DE2537969B2

DE2537969B2 - Verfahren zur Herstellung von Natriumaluminat

Info

Publication number: DE2537969B2
Application number: DE2537969A
Authority: DE
Inventors: Nikolaj Ivanovitsch Jeremin; Leonid Semjonovitsch Nisse; Ilja Sacharovitsch Pevzner; Aleksandr Stepanovitsch Ryschkov; Dmitrij Jefimovitsch Subotschev; Vitalij Jakovlevitsch Tumarinson
Original assignee: Vsesojuznyj Nautschno-Issledovatelskij I Proektnyj Institut Aljuminievoj, Magnievoj I Elektrodnoj Promyschlennosti, Leningrad (Sowjetunion)
Priority date: 1975-08-26
Filing date: 1975-08-26
Publication date: 1980-05-22
Also published as: DE2537969A1; DE2537969C3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Natriumaluminat.

Natriumaluminat wird weitgehend bei der Papierherstellung, bei der Herstellung von wasserbeständigen Betonen und als Antiseptikum und Koagulationsmittel bei der Wasserbehandlung eingesetzt.

Bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung von Natriumaluminat durch direktes Sintern von Aluminiimhydroxyd mit Soda /wischen SIM) und 900° C (GB PS 403 71V, 427459). Wegen der hohen Kosten der Ausgangsstoffe und großen Energieaufwandes ist dieses Verfahren nicht effektiv. Man benötigt nämlich zusätzliche Arbeitsgänge zum Kühlen, Rachen und Zerkleinern des Sinterguts.

Das bekannte Verfahren zeichnet sich im ganzen durch eine komplizierte um! »eure apparative GcMaI-tung und hohen Arbeitsaufwand aus.

Bekannt ist ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung von Natriumaluminat durch seine Kristallisation aus Aluminatlösungcn bei einer Konzentration «n kaustischem Na₂O von 5(K) bis 550 g/| und einem Molekuiarverhältnis von kaustischem Na₂O zu AI₂O, von 20 bis 30 (GB-PS .V* 1471).

Um Aluminatlösungen der genannten Konzentrationen herzustellen, ist das Vorverdampfen von Ausgangslösungen erforderlich.

Fin Nachteil dieses Verfahrens besteht in der durch die Anwendung von hochkonzentrierten Alkalien bedingte starke Korrosion und höherem Energieaufwand zum Verdampfen der Lösungen. Die Abtrennung des kristallinen Natriumaluminats von der Mutterlauge ist außerdem mit bedeutenden technischen Schwierigkeiten verbunden, weil die Mutterlauge eine hohe Viskosität aufweist. Das Endprodukt enthält bis M)% Mutterlauge, bei deren Waschen die teilweise Aullösung des kristallinen Produkts erfolgt.

Wciterab liegt auch noch das aus Chemical Abstracts Hl (1474) Referat 13« 196 bekannte Verfahren. Gemeinsam haben die zu vergleichenden Verfahren nur. daß man Natriumaluminat aus einer Aluminiumlösung durch Trocknung bei höheren Temperaturen erhält.

Beim crfindungsgcmaUcn Verfahren zur Herstellung mim Natriumaluminat werden Aluminatlösungen mn emei Konzentration von 45 bis 350 g I kaustisches Na_O und einem Molekularverhällnis Na₂OrAI₂O, und I I bis 1 .H veiwendel.

Aluminatlosungen mit einer Na.O-Konzcntration

von 45 bis 180 g/l. wie sie in den Tonerdewerken erhalten werden, werden vor dem Trocknen bis zu einer Konzentration von 250 bis 35i) g/l Na₂O entwässert.

Beim bekannten Verfahren werden zur Herstellung von Natriumaluminat nur Aluminatlösungen mit hoher Salzkonzentration (4(K)-K(K) g/l Salz, bezogen auf NaAlO,) verwendet, was den Einsatzbereich von Aluminatlösungen wesentlich einschränkt.

Außerdem erfolgt die Trocknung der Aluminatlösungcn zwecks Herstellung von festem Natriumaluminat mit einem Wärmeträger, nämlich einem Gas (Luft) bei einer Temperatur von 3(K) bis 6'X)" C. Diese relativ niedrige Temperatur bewirkt, verglichen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, eine geringe Leistung (Geschwindigkeit) bei der Trocknung der Lösung, was offensichtlich zum Ausfallen von Al(OH), und festem NaAIO₂ mit hoher Restfeuchtigkeit führt, was ein erheblicher Nachteil ist. Erfindungsgemäß erfolgt die Trocknung der Aluminatlösung i» der Wirbelschicht bei Temperaturen von 250 bis 4(K)° C.

Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde. Milch ein Verfahren zur Herstellung von Natriumaluminat zu entwickeln, das es ermöglicht, die Technologie und die apparative Gestaltung des Prozesses zu vereinfachen, den Energieaufwand herabzusetzen und die Güte des Produkts zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch angegebene Verfahren gelöst.

Unter Einhaltung der genannten Bedingungen wird das trockene Natriumaluminat als staubförmiges oder granuliertes Material hergestellt, dessen Gehalt an Hauptprodukt Natriumaluminat 97 bis 99% betragt.

Das Verfahren zeichnet sich durch einfache Technologie und apparative Gestaltung sowie stabile Betriebsweise aus.

Zweckmäßig sollte die Aluminatlösung bei einer Konzentration von kaustischem Na₂O zwischen 250 und 280 g/l und einem Molekuiarverhältnis von kaustischcm Na₂O zu AI₂O, von 1,1 bis 1,3 verwendet werden. Dadurch läßt sich das Natriumaluminat als granuliertes Produkt mit 0,5 bis 8 mm großen Granalien unter minimalem Staubauswurf aus dem Apparat herstellen, was die Durchführung des Prozesses ohne Anwendung von Sonderstaubfängern ermöglicht.

Das Verfahren zur Herstellung von Natriumaluminat wird wie folgt durchgeführt.

In Verfahren kommen Aluminatlösungen zur Verwendung, die durch Auslaugung von Bauxiten bei der Tonerdegewinnung erhalten werden. Die Konzentration solcher Lösungen an kaustischem Na₂O liegt zwischen 45 und 160 g/l bei einem Molekuiarverhältnis von kaustischem Na₂O zu AI₂O, von 1,5 bis 1,8. Vor dem Trocknen müssen die genannten Lösungen auf eine Konzentration entwässert werden, die die vorgegebene Größe der Granalien sichert. Man kann das Entwässern durch Vakuumtrocknung oder Verdampfung in mehrstufigen Verdampfungsanlagen durchführen. Aluminatlösungen mit einer Konzentration an kaustischem Na₂O von 250 bis 350 g/l und einem Molekuiarverhältnis von kaustischem Na₂O zu AI₂O, von 1,1 bis 1,8 lassen sich unmittelbar während der Auslaugung der Bauxite herstellen.

Die Konzentration an kaustischem Na₂O von 45 g/l ist für die besonders schwachen Lösungen der Tonerdegewinnung (Waschwässer) charakteristisch, und die Konzentration an kaustischem Na₂O von 350 g/l gilt als Grenzkonzentration, bei der der befriedigende

Betrieb der Verdampfungsanlage noch gesichert wird.

Die genannten Aluminatlösungcn werden einem Wirbelschichtapparat mittels einer Zerstäubungseinrichtung, beispielsweise einer Düse, zugeführt. Das zerstäubte Material gelangt in die Wirbelschicht, wo sein Entwässern erfolgt. Das trockene Material wird unmittelbar aus der Wirbelzone (als Granalien) oder über ein Entstaubungssystem (als Staub) ausgetragen. Man hält die Temperatur des Materials in der Wirbelschicht zwischen 250 und 400° C. Bei einer unter 250° C liegenden Temperatur kommt es dazu, daß die Apparatfläche mit Stoffteilchen bedeckt wird und sich eine Kruste bildet. Die Betriebsweise hei einer über 400° C liegenden Temperatur ist mit einem unnötigen Wärmeverbrauch verbunden.

Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich vorteilhaft von den bekannten Verfahren durch eine hohe Leistungsfähigkeit von Ausrüstungen und einen kleineren spezifischen Wärmeverbrauch (um das 2- bis 2,5fache) gegenüber den bekannten Verfahren, was für die Wirbelschichtverfahren charakteristisch ist. Zum Unterschied von einem mehrstufigen Verfahren zur Kristallisation, in dem neben der Vorverdampfung der Lösungen das Abtrennen von Kristallcn aus der Mutterlauge, deren Waschen, der Kreislauf der Mutterlauge gefordert werden, ist das erfindungsgemäße Verfahren einstufig.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in die technologischen Schemata der Tonerdeherstellung nach dem Bayer-Verfahren eingegliedert.

Zum besseren Verstehen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend konkrete Beispiele angerührt, die das erfindungsgemäße Verfahren erläutern.

Beispiel I

Die nach dem Bayer-Verfahren hergestellte AIuminatlösung (Waschwasser) mit der Konzentration an kaustischem Na₂O von 45 g/l und dem Molekularverhältnis von kaustischem Na₁O zu Al₁O, von 1,6 wird auf einen 350 g/l betragenden Gehalt an kaustischem Na₁O (beim ursprünglichen Molekularverhältnis) eingedampft. Man führt die eingedampfte Lösung dem Wirbelschichtapparat zum Trocknen bei 250° C zu. Das erhaltene Natriumaluminat hat die folgende Zusammensetzung (in Gewichtsprozent):
kaustisches Na₁O 47,2

kohlensaures Na,O 1,8

Al, O, ' 48,5

Die Glühverluste betragen 2,0 Gew.%; das Na₁O ΑΙ,Ο,-MolekularverhäItnis macht 1,6 aus.

Beispiel 2

Die nach dem Bayer-Verfahren hergestellte AIuminatlösung, die eine Konzentration an kaustischem Na₁O von 260 g/I hat und in der das Molekularverhältnis von kaustischem Na₁O zu Al₂O, 1,1 beträgt, wird dem Wirbelschichtapparat zum Trocknen bei 270° C zugeführt. Das erhaltene Natriumaluminat hat die folgende Zusammensetzung (in Gewichtsprozent):

kaustisches Na₂O 38.4

kohlensaures Na₁O 1,5

Al₁O, ' 57,3

Die Gliihverluste betragen 2,2 Gew.%; das Na₁O/ ΑΙ,Ο,-Molekularverhältnis macht 1.1 aus.

Beispiel 3

Die nach dem Bayer-Verfahren hergestellte AIumiuatlösung die eine Konzentration an kaustischem Na₁O von 160 g/l hat und in der das Molekularverhältnis von kaustischem Na₁O zu Al₁O, 1.8 beträgt, wird auf einen 280 g/l betragenden Gehalt an kaustischem Na₁O (beim ursprünglichen Molekularverhältnis) eingedampft.

Man führt die eingedampfte Lösung dem Wirbelschichtapparat zum Trocknen bei 310° C zu. Das erhaltene Natriumaluminat hat die Zusammensetzung (in Gewichtsprozent):

kaustisches Na₁O 4^l),5

kohlensaures Na₁O 2,2

AI₂O, " 45,2

Die Gliihverluste betragen 2,1 Gew.%; das Na₁O/ ΑΙ,Ο,-Molekularverhältnis macht 1,8 aus.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur HerstclSung von Natriumaluminat aus einer Aluminatlösung durch Trocknung bei höherer Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Aluminatlösung mit einer Konzentration an kaustischem Na,O von 45 his 350 g/l und einem Molekularvcrhältnis von kaustischem Na,O zu AUQ₁ von 1,1 bis 1·,8 auf eine zwischen 250 bis 350 g/1 liegende Konzentration an kaustischem Na₂O entwässert und dann einer WirbeLschichttrocknung bei einer Temperatur von 250 bis 4<K)° C unterwirft.