DE1159418B

DE1159418B - Verfahren zur Calcination von Aluminiumhydroxid

Info

Publication number: DE1159418B
Application number: DEV20437A
Authority: DE
Inventors: Margarete Koester; Dr-Ing Hans Ginsberg
Original assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Current assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Priority date: 1961-04-01
Filing date: 1961-04-01
Publication date: 1963-12-19

Description

Verfahren zur Calcination von Aluminiumhydroxid Mit der Calcination von Aluminiumhydroxid, die in großen Drehrohröfen in kontinuierlichem Arbeitsgang durchgeführt wird, wird eine möglichst weitgehende Umwandlung desselben in a-Aluminiumoxid (a-A1,03) angestrebt, um jegliche Neigung zur Wiederaufnahme von Feuchtigkeit, d. h. eine teilweise Rückverwandlung in Hydroxid zu unterbinden, wobei andererseits aber Wert darauf gelegt wird, noch eine gute Löslichkeit des a-A1)03 im Elektrolyten der Schmelzflußelektrolyse zu .erhalten. Bei der Caleination wird normalerweise eine Temperatur von etwa 1300° C angewandt. Diese hohe Temperatur macht aber einen beträchtlichen Energieaufwand notwendig und hat auch eine entsprechend starke Beanspruchung des Ofens zur Folge. Man war deshalb schon bemüht, mit niedrigeren Calcinationstemperaturen auszukommen.
Es ist bereits bekannt, Fluorsalze, bevorzugt Calciumfluorid, dem Aluminiumhydroxid in kleinen Mengen beizumischen, wodurch sich die Umwandlung von Aluminiumhydroxid in a-Al 203 bei tieferen Temperaturen als ohne einen solchen Zusatz durchführen läßt. Offensichtlich wirkt das Fluoridion hierbei als Mineralisator. So kann die Calcinationstemperatur bei Zusatz von Flußspat auf etwa 1100° C erniedrigt werden. Es wird dabei ein Aluminiumoxid erhalten, das zu über 90,% aus a-A1,03 besteht und das gegenüber dem ohne Fluoridzusatz bei höherer Temperatur durch Calcination gewonnenen Produkt günstigere physikalische Eigenschaften (vermindertes Stauben, niedrigeres Schüttgewicht) besitzt.
Diese Arbeitsweise des direkten Zusatzes des Calciumfluorids zum Calcinationsgut hat jedoch den Nachteil, daß das Aluminiumoxid Beimengungen an Calciumoxid aufnimmt. Wenn auch ein Gehalt an Calciumoxid im Rahmen der Schmelzflußelektrolyse in gewissen Grenzen nicht schädlich ist, so tritt zwangläufig im Laufe der Zeit in der Elektrolysezelle in unerwünschter Weise eine Anreicherung auf.
Nachstehend wird ein Verfahren beschrieben, das sich gegenüber dem vorbekannten in mehrfacher Hinsicht als überlegen erweist. Erfindungsgemäß werden zur Calcination von Aluminiumhydroxid in Gegenwart geringer Mengen Fluoridionen Fluorverbindungen, beispielsweise Calciumfluorid, Natriumfluorid, Aluminiumfluorid, in einem von dem Calcinationsofen getrennten Ofen auf solche Temperaturen erhitzt, daß ihr Dampfdruck ausreicht, um sie mit einem gleichzeitig darübergeleiteten Luft- oder Sauerstoffstrom abzuführen und unter Zumischen der bei der Calcination erforderlichen Verbrennungsluft für das Heizmittel dem üblichen Calcinationsofen zuzuleiten und so das Aluminiumhydroxid zu calcinieren. Der die gasförmigen Fluorverbindungen enthaltende Gasstrom gestattet eine gleichmäßige Einbringung derselben in das Calcinationsgut bei feinstem Verteilungsgrad, wodurch ermöglicht wird, daß diese in inniger Berührung mit dem Gut kommen. Außerdem läßt sich durch Abstimmung der Geschwindigkeit des Gasstromes auf den Ablauf des Calcinationsprozesses eine mengenmäßig sparsame Dosierung vornehmen, womit auch aus diesem Grunde eine unliebsame übermäßige Anreicherung an verunreinigenden Kationen vermieden wird.
In besonderer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird empfohlen, als FluorsalzAluminiumfluorid zu verwenden, da in diesem Fall beim überleiten des Gasstromes in den Calcinationsofen die Einbringung von Fremdkationen überhaupt vermieden wird.
Die Temperatur, auf die der dem Calcinationsofen nebengeschaltete Ofen zu erhitzen ist, ist von den jeweils eingesetzten Fluorverbindungen abhängig. So erwies es sich beispielsweise als zweckmäßig, beim Überleiten von feuchtem Sauerstoff über Calciumfluorid eine Temperatur von etwa 1200° C anzuwenden, desgleichen bei Einfüllung von Natriumfluorid. Bei einer Beschickung mit Aluminiumfluorid wurde auf etwa 1000° C erhitzt.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergab sich als weiterer bemerkenswerter Vorteil, daß die Calcinationstemperatur für die Gewinnung von Aluminiumoxid, die nach dem Stand der Technik bei direktem Zusatz von Caleiumfluorid mit 1100° C angegeben wurde, noch weiterhin erniedrigt werden kann. Die Calcinationstemperatur kann nunmehr in einem Bereich von vorzugsweise etwa 850 bis 950°C, insbesondere bei etwa 900'C liegen. Diese beachtenswerte Verminderung der Temperatur nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bedeutet bei den erheblichen Dimensionen der in der Technik für die Calcination üblichen Drehrohröfen eine wesentliche Energieersparnis. Demgegenüber fällt die für den nebengeschalteten Ofen noch zusätzlich benötigte Energie im Hinblick auf die geringen Substanzmengen, die in diesem erhitzt werden, nicht ins Gewicht.
Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Anwendung niedrigerer Calcinationstemperatur erhaltene Aluminiumoxid weist hinsichtlich seiner physikalischen Beschaffenheit die für die Elektrolyse geforderten guten Eigenschaften auf, die sonst nur bei höherer Calcinationstemperatur erreicht werden. Beispiel 1. Einem technischen Drehrohrofen, in dem laufend Aluminiumhydroxid, das nach dem Bayer-Verfahren hergestellt worden war, calciniert wurde, war ein kleiner Ofen nebengeschaltet, der mit Flußspat beschickt war. In diesem Ofen wurde der Flußspat auf 1200° C erhitzt und über ihn ein schwacher Strom feuchten Sauerstoffs geleitet, der nach Passieren des Ofens zusammen mit der Verbrennungsluft dem das Aluminiumhydroxid enthaltenden Calcinationsofen zugeleitet wurde. Dabei ist die Menge der Fluoride so zu bemessen, daß der mit den Fluoriden beschickte Ofen 0,01 bis 0,02'0/a Fluor, bezogen auf den Durchsatz von 1,5 t Aluminiumoxid im Calcinationsofen, abgibt. Mit einem nebengeschalteten mit Fluorid beschickten Ofen können auch mehrere Calcinationsöfen betrieben werden, doch ist dabei Sorge zu tragen, daß der Fluorid enthaltende Ofen jeden der Calcinationsöfen mit der angegebenen Menge Fluorid versorgt. Die Calcination des Aluminiumhydroxids wurde bei 900° C durchgeführt.
Das Calcinationsprodukt zeigte, wie die Röntgenanalyse ergab, einen a-A1203-Gehalt von mehr als 90'%; der Glühverlust betrug 0,28'%, das Schüttgewicht 0,63 kg/dm3. Das erhaltene Aluminiumoxid entsprach sowohl in chemischer als auch in physikalischer Beziehung allen Anforderungen.
Dagegen zeigte ein im Parallelversuch ohne Zuführung einer fluoridhaltigen Gasphase bei 900° C gewonnenes Aluminiumoxid einen a-Al203 Gehalt von nur rund 10'%, einen Glühverlust von 1,26 und ein Schüttgewicht von 0,93 kg/dm3.
2. In der unter 1 beschriebenen apparativen Anordnung wurde an Stelle von Calciumfluorid Natriumfluorid in den nebengeschalteten Ofen eingebracht und auf 1200° C erhitzt. Das Aluminiumhydroxid wurde bei 900° C calciniert. Es wurde ein Aluminiumoxid gewonnen mit einem a-A1,,03 Gehalt von über 90 A/o; der Glühverlust betrug 0,18'% und das Schüttgewicht 0,63 kg/ dm3.
3. In einem weiteren Versuch wurde in den nebengeschalteten Ofen Aluminiumfluorid eingeführt, auf 1000° C erhitzt und über dieses ein Strom von feuchter Luft geleitet. Auch in diesem Falle wurde die Calcination bei 900° C durchgeführt; der a-A1,03 Gehalt betrug im Endprodukt wiederum über 90 %, der Glühverlust 0,35 % und das Schüttgewicht 0,60 kg/dm3.
Das gleiche Ergebnis wurde bei Verwendung von trockener Luft erhalten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE- 1. Verfahren zur Calcination von Aluminiumhydroxid in Gegenwart geringer Mengen Fuoridionen, dadurch gekennzeichnet, da.ß Fluorverbindungen in einem von dem Calcinationsofen getrennten Ofen auf solche Temperaturen erhitzt werden, daß ihr Dampfdruck ausreicht, um sie mit einem gleichzeitig darübergeleiteten Luft- oder Sauerstoffstrom abzuführen und unter Zumischen der bei der Calcination erforderlichen Verbrennungsluft für das Heizmittel dem üblichen Calcinationsofen zuzuleiten und so das Aluminiumhydroxid zu calcinieren.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Fluorverbindungen vorzugsweise Aluminiumfluorid verwendet wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der über die Fluorverbindungen geleitete Luft- oder Sauerstoffstrom Feuchtigkeit enthält.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Calcination des Aluminiumhydroxids im Calcinationsofen bei Temperaturen unterhalb 1100° C, vorzugsweise im Temperaturbereich von 850 bis 950° C, insbesondere bei etwa 900° C durchgeführt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1062 689.