DE2335732A1

DE2335732A1 - Verfahren zum aufschliessen von goethit enthaltenden bauxiten

Info

Publication number: DE2335732A1
Application number: DE19732335732
Authority: DE
Inventors: Maria Dipl-Chem-Ing Or Kelemen; Ferenc Dipl-Chem-Ing Orban; Tihamer Dipl-Chem-Ing D Pinter; Gyoergy Dipl-Chem-Ing Sigmond; Peter Dipl-Chem-Ing D Siklossy; Karoly Dipl-Chem-Ing Solymar; Pal Dipl-Chem-Ing Toht; Janos Dipl-Chem-Ing Dr Zambo
Original assignee: MAGYAR ALUMINIUM; Femipari Kutato Intezet
Current assignee: MAGYAR ALUMINIUM; Femipari Kutato Intezet
Priority date: 1972-07-14
Filing date: 1973-07-13
Publication date: 1974-01-31
Also published as: FR2208841B1; IN139043B; CA991414A; JPS4984997A; GB1382980A; JPS5213798B2; HU164863B; AU5750673A; FR2208841A1; DE2335732B2; SU529806A3; IT994952B

Description

DR. STEPHAN G. BESZEDES 806 DACHAU bei MÖNCHEN

POSTFACH 1168

PATENTANWALT _{AM HE},_{DEWEQ 2}

TELEPHON: DACHAU 43 71

Postscheckkonto München 1368 71 Bankkonto Nr. 90 637 bei der Kreis- und Stadtsparkasse Dachau-lndorsdorf

P 626

Beschreibung zur Patentanmeldung

ALUTERY ALTJMHITJMIPAEI TERVEZ(T VALLALAT , Budapest, Ungarn

und

FEMIPAHI IOJTATO IKTEZET Budapest, Ungarn

betreffend

Verfahren zum Aufschließen von Goethit enthaltenden Bauxiten

Mehr als 90% der Weltproduktion von Tonerde wird nach dem Bayer-Verfahren durchgeführt, wobei der Hydrargillit- (Gibbsit-) beziehungsweise Böhmit/Diaspor-ii-rt des aufzubereitenden Bauxites entsprechend Aufschlußtemperaturen von 100 bis 140° C beziehungsweise 200 bis 250°C oder nicht erheblich darüber angewandt werden. Der überwiegende Teil des Bauxitvorrates der Erde besteht aus lateritischen Bauxit der Hydrargillitart, welcher im allgemeinen 3 bis 20% Böhmit und gegebenenfalls auch 1 bis 2%

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Diaspor sowie als vorherrschendes Eisenmineral Goethit enthält. In das Gitter des Goethites können durch isomorphen Ersatz höchstens 33 Mol-% Aluminium an Stelle des Eisens eingebaut sein, was in der Aluminiumoxydausbeute in einzelnen Fällen einen Verlust von 5 bis 10% verursachen kann. Es wurde festgestellt, daß außer dem Aluminium auch das Vanadium in das Gitter des Goethites eingebaut wird und auf diese Weise unter den Bedingungen des Aufschlusses ebenfalls nicht in die Aluminatlauge in Lösung geht.

In den Karstbauxiten vom Böhmit/Hydrargillit-Typ kommt meistens neben Hämatit auch Goethit in beträchtlicher Menge vor. Im Temperaturbereich von 200 bis 250°C beziehungsweise nicht erheblich darüber, der bei der Aufbereitung der ungarischen, französischen und jugoslawischen Bauxite dieses Typs in Frage kommt, bleibt das aluminiumhaltige Goethitmineral unverändert, wodurch einerseits der Verlust an nicht aufgeschlossenem AIpO^ erhöht wird und andererseits der entstehende Rotschlamm infolge der lockereren Kristallstruktur des Goethites sich schlecht absetzt und beim Filtrieren und Waschen Schwierigkeiten bereitet. Auch geht bei solchen Bauxiten weniger Vanadium in Lösung. Es ist bekannt, daß der Goethitgehalt der Bauxite aus Drnis und Iszkaszentgyörgy auch in Rohraufschlußvorrichtungen nur bei Temperaturen von 320 bis 3^0°C in Hämatit überführt werden kann.

Manche Bauxite enthalten auch Lepidokrokit und Maghemit (Magnetit + Hämatit). In den letzteren sind meistens durch isomorphen Ersatz größere Mengen Aluminium eingebaut, welches ähnlich wie im Falle des Alumogoethites eine Verringerung der Tonerdeausbeute und eine Verschlechterung der Abtrennbarkeit des Rotschlammes verursacht. Auch im Verhalten ähnelt der Maghemit dem Goethit. Die Lösung des Problemes wurde lange Zeit nur im Rösten des Bauxites gesehen.

Aus neueren Mitteilungen im Fachschrifttum ist es bekannt, daß beim Aufschluß von Bauxiten, die Goethit mit isomorph

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eingebautem Aluminium enthalten, die Umwandlung des Alumogoethites zu Hämatit in Gegenwart von CaO bei niedrigeren Temperaturen vor sich geht. Die Umwandlungsgeschwxndigkeit und der Umwandlungsgrad hängen auch von der Zeitdauer des Aufschlusses und von der Zusammensetzung der zum Aufschluß verwendeten Aluminatlauge ab und können durch Änderung dieser Faktoren beeinflußt werden. Der Erhöhung der Temperatur, der Laugenkonzentration und des Molverhältnisses jdas heißt des Quotienten der in der Lösung vorliegenden Molzahlen von (kaustischem) Na^O^ und AIpO, , wobei NapO^. den am Aluminium gebundenen und in Form von NaOH vorliegenden Natriumgehalt der Lösung als Na₂O ausgedrückt bedeutet]} nach dem Aufschluß sind jedoch teilweise aus apparativen und teilweise aus verfahrenstechnischen und wirtschaftlichen Gründen Grenzen gesetzt. So wird eine Temperatur von erheblich über 25O°C in Autoklavenreihen in der Praxis nicht verwendet, bei der Anwendung des mit höheren Temperaturen arbeitenden Rohraufschlusses ist gegenwärtig noch mit technischen Schwierigkeiten zu rechnen und die Hochtemperaturvariante des Rohraufschlusses hat sich als allgemeine technische beziehungsweise industrielle Praxis noch nicht eingebürgert. Die Steigerung des Molverhältnisses nach dem Aufschluß verringert wiederum den Wirkungsgrad des Bayer-Kreisverfahrens.

Aufgabe der Erfindung ist es, den im Bauxit enthaltenen Goethit unter den Bedingungen des Bayer-Verfahrens bei einer Temperatur von unter oder nicht erheblich über 250°C ohne wesentliche Erhöhung des Molverhältnisses nach dem Aufschluß auf hydrothermalem 7/ege zu Hämatit umzuwandeln und dadurch eine wesentliche Verbesserung der Tonerdeausbeute, des Lösens von "VpO^ sowie des Absetzens, der Filtrierbarkeit und Waschbarkeit des Rotschlammes zu erreichen.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der überraschenden neuen Feststellung, daß bei gemeinsamer Gegenwart

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von CaO und NaGl die Umwandlung des Alumogoethites in unvorhergesehener Weise beschleunigt wird und dadurch bei den der gegenwärtigen Praxis entsprechenden Temperaturen ohne Verminderung der in der Volumeinheit gelösten AloO^-Menge, also in der Nähe des Gleichgewichtsmolverhältnisses, mit außerordentlich günstigem Wirkungsgrad durchgeführt werden kann. Dementsprechend gehen der in das Gitter des Goethites eingebaute ΑΙοΟχ- und VoOc-Gehalt in Lösung und infolge der Umwandlung des Goethites zu Hämatit wird die Abtrennbarkeit des Rotschlammes wesentlich verbessert.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zum Aufschließen von Goethit enthaltenden Bauxiten nach dem Bayer-Verfahren zum Herauslösen des im Goethit gebundenen Al^O-7 und V_o0_c und Umwandeln des Goethites zu Hämatit bei ei-

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ner Temperatur von 220 bis 280 C, vorzugsv/eise 240 bis 250 G, mit Aluminatlauge mit einer Konzentration von 100 bis 300 g/l, vorzugsv/eise 200 bis 250 g/l, Na_o0_v , welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der Aufschluß in Gegenwart von 1 bis 6 Gew.-% CaO, bezogen auf das Trockengewicht des Bauxites, und 0,5 bis 12 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 4 Gew.-%, NaCl, bezogen auf das Trockengewicht des Bauxites, durchgeführt wird.

Im beiliegenden Diagramm sind die Ergebnisse, welche beim Aufbereiten eines Goethit enthaltenden Bauxites nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielt wurden, dargestellt. Bei der Durchführung von 2 Versuchsreihen wurden zur Aufschlußlauge , die 240 g/l Na₅O^ und 113 g/l Al₂O, enthielt, im ersten Falle 3 Gew.-% gebrannter Kalk (GaO), bezogen auf das Trockengewicht des Bauxites, zugegeben und der Bauxit wurde mit dieser aufgeschlossen (Kurve 1) und im zweiten Falle wurden außerdem noch etwa 3 Gew.-% NaCl, bezogen ebenfalls auf das Trockengewicht des Bauxites, zugesetzt, was einer Konzentration von 10 g/l NaCl entsprach (Kurve 2). Es wurde 1 Stunde lang bei 24-5°C aufgeschlossen.

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Auf der Abszisse ist das nach dem Aufschluß erreichte Molverhältnis der Aluminatlauge aufgetragen. Auf der Ordinate ist die zu Hämatit umgewandelte Goethitmenge (Goethit/Maghemit-Menge) in Prozenten und ferner die aus dem Gitter des Goethites zusätzlich herausgelöste Al^O^-Menge in Prozenten angegeben, wobei die nach dem üblichen Bayer-Verfahren erreichte Aufschlußausbeute als 100% angenommen wurde und damit gleichzeitig also die bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erreichbare Mehrausbeute an Tonerde in Prozenten angegeben ist; weiterhin ist auf der Ordinate die Menge des in Lösung gegangenen VoO,- in Prozenten aufgetragen, wobei die im Bauxit insgesamt enthaltene VoO,--Menge als gleich 100% zugrundegelegt wurde. Die beiden Kurven zeigen, daß durch die gemeinsame Gegenwart von NaOl und CaO im Vergleich zum in Gegenwart von CaO allein durchgeführten Aufschluß in der Nähe des Gleichgewichtsmolverhältnisses die Umwandlung von Goethit zu Hämatit von 30 bis 35% auf 80 bis 85% und damit proportional die zusätzlich in Lösung gehende Al₂O,- und VoOt-Menge zunahm. Durch NaCl allein ohne Zusatz von CaO wird die Umwandlung des Goethites zu Hämatit nicht bewirkt.

Die Verbesserung des Absetzens wurde durch Absetz- und Filtrierbarkeitsprüfungen sowie durch Messung der spezifischen Oberfläche des Rotschlammes nach dem BET-Verfahren bestimmt.

Es wurde festgestellt, daß in der Nähe des Gleichgewichtsmolverhältnisses (Molverhältnis = 1,25 bis 1,30) die Absetzfähigkeit und Filtrierbarkeit des nur mit Kalk aufgeschlossenen Rotschlammes um etwa 30% ungünstiger ist als die des in der gleichzeitigen Gegenwart von CaO und NaCl gewonnenen Rotschlammes. Die Verbesserung der Absetzfähigkeit äußert sich auch in der Verringerung der spezifischen Oberfläche des Rotschlammes eindeutig. Die spezifische Oberfläche betrug nämlich

im ersten Fall 24,3 m /g, während sie im zweiten Fall 11,7 κ /S war. Die Verbesserung der Abtrennbarkeit des Rotschlammes ist dem Grad der Umwandlung des Goethites zu Hämatit

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proportional.

Die Zunahme des in Lösung gehenden VpO,--Anteiles wurde durch Analyse des VpO,--Gehaltes des Bauxites und Rotschlammes sowie durch Bestimmung des VpOc-Gehaltes der Aufschlußlauge vor und nach dem Aufschluß festgestellt.

Bei den Untersuchungen wurde festgestellt, daß etwa 40% des V20c-Gehaltes der goethitischen Bauxite im Goethit gebunden sind. Daher kann der Anteil des in Lösung gehenden VpOc durch das erfindungsgemäße Verfahren von 20 bis 30% auf 60 bis 70% erhöht werden. Die zusätzliche Tonerdemenge, die aus dem Goethit gewonnen werden kann, beträgt im allgemeinen 2 bis

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Aufschlußtemperatur dem Goethitgehalt des Bauxites und den Bindungskräften der im Goethit gebundenen Aluminiumatome entsprechend zu 220 bis 280°C, vorzugsweise 240 bis 25O°C, gewählt und der Aufschluß in der gemeinsamen Gegenwart von 1 bis 6 Gew.-% CaO und 0,5 bis 12 Gew.-% NaCl, jeweils bezogen auf das Trockengewicht des Bauxites, durchgeführt. Die Konzentration der Aufschlußlauge wird grundsätzlich dem wirtschaftlichen Optimum der Jeweiligen Variante des Bayer-Verfahrens angepaßt und beträgt wie bereits erwähnt 100 bis 300 g/L, vorzugsweise 200 bis 250 g/l,

Falls eine Aufschlußtemperatur von über 250 C angebracht ist, soll der Aufschluß zweckmäßigerweise in einer Rohraufschlußvorrichtung vorgenommen werden.

Die Erfindung wird an Hand des folgenden nicht als Beschränkung aufzufassenden Beispieles näher erläutert.

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Beispiel

Es wurden 3?0 kg Bauxit und 11 kg (3 Gew.-%) CaO in 1 ar Lauge, die 240 g/l Na₂O_k und 10 g/l NaCl enthielt und deren Molverhältnis 3j4 betrug, eingebracht. Es wurde bei 245°G 1 Stunde lang aufgeschlossen. Nach dem Aufschluß betrug das Molverhältnis 1,34- (Kurve 2, Punkt A des Diagrammes).

Die Zusammensetzung des Bauxites und des Rotschlammes (chemische Zusammensetzung und Zusammensetzung nach Mineralien) ist in der folgenden Tabelle zusammengestellt.

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Tabelle

Zusammensetzung des Bauxites und des Rotschlammes

Bestandteil	Bauxit	Rotschlamm
AIoOz im Böhmitteil	25,0%	-
AIpO, im Hydrargillitteil	16,0%	-
Al₂O, im Goethitteil	2,1%	0,6%
AIoOz im Kaolinitteil	5,0%	-
AIpO₇T im Diasporteil	1,5%	-
AIpO, im Hämatitteil	0,2%	0,2%
AIpO₇ im Maghemitteil	0,5%	-
Al₂O₅ im Na/Al-silikat-Teil	-	11,8%
Gesamt-Al₂0v	50,1%	12,6%
ΡβρΟ, im Goethitteil	10,2%	2,7%
FepO₇ im Hämatitteil	5,o%	40,5% ,
C-. ^y FepOx im Maghemitteil	5,5%	~*
Gesamt-FepO^	18,7%	45,0%
Gesamt-TiO₂	2,4%	5,5%
Gesamt-SiOp	6,4%	14,7%
VpOc laugelöslich	0,05%	0,00%
im Goethitteil	0,04%	0,015%
in den Anteilen der rest
lichen Mineralien	0,05%	0,065%
Gesamt-V₂Oc	0,10%	0,08%
Na₂O	-	8,8%
CaO	-	6,9%
Glühverlust	19,2%	7,4%

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Unter den genannten Bedingungen wurde der Diaspor vollständig aufgeschlossen und der Umwandlungsgrad des Alumogoethites und des Alumomaghemites zu Hämatit betrug 85%· Die Aluminiumausbeute stieg von den mit dem herkömmlichen Bayer- -Yerfahren erreichbaren 84% auf 89%» was die Folge des Aufschlusses der Mineralien Alumogoethit und Diaspor ist. Das Molverhältnis von Na^O zu SiO₂ im Rotschlamm betrug gegenüber dem herkömmlichen Verhältnis von 0,75 bis 0,80 nur 0,60. Der Anteil des aus dem Bauxit in Lösung gegangenen Vp^ 5 stieg von 30% auf 64%.

Patentanspruch

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Claims

- ίο -

Patentanspruch

Verfahren zum Aufschließen von Goethit enthaltenden Bauxiten nach dem Bayer-Verfahren zum Herauslösen des im Goethit gebundenen AIpO^ und VpOc und Umwandeln des Goethites zu Hämatit bei einer Temperatur von 220 bis 280⁰C, vorzugsweise 24-0 bis 25O°C, mit Aluminatlauge mit einer Konzentration von 100 bis 300 g/l, vorzugsweise 200 bis 250 g/l, Na_o0_v , dadurch gekennzeichnet, daß man

C-. JV

den Aufschluß in Gegenwart von 1 bis 6 Gew.-% CaO, bezogen auf das Trockengewicht des Bauxites, und 0,5 12 Gew.-% NaCl, bezogen auf das Trockengewicht des Bauxite s, durchführt.

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