DE1467285B2 - Verwendung von Anionenaustauscherharzen zur Reinigung von im Bayer-Prozess anfallenden Natriumaluminatlaugen - Google Patents

Description

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von Elementen oder Verbindungen in Form von Ionen werden. »Sehr porös« bedeutet, daß die Harze große durch Ionenaustauscher ist an sich bekannt. Es wurden Poren haben, welche organische Moleküle von mittlebereits zahlreiche mineralische oder organische Aus- rer Größe passieren lassen. Bevorzugt verwendet tauscher für die verschiedensten Verwendungen vor- werden Harze mit aktiven quartären Ammoniumgeschlagen. Die Reinigung der nicht zersetzten 5 gruppen, insbesondere Trimethyl-Ammonium-Grup-Natriumaluminatlauge, wie sie im Bayer-Verfahren an- pen —N(CH₃)₃ ⁺.

fällt, mittels Ionenaustauschern war jedoch bisher nicht Harze, welche diese Bedingungen erfüllen, bewirken

bekannt. Im Hinblick auf die gleichzeitige Gegenwart eine Entfärbung der Aluminatlauge unter gleichzeitiger

der sehr stark alkalischen Lauge und von Huminsäuren Ausscheidung organischer Stoffe und gewisser metalli-

oder deren Zersetzungsprodukten bestand in der Fach- io scher Elemente. Auf Giund der von den speziellen

weit sogar ein erhebliches Vorurteil gegen eine derartige Fabrikationsbedingungen herrührenden Strukturver-

Verwendung der Harze. Da ein beträchtlicher Teil der schiedenheiten, besonders der Tiäger, verhalten sich

Verunreinigungen der Lauge in Form von Kationen nicht alle diese Harze gleich gut gegenüber dem stark

vorliegt, wäre deren Ausscheidung durch Kationen- alkalischen Medium, das die Natriumaluminatlauge

austauscher an sich nahegelegen. Die Zusammen- 15 darstellt. So können z. B. gewisse Typen unter ihnen

setzung der Lauge verhindert jedoch die Verwendung nicht richtig regeneriert werden, sondern verderben

solcher Austauscher. Durch die erfindungsgemäße schon nach wenigen Arbeitsgängen und zerfallen mehr

Verwendung stark basischer Anionenaustauscherharze oder weniger schnell.

wird jedoch ein befriedigender Reinigungseffekt erzielt. Im allgemeinen verhalten sich die verschiedenen

Dies zeigt auch, daß die organischen Moleküle der 2c stark basischen und porösen Harze, welche z. B. für die

Huminsäuren oder ihrer Zersetzungsprodukte eine Behandlung von Zuckersäften auf dem Markt sind, bei

wichtige Rolle spielen beim Zurückhalten oder durch der erfindungsgemäßen Verwendung recht gut.

metallische Verbindungen gebildeten Verunreinigung- Die besten Resultate erhält man aber zur Zeit mit

gen der Lauge. den sogenannten »makroretikularen« Harzen, deren

Im Gegensatz zu dem in der deutschen Patentschrift 25 Monomere dieselben sein können wie bei den oben-

1145 596 beschriebenen Verfahren gelingt es bei der erwähnten Harzen.

erfindungsgemäßen Verwendung von Anionenaus- Die Harze werden vorzugsweise in an sich bekannter

tauschern auch die in der Lauge gelösten Verunreini- Weise in Fließbettkolonnen eingesetzt,

gungen, insbesondere das Eisen und Titan, nahezu B e i s d i e 1
vollständig abzutrennen. 30

Es braucht ferner weder eine immer höhere Verun- Eine auf 30⁰C abgekühlte Lauge hatte vor der

reinigung der Lauge mit gelöstem Eisen und Titan in Reinigung folgende Zusammensetzung:

Kauf genommen noch eine oxydative Zerstörung der Na₂O 160 g/Liter

organischen Verunreinigungen vorgenommen werden. Al₂O₃ 135 g/Liter

Gegenüber dem in der deutschen Patentschrift 35 gemessene Verunreinigungen:

1172 246 beschriebenen Verfahren besitzt die erfin- gjQ ^qq _m„/T j_ter

dungsgemäße Verwendung von Ionenaustauscher Fe 6 40 mg/Liter

harzen den Vorteil, daß die erhaltenen Natrium- j^A ³ -.q_mg/T jt_er

aluminatlaugen einen höheren Reinheitsgrad aufwei- , . ² .V, ', , ■ *,

sen. Während bei dem bekannten Verfahren nur 30 bis 40 ^{dazu eme} gewisse Menge nicht analysierter Verunrei-

65 % des Eisens und höchstens 30 % des Titans ausge- rngungen. Nach der Reinigung im Ionenaustauscher

schieden werden, wird erfindungsgemäß eine Eisen- ^aren die gemessenen Verunreinigungen auf folgende

abscheidung von bis 95 % und eine Titanausscheidung Werte getanen:

bis 98% erzielt. SiO₂ 350 mg/Liter,

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Ver- 45 ^d- ^h· ⁷⁰ °/o ^des Anfangswertes,

wendung von Ionenaustauschern beruht ferner daiin, Fe₂O₃ 2 mg/Liter,

daß keine Fremdstoffe in die zu reinigende Lauge ein- d. h. 5 % des Anfangswertes

geführt werden. TiO₂ 0,2 mg/Liter,

Erfindungsgemäß bevorzugte Anionenaustauscher- d. h. 2 % des Anfangswertes

harze bestehen aus einem Styrol-Divinylbenzol-Misch- 50 Dies zeigt, daß bei der erfindungsgemäßen Verwen-

polymeren. Auch Harze auf Polystyrolbasis sind ge- dung von Anionenaustauschern eine bessere Entfer-

eignet. nung der Verunreinigungen Eisen und Titan erzielt

Zur Erzielung einer guten Reinigungswirkung wird als nach dem Verfahren der deutschen Patentmüssen, wie erwähnt, sehr poröse Harze verwendet schrift 1172 246.

Claims (4)

1 2 der Zersetzung, durch Elektrolyse der Aluminatlauge Patentansprüche: . oder auch durch Behandeln der Lauge mit Cellulose, welche einen Teil der löslichen oder sogenannten

1. Verwendung von stark basischen und sehr löslichen Verunreinigungen adsorbieren soll, abzuporösen Anionenaustauscherharzen zur Reinigung 5 trennen.

von im Bayer-Prozeß anfallenden Natriumalumi- Es ist ferner aus der USA.-Patentschrift 2 995 510

natlösungen. bekannt, bereits ausgefälltes Aluminiumoxid durch

2. Ausführungsform nach Anspruch 1, dadurch Behandeln des Oxids mit einer wäßrigen Dispersion gekennzeichnet, daß ein Harz mit aktiven quartären eines Ionenaustauscherharzes zu reinigen, wobei vor-Ammoniumgruppen, insbesondere mit Trimethyl- io zugsweise Gemische aus Kationen- und Anionen-Ammonium-Gruppen —N(CH₃)₃ ⁺ verwendet wird. austauscherharzen zur Anwendung kommen. Es ist

3. Ausführungsform nach Anspruch 1 und 2, jedoch nicht ganz einfach, das Oxid wieder von den dadurch gekennzeichnet, daß ein aus einem Styrol- Harzteilchen zu trennen. Daher müssen bestimmte Be-Divinylbenzol-Mischpolymeren bestehendes Harz dingungen bezüglich des Unterschiedes der Teilchenverwendet wird. 15 größen bzw. der spezifischen Gewichte .eingehalten

4. Ausführungsform nach Anspruch 1 bis 3, da- werden.

durch gekennzeichnet, daß das Anionenaustauscher- In der deutschen Patentschrift 1 145 596 ist ferner harz zur Reinigung in Fließbettkolonnen verwendet ein Verfahren zur Reinigung der bei der Tonerdewird, herstellung anfallenden Natriumaluminatlauge be-

20 schrieben, bei dem die Lauge durch eine aus einem

Gemisch von Kalkstein oder Dolomit und Koksgrieß

von 1 bis 4 mm Kornfeinheit gebildete Filterschicht geführt wird. Da jedoch das Filtermaterial bei diesem

Bei der Herstellung von Tonerde nach dem klassi- Verfahren keine Ionenaustauschwirkung besitzt,

sehen Bayer-Verfahren wird das in Bauxit enthaltene 35 werden außer den in fester Form dispergierten höch-

Aluminium durch Behandeln des Minerals mit einer stens noch die mehr oder weniger kolloidal dispers

konzentrierten alkalischen Lösung im Autoklav als vorliegenden Verunreinigungen abgetrennt. Eine Ab-

Natriumaluminat herausgelöst. Die dabei zum größten . trennung der gelösten Verunreinigungen, insbesondere

Teil ungelöst bleibenden anderen Bestandteile, haupt- von Eisen und Titan, erfolgt jedoch bei diesem Verfah-

sächlich Silicium- und Eisenverbindungen, bilden Ver- 3° ren nur unvollständig. Ferner erfolgt eine Anreiche-

unreinigungen, die man absitzen läßt und durch De- rung verschiedener, die Löslichkeit des Eisens und

kantieren und Filtration tiennt. Das Filtrat enthält Titans begünstigender organischer Substanzen, z. B.

jedoch immer noch geringe Mengen von Verunreini- Huminsäuren, in der im Kreislauf geführten Lauge,

gungen, wie Eisen, Silicium, Titan, Phosphor, Vana- Aus der deutschen Patentschrift 1 172 246 ist ferner

dium oder Gallium in Form von Natriumsalzen oder 35 ein Verfahren zum Reinigen von durch alkalischen

Komplexen mit Huminsäuren. Als Huminsäurekom- Bauxitaufschluß erhaltenen, von Rotschlamm befreiten

plex liegt z. B. der Großteil des gelösten Eisens vor. Ein Natriumaluminatlaugen bekannt. Bei diesem Verfahren

Teil der Verunreinigungen wird anschließend mit dem werden die organischen Substanzen mit Kaliumper-

Tonerdehydrat zusammen aus der Lauge ausgefällt manganat oxydiert, wobei die gelösten Eisen- und

oder von letzterem adsorbiert. Dadurch wird wiederum 40 Titanverbindungen zum Teil ausgeschieden und an-

die Reinheit des aus dem Tonerdehydrat erzeugten schließend abfiltriert werden. Es wird jedoch nur ein

Aluminiums beeinträchtigt, was für bestimmte Zwecke unbefriedigender Reinheitsgrad der Natriumaluminat-

unerwünscht ist. Wenn z. B. ein besonders hoher lauge erzielt.

Oberflächenglanz gefordeit wird, muß hochreines, In der UdSSR-Patentschrift 129 649, referiert im

durch elektrolytische Raffination hergestelltes Alu- 45 Chemischen Zentralblatt (1964), S. 1998, bzw. »Chemi-

minium oder eine aus raffiniertem Aluminium herge- cal Abstracts«, Bd. 55 (1961), S. 7776, ist eine Methode

stellte Speziallegierung verwendet werden. Diese zur Rotschlamm-Dekantation durch Zugabe eines

elektrolytische Raffination verteuert jedoch das Metall bestimmten Flockmittels beschrieben. Es handelt sich

wesentlich. Für viele Zwecke, bei denen ein etwas bei dieser Methode also um eine andere Verfahrensstufe

weniger vollkommener Glanz genügt, können jedoch 50 der Tonerdereinigung, als im Rahmen der vorliegenden

auch die besten Qualitäten von Aluminium erster Erfindung vorgesehen ist.

Elektrolyse verwendet werden. Es besteht daher großes Bei den nachfolgenden Verfahrensstufen können

Interesse an einer wirksamen, zusätzlichen Reinigung außerdem schwerwiegende Störungen infolge einer

der Aluminatlauge, welche ein reineres Tonerdehydrat Anreicherung der zugesetzten organischen Substanzen

und somit eine reinere Tonerde liefert, da eine solche 55 in der im Kreislauf geführten Aluminatlauge auftreten.

Reinigung wirtschaftliche Vorteile gegenüber der Raffi- Diese Methoden haben den Nachteil, daß sie lang-

nation durch eine zweite Elektrolyse aufweist. sam und kompliziert arbeiten oder keine verbesserte

Ein bedeutender Teil der Tonerdeproduktion wird Ausscheidung der Verunreinigungen bewirken,
jedoch ferner für andere Zwecke als die Aluminium- Aufgabe der Erfindung war es daher, die Natriumherstellung verwendet, z. B. für die chemische Industrie, 60 aluminatlaugen in wirksamerer und wirtschaftlicher für Katalysatoren oder die Papiererzeugung. Weise zu reinigen.

Auch für viele dieser Anwendungsformen ist ein Überraschenderweise gelingt dies durch die Verwen-

Tonerdehydrat bzw. eine Tonerde mit möglichst wenig dung von Anionenaustauscherharzen besonderer Art.

Verunreinigungen erwünscht. Die Erfindung betrifft somit die Verwendung von

Es wui de schon vorgeschlagen, diese unerwünschten 65 stark basischen und sehr porösen Anionenaustauscher-

Verunreinigungen durch längeres Rühren in Gegen- harzen zur Reinigung von im Bayer-Prozeß anfallenden

wart der Aufschlußlückstände des Bauxits, durch Natriumaluminatlösungen.

fraktionierte Ausfällung des Tonerdehydrates während Die Reinigung von Lösungen oder das Ausscheiden