DE2558411A1

DE2558411A1 - Verfahren zum aufschliessen von goethithaltigen bauxiten nach dem bayer-verfahren

Info

Publication number: DE2558411A1
Application number: DE19752558411
Authority: DE
Inventors: Jozsef Boros; Tibor Dipl Chem Ing Ferenczi; Gyula Horvath; Ferenc Dipl Chem Ing Lazar; Laszlo Dipl Chem Ing Lengyel; Jozsef Dipl Chem Dr Matyasi; Geb Kelemen Maria Dipl C Orban; Tihamer Dipl Chem Ing D Pinter; Gyoergy Dipl Chem Ing Sigmond; Peter Dipl Chem Ing Dr Siklosi; Karoly Dipl Chem Ing D Solymar; Bela Dipl Chem Dr Toth; Istvan Dipl Chem Ing Voeroes; Kalman Wentzely; Janos Dipl Chem Ing Dr Zambo; Jozsef Dipl Chem Zoeldi
Original assignee: ALMASFUEZITOEI TIMFOELDGYAR; MAGYAR ALUMINIUM; Femipari Kutato Intezet
Current assignee: ALMASFUEZITOEI TIMFOELDGYAR; MAGYAR ALUMINIUM; Femipari Kutato Intezet
Priority date: 1974-12-24
Filing date: 1975-12-23
Publication date: 1976-07-08
Also published as: FR2295916B1; AU500231B2; AU8636175A; JPS5192799A; JPS553292B2; GB1528146A; RO67823A; YU320375A; IN145683B; YU39954B; DE2558411C2; US4091071A; HU169643B; CA1052583A; FR2295916A1

Description

DR.STEPHAN G. BESZEDES _ä\ PATENTANWALT

806 DACHAU bei MÜNCHEN

POSTFACH H68

AM HEIDEWEG 2

TELEPHON: DACHAU 4371

Postscheckkonto München (BLZ 700 100 80?

Konto-Nr. 1368 71

Bankkonto Nr. 90 637 bei der Kreis- und Stadtsparkasse Dachau-Indersdorf (BLZ 700 515 40)

P 858

Beschreibung

zur Patentanmeldung

I¹EMIPARI KUTATO INTEZET Budapest, Ungarn _,

ALUTESY, ALUMINIUMIPARI TERVEZ# VALLALAT Budapest, Ungarn

und

ALMASFÜZITC?!

/s

Almasfüzito, Ungarn

betreffend

Verfahren zum. Aufschließen von goethithaltigen Bauxiten nach dem Bayer-Verfahren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufschließen von goethithaltigen Bauxiten nach dem Bayer-Verfahren, bei welchem

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der Aufschlußvorgang intensiviert ist.

Bekanntlich wird die Wirtschaftlichkeit des Bayer-Verfahrens, nach welchem der überwiegende Teil der Welttonerdeerzeugung erfolgt, grundlegend von der aus dem Bauxit gewinnbaren Tonerdemenge oder anders ausgedrückt Tonerdeausbeute (AIpO,,-Ausbeute) und den bei der Aufarbeitung auftretenden Ätznatronverlusten bestimmt. Auch die Abtrennbarkeit des sich bildenden RotSchlammes hat einen bedeutenden Einfluß auf die Wirtschaftlichkeit. Wenn goethithaltige Bauxite nach der herkömmlichen Verfahrenstechnik aufgearbeitet werden, dann bildet sich ein Rotschlamm mit ungünstigen Absetzeigenschaften und einer schlechten Abtrennbarkeit. Die durch isomorphe Vertretung in das Gitter des Goethites eingebauten Aluminiumatome verringern die Tonerdeausbeute.

Es sind verschiedene Verfahren zur Verringerung der Ätznatronverluste und Vermeidung der durch den Goethit verursachten Nachteile bekannt.

So werden beispielsweise nach der französischen Patentschrift 1 280 009 die Bauxite in Gegenwart von 2,5 his 6 Gew.-% feinvermahlenem Calciumoxyd [CaOj (Teilchengrößen unter 0,04 mm), bezogen auf den trockenen Bauxit, aufgeschlossen, wodurch die gesamte Menge des Diaspors löslich wird. Durch den Calciumoxydzusatz wird gleichzeitig die im Rotschlamm gebundene Na^O-Menge vermindert. In den sowjeti- . sehen Tonerdefabriken ist es allgemein üblich, zur Verringerung der Ätznatronverluste nicht nur die Bauxite vom Diasportyp, sondern auch die Bauxite vom Böhmittyp in Gegenwart von etwa 3 Gew.-% Galciumoxyd aufzuschließen.

Versuche der Anmelderin führten bereits im Jahre 1968 zum Ergebnis, daß durch den Calciumoxydzusatz der im Goethit

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gebundene Aluminiumgehalt herausgelöst werden kann, weil der Goeth.it ein dem Diaspor ähnliches chemisches Verhalten zeigt (Proceedings of the Research Institute for Non-Ferrous Metals, Budapest, Vol. 9, Seiten 89 Ms 91).

Beim Verfahren nach der US-Patentschrift 3 737 514· wird die Umwandlung des Goethites zu Hämatit ebenfalls durch Aufschließen in Gegenwart von Calciumverbindungen erreicht, wobei die Titanverbindungen des Bauxites zu Calciumtitanat umgesetzt werden.

Ferner ist es bekannt, zur Verringerung des Kieselsäuregehaltes der Natriumaluminatlösungen Verbindungen, die sich zur Bildung von Sodalithen eignen, zum Beispiel Natriumhalogenide, Natriumcarbonat oder Natriumsulfat, zuzusetzen (US-Patentschrift 2 519 362). Nach der ungarischen Patentschrift 163 260 können durch Zusatz von Natriumsalzen die Ätznatronverluste vermindert beziehungsweise zum Teil ersetzt werden. 10 bis 12% des gesamten Na₂0-Verlustes können auf diese Weise durch den Zusatz von Natriumchlorid und/oder Natriumsulfat ersetzt werden.

Das in der ungarischen Patentschrift 164- 863 beschriebene Verfahren, gemäß welchem der Aufschluß bei gleichzeitiger Gegenwart von Calciumoxid und Natriumchlorid durchgeführt wird, eignet sich zur Beschleunigung der Umwandlung des Goethites zu Hämatit und zur Verminderung der Ätznatronverluste beziehungsweise zum teilweisen Ersatz des Ätznatrons. Im Vergleich zu den ausschließlich mit Calciumoxydzusatz arbeitenden Verfahrenstechniken können bei diesem Verfahren die zur Umwandlung des Goethites zu Hämatit notwendige Mindesttemperatur und das notwendige Molverhältnis verringert werden.

In der Aufarbeitungsverfahrenstechnik goethithaltiger

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Bauxite "bedeutete das in der ungarischen Patentschrift

166 061 beschriebene Verfahren, gemäß welchem der Aufschluß des Bauxites in Gegenwart einer 2 bis 6 Gew.-% Calciumoxid entsprechenden Menge von Calciumverbindungen, bezogen auf den trockenen Bauxit, und einer einer Sulfationenkonzentration von 1 bis 7 g/l entsprechenden Sulfatsalzmenge durchgeführt wird, einen weiteren wesentlichen technischen Fortschritt.

Bekanntlich ist bei der Aufarbeitung von goethithaltigen Bauxiten die Umwandlung des Goethites zu Haniatit die langsamste und damit die Parameter des gesamten Aufschlusses bestimmende Reaktion. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufschließen von goethithaltigen Bauxiten, bei welchem die Umwandlung des Goethitgehaltes zu Hämatit unter günstigeren Bedingungen und innerhalb kürzerer Zeit beziehungsweise bei niedrigeren Temperaturen als nach dem Stand der Technik durchgeführt werden kann, zu schaffen.

Das Obige wurde erfindungsgemäß erreicht. Es wurde nämlich überraschenderweise festgestellt, daß der Vorgang der Umwandlung des Goethites zu Hämatit durch bestimmte Zusatzstoffe in der Weise katalysiert wird, daß sie bei völligem Inlösunggehen des Böhmit- und Diasporgehaltes auch in der Nähe des Gleichgewichtsmolverhältnisses wirksam sind.

Die Erfindung beruht auf der Feststellung, daß die Umwandlung des Goethites zu Hämatit über das Inlösunggehen des Goethites und die intermediäre Bildung einer Komplexverbindung vor sich geht und die Geschwindigkeit dieses Vorganges einerseits vom Abbau des Goethitgitters und andererseits von der Zusammensetzung des sich intermediär bildenden Komplexes bestimmt wird. Es wurde überraschenderweise festgestellt, daß von diesem Gesichtspunkt her die Gegenwart von 2-wertigen Kationen, welche auf Grund ihrer kristallchemischen

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Eigenschaften, ihres Ionenradius und ihrer Koordinationszahl den Abbau des Goethitgitters begünstigen beziehungsweise in den sich intermediär bildenden Komplex eingebaut werden und dessen Eigenschaften in günstigem Sinne beeinflussen, besonders vorteilhaft ist. Als derart wirksame 2-wertige Kationen kommen Mn⁺⁺-, Fe⁺⁺- und Co⁺⁺-Ionen in Frage, aber auch die Verwendung von Mg⁺⁺-Ionen ist vorteilhaft. Diese Ionen können entweder für sich allein oder zusammen mit anderen Ionen, wie Ca⁺⁺-Ionen_, zugegen sein.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zum Aufschließen von goethithaltigen Bauxiten nach dem Bayer-Verfahren zur Beschleunigung des Aufschlußvorganges und Umwandlung des Goethites zu Hämatit sowie zur Erhöhung der Tonerdeausbeute und Verminderung der Ätznatronverluste durch Behandeln des Bauxites bei einer Temperatur von 180 bis 300 C mit einer Aluminatlauge mit einer Konzentration von 80 bis 300 g Na₂O,/1 unter Zusatz einer 2 bis 6 Gew.-% Calciumoxid entsprechenden Menge von Calciumverbindungen, bezogen auf den trockenen Bauxit, gegebenenfalls in Gegenwart von 1 bis 20 g/l Natriumchlorid und/oder einer einer Sulfationenkonzentration von 1 bis 7 g/l entsprechenden Sulfatsalzmenge, insbesondere Natriumsulfatcalzmenge, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der Aufschluß in Gegenwart von Mn⁺⁺- und/oder Fe⁺⁺- und/oder Co⁺"¹"- und/oder Mg⁺⁺-Ionen in einer Menge von insgesamt 0,2 bis 2,0 Gew.-νά, bezogen auf den trockenen Bauxit, je nach der Zusammensetzung des Bauxites und der Bindungskraft des im Bauxit enthaltenen Goethites beziehungsweise von solche Ionen in der genannten Menge enthaltenden Verbindungen und/oder Erzen durchgeführt wird.

Dabei bedeutet Na₂O, den kaustischen NapO-Gehalt, das heißt den an Aluminium gebundenen und in Form von NaOH vorliegenden Natriumgehalt (also NaAlO₂ + NaOH) der Lösung als

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D ausgedrückt, während das Molverhältnis der Quotient der in der Lösung vorliegenden Molzahlen von NapO, und AIoO, , das heißt

Na₂O	k	xn	62	xn	g/l

Al₂O	3	s/i

102 ist.

Es ist besonders bevorzugt, die erfindungsgemäß festgelegten Zusatzstoffe bei gleichzeitiger Gegenwart von Calciumverbindungen und Natriumverbindungen zu verwenden. Zwar kommt die zusätzliche ka.talytische Wirkung von Natriumchlorid beziehungsweise Natriumsulfat in Gegenwart der Fe -, Mn⁺⁺- und Co⁺⁺-Ionen nicht zur Wirkung, die Verwendung von natriumchlorid- und/oder natriumfulfathaltigen Aufschluß-· laugen ist aber für das erfindungsgemäße Verfahren dennoch günstig, weil dadurch die Ätznatronverluste gesenkt beziehungsweise zum Teil ersetzt werden können.

Zweckmäßigerweise können die Mn⁺⁺-Ionen in Form von oxydisch-hydroxydischen Manganerzen und/oder Manganverunreinigungen enthaltendem Bauxit zugesetzt werden, wobei der manganreiche Bauxit mit der Bauxithauptmenge gleichmäßig vermischt wird.

Vorteilhafterweise können die Fe ⁺-Ionen in Form von als Industrieabfallprodukt anfallendem Eisen(II)-sulfatheptahydrat (FeSO^ . 7 H₂O) und/oder 2-wertiges Eisen enthaltendem Bauxit und/oder Eisenerz und/oder vorher partiell reduziertem Rotschlamm unter Sicherstellung der Bildung von

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Eisen(Il)-oxyd {Fed] beziehungsweise Eisen(II)-hydroxyd in der Aufschlußlauge zugesetzt werden.

Die Mg⁺⁺-Ionen können zweckmäßigerweise in Form von geglühtem Magnesit und/oder Dolomit dem zu vermählenden Bauxit zugesetzt werden.

Der öalciumoxydzusatz kann zweckmäßigerweise in Form von gebranntem Kalk und/oder Dolomit erfolgen.

Vorteilhafterweise wird der Aufschluß in einem Aufschlußrohr beziehungsweise einer rohrförmigen Aufschlußvorrichtung durchgeführt.

Vorzugsweise wird der- Aufschluß erfindungsgemäß in Gegenwart von 2 bis 5 Gew.-96 Calciumoxid und/oder Magnesiumoxyd sowie 0,2 bis 2,0 Gew.-% Fe⁺⁺- und/oder Mn⁺⁺- und/oder Co -Ionen, bezogen auf den trockenen Bauxit, durchgeführt, wobei die Menge der Zusatzstoffe je nach dem Goethitgehalt des Bauxites und der Bindungsstärke der im Goethit gebundenen Aluminiumatome gewählt wird.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren an Hand von in Versuchen aufgenommenen .Diagrammen mit dem Stand der Technik verglichen.

Hierbei sind:

Figur 1 die graphische Darstellung der relativen Menge des Goethites im Rotschlamm in Abhängigkeit von der Dauer des Aufschlusses bei 3 verschiedenen Temperaturen,

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Figur 2 die graphische Darstellung der relativen Menge des Goethites im Rotschlamm als Funktion der Aufschlußtemperatur für 3 verschiedene Aufschlußzeiten und

Figur 3 die graphische Darstellung der Tonerdeausbeute in Prozenten als Funktion der Aufschlußdauer .

Die in den Diagrammen dargestellten Kurven wurden bei folgenden Parametern aufgenommen:

Kurve 1
Kurve 2
Kurve 3
Kurve 4
Kurve 5
Kurve 6
Kurve 7
Kurve 8
Kurve 9
Kurve 10
Kurve 11
Kurve 12
Kurve 13
Kurve 14

3 Gew.-% 3 Gew.-% 3 Gew.-% 3 Gew.-% 3 Gew.-% 3 Gew.-% 3 Gew.-% 3 Gew.-% 3 Gew.-% 3 Gew.-% 3 Gew.-% 3 Gew.-% 3 Gew.-% 3 Gew.-%

GaO + CaO' + GaO + CaO + CaO + GaO + CaO + CaO + CaO + GaO + CaO + CaO + CaO + CaO +

5 s/l

0,8 Gew.-% Mn^-Ionen

5 σ/Λ Τ\Γα Ρ1Π
Q/ X IN Cl₂OVJ₄

0,8 Gew.-% Mn⁺⁺-Ionen 5 g/1 Na₂SO₄

0,8 Gew.-% Fe⁺⁺-Ionen 5 g/1 Na₂SO₄

0,8 Gew.-% Fe⁺⁺-Ionen 0,8 Gew.~% Mn⁺⁺-Ionen 5 g/1 Na₂SO₄

230°G

230⁰G

240⁰C

240⁰G

260°C

20 Minuten 20 Minuten 30 Minuten 30 Minuten 40 Minuten 40 Minuten

240⁰G

240°C

Figur 1 zeigt die katalytische Wirkung, welche die zugesetzten Mn⁺⁺- beziehungsweise Fe⁺⁺-Ionen auf die Umwandlung

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des Goethites zu Hämatit ausüben. Das Mangan wurde in Form eines hydroxydhaltigen Manganerzes in einer Menge, die einem Mn⁺⁺-Ionengehalt von 0,8 Gew.-%, bezogen auf den trockenen Bauxit, entspricht, zugesetzt. Als Eisenverbindung wurde das als Industrieabfall anfallende Eisen(ll)-sulfatheptahydrat in einer Menge, die einer 5^le⁺⁺-Ionenmenge von 0,8 Gew.-% entspricht, zugesetzt. Die Mangan(II)- beziehungsweise Eisen(II)-verbindung wurde dem aufzuschließenden Bauxit zusammen mit Calciumoxyd in einer Menge von 3 Gew.-%, bezogen auf sein Trockengewicht, zugemischt (Kurven 2, 4 und 6). Die Ergebnisse, welche mit 3 Gew.-% Calciumoxyd und 5 g/l Natriumsulfat in der Aufschlußlauge nach dem Stand der Technik erhalten wurden (Kurven Ί, 3 und 5), dienen zum Vergleich. Wie es aus den Diagrammen ersichtlich ist, wird die Umwandlung des Goethites zu Hämatit bei jeder der untersuchten Temperaturen durch die Gegenwart der Mn⁺⁺- beziehungsweise ]?e⁺⁺~Ionen hochgradig katalysiert. So ist zum Beispiel in Gegenwart von Calciumoxyd und Natriumsulfat die Umwandlung bei 230⁰C noch unbedeutend (Kurve 1), während bei Zusatz von Mangan(II)-verbindungen die Umwandlung innerhalb 50 Minuten mit gutem Wirkungsgrad vor sich geht (Kurve 2). Bei 240⁰C ist zum Erreichen der gleichen Umwandlung in Gegenwart von Calciumoxyd und Natriumsulfat eine Verweilzeit von 40 Minuten notwendig (Kurve 3)» in. Gegenwart von Mangan(II)-verbindungen dagegen eine Verweilzeit von nur 20 Minuten erforderlich (Kurve 4). Auch im Falle des bei 260⁰C durchgefuhren Aufschlusses ist eine bedeutende Verbesserung durch das erfindungsgemäße Verfahren festzustellen: Während bei Zusatz von Calciumoxyd und Natriumsulfat eine Verweilzeit von 20 Minuten notwendig ist (Kurve 5)_? ist mit Hilfe von Mn⁺⁺-Ionen die Umwandlung des Goethites zu Hämatit bereits beim Erreichen der Aufschlußtemperatur praktisch vollständig abgelaufen (Kurve 6). Aus diesem letzteren Ergebnis ist ersichtlich, daß der erfindungsgemäße Zusatz der 2-wertigen

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Ionen beim Aufschluß in einem Aufschlußrohr, bei welchem höhere Betriebstemperaturen als bei den herkömmlichen
Autoklavvorrichtungen erreicht werden können, vorteilhaft angewandt werden kann.

Figur 2 zeigt, wie sich die Umwandlungsgeschwindigkeit des Goethites zu Hämatit bei Zusatz von Calciumoxid und Natriumsulfat beziehungsweise.bei Zusatz von Calciumoxid und Eisen(Il)-sulfatheptahydrat gestaltet. Die Menge des. Calciumoxydes betrug 3 Gew.-%, bezogen auf den trockenen Bauxit, das Natriumsulfat wurde in einer Menge von 5 g/l zugesetzt und das Eisen(II)-sulfatheptahydrat lag in einer Menge, die 0,8 Gew.-% Fe⁺⁺-Ionen, bezogen auf den trockenen Bauxit, entsprach, vor. Aus Figur 2 ist zu ersehen, daß in Gegenwart von Fe⁺⁺-Ionen bereits bei 230⁰C ein günstiger Umwandlungsgrad in 40 Minuten erreicht wird (Kurve 12) und bei 235°C eine Verweilzeit von 30 Minuten (Kurve 10) und bei 240⁰C eine Verweilzeit von 20 Minuten (Kurve 8) ausreichend sind, während bei der gleichzeitigen Gegenwart von Calciumoxyd und Natriumsulfat für die Erreichung eines befriedigenden Umwandlungsgrades eine Temperatur von mindestens 240⁰C erforderlich ist, wobei dann die Verweilzeit 40 Minuten betragen muß (Kurve 11).

Figur 3 zeigt, daß der Umwandlung des Goethites zu Hämatit proportional auch die Tonerdeausbeute zunimmt. Bei 240°C ist im Falle der gleichzeitigen Gegenwart von Calciumoxyd und Mn⁺⁺-Ionen zur Erreichung einer 88%-igen Aufschlußausbeute eine Verweilzeit von 20 Minuten ausreichen (Kurve 13)* während im Falle der Verwendung von Calciumoxyd und Natriumsulfat ebenfalls bei 240⁰C das gleiche Ergebnis nur in 50 Minuten erreicht werden kann (Kurve 14).

In der folgenden Tabelle sind die Zusammensetzung des

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Ausgangsbauxites sowie die Zusammensetzungen von 2 Rotschläinme.n angegeben (Rotschlamm I: Figur 3j Kurve 13» 20 Minuten langer Aufschluß; Rotschlamm II: Figur 3 7 Kurve 14, 50 Minuten langer Aufschluß). Der Tonerdegehalt des Bauxites war zu 21,3 Gew.-% als Böhmit, zu 20 Gew.-% als Hydrargillit (Gibbsit), zu 4,3 Gew.-% als Kaolinit, zu 1,7 Gew.-% als Diaspor und zu 1,9 Gew.-% als Goethit gebunden, während der Eisengehalt zu 9j0 Gew.-% als-Goethit, zu 7»^ Gew.-% als Hämatit; und zu 3,5 Gew.-% als Maghemit gebunden vorlag. ·

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- 12 Tabelle
Chemische Zusammensetzung des Bauxites und des RotSchlammes

609828,	Bestandteil	Im Bauxit	Im Rotschlamm I . (erfindungsgemäß) [Figur 3, Kurve 14^ {5 Gew.-% CaO + 0,8 Gew.-% Mn⁺*-Ionen,\| 240°C, 20 Minuten]	Im Rotschlamm II '. (Stand der Technik) [Figur 3, Kurve 13j {3 Gew.-% CaO + 5 g/l.Na₂SO₄ , 240⁰C, 50 Minuten]
/0661	Pe₂O₅ Al₂O₃	19,9 Gew.-% 49,2 Gew.-%	43,8 Gew.-% 12,9 Gew.-%	42,5 Gew.-% : 13,6 Gew.-% :
-	SiO₂	5,5 Gew.-%	12,2 Gew.-%	12,6 Gew.-% j
	TiO₂	2,5 Gew.-%	5,4 Gew.-%	5,6 Gew.-% !
	CaO	1,0 Gew.-%	8,8 Gew.-%	8,5 Gew.-%
	MgO	0,5 Gew.-%	1,2 Gew.-%	1,1 Gew.-%
	Mn₅O₄	0,1 Gew.-%	2,1 Gew.-%	0,2 Gew.-%

ο σ? cn

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Fortsetzung der Tabelle Chemische Zusammensetzung des Bauxites und des Eotschlamm.es

Bestandteil	Im Bauxit	Im Rotschlamm I (erfindungsgemäß) [Figur 3, Kurve 14] [3 Gew.-% GaO +0,8 Gew.-% Mn⁺⁺-Ionen, 24-0⁰C, 20 Minuten^	Im Rotschlamm II (Stand der Technik) (Figur 3, Kurve 13jf {3 Gew.-% CaO + 5 g/l Na₂SO^ , 240⁰C, 50 Minuten]
Na₂O Glühverlust	19,7 Gew.-%	6,4-0 Gew.-% 7,0 Gew.-%	7,44 Gew.-% 7,0 Gew.-%
Na₂O SlO^	-	0,5a· Gew.~%	0^90 Gew.-%

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Bei den "Versuchen betrug die Konzentration der Aufschluß- ^v lauge 225 g/l Na₂O-, . Die Ausgangsmenge des Bauxites wurde so gewählt, daß bei allen Versuchstemperaturen nach dem Aufschluß das Molverhältnis der Lösung um 0,05 höher war als das Gleichgewichtsmolverhältnis. Das Absetzen des Rotschlammes verbesserte sich bei Zusatz der genannten 2-wertigen Ionen gegenüber dem Absetzverhalten des beim Aufschluß mit Calciumoxyd und Natriumsulfat erhaltenen Rotschlammes um 10 bis 15%» was darauf zurückzuführen ist, daß in Gegenwart der 2-wertigen Ionen der Kristallisationsgrad des sich bildenden Hämatites erhöht ist. Ferner ist aus der Tabelle zu ersehen, daß in Gegenwart von Calciumoxyd und in Form eines hydroxydischen Manganerzes zugesetzten Mn⁺⁺-Ionen der spezifische Na^O-Gehalt des gebildeten Rotschlammes geringer ist als bei Zusatz von Calciumoxyd und Natriumsulfat.

Durch das Obige ist der durch das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber dem Stand der Technik erzielte sehr große technische Fortschritt, der insbesondere in der unter günstigeren Bedingungen und innerhalb kürzerer Zeit beziehungsweise bei niedrigeren Temperaturen als nach dem Stand der Technik erfolgenden Umwandlung des Goethitgehaltes des dem Aufschluß unterworfenen Bauxites zu Hämatit sowie ferner in der im Vergleich zum Stand der Technik besseren Abtrennbarkeit des Rotschlammes und geringeren Ätznatronverlusten liegt, eindeutig nachgewiesen.

Ferner wird die Erfindung an Hand der folgenden nicht als Beschränkung aufzufassenden Beispiele näher erläutert·

Beispiel 1
Es wurde von Bauxit der in der Tabelle angegebenen Zu-

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sammensetzung ausgegangen. Wie bereits erwähnt lagen 9 Gew.-% des insgesamt 19,9 Gew.-% betragenden Eisengehaltes in Form von Goethit ^un<i 1 »7 Gew.-% des Tonerdegehaltes als Diaspor vor. Der Bauxit wurde in Gegenwart von 3 Gew.-% Calciumoxid und einer einer Mn⁺⁺-Ionenkonzentration von 0,8 Gew.-% entsprechenden Menge Manganerz, jeweils bezogen auf den trockenen Bauxit, mit einer Aufschlußlauge, deren kaustischer Natriumoxydgehalt 225 g/l Na₀O, war und deren Molverhältnis 3>4· betrug, 20 Minuten lang bei 240 C aufgeschlossen. ETach dem Aufschluß betrug das Molverhältnis der erhaltenen Aluminatlauge 1,31· Die Zusammensetzung des rohen RotSchlammes (Rotschlamm I) ist in der Tabelle angegeben. Zum Vergleich wurde der Aufschluß unter identischen Bedingungen ebenfalls in Gegenwart von 3 Gew.-% Calciumoxyd und mit einer Aufschlußlauge derselben Konzentration wiederholt, an Stelle des Manganerzes wurde jedoch Natriumsulfat in einer Menge von 5 g/l zugesetzt. In diesem Falle wurde der beim ersten Aufschluß innerhalb von 20 Minuten erreichte Aufschlußgrad erst nach einer Aufschlußdauer von 50 Minuten erreicht. Der zeitliche Ablauf des Aufschlusses einschließlich der Umwandlung des Goethites zu Hämatit ist in Figur 3 graphisch dargestellt. Die Zusammensetzung des beim zweiten Aufschluß erhaltenen Rotschlammes (Rotschlamm II) ist ebenfalls in der Tabelle enthalten. Die Tonerdeausbeute ist in beiden Fällen annähernd gleich, wobei sowohl die Umwandlung des Goethites zu Hämatit als auch der Aufschluß des Diaspors vor sich gegangen sind, beim Aufschluß unter Zusatz von Mn⁺⁺-Ionen war jedoch der auf den Siliciumdioxydgehalt bezogene Ätznatronverlust um mehr als 10% vermindert. Als weiterer Vorteil ist die bessere Abtrennbarkeit des Rotschlammes zu verzeichnen, die auch in einer Änderung der spezifischen Oberfläche des Rotschlammes zum Ausdruck kommt· Während die spezifische Oberfläche des goethitischen Rot-

Schlammes 21,5 m /g beträgt, sank dieser Wert bei Zusatz von

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Calciumoxyd und Natriumsulfat auf 9 »8 m /g und "bei Zusatz von Calciumoxyd und Mn⁺⁺-Ionen auf 8,0 m /g, was eine weitere Erhöhung der Filterleistung um etwa 15% bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens "bedeutet. Durch die Gegenwart der Mn⁺⁺-Ionen wurde also im Vergleich zur Verfahrenstechnik, "bei welcher Calciumoxyd und Natriumsulfat zugesetzt wurden, die Zeitdauer des Aufschlusses (beziehungsweise der Umwandlung des Goethites zu Hämatit)· von 50 Minuten auf 20 Minuten verkürzt, der Ätznatronverlust um 10% vermindert und die · Filterleistung um 15% erhöht.

Beispiel 2

Als Ausgangsmaterial diente der im Beispiel 1 verwendete Bauxit. Dem Bauxit wurden 3 Gew.-% Calciumoxyd und eine 1 Gew.-% Eisen(III)-oxyd JJe₂O^ entsprechende Menge Eisen(II)-sulfatheptahydrat, jeweils bezogen auf sein Trockengewicht, zugesetzt. Die Aufschlußlauge hatte dieselbe Zusammensetzung wie die im Beispiel 1 verwendete, der Aufschluß wurde jedoch bei 230°C und einer Aufschlußdauer von 40 Minuten durchgeführt. Unter diesen Bedingungen wurden 82,0% des ursprünglichen Goethitgehaltes zu Hämatit umgewandelt und eine Tonerdeausbeute von 87,8% erreicht (Figur 2, Kurve 12). Wie es aus der Kurve 11 zu ersehen ist, gelangt der Goethit praktisch unverändert in den Rotschlamm, wenn der Aufschluß in Gegenwart von Calciumoxyd und Natriumsulfat durchgeführt wird. Die Verringerung des Ätznatronverlustes und die Verbesserung der Absetzeigenschaften vrairn ähnlich wie im Beispiel 1. In Gegenwart von J?e⁺⁺-Ionen konnte also die zur Umwandlung des Goethites zu Hämatit erforderliche Mindesttemperatür auf 230⁰C gesenkt werden, während beim Aufschluß unter Zusatz von Calciumoxyd und Natriumsulfat mindestens 240⁰C erforderlich waren.

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Beispiel 3

Es wurde der im Beispiel 1 verwendete Bauxit in einem Aufschlußrohr aufgeschlossen. Dem Bauxit wurden 3 Gew.-% Calciumoxid und 3 Gew.-% reduzierter Rotschlamm, jeweils bezogen auf sein Trockengewicht, zugesetzt. Der reduzierte Rotschlamm wurde aus dem in der Tabelle als Rotschlamm I bezeichneten Rotschlamm in der Weise hergestellt, daß 70% seines Eisen(lll)-oxydgehaltes in einem Drehofen in Gegenwart von Kohle zu Eisen(ll)-oxyd pFeO] reduziert wurden. Die Konzentration und das Molverhältnis der Aufschlußlauge waren dieselben wie die in den vorhergehenden Beispielen. Die Verweilzeit im Aufschlußrohr betrug bei 260°C 2 Minuten. Unter diesen Bedingungen wurde der Goethit zu 96% zu Hämatit umgewandelt, während bei oinem Vergleichsaufschluß unter annähernd gleichen Bedingungen, aber in Gegenwart von Calciumoxyd und Natriumsulfat dieser Umwandlungsgrad erst nach 20 Minuten erreicht wurde (Figur 1, Kurve 5)· Auch das Absetzverhalten des Rotschlammes wurde weiter verbessert. Im Vergleich zur unter Zusatz von Calciumoxyd und Natriumsulfat arbeitenden Verfahrenstechnik errej£ hte die Steigerung der Pilterleistung infolge der Bildung sehr gut entwickelter Hämatitkristalle den Wert von 25%· Die Werte der Tonerdeausbeute und des Itznatronverlustes waren wie im Beispiel 1. Durch die katalytische Wirkung der mittels Reduktion des Rotschlammes erzeugten ]?e⁺⁺-Ionen konnte also bei 250⁰C die Zeitdauer des Aufschlusses auf -^q des bei der unter Zusatz von Calciumoxyd und Natriumsulfat arbeitenden Verfahrenstechnik erreichbaren Wertes gesenkt werden.

Beispiel 4-Es wurde in der im Beispiel 3 beschriebenen V/eise

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gearbeitet, o's^och. mit dem Unterschied, daß statt des gebrannten Kalkes Dolomit verwendet wurde. Dieser wurde durch Rösten von dolomitreichem Bauxit hergestellt.

Beispiel 5

Es wurde in der im Beispiel 1 beschriebenen V/eise gearbeitet, jedoch mit dem Unterschied, daß statt des Mangan erzes Manganverunreinigungen enthaltender Bauxit zugesetzt und mit der aufzuarbeitenden Bauxithauptmenge homogen vermischt wurde.

Patentans prüche

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Claims

- 19 Patentansprüche

Bauxiten nach dem Bayer-Verfahren zur Beschleunigung des Aufschlußvorganges und Umwandlung des Goethites zu Hämatit sowie zur Erhöhung der Tonerdeausbeute und Verminderung der Ätznatronverluste durch Behandeln des Bauxites bei einer Temperatur von 180 bis 3OQ C mit einer Aluminatlauge mit einer Konzentration von 80 bis 300 g Na^O-,/1 unter Zusatz einer 2 bis 6 Gew.-% Calciumoxid entsprechenden Menge von Calciumverbindungen, bezogen auf den trockenen Bauxit, gegebenenfalls in Gegenwart von 1 bis 20 g/l Natriumchlorid und/oder einer einer Sulfationenkonzentration von 1 bis 7 g/l entsprechenden Sulfatsalzmenge, dadurch gekennzeichnet , daß man den Aufschluß in Gegenwart von Mn⁺⁺- und/oder Fe - und/oder Co - und/oder Mg⁺⁺-Ionen in einer Menge von insgesamt 0,2 bis 2,0 Gew.-%, bezogen auf den trockenen Bauxit, beziehungsweise von solche Ionen in der genannten Menge enthaltenden Verbindungen und/oder Erzen durchführt.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Mn⁺⁺-Ionen in Form von oxydisch-hydroxydischen Manganerzen zusetzt.

3·) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Mn⁺⁺-Ionen in Form von Manga verunreinigungen enthaltendem Bauxit zusetzt.

Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Fe⁺⁺-Ionen in Form von

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- 20 Eisen(II)-sulfatheptahydrat zusetzt.

Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die ]?e⁺⁺-Ionen in Form von 2-wertiges Eisen enthaltendem Bauxit unrtA-T Eisenerz zusetzt.

6.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß man die Fe⁺⁺-Ionen in Form von vorher partiell reduziertem Rotschlamm zusetzt.

7«) Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Mg⁺⁺-Ionen in Form von geglühtem Magnesit und/oder Dolomit zusetzt.

8.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß man den Aufschluß in einem Aufschlußrohr durchführt.

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