DE2558204C3

DE2558204C3 - Mittel auf Basis von Stärke und Natriumtetraborat zum Ausflocken von Feststoffen aus wässrigen, durch Behandlung von Bauxit erhaltenen alkalischen Aluminatlösungen

Info

Publication number: DE2558204C3
Application number: DE19752558204
Authority: DE
Inventors: Albert Hendrik Hoogezand Veening (Niederlande)
Original assignee: Scholten-Honig Research Bv Foxhol (niederlande)
Current assignee: Scholten-Honig Research Bv Foxhol (niederlande)
Priority date: 1975-12-23
Filing date: 1975-12-23
Publication date: 1978-07-27
Also published as: DE2558204A1; AU2077876A; DE2558204B2; FR2336352A1; AU508369B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Mittel auf Basis von Stärke und Natriumtetraborat zum Ausflocken von Feststoffen aus wäßrigen, alkalischen Aluminatlösungen, 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 feinverteilte, in Lauge unlösliche Teilchen enthält, die aus Eisenoxiden, Siliciumoxiden, Titanoxiden sowie anderen Verunreinigungen bestehen. Diese unlöslichen Teilchen werden allgemein als Rotschlamm bezeichnet. Dieser Rotschlamm wird mittels eines Sedimentationsverfahrens 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 Natriumaluminatlösung durch Zugabe von Flockungsmitteln zu verbessern, wobei als Flockungsmittel im allgemeinen Stärke verwendet wird. Um die Wirksamkeit der Stärke zu verbessern, sind schon verschiedene Methoden zu deren Modifizierung offenbart worden. Beispielsweise ist es aus der DT-OS 21 58 130 bekannt, die Wirksamkeit von Stärke dadurch /u steigern, daß diese in den vollständig kolloidgelöstcn Zustand überführt wird. Gemäß der US-PS 2⁽) 35 377 kann die Wirksamkeit der durch Kochen Kclöslen 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 31 42 637 zum Ausflocken von Rotschlamm Stärke und zweiwertige Bleiverbindungen verwendet Die DT-OS 24 32 497 betrifft ein Verfahren zum Ausflocken von Rotschlamm, bei dem Stärke in Kombination mit Ionen von Eisen, Cadmium, Zink,

ίο Mangan und/oder Kupfer verwendet wird.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß die Wirkung der Stärke als Flockungsmittel für Rotschlamm noch 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 Eigenschaften nicht zeigt Gegenstand der Erfindung ist somit ein Mittel auf Basis von Stärke und Natriumtetraborat 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 1 bis 3 Gew.-% Natrium te traborat hergestellt worden ist, das dadurch gekennzeichnet ist, daß dem Gemisch zusätzlich 3 bis 30Gew.-% 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. Die Herstellung des Flockungsmittels

ji erfolgt zweckmäßig durch Auspressen einer dünnen Schicht dieses Gemisches unter gleichzeitigem Erhitzen und Trocknen auf einer auf Temperaturen im Bere.ch zwischen etwa 100 und 180^cC erhitzten rotierenden Walze.

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 linden, jedoch wird Kartoffelstärke bevorzugt.

Unter Natriumtetraborat wird erfindungsgemäß Na₂B₄O₇ verstanden; es ist aber auch möglich, unter Berücksichtigung des Wassergehaltes von Borax

to Na₂B₄O₇- 10H₂O oder vom Pentahydrat auszugehen. Bei der Herstellung des Flockungsmittels gemäß der Erfindung kann jedes wasserlösliche Magnesiumsalz verwenuet werden, weil die Wirksamkeit dieser Verbindungen in bezug auf die Stärke von den Magne-

,5 siumionen abhängt. Vorzugsweise wird jedoch Magnesiumsulfat-heptahydrat 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

ho zeigt bei diesen Mengen an Magnesiumsalzen ungefähr die 2- bis 4fache Wirksamkeit der als alleiniges Flokkungsmittel gemäß der DT-OS 21 58 130 verwendeten Stärke.

Beim gleichzeitigen Erhitzen und Trocknen in

h-, dünner Schicht auf einem rotierenden Walzentrockner sollte die Stärkesuspension so viel Wasser enthalten, daß die Stärke während des F-rhitzens verkleistern kann. Der auf der Walze anfallende trockene Film

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wird dann zu Flocken oder Pulverzerkleinert, Geeignete Walzentrockner werden beispielsweise in Whistler/ Paschall; Starch Chemistry and Technology, 2. Teil, S. 524-528, Academic Press New York, 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 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 \si:d 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 verschieuer-er Herkunft, wie beispielsweise Weipa, Gove, Boke oder de. sn 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.-Teilen Wasser, in denen 20Gew.-Teile Borax und 250 Gew.-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 _5n 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 B wird die =,=, Flockungs- bzw. Sedimenlationswirkung im Vergleich zu Stärke und an Hand von Versuchen über das Absetzen von Natriumaluminatlauge beschrieben. Die verwendeten Muster sind wie folgt zusammengesetzt:

b0

Muster A: Kartoffelstärke + 2 Gew.-% Borax

+ 25 Gew.-% MgSO₄ · 7 H₂O S Min. 880

Muster B: Kartoffelstärke + 2 Gew.-% Borax 10 Min. 615

+ 15 Gew.-"/» MgSO₄· 7 H₂O. 15 Min. 430

„,, 20 Min. 335

Die Absetzversuche werden an Natriumaluminal- 25 Min. 305

laugen, die beim Aufschluß von Weipa-Bauxit nach 30 Min. 290

dem Bayer-Verfahren erhalten wurden, durchgeführt. 45 Min. 255

Die ungefähre Zusammensetzung dieser Natriumaluminatlaugen ist nachstehend angegeben:

AI₃O₃ 120-150 g/l

NaOH 130-150 g/l

Rotschlamm 50-80 g/l.

Der Rotschlamm enthält ungefähr:

Al₂O₃	26 Gew.-%
SiO₂	14 Gew.-%
Fe₁O₃	32 Gew.-%
TiOj	9 Gew.-%
Na-,0	10Gew.-%.

r>

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 enthaltenden Lösungen in einem 1000 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 Gehalt 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:

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
30 Min.	445	235	230
Tabelle Il
	Standard-	Muster	Muster
	KartolTelsliirke	Λ	B
	80 ppm	20 ppm	20 ppm

855 615 430 335 300 285 255

860 665

475 375 320 295 260

Aus den Tabellen I und Il geht hervor, daß die Wirkung des Flockungsmittels gemäß der Erfindung bei gleicher Menge Flockungsmittel größer ist als die Flockungswirkung von Stärke allein, so daß 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 I Gew.-% gelöst und dann bis 0,5 Gew.-% verdünnt wird.

Muster A: Kartoffelstärke + 2Gew.-% Borax

+ 3Gew.-%MgCh

Muster B: Kartoffelstärke + 5,75 Gew.-% NaOI I Muster C: KartolTelstärke + I,6Gew.-% Borax

+ 0,75 Ge\v.-% NaOH Muster D: MgSO₄-7 11,0
Muster E: Kartoffelstärke + 8 Gew.-"/, · 7 H₁U.

Süindard-KartolTelsUirke
80 ppm

Muster

20 ppm

5 Min. 950 930

IO Min. 860 770

15 Min. 715 575

20 Min. 540 420

25 Min. 420 340

30 Min. 345 300

Fe-Gehalt in über- 80 mg/1 50 mg/1

stehender Flüssigkeit

Beispiel 2

Dieses Beispiel zeigt, daß MgCI₃ 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 Vergleicn 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

SUindard-KartoffelsUirke
80 ppm

Muster

40 ppm

Musler

80 ppm

5 Min.
IO Min.
15 Min.
20 Min.
25 Min.
30 Min.

Tabelle V

970
QOO
790
635
490
400

955 820 665 520 425 360

970 900 /90 630

475 380

Standard-Kartoffelstärke
40 ppm

Muster

40 ppm

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

985
955
920
870
810
755

985 965 940 920 890 865

Musler

80 ppm

960 855 670 470 355 315

Muster

!■:

40 ppm

990 955 920 880 840 795

Claims

Patentansprüche;

1. Mittel auf Basis von Stärke und Natriumtetraborat 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, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch zusätzlich 3 bis 30Gew.-% 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.