DE2329547C3 - Verfahren zur Herstellung von Tonerde aus Bauxit nach dem Bayer-Verfahren - Google Patents

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Tonerdehydrat nach dem Bayer-Verfahren, insbesondere Abtrennung des Rotschlammes von der Aufschlußlauge.

Die Abtrennung der Aufschlußlauge von den ungelösten Bestandteilen des Bauxits, nachfolgend als Rotschlamm bezeichnet, spielt bekanntlich bei dem Bayer-Verfahren eine wesentliche Rolle. Bei diesem Verfahren wird der Bauxit mit einer im Kreislauf geführten, Natriumhydroxid und Natriumaluminat enthaltenden Lauge im Autoklav erhitzt, wobei Tonerde in Lösung geht und Rotschlamm in ungelöster Form zurückbleibt Anschließend wird die aus dem Autoklav kommende Aufschlußlauge mit Waschlauge und/oder ausgerührter Nalriumaluminatlauge verdünnt und der Rotschlamm durch Absitzenlassen, Dekantieren und Waschen in mehreren hintereinandergeschalteten Eindickern von der Lauge getrennt Aus der abgetrennten Lauge wird nach Abkühlung in Ausriihrern das Tonerdehydrat abgeschieden. Der aus den Eindickern abgezogene Rotschlamm wird auf Vakuum-Trommelfiltern von der Begleitlauge abgetrennt, mit heißem Wasser mehrmals gründlich gewaschen und entweder zur Halde befördert oder einer Verwertung, beispielsweise Ziegelherstellung, zugeführt. Das Waschwasser wird im Gegenstrom durch die Eindicker geführt und schließlich zum Verdünnen der Aufschlußlauge eingesetzt.

Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht vor allem darin, daß die zum Bauxitaufschltiß benötigte konzentrierte Natriumaluminatlauge zur Abscheidung des Tonerdehydrates verdünnt und die verdünnte Lauge vor der Verwendung zu einem neuen Aufschluß in der Eindampferstation wieder aufkonzentriert werden muß. Es hat deshalb auch nicht an Versuchen gefehlt, Verfahren zu entwickeln, bei denen die Konzentration der Aufschlußlauge derjenigen der Ausrührlauge möglichst weit angeglichen ist und die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens somit erhöht wird. Diese Versuche haben jedoch nur bei leicht aufschließbaren Bauxiten zu einem Erfolg geführt, also bei Bauxiten, die mit verdünnten Laugen aufgeschlossen werden können.

Die eben als nachteilig bezeichnete Verdünnung der konzentrierten Natriumaluminatlauge ist aber auch für die Abtrennung des Rotschlammes, die einen langwierigen und raumbeanspruchenden Prozeß darstellt, erforderlich. So werden für die Führung der Aufschlußlauge vom Verdünner bis zum Rotschlammfilter — je nach der Anzahl der dazwischengeschalteten Wascheindicker — 20 bis 40 Stunden benötigt Während dieser Zeit steht der Rotschlamm mit der Natriumaluininatlauge in Berührung, deren Konzentration vom Autoklav über den Verdünner und alle Eindickerstufen bis zum Filter abnimmt Das hat zur Folge, daß die Lauge mit Tonerde allmählich übersättigt wird und damit zur Ausscheidung von Tonerde neigt Begünstigt wird die Ausscheidung

ίο weiterhin durch vorhandene Impfkeime oder stärkerer Abkühlung der Lauge, z. B. eine Abkühlung aufgrund von Betriebsstörungen.

Es wurde schon vorgeschlagen, das Ausfallen von Tonerde in den Wascheindickern durch Zugabe von

ausgerührter Lauge in die Wascheindicker zu verhindern, also durch Erhöhung des Molverhältnisses .

Diese Methode ist aber sehr unsicher, da die ausgerührte Lauge oft noch Reste von ausgerührtem Hydrat enthält die dann als Impfkeim wirken, also das Gegenteil von Stabilisierung bewirken können.

Das beschriebene vorzeitige Ausfallen der Tonerde kann zu beträchtlichen Tonerdeverlusten (3—5%) führen, so daß bisher ein Kompromiß hinsichtlich Bauxitausbeute einerseits und Lösefähigkeit der Lauge andererseits getroffen werden mußte.

Aus konzentrierten Natriumaluminatlaugen setzt sich Rotschlamm nur sehr langsam ab, eine Eindickung auf diesem Wege ist also schwer möglich. Eine Vakuum-Filtration ist wiederum wegen der hohen Viskosität der Lauge und der geringen Feststoffkonzentration ohne jede praktische Bedeutung.

Nach Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie, 8. Aufl., Nr. 35, Teil B, Seiten 25 und 26, ist zwar schon

15, der Vorschlag gemacht worden, die Abtrennung des Flutschlamms von der Natriumaluminatlösung in Filterpressen vorzunehmen, jedoch hat dieser Vorschlag in der Praxis keine Bedeutung erlangt. Wie a.a.O. hierzu erläuternd ausgeführt wird, kann nämlich eine derartige Filtration, wenn überhaupt, nur unter sehr großen Schwierigkeiten durchgeführt werden, da das feinverteilte Eisenoxid im Rotschlamm und das während der Berührung mit dem Rotschlamm aus der Aluminatlauge ausgeschiedene AI(OH)₁ die Filter verstopfen. Dies wird

4s auch von H.Ginsberg und Fr. W. Wrigge in »Die Tonerde — Aluminiumoxid«, 1964, Walter de Gruyler 8c Co., Berlin, Seite 44, Absatz 2, bestätigt. Demnach hat man zwar in den Anfangszeiten des tJayer-Verfahrens versucht, das aufgezeigte Problem — Abtrennung

so des Kotschlamms — durch Filtration mittels Filterpressen zu lösen, die Fiitertücher und Papiereinlagen hätten sich jedoch sehr schnell verstopft Eine große Anzahl von Pressen und Hilfspersonal wäre erforderlich gewesen; außerdem seien die ersten Filtrate nicht

ss einwandfrei gewesen. Erst durch die Anwendung des

Prinzips der Schwerkraft-Beschickung der Filterpressen

sei eine Lösung für das aufgezeigte Problem gefunden worden.

Tatsächlich wurde in der einschlägigen Technik

jedoch viele Jahre hindurch ein ganz anderer Weg (Schwerkraft-Eindicker) beschritten, offenbar deshalb, weil zu große Tonerdeverluste bei der Filtration auftraten.

Es stellte sich somit die Aufgabe, Abänderungen und

fts Verbesserungen des Bayer-Verfahrens zur Gewinnung von Tonerde aus Bauxit zu finden, durch die die vorerwähnten Nachteile bei der Abtrennung des R.ilschlamms in den Schwerkraft-Eindickern behoben

und vor allem das vorzeitige Ausfallen der Tonerde verhindert werden kann.

Die Lösung der gestellten Aufgabe basiert auf der Erkenntnis, daß das vorzeitige Ausfallen dann nicht eintritt, wenn die Zeit vom Austritt aus dem Autoklav bis zur endgültigen Trennung des Rotschlammes von der Lauge drastisch herabgesetzt wird, beispielsweise von 20 bis 40 Stunden auf einige Minuten.

Nach der vorliegenden Erfindung, bei der die aus dem Autoklav kommende Aufschlußlauge, gegebenenfalls unter Zusatz von Verdünnerlauge, unmittelbar in ein Druckfilter geleitet und filtriert wird, geschieht das in der Weise, daß man die Aufschlußlauge in einem Drucktrommeldrehfilter kontinuierlich filtriert, wobei die Zeit vom Austritt der Lauge aus dem Autoklav bis zur endgültigen Trennung des Rotschlammes von der Lauge einige Minuten beträgt. Die Oberdrücke liegen bei der Filtration zwischen 0,5 und 5 at, jedoch kann auch bei höheren Drücken gearbeitet werden. Dies kann z. B. dann von Vorteil sein, wenn der Bauxitaufschluß im Autoklav oberhalb 5 at Überdruck erfolgt und die Aufschlußlauge unmittelbar aus dem Autoklav auf das Riter geführt wird.

Durch die erfindungsgemäße Druckfiltration der Aufschlußlauge wird die bei Vakuumfikration zwangsläufig eintretende Abkühlung auf etwa 70° C verhindert, so daß die Rotschlammabtrennung bei höheren Temperaturen vorgenommen werden kann; bei einer Aufschlußlauge mit einem Na2O-Gehalt von 150—200 g/l und einein Überdruck von 5 at beispielsweise bei einer Temperatur vocv 150⁰C vor dem Filter und 107⁰C nach dem Filter (1 ata) Wie sich gezeigt hat, sind derartige Laugen unter den angeg "benen Filtrationsbedingungen noch so dünnflüssig, daß die zur technischen Durchführung erforderlichen hohen Filterleistungen ohne weiteres erbracht werden können. So konnten bei Verwendung von sehr dicht gewebten Poly-propylengeweben als Filtertuch Leistungen von 1000 l/h · m² erzielt werden, wobei der Durchschlag an Feststoff im Filtrat weniger als 0,2 g/l betrug.

Dieses Ergebnis muß als überraschend angesehen werden und konnte ohne erfinderisches Zutun auf keinen Fall aus dem Stand der Technik hergeleitet werden. Es mußte aufgrund der vorherrschenden Meinung im Gegenteil erwartet werden, daß die gefürchteten Betriebsstörungen auch auf einem Druck· trommeldrehfilter auftreten würden.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens wird darin gesehen, daß der abfiltrierte Rotschlamm mit Druckwasser von 100⁰C ausgewaschen werden kann. Durch die im Vergleich zur Vakuumfiltration erhöhte Waschtemperatur kann nämlich gleichzeitig die Waschleistung derart erhöht werden, daß der Rotschlamm nur noch 1% freies NaOH enthält (bei Auswaschen im Vakuumfilter Vh-2%). Außerdem liegt die Restfeuchte bei dem aus dem Drucktrommelfilter ausgetragenen Rotschlamm um etwa 10—12% niedriger als bei solchem aus Vakuumtrommelfiltern.
Die Menge an vorzeitig ausgefallenem AI2O3 beträgt auf dem Wege vom Autoklav bis zur Auswaschung des Rotschlamms nur 0,4—0,8 Gew.-%, bezogen auf getrockneten Rotschlamm, liegt also im Vergleich zum bekannten Verfahren mit Eindickerbetrieb um etwa eine Zenerpotenz niedriger. Eine Eindickerstation ist bei dem neuen Verfahren nicht erforderlich, so daß die Zeit-Raum-Ausnutzung wesentlich verbessert wird. Anhand des nachstehenden Beispiels wird nun das erfindungsgemäße Verfahren noch näher erläutert

Beispiel

Eine Aufschlußlauge mit einem Na2O-Gehalt von ca. 150 g/I, einem ~£Π5~ -Verhältnis von 1,5 bis 1,8 und einem Feststoffgehalt von 40—80 g/l wurde kontinuierlich einem Druck-Drehfilter zugeführt Die Filterfläche betrug 0,75 m² und bestand aus einem Nadelfilztuch aus Polytetrafluoräthyien. Die Aufschlußlauge war bereits 5 min nach Verlassen des Verdünners vom Rotschlamm befreit Die erzielte Filterleistung lag bei einem Filterdruck von 2,5 at zwischen 600 und 1000 l/m² · h und der Durchschlag unterhalb 0,1 g/l.

Die Abnahme des Kuchens von der Filtertrommel erfolgte mittels Walze und die Belüftung der Abnahmezone mit Wasserdampf, wobei der Druck in der

Abblaszone des Filters um 0,5 at höher lag als in den Filterkammern selbst Wie sich gezeigt hat, reichen

jedoch auch bereits Drücke aus, die 0,2 at hoher liegen.

Abschließend wird noch darauf hingewiesen, daß die

Druckerzeugung im Filter vorzugsweise mit Niederdruckdampf erfolgt, z. B. mit Brüdendampf aus Entspannern.

Es können beispielsweise auch andere Filtertücher verwendet werden, wie solche aus Polypropylen u. a.

Polyolefinen und Polytetrafluorethylen, wobei es sich um monofile oder multifile Gewebe oder Nadelfilze handeln kann. Voraussetzung für ihre Eignung ist lediglich, daß sie gegen Alkalien beständig sind, somit eine ausreichende Dichte und Temperaturbeständigkeit aufweisen.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Tonerde aus Bauxit nach dem Bayer-Varfahren, bei dem man die aus dem Autoklav kommende Aufschlußlauge, gegebenenfalls unter Zusatz von Verdünnerlauge, unmittelbar in ein Druckfilter leitet und filtriert, dadurch gekennzeichnet, daß man die Aufschlußlauge in einem Drucktrommeldrehftlter kontinuierlich filtriert, wobei die Zeit vom Austritt der Lauge aus dem Autoklav bis zur endgültigen Trennung des Rotschlammes von der Lauge einige Minuten beträgt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Filtration Überdrücke zwischen 0,5 und 5 at anwendet