DE2431857B2 - Verfahren zum Erhöhen der Ausbeute an Al2 O3 und Senken der NaOH-Verluste beim Aufschluß von Bauxiten, insbesondere goethithaltigen Bauxiten vom Böhmit- beziehungsweise Diasportyp - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein zum Aufschließen von Bauxiten, insbesondere goethithaltigen Bauxiten vom Böhmit- beziehungsweise Diasportyp, geeignetes Verfahren zur Herstellung von Tonerde nach der Bayer-Verfahrenstechnik, durch welches die AbOj-Ausbeute erhöht und die Natronkugeverluste gesenkt werden können.

Die Wirtschaftlichkeit des Bayer-Verfahrens, nach welchem der größte Teil der Weltproduktion von Tonerde erzeugt wird, hängt grundlegend von der aus dem Bauxit gewinnbaren Tonerdemenge (der AbO₃-Ausbeute) und den beim Aufarbeiten auftretenden Natronlaugeverlusten ab. Ferner ist die Wirtschaftlichkeit wesentlich durch die in der Volumeinheit Lauge lösliche M₂Oj-Menge (das heißt durch das Verhältnis von Na2O : AbO₃, ausgedrückt in Molzahlen, nach dem Aufschluß, welches kurz Molverhältnis genannt wird) sowie durch die Abtrennbarkeil, Filtrierbarkeit und Absetzeigenschaften des sich bildenden Rotschlammes bestimmt. Es ist bekannt, daß die Absetzeigenschaften der Goethitschlämme besonders ungünstig sind und in das Gitter des Goethites durch isomorphe Substitution Aluminium- und Vanadiumatome eingebaut werden könne, was die A^OrAusbeute und die Menge des gewinnbaren V2O5 stark vermindert.

Der größte Teil der Natronlaugeverluste kommt "1 dadurch zustande, daß die sich in mit dem Gehalt des Bauxites an reaktionsfähigem S1O2 proportional steigender Menge bildenden Natrium/Aluminium-hydrosilikate Na2Ü binden. Zur Rückgewinnung dieses Na₂O-Gehaltes wird in manchen Betrieben der Rotin schlamm kaustifiziert.

Die Bauxite vom Böhmit- und Diasportyp werden im allgemeinen bei 200 bis 250°C aufgeschlossen und mindestens der gleiche Temperaturbereich ist zur Umwandlung des Goethites zu Hämatit erforderlich.

υ Aus der deutschen Patentschrift 6 78 788 ist ein Verfahren zum Aufschließen von Bauxit und anderen tonerdehaltigen Stoffen durch Laugung mit Ätzalkalilösungen, bei welchem der Lauge Neutralsalze der Alkalien, vorzugsweise Alkalihalogenide, zugesetzt werden, bekannt. Sulfate sind jedoch nicht als Beispiele für solche erwähnt, sondern es sind nur die Alkalihalogenide hervorgehoben. Bei diesem bekannten Verfahren ist auch nicht die Verwendung von Calciumverbindungen, wie Calciumoxyd, vorgesehen. Im Gegenteil > wird von der Verwendung von Kalk mit Natriumchlorid oder Calciumchlorid insbesondere auf Sehe 2, Zeile 29 bis 42 direkt abgeraten. Überdies werden nach der deutschen Patentschrift 6 78 788 äußerst hohe Mengen des Zusatzes verwendet. So enthält nach dem Beispiel

jo dieser Druckschrift die Endlauge 450 g/l NaBr. In Anbetracht der hohen Halogenidkonzentration kann dieses bekannte Verfahren nur mit andere AlkalisaLze (beispielsweise die für das Bayer-Verfahren charakteristische Soda) in sehr geringen Mengen enthaltenden

ij Natriumaluminatlaugen durchgeführt werden, denn die Gesamtionenmenge der Natriumaluminatlauge darf eine bestimmte Grenze nicht überschreiten, um einen annejirnbaren Aufschluß und ein annehmbares Ausrühren zu erreichen. Demgegenüber befinden sich im

M) Kreislauf des Bayer-Verfahrens stets verhältnismäßig hohe Sodamengen. Eine niedrige Sodakonzentration kann nämlich beim Bayer-Verfahren nicht erreicht werden, da sich die Sodakonzentration von selbst, beispielsweise wegen der Anreicherung der Lauge an

•π Carbonat, erhöht.

Ferner ist in der US-Patentschrift 37 37 514 ein Naßverfahren zur Auslaugung von alkalilöslichem Aluniiniumoxyd aus titanhaltigen Bauxiterzen, von deren Eisengehalt ein bedeutender Teil Goethit ist beschrieben. Das Erz wird zunächst zur Umwandlung von Goethit zu Hämatit und Bildung von Calciumtitanat und somit Freisetzen von gittergebundenem Aluminiumoxyd einer ersten Aufschließstufe als Aufschlämmung in einer Ätzalkalilösung mit einem Gehalt an etwa

^r)i 150 bis 250 g/l Ätznatron, berechnet als Na2CO₃, in Mischung mit einer der Calciumverbindungen CaO, Ca(OH)2 und CaCO₃ in einer Menge, die ausreicht, um ein Atomverhältnis von Calcium : Titan von etwa 0,5 bis 1 zu erhalten, bei einer Temperatur von etwa 280 bis

bo 350°C unterworfen, dann die so erhaltene Aufschlämmung zur Gewinnung von gewinnbarem ätzalkalilöslichem Aluminiumoxyd einer zweiten Aufschließstufe bei Temperaturen von etwa 200 bis 350° C unterzogen und das ätzalkalilösliche Aluminiumoxyd von den ätzalkaliunlöslichen Rückständen getrennt und gewonnen.

Dieses befriedigt jedoch insbesondere hinsichtlich des lnlösungsgehens des Aluminiumoxydgehaltes des Diaspors und des Goethiies, der Umwandlung des

Goethites zu Hämatit, der spezifischen Oberfläche des Rotschlammes und somit der Filterleistung sowie der Aluminiumoxydausbeute und des Anteils der leicht kaustifizierbaren Cancrinitphase nicht, was vor allem dai auf zurückzuführen ist, daß kein Sulfatzusatz erfolgt. So ist in der genannten Druckschrift beispielsweise in Spalte 7, Zeile 15 bis 18 angegeben, daß nur eiwa 77% des gittergebundenen Aluminiumoxydes ausgelaugt wurden, also ein Teil des gittergebundenen Aiuminiumoxydes nicht in Lösung, sondern in den Rotschlamm ging. Ein weiterer Nachteil des Verfahrens der US-Patentschrift 37 37 514 besteht darin, daß bei diesem zumindest am Anfang hohe Temperaturen angewandt werden müssen. So ist für die erste Stufe des Verfahrens dieser Druckschrift eine Temperatur von 280 bis 350° C festgelegt und in ihr insbesondere in Spalte 2, Zeile 56 bis 62 davon die Rede, daß das Verfahren derselben Temperaturen unter 260°C überhaupt nicht geht. Ein noch weiterer wesentlicher Nachteil dieses bekannien Verfahrens liegt darin, daß für es 2 Aufschließstufen erforderlich sind.

Weiterhin ist aus der US-Patentschrift 29 26 069 ein Verfahren zur Herstellung von Natriumaluminat aus mit Siliciumdioxyd, Vanadium und 6-wertigen Chromverunreiniguiigen verunreinigten aluminiumoxydhaltigen Materialien, bei welchem diesen Materialien konzentriertes Natriumhydroxyd, Kalk (Calciumoxyd) und ein Eisen(II)-salz, wie Eisen(II)-sulfat, zugesetzt werden, wobei der Kalkzusatz in einem Gewichtsverhältnis von mindestens 20 :1, bezogen auf das Siliciumdioxyd, und einem Gewichtsverhältnis von bis zu 80 : 1, bezogen auf das Vanadium, erfolgt, die Mischung unter erhöhtem Druck erhitzt wird und aus ihr ein von Siliciumdioxyd, Vanadium und 6-wertigen Chromverunreinigungen im wesentlichen freies Natriumaluminat gewonnen wird, bekannt.

Zur Förderung der Umwandlung des Goethites zu Hämatit wird nach einem älteren Vorschlag, nämlich der deutschen Patentanmeldung P 23 35 732.6-41, der Aufschluß nicht wie gewöhnlich nur in Gegenwart von CaO, sondern in Gegenwart von CaO und NaCl durchgeführt. Dadurch können die zur Umwandlung von Goethit zu Hämatit erforderlichen Mindesttemperatur und Molverhältnis gesenkt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, durch welches der Goethitgehalt des Bauxites unter günstigen Bedingungen, nämlich bei völligem Inlösunggehen des Böhmit- und Diasporgehaltes bei möglichst günstigem kaustischen Modul zu Hämatit umgewandelt wird und die Natronlaugeverluste innerhalb des Bayer-Kreisprozesses ohne Zwischenschaltung eines gesonderten Arbeitsganges mit ausgezeichnetem Wirkungsgrad rückgewonnen werden können, zu schaffen. Dies wurde erfindungsgemäß unter Erzielung des damit verbundenen sehr großen technischen Fortschrittes gelöst.

Die Erfindung beruht auf der Feststellung, daß Sulfate überraschenderweise die Umwandlung von Goethit zu Hämatit in Gegenwart von CaO bereits in verhältnismäßig sehr geringer Konzentration katalysieren. Bei gemeinsamer Gegenwart von CaO und einem Sulfat, vorzugsweise Na₂SO₄, erhöht sich die Lösungsgeschwindigkeit der Aluminiummineralien sprunghaft, und der Geothit wandelt sich zu Hämatit um. Das Sulfat, insbesondere Na₂SO₄, wird auch im Falle von geringen Mengen mit gutem Wirkungsgrad in die entstehenden Natrium/Aluminium-hydrosilikate eingebaut, wobei Verbindungen vom Cancrinittyp entstehen, die durch

die Wirkung von Ca(OH)₂ außerordentlich schnell, und zwar augenblicklich zersetzt werden können. Diese Feststellung ermöglicht die Kaustifizierung des Rotschlammes und die Regenerierung von 50 bis bO% des gebundenen Na₂O. Durch eigene Untersuchungen wurde festgestellt, daß der Cancrinit innerhalb U: Stunde zu 90% kaustifiziert werden ka.in. während unter identischen Bedingungen der im Hydroxysodalith gebundene Na₂O-Gehalt kaum zu 40% und der im Carbonatsodalith gebundene Na₂O-GeJIaIi nicht einmal zu 20% rückgewonnen werden kann; der sich in Gegenwart von NaCI bildende Chloridsodalith ist praktisch nicht kaustifizierbar. Die Bildung des Cancrinites wird durch die Gegenwart von CaO und einem Sulfat, vorzugsweise Na₂SO₄, sowie durch Erhöhung der Aufschlußtemperatur gefördert. Daher liegen bei einer Temperatur von 240 bis 245°C in Gegenwart von 3 bis 4% CaO und 1 bis 5 g/l Na₂SO₄ unter gleichzeitiger Umwandlung des Geothites zu Hämatn die Natrium/ Aluminium-hydrosilikate und damit 60 bis 80% des Verlustes an gebundenem Na₂O in Verbindungen vom Cancrinittyp gebunden vor, so daß sie leicht kaustifizierbar sind.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zum Erhöhen der Ausbeute an Aluminiumoxid und Senken der Verluste an Natronlauge beim Aufschluß von Bauxiten, insbesondere goethithaltigen Bauxiten vom Böhmit- beziehungsweise Diasportyp, nach dem Bayer-Verfahren unter Umwandeln des gegebenenfalls vorhandenen Goethitgehaltes des Bauxites zu Hämatit bei dem man den Aufschluß bei einer Temperatur von 180bis300°C mit einer Aluminatlauge einer Konzentration von 80 bis 300 g/l [Na₂O]* in Gegenwart einer Calciumverbindung, vorzugsweise von gebranntem Kalk, in einer 2 bis 6% CaO, bezogen auf den trockenen Bauxit, entsprechenden Menge durchführt, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man den Aufschluß in zusätzlicher Gegenwart eines Sulfates in einer einer Sulfationenkonzentration von 1,0 bis 14,0 g/l, vorzugsweise 1,0 bis 7,0 g/l entsprechenden Menge durchführt, worauf man gegebenenfalls den gebildeten Rotschlamm durch Zugabe von 1,0 bis 2,0 Mol CaO je Mol im Rotschlamm enthaltenes AI2O3 beziehungsweise einer entsprechenden Menge von angeteigtem Ca(OH)₂ kaustifiziert.[Na₂OJt bedeutet kaustifiziertes Na₂O.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Sulfat Na₂SO₄ zugesetzt.

Nach einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Sulfat (an Stelle des gemeinsamen Zusatzes von gebranntem Kalk und Sulfat) ein CaSO₄-haltiges Material, insbesondere gemahlener Gips, zugesetzt und die Menge der zugesetzten Calciumverbindung, wie CaO, um den CaO-Gehalt des CaSO₄-haltigen Materials geringer gewählt.

Nach einer anderen vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Calciumverbindung, (an Stelle von gebranntem Kalk) CaCO3, insbesondere in Form von Calcit als Verunreinigung enthaltendem Bauxit, zugesetzt.

Beim Aufarbeiten von mit Calcit und/oder Dolomit verunreinigten Bauxiten muß die zusätzlich zugegebene CaO-Menge um so vieles vermindert werden, als CaO durch die Dekaustifizierung des Calcites und Dolomites gebildet wird.

Vorzugsweise wird das Kaustifizieren des Rotschlammes während des Waschens durchgeführt.

Die Vorteile des gemeinsamen Zusatzes von CaO und Na2SO4 sind in der Figur am Beispiel des Aufarbeitens eines 6% S1O2 enthaltenden goethithaltigen Bauxites vom Böhmit-Typ dargestellt. Der Figur ist zu entnehmen, wie sich bei 3% CaO, bezogen auf das Trockengewicht des Bauxites, der Zusatz unterschiedlicher Mengen von NaCI beziehungsweise Na2SO4 auswirkt. Auf der Abszisse ist die Menge der zugesetzten Salze in g/l und auf der Ordinate die bei einem 30 Minuten lang bei 245°C durchgeführten Aufschluß erhaltene Ausbeute an AI2O3 in Prozenten aufgetragen.

Kurve 1 bezieht sich auf die Zugabe von Na₂SÜ4 und Kurve 2 auf die Zugabe von NaCI. Der Aufschluß wurde mit einer Lauge von einer Konzentration von 223,2 g/l 1 > [Na₂O]* durchgeführt und nach dem Aufschluß betrug das Molverhältnis der Lösung 1,32 bis 1,34. Aus dem Diagramm ist ersichtlich, daß bei Zusatz von 3 g/l Na₂SO4 bereits eine günstigere Al₂O₃-Ausbeute erreicht werden kann, als dies bei Zusatz von 20 g/l NaCI der Fall ist. Hinzukommt noch der bei der Kaustifizierung der gebildeten Natrium/Aluminium-hydrosilikate sich zeigende entscheidende Unterschied. Die schädliche Wirkung der 3 bis 5 g/l Na₂SO4 hinsichtlich der Erhöhung des Salzgehaltes sowie der Verzögerung des >ϊ Ausführungsvorganges ist vernachlässigbar gering. Gleichzeitig bietet die erfindungsgemäße Lösung noch die Möglichkeit, durch die Kaustifizierung des Cancrinites und des Carbonatcancrinites in der Waschreihe die Natronlaugeverluste um 50 bis 60% zu senken. Zu bemerken ist, daß die Bildung des Cancrinites durch den Zusatz von Na₂SO4 ohne CaO weniger begünstigt wird, als dies beim gemeinsamen Zusatz beider Stoffe der Fall ist. Im letzteren Falle ist die relative Menge des gebildeten Cancrinites etwa doppelt so hoch. Die j^ri Kaustifizierung des an Cancrinit reichen Rotschlammes kann sowohl in einem speziellen Kaustifizierbetrieb als auch in der Waschreihe durchgeführt werden. Die Zeitdauer des Kaustifizierens ist ausgesprochen kurz. Der Vorgang kann zum Beispiel vorteilhaft im Beschickungskasten des vorletzten Waschbehälters durchgeführt werden, wobei sich das Calcium/Aluminium-silikat unter geringem Ai₂O₃-VeHuSt bildet und der Schlamm in der Waschreihe gut ausgewaschen werden kann. Zweckmäßigerweise wird der CaO-Zusatz nur auf die Verbindungen vom Cancrinittyp bezogen und das CaO in einem Molverhältnis von CaO: Al₂O₃ von höchstens 3 zugegeben, das heißt nur 50 bis 70% des auf die gesamte Natrium/Aluminium-silikate bezogenen CaO eingesetzt. Unter diesen Bedingungen ist auch der Verlust an mit dem Schlamm ausgetragenem Na₂SO4 geringer und es muß weniger Na₂SO₄ kontinuierlich ersetzt werden. Es kann auch in der Weise vorgetragen werden, daß mit geringerem CaO-Zusatz (1 bis 2 Mol CaO je Mol AI₂O₃) gearbeitet wird. Dabei sinkt der AI₂O₃-VeHuSl auf ein Minimum und die Gesamtmenge des zugesetzten CaO wird wirksam.

Beim Aufarbeiten von hämatithaltigen Bauxiten vom Böhmit- und Diasportyp fallen zwar die sich aus der Umwandlung des Goethites zu Hämatit ergebenden t,o Vorteile fort, es bestehen jedoch ganz bedeutende andere Vorteile: Einerseits ist durch die Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit, die Senkung der Aufschlußdaucr, das völlige Inlösunggehen des Diaspors und die annähernde Erreichung des Gleichgewichtsmolverhältnisses die Verminderung der Aufschlußtemperatur um 5 bis 10% sowie die Senkung des Molverhältnisses nach dem Aufschluß und damit die Erhöhung des Wirkungsgrades des Kreisprozesses um einige Prozente möglich und andererseits können durch die Bildung de; Cancrinites und die gute Kaustifizierbarkeit de« Rotschlammes die Natronlaugeverluste auf einfache Weise durchgreifend gesenkt werden. Besonder vorteilhaft ist das beschriebene Verfahren bei Aufschlüssen in höheren Temperaturbereichen, zum Beispiel beim Rohraufschluß.

Der Zusatz von Sulfaten, vorzugsweise Na₂SO4, ist eine überraschende Maßnahme, da im Fachschrifttum die Sulfate beim Bayer-Verfahren eindeutig für schädliche Verunreinigungen gehalten werden. Noch überraschender ist die Tatsache, daß die Sulfate in Gegenwart von CaO ihre günstige Wirkung bereits bei geringen Konzentrationen (beispielsweise 3 bis 4 g/l) ausüben. In den Betrieben erreicht der Na2SO4-Gehait der Aluminatlaugen des Kreisprozesses im allgemeinen nicht einmal den Wert von 1 g/l, da das in verhältnismäßig geringer Menge vorhandene Na₂SO4 mit dem Rotschlamm abgeführt wird. Auch NaCI-haltigen Laugen können CaO und Sulfate mit Erfolg zugesetzt werden. In diesem Falle kommt zu den angegebenen Vorteilen noch die !augenaktivierende Wirkung des NaCl hinzu.

Beim Aufarbeiten von stark kieselsäurehaltigen Bauxiten besteht der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Senkung der Natronlaugeverluste, während beim Aufarbeiten von goethithaltigen Bauxiten mit geringem SiO₂-Gehalt der wesentliche Vorteil des Verfahrens darin besteht, daß durch das gleichzeitig mit dem CaO zugesetzte Na2SÜ4 die Umwandlung des Goethites zu Hämatit (durch Katalyse des Vorganges) in wesentlich kürzerer Zeit vonstatten geht beziehungsweise die notwendige Mindesttemperatür geringer ist und der Vorgang auch beim Gleichgewichtsmolverhältnis des Al₂O₃-Lösens vollständig abläuft. Häufig braucht nur bei der Inbetriebnahme der Na2SO4-Mindestgehalt in der Kreislauflauge eingestellt zu werden. Da mit dem Rotschlamm kaum Na₂SO4 ausgetragen wird, ist lediglich darauf zu achten, daß bei der Salzabscheidung und dem Kaustifizieren der Na₂SO4-Gehalt der Lauge nicht unter den notwendigen Mindestwert sinkt. Dabei ist auch der Umstand von Vorteil, daß beim gemeinsamen Zusatz von CaO und Na₂SO4 der Überschuß an CaO vermindert werden kann, wodurch die Bildung von Calciumaluminat zurückgedrängt wird.

Die Tatsache, daß in der deutschen Patentschrift 6 78 788, in welcher die Verwendung von Sulfaten nicht erwähnt ist, auch noch von der Mitverwendung von Kalk (mit Natriumchlorid oder Calciumchlorid) abgeraten wird, zeigt, wie überraschend das erfindungsgemäße Verfahren ist. Dies erst recht, weil die Bildung des Cancrinites, das heißt der Mineralform, die am leichtesten kaustifiziert werden kann, durch den gemeinsamen Zusatz von Natriumsulfat und Calciumoxyd mehr begünstigt wird als durch den Zusatz von Natriumsulfat ohne Calciumoxyd, wie es oben gezeigt wurde. Hinzukommt die überraschende Tatsache, daß die Sulfate in Gegenwart von Calciumoxyd ihre günstige Wirkung bereits bei geringen Konzentrationen (beispielsweise 3 bis 4 g/l) ausüben, wie es ebenfalls nachgewiesen wurde. Weiterhin ist es gegenüber der Tatsache, daß nach der deutschen Patentschrift 6 78 788 äußerst hohe Mengen des Zusatzes (beispielsweise 450 g/l NaBr) verwendet werden, überraschend, daß die erfindungsgemäße Menge des Sulfatzusatzes eindeutig weniger, nämlich 1,0 bis 14,0 g/l, vorzugsweise 1,0 bis

7,0 g/l, als Sulfationenkonzentration ausgedrückt, also höchstens 14,0 g/l ist. Dabei ist es gerade eines der wesentlichsten Merkmale der vorliegenden Erfindung, daß bei Verwendung der Kombination von Sulfaten und Calciumoxyd oder anderen Calciumverbindungen als > Zusatz die Sulfate ihre günstige Wirkung bereits bei geringen Konzentrationen (beispielsweise 3 bis 4 g/l) ausüben und beim gemeinsamen Zusatz von Calciumverbindungen, insbesondere Calciumoxyd, und Sulfaten, insbesondere Natriumsulfat, der Überschuß an der in Calciumverbindung vermindert werden kann, wodurch die Bildung von Calciumaluminat zurückgedrängt wird.

Sehr überraschend ist es auch gegenüber dem Verfahren der US-Patentschrift 37 37 514, bei welchem keine Sulfate zugesetzt werden, daß bei Verwendung r> der Kombination von Calciumoxyd und Natriumsulfat als Zusatz (3% Calciumoxyd und 3,0 g/l Natriumsulfat zusätzlich zu den in der verwendeten Aufschlußlauge ohnehin von vornherein vorhandenen 0,5 g/l Natriumsulfat) bei weitem bessere Ergebnisse, insbesondere hinsichtlich des Inlösunggehens des Aluminiumoxydgehaltes des Diaspors und des Goethites, der Umwandlung des Goethites zu Hämatit, der Verminderung der spezifischen Oberfläche des Rotschlammes und somit der Filterleistung sowie der Aluminiumoxydausbeute r> und des Anteiles der leicht kaustifizierbaren Cancrinitphase, erzielt werden konnten als bei Verwendung von Calciumoxyd als alleinigem Zusatz (3% Calciumoxyd neben den in der Aufschlußlauge ohnehin von vornherein vorhandenen 0,5 g/l Natriumsulfat), wie es in weiter unten in den Beispielen nachgewiesen wird. Auch ist es überraschend, daß das erfindungsgemäße Verfahren im Gegensatz zum genannten bekannten Verfahren, bei welchem Temperaturen von mindestens 280⁰C anzuwenden sind, bei wesentlich niedrigeren Tempera- r> türen, beispielsweise sehr vorteilhaft bei einer Temperatur von 245°C, durchgeführt werden kann und dabei noch dazu bessere Ergebnisse erzielt werden, wie es bereits dargelegt wurde. Zu all dem kommt noch hinzu, daß im Gegensatz zum 2-stufigen Aufschluß des genannten bekannten Verfahrens das erfindungsgemäße Verfahren 1-stufig ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhafterweise wie folgt durchgeführt werden. Der Aufschluß wird in Gegenwart von 2 bis 6% CaO, bezogen auf den trockenen Bauxit, entsprechend dem Goethitgehalt des Bauxites und der Bindungskraft der im Goethit gebundenen Aluminiumatome mit einer 1,0 bis 20 g/l Na2SO4 enthaltenden Aufschlußlauge bei der europäischen Variante des Bayer-Verfahrens entsprechenden Temperaturen von 180 bis 250⁰C, vorzugsweise 240 bis 250⁰C, in einem Autoklaven oder bei Temperaturen von 240 bis 300"C in einem Aufschlußrohr durchgeführt. Die Konzentration der Aufschlußlauge wird grundsätzlich nach dem wirtschaftlichen Optimum der gegebenen Variante des Bayer-Verfahrens eingestellt und fällt vorzugsweise in den Bereich von 180 bis 300 g/l [Na₂O]*. Der gebildete Rotschlamm wird mit Ca(OH)₂ (Kalkmilch) kaustifiziert; der Sulfatgehalt (Na₂SO.f-Gehalt) der Kreislauflauge wird durch Ausgleichen der Verluste auf einem konstanten Wert gehalten.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Es wurde ein goethithaltiger Bauxit, bei dem etwa 50% des Fe₂O3-Gehaltes als Goethit vorlagen und die isomorphe Al-Substitution 24 Mol-% betrug, aufgeschlossen. Der Bauxit wurde unter Zusatz von 3% CaO mit einer 3,5 g/I Na₂SO₄ enthaltenden Lauge mit einer Konzentration von 223,2 g/l [Na₂O]* und einem Molverhältnis von 3,4 bei einer Temperatur von 245°C 30 Minuten lang aufgeschlossen. Nach dem Aufschluß betrug das Molverhältnis 1,32. Die Einwage war 374,6 kg Bauxit je m³ Lauge.

Zum Vergleich wurde der Aufschluß unter identischen Bedingungen ebenfalls mit einem Zusatz von 3% CaO, jedoch mit normaler Na₂SO₄-armer (0,5 g/I) Betriebslauge durchgeführt. Die chemische Zusammensetzung und Mineralzusammensetzung der gebildeten Rotschlämme ist in der folgenden Tabelle zusammengestellt. Die Angaben sind ferner in der Figur mit enthalten.

Tabelle

Chemische Zusammensetzung und Mineralzusammensetzung des Bauxits und der Rotschlämme

Bestandteil	Bauxit	Rotschlamm 1	Rotschlamm 2	Rotschlamm 3	BOD BIO/29!)
		0,5 g/l Na2SO*	3,5 g/l NE2SO«	nach der
		in der Aufschluß	in der AufschluB-	Kaustifizierung
		lauge + 3% CaO	lauge + 3% CaO	des Rot
				schlamms 2 er
				haltener Rot
				schlamm
AI2O3 im Hydrargilitteil	25,4%		_
AI2O3 im Böhmitteil	15,0%	0,2%
AI2O3 im Diasporteil	1,0%	0,8%		_
AI2O3 im Goethitteil	1,4%	2,6%	0,2%	0,2%
AI2O3 im Hämatitteil	0,5%	1,0%	1,0%	0,9%
AI2O3 im Chamositteil	0,4%	_		_
AI2O3 im Kaolinitteil	4,2O/o		_
AI2O3 im Sodalithteil	—	6,1%	2,6%	2,4%
AI2O3 im Cancrinitteil	—	4,5%	8,0%	1,6%
AI2O3 im Ca/AI-silikat-Teil	—	1,4%	1,4%	7,3%
Gesamt-Al2O3	47,9%	16,6%	13,2%	12,4%

	; Fortsetzung	Bauxit	24 31 857	10	Rotsehlamm 3
9	Bestandteil				nach der
			Rotschlamm 2	Kaustifizierung
		Kotschlumm 1	3.5 g/l Na.'SOi	des Rot
		0,5 g/l Na->SO4	in der AufschluO-	schlamms 2 er
		in der Aufschluß	lauge + 3% CaO	haltener Rot
		lauge + 3% CaO		schlamm
	10,1%			1,1%
Fe2Cb im Goethitteil	9,6%			38,5%
Fe2O3 im Hämatitteil	0,7%		1,2%	—
; Fe2Ü3 im Chamositteil	20,4%	18,9%	42,3%	39,6%
i Gesamt-Fe2O3	6,0%	21.4%	-	11,1%
) S1O2	2,5%	—	43,5%	4,9%
; TiO2	21,8%	40,3%	12,2%	8,8%
Glühverlust	—	11,4%	5,4%	3,1%
Na20	0,5%	4,9%	7,8%	18,6%
CaO	—	9,9%	8,5%	0,4%
SO3	0,9%	8,6%	7,2%	1,1%
Sonstiges	—	7,0%	1,0%	86,0%
AhCh-Ausbeute	0,2%	l,2O/o
	1,1%	87,0%
	82,5%

Der Tabelle und dem Diagramm ist zu entnehmen, daß bei Gegenwart von 3% CaO und 3,5 g/l Na₂SO₄ (3 g/l Na₂SO₄ wurden zugesetzt) der AI₂O₃-GeIIaIt des Diaspors und des Goethites völlig in Lösung ging, während in der wenig Na₂SO₄ enthaltenden Betriebslauge ein Teil des Diaspors unaufgeschlossen blieb und der Goethit nicht umgewandelt wurde. Die Umwandlung des Goethites zu Hämatit erreichte bei der gemeinsamen Gegenwart von 3% CaO und 3,5 g/l Na₂SO₄ einen Wert von 95%, die spezifische Oberfläche des Rotschlammes war von 23 m²/g auf 10 m²/g vermindert und die AI₂O3-Ausbeute war von 82,5% auf 87% erhöht. Die erwähnte Verminderung der spezifischen Oberfläches des Rotschlammes entsprach einer Steigerung der Filterleistung um 30%. Im Rotschlamm lagen durch die Wirkung des Na₂SO₄ 74% der Natrium/AIuminium-silikate als leicht kaustifizierbarer Cancrinit vor, während bei der Na₂SO₄-armen Aufschlußlauge die relative Menge dieser Phase nur 43% betrug.

Der in der gemeinsamen Gegenwart von 3% CaO und 3,5 g/l Na₂SO₄ gebildete Rotschlamm wurde 20 Minuten lang mit Kalkmilch in einer einem Molverhältnis von CaO : A1₂O3 von 3, bezogen auf den im Cancrinit gebundenen Al₂O3-Gehalt, entsprechenden Menge in einer Lösung mit einer Konzentration von 4 g/l [Na₂O]* und einem Trockengehalt von 300 g/l behandelt. Danach wurde der Schlamm mit einer Lösung derselben Konzentration auf einen Trockengehalt von 60 g/l verdünnt und 1 Stunde lang schwach gerührt. Danach wurde filtriert und die Zusammensetzung analysiert. Die Zusammensetzung des kaustifizierten Rotschlammes (Rotschlamm 3) ist ebenfalls in der Tabelle angegeben.

Es ist ersichtlich, daß der Wirkungsgrad der Kaustifizierung des Cancrinites, welcher 74% des Gesamt-Na₂O-Gehaltes des Rotschlammes enthielt, 81% betrug und somit 60% des im Rotschlamm enthaltenen gesamten Na₂O rückgewonnen wurden. 50% des Sulfatgehaltes wurden durch die Lösung rückgewonnen.

Beispiel 2

Es wurde ein goethithaltiger Bauxit, der 50,1% AI₂Os, 6,4% SiO₂ und 18,7% Fe₂O₃ enthielt und dessen Fe₂O₃-Gehalt zu 55% in Goethit gebunden vorlag, 1 Stunde lang bei 235°C aufgeschlossen, wobei die Aufschlußlauge eine Konzentration von 220 g/l Na₂Ot und ein Molverhältnis von 3,4 hatte. Die Einwaage war 275 kg Bauxit je m³ Aufschlußlauge. Es wurden 3% CaO und 4 g Na₂SO₄ zugesetzt.

Der gebildete Rotschlamm enthielt 12,6% Al₂O₃, 43,0% Fe₂O₃, 14,7% SiO₂ und 8,8% Na₂O. 85% des Goethites wurden zu Hämatit umgewandelt und der Bauxitgehalt des Böhmites und Diaspors wurde völlig aufgeschlossen. Dementsprechend erreichte die Al₂O₃-Ausbeute den Wert von 89%, während sie beim normalen Bayer-Verfahren nur bei 83% lag.

Bei gemeinsamer Zugabe von CaO und NaCI mit einer 10 g/l NaCI enthaltenden Lauge war eine 89%ige Ausbeute nur bei 245°C zu erreichen. Durch die katalytische Wirkung des Na₂SO₄ wurde demnach die zur Umwandlung des Goethites zu Hämatit erforderliehe Mindestlemperaturum 1O⁰C gesenkt.

Die Kaustifizierung des Rotschlammes wurde in der im Beispiel I beschriebenen Weise durchgeführt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Erhöhen der Ausbeute an Aluminiumoxid und Senken der Verluste an Natronlauge beim Aufschluß von Bauxiten, insbesondere goethithaltigen Bauxiten vom Böhmit- beziehungsweise Diasportyp, nach dem Bayer-Verfahren unter Umwandeln des gegebenenfalls vorhandenen Goethitgehaltes des Bauxites zu Hämatit, bei dem man den Aufschluß bei einer Temperatur von 180 bis 300⁰C mit einer Aluminatlauge einer Konzentration von 80 bis 300 g/l [NajO]* in Gegenwart einer Calciumverbindung in einer 2 bis 6% CaO, bezogen auf den trockenen Bauxit, entsprechenden Menge durchführt, dadurch gekennzeichnet, daß man den Aufschluß in zusätzlicher Gegenwart eines Sulfates in einer einer Sulfationenkonzentration von 1,0 bis 14,0 g/l, vorzugsweise 1,0 bis 7,0 g/l, entsprechenden Menge durchführt, worauf man gegebenenfalls den gebildeten Rotschlamm durch Zugabe von 1,0 bis 2,0 Mol CaO je Mol im Rotschiamm enthaltenes AbO₃ beziehungsweise einer entsprechenden Menge von angeteigtem Ca(OH)2 kaustifiziert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Sulfat Na2SO₄ zusetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Sulfat ein CaSO₄-haltiges Material, insbesondere gemahlenen Gips, zusetzt und die Menge der zugesetzten Calciumverbindung um den CaO-Gehalt des CaSO₄-haltigen Materials geringerwählt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Calciumverbindung CaCO₃ zusetzt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das Kaustifizieren des Rotschlammes während des Waschens durchführt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das CaCO₃ in Form von Calcit enthaltendem Bauxit einsetzt.