DE2360112C3

DE2360112C3 - Gewinnung von Tonerde und Kaliumsulfat aus Alunit

Info

Publication number: DE2360112C3
Application number: DE2360112A
Authority: DE
Inventors: Aleksandr V. Bogdanov; Nikolaj I. Eremin; Ivan T. Jamin; Gakif S. Nasyrov; Boris A. Stoljar
Original assignee: VSESOJUZNYJ NAUTSCHNO-ISSLEDOVATELSKIJ I PROEKTNYJ INSTITUT VAMI LENINGRAD (SOWJETUNION)
Current assignee: VSESOJUZNYJ NAUTSCHNO-ISSLEDOVATELSKIJ I PROEKTNYJ INSTITUT VAMI LENINGRAD (SOWJETUNION)
Priority date: 1973-12-03
Filing date: 1973-12-03
Publication date: 1979-05-03
Also published as: DE2360112A1; DE2360112B2

Description

Die Erfindung betrifft die Gewinnung von Tonerde und Kaliumsulfat aus Alunit durch Behandlung desselben mit Alkalilauge, bei der man anschließend an den Aufschluß Alkalialuminat und Alkalisulfat trennt, Tonerde durch hydrolytische Zersetzung der Alkalialuminatlösung ausscheidet und Kaliumsulfat durch Einwirkung von Ätzkali auf die Alkalisulfate enthaltende Lösung abscheidet.

Hauptsächlich eignet sich dieses Verfahren für die Verarbeitung von Aluniterzen, die im tauben Gestein aktive Formen von Siliziumverbindungen enthalten.

Bekanntlich bilden diese Siliziumverbindungen bei der Behandlung von Aluniterz mit Alkalilaugen alkaliunlösliche Alumosilikatverbindungen, die in den Schlamm geraten und zusammen mit ihm entfernt werden. Hierdurch werden die Verluste an Alkali und Aluminium vergrößert und entsprechend wird die Ausbeute an der aus dem Alunit ausgelaugten Tonerde verringert.

Gegenwärtig findet ein Verfahren zur Gewinnung von Tonerde und Kaliumsulfat aus Aluniten verbreitete Anwendung, das in seinen Grundzügen in dem Buch »Alunite« von G.W. L a b u t i η, Verlag »Metallurgie«, Moskau 1965, Seite 72 beschrieben ist. Bei diesem Verfahren wird Aluniterz (Roherz bzw. vorgeröstetes Aluniterz) mit Alkalilauge bei einer Temperatur von 85 bis 95° C behandelt, bis sich in der Lösung Aluminate, Kaliumsulfat und Natriumsulfat bilden und Schlamm in Form eines festen Rückstandes entsteht, der von der Lösung abgetrennt wird. Die Lösung wird bis zur Ausfällung eines Gemisches aus Kalium- und NstriüiTisulfat eingedampft Die verbleibende Lösung, die vorwiegend Natrium- und Kaliumaluminate enthält, wird von der Ausfällung abgetrennt Das Gemisch aus den Sulfaten wird mit Alkalilauge bis zur Bildung von s Kaliumsulfat behandelt das als Endprodukt abgetrennt wird. Die Natrium- und Kaliumaluminate enthaltende Lösung wird hydrolytisch zersetzt so daß Aluminiumhydroxid entsteht; das von der Lösung abgetrennte Aluminiumhydroxid wird durch Glühen zu Tonerde

ίο umgewandelt

Der Hauptnachteil dieses Verfahrens ist der bereits erwähnte hohe Verlust an Alkali und Aluminium aurch die Bildung von alkaliunlöslichen Alumosilikatverbindungen, die zusammen mit dem Schlamm entfernt werden. Wie die Praxis gezeigt hat erreichen die Verluste an Tonerde im Schlamm in Abhängigkeit von der Menge der im Aluniterz enthaltenden aktiven Formen von Siliziumverbindungen 15 bis 20% des Gesamtgehaltes an Aluminiumoxid im Erz und an Alkalien bis 150 kg pro Tonne des Endproduktes Tonerde.

In »Chemical Abstracts« 55 (1961), Referat 27 801 e sind Angaben über eine Untersuchung des Systems NatriumaluKninat-Kaliumaluminat-Kaliumhydroxid-Natriumhydroxid-Kaliumsulfat-Natriumsulf at-Wasser enthalten. Es ist dort ausgesagt, daß die Löslichkeiten sowohl von Natriumsulfat als auch von Kaliumsulfat mit zunehmender Konzentration abnehmen und daß die Löslichkeiten beider Salze mit abnehmender Temperatür ebenfalls abnehmen. Aus diesen Angaben sind

Rückschlüsse auf die Gewinnung von Kaliumsulfat und Tonerde aus Aluniterz entsprechend der vorliegenden Erfindung nicht möglich. In »Gmeliens Handbuch der Anorganischen Chemie«,

Band 35, Seite 28 sind Angaben über die Reinigung von Aluminatlösupgen enthalten. Diese Lösungen, die aus dem pyrogenen Aufschluß herrühren, enthalten einen ■ erheblichen Anteil des im Rohmaterial vorhandenen S1O2, wenn dieses nicht schon beim Aufschluß oder beim Auslaugen durch Zusatz von Kalk gebunden worden ist. Beim Aufschluß mit Alkalilauge unter Druck gehen nach den dortigen Angaben nur etwa 10% des in Bauxit enthaltenen S1O2 in Lösung. Auch diese Angaben geben keinen Hinweis auf die Gewinnung von Tonerde und

Kaliumsulfat gemäß der vorliegenden Erfindung.

In der US-PS 20 99 360 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem die Behandlung des Alunits mit 20- bis 50%iger Kaliumhydroxidlösung vorzunehmen ist und bei dem die Behandlungslösung auf 100 bis 180⁰C erwärmt werden muß. Die Löslichkeitsprozesse und die anderen Überführungsvorgänge laufen bei diesen Temperaturen so ab, daß das Kalium zusammen mit unlöslicher Kieselsäure ausfällt und mit anderen unlöslichen Bestandteilen abfiltriert wird, während Natriumsulfat in Lösung verbleibt. Die Gewinnung von Tonerde und Kaliumsulfat aus Alunit gemäß der vorliegenden Erfindung läuft anders ab, als es in dieser amerikanischen Patentschrift beschrieben ist. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die Gewinnung von Tonerde und Kaliumsulfat aus Alunit optimale Temperaturbedingungen für den Verfahrensablauf zu ermitteln, um die bei dem eingangs beschriebenen Verfahren auftretende Bildung von Alumosilikaten bei der Behandlung des

Aluniterzes mit Alkalilauge zu verhindern.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs angegebene Gewinnung von Tonerde und Kaliumsulfat erfindungsgcmäß dadurch gekennzeichnet daß man

Alunit mit Alkalilauge bei einer Temperatur von nicht Ober 60° C behandelt und den nach dieser Behandlung des Alunits entstehenden festen Rückstand abfiltriert, diesen mit warmem Wasser zur Auflösung der Kalium- und Natriumsulfate auswäscht und Ätzkali in das von s festen Stoffen befreite Waschwasser zur Ausscheidung des Kaliumsulfats einführt

Bevorzugte Ausführungsformen dieses Verfahrens sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Durch die Erfindung wird die Aktivität von Siliziumverbindungen soweit gesenkt, daß eine Umsetzung mit Kalium- und Natriumaluminaten praktisch ausgeschlossen ist

Um den Übergang von Kalium- und Natriumsulfaten in die Lösung bei der Behandlung von Alunit mit Alkalilauge maximal senken zu können und vorwiegend eine Lösung von Kalium- und Natriumaluminaten zu haben, ist zweckmäßigerweise die Behandh g des Alunits mit einer Alkalilauge durchzuführen, deren Konzentration nicht unter 120 g/l NajO beträgt

Zur Sicherung einer vollständigeren Ausscheidung der Kalium- und Natriumsulfate aus dem festen Rückstand, der infolge der Behandlung von Alunit mit Alkalilauge entsteht bei minimal zulässigem Waschwasserverbrauch, ist zweckmäßigerweise der obengenannte feste Rückstand mit Wasser bei einer Temperatur von nicht unter 90⁰C auszuwaschen.

Zur vollständigeren Ausscheidung von Kaliumsulfat aus dem Gemisch der Kalium- und Natriumsulfate, die im Waschwasser enthalten sind, mit möglichst geringem hindampfungsgrad des Waschwassers, ist zweckmäßigerweise der Prozeß der Ausscheidung von Kaliumsulfat unter Einwirkung von Ätzkali bei einer Temperatur von 30 bis 40⁰C durchzuführen.

Nachfolgend wird die Erfindung näher erläutert und es werden Ausführungsbeispiele angegeben.

Es läßt sich Aluniterz mit beliebigem Gehalt an Alunit und aktiven Formen von Siliziumverbindungen im tauben Gestein behandeln. Das Aluniterz wird vorher in den für diesen Zweck geeigneten Anlagen zerkleinert. *o

Dann erfolgt das Mahlen des zerkleinerten Aluniterzes in üblichen Kugel- und Stabmühlen. Während des Prozesses der Zerkleinerung behandelt man das Aluniterz mit Alkalilauge bei einer Temperatur von 40 bis 6O⁰C.

Die Behandlung bei einer Temperatur unter 40°C ist möglich, aber wirtschaftlich nicht rentabel, und zwar hauptsächlich deshalb, weil dabei das Aluminiumoxid aus dem Aluniterz nicht intensiv genug in die Lösung übergeht.

Die Behandlung von Alunit mit Alkalilauge bei einer Temperatur von nicht über 6O⁰C ermöglicht es, das Aluminiumoxid aus dem Aluniterz in Form von Aluminaten mit minimalen, unvermeidlichen Verlusten an Aluminium und Alkali in die Lösung zu überführen, weil die Bildung von Alumosilikaten nicht erfolgt. Die Konzentration von kaustischem Alkali in der Lösung, das zur Behandlung von Aluniterz verwendet wird, beträgt 120 bis 200 g/l, bezogen auf Na₂O.

Bei der Konzentration von Alkalilauge in dem &o genannten Bereich werden optimale Bedingungen für die Durchführung des gesamten Prozesses der Alunitverarbeitung gesichert und zwar: minimale Auflösung von Kalium- und Natriumsulfaten aus Alunit und verbesserte Bedingungen für die weitere hydrolytische Zersetzung der Lösung von Natrium- und Kaliumaluminaten.

Infolge der Behandlung von Aluniterz mit Alkalilauge

unter den obengenannten Temperatur- und Konzentrationsbedingungen der Alkalilauge entsteht eine Lösung, die vorwiegend Kalium- und Natriumaluminate enthält und ein fester Rückstand, der Kalium- und Natriumsulfate und taubes Gestein (Schlamm) enthält

Den festen Rückstand trennt man von der Lösung durch Filtration ab. Die Lösung von Kalium- und Natriumaluminaten reinigt man vom Siliziumoxid durch Auskristallisieren desselben in Form von Alumosilikaten, indem die Lösung von Kalium- und Natriumaluminaten in Gegenwart von Alumosilikatkristallen als Kristallisierungszentren gerührt wird. Der Prozeß wird bei einer Temperatur von 65 bis 100°C durchgeführt; je höher die Temperatur ist desto intensiver verläuft der Prozeß der Kristallisation von Alumosilikaten.

Die weitere Gewinnung von Tonerde erfolgt in üblicher Weise, und zwar durch hydrolytische Zersetzung der Lösung von Natrium- und Kaliumaluminaten bis zur Bildung von Aluminiumhydroxid als Niederschlag und nachfolgendem Abfiltrieren des Fällungsproduktes, das durch Glühen in Tonerde als Handelsprodukt überführt wird.

Den festen Rückstand, der Kalium- und Natriumsulfate und taubes Gestein enthält, behandelt man mit Waschwasser in bekannten Mischbehältern bei erhöhter Temperatur, die möglichst nicht unter 90⁰C liegen soll. Dabei gehen die Kalium- und Natriumsulfate praktisch vollständig im Verlaufe einer Behandlung mit Waschwasser während 20 bis 30 Minuten in die Lösung über. Im weiteren trennt man die Lösung durch Filtration vom Schlamm ab. Die abfiltrierte Lösung dampft man bis zu einem solchen Grad ein, daß die Konzentration des kaustischen Alkali in der Lösung bei der nachfolgenden Zugabe von Alkalilauge nicht weniger als 180 bis 200 g/l, bezogen auf Na₂O, beträgt. In die eingedampfte Lösung von Kalium- und Natriumsulfaten führt man Kalilauge ein, wonach man die Lösung auf 30 bis 40° C abkühlt. Dabei erfolgt die Ausfällung von Kaliumsulfat Das Fällungsprodukt wird abfiltriert und getrocknet

Sämtliche Alkalilösungen werden nach der hydrolytischen Zersetzung der Kalium- und Natriumaluminatlösung und nach der Ausscheidung von Kaliumsulfat mit Ätzkali aus dem Waschwasser wieder zur Behandlung des neuanfallenden Aluniterzes geführt

Die Beschreibung einer Anlage für die Durchführung des Verfahrens der Erfindung erübrigt sich, da für diese Zwecke allgemein bekannte Anlagen geeignet sind, die gegenwärtig für die Gewinnung von Tonerde und Kaliumsulfat in üblichen Verfahren eingesetzt werden.

Nachstehend werden Beispiele für die Ausführung des Verfahrens aufgeführt

Beispiel 1

Es wurde eine Tonne Aluniterz mit einem Gehalt an Alunit von etwa 55% und aktiven Formen von Siliziumverbindungen in Form von Kaolinit, Opal und Chalzedon in einer Menge von 20%, bezogen auf Siliziumoxid, behandelt

Die Behandlung von Aluniterz mit Alkalilauge führte man bei einer Temperatur von 50⁰C durch. Die Konzentration von kaustischem Alkali in der Lösung betrug 150 g/l, bezogen auf Na₂O.

Nach der Behandlung wurden Lösung und fester Rückstand voneinander getrennt Der feste Rückstand wurde bei einer Temperatur von 90 bis 100⁰C mit Wasser gewaschen, wodurch die im festen Rückstand enthaltenen Alkalisulfate in Lösung gingen. Die

Waschwasserlösung wurde vom Rest des festen Rückstandes abgetrennt und danach bei einer Temperatur von 30 bis 40⁰C mit Kalilauge behandelt, wodurch Kaliumsulfat ausgeschieden wurde, das a)s Niederschlag von der Lösung abgetrennt wurde.

Im Ergebnis wurden gewonnen:

190 kg Tonerde, 440 kg Kaliumsulfat Die Verluste an Aluminiumoxid und Alkali im Schlamm betrugen 10 kg bzw. 4 kg, das sind, bezogen auf die Anteile an Aluminiumoxid und an Sulfaten des Kaliums und Natriums im Ausgangsaluniterz 5% des Aluminiumoxids und 10% des Alkaligehaltes.

Beispiel 2

Es wurde eine Tonne Aluniterz wie im Beispiel 1, jedoch mit einem Gehalt an aktiven Formen von Siliziumverbindungen — Kaolinit, Opal und Chalzedon — in einer Menge von 5%, bezogen auf Siliziumoxid, behandelt

Alle übrigen Bedingungen der Durchführung des Verfahrens waren wie im Beispiel 1.

Im Ergebnis wurde gewonnen: 194 kg Tonerde, 450 kg Kaliumsulfat, die Verluste an Aluminiumoxid und Alkali mit Schlamm betrugen 6 bzw. 2 kg; das sind 3% Aluminiumoxid und 5% Alkali der Anteile von Aluminiumoxid und Kaliumsulfat im Ausgangsaluniterz.

Beispiel 3 Es wurde Aluniterz behandelt, das dem im Beispiel 2

angegebenen entsprach. Die Behandlung mit Alkalilauge wurde bei einer Temperatur von 60⁰C und einer

Konzentration von kaustischem Alkali in der Lösung

von 120 g/l, bezogen auf Na₂O, durchgeführt.

Die übrigen Bedingungen waren wie im Beispiel 1.

Im Ergebnis wurden gewonnen: 192 kg Tonerde, 442 kg Kaliumsulfat, dabei betrugen die Verluste an Aluminiumoxid und Alkali mit Schlamm 8 kg bzw. 3,5 kg; das sind 4 bzw. 8% der Anteile im Ausgangsaluniterz.

Beispiel 4

Es wurde Aluniterz behandelt, das dem im Beispiel 1 angegebenen entsprach.

Die Behandlung mit Alkalilauge wurde bei einer Temperatur von 40° C und einer Konzentration von kaustischem Alkali in der Lösung von 180 g/l durchgeführt

Die übrigen Bedingungen waren wie im Beispiel ί.

Im Ergebnis wurden gewonnen: 192 kg Tonerde, 440 kg Kaliumsulfat Die Verluste an Aluminiumoxid und Alkali betrugen 8 bzw. 4 kg, das sind 4 bzw. 10% der Anteile im Ausgangsaluniterz.

Claims

Patentansprüche:

1. Gewinnung von Tonerde und Kaliumsulfat aus Alunit durch Behandlung desselben mit Alkalilauge, bei der man anschließend an den Aufschluß Alkalialuminat und Alkalisulfat trennt, Tonerde durch hydrolytische Zersetzung der Alkalialuminatlösung ausscheidet und Kaliumsulfat durch Einwirkung von Ätzkali auf die Alkalisulfate enthaltende Lösung abscheidet, dadurch gekennzeichnet, daß man Alunit mit Alkalilauge bei einer Temperatur von nicht über 60⁰C behandelt und den nach dieser Behandlung des Alunits entstehenden festen Rückstand abfiltriert diesen mit warmem Wasser zur Auflösung der Kalium- und Natriumsulfate auswäscht und Ätzkali in das von festen Stoffen befreite Waschwasser zur Ausscheidung des Kaliumsulfats einführt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Alunit mit Alkalilauge einer Konzentration nicht unter 120 g/l Na₂O behandelt

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Rückstand bei einer Temperatur von nicht unter 90° C wäscht.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man Kaliumsulfat aus dem Waschwasser durch Zugabe von Kalilauge bei einer Temperatur von 30 bis 40°C ausfällt