DE2531646A1

DE2531646A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von tonerde

Info

Publication number: DE2531646A1
Application number: DE19752531646
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Mueller; Arthur J Tielens; Erich Kurt Todtenhaupt
Original assignee: EKATO WERKE; EKATO-WERK ERICH KARL TODTENHAUPT; TIELENS ARTHUR J
Current assignee: Ekato Industrieanlagen Verwaltungsgesellschaft Mbh
Priority date: 1975-07-15
Filing date: 1975-07-15
Publication date: 1977-02-03
Also published as: CH618948A5; CA1098284A; FR2318113A1; FR2318113B1; AU504874B2; AU1405676A; SU708988A3; US4238159A; JPS5231999A

Description

PATENTANWÄL1 E

DIPL.-ING. LEO FLEUCHAUS 9 R ^ 1 R / DR.-ING. HANS LEYH ^ ° ^{ID +}

DIPL.-ING. ERNST RATHMANN

MQnchan 71, Melchloretr. 42

Uneer Zeichen: A 13 148

ΕΚΑΤΟ-Werk Arthur J. TIELENS

Erich Karl Todtenhaupt 6380 Bad Homburg

786 Schopfheim/Baden 140 Promenade B 8 Kappelemattweg 2

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Tonerde

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Tonerde (AI2O3) aus Bauxit, wobei der Bauxit gemahlen und in vorgegebenem Verhältnis mit Natronlauge einer vorgegebenen Konzentration unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur in einem Autoklaven gemacht wird, wobei Tonerde in Lösung geht, während die Verunreinigungen (Rotschlamm) in Suspension bleiben, worauf der Rotschlamm eingedickt und abgezogen wird, während eine übersättigte Lösung von Tonerde in Lauge entsteht.

Tonerde wird nach dem sogenannten Bayer-Verfahren hergestellt. Nach diesem Verfahren wird, vereinfacht ausgedrückt, der Bauxit gemahlen, mit Natronlauge bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur gemischt, die Verunreinigung eingedickt und abgezogen.

Lh/fi - 2 -

Die gesättigte Lösung von Tonerde in Lauge wird gekühlt und mit Aluminium-Hydrat-Kristallen geimpft, worauf die Lauge ausgerührt wird, wobei Aluminium-Hydrat in Suspension geht, das von der Lauge durch Dekantieren oder durch Filtrieren getrennt, gereinigt und zu Tonerde kalziniert wird.

In Europa wird nun ein Bauxit verwendet, der hauptsächlich Aluminium-Monohydrate enthält, während der in Amerika verarbeitete Bauxit hauptsächlich Aluminium-Trihydrate enthält.

Das europäische und das amerikanische Bayer-Verfahren haben sich, unter anderem bedingt durch die verschiedenen Ausgangsmaterialien und deren verschiedene Löslichkeit, unterschiedlich entwickelt.

Beim europäischen Verfahren liegt die Konzentration der Natronlauge in der Aufschlußlauge im Bereich von etwa 325 bis 6OO Gramm/Liter (ausgedrückt als Natriumkarbonat), während beim amerikanischen Verfahren die Konzentration der Natronlauge in der Aufschlußlauge etwa 160 bis 2OO g/l beträgt.

Beim amerikanischen Verfahren werden Aluminiumoxid-Hydrate unterschiedlicher Korngröße erzeugt, d.h. eine feine, eine mittelgrobe und eine grobe Fraktion, wobei die groben Kristalle als Produkt abgezogen und zu Tonerde kalziniert werden, während die feinen und die mittelgroben Kristalle als Impfkristalle verwendet werden. Beim europäischen Verfahren wird dagegen überwiegend feines Aluminiumoxid-Hydrat erzeugt, von dem ein Teil als Produkt zu Tonerde kalziniert und der andere Teil zum Impfen verwendet wird.

Das europäische Verfahren ist somit darauf gerichtet, feine Aluminiumoxid-Hydrat-Kristalle herzustellen unter Verwendung einer

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konzentrierten Lauge, während das amerikanische Verfahren darauf gerichtet ist, einen möglichst großen Anteil von groben Kristallen und einen entsprechend kleinen Anteil von feinen Kristallen herzustellen, wobei eine verdünnte Lauge verwendet wird. Die Verwendung verdünnter Lauge hat jedoch den Nachteil, daß die sogenannte Laugen-Produktivität schlechter ist als bei Verwendung einer konzentrierten Lauge, d.h. bei verdünnter Lauge muß mehr Flüssigkeit bearbeitet und umgewälzt werden als bei konzentrierter Lauge, was einen entsprechend größeren apparativen und fertigungstechnischen Aufwand bedingt sowie mehr Energie erfordert.

Der Trend in der Aluminium-Industrie geht daher einerseits dahin, (beim amerikanischen Verfahren) , die Laugen-Produktivität zu verbessern und andererseits (beim europäischen Verfahren), grobe oder wenigstens einen größeren Anteil grober Aluminiumoxid-Kristalle zu erzeugen. Bei groben Kristallen werden die Staubverluste beim Kalzinieren, beim Transport und bei der Elektrolyse reduziert. Das feinkörnige Aluminiumoxid nimmt ferner das während der Elektrolyse entstehende Fluor-Gas nur schlecht auf, während das grobkörnige Aluminiumoxid die entstehenden Fluor-Gase sehr gut aufnimmt. Die Verluste an Fluor-Gas lassen sich dadurch reduzieren und es strömt beträchtlich weniger Gas in die Atmosphäre ab, was den immer strenger werdenden Umweltschutz-Bestimmungen entgegenkommt.

Es sind in der Vergangenheit Versuche gemacht worden, die Laugenausbeute zu verbessern und ein grobkörniges Produkt zu erzeugen.

In dem US-Patent 2i?O7 669 wird ein Verfahren beschrieben, bei welchem durch eine spezifische Kombination von Ausrührern und Klassifizierern grobes Aluminiumoxid-Hydrat hergestellt werden soll. Hierzu sind aber eine große Anzahl von Klassifizierern erforderlich und es werden hohe Pumpvolumina und Impfmengen benötigt.

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Das US-Patent 3 632 310 beschreibt ein Verfahren, in welchem die Ausrührlauge gekühlt wird und dadurch das Ausrühren von zusätzlichen Aluminiumoxid ermöglicht. Hier entsteht aber noch ein beträchtlicher Anteil an sehr feinen Aluminiumoxid-Trihydrat-Kristallen, die zur kommerziellen Herstellung von Aluminiumoxid oder zur Verwendung als Impfkristalle ungeeignet sind. Nachteilig ist ferner, daß eine zusätzliche Reihe von Ausrührern erforderlich ist, um aus der gekühlten Lauge zusätzliche Hydrat-Kristalle auszufällen. Ferner sind besondere Filter, Eindicker oder Absetzbehälter erforderlich, um die Lauge von den feinen Feststoffen zu trennen.

In dem US-Patent Nr. 3 545 923 wird ein Verfahren zur Herstellung von grobem Aluminiumoxid beschrieben, wobei extrem feine Impfkristalle in einem getrennten Prozess vorbereitet werden müssen, die frischer Mutterlauge beigefügt werden, um diese mit den feinen Impfkristallen anzureichern. Mit diesem Verfahren ist nur eine begrenzte Herstellung von groben Kristallen möglich, weil die Impfkristalle sehr klein sind und das Kristallwachstum mit dem Grad der Laugenübersättigung schnell abnimmt, so daß bei diesem Verfahren eine große Anzahl von Ausrührern erforderlich ist.

Die Erfindung sucht die Nachteile der bisher bekannten Verfahren auszuschalten, weshalb ihr die Aufgabe zugrundeliegt, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die es ermöglichen, ein grobkörniges Alurainiumoxid-Hydrat unter Verwendung einer hohen Laugenkonzentration herzustellen, wobei außerdem die Laugen Produktivität verbessert werden soll.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die übersättigte Lösung (Lauge) in wenigstens einen Produkt-Ausrührbehälter eingeführt und in diesem mit einer Temperatur von etwa 75 bis 90°C auegerührt wird, daß in diesen Ausrührbehälter zur Impfung Aluminium-

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Hydrat-Kristalle eingeführt werden, wodurch ein Teil der gelösten Tonerde als Aluminium-Hydrat ausfällt und in Suspension geht und daß die Aluminium-Hydrat-Kristalle aus dem Ausrührbehälter abgezogen.und gegebenenfalls zu Tonerde kalziniert werden.

Wenn eine Mehrzahl von Produkt-Ausrührbehältern vorgesehen wird, die in Reihe angeordnet sind, so wird vorzugsweise die übersättigte Lösung diesen Ausrührbehältern parallel zugeführt, so daß jeder Ausrührbehälter mit frischer Lösung (Lauge) versorgt wird, während die in den ersten Ausrührbehälter eingeführten Impfkristalle und die in den einzelnen Behältern sich bildenden Aluminium-Hydrat-Kristalle in Reihe durch die Behälter geführt und aus dem letzten abgezogen werden.

Ein geeigneter Ausrührbehälter zur Durchführung des Verfahrens, der mit einer um eine im wesentlichen senkrechte Achse umlaufenden Rührwelle versehen ist, auf der mehrere Rührorgane in mehreren Stufen (Ebenen) in Abständen übereinander angeordnet sind, umfaßt zur Ausbildung einer ersten Rührzone mit höherem Feststoffgehalt (40 - 65%) einer zweiten Rührzone mit mittlerem Feststoffgehalt (10 - 20%) und einer dritten Rührzone mit geringstem Feststoffgehalt (1 - 5%) im Bereich der ersten Zone wenigstens ein Rührorgan mit wenigstens einem einteiligen Rührblatt, das sich radial im wesentlichen vom Bereich der Rührerwelle aus bis zum Bereich der Innenwand des Rührbehälters erstreckt, sowie im Bereich der zweiten Zone wenigstens ein Rührorgan mit wenigstens einem Rührblatt, das bezüglich seiner Längsachse in wenigstens zwei Rührblattabschnitte quergeteilt ist, die von Abschnitt zu Abschnitt mit wechselnder Gängigkeit zu ihrer Drehebene angestellt sind oder es ist im Bereich der zweiten Zone wenigstens ein Rührorgan mit wenigstens einem einteiligen Rührblatt vorgesehen, das radial im Abstand von der Rührerwelle im Bereich der Innenwand des Rührbehälters angeordnet ist, sowie im Bereich der dritten Zone wenigstens ein Rührorgan mit wenigstens einem Rührblatt, das radial im Abstand von der Rührerwelle im Bereich der Innenwand des Behälters angeordnet ist.

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Weitere Vorteile des Anmeldungsgegenstandes ergeben sich aus den Ansprüchen*

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nach-* folgend anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert;

Es zeigen:

Fig. 1 ein prinzipelles Schema des erfindungsgemäßen Verfahrens .

Fig. 2 bis 4 zeigen weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäfie Verfahrens.

Fig. 5 zeigt schematisch im Schnitt einen erfindungsgemäßen Rührer zur Durchführung des Verfahrens.

Fig. 6 zeigt einen Schnitt längs der Linie VI-VI von Fig. 5. Fig. 7 zeigt einen Schnitt längs der Linie VII-VII von Fig. Fig. 8 zeigt einen Schnitt längs der Linie VIII-VIII von Fig.

Fig. 9 und IO zeigen Abwandlungen der Rührarme des Rührers nach Fig. 6.

Ehe das erfindungsgemäBe Verfahren beschreiben wird, soll nocheinmal kurz aufedie bekannten in Europa und Amerika praktizierten Verfahren zur Herstellung von Tonerde eingegangen werden.

In Europa wird feinkörniges Aluminium-Hydrat unter Verwendung von konzentrierter Lauge hergestellt, wobei das Ausgangsprodukt Bauxit ist, der hauptsächlich Monohydrat enthält, während in Amerika grobkörniges Aluminium-Hydrat mit verdünnter Lauge

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produziert wird, wobei der als Ausgangsprodukt verwendete Bauxit hauptsächlich Trihydrat enthält.

In beiden Verfahren wird der Bauxit gemahlen, mit Natronlauge einer bestimmten Konzentration gemischt und in einem Autoklaven z.B. beim europäischen Verfahren bei einer Temperatur von etwa 24O°C und einem Druck von etwa 45 bar gemischt, beim amerikanischen Verfahren bei etwa 150°C und 5 bar, wobei die Natronlaugen-Konzentration in der Aufschlußlauge beim amerikanischen Verfahren etwa 160 bis 200 Gramm/Liter, beim europäischen Verfahren etwa 325 bis 600 Gramm/Liter (ausgedrückt als Na^CO^) beträgt. In beiden Fällen beträgt das Verhältnis A/C vor Eintritt in den Autoklaven etwa 0,3. Unter diesem Verhältnis A/C versteht man das Verhältnis des gelösten Aluminiumoxides in Gramm je Liter zur gelösten Natronlauge in Gramm je Liter.

Die Masse wird dann in beiden Verfahren bei einer Temperatur von etwa 100 bis 105⁰C und bei Atmosphärendruck eingedickt und die Verunreinigungen werden als Rotschlamm abgezogen. Der Uberaluf besteht dann aus Lauge plus gelöster Tonerde. Beim europäischen Verfahren wird der Rotschlamm gewaschen und das Waschwasser, das noch Aluminium-Hydrat enthält, mit dem überlauf gemischt.

Man erhält somit in beiden Verfahren eine übersättigte Lösung von Tonerde in Lauge, wobei die Laugenkonzentration beim europäischen Verfahren jedoch höher ist als beim amerikanischen Verfahren. Das Verhältnis von A/C liegt nun etwa in der Größenordnung von 0,6.

In diese übersättigte Lösung von Tonerde in Lauge, auch Mutterlauge genannt, werden nun Impfkristalle, d.h. Aluminium-Hydrat-Kristalle eingegeben, beim europäischen Verfahren feinkörnige Kristalle in einer Menge von etwa 200 bis 400 g/l, beim

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amerikanischen Verfahren feinkörnige und mittelgrobkörnige Kristalle in einer Menge von etwa 30 bis 150 g/l.

Die Lauge wird nun in beiden Fällen ausgerührt, d.h. sie wird durch eine Mehrzahl von hintereinandergeschalteten Ausrührern hindurchgeleitet, wobei die Temperatur im amerikanischen Verfahren anfangs etwa bei 80°C liegt und gegen Ende auf etwa 60°C fällt, während sie beim europäischen Verfahren anfangs etwa 65°C beträgt und gegen Ende auf etwa 50°C zurückgeht. Während des Ausrührens geht ein Teil der gelösten Tonerde als Aluminiumoxid-Hydrat in Suspension, wobei im amerikanischen Verfahren grobkörnige, mittelgrobe und feinkörnige Kristalle, im europäischen Verfahren im wesentlichen nur feinkörnige Kristalle entstehen.

Im europäischen Verfahren werden die Kristalle in einem einstufigen Filtrierverfahren abgezogen und ein Teil von ihnen als Impfkristalle rückgeführt, während der übrige Teil als Produkt abgeführt und zu Tonerde kalziniert wird. Im amerikanischen Verfahren werden die Kristalle in einem dreistufigen Dekantier-Verfahren getrennt, wobei die grobkörnigen Kristalle als Produkt gewonnen und zu Tonerde kalziniert werden, während die mittelgroben und die feinkörnigen Kristalle als Impfkristalle in den Kreislauf rückgeführt werden.

Die anfallende ausgerührte Ablauge enthält noch gelöste Tonerde (A/C ~ 0,3) und wird in beiden Fällen zum Autoklaven zurückgeleitet.

Anhand von Fig. 1 soll nun das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben werden.

Ehe auf die einzelnen Figuren eingegangen wird, soll die Bezeichnung "feine", "mittelgrobe" bzw. "grobe" Kristalle

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näher definiert werden.

Unter feinen Kristallen sind solche zu verstehen, bei denen bis zu 10% größer als 74 ,um sind, bis zu 50% eine Korngröße von etwa 44 bis etwa 74 ,um haben und der Rest eine Korngröße von unter 44 ,um hat.

Unter mittelgroben Kristallen sind solche zu verstehen, bei denen etwa 20% größer als 74 ,um sind, etwa 55% eine Korngröße von etwa 44 bis etwa 74»um haben, während der Rest eine Korngröße unter 44 ,um hat.

Unter groben Kristallen sind solche Kristalle zu verstehen, bei denen etwa 25% größer als 74 ,um sind, etwa 65% eine Korngröße von etwa 44 bis etwa 74 ,um haben und der Rest eine Korngröße von unter etwa 44 ,um hat.

Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Anlage zur Herstellung von grobkörnigen Aluminium-Kristallen mit konzentrierter Lauge (325 - 600 g/l ausgedrückt als Na-CQo)·

Wie bisher wird der Bauxit gemahlen und über eine Leitung 11 in einen Autoklaven 10 eingeführt, dem über eine Leitung 13 Natronlauge einer bestimmten Konzentration zugeführt wird. (Unter der Bezeichnung Leitung sind sämtliche geeigneten Rohrleitungen aber auch andere Transport- oder Fördermittel, die sich für den jeweiligen Anwendungsfall eignen, zu verstehen.) Die Temperatur in dem Autoklaven beträgt beispielsweise etwa 220 bis 25O°C, der Druck kann etwa 45 bar betragen. Die Konzentration der Natronlauge in der Aufschlußlauge im Autoklaven 10 beträgt etwa 325 bis 600 g/l, ausgedrückt als Na₂CO₃ in g/l. Das Verhältnis A/C, d.h. das Verhältnis des gelösten Aluminiumoxides in g/l zur gelösten Natronlauge in g/l

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liegt im Autoklaven 10 vor der Reaktion bei etwa 0,3.

Im Autoklaven 10 wird nun der gemahlene Bauxit mit der Natronlauge bei der vorgenannten Temperatur und dem genannten Druck gemischt, wobei Tonerde in Lösung geht auf ein A/C-Verhältnis von ca. 0,6. Nach dem Mischen wird dann die Flüssigkeit bzw. das Gemisch aus dem Autoklaven 10 über eine Leitung 15 abgezogen und einem oder mehreren Eindickern 12 zugeführt, in welchem das Gemisch bei Atmosphärendruck und einer Temperatur von etwa 100 bis 1O5°C eingedickt wird. Die Verunreinigungen, die nicht in Lösung gehen, sondern in der Flüssigkeit in Suspension bleiben, werden aus dem Eindicker 12 über eine Leitung 19 als Rotschlamm abgezogen und gewaschen. Die noch vorhandene Lauge und Tonerde werden hierbei herausgewaschen und der Rotschlamm deponiert. Das Waschwasser mit der in ihm enthaltenen Lauge und Tonerde wird dann über eine Leitung 21 abgeführt und in einen Behälter 14 eingeleitet. Die Lauge aus dem Eindicker 12, der die Verunreinigungen im wesentlichen entzogen wurden, wird über eine Leitung 17 ebenfalls in den Behälter 14 eingeleitet. In diesem Behälter 14 befindet sich nun eine übersättigte Lösung von Tonerde in Lauge, die auch als Mutterlauge bezeichnet wird. Die Temperatur im Behälter 14 beträgt etwa 90 bis etwa 75°C.

Diese sogenannte heiße Mutterlauge wird nun aus dem Behälter 14 über eine Leitung 23 sowie Leitungen 25 und 27 einer Anzahl von Ausrührern 16, 18 parallel zugeführt, die entsprechend dem erfindungsgemäßen Ausrührer nach den Fig. 5 bis 10 aufgebaut sind. Die Ausrührer 16, 18 bilden eine Kaskade und es werden in der Praxis etwa 8 bis 12 solcher Ausrührer verwendet, wobei in der Zeichnung aus Gründen der Übersichtlichkeit nur zwei gezeigt sind. Wesentlich hierbei ist, daß sämtlichen Ausrührern 16, 18 (von denen also in der Praxis etwa 8 bis 12 verwendet werden) frische, heiße Mutterlauge aus dem Behälter

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14, die also eine übersättigte Lösung von Tonerde in Lauge darstellt, parallel zugeführt wird. In den Ausrührern 16 und 18, deren Konstruktion später beschrieben wird, bilden sich nunwährend des Ausrührens Aluminium-Hydrat Kristalle (nachfolgend nur Kristalle genannt) bzw. die Kristalle die in den ersten Ausrührer 16 als Impfkristalle

eingeführt werden, wachsen während ihres Durchgangs durch die einzelnen Ausrührer der Kaskade. Im Gegensatz zu der heißen Mutterlauge, die den Ausrührern 16, 18 parallel zugeführt wird, werden jedoch die Kristalle, die sich in den einzelnen Ausrührern bilden bzw. diejenigen, die demersten

Ausrührer 16 in Form von Impfkristallen zugeführt werden, der Reihe nach durch sämtliche Ausrührer der Kaskade bzw. durch sämtliche jeweils in der Kaskade in Flußrichtung nachfolgenden Ausrührer hindurchgeführt. Aus dem letzten Ausrührer 18 der Kaskade werden die Kristalle abgezogen und unter Einschaltung von nicht näher dargestellten Filtern über eine Leitung 35 als Produkt abgeführt. Als Produkt fallen im Sinne der obigen Definition im wesentlichen grobe Aluminium-Hydrat Kristalle an. Zur Durchführung der Kristalle durch die einzelnen Ausrührer der Kaskade dienen die Leitung bzw. Leitungen 33. Der überlauf der Ausrührer 16 und 18 der Produktkaskade wird parallel aus jedem Ausrührer über Leitungen 29, 31 abgeführt und zusammengefaßt und dann in wenigstens den ersten Ausrührer 20 einer weiteren Ausrührergruppe, die als Impf-Kaskade bezeichnet werden kann, eingeleitet. Die teilweise ausgerührte Lauge aus den Ausrührern der Produkt-Kaskade enthält noch gelöste Tonerde. In den ersten Ausrührer 20 der Impf-Kaskade, die ebenfalls aus mehreren Ausrührern aufgebaut ist, kann ferner über eine Leitung 37 das Filtrat eingespeist werden, das beim Filtrieren der Kristalle entsteht, die aus dem letzten Ausrührer 18 der Produkt-Kaskade abgezogen werden. Die Ausrührer 20 und 22 der Impf-Kaskade können Ausrührer üblicher, bekannter Bauweise

sein. Die Lauge mit der noch gelösten Tonerde wird nun zusammen mit den suspendierten Kristallen durch

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sämtliche Ausrührer der Impfkaskade der Reihe nach über Leitungen 39 hindurchgeführt und bei einer Temperatur von etwa 6 5 bis 5O°C ausgerührt. Aus dem letzten Ausrührer 22 der Impf-Kaskade, in der sich während des Ausrührens ebenfalls Kristalle bilden bzw. vorhandene Kristalle wachsen, werden die Kristalle über eine Leitung 41 und unter Zwischenschaltung geeigneter nicht näher dargestellter Filter abgezogen und über Leitungen 43 und zur Impfung jeweils dem ersten

Ausrührer 16 bzw. 20 der Produkt-Kaskade bzw. der Impfkaskade zugeführt. Mit anderen Worten, ein Teil der aus dem Ausrührer 22 der Impfkaskade abgezogenen Kristalle wird zur Impfung in den ersten Ausrührer 16' der Produkt-Kaskade eingespeist, während ein anderer, größerer Teil der aus dem Ausrührer 22 abgeführten Kristalle in den ersten Ausrührer 20 der Impfkaskade rückgeführt wird.

Die ausgerührte Lauge wird aus dem Ausrührer 22, d.h. dem letzten Ausrührer der Impf-Kaskade abgeführt und da sie immer noch verwertbare gelöste Tonerde enthält über eine Leitung 47 in den Autoklaven 10 rückgeführt, wobei ein Verdampfer oder Eindicker 24 zwischengeschaltet sein kann, um die ausgerührte Lauge, die vom Ausrührer 22 kommt, wieder auf die Ausgangskonzentration zu bringen, wie sie im Autoklaven 10 vorhanden ist. Das bei der Konzentration anfallende Wasser kann über eine Leitung 49 abgeführt werden.

Nach einer Alternative kann dem ersten (oder wenigstens dem ersten) Ausrührer 20 der Impfkaskade gesättigte bzw. übersättigte Mutterlauge aus dem Behälter 14 über eine Leitung 51 zugeführt werden, die unter Verwendung eines Wärmetauschers 26 auf eine Temperatur von etwa 50 bis 65°C gekühlt worden ist.

Ehe die weiteren Ausführungsformen beschrieben werden, soll

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nachstehend ein Zahlenbeispiel gegeben werden.

In den Autoklaven 10 werden,wie gesagt, gemahlender Bauxit und Natronlauge eingegeben. Die Konzentration der Natronlauge beträgt beim amerikanischen Verfahren etwa 160 g/l, beim europäischen Verfahren etwa 325 g/l und beim erfindungsgemäßen verfahren ebenfalls etwa 325 g/l, wobei hier zum Vergleich die unterste Grenze für die Laugenkonzentration genommen wurde. Bei einem Verhältnis A/C von 0,3 ergibt sich hierbei ein Aluminiumoxidanteil beim amerikanischen Verfahren von 48 g/l, beim europäischen Verfahren von 97,5 g/l und beim erfindungsgemäßen Verfahren ebenfalls von 97,5 g/l. Nach dem Eindicken hat man bei derselben Laugenkonzentration wie vorher ein Verhältnis A/C von etwa 0,6. Beim europäischen und beim erfindungsgemäßen Verfahren wird nun das Waschwasser des Rotschlammes zugegeben, wodurch man bei gleichen Verhältnis A/C von 0,6 eine Laugenkonzentration von etwa 240 g/l und eine Aluminiumoxid-Konzentration von etwa 144 g/l erhält. Beim amerikanischen Verfahren beträgt die Laugenkonzentration 160 g/l und die Aluminiumoxid-Konzentration 96 g/l.

Die Mutterlauge wird nun bis auf einen A/C-Wert von 0,3 ausgerührt und man erhält beim amerikanischen Verfahren 48 g/l Aluminium-Hydrat-Kristalle und beim europäischen Verfahren 72 g/l Aluminium-Hydrat-Kristalle als Produkt.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird den Ausrührern 16, 18 der Produkt-Kaskade Mutterlauge mit einem Verhältnis A/C von etwa 0,6 zugeführt, die eine Laugenkonzentration von etwa 240 g/l und eine Aluminium-Konzentration von etwa 144 g/l enthält. In der Produkt-Kaskade wird diese Lauge ausgerührt auf eine Aluminiumoxid-Konzentration von etwa 108 g/l bei gleichbleibender Laugenkonzentration. In den ersten Ausrührer 16 der Produkt-Kaskade werden ferner Impfkristalle in einer Menge von etwa 36 g/l eingespeist. Damit werden aus dem letzten Ausrührer 18 der Produkt-Kaskade als Produkt 72 g/l Aluminium-Hydrat-

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Kristalle abgeführt, die sich ergeben aus den 36 g/l Impfkristalle und der Differenz zwischen 108 g/l und 144 g/l, d.h. den Vierten, wie sie nach bzw. vor dem Ausrühren in der Produkt-Kaskade vorliegen. Die teilweise ausgerührte Lauge mit einem Anteil von 108 g/l Aluminiumoxid wird nun in den ersten Ausrührer 20 der Impfkaskade eingespeist und weiter ausgerührt bis die Konzentration nach dem letzten Ausrührer der Impfkaskade auf 72g/l Aluminiumoxid bei gleicher Laugenkonzentration (240 g/l) gefallen ist. Die Differenz zwischen 108 und 72, d.h. 36 g/l Kristalle wird aus dem letzten Ausrührer 22 abgeführt und in den ersten Ausrührer 16 der Produktkaskade eingeleitet. In den ersten Ausrührer 20 der Impfkaskade werden etwa 200 bis etwa 400 g/l Impfkristalle eingespeist, diese Menge wird aber immer nur im Kreislauf durch die Impfkaskade umgewälzt und beeinflußt praktisch nicht die Menge an Impfkristallen, die in den ersten Ausrührer 16 der Produkt-Kaskade eingeführt wird.

Es ergibt sich somit, daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens dieselbe Ausbeute an Aluminium- Hydrat-Kristallen wie bei dem europäischen Verfahren erreichbar ist, wobei jedoch die erzeugten Kristalle, wie gewünscht, grobe Kristalle sind.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden somit die Kristalle von der teilweise ausgerührten Mutterlauge getrennt, bei einem Verhältnis VC zwischen etwa O,5 und 0,35, vorzugsweise bei etwa 0,43 bis 0,45. Danach werden die von der teilweise ausgerührten Mutterlauge getrennten Kristalle in einer frischen übersättigten heißen Mutterlauge zur weiteren Kristallvergrößerung suspendiert, da ja die Kristalle der Reihe nach durch die Produkt-Ausrührer hindurchgeführt werden, während die heiße übersättigte Mutterlauge diesen Ausrührern parallel zugeführt wird. Das Kristallwachstum wird durch die hohe Laugentemperatur zwischen etwa 75 und 90°C beschleunigt, wobei eine Temperatur von etwa 80 bis 85°C vorgezogen wird. Die üblichen Verhältnisse von A/C von etwa

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0,6 vor den Ausrührern und etwa 0,3 nach den Ausrührern werden jedoch beibehalten. Die Natronlaugen-Konzentration der Ausrührerlauge liegt etwa bei 200 g/l bis 300 g/l und sie beträgt vorzugsweise etwa 240 g/l. (Ausgedrückt als Na₂CO₃). Durch die höhere Temperatur in der Produkt-Kaskade und die ständige parallele Zufuhr von frischer übersättigter Mutterlauge wird das Kristallwachsturn und die Kristallvergrößerung verstärkt, während durch die niedrigere Laugentemperatur in der Impfkaskade die Keimbildung, d.h. die Entstehung von neuen Kristallen aus der Lösung verstärkt wird.

Ks konnte festgestellt werden, daß die Wachstumsgeschwindigkeit der fcydrat-Kristalle bei gleicher Übersättigung bei etwa 85°C etwa 6 bis 10 mal höher ist als bei etwa 50°C. Ferner wurde gefunden, daß durch eine Verdoppelung des Ubersättigungsgrade der Mutterlauge bei 85°C das Wachstum der Kristalle um den Faktor 4 gesteigert wird. Es ergibt sich somit in der Produkt-Kaskade infolge der höheren Temperatur und infolge des ständig aufgefrischten Stromes an übersättigter Mutterlauge eine hohe Wachstumsgeschwindigkeit der Kristalle, während in der Impf-Kaskade infolge der tieferen Temperatur die Keimbildung vorherrschend ist.

Eine Modifikation der Anlage nach Fig. 1 ist in Fig. 2 dargestellt.

Wie bei Fig. 1 wird die heiße gesättigte bzw. übersättigte Mutterlauge aus dem in Fig. 2 nicht gezeigten Behälter 14 über die Leitung 23 und die Leitungen 25 und 27 parallel den Ausrührern 16, 18 der Produkt-Kaskade zugeführt, so daß jeder Ausrührer der Produkt-Kaskade frische, heiße,

übersättigte Mutterlauge erhält. Die Kristalle werden der Reihe nach nacheinander durch die einzelnen Ausrührer der Produkt-Kaskade, die durch die Leitungen 33 miteinander ver-

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bunden sind, hindurchgeleitet und das Produkt wiederum über die Leitung 35 abgeführt.

Die teilweise ausgerührte Lauge aus der Produkt-Kaskade wird unter Zwischenschaltung eines Wärmetauschers 28 auf etwa 65 bis 50°C gekühlt und dann in den ersten Ausrührer 2O der Impfkaskade eingeführt. Ferner kann, wie bei Fig. 1, dem Ausrührer 20 frische, übersättigte Mutterlauge, die mittels eines Wärmetauschers 34 auf etwa 65 bis 50°C gekühlt wird, über eine Leitung 65 zugeführt werden. Die gekühlte teilweise ausgerührte Lauge aus der Produkt-Kaskade und die frische gekühlte,

übersättigte Mutterlauge werden dann nacheinander durch die einzelnen Ausrührer der Impfkaskade zusammen mit den sich bildenden und vorhandenen Kristallen hindurchgeleitet, wobei wiederum aus dem letzten Ausrührer 22 der Impfkaskade einerseits der Impfkristall-Brei über die Leitung 41 abgezogen und die ausgerührte Ablauge über die Leitung 4 7 zum Autoklaven rückgeführt wird. Der Impfkristall-Brei wird nun durch die Leitung 41 und eine von dieser abzweigenden Leitung 55 sowohl in einen Rührer 30 als auch in einen Rührer 32 eingegeben. Dem Rührer 30 wird kalte, teilweise ausgerührte Lauge über eine Leitung 57 zugeführt, die von der Leitung 53 abzweigt, welche aus dem Wärmetauscher 28 austritt und in der gekühlte teilweise ausgerührte Lauge strömt, die von der Produkt-Kaskade kommt. Dem Rührer 32 wird dagegen frische, heiße, gesättigte bzw. übersättigte Mutterlauge über eine Leitung 59 zugeführt, die von der Leitung 23 abzweigt. Unter heißer Lauge ist hierbei eine solche mit einer Temperatur von etwa 90 bis 75 und unter kalter Lauge ist eine solche mit einer Temperatur von etwa 65 bis 50°C zu verstehen. Der Impfkristall-Brei, der über die Leitungen 41 bzw. 55 in die Rührer 30 und 32 eingegeben wird, wird nun in kalter Lauge (Rührer 30) bzw. in heißer Lauge (Rührer 32) suspendiert, worauf die in der kalten Lauge suspendierten Impfkristalle aus dem Rührer 30 über eine Leitung

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61 in den ersten Ausrührer 20 der Impfkaskade eingespeist werden, während die in der heißen Lauge suspendierten Impfkristalle aus dem Rührer 32 über eine Leitung 6 3 in den ersten Ausrührer 16 der Produkt-Kaskade eingespeist werden. Die Verweilzeit der frischen Mutterlauge in den Ausrührern der Produkt-Kaskade beträgt etwa 5 bis etwa 25 Stunden. Anstatt dem Rührer 30 teilweise ausgerührte kalte Lauge aus der Produkt-Kaskade zuzuführen, kann ihm frische gekühlte, übersättigte Mutterlauge über die Leitung 65 oder ein Gemisch aus frischer, gekühlter Mutterlauge und teilweise ausgerührter, kalter Lauge zugeführt werden.

Nach ausreichender Verweilzeit der Mutterlauge in den Ausrührern der Produkt-Kaskade, die bei den Ausführungsformen der Figuren 1 und 2, wie oben erwähnt, bei etwa 5 bis etwa 25 Stunden liegt, läßt sich ein grobkörniges Aluminium-Hydrat gewinnen, bei dem der Anteil mit einer Korngröße unter etwa 44 Mikron weniger als etwa 5% beträgt.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

über die Leitung 23 wird wiederum den Ausrührern 16 und 18 der Produkt-Kaskade parallel frische, heiße, übersättigte Mutterlauge zugeführt. Die Laugenkonzentration beträgt wie bei den vorherigen Ausführungsformen etwa 200 bis 300 g/l, vorzugsweise etwa 240 g/l. Der überlauf, d.h. die teilweise ausgerührte Lauge aus den Ausrührern der Produkt-Kaskade wird über die Leitung 29/31 in den ersten Ausrührer 36 einer weiteren Kaskade eingeführt, die bbenfalls aus einer Mehrzahl von Ausrührern 36, 38, z.B. acht bis zwölf, aufgebaut ist. Die Ausrührer 36, 38 können erfindungsgemäß aufgebaute Ausrührer sein, es können hier aber auch die üblichen bisher verwendeten Ausrührer eingesetzt werden. Dem ersten Ausrührer 36 dieser Kaskade wird ferner über eine von der Leitung 23 abzweigende Leitung 67 frische, heiße Mutterlauge zugeführt. Außerdem wird in den

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ORfQJNAL JNSPECTED

2531GAb

Ausrührer 36 über eine Leitung 69 der Kristallbrei eingeleitet, der aus dem letzten Ausrührer 18 der Produkt-Kaskade abgezogen wird. Die Kristalle dieses Kristallbreis sind durch die Ausrührer 16, 18 der Produkt-Kaskade wie zuvor der Reihe nach getrennt von der teilweise ausgerührten Lauge hindurchgeführt worden. Die Feststoff-Konzentration am Ausgang des Ausrührers 18 beträgt etwa 40 bis etwa 65%. In den Ausrührer 36 werden ferner über eine Leitung 85, worauf noch eingegangen wird, im wesentlichen mittelgrobe Impfkristalle eingegeben. Dieses Gemisch wird nun in den Ausrührern 36, 38, die praktisch mit der Impfkaskade nach den Figuren 1 und 2 verglichen werden können, ausgerührt und es wird die gesamte Masse, d.h. die ausgerührte Lauge und die in ihr suspendierten Kristalle zusammen nacheinander durch die Ausrührer 36, 38 der Kaskade, die über Leitungen 71 miteinander verbunden sind, hindurchgeführt. Die Lauge und die Kristalle verlassen den Ausrührer 38 durch eine Leitung 73, worauf das Gemisch durch einen Wärmetauscher 40 geleitet und in diesem auf eine Temperatur von etwa 6 5 bis 50⁰C gekühlt wird, worauf das Gemisch durch eine Leitung 75 in einen Ausrührer 42 eingeleitet wird, der der erste Ausrührer einer weiteren Kaskade oder gegebenenfalls auch nur ein einzelner Ausrührer sein kann. Es kann hier ein Ausrührer nach der Erfindung oder auch ein konventioneller Ausrührer verwendet werden. Der Einfachheit halber ist hier nur ein Ausrührer 42 dargestellt, wenn jedoch bei einer Kaskade mehrere Ausrührer 42 hintereinandergeschaltet sind, so wird die gesamte Masse, d.h. Lauge plus suspendierte Kristalle nacheinander der Reihe nach durch die Ausrührer 42 hindurchgeleitet und aus dem letzten Ausrührer abgezogen. In den Ausrührer 42 werden ferner über eine von der Leitung 85 abzweigende Leitung 87 im wesentlichen mittelgrobe Impfkristalle eingeleitet. Das Gemisch wird in dem Ausrührer (oder den Ausrührern) 42 ausgerührt und Lauge plus suspendierte Kristalle zusammen durch eine Leitung 77 abgezogen und in einen ersten Dekantierer 44 eingeleitet. Aus dem Dekantierer 44

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werden über eine Leitung 79 grobe Kristalle als Produkt abgezogen, während der überlauf über eine Leitung 81 in einen zweiten Dekantierer 46 eingeführt wird. Aus dem Dekantierer 46 werden über die bereits genannte Leitung 85 mittelgrobe Impfkristalle abgezogen, die, wie bereits erwähnt, den Ausrührern 36 und 42 zugeführt werden, während der überlauf aus dem Dekantierer 46 über eine Leitung 83 in einen dritten Dekantierer 48 eingeführt wird. Aus dem Dekantierer 48 werden über eine Leitung 89 feine Impfkristalle abgezogen und in den ersten Ausrührer der Produkt-Kaskade eingegeben. Der überlauf des Dekantierers 48 wird über eine Leitung 91 zum Autoklaven 10 rückgeführt. Die Temperatur in der aus den Ausrührern 36 und 38 gebildeten Kaskade liegt wie bei der Produkt-Kaskade bei etwa 90 bis 75°, wobei sie in Flußrichtung etwa von dem oberen Wert auf den unteren Wert abfällt. Die Temperatur im Ausrührer 42 bzw. in den Ausrührern 42 liegt wie bei den Verfahren nach den Figuren 1 und 2 bei etwa 65 bis 50, vorzugsweise bei etwa 60 bis 55°C. Die Menge an Impfkristallen, die in den ersten oder wenigstens den ersten Ausrührer 16 der Produkt-Kaskade eingeführt wird, liegt, wie bei den Verfahren nach den Figuren 1 und 2, bei etwa 30 bis etwa 200 g/l. (Die Mengen bzw. Gewichtsangaben bezüglich der Impfkristalle und der Lauge beziehen sich jeweils auf einen Liter des Gesamtgemisches}.

Anstelle der Dekantierer 44, 46 und 48 können z.B. auch Scheibenfilter verwendet werden.

Fig. 4 zeigt eine weitere Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Wie bisher wird den Ausrührern 16, 18 der Produkt-Kaskade parallel frische, heiße, übersättigte Mutterlauge über die Leitung 23 zugeführt. Wie bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist eine weitere Kaskade vorgesehen, die aus den

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H 0 Ί R B S/ 0 9 /♦ 8

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Ausrührern 50 und 52 gebildet ist, wobei hier Ausrührer nach der Erfindung verwendet werden. Die aus den Ausrührern 52 und 50 aufgebaute Kaskade kann ebenfalls aus etwa 8 bis 12 Ausrührern aufgebaut sein. Der überlauf aus den Ausrührern der Produkt-Kaskade wird über die Leitung 29/31 in den ersten Ausrührer 50 der zweiten Kaskade eingeleitet. Ferner wird in den Ausrührer 50 über die Leitung 69 der Kristallbrei eingeführt, der aus dem letzten Ausrührer 18 der Produkt-Kaskade, wie bereits beschrieben, getrennt von der teilweise ausgerührten Lauge abgezogen wird. In den Ausrührer 50 werden ferner feine, mittelgrobe und grobe Impfkristalle über eine Leitung 107 eingespeist, worauf noch eingegangen wird. Schließlich wird in den Ausrührer 50 über die von der Leitung 23 abzweigende Leitung 67 frische, heiße Mutterlauge eingeleitet, im Gegensatz zur Ausführungsform nach Fig. 3 wird aber jedem Ausrührer 52 (von denen nur einer gezeigt ist) über eine Leitung 93 frische, heiße Mutterlauge parallel zugeführt (ebenso wie dies z.B. bei den Ausrührern der Produkt-Kaskade der Fall ist). Bei der durch die Ausrührer 50, 52 gebildeten Kaskade wird der überlauf, d.h. die teilweise ausgerührte Lauge parallel abgezogen und über eine Leitung 95 in einen Ausrührer 54 eingeleitet. In diesen Ausrührer 54 wird ferner frische, heiße Mutterlauge über die bereits genannte Leitung 93 eingegeben. Die teilweise ausgerührte Lauge und die frische Mutterlauge werden in dem Rührer 54 gemischt, abgezogen und über eine Leitung 101 durch einen Wärmetauscher 58 geleitet, in diesem auf eine Temperatur von etwa 65 bis 50°C ausgekühlt und dann über eine Leitung 103 in einen konventionellen Ausrührer 56 eingegeben. Die Kristalle werden nacheinander durch sämtliche Ausrührer der Kaskade 50, 52 der Reihe nach hindurchgeführt und getrennt von der teilweise ausgerührten Lauge aus dem letzten Ausrührer 52 abgezogen und über eine Leitung 99 direkt in den konventionellen Ausrührer 56 eingeleitet. Dem letzteren werden ferner über eine von der bereits genannten Leitung 107 abzweigende Leitung 109 feine, mittelgrobe und grobe Impfkristalle zugeführt. Die durch die Leitungen 99, 103 und 109 in den Ausrührer 56 eingeführten Substanzen werden gemischt.

U 0 9lM< 5/09^8 -21-

" ²¹ " 253164b

Der Schlamm, der den letzten Ausrührer 56 verläßt, enthält feine, mittlere und grobe Hydratkristalle. Die größere Menge wird als "Impfmaterial" verwendet und wird nicht in die verschiedenen Größen klassifiziert, sondern wird in Filter 64 gefiltert und als Impfmaterial in die Ausrührer 50 und 56 zurückgeführt.

Das Filtrat aus Filter 64 ist die sogenannte "Ablauge" und wird durch die Leitung 121 über Eindampfer zurück in den Autoklaven 10 geführt. Der Filterkuchen aus Filter 64 wird in heißer frischer Mutterlauge wieder suspendiert und über die Leitung 107 in die Ausrührer 50 und 56 geleitet.

Die kleinere Menge des Schlammes, die den letzten Ausrührer 56 verläßt, kommt in Filter 60, wo die Feststoffe von der Lauge getrennt werden. Dieses Filtrat wird durch die Leitung 123 mit dem Filtrat aus dem Filter 64 zusammengeführt und über den Eindampfer zurück in den Autoklaven 10 geleitet.

Der Filterkuchen aus Filter 60 enthält feine, mittlere und grobe Hydratkristalle. Dieser Filterkuchen wird mit einem heißen verdünnten Filtrat wieder suspendiert. Der wieder suspendierte Filterkuchen aus dem Filter 60 wird in einen Klassifizierer weitergeleitet, wo sich die groben Materialien am Boden absetzten und die feinen und mittleren Hydratkristalle durch den überlauf des Klassifizierers entfernt werden. Dieser überlauf wird durch 115 in Filter 70 geführt, wo die feinen und mittleren Kristalle gefiltert werden. Dieses Filtrat, welches aus dünnflüssigerer Lauge besteht, wird über die Leitung 125 mit den Filtraten aus den Filtern 60 und 64 zusammengeführt und über Eindampfer in den Autoklaven 10 rückgeführt.

Fig. 5 zeigt einen Ausrührer 80 nach der Erfindung. Er besteht im einzelnen aus einem Behälter 82, in welchem eine um eine im wesentlichen senkrechte Achse umlaufende Welle 84 angeordnet ist, die von einem Antrieb 86 angetrieben wird. Auf der Welle 80 sind mehrere Rührorgane 90, 92, 94 in mehreren Stufen (Ebenen) in Abständen über- bzw. untereinander angeordnet. Sämtliche Rührorgane befinden sich unterhalb der Oberfläche 88 des zu bearbeitenden Gutes.

Der Innenraum des Behälter 82 läßt sich in drei Rührzonen I, II

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253164b

und II unterteilen.

In der untersten Zone I ist wenigstens ein Rührorgan 94 angeordnet, das mit wenigstens einem radial verlaufenden Rührblatt 106 versehen ist, das sich zweckmäßigerweise etwa vom Bereich der Rührerwelle aus bis etwa in den Bereich des Innenrandes des Behälters 82 erstreckt. Die radiale Ausdehnung des Rührblattes 106 kann aber auch kürzer sein. Das Rührorgan 94 kann mit zwei bis sechs zueinander versetzten Rührblättern 106 versehen sein,ist vorzugsweise mit zwei um 180 zueinander versetzten Rührblättern versehen.

In der mittleren Zone II ist wenigstens ein Rührorgan 92 mit wenigstens einem radial verlaufenden Rührblatt 100 angeordnet, das bezüglich seiner Längsachse in wenigstens zwei RUhrblattabschnitte 102, 104 quergeteilt ist, die von Abschnitt zu Abschnitt mit wechselnder Gängigkeit zu ihrer Drehebene (Drehfläche) angestellt sind. Bei der dargestellten Ausfuhrungsform besitzt das Rührorgan 92 zwei z.B. ura 180° zueinander versetzte Rührblätter 100. Zweckmäßigerweise haben hierbei die auf gleichem Radius liegenden Rührblattabschnitte dieselbe Gängigkeit, d.h. die inneren Rührblattabschnitte 104 haben unter sich dieselbe Gängigkeit und die äußeren RUhrblattabschnitte 102 haben unter sich dieselbe Gängigkeit, wobei jedoch, wie bereits erwähnt, die äußeren Rührblattabschnitte 102 entgegengesetzt zu den inneren Rührblattabschnitten 104 angestellt sind.

Vorzugsweise sind in der Zone II mehrere Rührorgane 92 (z.B. drei oder vier) vorgesehen, die in Abständen übereinander auf der Welle 84 angeordnet sind. Hierbei können die auf gleichen Radien liegenden RUhrblattabschnitte 102 bzw. 104 der Rührblätter 100 bei allen Rührorgangen 92 dieselbe oder eine von Rührorgan zu Rührorgan wechselnde Gängigkeit besitzen. Mit anderen Worten, alle inneren Rührblattabschnitte 104 können bei allen Rührorganen 92 unter sich dieselbe Gängigkeit haben oder die Gängigkeit kann von Rührorgan zu Rührorgan 92 wechseln. Entsprechendes gilt für die äußeren RUhrblattabschnitte 102.

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In der oberen Zone III ist wenigstens ein Rührorgan 90 angeordnet, das wenigstens ein Rührblatt 98 aufweist, das radial im Abstand von der Welle 84 im Bereich der Innenwand des Behälters 82 angeordnet ist. In der dargestellten Ausführungsform besitzt das Rührorgan 90 zwei bis sechs, vorzugsweise zwei um 180° zueinander versetzte Rührblätter 98, die jeweils durch einen Rührarm 36, der einen kleinen StrömungswiVerstand hat, mit der Welle verbunden ist. Obwohl zwei Rührblätter pro Rührorgan vorgezogen werden, kann jedes Rührorgan 90, 92 und 94 auch mehr als zwei Rührblätter aufweisen. Ferner können die Rührblätter 100 der Rührorgane 92 auch in mehr als zwei Rührblattabschnitte, die von Abschnitt zu Abschnitt mit wechselnder Gängigkeit zu ihrer jeweiligen Drehebene angestellt sind, unterteilt sein. Wenn in den Zonen I und III jeweils mehrere Rührorgane 90 bzw. 94 vorgesehen sind, so können innerhalb jeder einzelnen Zone I bzw. III die Rührblätter 106 bzw. 98 der Rührorgane 94 bzw. der jeweiligen Zone dieselbe oder eine von Rührorgan zu Rührorgan wechselnde Gängigkeit aufweisen.

Wie die Figuren 6, 7 und 8 zeigen, sind die Rührblätter der einzelnen Rührorgane jeweils um einen Winkel C^ von 180° angeordnet. Der Winkel <J* kann jedoch auch kleiner als 180° sein und er kann insbesondere etwa 120 bis 160° betragen.

Der Anstellwinkel der Rührblätter 106 in der Zone I (unter Anstellwinkel ist der Winkel zwischen der Rührblattebene und der Drehebene des Rührorganes zu verstehen) liegt bei etwa 10° bis 90° vorzugsweise bei etwa 45° bis 90°. Der Anstellwinkel der Rührblätter bzw. Rührblattabschnitte 102, 104 in der Zone II beträgt etwa 10° bis etwa 45°, vorzugsweise etwa 20° bis etwa 40°. Der Anstellwinkel der Rührblätter 98 in der Zone III beträgt etwa 5° bis etwa 60°, vorzugsweise etwa 15° bis etwa 45°.

Der Anstellwinkel der Rührblätter bzw. Rührblattabschnitte kann

6 0 9 8 H Γ) / 0 9 A 8

von innen nach außen mit zunehmendem Abstand von der Rührerwelle 84 kleiner werden. Vorzugsweise ist der Anstellwinkel sämtlicher Rührblätter bzw. Rührblattabschnitte innerhalb der jeweiligen Zone gleich, er kann aber auch unterschiedlich sein.

Die Rührorgane 90, 92 und 94 sind von Stufe zu Stufe, d.h. von Rührorgan zu Rührorgan um einen Winkel, vorzugsweise um etwa 90° zueinander versetzt angeordnet. Der Außendurchmesser der einzelnen Rührorgane 90, 92 und 94 kann unterschiedlich ausgebildet und der Form des Behälters 82 angepaßt sein, das nicht zylindrisch zu sein braucht, sondern beispielsweise konisch oder tonnenförmig gestaltet sein kann. Außerdem kann der Boden des Behälters 82 z.B. nach außen gewölbt sein. Die Rührblätter bzw. die Rührblattabschnitte haben zweckmäßigerweise Rechteckform, sie können jedoch auch die Form eines Trapezes, eines Kreises oder eines Kreissegmentes besitzen.

In der Ausführungsform nach Fig. 9 bilden die Rührarme 96 einen Winkel Λ zur Drehebene, d.h. zu der zur Drehachse senkrechten Ebene, so daß sie bei ihrer Drehung einen Kegelmantel beschreiben. Die Gängigkeit und der Anstellwinkel der Rührblattabschnitte 102 und 104 bezieht sich bei dieser Ausführungsform demgemäß auf die kegelmantelförmige Drehfläche.

Wie Fig. 9 weiterhin zeigt, können die Rührarme 96 im Winkel j/ abgeknickt ausgebildet sein,wobei der Winkel V den Winkel β zu 180° ergänzen kann, so daß der abgeknickte Rührllattabschnitt 102 (Fig. 9) wieder in der Drehebene liegt, was aber nicht unbedingt erforderlich ist. Der Winkel >$ kann beispielsweise etwa 10 bis etwa 50° betragen und er beträgt vorzugsweise etwa 10° bis etwa 30°.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 10 sind die Rührarme 96 in der Drehebene parallel zu einer radialen Linie 108 um den Ab-

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B 0 9 8 W ^!) / 0 H U 8

'"" 253

stand a versetzt.

Beim Einsatz des erfindungsgemäßen Ausrührers nach Fig. 5 im erfindungsgemäßen Verfahren bildet die untere Zone I eine Absetz-Zone mit hohem Feststoffgehalt (z.B. 40 bis 65%) und aus dieser Zone werden, wie anhand des Verfahrens ausführlich erläutert, die Kristalle bzw. der Kristallschlamm abgezogen. Der Kristallbrei wird in der Zone I in mäßiger Bewegung gehalten, wodurch sich die weiter oben suspendierten Partikel in der Absetz-Zone absetzen können. Die Umfangsgeschwindigkeit des Kristallschlammes im Bereich der Innenwand des Behälters 82 wird in der Zone I jedoch auf wenigstens etwa 10cm/sec. gehalten, um eine Krustenbildung an der Wand und am Behälterboden zu vermeiden bzw. weitestgehend zu reduzieren.

Die mittlere Zone II stellt die eigentliche Ausrührer-Zone dar, d.h. die Masse wird relativ stark durchgerührt, wobei die feinen Kristalle in Suspension gehalten werden, während die groben Kristalle in die Absetzzone I gelangen. Die obere Zone III bildet eine Beruhigungszone (infolge der wenigen und kleinen Rührblätter) , wodurch ein weitgehend klarer überlauf erzeugt wird, der nicht mehr als etwa 5 g/l suspendierte Hydrat-Partikel enthält. Aus dem Bereich der Zone I wird die teilweise ausgerührte Lauge abgezogen. Die Umfangsgeschwindigkeit der Lauge im Bereich der Behälterwand wird, um Verkrustungen zu vermeiden oder weitestgehend zu reduzieren, ebenfalls auf wenigstens etwa 10 cm/see. gehalten.

Verfahren und Vorrichtung nach der Erfindung eignen sich nicht nur zur Herstellung (bzw. zum Dispergieren oder Trennen) von Aluminium-Hydrat-Kristallen, sondern auch von anderen körnigen Stoffen, wie z.B. Zink, Kupfer, Wolfram, Titan, Eisen, Uran u.a.

■- .»ere··"'*- - 26 -

6098 H 5 /0948

Claims

253164b

Ansprüche

Verfahren zum Herstellen von Tonerde (Al₂O₃) aus Bauxit, wobei der Bauxit gemahlen und in vorgegebenem Verhältnis mit Natronlauge einer vorgegebenen Konzentration unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur in einem Autoklaven gemischt wird, wobei Tonerde in Lösung geht, während die Verunreinigungen (Rotschlamm) in Suspension bleiben, worauf der Rotschlamm eingedickt und abgezogen wird, während eine übersättigte Lösung von Tonerde in Lauge entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß die übersättigte Lösung in wenigstens einen Produkt-Ausrührer eingeführt und in diesem mit einer Temperatur von etwa 75 bis 9O°C ausgerührt wird, daß in diesen Produkt-Ausrührer zur Impfung Aluminium-Hydrat-Kristalle eingeführt werden, wodurch ein Teil der gelösten Tonerde als Aluminium-Hydrat in Suspension geht, und daß die Aluminium-Hydrat-Kristalle aus dem Produkt-Ausrührer getrennt abgezogen und zu Tonerde O-j) kalziniert werden.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Ausrühren bei einer Temperatur von 80 bis 85°C erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die teilweise ausgerührte Lauge mit der noch gelösten Tonerde aus dem Produkt-Ausrührer abgeführt und in wenigstens einen Impfkristall-Ausrührer eingeführt und in diesem mit einer Temperatur von etwa 50 bis 65°C ausgerührt wird, wobei ein Teil der gelösten Tonerde als Aluminium-Hydrat in Suspension geht, daß die

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Aluminium-Hydrat-Kristalle aus dem Impfkristall- Ausrührer abgezogen und ein Teil von ihnen in den Produkt-Ausrührer eingeführt wird, während der Rest in den Impfkristall-Ausrührer rückgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausrühren bei einer Temperatur von etwa 55 bis 60°C vorgenommen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Lauge mit der noch gelösten Tonerde in den Autoklaven rückgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Mehrzahl von Produkt-Ausrührern vorgesehen und in einer oder mehreren Reihen angeordnet ist, wobei ferner eine Mehrzahl von Impfkristall-Ausrührern vorgesehen und in einer oder mehreren Reihen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet , daß die übersättigte Lösung den Produkt-Ausrührern parallel zugeführt wird, während die in wenigstens den ersten Produkt-Ausrührer eingeführten Impfkristalle und die in den einzelnen Ausrührern sich bildenden Al-Hydrat-Kristalle in Reihe im wesentlichen getrennt von der teilweise ausgerührten Lauge durch die Behälter geführt und aus dem letzten Produkt-Ausrührer getrennt abgezogen werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichn e t , daß die teilweise ausgerührte Lauge mit der noch gelösten Tonerde parallel aus den Produkt-Ausrührern abgeführt, zusammengefaßt, in wenigstens den ersten der Impfkristall-Ausrührer eingeführt, nacheinander durch alle Impfkristall-Ausrührer hindurchgeführt und aus dem letzten abgezogen wird.

κ ο ί < > >.· s / ο <h a - 28 -

" ²⁸ " 25316Ab

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t , daß die in den Impfkristall-Ausrührern umgewälzten und sich bildenden Aluminium-Hydrat-Kristalle in Reihe durch diese Ausrührer geführt und aus dem letzten abgezogen werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens der erste der Produkt-Ausrührer mit Al-Hydrat-Kristallen geimpft wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Impfkristalle fein und/oder mittelgrob sind.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß zur Impfung in den ersten Produkt-Ausrührer etwa 30 bis 200 g/l, in den ersten Impfkristall-Ausrührer dagegen etwa 200 bis 4OO g/l Aluminium-Hydrat-Kristalle eingeführt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 3 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß die von den Produkt-Ausrührern abgezogene und in den Impfkristall-Ausrührer eingeführte, teilweise ausgerührte Lauge zwischengekühlt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der gesättigten Lösung etwa 200 bis 3OO g/l Lauge beträgt.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die dem bzw. den Produkt-Ausrührern parallel zugeführte, gesättigte Lösung etwa 5 bis etwa 25 Stunden ausgerührt wird.

6 0 9 8 M B / 0 9 U 8

" ²⁹ " 2531ÖAG

15. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgerührte Lauge mit der noch gelösten Tonerde, die aus dem letzten Impfkristall-Ausrührer abgezogen wird, vor der Einspeisung in den Autoklaven wieder, z.B. durch Eindampfen, konzentriert wird.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die dem oder den Produkt-Ausrührern zugeführten Impfkristalle zuvor in der übersättigten Lösung bzw. Lauge, die eine Temperatur zwischen etwa 75 und 90°C hat, suspendiert werden.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die dem oder den Impfkristall-Ausrührern zugeführten bzw. in diese rückgeführten Impfkristalle zuvor in der teilweise ausgerührten Lösung bzw. Lauge, die eine Temperatur von etwa 50 bis 65°C hat, suspendiert werden.

18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die aus den Produkt-Ausrührern abgezogenen Aluminium-Hydrat-Kristalle in den ersten Impfkristall-Ausrührer eingeführt, durch diese der Reihe nach zusammen mit der Lauge hindurchgeführt und aus dem letzten Impf-Kristall-Ausrührer abgezogen werden, worauf sie klassifiziert und/oder filtriert werden in grobe, mittelgrobe und feine Kristalle, worauf die groben Kristalle als Produkt abgezogen, die mittelgroben wenigstens dem ersten Impfkristall-Ausrührer und die feinen Kristalle wenigstens dem ersten Produkt-Ausrührer als Impfkristalle zugeführt werden. (Fig. 3).

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeich-

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net, daß wenigstens dem ersten Impfkristall-Ausrührer außer der teilweise ausgerührten Lauge aus den Produkt-Ausrührern zusätzlich frische, Übersättigte Lauge mit einer Temperatur von etwa 75 bis 90°G zugeführt wird.

20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die in den Produkt-Ausrührern teilweise ausgerührte Lösung bzw. Lauge mit frischer, übersättigter Lauge gemischt und gegebenenfalls nach einer Zwischenkühlung den Impfkristall-Ausrührern zugeführt wird. (Fig. 4).

21. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens dem ersten Impfkristall-Ausrührer frische, übersättigte, gekühlte Mutterlauge zugeführt wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die gekühlte Mutterlauge eine Temperatur von etwa 50 bis 65°C hat.

23. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihe der Impfkristall-Ausrührer in zwei Gruppen unterteilt ist und daß die Lauge zwischen diesen beiden Gruppen gekühlt wird. (Fig. 3).

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils dem ersten Impfkristall-Ausrührer jeder Gruppe mittelgrobe Impfkristalle zugeführt werden. (Fig. 3).

25. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Produkt-Ausrührer in zwei Gruppen hintereinandergeschaltet sind und daß jedem Ausrührer auch der zweiten Gruppe, der der überlauf der ersten Gruppe zugeführt wird, frische, übersättigte Lösung (Mutter lauge) parallel zugeführt wird. (Fig. 4).

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26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeich net, daß der überlauf des letzten Ausrührers der zweiten Gruppe mit frischer, übeisättigter Lösung (Mutterlauge gemischt, durch einen Wärmetauscher geleitet und in den ersten Impfkristall-Ausrührer eingeführt wird, während die sich in den Produkt-Ausrührern bildenden Aluminium-Hydrat-Kristalle getrennt vom überlauf der Reihe nach durch die Ausrührer geführt und aus dem letzten abgezogen und direkt in den ersten Impfkristall-Ausrührer eingeleitet werden. (Fig. 4).

27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet , daß dem ersten Ausrührer der zweiten Gruppe der Produkt-Kette und dem ersten Ausrührer der Impf-Kette feine»,mittelgrobe und grobe Impfkristalle, dem ersten Ausrührer der ersten Gruppe der Produkt-Kette feine und mittelgrobe Impfkristalle zugeführt werden. (Fig. 4).

28. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die teilweise ausgerührte Lauge mit frischer, gekühlter Mutterlauge gemischt wird.

29. Ausrührer zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Rührbehälter, der mit einer um eine im wesentlichen senkrechte Achse umlaufenden Rührerwelle versehen ist, auf der mehrere Rührorgane in mehreren Stufen (Ebenen) in Abständen übereinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet , daß zur Ausbildung einer ersten, einer zweiten und einer dritten Rührzone mit entsprechend einem hohen, einem mittleren und einem niedrigen Feststoffgehalt, in der ersten Zone (I) wenigstens ein Rührorgan (94) mit wenigstens einem Rührblatt (106) angeordnet ist, das sich radial im wesentlichen vom Bereich der Rührerwelle

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B G 9 ρ A W 0 9 A 8

" ³² " 2 5 3 1 6 Λ 6

(84) aus bis zum Bereich der Innenwand des Rührbehälters (82) erstreckt; daß ferner im Bereich der zweiten Zone (II) wenigstens ein Rührorgan (92) mit wenigstens einem Rührblatt (100) angeordnet ist, das bezüglich seiner Längsachse in wenigstens zwei Rührblattabschnitte (102, 104) quergeteilt ist, die von Abschnitt zu Abschnitt mit wechselnder Gängigkeit zu ihrer Drehebene (Drehfläche) angestellt sind; und daß im Bereich der dritten Zone (III) wenigstens ein Rührorgan (9O) mit wenigstens einem Rührblatt (98) vorgesehen ist, das radial im Abstand von der Rührerwelle (84J im Bereich der Innenwand des Rührbehälters (82) angeordnet ist.

30. Ausrührer nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß, um Krustenbildung zu vermeiden, die Umfangsgeschwindigkeit des Gutes an der Innenwand des Rührbehälters (82) wenigstens etwa 10 cm/sec. beträgt.

31. Ausrührer nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Rührblatt (98) des Rührorganes (90) durch einen Rührarm (96) mit kleinem Strömungswiderstand mit der Rührerwelle (84) verbunden ist.

32. Ausrührer nach einem der Ansprüche 29 bis 31, dadurch gekennzeichnet , daß jedes Rührorgan (9O, 92, 94) aus zwei Rührblättern besteht, die in ihrer Drehebene (Drehfläche) im Winkel C^ angeordnet sind.

33. Ausrührer nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (jk gleich 180°; oder weniger als 180°, vorzugsweise etwa 120° bis 160° beträgt.

34. Ausrührer nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die auf gleichem Radius liegenden Rührblatt-

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B 0 9 8 >\ ·; / 0 9 /♦ 8

" ³³ " 253

abschnitte (102, 104) der Rührblätter (100) des Rührorganes (92) dieselbe Gängigkeit haben.

35. Ausrührer nach einem der Ansprüche 29 bis 34, wobei in der zweiten Zone mehrere Rührorgane angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet , daß die auf gleichen Radien liegenden Rührblattabschnitte (102 bzw. 1O4) der Rührblätter (100) bei allen Rührorganen (92) dieselbe oder eine von Rührorgan (92) zu Rührorgan (92) wechselnde Gängigkeit besitzen.

36. Ausrührer nach einem der Ansprüche 29 bis 35, wobei in der ersten und/oder in der dritten Zone mehrere Rührorgare angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet ,daß innerhalb jeder einzelnen Zone (I) bzw. (III) die Rührblätter (106 bzw. 98) aller Rührorgane (90 bzw. 94) der jeweiligen Zone dieselbe oder eine von Rührorgan zu Rührorgan wechselnde Gängigkeit haben.

37. Ausrührer nach einem der Ansprüche 29 bis 36, dadurch gekennzeichnet , daß der Anstellwinkel der Rührblätter (106) in der Zone (I) etwa 10° bis etwa 90°, vorzugsweise etwa 45° bis etwa 90°; daß der Anstellwinkel der Rührblätter bzw. Rührblattabschnitte (102, 104) in der Zone (II) etwa 10° bis etwa 45°, vorzugsweise etwa 20° bis etwa 40°; und daß der Anstellwinkel der Rührblätter (98) in der Zone (III) etwa 5° bis etwa 60°, vorzugsweise etwa 15° bis etwa 4 5° beträgt.

38. Ausrührer nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstellwinkel der Rührblätter bzw. RÜhrblattabschnitte von innen nach außen mit zunehmendem Abstand von der RührerwelIe (84) kleiner wird.

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39. Ausrührer nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet/ daß der Anstellwinkel sämtlicher Rührblätter bzw. Rührblattabschnitte innerhalb der jeweiligen Zone gleich ist.

40. Ausrührer nach einem der Ansprüche 29 bis 39, dadurch gekennzeichnet , daß die Rührorgane X90, 92, 94) von Stufe zu Stufe um einen Winkel, vorzugsweise etwa 90° zueinander versetzt angeordnet sind.

41. Ausrührer nach einem der Ansprüche 29,bis 40, dadurch gekennzeichnet , daß die Längsachse der Rührblätter in der Drehebene im Abstand (a) parallel zu einer Radialen (108) zur Drehachse der Rührerwelle (84) verläuft. (Fig. 10).

42. Ausrührer nach einem der Ansprüche 29 bis 41, dadurch gekennzeichnet , daß die Längsachse der Rührblätter in einer die Drehachse der Rührerwelle (84) enthaltenden Ebene in einem Winkel β von etwa 10°bis etwa 30° zur Drehebene verläuft. (Fig. 9).

43. Ausrührer nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührblätter in der die Drehachse enthaltenden Ebene im Winkel γ abgeknickt sind.

44. Ausrührer nach einem der Ansprüche 29 bis 43, dadurch gekennzeichnet , daß die Außendurchmesser der einzelnen Rührorgane (90, 92, 94) unterschiedlich sind.

45. Ausrührer nach einem der Ansprüche 29 bis 44, dadurch gekennzeichnet , daß die Rührblätter bzw. Rührblattabschnitte die Form eines Rechteckes, eines Trapezes, eines Propellers, eines Kreises oder eines Teiles eines Kreises besitzen.

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46. Ausriihrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß einzelne oder alle Rührorgane (90, 92, 94) in den Zonen I, II, III mehrere Rührblätter besitzen.

47. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 46, dadurch gekennzeichnet , daß der Rührbehälter (82) zylindrisch, kegelförmig oder tonnenförmig gewölbt ausgebildet ist.

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