DE2345292C3 - Verfahren zur Gewinnung von Tonerde und Kaliumsulfat aus Alunit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Tonerde und Kaliumsulfat aus Alunit, bei dem man den gebrochenen Alunit mit einer Alkalilösung bei 70 bis 90° C behandelt, diese die Sulfate und Aluminate des Natriums und Kaliums enthaltende Aufschlußlösung von gelöstem Siliziumoxid durch Rühren bei Temperaturen von 100 bis 105° C in Anwesenheit von Aluminiumsilikatkristallen befreit und abfiltriert, wonach man das Filtrat der Aufschlußlösung zur Abscheidung eines Niederschlages eindampft und den Niederschlag aus Kalium- und Natriumsulfatkristallen von der eingedampften Aluminatlösung abtrennt, den Niederschlag mit einer Ätzkalilösung behandelt, das ungelöst bleibende Kaliumsulfat abtrennt und die verbleibende Natrium- und Kaliumionen enthaltende Alkalilösung zur Behandlung des Alunits zurückführt, während man durch Hydrolyse der Aluminatlösung (Filtrat nach dem Eindampfen) bei Temperaturen von 45 bis 48° C in Anwesenheit von Aluminiumtrihydroxid-Kristallen Aluminiumhydroxid ausfällt, aus dem durch Kalzinierung die Tonerde gewonnen wird.

Verfahren zur Gewinnung von Tonerde und Kaliumsulfat aus Alunit sind weitgehend bekannt. Diese Verfahren umfassen folgende Arbeitsgänge: Behandlung von Alunit mit einer Alkalilösung, wodurch Natrium- und Kaliumsulfate und -aluminate in Lösung übergehen, Ausfällen der Kalium- und Natriumsulfate aus der Lösung und anschließende Gewinnung von Kaliumsulfat aus dem Niederschlag von Kalium- und Natriumsulfaten durch Einwirkung von Ätzkali auf denselben sowie Gewinnung von Tonerde aus der Natrium- und Kaliumaluminate enthaltenden Lösung durch hydrolytische Zersetzung der letztgenannten und Kalzinieren des Niederschlages (vergl. SU-PS 72 063, 76 253 und 2 34 218).

Hauptnachteile der diese Arbeitsgänge umfassenden bekannten Verfahren bestehen darin, daß je nach dem Verhältnis vcn Ätznatron zu ÄtzkaK die im Ausgangsaluniterz enthalten sind, das Ätzkali in den Aufschlußlösungen in Mengen angesammelt wird, die diejenigen von Ätznatron übersteigen. Es kommt vor, daß der Gehalt an Ätzkali in Lösungen 60%, bezogen auf den Gesamtgehalt an beiden Ätzalkalien in der Lösung, beträgt.

Die Erhöhung des Ätzkaligehalts in der Lösung ruft eine Reihe negativer Erscheinungen hervor. Es kommt beispielsweise zur starken Verminderung der Löslichkeit der Sulfate in der Aufschlußlösung, was die Notwendigkeit zur Folge hat, die Lösungen bedeutend zu verdünnen.

Das vergrößert seinerseits Umlaufmengen der Aufschlußlösung, was nachfolgend zum unproduktiven Energieaufwand führt, der mit der Erhitzung, dem Umpumpen und Eindampfen zusätzlicher Mengen an Lösungen verbunden ist, und setzt damit die spezifische Leistungsfähigkeit der technischen Ausrüstungen herab.

Mit der Erhöhung des Ätzkaligehalts in den Aufschlußlösungen vermindert sich außerdem die Ausbeute an Kaliumsulfat aus Alunit; die Entkieselungsbedingungen der Aufschlußlösung werden verschlechtert und der Gehalt der Tonerde an Ätzkali wird z. B. um 0,2 bis 0,4% erhöht.

Bei der Weiterverarbeitung der Tonerde durch Elektrolyse greift das Ätzkali bekanntlich die Elektrolyseausrüstung stark an.

Aufgabe der Erfindung ist es, zur Vermeidung der genannten Nachteile der bekannten Verfahren, ein Verfahren zur Gewinnung von Tonerde und Kaliumsulfat aus Alunit anzugeben, das mit geringeren Mengen an Lösungen arbeitet und bei dem mit dem günstigen Verhältnis von Kaliumionen zu Natriumionen in der Aufschlußlösung die Löslichkeitsverhältnissc verschoben werden, so daß verbesserte Ergebnisse resultieren.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in der Aufschlußlösung der Anteil an Natriumionen, bezogen auf die Summe von Kalium- und Natriumionen, auf 70 bis 95 Molprozenten gehalten wird.

Die überschüssige Menge an Natriumionen kann als Ätznatron bei der Behandlung von Alunit mit Ätzalkalien eingeführt werden.

Die überschüssige Menge an Natriumionen läßt sich auch als Natriumsulfat bei der Behandlung von Kalium- und Natriumsulfaten mit Ätzkalilösung einführen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Beispielen zur Durchführung des Verfahrens näher erläutert.

Praktisch wird das Aluniterz mit einem beliebigen Gehalt an Alunit bei einem beliebigen Verhältnis von Kaliumsulfaten zu Natriumsulfaten im Alunit verarbeitet. Der Gehalt an Kaliumsulfaten im Alunit überwiegt in der Regel den Gehalt an Natriumsulfaten.

Das Aluniterz wird auf entsprechenden Brechern vorgebrochen. Nach dem Brechen gelangt das Aluniterz in eine Kugelmühle, wo es einer Zerkleinerung und gleichzeitig einer Behandlung mit einer Alkalilösung zwischen 70 und 90° C unterzogen wird. (Hier und des weiteren werden gewöhnlich verwendete Temperaturen angegeben.) Die Durchführung des Prozesses bei niedrigeren Temperaturen ist möglich, aber wirtschaftlich unvorteilhaft.

Durch Behandlung von Alunit mit einer Alkalilösung lösen sich Natrium- und Kaliumaluminate und -sulfate auf. Dann wird die Aufschlußlösung entschlammt. Die

entschlammte Lösung reinigt man von der darin gelösten Siliziumdioxidbeimengung. Die Reinigung wird durch Rühren bei einer Temperatur von 100 bis 105° C während 5 bis 6 Stunden in Anwesenheit von Alumosilikatkristallen als Kristallisationszentren durchgeführt Die siliziumdioxidfreie Lösung unterzieht man dem Eindampfen, bis Kalium- und Natriumsulfate ausfallen. Das Eindampfen der Lösung sichert gleichzeitig den erforderlichen Wasserhaushalt im Kreislauf des Verfahrens. Der Sulfatniederschlag wird von der Lösung, in der Kalium- und Natriumaluminate hauptsächlich verbleiben, abfiltriert. Man behandelt den abfiltrierten Sulfatniederschlag mit Ätzkalilösung, wodurch man den Kaliumsulfatniederschlag und die Alkalilösung erhält, die zur Behandlung von Ausgangsalunit wiederholt angewendet wird.

Die von Kalium- und Natriumsulfaten gereinigte und eingedampfte Lösung von Kalium- und Natriumaluminaten unterzieht man einer hydrolytischen Zersetzung durch Abkühlung auf 45 bis 48° C in Anwesenheit von Aluminiumtrihydroxidkristallen als Kristallisationszentren. Das ausgefallene Aluminiumtrihydroxid wird nach dem Abtrennen von der Lösung geglüht, und man erhält Tonerde. Die Lösung wird zur Behandlung von Ausgangsalunit zurückgeführt.

In den Aufschlußlösungen wird eine überschüssige Menge an Natriumionen gegenüber der an Kaliumionen im Laufe des ganzen Prozesses aufrecht gehalten. Der Gehalt an Natriumionen in der Aufschlußlösung soll mindestens 70%, bezogen auf den Gesamtgehalt an Kalium- und Natriumionen, betragen. Bei einem Gehalt an Natriumionen von unter 70% wäre es notwendig, die Aufschlußlösungen in größerem Maße zu verdünnen. Der Gehalt an Natriumionen von mehr als 95% ist möglich aber nicht sehr wünschenswert, weil in diesem Falle eine Verminderung des Kaliumsulfatgehalts im Niederschlag des Gemisches der Sulfate beim Eindampfen der Aufschlußlösung auftritt.

Dadurch, daß die Alkalilösung wiederholt zur Behandlung von Ausgangsalunit verwendet wird, läßt sich die Einführung des Überschusses an Natriumionen an zwei Stellen durchführen, und zwar kann der Überschuß an Natriumionen als Ätznatronlösung bei der Behandlung von Ausgangsalunit mit Alkalilösungen oder als Natriumsulfat auf der Stufe der Behandlung des Niederschlags von Kalium- und Natriumsulfaten mit Ätzkalilösung eingeführt werden. Durch Konstanthalten der überschüssigen Menge an Natriumionen in der Aufschlußlösung wird ein nahezu vollständiges (mindestens 85%) Ausbringen von Kaliumsulfat aus Alunit erreicht. Dabei werden die Schlammverluste an Ätzkali mindestens um 50% verringert. Beim Überschuß an Natriumionen, insbesondere im genannten Bereich von 70 bis 95%, wird ein Höchstgehalt an Kaliumsulfat im Niederschlag des Gemisches von Kalium- und Natriumsulfaten gegenüber dem Kaliumsulfatgehalt in der einzudampfenden Lösung erreicht. Bei einem Kaliumionengehalt in der Aufschlußlösung von etwa 50%, bezogen auf den Gesamtg*:halt an Natrium- und Kaliumionen, beträgt z. B. der Kaliumsulfatgehalt im Niederschlag etwa 70%, und bei einem Kaliumionengehalt in der Aufschlußlösung von etwa 20%, bezogen auf den Gesamtgehalt an Kalium- und Natriumionen, macht der Kaliumsulfatgehalt im Sulfatniederschlag 57 bis 60% aus.

Bei der hydrolytischen Zersetzung der aluminathaltigen Lösung sichert der Überschuß an Natriumionen einen geringeren Ätzkaligehalt im Aluminiumtrihydroxid, beziehungsweise in der Tonerde. Wie Versuche gezeigt haben, übersteigt der Ätzkaligehalt in der Tonerde 0,1 % nicht.

Nachfolgend werden Beispiele zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens angeführt

Beispiel 1

Es wurde ein etwa 55% Alunit enthaltendes Aluniterz genommen, wobei der Gehalt an Kalium- und Natriumsulfat im Alunit 96% bzw. 4%, bezogen auf den Gesamtgehalt an Kalium- und Natriumsulfaten, betrug.

1 t des obengenannten zu behandelnden Aluniterzes enthielt 200 kg AI₂O₃,210 kg SO₃,60 kg K₂0,2 kg Na₂O. 100 kg H₂0,430 kg taubes Gestein.

In diesem und dem nachfolgenden Beispiel entsprechen die Verfahrensweise und Temperaturverhältnisse den in der Beschreibungseinleitung angegebenen.

Bei der Behandlung von Aluniterz wurde ein Gehalt an Natriumionen von 90% in der Aufschlußlösung, bezogen auf den Gesamtgehalt an Natrium- und Kaliumionen, gehalten. Hier und weiter ist die Einführungsstelle des Überschusses an Natriumionen bedeutungslos.

Die Zusammensetzung der Alkalilösung zur Behandlung des Aluniterzes war wie folgt: 61 kg K₂O, 550 kg Na₂0,180 kg AI₂O₃,100 kg SO₃,3100 kg H₂O.

Nach der Behandlung des Alunits hatte die Aufschlußlösung folgende Zusammensetzung: 118 kg K₂0,532 kg Na₂0,360 kg Al₂O₃,300 kg SO₃,3200 kg H₂O.

Nach dem Abdampfen von 1200 kg Wasser aus der Aufschlußlösung wurde der Sulfatniederschlag erhalten, der 120 kg K₂0,80 kg Na₂0,205 kg SO₃ enthielt.

Nach der Behandlung des Sulfatniederschlags mit Ätzkalilösung erhielt man 433 kg Kaliumsulfatniederschlag, der als Beimenung etwa 5% Natriumsulfat enthielt. Das Ausbringen von Kaliumsulfat aus Alunit betrug dabei 95%.

Durch hydrolytische Zersetzung der eingedampften Lösung, die hauptsächlich Natrium- und Kaliumaluminate enthielt, und anschließendes Glühen des niedergeschlagenen Aluminiumtrihydroxids erhielt man 180 kg Tonerde mit etwa 0,04% Ätzkali.

Beispiel 2

Es wurde ein Aluniterz in einer Menge von 1 t bei einem Alunitgehalt von etwa 50% genommen, wobei der Gehalt an Kalium- und Natriumsulfaten im Alunit 60% bzw. 40%, bezogen auf den Gesamtgehalt an Kalium- und Natriumsulfaten, betrug.

1 t des obengenannten Aluniterzes enthielt 185 kg Al₂O₃, 194 kg SO₃, 34 kg K₂O, 15 kg Na₂O, 70 kg H₂O. 500 kg taubes Gestein.

In der Aufschlußlösung wurde ein Gehalt an Natriumionen von 80%, bezogen auf den Gesamtgehalt an Natrium- und Kaliumionen, gehalten.

Die Ausgangslösung hatte folgende Zusammensetzung: 110 kg K₂0,440 kg Na₂0,170 kg Al₂O₃,61 kg SO₃, 3250 kg H₂O.

Nach der Behandlung des Alunits besaß die Aufschlußlösung folgende Zusammensetzung: 138 kg K₂O. 439 kg Na₂O, 340 kg AI₂O₃, 245 kg SO₃, 3320 kg H₂O.

Nach dem Abdampfen von 1400 kg Wasser aus der Aufschlußlösung wurde der Sulfatniederschlag erhalten, der 120 kg K₂0,57 kg Na₂0,184 kg SO₃ enthielt.

Nach der Behandlung des Sulfatniederschlags mit der

Ätzkalilösung erhielt man 392 kg Kaliumsulfatniederschlag, der als Beimengung etwa 5% Natriumsulfat enthielt. Das Ausbringen von Kaliumsulfat aus Alunit betrug dabei 83%.

Man erhielt 170 kg Tonerde mit etwa 0,07% Ätzkali.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Gewinnung von Tonerde und Kaliumsulfat aus Alunit, bei dem man den gebrochenen Alunit mii. einer Alkalilösung bei 70 bis 90° C behandelt, diese die Sulfate und Aluminate des Natriums und Kaliums enthaltende Aufschlußlösung von gelöstem Siliziumoxid durch Rühren bei Temperaturen von 100 bis 105° C in Anwesenheit von Aluminiumsilikatkristallen befreit und abfiltriert, wonach man das Filtrat der Aufschlußlösung zur Abscheidung eines Niederschlages eindampft und den Niederschlag aus Kalium- und Natriumsulfatkristallen von der eingedampften Aluminatlösung abtrennt, den Niederschlag mit einer Ätzkalilösung behandelt, das ungelöst bleibende Kaliumsulfat abtrennt und die verbleibende Natrium- und Kaliumionen enthaltende Alkalilösung zur Behandlung des Alunits zurückführt, während man durch Hydrolyse der Aluminatlösung (Filtrat nach dem Eindampfen) bei Temperaturen von 45 bis 48° C in Anwesenheit von Aluminiumtrihydroxis-Kristallen Aluminiumhydroxid ausfällt, aus dem durch Kalzinierung die Tonerde gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Aufschlußlösung der Anteil an Natriumionen, bezogen auf die Summe von Kalium- und Natriumionen, auf 70 bis 95 Mol-% gehalten wird.

   30