DE2425234C3 - Verfahren zur Herstellung eines Sprühgranulats aus Rotschlamm - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Sprühgranulats aus Rotschlamm

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DE2425234C3
DE2425234C3 DE19742425234 DE2425234A DE2425234C3 DE 2425234 C3 DE2425234 C3 DE 2425234C3 DE 19742425234 DE19742425234 DE 19742425234 DE 2425234 A DE2425234 A DE 2425234A DE 2425234 C3 DE2425234 C3 DE 2425234C3
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Reinhard 5300 Bonn Feige
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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines für die Druckformung geeigneten Sprühgranulats aus feuchtem alkalischen Rotschlamm allein oder in Mischung mit weiteren anotganisc! .n oder organischen Substanzen, das in plastischer, halbtrockener oder trockener Konsistenz zu Formlinge 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 Aluminiumindusirie.
Die Druckformung ist allgemein sowohl in der Kunststoffvcrformung 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 Schültgewicht aufweisen muß.
Zur Erlangung eines halbtrockenen bis trockenen Granulats aus Rntschlamm allein oder unter homogener Zufflisehung von anorganischen Substanzen, z, B. Kalk, Plugasche (DE-PS 16 71229), Tonen, und/oder unter Zumischung organischer Substanzen, ζ. Β. Thermoplaste, hat sich der Sprühturm als Troekenaggregal und Granulalbildner bewährt.
Bei der Herstellung von Pulvergranulaten allgemein, vfrelchG unter Druckformufig zu Formungen weiterverarbeitet werden ^- in der Keramik ζ, 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, Isolatorenteilen usw. —, gehört es unter anderem zur Erzeugung dieses Granulats zum Stand der Technik, daß eine mit Verflüssigungs- bzw. Dispergiermittelzusau versetzte wäßrige homogene Suspension der Sprühtrocknung zugeführt wird.
ίο Die Suspension enthält nur geringe Anteile an Wasser (maximal 40%) und ist auf Grund des Verflüssigungs- bzw. Dispergiermittelzusatzes pumpfähig und setzt keine Feststoffe ab.
Der geringere Wasseranteil bewirkt eine erhebliche
π 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 erzielL
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 0b 145. Rotschlamm
jo 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.
j) Die bei der Neutralisation dieser Alkalireste gebildeten Natriumsal/e führen zwar zu einer Senkung des pH-Wertes, verbessern aber nicht die Verflüssigungswirkung. Bei anderen Stoffen sind als Verflüssigungsmittel Polycarbonsäuren bekannt (vgl. »Die Ziegelindu-
4Ii strie« 1957. Heft U. S. 354. 355 unü ,»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 alkalisehen Rotschlamm benötigten Wassermengen zu vermindern und eine über längere Zeit stabile pumpfähige Suspension zu erzielen, deren Fesistoffanteil sich auch nach längerem Stehen nicht absetzt.
Zur Lösung wird ein Verfahren gemäß den Patentan-
in Sprüchen vorgeschlagen. Mit diesem Verfahren ist es möglich, eine Dispersion von Roischlamm allein oder im Gemisch mit anorganischen und/oder organischen Suosian/en unier verringerter Wassermenge herzustellen, die sprühgetrocknet ein Granulat ergibt, das sich gui
v. druckformen läßt.
Die Abbildungen /eigen die Viskositätserniedrigung des filterfeuchten Rotschlamms (45% Feuchte) bei Zugabe von verschiedenen Stoffen.
Hier isi die Viskosität (cP) .n Abhängigkeit vom
ho Wasser/usat/ (Fig. I). vom Na-Humai/usal/ (Fig. 2). vom Ammuniumligninsulfonal (Fig. J) und vom Oxal· sälirezusatz zusammen mit Na-Hürtiat bzw, Amrnöni· umligninsülfonal (F ί g. 4) aufgetragen. Man erkennt die jeweilige Viskositätsänderung mit steigenden Zugaben, insbesondere ist die Viskosilätserniedrigung in Fig.4 mit den niedrigsten ViskosUälswerlcn hervorzuheben, wobei jeweils die optimalen Zusatzmengen zugrunde gelegt werden, einmal die günstigste Mischung mit
Na-Humat (aus F i g. 2, Kurve A in F i g. 4) und dann die günstigste Mischung mit Ammoniumligninsulfonat (pus Fig.3,Kurve Sin Fig.4).
Nachfolgende Beispiele geben das erfindungsgemäße Verfahren im einzelnen wieder.
Der dabei verwendete filterfeuchte Rotschlamm (45% Wassergehalt) enthält, bezogen auf Trockensubstanz:
18,3% Fe2O3, 28,5% AI2O3, 13,7% SiO2, 10% Na2O, davon 1,5% in wasserlöslicher Form, 6,5% TiO2 und ca. m 1% CaO. Dieser Rotschlamm weist thixotrope Fließeigenschaften auf.
Beispiel 1
V/erden 5 kg dieses filterfeuchten Rotschlamms mit π Wasser versetzt, so wird bereits eine Viskositätserniedrigung erreicht-
Tabellc 1
Wasser
zusatz
in g
Wasserzusatz
in %
Wassergehalt in %
Viskosität (cP)b.U8UpM
O
10
20
30
45
49,5
54
58.5
10000 5000 3 000 2 000
JII
Werden 5 kg dieses filterfeuchten Rctschlamms mit einem Natriumhumat versetzt, so stellt sich ein Viskositätsminimum mit einem Zusatz von ca. 3% ein.
Tabelle 2
Verfi.-Mittel-Zusatz in g
Zusatz
in %
Wassergehalt in %
Viskosität (cP) bei 18UpM
82,5
110
123,75
137,50
151,25
165
0,55
1,10
1,65
2,20
2,47
2,75
3,02
3,30
45
45
45
45
45
45
45
45
45
10000 8 9UO 7 700 6 600 6000 5 000 4 700 4 000 4 500
4
Beispiel 2
Werden j kg des gleichen filterfeuchten Rotschlammu mit einem Ammoniumligninsulfonat versetzt, so wird ebenfalls ein Minimum an Viskosität festgestellt bei einem Zusatz von 3,3%.
Tabelle 3
Veril.-Mittel Zusatz Wasser- Viskosität
ing in % gehalt in % (cP) bei 18UpM
55
110
137,50
165
220
275
1,10
2,20
2,75
3,30
4,40
5,50
45
45
45
45
45
45
45
10000
5 800
3 800
3 600
3 300
3 500
5 400
Wird so verfahren, dali dem Filterf.-uchten Rotschlamm 0,3 — 6%, vorteilhaft 1,0—3,0% Oxalsäure, bezogen auf die Rotschlamm-Trockensubstanz, ?:ugemischt werden, so wird neben einer Gasentwicklung eine Värmereaktion, 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 Ammoniumligninsuifonat 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 Rotsch'amms 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 (?8 UpM) von 1900 cP ein.
Tabelle 4
/usat/
in g
Zusatz in %
Na-Humal-/usat7
in 1Vo
Wassergehalt
in %
Viskosität
c P
0
55
82,5
1,1
1,65
4 000
2 200
1900
100
55
47,5
Beispiel 4
5 kg filterfeuchter, 45% Wasser enthaltender fcötschlamm 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 Rolschlamms mil 1,65% = 82,5 g Oxalsäure und einer anschließenden Zumischung von 3,3% = 165 g Arnmoniumligninsulfonal wird eine Viskosität (18 UpM) von 150OcP gemessen.
Tabelle 5
Oxalsäurezusatz
in g
0
55
82.5
Zusatz
in %
1,65
NIIj-Ligninsulfbnal in %
3,3
Wassergehalt
in %
Viskositäl
(18 UpM)
el'
3 400
2 200
1500
100
64
44
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 1 ISO cP. bei 18 UpM gemessen.
b) Wird der gleiche Mengenanteil Rotschlamm und Ton ohne jegliche Verwendung von Verflüssigungsmittel
^ j νΠ Waccpr
bis auf eine Viskosität von 1150 cP (bei 18 UpM gemessen) gebracht, so wird ein Gesarntwassergehalt von 90% benötigt.
Diese Suspension setzt bereits, in Ruhe gehalten, nach 1 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 >o 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, gekennzeichnet durch ein hohes Schüttgewicht und unter Zusatz von Wasser wieder bis in die plastische KViisistenz rückführbar.
Nach der Sprühtrocknung im Granulat verbleibende geringe Mengen löslicher Alkaüsalze 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 verbleibender Oxalatreste beständig. Der Körper unter Verwendung von Rotschlamm mit anorganischen Substanzen, der zur Herstellung eines keramischen Gegenstandes einem anschließenden Brennen oberhalb 10000C. unterworfen wird, erfährt durch diesen Brennvorgang
•40 trotz des Oxalats. das sich bekanntlich zersetzt, keine negativ? Beeinflussung.
Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es also, den ausschließlich in sehr feuchter Konsistenz anfallenden Rotschlamm, wenn er in getrockneter oder 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
so 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 Oxalsäure 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 gekennzeichnet, 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
DE2425234B2 DE2425234B2 (de) 1979-07-26
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DE2425234A1 (de) 1975-12-11

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