DE1667823B2 - Verfahren zum kontinuierlichen aufschliessen von bauxit - Google Patents
Verfahren zum kontinuierlichen aufschliessen von bauxitInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Aufschließen von Bauxit mit einer Natriumhydroxid
und Natriumaluminat enthaltenden Aufschlußlauge in mehreren Stufen mit Autoklav imd
Entspannungsgefäß unter direktem Einleiten von Dampf in die Bauxitsuspension, wobei die Aufschlußmasse
zunächst die Autoklaven mit steigender Temperatur und dann in umgekehrter Richtung die
Entspannungsgefäße durchläuft, unter Wiederverwendung des in den Entspannern erzeugten Dampfes.
Die Anlagen für den kontinuierlichen Bauxitauflchluß
mit Natronlauge sind in allen Industrielän- <ern verbreitet und beruhen alle auf demselben Prinzip,
abgesehen von einigen Änderungen, die sich hauptsächlich aus der Beschaffenheit des behandelten
Bauxits ergeben, der bekanntlich je nach der gewonnenen Erzsorte leichter oder schwerer aufzu-Schließen
ist.
Das Fließschema einer gebräuchlichen Aufschluß-•nlage
ist in F i g. 1 wiedergegeben.
Der feingemahlene Bauxit wird in einem gegebenen Volumen Aufschlußlauge, d. h. wäßriger Natronlauge
und Natriumaluminatlösung suspendiert. Die Aufschlämmung wird im Vorratsbehälter 1 in Bewe-
o\ia gehalten und mit Hilfe der Pumpe 2 in eine
Reihe von Aufschlußautoklaven 3,4,5 und 6 mit von Stufe zu Stufe zunehmender Temperatur eingespeist.
Der letzte Autoklav 7 wird mit Frischdampf beheizt. Die Suspension erreicht hier die Maximaltemperatur
und verbleibt so lange in dieser Stufe, bis der Aufschluß beendet, d. h. die im Bauxit enthaltende Tonerde
in der Natronlauge gelöst ist. Suspendiert bleibt der unlösliche Rotschlamm, der zu einem späteren
Zeitpunkt von der Aluminatlösung abgetrennt wird.
Die Suspension tritt bei hoher Temperatur und unter hohem Druck aus dem letzten Autoklav aus
und durchläuft eine Reihe von Entspannungsbehältem8,9,
10 und 11, in denen sie zum Teil verdampft. Der in jedem Entspannungsbehälter freigesetzte
Dampf wird zum Beheizen der Aufschlußautoklaven 6,5,4 und 3 verwendet. Die aus dem letzten
Entspannungsbehäiier H austretende Suspension
■wird verdünnt und zum Abtrennen des Rotschlammes in die Klär-Eindicker geleitet. Die geklärte AIuminatlauge
wird abgekühlt und in die Ausrührcrei geleitet; hier wird sie hydrolysiert, das ausgeführte
Tor.crdeirihydrat abgetrennt und die Natronlauge zurückgewonnen.
Die häufigsten Varianten der nach diesem Fließschema
arbeitenden Aufschlußanlagen betreffen
a) die angewandten Temperaturen und Drücke, die um so höher liegen müssen, je schwerer sich der
Bauxit aufschließen läßt:
b) die Anzahl der einzelnen Stufen, die von Anlage zu Anlage schwankt, wobei ein Kompromiß gefunden
werden muß zwischen der durch eine höhere Stufenzahl gegebenen Wirtschaftlichkeit
des Betriebs und den damit verbundenen Investitions-
und Unterhaltungskosten;
c) die Vorwärmer, in die der Entspannungsdampf geleitet wird und die manchmal mit dem Aufschlußautoklav
zu einer einzigen Vorrichtung, die aus einem mit widerstandsfähigem Metall umkleideten Rohrbündel besteht, kombiniert
sind.
Im allgemeinen läuft der Dampf in den Rohren und die Bauxitsuspension in dem Mantel um, der
außerdem ein Rührwerk enthält, damit der Wärmeaustauschkoeffizient erhöht wird (F i g. 2). Es kann
auch die umgekehrte Anordnung gewählt werden, d. h. die Bauxitsuspension in den Rohren und der
Heißdampf im Mantel umlaufen (F i g. 3). Diese Ausführung bleibt jedoch allgemein auf die Vorwärmer
beschränkt, in denen die geklärte Aufschlußlauge vor dem Vermischen mit dem Bauxit vorerwärmt
wird, weil sich die Rohre beim Durchleiten von Bauxitsuspensionen leicht zusetzen. F i g. 4 zeigt
eine derartige Anlage. In den Vorwärmern L, 2 und 3 wird die geklärte Aufschlußlauge durch Wärmeaustausch
mit Dampf aus den Entspannungsbehältern 13, 14 und 15 vorgewärmt und dann zusammen mit
der Bauxitaufschlämmung aus dem Vorratsbehälter 4 dem ersten Autoklav 6 zugeführt. Die Autoklaven
6, 7 und 8 werden mit Dampf aus den Entspan-
nunasbehältem 12, 11 und 10 und der Autoklav 9 mit Frischdampf beheizt.
Der Hauptnachteil dieser Arbeitsweise, bei welcher die aus einer Stufe austretende Bauxitsuspension
immer in der folgenden Stuft· mit Dampf durch
Wärmeaustausch über die Heizflächen des Rohrbündels aufgeheizt wird, liegt darin, daß der Wärmeaustauschkoeffizient
des Rohrbündels ziemlich klein ist und infolgedessen große Heizflächen benrtiet werden
und daß sich auf den Heizflächen Salzkrusten absetzen. Eekanntlich wird in jeder Stufe ein Teil der im
Bauxit enthaltenen Tonerde in der Aufschlußlauge gelöst; gleichzeitig bilden sich unlösliche Salze, überwiegend
Natriumaluminiumsilicate und -titanate, die sich teilweise auf der Heizfläche absetzen und hier
fest haften bleiben. Die mit der Zeit anwachsenden und den Wärmedurchgangskoeffizicnten beeinträchticenden
Salzkrusten müssen in regelmäßigen Abständen abgenommen werden; d;?se Maßnahme ist
zeitraubend und kostspielig, weil die Anlagen längere Zeit stilleclcet werden müssen.
Man Ist auch bereits dazu übergegangen, einen
Teil des Heizdampfes direkt in die Aufschlußsuspensionen
oder Vorautoklaven einzublasen, um so die Schwierigkeiten mit den Heizschlaneen zu vermeiden
(Die Tonerde, 1964. S. 72; deutsche Patentschrift
1' Die erfindungsgemäß vorgesehene Lösung des
Problems beruht auf einer grundlegenden Änderung des Wärmeaustauschsystems zwischen Fntspannungsdampf
und alkalischer Suspension.
Das Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man in jeder Stufe einen Teil der
Bauxitsuspension aus dem Autoklav einem Vcrdampfcr zuführt und diesen mit Entspannungsdampf
aus dem zugeordneten Entspannungsgefäß beheizt. den im Autoklav erzeugten Dampf in einem Mischer
in die Bauxitsuspension aus der Vorstufe einführt und die erhitzte Suspension sowie die im Verdämpfer
konzentrierte Suspension in den Autoklav ZUDa'CSchema dieses Verfahre,, ist in F i g. 5
wiedergegeben: Die Suspension aus der vorangeganoenen
Stufe wird nicht mehr durch Wärmeaustausch über die Heizflächen eines Austauscheis sondern
durch unmittelbares Einspritzen von Wasserdampf aus diesem Austauscher in einen Mischer 4 bzw. 4'
aufgeheizt. Die auf ihre Siedetemperatur aufgeheizte Suspension wird dann in einen gegebenenfalls mit
einem Rührwerk versehenen Autoklaven 5.5' gele,-tee. hier bleibt sie so lange, bis sich das der neuen
Tempcratur entsprechende Gleichgewicht eingestellt hat: Auflösen der Tonerde und Ausfallen von kornplexcn
Salzen des Siliciums. Titans usw. Die mittlere Verweilzeit beträgt weniger als 1 Stunde. Vorzugsweise
Ibis 10 Minuten. Da uie Suspension nicht mehr mit einer Heizfläche in Berührung steht, die
heißer ist als sie selbst, fällt der Niederschlag in der Lösung aus und setzt sich nicht auf den Heizflächen
nrSSU Betrieb wird der Elüss,-kcitsspicecl
3. 3' in den Autoklaven 5. 5' mit Hilfe der Förderpumpen 6. 6'. die in die nächste Stufe so
viel Suspension einpumpen, wie aus der vorangegangenen
Stufe zugeführt wird, konstant gehalten: gleichzeitig wird mit den Pumpen 7. T eine gewisse
Menge der aufccheizten Lauge von den Autoklaven 5 5' in die Austauscher 2. 2' geleitet.
Der Wärmeaustauscher 2 bzw. 2 .J1JJ^ jne Zwi.
deren Seite der 1 ^η^^η; dampf, oder, falls
schenstufe handelt, t°tsP«1Vn""= Frischdampf zues
sich um die letzte Stute nanu , ^^ Heizflägeführt
wird, ist ein V eTaamf^' ft Es kann hierchen
ein Teil des Wassers \cii. - r ■ Amven_
für jede Art von Austauscnc. ^ yertikalver-
dung finden: vorzugsweise * det Der oebil-
dämpfer mit fallendem ^11"5 ,.Geschwindigkeit die
dete Dampf reißt mit Sro»« Innenwänden der
flüssige Phase mit sich die.™'.atn dampft Der so
Rohre herabneselt und ltJ™ 4 £zw 4- mit
Sebildete.08T)P^"1;" führten Suspension in Beder
aus der Vorstufe zugetunnen a F
running gebracht. ebenso wi° die in
Das vorgewärmte Remisen λ iu fte flüssi„e
den Verdampfern 2. - _ nij-m dei,et
Phase in die Autoklaven s, - τ _ ^ ktisch
In den Verdamptern-^ - ^ bereits
keine Krusten ah. weil du.umo Amokiain
der vorgewärmten Suspension von 5. f aV.sf f?1U'™"k;u„, Ut die erfindungsgertinsichmc.i
de. W^™—- AnordnUnsen äquimäße
Anordnung den bekann , ;ΛΠ0™ ,-^ \T
valcnt. Weil aber die unmiuei . *. Heizfl5chen
vorwärmenden S^™™ Sd wird praktisch
vollständig die Verkrustung des ^""^"J^^",,
dels vermieden, wenn der ' " ' " „
wird, daß die ^^^Ξ-e wicht zu er"-verseilen
kann um hr ^»- ^ k ffizicnt
reichen. Auch hegt der >N ™aurc"» -„cm cincs
eines Dünnschichtverdampters ι ^
solchen mit fa lendem h''™ i V-rrichtun» Koeffi-
hält mit d" "^"^™£l^h C"während
zienten von 2000 bis 3000 Kea^m ·
be, den derzeitigen ,^^^„, m,. h . C nicht
gangskoeffizient 800 bis 1000 Kcal-m
übersteigt. v^rHimnfcr' 2' eine zusätzliche
4c N^^~ i^^tn™ ,η dieser Vorrichlupine'
oLpfmenge erzeugen, ^e größer ist as
die zum Vorwärmen de r aus de Λ ,rstufc ζ umfuhr
ten Suspension "forJ,mlicht ™^.£"J, Auf.
überschuss^ Dampt aV", ^ Stufe konzentriert' Der
schlußmasse in der jewtr.l.gcη St ^^^\,οτ.
abgezogene Dampf kann dem^rdampU.. ^. V
stufe zusätzlich zugeführt xverdcn^ Ui^^
richtung ™*\™*α£^™$£ Tr Su pension
Wirkung, in der die Konzentration a I
von einer Stufe zur n;ichf c"/j"™ ' ]er ]ct7ten Slu-
Die erste Injektion erfolgt^n un.r der ktzt.n :=>
fen in Form von Frischdampf und aus einer der c
stcn Stufen wird die entsprechend, DamplnuiKc
gezogen. d Λ
Dieses Verfahren, das siel au alle Stu^Ln ^
lage oder nur auf einen Te. der Anlag,
läßt, kann mit den der/e t in Betr„b bth
Anlage-cht^^cfu η wcrdu^ ^
C^, eine betrjichtHche Verbesserung
der Nutzwirkung der gesamten Αηίαμ.
Die Umwa"di7\g;x;"vi^d4ton Nad ,m so
nat ist emc Gleichgcw.chtsr^akton. die um ο
schneller und vollständiger ablauft : hoh,r dic
Konzentrat.on an freier N^0^j Jnd [^Jy".
die Temperatur ist. In ein^™^™^0,,,^
dampfung nimmt der Gehalt an freier Natronlauge
von einer Stufe zur nächsten ab und die zu Beginn schnell ablaufende Umsetzung wird trotz der Temperaturerhöhung
in dem Maße langsamer, in dem die Konzentration der freien Natronlauge abnimmt. Durch die erfindungsgemäße teilweise Verdampfung
der Aufschlußsuspension hingegen wird die Reaktion genau in den Bereichen beschleunigt, in denen sie bei
dem bisherigen Verfahren dazu neigte, langsamer zu werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet zahlreiche Vorteile: Verschiebung des Gleichgewichts in Richtung
auf einen vollständigen Aufschluß des Bauxits und infolgedessen eine bessere Aufschlußausbeute;
Verminderung des Reaktionsvolumens, d.h. der erforderlichen Apparatur; Verminderung des VoIumens
der austretenden Laugen und der damit verbundenen Wärnieverluste; wenn man die Verdampfung
während des Aufschlusses ausreichend verstärkt, kann sogar die in den Tonerdefabriken übliche
gesonderte Verdampfungsanlage überflüssig werden; man kann auch die Konzentration der Aufschlußlaugen
zu Beginn verringern und dann im Verlauf des Aufschlusses durch Verdampfen erhöhen.
Das Grundschema gemäß F i g. 5 kann in vielfältiger Weise variiert werden.
Die beiden Pumpen 6 und 7, mit denen die Lauge in den beiden Kreisläufen in Umlauf gehalten wird,
können durch eine einzige Pumpe ersetzt werden, die gleichzeitig beide Kreisläufe bedient.
In F i g. 6 wird eine großtechnische Anlage, die nach diesem Prinzip arbeitet, gezeigt. Die horizontalen
zylindrischen Kessel sind jeweils durch eine Trennwände bzw. 8' mit Dampfdurchgang9, 9' in
einen Autoklaventeil 5,5' und einen Entspannungsteil
1, 1' unterteilt. Im Autoklaventeil 5,5' wird der Laugenumlauf durch eine Trennwand 12, 12, mit
Laugendurchgang 3, 3' und Dampf durchgang 13, 13' gebremst. Der Inhalt ist ausreichend groß, damit sich
das Lösungsgleichgewicht einstellt, bevor die Suspension mit Hilfe der Pumpen 6, 6' in die Rohrbündel
der Verdampfer 2,2' gespeist wird, die mit Entspannungsdampf aus der nächsthöheren Stufe beheizt
werden. Gleichzeitig wird ein Teil der Suspension aus dem Autoklaventeil 5' mit Hilfe der Pumpe 7 in
den Mischer 4 der nächsthöheren Stufe eingespeist. Der in den Verdampfern 2,2' produzierte Dampf
wird zum Vorwärmen der aus der Vorstufe zugeführten Lauge in den Mischern 4,4' verwendet. Die Verdampfer
2, 2' und Mischer 4,4' gehen unmittelbar in den Dampfraum 14, 14' des Autoklaventeils 5. 5'
über. Über den Dampfdurchgang 9 bzw. 9' gleicht sich der Druck zwischen den Dampfräumen 14, 14'
der Autoklaventeile 5, 5' und den Dampfräumen 11. 11' der Entspannungsteile 1,1' aus. Jedes Entspannungsteil
enthält eine Vorrichtung 10 bzw. 10', mil der die Suspension aus der Vorstufe zugeführt unc
entspannt wird. Der produzierte Dampf wird air Kopf, die entspannte Lauge am Boden des Entspannungsteils
1, Γ abgezogen.
Es können auch mehrere aufeinanderfolgende Stufen in einem einzigen Zylinder kombiniert werden
der dann in seinem Inneren mit dichten Trennwän den unterteilt wird; auf diese Weise wird die Verrohrung
noch mehr vereinfacht, und die Wärmeverlusu werden noch weiter eingeschränkt.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich aucl anwenden, wenn am Anfang der Aufschlußanlage di<
geklärte Dünnlauge erhitzt und der Bauxit auf belie big bekannte Weise einer der letzten Stufen der Auf
Schlußanlage zugesetzt wird.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Verfahren zum kontinuierlichen Aufschließen von Bauxit mit einer Natriumhydroxid und
Natriumaluminat enthaltenden Aufschlußlauge in mehreren Stufen mit Autoklav und Entspannungsgefäß
unter direktem Einleiten von Dampf in die Bauxitsuspension, wobei die Aufschlußmasse
zunächst die Autoklaven mit steigender Temperatur und dann in umgekehrter Richtung
die Entspannungsgefäße durchlauf», unter Wiederverwendung des in den Entspannern erzeugten
Dampfes, dadurch gekennzeichnet, daß man in jeder Stufe einen Teil der
Bauxitsuspension aus dem Autoklav einem Verdampfer zuführt und diesen λ\ϊι Entspanuungsdampf
aus dem zugeordneten Entspannungsgefäß beheizt, den im Autoklav erzeugten Dampf in
einem Mischer in die Bauxitsuspension aus der Vorstufe einführt und die erhitzte Suspension so-
\\\: die im Verdampfer konzentrierte Suspension
in den Autoklav zurückleitet.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit Aufschlußautoklaven
(5, 5'), Entspannungsgefäßen (1, 1') und einer Anordnung zum direkten Einleiten von Dampf in
die Bauxitsuspension, gekennzeichnet durch Mischer (4, 4') vor jedem Autoklav zur Dampfeinleitung
in die Bauxitsuspension und Verdämpfer (2, 2') auf jedem Autoklav zur Dampferzeugung.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Aufschlußstufe Autoklav
und Entspannungsgefäß in einem liegenden Kessel zusammengefaßt sind, der Autoklaventeil
(5, 5') über den Dampfdurchgang (9, 9') in der Trennwand (8, 8') in Verbindung mit dem Entspannungsteil
(1, 1') steht und außerdem durch eine Trennwand (12. 12') mit Dampfdurchgang (13. 13') und Flüssigkeitsdurchgang (3, 3') unterteilt
ist und der Mischer (4, 4') und der Verdampfer (2, 2') in den Dampfraum (11, 11') des
Entspannungsteils (1, 1') übergehen.
45
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR99393A FR1523302A (fr) | 1967-03-20 | 1967-03-20 | Procédé perfectionné d'attaque continue de la bauxite par une solution de soude caustique et d'aluminate de sodium |
FR99393 | 1967-03-20 | ||
DEP0044271 | 1968-03-18 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1667823A1 DE1667823A1 (de) | 1972-11-09 |
DE1667823B2 true DE1667823B2 (de) | 1973-08-16 |
DE1667823C3 DE1667823C3 (de) | 1976-10-21 |
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ID=
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR1523302A (fr) | 1968-05-03 |
US3579294A (en) | 1971-05-18 |
OA02776A (fr) | 1970-12-15 |
DE1667823A1 (de) | 1972-11-09 |
NO125487B (de) | 1972-09-18 |
GB1227023A (de) | 1971-03-31 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |