DE2558204B2

DE2558204B2 - Mittel auf basis von staerke und natriumtetraborat zum ausflocken von feststoffen aus waessrigen, durch behandlung von bauxit erhaltenen alkalischen aluminatloesungen

Info

Publication number: DE2558204B2
Application number: DE19752558204
Authority: DE
Inventors: Albert Hendrik Hoogezand Veening (Niederlande)
Original assignee: Scholten-Honig Research B.V, Foxhol (Niederlande)
Priority date: 1975-12-23
Filing date: 1975-12-23
Publication date: 1977-12-01
Also published as: DE2558204A1; AU2077876A; DE2558204C3; FR2336352A1; AU508369B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Mittel auf Basis von Stärke und Natriumtetraborat zum Ausflocken von Feststoffen aus wäßrigen, alkalischen Aluminallösungen, die bei der Aufbereitung von Bauxit mit einer wäßrigen, alkalischen Lösung nach dem Bayer-Verfahren neben Rotschlamm erhalten werden.

Das Bayer-Verfahren zur Erzeugung von Tonerde umfaßt bekanntlich den Aufschluß von gebrochenem, gegebenenfalls getrocknetem und gemahlenem Bauxit durch Einwirkung von konzentrierter Natronlauge bei 160 bis 190 C in Autoklaven. Die erhaltene Aufschlußlauge besteht aus einer Natriumaluminatlösung, die noch fcinverteilte, in Lauge unlösliche Teilchen enthält, die aus Eisenoxiden, Siliciumoxide!!, Titanoxiden sowie anderen Verunreinigungen bestehen. Diese unlöslichen Teilchen werden allgemein als Rotschlamm bezeichnet. Dieser Rotschlamm wird mittels eines Sedimentationsvcrl'ahrcns von der Aufschlußlauge abgetrennt, worauf die nach der Filtration erhaltene Klarlauge einem Fällungsvcrfahrcn zur Gewinnung des Tonerdehydrats unterzogen wird.

Es ist üblich, die Klärung der Rotschlamm enthaltenden Natriumakiminallösung durch Zugabe von Flockungsmitteln zu verbessern, wobei als Flockungsmittel im allgemeinen Stärke verwendet wird. Um die Wirksamkeit der Stärke /u verbessern, sind schon verschiedene Methoden /u deren Modifizierung offenbart worden. Beispielsweise ist es aus der DT-OS 21 SX 130 bekannt, die Wirksamkeit von Stärke dadurch /U steigern, daß diese in ilen vollständig kolloidgelösten Zustand überführt wird. Gemäß der US-PS 29 35 377 kann die Wirksamkeit der durch Kochen i'i'lösien Stärke durch Zusatz, von 2 bis 6% Natrium-

tetraboralpentahydrat erhöht werden Es is weiterhin

bekannt, daß die Wirkung der Starke als Flockungs-

miiiel durch die Anwesenheit von metallischen Ka,-

nnen eestcigcrt werden kann. Beispielsweise werden

-, g η ß dei US-PS 31 42 637 zum Ausflocken von Ro,-

thlimm Stärke und zweiwertige Bleiverbindungen

vewende,. Die DT-OS 24 32 497 betriff, ein Verfahren

zum Ausflocken von Rotschlamm, bei dem Starke

in Kombination mit Ionen von Eisen, Cadmium, Zink,

H, Mangan und/oder Kupfer verwendet wird

Fs wurde nun überraschenderweise gcluiulen, daß ,lie Wirkung der Stärke als Flockungsmittel tür Rotschlamm noch stark verbessert werden kann, wenn die Stärke in wäßriger Suspension in Gegenwart von wrs-,- serlöslichen Magncsiumsalzen einem gleichzeitigen ' f-'rhitzunns- und Trocknungsprozeß unterzogen wird. Nu S erhaltene trockene Gemisch aus Stärke und Magnesiumsalzen ergibt eine bessere Flockungswirkune während ein physikalisches Gemisch aus Stärke >„ und Magncsiumsalzen diese Eigenschaften nicht zeigt. Gegenstand der Erfindung ist somit ein Mittel auf Basis von Stärke und Natriumtetraborat zum Ausdocken von Feststoffen aus wäßrigen, durch Behandlung von Bauxit mit einer wäßrigen, alkalischen Lösung ,- erhaltenen alkalischen Aluminatlösungen, wobei das "' Flockungsmittel durch Erhitzen eines Gemisches aus Stärke und Wasser in Gegenwart von 1 bis 3 Gew.-% Natriumtetraborat hergestellt worden ist, das dadurch ^kennzeichnet ist, daß dem Gemisch zusätzlich 3 bis 30 Gew -% wasserlösliches Magnesiumsalz, berechnet als wasserfreie Salze und jeweils bezogen auf Stärke, zugesetzt worden sind und das Mittel durch anschließendes gleichzeitiges Eihitzen und Trocknen hergestellt worden ist. Die Herstellung des Flockungsmittels r erfolgt zweckmäßig durch Auspressen einer dünnen Schicht dieses Gemisches unter gleichzeitigem Erhitzen und Trocknen auf einer aur Temperaturen im Bereich zwischen etwa 100 und 180 C erhitzten rotierenden Walze.

4„ Für das Mittel gemäß der Erfindung 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 jedoch wird Kartoffelstärke bevorzugt.

Unter Natriumtetraborat wird erllndungsgemäß Na₂B₄O₇ verstanden; es ist aber auch möglich, unter Berücksichtigung des Wassergehaltes von Borax -,ο Na₂B₄O₇ · 10 H₂O oder vom Pentahydrat auszugehen. Bei der Herstellung des Flockungsmittels gemäß der Erfindung kann jedes wasserlösliche Magnesiumsalz verwendet werden, weil die Wirksamkeit dieser Verbindungen in bezug auf die Stärke von den Magner, siumionen abhängt. Vorzugsweise wird jedoch Magnesiumsulfat-hcptahydrat verwendet. Die bevorzugte Menge dieses Salzes beträgt 10 bis 40 Gew.-%, als wasserfreies Salz 5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Stärke. Das Flockungsmittel gemäß der Erfindung „o zeigt bei diesen Mengen an Magnesiumsalzen ungefähr die 2- bis 4lache Wirksamkeit der als alleiniges Flokkungsmittel gemäß der DT-OS 21 58 130 verwendeten Stärke.

Beim gleichzeitigen Erhitzen und Trocknen in <■, dünner Schicht auf einem rotierenden Walzentrockner sollte die Stärkesuspension so viel Wasser enthalten, daß die Stärke während des Erhitzens verkleistern kann Dei auf der Walze anfallende trockene Film

wird dann zu Flocken oder PuI ver zerkleinert. Geeignete Walzentrockner werden beispielsweise in Whistler/ l'aschall: Starch Chemistry and Technology, 2. Teil, S. 524-528, Academic Press New York, 1967, beschrieben.

Ein besonderer Vorteil des Flockungsmittels tiemäß der Erfindung besteht darin, daß weniger St. als bei den bisher bekannten Verjähren zum Auslecken des Rotschlammes benötigt wird; denn die Verringerung der Menge der Stärke 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.

Darüber hinaus wird der Rotschlamm durch das Flockungsmittel 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 erläutert:

Beispiel 1

lOOOGew.-Teile Kartoffelstärke werden in 1500 Gew.-Teilcii Wasser, in denen 20 Gew.-Tcile Borax und 250Gew.-Teile Magnesiumsulfat-heptahydrat gelöst sind, suspendiert.

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 Magnesiumsulfatheptahydrat hergestellt (Muster B).

Mit diesen Flockungsmitteln A und 15 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 · 7 H₂O

Muster B: Kartoffelstärke + 2 Gew.-% Borax
+ 15Gew.-%MgSO₄-7H,O.

Die ungefähre Zusammensetzung dieser Natriumaluminatlaugen ist nachstehend angegeben:

AhO, 120- 150 g/i

NaOIl 130-150 g/l

Rotschlamm 50-80 g/l.

Der Rotschlamm enthält ungefähr:

Die Absetzversuche werden an Natriumaluminatlaugen, die beim Aufschluß von Weipa-Bauxit nach dem Bayer-Verfahren erhalten wurden, durchgeführt.

ΛΙ,Ο,	26Gew."7o
SiO,	14 Gew.-%
Fe₁O,	32 Gew.-"/,
TiO,	9Gew.-%
Nu,Ö	lOGcw.-"/,,

Zur Durchführung der Absetzversuche wird der AIuminatlauge 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 enthaltender; Lösungen in einom '.000 ml Meßzylinder mit 900 ml Rotschlamm enthaltenden Aluminatlaugen von ungefähr 80 C gemischt. Die Meßzylinder werden dann aufgefüllt auf 1000 ml mit Aluminatlauge. Die Menge der Lösung des Flockungsmittels wird so gewählt, daß der gewünschte Gehall an Flockungsmittel von 20, 40 bzw. 80 ppm erzielt wird.

Nach Einsetzen der Meßzylinder in ein Wasserbad von 80 ± 2' C und kurzem Rühren wird jede 5 Minuten das Niveau des ausgefällten Materials ermittelt.

Folgende Ergebnisse werden erzielt:

■κι

Tabelle I

Standard-KartolTelsüirkc
40 ppm

Muster

40 ppm

Mustor

Ii

40 ppm

5 Min.
10 Min.
15 Min.
20 Min.
25 Min.
30 Min.

"'"' Tabelle II

960
900
805
690
550
445

680 340 285 260

245 235

730 340 285 255 240 230

Standard-KarlolTclstiirkc
80 ppm

5 Min.
10 Min.
15 Min.
20 Min.
25 Min.
30 Min.
45 Min.

880
615
430
335
305
290
255

Muster

20 ppm

855 615 430 335 300 285 255

Muster

Ii

20 ppm

860 665 475 375 320 295 260

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

Die nachstehende Tabelle III zeigt darüber hinaus, daß das Ausflocken bei Verwendung des Flockungsmittels gemäß der Erfindung vollständiger ist.

Tabelle III

in einer Konzentration von 1 Gew.-% gelös.t und dann bis 0,5 üew.-% verdünnt wird.

Muster A: Kartoffelstärke + 2Gew.-% Borax

+ 3 Gew.-% MgCl·

Muster B: Kartoffelstärke + 0,75 Gew.-'K. NaOH Muster C: Kartoffelstärke + l,6Gew.-% Borax

+ 0,75 Gew.-% NaOH Muster D: MgSO, ■ 7 H,0
Muster E: Kartoffelstärke + 8 Gew.-% · 1 H₁O.

Standard-Kartoflelstiirkc
80 ppm

Muster

20 ppm

5 Min.	950
10 Min.	860
15 Min.	715
20 Min.	540
25 Min.	420
30 Min.	345
Fe-Gehalt	in über- 80 mg/1
stehender	Flüssigkeit
	Beispiel 2

930
770
575
420
340
300
50 mg/1

Dieses Beispiel zeigt, daß MgCl₂ die Flockungswirkung von Stärke erhöht, während NaOH bzw. NaOH + Borax allein die Wirkung von Stärke fast nicht verbessern. Weiterhin zeigt dieses Beispiel, daß eine Lösung von MgSO₄ ■ 7 H₂O oder eines physikalischen Gemisches aus Stärke und MgSO₄ ■ 7 H₂O 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 0,5gewichtsprozentige Lösung von MgSO₄ · 7 H₂O. Muster E ist ein Gemisch aus Stärke und MgSO₄ · 7 H₂O, das durch Kochen in Wasser während 2 bis 5 Minuten

Tabelle IV

Standard-KartolTelstärke
80 ppm

Muster Muster Muster

ABC

40 ppm 80 ppm 80 ppm

5 Min.	970	955	970	960
10 Min.	900	820	900	855
15 Min.	790	665	790	670
20 Min.	635	520	630	470
25 Min.	490	425	475	355
30 Min.	400	360	380	315

Tabelle V

Slandard-KartolTclstärkc
40 ppm

Muster

40 ppm

ν, 5 Min.	985
10 Min.	955
15 Min.	920
20 Min.	870
25 Min.	810
in 30 Min.	755

Muster

40 ppm

985	990
965	955
940	920
920	880
890	840
865	795

Claims

Patentansprüche:

1. Mittel auf Basis von Stärke und Natriumietrahorat zum Ausflocken von Feststoffen aus wäßrigen, durch Behandlung von Bauxit mit einer wäßrigen, alkalischen Lösung erhaltenen alkalischen Aluminatlösungen, wobei das Flockungsmittel durch Erhitzen eines Gemisches aus Stärke und Wasser in Gegenwart von I bis 3 Gew.-% Natriumtetraborat hergestellt worden ist, da el u rc h gekennzeichnet, daß dem Gemisch zusätzlich 3 bis 30 Gew.-% wasserlösliches Magnesiumsalz, berechnet als wasserfreie Salze und jeweils bezogen auf Stärke, zugesetzt worden sind und das Mittel durch anschließendes gleichzeitiges Erhitzen und Trocknen hergestellt worden ist.

2. Flockungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flockungsmittel dadurch hergestellt worden ist, daß das im Anspruch 1 genannte Gemisch durch Auspressen einer dünnen Schicht dieses Gemisches auf einer auf Temperaturen im Bereich zwischen etwa 100 und 180'C erhitzten rotierenden Walze gleichzeitig erhitzt und getrocknet worden ist.

3. Flockungsmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei dessen Herstellung als wasserlösliches Magnesiumsalz Magnesiumsulfat-heptahydrat eingesetzt worden ist.