DE2425234B2 - Verfahren zur Herstellung eines Sprühgranulats aus Rotschlamm - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Sprühgranulats aus Rotschlamm

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DE2425234B2 DE19742425234 DE2425234A DE2425234B2 DE 2425234 B2 DE2425234 B2 DE 2425234B2 DE 19742425234 DE19742425234 DE 19742425234 DE 2425234 A DE2425234 A DE 2425234A DE 2425234 B2 DE2425234 B2 DE 2425234B2
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Description

25
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines für die Druckformung geeigneten Sprühgranulats aus feuchtem alkalischen Rotschlamm allein oder in Mischung mit weiteren anorganischen oder organischen Substanzen, das in plastischer, halbtrockener oder trockener Konsistenz zu Formungen verpreßt werden kann. -
Als Ausgangsmaterial für die vorliegende Erfindung dient der bei der Aluminiumoxid-Herstellung nach alkalischer Laugung aus dem Bayer- oder Sinterprozeß anfallende Rotschlamm, ein Abfallprodukt der Aluminiumindustrie.
Die Druckformung ist allgemein sowohl in der Kunststoffverformung als auch in der Pulvermetallurgie und der Keramik gebräuchlich. So ist bekannt, daß durch Zumischung von anorganischen Substanzen, z. B. Tonen, zum Rotschlamm unter ausschließlicher Verwendung von Wasser als weiterem Zusatz eine plastische Druckformung zu Ziegeln möglich ist (DE-OS 20 63 028).
Ebenfalls ist bekannt, daß ein Gemisch aus getrocknetem Rotschlamm und Bitumen unter entsprechender Temperatureinwirkung zu Straßenbelägen druckgeformt wird (DE-PS 23 06 145).
Um eine gute halbtrockene bis trockene Druckformung zu ermöglichen, ist die Herstellung eines Granulats erforderlich, das freifließend und in trockener Form möglichst nichtstaubend sein muß sowie ein möglichst hohes Schüttgewicht aufweisen muß.
Zur Erlangung eines halbtrockenen bis trockenen Granulats aus Rotschlamm allein oder unter homogener t>o Zumischung von anorganischen Substanzen, z. B. Kalk, Flugasche (DE-PS 16 71 229), Tonen, und/odtr unter Zumischung organischer Substanzen, z. B. Thermoplaste, hat sich der Sprühturm als Trockenaggregat und Granulatbildner bewährt. ' b5
Bei der Herstellung von Pulvergranulaten allgemein, welche unter Druckformung zu Formungen weiterverarbeitet werden — in der Keramik z. B. in trockener bzw. plastischer Konsistenz zu elektrisch isolierenden Bauelementen für die Hoch- und Niederspannung (Steatit, Porzellan), ebenfalls zu Fliesen für die Wandverkleidung (Steingut), in plastischer Konsistenz zu Spaltplatten, Isolatorenteüen usw. —, gehört es unter anderem zur Erzeugung dieses Granulats zum Stand der Technik, daß eine mit Verflüssigungs- bzw. Dispergiermittelzusatz versetzte wäßrige homogene Suspension der Sprühtrocknung zugeführt wird.
Die Suspension enthält nur geringe Anteile an Wasser (maximal 40%) und ist auf Grund des Verflüssigungsbzw. Dispergiermittelzusatzes pumpfähig und setzt keine Feststoffe ab.
Der geringere Wasseranteil bewirkt eine erhebliche Steigerung der Sprühgranulator-Leistung, eine Trokkenkosten-Reduzierung und trägt damit zu einer wirtschaftlichen Nutzung dieser Trocknungsart bei. Außerdem wird damit das erforderliche hohe Schüttgewicht des Granulats erzielt
Die Trocknung von Rotschlamm allein oder im Gemisch mit anorganischen und/oder organischen Substanzen durch Sprühtrocknen ist bisher nicht bekannt
Um Rotschlamm im filterfeuchten Zustand, der ca. 40—45% Wasser enthält in gut pumpfähiger Suspension (und damit sprühfähig) zu erhalten, mußte bisher Wasser zugesetzt werden, teils bis zu 20%.
Das Sprühtrocknen von Rotschlamm ist bereits Gegenstand des älteren DE-PS 23 06 145. Rotschlamm läßt sich bekanntlich nur schwer mit geringen Wassermengen dispergieren. Als Ursache dieser mangelhaften Dispersionsmöglichkeit ist der wasserlöslichen Alkaligehalt anzusehen, der nach der Laugung beim Bayer- oder Sinter-Prozeß allgemein zurückbleibt. Die bei der Neutralisation dieser Alkalireste gebildeten Natriumsalze führen zwar zu einer Senkung des pH-Wertes, verbessern aber nicht die Verflüssigungswirkung. Bei anderen Stoffen sind als Verflüssigungsmittel Polycarbonsäuren bekannt (vgl. »Die Ziegelindustrie« 1957, Heft 11, S. 354, 355 und »Sprechsaal« 84 (1951), S. 217, 218), die bei alkalischem Rotschlamm jedoch nicht verwendbar sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die bei der Herstellung von Sprühgranulat aus feuchtem alkalischen Rotschlamm benötigten Wassermengen zu vermindern und eine über längere Zeit stabile pumpfähige Suspension zu erzielen, deren Feststoffanteil sich auch nach längerem Stehen nicht absetzt.
Zur Lösung wird ein Verfahren gemäß den Patentansprüchen vorgeschlagen. Mit diesem Verfahren ist es möglich, eine Dispersion von Rotschlamm allein oder im Gemisch mit anorganischen und/oder organischen Substanzen unter verringerter Wassermenge herzustellen, die sprühgetrocknet ein Granulat ergibt, das sich gut druckformen läßt.
Die Abbildungen zeigen die Viskositätserniedrigung des filterfeuchten Rotschlamms (45% Feuchte) bei Zugabe von verschiedenen Stoffen.
Hier ist die Viskosität (cP) in Abhängigkeit vom Wasserzusatz (Fig. 1), vom Na-Humatzusatz (Fig.2), vom Ammotiiumligninsulfonat (F i g. 3) und vom Oxalsäurezusatz zusammen mit Na-Humat bzw. Ammoniumligninsulfonat (F i g. 4) aufgetragen. Man erkennt die jeweilige Viskositätsänderung mit steigenden Zugaben, insbesondere ist die Viskositätserniedrigung in K i g. 4 mit den niedrigsten Viskositätswerten hervorzuheben, wobei jeweils die optimalen Zusatzmengen zugrunde gelegt werden, einmal Jie günstigste Mischung mit
Na-Humat (aus F i g. 2, Kurve A in F i g. 4) und dann die günstigste Mischung mit Ammoniumligninsulfonat (aus F i g. 3, Kurve Bm F i g. 4).
Nachfolgende Beispiele geben das erfindungsgemäße Verfahren im einzelnen wieder.
Der dabei verwendete filterfeuchte Rotschlamm (45% Wassergehalt) enthält, bezogen auf Trockensubstanz:
183% Fe2O3. 28,5% Al2O3, 13,7% SiO2, 10% Na2O, davon 1,5% in wasserlöslicher Form, 6,5% TiO2 und ca. 1% CaO. Dieser Rotschlamm weist thixotrope Fließeigenschaften auf.
Beispiel 1
Werden 5 kg dieses filterfeuchten Rotschlamms mit r, Wasser versetzt so wird bereits eine Viskositätserniedrigung erreicht
Beispiel 2
Werden 5 kg des gleichen filterfeuchten Rotschlamms mit einem Ammoniumligninsulfonat versetzt so wird ebenfalls ein Minimum an Viskosität festgestellt bei einem Zusatz von 3,3%.
Tabelle 3
Verfl.-Mittel Zusatz Wasser- Viskosität
in g in % gehalt in % (cP) bei 18 UpM
Tabelle 1
20
Wasserzusatz
in g
Wasserzusatz
Wassergehalt
Viskosität
(cP) bei 18UpM
O O 45 10000
22,5 10 49,5 5000
45 20 54 3000
67,5 30 58,5 2(XkJ
Werden 5 kg dieses filterfeuchten Rotschlamm:, mit einem Natriumhumat versetzt so stellt sich ein Viskositätsminimum mit einem Zusatz von ca. 3% ein.
Tabelle 2
Verfl.-Mittel-Zusatz in g
Zusatz
in %
Wassergehalt in %
Viskosität
(cP) bei 18 UpM
0 0 45 10000
27,5 0,55 45 8 900
55 1,10 45 7 700
82,5 1,65 45 6600
110 2,20 45 6000
123,75 2,47 45 5000
137,50 2,75 45 4700
151,25 3,02 45 4000
165 3,30 45 4 500
40
4r>
50
0 0 45 10000
55 1,10 45 5800
110 2,20 45 3 800
137,50 2,75 45 3600
165 3,30 45 3 300
220 4,40 45 3 500
275 5,50 45 5400
Wird so verfahren, daß dem filterfeuchten Rotschlamm 03—6%, vorteilhaft 1,0—3,0% Oxalsäure, bezogen auf die Rotschlamm-Trockensubstanz, zugemischt werden, so wird neben einer Gasentwicklung eine Wärmereaktion, begleitet von einer gering dünnflüssiger werdenden Konsistenz, beobachtet Dieser Vorgang ist bei der Reaktion einer Lauge mit einer Säure zu Salz- und Wasserbildung bekannt Die hierbei gebildete Wassermenge ist jedoch so gering, daß sie als Ursache der verflüssigenden Wirkung des Rotschlamms auszuschließen ist. Wird anschließend, nachdem das Entgasen abgeschlossen ist, der Suspension ein handelsübliches, vorzugsweise ein Na-aktiviertes Humat oder Ammoniumligninsulfonat enthaltendes Verflüssigungsmittel bis maximal 6% zugemischt so erhält man eine stabile pumpfähige, thixotropiefreie Suspension.
Beispiel 3
5 kg filterfeuchter Rotschlamm (45% Wassergehalt) werden mit 1,1 % = 55 g Oxalsäure, 96-100% Reinheit kristallin, vermischt Nach wenigen Minuten wird die nach Beispiel 2 optimal ermittelte Menge Na-Humat von 3% = 150 g zugegeben. Bei 18 UpM beträgt die Viskosität 2200 cP.
Werden 5 kg des gleichen Rotschlamms in vorherbeschriebener Weise mit 1,65% = 82,5 g Oxalsäure versetzt und nach einer Reaktionszeit von wenigen Minuten mit 3% = 150 g Na-Humat versetzt, so stellt sich eine Viskosität (18 UpM) von 1900 cP ein.
Tabelle 4
Oxalsäurezusatz
in g
Zusatz
Na-Hu matzusatz
Wassergehalt
Viskosität
cP
0 0 3 45 4000 100
55 1,1 3 45 2 200 55
82,5 1,65 3 45 1900 47,5
Beispiel 4
5 kg filterfeuchter, 45% Wasser enthaltender Rotschlamm werden zunächst mit 1,1% = 55 g Oxalsäure, 96—100% Reinheit kristallin, vermischt und nach wenigen Minuten werden 3,3% = 165 g Ammoniumligninsulfonat, entsprechend der optimal
ermittelten Menge nach Beispiel 3 zugegeben.
Es wird eine Viskosität (18 UpM) von 2 200 cP festgestellt.
Bei einem erneuten Ansatz von 5 kg des gleichen Rotschlamms mit 1,65% = 82,5 g Oxalsäure und einer anschließenden Zumischung von 3,3% = 165 g Ammoniumligninsulfonat wird eine Viskosität (18 UpM) von 150OcP gemessen.
Tabelle 5 Zusatz NHi-Lignin-
sulfonat
in %
Wassergehalt
in %
Viskosität
(18 UpM)
cP
%
Oxalsäure
zusatz
in g
0
1,1
1,65
3,3
3,3
3,3
45
45
45
3400
2 200
1500
100
64
44
0
55
82,5
Beispiel 5
a) Ein Ton-Rotschlamm-Gemisch, hergestellt aus filterfeuchtem Rotschlamm (45% Wassergehalt) 5,45 kg und einem Ton (20% Wassergehalt, Analyse der getr. Substanzen in %: G. V. 6,5-7; SiO2 70,5; Al2O3 12-16; Fe2O3 4; CaO 0,5-1,5; K2O 2,4-2,6; Na2O 0,2-0,3;TiO20,5-0,7)2,5 kg,enthält 37% Wasser.
Zur Erstellung einer gut pumpfähigen Suspension wird wie folgt verfahren:
5,45 kg Rotschlamm werden mit 1,65% = 90 g Oxalsäure (96—100% Reinheit) kristallin, versetzt, mit einem schnellaufenden Rührwerk gemischt, anschließend werden 3% = 163 g Na-Humat (bzw. 3,3% = 180 g Ammoniumligninsulfonat) zugesetzt und nach etwa 1 —2 Minuten wird unter Rühren der auf 3—5 mm Korngröße vorzerkleinerte Ton in etwa fünf Mengenanteilen von ca. 500 g zugesetzt.
Die Viskosität dieser Mischung beträgt 1150 cP, bei 18 UpM gemessen.
b) Wird der gleiche Mengenanteil Rotschlamm und Ton ohne jegliche Verwendung von Verflüssigungsmittel und unter ausschließlicher Verwendung von Wasser bis auf eine Viskosität von 1150 cP (bei 18 UpM gemessen) gebracht, so wird ein Gesamtwassergehalt von 90% benötigt.
Diese Suspension setzt bereits, in Ruhe gehalten, nach ! Stunde derart ab, daß sich am Gefäßboden eine feste Schicht gebildet hat. Diese Erscheinung steht im krassen Gegensatz zur verflüssigten Suspension, die in Ruhe gehalten auch nach 2tägigem Stehen nicht absetzt.
c) Das sprühgetrocknete Granulat, aus der erfindungsgemäß behandelten Suspension hergestellt weist im Gegensatz zu einer ausschließlich mit Wasser 2(i versetzten Suspension ein um ca. 70% höheres Schüttgewicht auf. Außerdem wird die Leistung des Trockners um ca. 500% gesteigert.
Das erzeugte Granulat ist hochwertig, gut rieselfähig, im trockenen Zustand wenig staubend, gekenn-2 > zeichnet durch ein hohes Schüttgewicht und unter Zusatz von Wasser wieder bis in die plastische Konsistenz rückführbar.
Nach der Sprühtrocknung im Granulat verbleibende
jo geringe Mengen löslicher Alkalisalze beeinflussen den Vorgang der Druckformung bis 300 kp/cm2 nicht. Der gebildete Körper ist, unter ausschließlicher Verwendung von Rotschlamm in Verbindung mit organischen Substanzen z. B. Kunststoffderivaten, trotz verbleiben-
si der Oxalatreste beständig. Der Körper unter Verwendung von Rotschlamm mit anorganischen Substanzen, der zur Herstellung eines keramischen Gegenstandes einem anschließenden Brennen oberhalb 1000° C, unterworfen wird, erfährt durch diesen Brennvorgang trotz des Oxalats, das sich bekanntlich zersetzt, keine negative Beeinflussung.
Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es also, den ausschließlich in sehr feuchter Konsistenz anfallenden Rotschlamm, wenn er in getrockneter oder
4r> angetrockneter Form eingesetzt werden muß, unter wirtschaftlich vertretbaren Aspekten auch in homogener Mischung mit anorganischen oder/und organischen Substanzen zu trocknen und einer nachfolgenden Druckformung zuzuleiten. Damit öffnen sich für diesen in der Aluminiumoxid-Produktion in großen Mengen anfallenden Abfallstoff weitere wesentliche Anwendungsgebiete.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung eines für die Druckformung insbesondere zur Erzeugung von keramischen Gegenständen geeigneten Sprühgranulats aus feuchtem alkalischen Rotschlamm, gegebenenfalls in Mischung mit weiteren anorganischen oder organischen Substanzen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rotschlamm Oxalsäu- re als viskositätserniedrigendes Mittel und zusätzlich weitere an sich bekannte Verflüssigungsmittel zugesetzt werden und die entstehende wäßrige Suspension sprühgetrocknet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxalsäure vor den weiteren an sich bekannten Verflüssigungsmitteln zugegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gskennzeichnet, daß die Oxalsäure in Mengen von 1 bis 4 Gew.-% zugegeben wird.
DE19742425234 1974-05-24 1974-05-24 Verfahren zur Herstellung eines Sprühgranulats aus Rotschlamm Expired DE2425234C3 (de)

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DE2425234A1 DE2425234A1 (de) 1975-12-11
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