefeleisen zurückhält.
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Man kann auch den Bauxit vor dem Aufgeben in den Ofen vorschwefeln,
indem man ihn in einer besonderen Einrichtung mit den Abgasen aus dem Ofen in Berührung
bringt.
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Das beim Arbeiten der Erfindung gewonnene Aluminiumoxyd läßt sich
zwar infolge seines Titangehaltes nur selten zur Erzeugung von Aluminium durch Elektrolyse
verwenden, eignet sich jedoch ausgezeichnet für die Herstellung von Aluminiumnitrid
oder -carb-id, woraus man das reine Metall nach thermischer Zersetzung im Vakuum
extrahieren kann.