DE2158130B2

DE2158130B2 - Verfahren zum Beschleunigen des Absetzens von Rotschlamm

Info

Publication number: DE2158130B2
Application number: DE2158130A
Authority: DE
Inventors: Jürgen 4151 Willich Gräfe; Claus Dipl.-Chem. 4190 Kleve Kelch; Helmut Dipl.-Chem. Dr. 2000 Hamburg Roederer
Original assignee: CPC Maizena GmbH
Current assignee: CPC Maizena GmbH
Priority date: 1971-11-24
Filing date: 1971-11-24
Publication date: 1982-01-07
Also published as: DE2158130C3; DE2158130A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Beschleunigen des Absetzens von Rotschlamm mit Hilfe von Stärkelösung.

Bei der Aufbereitung von Bauxit nach dem Bayer-Verfahren (deutsches Patent 65 604) werden die Bauxitbrocken zerkleinert, gegebenenfalls getrocknet, gemahlen und im Autoklav bei 180⁰C und 8 bis 11 · 10⁵Pa durch Einwirkung von konzentrierter Natronlauge aufgeschlossen. Bei diesem Vorgang geht der Tonerdeanteil als Natriumaluminat in Lösung.

Die Oxide des Eisens, Titans und anderer Metalle bleiben dabei ungelöst Die bilden eine Trübe und werden als Rotschlamm bezeichnet Infolge starker Wechselwirkungen mit der hochkonzentrierten Lösung zeigen sie keine Neigung zum Absetzen.

Um den Rotschlamm zu aggregieren, werden daher meist Flockungsmittel eingesetzt. Häufig verwendet man hierfür synthetische Mittel, wie Polyacrylate oder Polymethacrylate. Diese weisen jedoch den Nachteil auf, den Schlamm stark zu komprimieren. Hierdurch läßt er sich nur schwer oder gar nicht aus den Absetzbehältern entfernen. Zudem sind diese synthetisehen Flockungsmittel relativ teuer.

Noch gebräuchlicher sind daher Flockungsmittel auf Stärkebasis, die diesen Nachteil nicht zeigen, d. h. der Schlamm wird bei ihrer Verwendung nicht so stark komprimiert und läßt sich leicht von der Aluminatlösung trennen. Auch ist die Filtrierbarkeit und die Auswaschbarkeit besser als bei der Verwendung synthetischer Flockungsmittel. Bekannte derartige Flockungsmittel auf Stärkebasis sind Maisstärke und Kartoffelstärke, die vor der Verwendung durch Erwärmen auf Temperaturen zwischen 80 und 95° C aufgeschlosssen bzw. verquollen werden. Bei der Verwendung von in üblicher Weise aufgeschlossenen Stärken als Flockungsmittel für Rotschlamm werden jedoch relativ große Mengen Stärke benötigt Man hat deshalb schon versucht, den Aufschluß bzw. die Verkleisterung der Stärke unter Verwendung von relativ starken Alkalilaugen, z. B. etwa 2,5%iger Natronlauge und bei hohen Temperaturen von 100⁰C und darüber durchzuführen (US-Patentschriften 2 280 998 und 2 981 600), ohne damit jedoch befriedigende Ergebnisse erzielen zu können. Eine Senkung der zur Erzielung einer brauchbaren Ausflockung des Rotschlamms erforderlichen Stärkemengen auf wirtschaftlich und technisch annehmbare Werte war vielmehr nur durch die Mitverwendung von Hilfsflockungsmittelzusätzen, insbesondere Borverbindungen, wie Borsäureanhydrid und Natriummetaborat, zu erreichen (US-Patentschrift 2 935 377), die jedoch ihrerseits nicht nur teuer sind, sondern auch bei der weiteren Aufarbeitung der vom Rotschlamm befreiten Aluminaüauge stören.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, die bekannten Verfahren zum Beschleunigen des Absetzens von Rotschlamm mit Hilfe von Stärkelösung dahingehend zu verbessern, daß eine ausreichend rasche Ausflockung und Sedimentation des Rotschlamms mit geringeren Stärkemengen erzielt wird, als dies nach dem Stand der Technik möglich war, ohne teure und bei der weiteren Aufarbeitung der von Rotschlamm befreiten Aluminatlauge störende Hilfsflockungsmittel zu verwenden.

Es wurde gefunden, daß sich diese Aufgabe überraschenderweise dadurch lösen läßt, daß man native oder modifizierte Stärke in Form einer 0,5- bis 2,5%igen wäßrigen Dispersion als Flockungsmittel der rotschlammhaltigen Aluminatlauge zusetzt, wobei die Stärke entweder durch Erwärmen einer wäßrigen Stärkesuspension unter Druck auf Temperaturen im Bereich von etwa 110 bis etwa 150° C oder durch eine 0,5- bis l.O^oige wäßrige Alkalilauge in den vollständig kolloidgelösten Zustand übergeführt wurde.

Bei dem vorstehend genannten »vollständig kolloidgelösten Zustand« ist die Außenmembran des Stärkekorns völlig zerstört, so daß eine vollständig homogene kolloide Lösung vorliegt, in der die bei normalen Stärkekleistern bzw. -lösungen anzutreffenden, durch schwache Wasserstoffbrückenbindungen zusammengehaltenen, heterogenen Stärkemolekülkomplexe bzw. -aggregate im wesentlichen vollständig desintegriert sind, ohne daß ein nennenswerter Abbau der Stärke durch Spaltung von echten chemischen bzw. Hauptvalenzbindungen gegeben ist. Dieser Zustand ist dem Fachmann, ebenso wie die charakteristischen Theologischen Eigenschaften, an denen sein Vorliegen zu erkennen ist, aus der Literatur bekannt (vergleiche z. B. Ralph W. Kerr, »Chemistry and Industy of Starch«, 1950, Academic Press Inc. Publishers, New York, N.Y., Seiten 254 bis 256).

Wie sich gezeigt hat, ist es selbst bei längerem Erwärmen einer 0,5- bis 2,5% igen wäßrigen Stärkesuspension auf 80 bis 95° C nicht zu erreichen, eine Stärkedispersion zu erhalten, in der die Stärke in vollständig kolloidgelöstem Zustand vorliegt.

Die Überführung der Stärke in den vollständig koloidgelösten Zustand kann jedoch, wie bereits erwähnt, durch Erhitzen einer wäßrigen Stärkesuspension unter Druck auf Temperaturen im Bereich von etwa 110 bis etwa 150" C erfolgen. Wahlweise kann die Stärke auch durch eine 0,5- bis l,0%ige wäßrige Alkalilauge in den vollständig kolloidgelösten Zustand übergeführt werden. Dabei kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung so verfahren werden, daß der Alkaligehalt der wäßrigen Alkalilauge mit Rückführlauge eingestellt wird, die vom Aluminiumhydroxid befreit ist.

Erfindungsgemäß wird durch überführen der Stärke in vollständig kolloidgelösten Zustand eine wesentliche Herabsetzung der für die Flockung von Rotschlamm erforderlichen Stärkemenge erreicht.

Für die Zwecke der Erfindung eignen sich nicht nur

wäßrige Dispersionen von nativen Stärken, wie Kartoffelstärke und Maisstärke, sondern auch modifizierte Stärken.

Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung und — in Verbindung mit dem Vergleiclisversuch — deren Vorteile gegenüber dem Stand der Technik.

Um die Flockungs- bzw. Sedimentationswirkung der in vollständig kolloidgelösten Zustand fibergeführten Stärke im Vergleich zu einer in üblicher Weise verquollenen Stärke zu ermitteln, wurde dabei wie folgt verfahren: Jf. 1000 ml rotschlamnihaltige Aiuminatlauge wurden mit 2£ bzw. 5,0 ml der l%igen Stärkelösung gründlich durchmischt, worauf man die Mischung jeweils in einen lOOO-nil-Meßzylinder überführt und das Absetzvolumen nach 5, 10,15, 20, 25, 30, 45, 60, 90 und 120 Minuten ermittelt

Die den folgenden Beispielen zugrundeliegenden Versuche wurden mit einem australischen WEIPA-Bauxit durchgeführt Die Aufschlußlauge hatte eine Dichte von D = 1,270; die Temperatur betrug 80 Lis 90⁰C. Die AJuminatlauge war wie folgt zusammengesetzt:

Bestandteile

g/I

Al₂O₃
NaOH
Rotschlamm

120 bis 150

130 bis 150

50 bis 80

Vergleichsversuch

1 kg Kartoffelstärke oder Maisstärke wurde in 1001 Wasser suspendiert und 10 Minuten lang auf 80 bis 90° C erhitzt Von der erhaltenen l°/oigen Stärkelösung wurden einer Rotschlamm enthaltenden Aiuminatlauge 2,5 bzw. 5,0 ml, entsprechend einer Menge von 25 bzw. 50 mg Stärke je Liter Aiuminatlauge, zugesetzt und damit gründlich vermischt. Die Sedimentationszeit ist dabei bei dem Versuch mit 50 mg Stärke (Kurve B) gegenüber dem Versuch mit 25 mg Stärke (Kurve A) deutlich verkürzt (A b b. 1).

Beispiel 1

Eine 15%ige wäßrige Kartoffelstärke- oder Maisstärkesuspension wurde in einem kontinuierlichen Kocher bei Temperaturen zwischen 120 und 130° C in vollständig kolloidgelötten Zustand übergeführt und durch eine dem Kocher nachgeschaltete Verdünnungseinrichtung auf eine Endkonzentration von 1% gebracht Von dieser Lösung wurden der rotschlammhaltigen Aiuminatlauge je Liter 2£ml entsprechend 25 mg Stärke zugesetzt und damit gründlich vermischt. Es wurde etwa die gleiche Sedimentationszeit erzielt, wie mit 50 mg nach dem Vergleichsversuch in herkömmlicher Weise aufgeschlossener und disper-ο gierter Stärke (vergleiche A b b. 1, Kurve 5Jl

Beispiel 2

Eine Suspension von 100 g Kartoffel- oder Maisstärke in 21 Wasser wurde mit 150 ml 10%iger Natronlauge verrührt Nach einer Reifezeit von 15 bis 30 Minuten bzw. Überführung in vollständig kolloidgelösten Zustand wurde mit 81 kaltem Wasser, wahlweise etwa 80°C warmem Kondenswasser, auf eine Stärkekonzentration von 1% verdünnt Von dieser Lösung wurden der rotschlammhaltigen Aiuminatlauge je Liter 24 ml entsprechend 25 mg Stärke zugesetzt und damit gründlich vermischt. Es wurde etwa die gleiche Sedimentationszeit erzielt wie mit 50 mg nach dem Vergleichsversuch in herkömmlicher Weise verkleisterter und dispergierter Stärke (vergleiche A b b. 1, Kurve

Beispiel 3

Eine Suspension von 40 kg Kartoffelstärke in 10001 Wasser wurde mit soviel vom Aluminiumhydroxid befreiter Rückführlauge versetzt daß die Stärke als Alkalistärke in Lösung ging bzw. in vollständig kolloidgelösten Zustand übergeführt wurde. Hierfür ist eine Alkalikonzentration von 0,5 bis 1,0% erforderlich.

Nach einer Reifezeit von 15 bis 30 Minuten wurde mit Wasser auf einen Stärkegehalt von 1% verdünnt Von dieser Lösung wurden der rotschlammhaltigen Aiuminatlauge je Liter 2,5 ml entsprechend 25 mg Stärke zugesetzt und damit gründlich vermischt. Es wurde etwa die gleiche Sedimentationszeit erzielt, wie mit 50 mg in herkömmlicher Weise, wie im Vergleichsversuch angegeben verkleisterter und dispergierter Stärke (vergleiche A b b. 1, Kurve 5Jl

In A b b. 1 ist auf der Abszisse die Sedimentationszeit (min.) und auf der Ordinate das Sedimentationsvolunien (ml) aufgetragen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Beschleunigen des Absetzens von Rotschlamm mit Hilfe von Stärkelösung, dadurch gekennzeichnet, daß man native oder modifizierte Stärke in Form einer 0,5- bis 2,5°/oigen wäßrigen Dispersion als Flockungsmittel der rotschlammhaltigen Aluminatlauge zusetzt, wobei die Stärke entweder durch Erwärmen einer wäßrigen Stärkesuspension unter Druck auf Temperaturen im Bereich von etwa 110 bis etwa 150⁰C oder durch eine 0,5- bis l,0%ige wäßrige Alkalilauge in den vollständig kolloidgelösten Zustand übergeführt wurde.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Alkaligehalt der wäßrigen Alkalilauge mit Rückführlauge eingestellt wurde, die vom Aluminiumhydroxid befreit worden war.

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