DE2801274B1

DE2801274B1 - Verfahren zur Herstellung stabiler Pellets fuer den Saeureaufschluss von aluminiumsilikathaltigen Erzen

Info

Publication number: DE2801274B1
Application number: DE19782801274
Authority: DE
Inventors: Milan Dipl-Chem Belsky; Albert Dr-Chem Schwind
Original assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Current assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Priority date: 1978-01-13
Filing date: 1978-01-13
Publication date: 1978-08-31
Also published as: FR2414557A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung stabiler Pellets für den Säureaufschluß von aluminiumsilikathaltigen Erzen, wobei das feuchte Erz zu Formungen bereitet und auf Temperaturen von 650—850⁰C erhitzt wird.

Beim Aufschluß von aluminiumsilikathaltigen Erzen mit Säuren ist es bekannt, eine Vorkalzination des Rohstoffes vorzunehmen.

Das Roherz wird üblicherweise nach einem Trocknungsvorgang gemahlen, dann kalziniert und in dieser zerkleinerten Form mit Säuren behandelt Dabei entstehen Schwierigkeiten bei der anschließenden Feststoffabtrennung infolge der Feinheit des Materials.

Aus der Literatur ist auch bekannt, diese Schwierigkeit dadurch zu vermindern, daß man stückiges Ausgangsmaterial oder aus Rohton gepreßte Formlinge kalziniert und der Extraktion unterwirft.

Es hat sich jedoch herausgestellt, daß diese gepreßten Formlinge bei der anschließenden Säurebehandlung unbefriedigende Extraktionsausbeuten ergeben und außerdem der ausgelaugte Rückstand zum Teil zerbrökkelt. Hierdurch entstehen Suspensionen von feinteiligen, säureunlöslichen Feststoffen. Die feinteiligen Feststoffe müssen aus der Suspension entfernt werden, um eine Verunreinigung des gewonnenen Aluminiumoxids zu vermeiden.

Ferner haben die feinteiligen Feststoffe den Nachteil, daß sie die Packungsdichte in dem Reaktorgefäß erhöhen und dadurch die Druckverluste erheblich ansteigen. Wegen der dabei auftretenden Kanalbildung wird nur ein Teil des eingesetzten Rohstoffes effektiv gelaugt, was die Gesamtausbeute an Aluminiumoxid wesentlich herabsetzt.

Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Aufgabe zugrunde, aluminiumsilikathaltiges Erz zum Aufschluß mit Säuren so aufzubereiten, daß formstabile, gut extrahierbare Granulate erhalten werden. Dies wird angestrebt, weil formstabile Granulate eine wesentlich einfachere und wirtschaftlichere Abtrennung des nach dem Säureaufschluß vorliegenden Rückstandes ermöglichen als es bei der Auslaugung von gemahlenem Erz 5 oder bei Auslaugung nicht formstabiler Formlinge, die während der Auslaugung z. T. zerfallen, oder auch von stückigem Erz mit natürlich gewachsenem Gefüge der Fall ist
Als erfindungsgemäßer Weg zur Lösung dieser

ίο Aufgabe wurde gefunden, daß derartige Granulate erhalten werden, wenn das natürlich gewachsene Gefüge des Erzes zunächst nahezu vollständig zerstört wird, d. h, daß der Kristallverband nahezu vollständig aufgelockert wird und dieses in seiner Struktur aufgelockerte Material bei einem Feuchtigkeitsgehalt von 20—30% drucklos granuliert wird. Bei der drucklosen Granulierung des aufgelockerten Materials ergibt sich nach Trocknung und Kalzination ein poröses, gut extrahierbares und formstabiles Sekundärgefüge.

Die für die Erzeugung derartiger Granulate entscheidend wichtige vorherige Zerstörung des Primärgefüges läßt sich bei der Aufbereitung z. B. von Ton zur Säureextraktion mit Vorteil durch Behandlung des feuchten Tons mit einem Mischgranulator mit Wirbler erreichen.

Es hat sich gezeigt, daß mit Vorteil Granulate der Größe 2—4 mm erzeugt werden, da Schüttungen oder Betten aus derartigen Granulaten sich in technischen Reaktoren gut mit Säure durchströmen lassen und die Granulate sich im übrigen mechanisch gut handhaben lassen.

Es ist vorteilhaft, zur Verringerung der Reaktionszeit mit der Aufschlußsäure eine unterhalb der Kalzinierungstemperatur brennbare Substanz, z. B. Kohle, der Rohmasse vor oder während der Agglomeration beizumischen. Dadurch werden während der Kalzination Poren in den Formungen erzeugt, die späteres Eindringen der Säure erleichtern und damit die Ausbeute steigern bzw. die Reaktionszeit verringern helfen.

Bei schlecht agglomerierbaren Aluminiumerzen ist es weiterhin vorteilhaft, dem Erz während der Agglomeration Stoffe wie Ton, Bentonit und/oder organische Verbindungen zuzugeben. Dadurch kann die Haftung der zerkleinerten Teilchen aneinander erhöht und die Agglomeration gefördert werden. Die oben angeführten Substanzen sind Beispiele aus einer Vielfalt von Verbindungen, die zur Haftverbesserung bekannt sind. Sie sind hier nur beispielhaft genannt.

Zur drucklosen Herstellung der erfindungsgemäßen Formlinge können mit besonderem Vorteil Mischgranulatoren mit Wirbler eingesetzt werden, die die Zerstörung des natürlichen Gefüges des Erzes und die Agglomeration der Rohmasse in einem Arbeitsgang vornehmen. Diese Mischer ermöglichen das Aufbringen der erforderlichen Scherkräfte zur Zerstörung des gewachsenen Gefüges durch Einstellen einer entsprechenden Drehzahl.
Bezüglich der Trocknung und Kalzination der Formlinge sind die Aufheizgeschwindigkeiten so einzustellen, daß die Formlinge während der Behandlung nicht zerfallen. Dieses kann bei überhöhten Aufheizgeschwindigkeiten während des Austreibens des Wassers geschehen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Beispiele erläutert.

In allen Beispielen wird grubenfeuchter Ton, bestehend überwiegend aus Kaolinit sowie üblichen Beimen-

gungen an Fe₂O₃, K₂Os, MgO.CaO.TiO2 verwendet. Die Analyse ist:

30% AI₂O₃,3% Fe₂O₃.2% K₂0,1% TiO₂,0,5% CaO, 0,5% MgO, Glühverlust 15%, Rest SiO₂ und Spurenelemente.

Zur Beurteilung der Stabilität und der AbOrExtraktionsausbeute werden die kalzinierten Formlinge für 4 Stunden mit 55 Gew.-%iger Schwefelsäure gekocht.

Anschließend werden durch Sieb- und Sedimentationsanalyse bzw. chemische Analyse die Durchmesserverteilung des Rückstandes und die Extraktionsausbeute bestimmt.

Beispiel 1

Eine Tonprobe mit 30% Feuchtegehalt wird unter Einsatz eines Mischgranulators mit Wirbler zum plastischen Fließen gebracht, wobei die Drehzahl so eingestellt wird, daß die gleichzeitig gebildeten Granulate >03 mm sind. Durch Klassieren wird die Fraktion 2—3 mm abgetrennt

Nach Trocknung und Kalzination werden 50 g dieser Fraktion mit 200 ml 55 Gew.-%iger Schwefeläsure am Rückfluß gekocht Dabei lösen sich 90% des in dem Ton enthaltenen AI₂O₃. Der säureunlösliche Rückstand wiegt 333 g. Aus der Siebanalyse des Rückstandes ergibt sich, daß nur 5% des Rückstandes <2mm und nur 13% <03 mm sind. Es ergibt sich also, daß nur unwesentliche Mengen des Materials in Feinteile zerfallen sind.

Beispiel 2

Ton wird mit Wasser aufgeschlämmt. Die Teilchen unter 20 μιη werden durch Sedimentation abgetrennt und filtriert. Der Filterrückstand wird in einem Sprühtrockner getrocknet und die Fraktion zwischen 0,315 und 0,400 mm abgetrennt. Die Fraktion wird anschließend für 4 Stunden bei 750° C kalziniert.

50 g der kalzinierten Pellets werden mit 200 ml 55 ίο Gew.-%iger Schwefelsäure 4 Stunden am Rückfluß gekocht, wobei sich 92% des im Ton enthaltenen Al₂O₃ lösen.

Der säureunlösliche Rückstand wog 33,2 g. Der Anteil des unlöslichen Rückstandes unter 0,315 mm wog 0,5 g. Aus der Siebanalyse ergibt sich, daß 1,5% des ursprünglichen Materials zerfallen sind.

Beispiel 3

Der naturfeuchte Ton wird getrocknet und auf eine Teilchengröße von etwa 0,5 mm zermahlen. Anschließend werden daraus Tabletten 5x2 mm gepreßt. Diese werden getrocknet und kalziniert.
Die Tabletten werden wie in den vorherigen Beispielen behandelt. Die Al₂O₃-Ausbeute betrug nur 71%, und 20% des ausgelaugten Materials waren in Teilchen < 2 mm zerfallen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung stabiler Pellets für den Säureaufschluß von aluminiumsilikathaltigen Erzen, wobei das feuchte Erz zu Formungen bereitet und auf Temperaturen von 650—850⁰C erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das natürliche Gefüge des Erzes aufgelockert und nahezu vollständig bis auf die Primärstruktur zerstört wird und die Feinteilchen bei einem Feuchtigkeitsgehalt von 20—30% drucklos agglomeriert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Scherkräfte auf das feuchte Erz einwirken läßt, dieses zum plastischen Fließen gebracht und gleichzeitig granuliert wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Agglomerate einen Durchmesser von mehr als 2 mm besitzen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Agglomerationshilfsmittel Kaolin, Ton und/oder Bentonit zugesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Erz vor oder während der Agglomeration ein brennbarer Stoff, z. B. Kohle, zugeführt wird.