DE2558204A1

DE2558204A1 - Mittel auf staerkebasis zum ausflocken von suspendierten feststoffen aus waessrigen, alkalischen aluminatloesungen und seine verwendung

Info

Publication number: DE2558204A1
Application number: DE19752558204
Authority: DE
Inventors: Albert Hendrik Veening
Original assignee: SCHOLTEN HONIG RESEARCH NV
Current assignee: SCHOLTEN HONIG RESEARCH NV
Priority date: 1975-12-23
Filing date: 1975-12-23
Publication date: 1977-08-11
Also published as: FR2336352A1; DE2558204C3; DE2558204B2; AU2077876A; AU508369B2

Description

VON KREISLFR SCMÖNWALÖ "MEYER EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTlNG

PATENTANWALT J

Dr.-Ing. von Kreisler + 1973

Df.-Jng. K. Schönwold, Köln Dr.-Ing. Th. Meyer, Köln Dr.-ing. K. W. Eishold, Bad Soden Dr. J. F. Fues, Köln Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln Dipi.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-lng. G. Selting, Köln

5 KUiN ι ²²* Dezember 1975

DEICHMANNHAUS AM HAUPTDAHNHOF Kq/ΏΙΙ ,

Seholten-Honig Research B.V.,
Scholtenweg 1, Foxhol (Gr.), Niederlande

Mittel auf Stärkebasis zum Ausflocken von suspendierten Feststoffen aus wässrigen, alkalischen Aluminatlösungen und seine Verwendung

Die Erfindung betrifft ein Mittel auf Stärkebasis zum Ausflocken von suspendierten Feststoffen aus wässrigen,alkalischen Aluminatlösungen, die bei der Aufbereitung von Bauxit nach dem Bayer-Verfahren neben Rotschlamm erhalten werden, und die Verwendung dieses Mittels,

Das Bayer-Verfahren zur Erzeugung von Tonerde umfasst bekanntlich den Aufschluss von gebrochenem, gegebenenfalls getrocknetem und gemahlenem Bauxit durch Einwirkung von konzentrierter Natronlauge bei l6o° bis 19O°C in Autoklaven.

Die erhaltene Aufschlusslauge besteht aus einer Natriumaluminatlösung, die noch feinverteilte, in Lauge unlösliche Teilchen enthält, die aus Eisenoxyden, Siliciumoxyden, Titanoxyden sowie anderen Verunreinigungen bestehen. Diese unlöslichen Teilchen werden allgemein als Rotschlamm bezeichnet. Dieser Rotschlamm wird mittels eines Sedimenta-

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Telefon.-(0221) 23«41 -* ■ Tele»: 8382307 dopa d InUj₁UnHn: Dompoicni Köln

tionsverfahrens von der Aufschlusslauge abgetrennt, worauf die nach der Filtration erhaltene Klarlauge einem Fällungsverfahren zur Gewinnung des Tonerdehydrats unterzogen wird.

Es ist üblich, die Klärung der Rotschlamm enthaltenden Natrlumaluminatlösung durch Zugabe von Flockungsmitteln zu verbessern, wobei als Flockungsmittel im allgemeinen Stärke verwendet wird. Gemäss der US-PS 2 935 377 kann die Wirksamkeit der durch Kochen gelösten Stärke durch Zusatz von 2 bis 6 % Natriumtetraboratpentahydrat erhöht werden. Es ist weiterhin bekannt, dass die Wirkung der Stärke als Flockungsmittel durch die Anwesenheit von metallischen Kationen gesteigert werden kann. Beispielsweise werden gemäss der US-PS 3 142 637 zum Ausflocken 15 von Rotschlamm Stärke und zweiwertige Bleiverbindungen verwendet. Die DT-OS 2432 497 betrifft ein Verfahren · zum Ausflocken von Rotschlamm, bei dem Stärke in Kombination mit Ionen von Eisen, Cadmium, Zink, Mangan und/ oder Kupfer verwendet wird.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass die Wirkung der Stärke als Flockungsmittel für Rotschlamm [ stark verbessert werden kann, wenn die Stärke in wässriger Suspension in Gegenwart von wasserlöslichen Magnesiumsalzen einem gleichzeitigen Erhitzungs- und Trocknungsprozess unterzogen wird. Nur das so erhaltene trockene Gemisch aus Stärke und Magnesiumsalzen ergibt eine bessere Flockungswirkung, während ein physikalisches , Gemisch aus Stärke und Magnesiumsalzen diese Eigenschäften nicht zeigt.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Mittel auf Stärke- , basis zum Ausflocken von Feststoffen aus wässrigen,

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ι durch Behandlung von Bauxit mit einer wässrigen alkaj lischen Lösung erhaltenen alkalischen Aluminatlösungen, J das gekennzeichnet ist durch eine Stärke, die in ι wässriger Suspension in Gegenwart von 1 bis 3 Gew.-^ j 5 Natriumtetraborat und 3 bis 30 Gew.-% wasserlöslichem Magnesiumsalz, berechnet als wasserfreie Salze und jeweils bezogen auf Stärke, einem gleichzeitigen Erhitzungs- und Trocknungsprozess unterworfen worden ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Ausflocken von Feststoffen aus wässrigen, durch Behandlung ; von Bauxit mit einer wässrigen alkalischen Lösung er- ' haltenen alkalischen Aluminatlösungen mittels eines ! ! Flockungsmittels auf der Basis von Stärke und Natrlumj tetraborat, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man ι 15 ein Flockungsmittel verwendet, das aus einem Gemisch aus Stärke und V/asser in Gegenwart von 1 bis 3 Gew.-% Natriumtetraborat und 3 bis 30 Gew.-% wasserlöslichem Magnesiumsalz, berechnet als wasserfreie Salze und jeweils bezogen auf Stärke, durch gleichzeitiges Erhitzen und Trocknen hergestellt worden ist.

Für das Mittel gemäss der Erfindung und das Verfahren : zum Ausflocken der genannten Feststoffe können die verschiedensten Arten von Stärken eingesetzt werden, beispielsweise Kartoffelstärke, Tapiokastärke, Maisstärke und Weizenstärke. Auch chemisch modifizierte Stärke , oder Stärkederivate, wie Stärkeester und -äther oder ! Stärke -Propfpolymerisate können Verwendung finden, je- ι doch wird Kartoffelstärke bevorzugt.

Unter Natriumtetraborat wird erfindungsgemäss Na₃B^O₇ j verstanden; es ist aber auch möglich, unter Berücksichtig gung des Wassergehaltes»von Borax Na₀BhO₇.10H_P0 oder

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vom Pentahydrat auszugehen.

Erfindungsgemäss kann jedes wasserlösliche Magnesiumsalz

verwendet werden, weil die Wirksamkeit dieser Verbindungen, in bezug auf die Stärke von den Magnesiumionen abhängt. j Vorzugsweise wird jedoch Magnesiumsulfat-heptahydrat ver- j wendet. Die bevorzugte Menge dieses Salzes beträgt 10 bis j 4o Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Stärke. Das erfindungsgemäss verwendete Flockungsmittel zeigt bei diesen Mengen an Magnesiumsalzen ungefähr die 2- bis 4- · fache Wirksamkeit der als alleiniges Flockungsmittel j

verwendeten Stärke.

Das gleichzeitige Erhitzen und Trocknen bei der Herstellung des Flockungsmittels gemäss der Erfindung kann zweckmässig auf einem rotierenden Walzentrockner erfolgen. Die Magnesiumsalze und Natriumtetraborat enthaltende Stärkesuspension wird dabei zweckmässig auf einer auf Temperaturen im Bereich zwischen etwa 100° und l8o°C erhitzten rotierenden Walze zu einer dünnen Schicht ausgepresst. Die Stärkesuspension sollte dabei soviel Wasser enthalten, dass die Stärke während des Erhitzens ver- \

kleistern kann. Der auf der Walze anfallende trockene '

Film wird dann zu Flocken oder Pulver zerkleinert. Er- \ findungsgemäss geeignete Walzentrockner werden beispiels- ι weise in Whistler/PaschalUStarch Chemistry and Techno- i logy, 2. Teil, Seiten 524 - 528, Academic Press New York, j 1967, beschrieben.

Ein besonderer Vorteil des Flockungsmittels gemäss der Erfindung besteht darin, dass weniger Stärke als bei den bisher bekannten Verfahren zum Ausflocken des Rotschlammes benötigt wird; .denn die Verringerung der Menge der Stärke

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im Bayer-Verfahren ist wünschenswert, weil die nach dem Abtrennen von Rotschlamm und Fällen von Tonerdehydrat erhaltene Lauge wieder in den Verfahrenszyklus eingeführt und hierdurch der Gehalt an organischem Material durch die Einführung von Stärke und in Lauge abgebauter Stärke erhöht wird. Das organische Material hat jedoch eine schädliche Wirkung auf verschiedene Phasen des Bayer-Verfahrens, wie beispielsweise ein unerwünschtes Fällen von Tonerdehydrat und Absetzen von Rotschlamm.

Darüberhinaus wird der Rotschlamm durch das Flockungs- ; mittel gemäss der Erfindung vollständiger als bisher : ausgeflockt. Ausserdem ist das Flockungsmittel gemäss der ₍ Erfindung ein kaltwasserlösliches Reaktionsprodukt, und : somit kann eine wässrige Lösung leicht hergestellt werden.

Dies hat den Vorteil, dass eine solche wässrige Lösung des Flockungsmittels der den Rotschlamm enthaltenden Lauge zum Zwecke des Ausflockens zugegeben werden kann.

Das Mittel auf Stärkebasis zum Ausflocken von Feststoffen aus wässrigen, durch Behandlung von Bauxit mit einer wässrigen alkalischen Lösung enthaltenen alkalischen Aluminatlösungen kann für die Behandlung dieser Aluminatlösungen, die man bei der Aufbereitung von Bauxiten verschiedener Herkunft, wie- beispielsweise Weipa, Gove, Boke oder deren Mischungen nach dem Bayer-Verfahren erhält, verwendet werden.

Die Erfindung wird in den nachstehenden Beispielen weiter ί erläutert:

Beispiel 1

1000 Gew.-Teile Kartoffelstärke werden in I500 Gew,-Teilen Wasser, in denen 20 Gew.-Teile Borax und 250 Gew.-Teile Magnesiumsulfat-heptahydrat gelöst sind, suspendiert

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Die erhaltene Suspension wird auf eine rotierende Walze, die auf eine Temperatur von 145° bis 150°C erhitzt wurde, aufgetragen. Der von der Walze abgenommene trockene dünne Film wird mittels einer Schlagkreuzmühle zu Flocken zerkleinert (Muster A).

In ähnlicher Weise wird ein Flockungsmittel unter Verwendung von 150 Gew.-Teilen Magnesiumsulfat-heptahydrat hergestellt (Muster B).

Mit diesen Flockungsmitteln A und B wird die Flockungs- bzw. Sedimentationswirkung im Vergleich zu Stärke und an Hand von Versuchen über das Absetzen von Natriumaluminatlauge beschrieben. Die verwendeten Muster sind wie folgt zusammengesetzt:

Muster A: Kartoffelstärke + 2 Gew.-% Borax + 25 Gew.-%. MgSO₄.7H₂O

Muster B: Kartoffelstärke + 2 Gew.-% Borax + 15 Gew.-# MgSO₄.7H₂O.

Die Absetzversuche werden an Natriumaluminatlaugen, die beim Aufschluss von Weipa-Bauxit nach dem Bayer-Verfahren erhalten wurden, durchgeführt. Die ungefähre Zusammensetzung dieser Natriumaluminatlaugen ist nachstehend angegeben:

Al₂O, 120 - 150 g/l
NaOH 1^0 - 150 g/l

Rotschlamm 50 - 80 g/l.

Der Rotschlamm enthält ungefähr: Al₃O₃ 26 Gew.-^

SiO^ 14

Gew.-%

<- s

TiO₂ 9 Gew.-# ^O Na₂O 10 Gew.-%

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Zur Durchführung der Absetzversuche wird der Aluminatlauge eine wässrige Lösung des Flockungsmittels- gemäss der Erfindung zugesetzt; die Konzentration der Lösung beträgt 0,5 Gew.-%. Diese Lösung wird durch Anrühren des Flockungsmittels in kaltem Wasser zubereitet. Die Standard-Stärkelösung wird erhalten, indem Kartoffelstärke in einer l^igen Suspension (Gew.-^) 2 bis 5 Minuten gekocht und bis auf 0,5 Gew.-$ verdünnt wird.

Bei den Absetzversuchen werden die das Flockungsmittel gemäss der Erfindung enthaltenden Lösungen in einem 1000 ml Messzylinder mit 900 ml Rotschlamm enthaltenden Aluminatlaugen von ungefähr 8o°C gemischt. Die Messzylinder werden dann aufgefüllt auf 1000 ml mit Aluminatlauge. Die Menge _; der Lösung des Flockungsmittels wird so gewählt, dass der gewünschte Gehalt an Flockungsmittel von 20, 40 bzw. 80 j ppm erzielt wird.

2°C und kurzem Rühren wird jede 5 Minuten das Niveau des i

Nach Einsetzen der Messzylinder in ein Wasserbad von 80 + 2°C und kurzem Rühren wird jede 5
ausgefällten Materials ermittelt.

Folgende Ergebnisse werden erzielt:

Tabelle I

	Standard-	Muster	Muster
	Kartoffelstärke	A	B
	40 ppm	40 ppm	40 ppm
5 Min.	960	680	730
10 Min.	900	340	340
15 Min.	805	285	285
20 Min.	690	260	255
25 Min.	550	245	240
50 Min.	445	235	230

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/"X

	- fr- JLO
T a b e	lie II
Standard- Kartoffelstärke 8θ ppm	Muster A 20 ppm
880	855
615	615
430	430
335	335
305	300
290	285
255	255

Muster

B 20 ppm

5 MIn. 10 Min. 15 Min. 20 Min. 25 Min. 30 Min. 4-5 Min.

860 605 475 375 320

295 260

Aus den Tabellen I und II geht hervor, dass die Wirkung des Flockungsmittels gemäss der Erfindung bei gleicher Menge Flockungsmittel grosser ist als die Flockungswlrkung von Stärke allein, so dass viel weniger Flockungsmittel gemäss der Erfindung zur Erzielung einer bestimmten Wirkung benötigt wird.

Die nachstehende Tabelle III zeigt darüberhinaus, dass das Ausflocken, bei Verwendung des Flockungsmittels gemäss der Erfindung vollständiger ist.

Tabelle III

Standard-Kartoffelstärke 80 ppm

Muster

B
ppm

5 Min.	950
10 Min.	860
15 Min.	715
20 Min.	540
25 Min.	420
30 Min.	545

Fe-Gehalt in über- 80 mg/1 stehender Flüssigkeit:

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930
770

575
420
340
300
50 mg/1

' - Sr-

Beispiel 2

j Dieses Beispiel zeigt, dass MgCl₂ die Flοckungswirkung von Stärke erhöht, während NaOH bzw. NaOH + Borax allein die Wirkung von Stärke fast nicht verbessern. Weiterhin zeigt dieses Beispiel, dass eine Lösung von MgSOh-TH₂O oder eines physikalischen Gemisches aus Stärke und MgSO^. 7H₂O im Vergleich zu Stärke kein besseres Ausflocken ergibt. Die Absetzversuche werden mit den Mustern A bis E entsprechend Beispiel 1 durchgeführt. Die Muster A bis C werden gemäss Beispiel 1 aufbereitet; Muster D ist eine 0,5 gewichtsprozentige Lösung von MgSO^.7 HgO. Muster E ist ein Gemisch aus Stärke und MgSO^.7 HgO, das durch Kochen in Wasser während 2 bis 5 Minuten in einer Konzentrat ion von 1 Gew.-^ gelöst und dann bis 0,5 Gew.-Jo verdünnt wird.

Muster A: Kartoffelstärke + 2 Gew.-^ Borax + 3 Gew.-%

Muster B: Kartoffelstärke + 0,75 Gew.-^ NaOH

Muster C: Kartoffelstärke +1,6 Gew.-$ Borax + 0,75 Gew.-NaOH

Muster D: MgSOj₁.7 H₂O

Muster E: Kartoffelstärke + 8 Gew._# .7 H₂O.

T a b e 1 1 e IV

	Standard- Kartoffelstärke 8o pum	Muster A 40 ppm	Muster B 80 ppm	Muster C 80 ppm
5 Min.	970	955	970	96O
10 Min.	900	820	900	855
15 Min.	790	665	790	670
20 Min.	635	520	630	470
25 Min.	490	425	475	355
50 Min.	400	360	380	315

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ι τ

Tabelle V

	Standard- Kartoffelstärke 40 ppm	Muster D 40 ppm	Muster " E 40 ppm
5 Min.	985	985	990
10 Min.	955	965	955
15 Min.	920	940	920
20 Min.	870	920	880
25 Min.	810	890	840
30 Min.	755	865	795

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Claims

Patentansprüche j

1) Mittel auf Stärkebasis zum Ausflocken von Peststoffen ^! aus wässrigen, durch Behandlung von Bauxit mit einer wässrigen alkalischen Lösung erhaltenen alkalischen Alumlnatlösungen, gekennzeichnet durch eine Stärke, die, in wässriger Suspension in Gegenwart von 1 bis 3 Gew.-^₁ Natriumtetraborat und 3 bis 30 Gew.-# wasserlöslichem > Magnesiumsalz, berechnet als wasserfreie Salze und jeweils bezogen auf Stärke, einem gleichzeitigen Er- : hitzungs- und Trocknungsprozess unterworfen worden ist. j

2) Verfahren zum Ausflocken von Feststoffen aus wässrigen, durch Behandlung von Bauxit mit einer wässrigen alkalischen Lösung erhaltenen alkalischen Aluminatlösung mittels eines Flockungsmittels auf der Basis von Stärke und Na.triumtetraborat, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Flockungsmittel verwendet, das aus einem Gemisch aus Stärke und Wasser in Gegenwart von 1 bis 3 Gew.-# Natriumtetraborat und 3 bis 30 Gew.-# Wasserlöslichem Magnesiumsalz, berechnet als wasser freie Salze und jeweils bezogen auf Stärke, durch | gleichzeitiges Erhitzen und Trocknen hergestellt worden'

iSt. !

3) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, I

ι dass man ein Flockungsmittel verwendet, das aus dem im Anspruch 2 genannten Gemisch durch Auspressen einer dünnen Schicht dieses Gemisches auf eine auf Temperaturen im Bereich zwischen etwa 100° und l80°C erhitzten rotierenden Walze gleichzeitig erhitzt und getrocknet worden ist.

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4) Verfahren nach Anspruch 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet, dass man ein Flockungsmittel verwendet, bei dessen Herstellung als wasserlösliches Magnesiumsalz Magnesiumsulfat-heptahydrat eingesetzt worden

! ist.

5) Verfahren nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Flockungsmittel verwendet, bei dessen I

Herstellung 2 bis 6 Gew.-% Borax und 10 bis 40 Gew.-# Magnesiumsulfat-heptahydrat, jeweils bezogen auf ' Stärke, der wässrigen Stärkesuspension zugegeben worden ist.

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