DE2518431A1

DE2518431A1 - Verfahren zur entfernung der schaedlichen organischen verbindungen aus den aluminatlaugen des bayer-prozesses

Info

Publication number: DE2518431A1
Application number: DE19752518431
Authority: DE
Inventors: Gerhard Bayer; Klaus Dr Schanz; Bernhard Dr Schepers; Ernst Dr Urmann
Original assignee: Giulini Gebrueder GmbH
Current assignee: Almatis Chemie GmbH
Priority date: 1975-04-25
Filing date: 1975-04-25
Publication date: 1976-11-11
Also published as: DE2518431C3; AT347906B; ATA105276A; JPS5912606B2; AU500657B2; AU1326776A; FR2308595B1; US4046855A; IT1060323B; FR2308595A1; DE2518431B2; JPS51130698A; GB1520352A

Description

Ludwigshafen / Rh. Fat 293 D

Verfahren zur Entfernung der schädlichen organischen Verbindungen aus den Aluminatlaugen des Bayer-Prozesses

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Entfernung der schädlichen organischen Verbindungen aus der bei der Tonerdegewinnung nach dem Bayer-Verfahren anfallenden Aluminat1auge.

Ausgangsstoff für die Tonerdegewinnung nach dem Bayer-Verfahren ist bekanntlich der Bauxit, der je nach Provenienz mehr oder weniger große Mengen an organischen Verbindungen enthält. Der Hauptanteil dieser Verbindungen - es handelt sich vorwiegend um Huminsäurederivate - löst sich beim Druckaufschluß mit Lauge in der im Kreislauf geführten Aluminatlauge auf und beeinflusst in dieser Form die Vorgänge des Bayer-Verfahrens ungünstig. Infolge des eben erwähnten Laugekreislaufes in der Tonerdefabrik können sich die organischen Verbindungen in der Aluminatlauge sogar derart anreichern, daß verfahrenstechnische Störungen im Prozeßablauf unvermeidlich sind.

Alle diese Beobachtungen haben nun dazu geführt, daß in den letzten Jahren zahlreiche Untersuchungen mit dem Ziel durchgeführt wurden, die Zusammensetzung der im Bauxit bzw. in der Aluminatlauge befindlichen organischen Verbindungen aufzuklären und ihre Auswirkungen auf den Ablauf des Bayer-Verfahrens festzustellen. Beispielhaft werden in diesem Zusammenhang die Veröffentlichungen von K. SOLTMAE u. a. in "Freiberger !Forschungshefte" B 103 5-9653, Seiten 61 bis 80 und F. MATTHES u. a. in "Chem. Techn." 14. Jg., Seiten 610 bis 613, genannt.

Die Untersuchungen ergaben eine Reihe wichtiger Erkenntnisse:

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So verändern sich beispielsweise die Eindampfbedingungen infolge von Schaumbildung ab einem bestimmten Gehalt an organischen Verbindungen in der Lauge derart, daß eine kontrollierte Kristallisation und Abscheidung der Fremdsalze aus der Lauge nicht mehr möglich ist. Weiterhin ist die eingedampfte Dicklauge unterschiedlich mit Schaum durchsetzt. Eine Folge davon ist, daß es beim Aufschluß des Bauxits zu Fehlehargierungen und damit zur Verschlechterung des Aufschlußgrades kommt. In den Eindickern führt ferner ein zu hoher Gehalt an organischen Kohlenstoffverbindungen zu einer Verringerung der Sedimentation, was einen erhöhten Bedarf an Flockungsmittelzusatz erfordert. Auch bewirken die organischen Verbindungen eine Verschlechterung des Ausrühreffektes und damit eine häufig nicht gewünschte Kornverfeinerung des ausgerührten Hydrates.

Der verschlechterte Ausrühreffekt führt aber auch zu einer geringeren Produktausbeute, bezogen auf Ausrührvolumen, und somit zu einer Verminderung der Produktionskapazität. Des weiteren beobachtet man bei Laugen mit höherem Gehalt an organischen Kohlenstoffverbindungen eine verstärkte Krustenbildung, besonders in den Verdampferstationen und in den Ausrührern.

Es ist ferner bekannt, daß die vorstehend beschriebenen mannigfaltigen Schwierigkeiten nicht durch die Gesamtheit der in der Aluminatlauge gelösten organischen Verbindungen bewirkt werden, sondern im wesentlichen durch die"färbende Fraktion", bei der es sich wahrscheinlich um Natriumsalze von Huminsäurederivaten handelt.

Bekannt ist auch, daß ein Teil der organischen Verbindungen vom Eotschlamm absorbiert und aus dem Laugekreislauf ausge-

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schieden wird. Dieser Anteil reicht jedoch nicht aus, um ein Ansteigen des C-Spiegels in dem Laugekreislauf zu verhindern.

Zur Überwindung der geschilderten Schwierigkeiten wurden in der Vergangenheit bereits zahlreiche Verfahren vorgeschlagen. In den meisten Fällen erfordern diese Verfahren jedoch entweder einen zu hohen technischen Aufwand oder aber einen erheblichen Betriebskostenaufwand. Die meisten dieser Verfahren haben außerdem den entscheidenden Nachteil, daß die Beduzierung des organischen Kohlenstoffes unselektiv erfolgt, d. h. daß eine Entfernung oder ein Abbau der gefärbten organischen Verbindungen nur teilweise oder überhaupt nicht erreicht wird. So wird beispielsweise durch Zusatz von festem Natriumhydroxid gemäß dem Verfahren des ungar. Patentes 146 023 eine derart hohe lokale Na°H-Konzentration in der Aluminatlauge eingestellt, daß lediglich ein teilweiser Abbau der gefärbten organischen Verbindungen erfolgt, die Schwierigkeiten dadurch jedoch nicht beseitigt werden. Andere Verfahren haben eine Chlorierung der Aluminatlauge oder das Einleiten von ozonhaltiger Luft, d. h. eine Oxidation der Kohlenstoffverbindungen zum Gegenstand. Die elektrochemische Oxidation der Lauge und die Anwendung von Adsorptionsverfahren mit Aktivkohle stellen weitere Möglichkeiten zur Beseitigung der schädlichen organischen Verbindungen dar. Schließlich kann der Bauxit vor dem Aufschluß auch durch eine Glühbehandlung von organischen Verbindungen befreit werden. Aus den erwähnten Gründen ist jedoch bis j.etzt keines der vorgeschlagenen Verfahren im nennenswerten Umfang in der Praxis realisiert worden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit ein Verfahren zu finden, das mit geringem Aufwand eine selektive Entfernung der färbenden organischen Substanzen erlaubt und großtechnisch durchführbar ist.

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Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt nun derart, daß die Aluminatlauge mit einer Magnesiumverbindung versetzt und ein aus Magnesiumhydroxid und Aluminiumhydroxid bestehendes Gemisch ausgeschieden wird, das unter Rühren solange in der Aluminatlauge belassen wird, bis die organischen Verbindungen ganz oder teilweise aus der Aluminatlauge eliminiert sind, und anschließend mit dem Hydroxidgemisch von der Aluminatlauge in an sich bekannter Weise abgetrennt werden. Als geeignete Magnesiumverbindungen können alle eingesetzt werden, die mit der Aluminatlauge zu einem feinteiligen, gelartigen Gemisch aus Magnesiumhydroxid und Aluminiumhydroxid reagieren. Das sind vor allem Magnesiumverbindungen wie MgSO₂, . H^O, MgSO₂, . 7H₂O, MgCl₂ . H₂O, Mg(NO₃)₂ . 6 H₂O.

Werden der Bayerlauge, welche durch hohen Anteil an gelösten, organischen Verbindungen, dunkelrot bis dunkelbraun gefärbt ist, erfindungsgemäß solche Magnesiumverbindungen zugegeben, so bildet sich sofort ein dunkelbrauner Niederschlag, der gute Filtrationseigenschaften besitzt. Nach Abtrennung dieses Niederschlags verbleibt eine klare Lauge, die je nach Menge der zugesetzten Magnesiumverbindung eine gelbe, insbesondere honiggelbe Farbe aufweist. Da die Kohlenstoffbestimmung der Lauge ergibt, daß nur 10 - 25 % des gelösten organischen Kohlenstoffes entfernt werden, muß die zu beobachtende Aufhellung der Lauge als durchaus überraschend angesehen werden.

Als nicht voraussehbar muß an dieser Stelle auch angeführt werden, daß die Lauge eine erhebliche Viskositätserniedrigung zeigt und die Schaumbildung bei der Verdampfung vollkommen behoben ist.

Die mit dem Niederschlag ausgeschiedenen und gefärbten C-Verbindungen lassen sich mit Wasser nicht mehr auswaschen, auch

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wenn dieses im Überschuß angewandt wird. Ob die Kohlenstoffverbindungen physikalisch adsorbiert oder chemisorbiert sind, ist bislang noch nicht geklärt.

Die zur Ausscheidung eingesetzte Menge an Magnesiumverbindungen richtet sich nach dem Gehalt an färbenden organischen Verbindungen in der Aluminatlauge und wird weiterhin auf den gewünschten Reinigungsgrad abgestellt.

Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden der Aluminatlauge 0,2 - 50 g/l, insbesondere 2-20 g/l einer Magnesiumverbindung zugesetzt. Die Konzentration der Aluminatlauge spielt dabei keine entscheidende fiolle. Demzufolge kann der Beinigungsprozeß sowohl mit der Dicklauge, d. h. vor der Sogg-Salzabscheidung, als auch mit der ausgerührten Dünnlauge durchgeführt werden. Gut bewährt hat sich in der Praxis auch die Zugabe von Magnesiumsalzen in die Dicklauge-Bauxitmaische, also vor dem Druckaufschluß. Bei dieser Arbeitsweise wird der gefällte Niederschlag zusammen mit dem Botschlamm abgetrennt.

Bei der großtechnischen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Entfernung der gefärbten organischen Verbindungen aus der Bayerlauge hat sich die Anwendung von technischem Kieserit, der etwa aus 97 % MgSO^ . HpO besteht und als geringe Verunreinigungen Natriumsulfat, Kaliumsulfat und/oder Kieselsäure enthält, als besonders vorteilhaft und zweckmäßig erwiesen. Die Umsetzungsgeschwindigkeit des Kieserits in der Aluminatlauge wird von der Laugetemperatur und von der Korngroße des zugesetzten Kieserits bestimmt. Der durch die Umsetzung entstehende Niederschlag enthält - wie bereits erwähnt - im wesentlichen Magnesiumhydroxid und Aluminiumhydroxid, neben anhaftendem Natriumaluminat.

Anhand der nachstehenden Beispiele soll nun die Erfindung noch näher erläutert werden, wobei diese nicht als Beschränkung aufzufassen sind.

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L-u.dwigsb.afen / Rb. Beispiel 1:

100 nr einer Dicklauge mit einer NapO-Konzentration von 225 g/l» einem kaustischen Verhältnis 1 AIpO₃, : 3,0 NapO und einer Temperatur von 70 C wurden 2 t techn. Kieserit (MgSO^ .H₂O) zugesetzt und 30 Min. gerührt. Danach wurde der gebildete, dunkelbraune Niederschlag abfiltriert.

Die Analyse der filtrierten Lauge ergab, daß durch die Behandlung 75 % der färbenden organischen Verbindungen aus der Dicklauge entfernt wurden.

Beispiel 2:

Zu 500 nr ausgerührter Aluminatlauge (Na₂O - Konzentration = 150 g/l, kaustisches Verhältnis 1 Al₂O, : 3,2 Na₂O) wurden 5 t Kieserit (MgSO^ . H₂O) zugegeben. Nach 30 Min. Eührzeit bei 60°C wurde die gebildete dunkelbraune Fällung abfiltriert.

In der klarfiltrierten Lauge wurden die färbenden organischen Verbindungen analytisch bestimmt. Die Analyse ergab eine Reduzierung der färbenden organischen Substanz auf 20 % der vor der Behandlung enthaltenen Menge.

Nach der Behandlung wurde die Dünnlauge in einer Gleichstrom-Verdampferanlage 4-stufig auf eine NapO-Konzentration von 280 g/l NapO eingedampft. Im Gegensatz zur unbehandelten Lauge war die Schaumbildung während des Eindampfens vollkommen behoben.

Beispiel 3:

Einer Bauxit-Dicklauge-Maische wurden vor dem Druckaufschluß kontinuierlich 1 kg/nr technischer Kieserit zugesetzt. Der gebildete Niederschlag wurde nach dem Aufschluß zusammen mit dem Botschlamm abfiltriert. Durch die Kieseritzugabe wurden insgesamt 48 % der färbenden C-Verbindungen aus dem Laugekreislauf entfernt.
Es war deutlich festzustellen, daß die behandelte Aluminatlauge

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weitaus weniger zur Krustenbildung in den Ausrührern neigte. Das aus der behandelten Aluminatlauge ausgerührte Tonerdehydrat zeigte einen wesentlich besseren Weißegrad.

Der bei der Arbeitsweise nach Beispiel 2 angefallene dunkelbraune Fällungsrückstand wurde mit Wasser von 70⁰C gut ausgewaschen, getrocknet und bei 1000⁰C einer Glühbehandlung unterzogen. Aus der Analyse des Glührückstandes wurde ermittelt, daß es sich um eine Verbindung gemäß der "Formel 5 MgO . Al₂O, handelte.

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Claims

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Patentansprüche

Q) Verfahren 'zur Entfernung der schädlichen organischen Verbindungen aus der bei der Tonerdegewinnung nach dem Bayer-Verfahren anfallenden Aluminatlauge, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminatlauge mit einer Magnesiumverbindung versetzt und ein aus Magnesiumhydroxid und Aluminiumhydroxid bestehendes Gemisch ausgeschieden wird, das unter Rühren solange in der Aluminatlauge belassen wird, bis die organischen Verbindungen ganz oder teilweise aus der Aluminatlauge eliminiert sind, und anschließend mit dem Hydroxidgemisch von der Aluminatlauge in an sich bekannter Weise abgetrennt werden.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Magnesiumverbindung Kieserit eingesetzt wird.
3) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnesiumverbindung in Mengen von 0,2 bis 50 g/l, vorzugsweise 2 bis 20 g/l, eingesetzt wird.
4) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3_? dadurch gekennzeichnet, daß die Magnesiumverbindung einer Dicklauge vor dem Bauxitaufschluß zugesetzt und das gebildete Hydroxidgemisch zusammen mit dem Rotschlamm von der Aluminatlauge abgetrennt wird.
5) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Magnesiumverbindung einer Dicklauge vor der Sogg-Salzabscheidung zugesetzt wird und das gebildete Hydroxidgemisch zusammen mit dem Sogg-Salz von der Aluminatlauge abgetrennt wird.

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6) Verfahren nach den Ansprüchen Λ bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnesiumverbxndung einer Dünnlauge zugesetzt und der gebildete Hydroxid—Niederschlag in an sich bekannter Weise von der Lauge abgetrennt wird.

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