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Verfahren zur Abscheidung von Kieselsäure aus kieselsäurereichen Bauxiten
Es ist bekannt, Bauxite durch Druckbehandlung mit Natron- oder Aluminatlauge aufzuschließen
und aus der Lösung Tonerde zu gewinnen. Für dieses Verfahren eignen sich jedoch
nur Rohstoffe mit einem maximalen Kieselsäuregehalt von 5 %. Der Grund hierfür liegt
darin, daß durch 1% Si02 etwa 1,3% A1,03 und 7% Naz0 in Form von unlöslichem Natrolith
festgelegt werden. Auf diese Weise erreicht der Verlust an Tonerde und Alkali bei
dem obengenannten Si02 Gehalt die Grenze der Wirtschaftlichkeit.
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Um auch den in großer Menge vorhandenen kieselsäurereichen Bauxit
für die Tonerdeerzeugung nutzbar zu machen, wurde in der Patentschrift 920185 vorgeschlagen,
die Kieselsäure zu entfernen. Bei diesem Verfahren soll kieselsäurereicher Bauxit
zwischen 700 und 1000° C geglüht und anschließend mit Natronlauge in der Wärme behandelt
werden, wobei eine 5- bis 15o/oige Natronlauge für zweckmäßig gehalten wird. Man
hofft dadurch, die Kieselsäure in Lösung zu bringen und die Tonerde unangegriffen
im Rückstand zu belassen. In den Patentschriften 932 424 und 942 144 wird weiterhin
vorgeschlagen, den durch Vorglühung bei 900 bis 1100° C erhaltenen Bauxit oder Ton
mit Natron-oder Alkalilauge höherer Konzentration durch eine zweistufige Laugung
zu entkieseln. Während man in der ersten Stufe mit 30%iger Lauge arbeitet, wird
bei der zweiten Stufe eine Konzentration von 2 bis 10%, vorzugsweise 5 bis 7% Alkali
als zweckmäßig gehalten. Als Entkieselungstemperatur wird ein Bereich oberhalb 70°
C bis zum Siedepunkt während einer Verweilzeit von 15 bis 30 Minuten als günstig
betrachtet. Die kieselsäurereichen Laugen der beiden Stufen werden vereinigt und
mit Kalk und/oder Magnesia von der Kieselsäure befreit und als tonerdehaltige Alkalilaugen
in den Kreislauf zurückgeführt.
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Es wurde jedoch festgestellt, daß bei den bekannten Verfahren der
Chemismus des Entkieselungsvorganges die beanspruchte Variationsbreite keinesfalls
zuläßt. Die Gründe liegen in der außerordentlich geringen Existenzmöglichkeit von
gelöster Kieselsäure neben gelöster Tonerde in schwacher Natronlauge.
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Auch die Anwendung von Natron- oder Alkalilaugen höherer Konzentration
sowie die Entkieselung in zwei Stufen bedeuten keinen Fortschritt, da hierdurch
die Tonerdeverluste nur vergrößert werden.
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Ist in einer Natronlauge, die gleichzeitig geringe Mengen an Tonerde
enthält, der SiO2 Gehalt größer als der des A1.03, so kommt es nahezu augenblicklich
zur Bildung von Natrolith und damit zur vorzeitigen Unterbrechung des Entkieselungsvorganges.
Die praktische Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens setzt also voraus, daß
die Glühtemperatur des Bauxits und die Konzentration der angewendeten Natronlauge
in einem solchen Verhältnis zueinander stehen, daß während der Behandlung mit Natronlauge
keine Tonerde in Lösung geht. Diese Voraussetzung ist aber erst dann gegeben, wenn
für eine 10%ige Natronlauge die Bauxitglühtemperatur bei etwa 950° C gewählt wird.
Ein solchen Bauxit enthält die Tonerde jedoch bereits in so schwer löslicher Form,
daß der anschließende Autoklavenaufschluß nicht bei 5 bis 7 atü durchgeführt werden
kann, sondern 15 bis 20 atü erfordert.
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Die gleiche Feststellung trifft selbstverständlich auch und noch im
verstärkten Maße für die Anwendung höherer Glühtemperaturen, wie sie beispielsweise
für die Entkieselung von Ton notwendig sind, zu. Daß diese Nachteile erkannt wurden,
geht aus der Patentschrift 935 429 eindeutig hervor. Hier wird vorgeschlagen, dem
Bayer-Prozeß noch einen Sinteraufschluß anzuschließen, um so auch die durch die
hohe Vorglühtemperatur schwerlösliche Tonerde zu gewinnen. Derartig umfangreichen
Verfahrenskombinationen ist keine Wirtschaftlichkeit beschieden.
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Erfindungsgemäß wurde nunmehr überraschend festgestellt, daß es möglich
ist, kieselsäurereiche Bauxite dadurch weitgehend zu entkieseln, daß der Bauxit
nicht oder nur bis 600° C vorgeglüht wird und die Aluminatlauge zum Regenerieren
unter Zusatz von als Impfstoff wirkenden Nettolith mehrere Stunden unter Rühren
bis in die Nähe des Siedepunktes erhitzt wird, der abgeschiedene Nettolith abgetrennt
und die Lauge in den Prozeß zurückgeführt wird.
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Diese Tatsache ergibt sich aus der Feststellung, daß die Beständigkeit
von Kieselsäure neben Tonerde
in Natronlauge in dem gleichen Umfang
ansteigt, wie der Tonerdegehalt wächst. Daß bei ungeglühten oder nur bei Temperaturen
bis 600° C vorbehandelten Bauxiten während der Entkieselung größere Aluminiumoxidanteile
mit in Lösung gehen, wirkt sich somit besonders vorteilhaft aus. Man ist deshalb
im Gegensatz zu der bisher bekannten Verfahrensweise daran interessiert, daß während
des Entkieselungsvorganges auch Tonerde in Lösung geht, wodurch sich die Aufnahmefähigkeit
der Aluminatlauge für Kieselsäure erhöht und beständigere Laugen erhalten werden.
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Nach Abtrennung des entkieselten Bauxits von der Aluminatlauge macht
sich eine Regenerierung der Lauge notwendig. Diese erfolgt vorteilhaft, indem unter
Zusatz von als Impfstoff wirkendem Natrolith mehrere Studen unter Rühren bis in
die Nähe des Siedepunktes erhitzt wird.
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Die notwendige Temperatur ist von der Rührdauer abhängig. Man kann
diese durch Erhöhung der Temperatur oder auch unter Druck wesentlich verkürzen.
Der abgeschiedene Natrolith wird durch Dekantieren und anschließende Filtration
abgetrennt und die Lauge in den Prozeß zurückgeführt. Man könnte zu der Ansicht
gelangen, daß die Abscheidung der Kieselsäure über den Natrolith einen Umweg darstellt
und deshalb nicht als technischer Fortschritt angesehen werden kann. Diese Auffassung
ist jedoch keinesfalls gerechtfertigt, wenn es beispielsweise darauf ankommt, neben
entkieselten Bauxit auch Natrolith zu gewinnen. Während ein Teil des Natroliths
einer anderen Verwendung zugeführt wird, geht der restliche Anteil als Impfstoff
zur Laugenregenerierung zurück.
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Darüber hinaus wird man jedoch auch dann bereit sein, diesen Weg zu
gehen, wenn eine Bayer-Anlage zur Verfügung steht, deren Druckstufe lediglich das
Arbeiten bei 5 bis 7 atü gestattet.
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Für solche Verhältnisse war das bekannte Entkieselungsverfahren mit
Natronlauge überhaupt nicht anwendbar. Ein weiterer Vorteil gegenüber der bekannten
Vorentkieselung für Bauxite liegt in der Tatsache, daß bei den erfindungsgemäß dargelegten
Verfahren der Energieaufwand für die Vorglühung entfallen kann. Die Vorbehandlung
des Bauxits bei höheren Temperaturen ist lediglich zweckmäßig, um die Trennung des
Entkieselungsproduktes von der Lauge zu verbessern. Ausführungsbeispiel 1 100 kg
Bauxit werden 60 Minuten bei 600° C geglüht und anschließend mit 25001 90° heißer
Aluminatlauge, Dichte 1,22, 45 Minuten behandelt. Nach Trennung des Feststoff-Lauge-Gemisches
wird die mit Kieselsäure beladene Aluminatlauge unter Zusatz von Impfnatrolith 4
Stunden durch Rühren bei 95° C entkieselt und nach Filtration des Natroliths in
den Kreislauf zurückgeführt. Den weitgehend von der Kieselsäure befreiten Bauxit
schließt man, wie bekannt, im Bayer-Verfahren unter Anwendung eines Druckes von
6,5 atü auf. Durch den Entkieselungsvorgang wurden 81,8% der im Ausgangsmaterial
enthaltenen Kieselsäure abgetrennt. Die Analysen des eingesetzten Bauxits vor und
nach der Behandlung sind folgende:
| Ausgangsbauxit Entkieselter |
| Bauxit |
| SiO2 . . . . . . . . . . . . . . 11,031)4 3,01% |
| Fe,03............. 18,60°/o 27,90% |
| TiO2.............. 2,610/0 3,93% |
| Ä120;; . . . . . . . . . . . . . 48,47,1/0
53,680/0 |
| Na20 . . . . . . . . . . . . . 0,100/0 0,31% |
Ausführungsbeispiel 2 100 kg Bauxit werden ohne vorherige Glühung mit 30001 98°
C heißer Aluminatlauge 80 Minuten behandelt. Nach der Trennung des entkieselten
Bauxits von der Aluminatlauge wird diese 6 Stunden unter Rühren bei 95° C in Gegenwart
von Impfnatrolith entkieselt und in den Kreislauf zurückgeführt. Den entkieselten
Bauxit schließt man im Bayer-Verfahren bei einem Druck von 6 atü auf. Wie folgende
Analysen zeigen, beträgt der Entkieselungsgrad 79,10/0.
| Ausgangsbauxit Entkieselter |
| Bauxit |
| Si0, . . . . . . . . . . . . . . 13,050/0 4,13% |
| FeZ03............. 1.7,30% 26,21% |
| Ti02........... - 2,810!0 4.26% |
| AIA;............. 46,220/0 52,050/0 |
| Na.,0............. 0,090/0 0,23% |