DE2905203A1

DE2905203A1 - Verfahren zur behandlung von bauxit o.ae. rohmaterial

Info

Publication number: DE2905203A1
Application number: DE19792905203
Authority: DE
Inventors: Shigehisa Imafuku; Hiroyuki Naito; Yujiro Sugahara; Kiyoshi Takai; Yamagata Tsuruoka
Original assignee: Mizusawa Industrial Chemicals Ltd
Current assignee: Mizusawa Industrial Chemicals Ltd
Priority date: 1978-02-13
Filing date: 1979-02-12
Publication date: 1979-08-16
Also published as: JPS54107900A; GB2015981A; GB2015981B; US4265864A; JPS5635608B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Bauxit oder einem ähnlichen Rohmaterial. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Behandlung von Bauxit oder einem ähnlichen Rohmaterial,wobei Bauxit oder das ähnliche Rohmaterial, das nachfolgend bisweilen als "alurainiumoxidhaltiges Material" bezeichnet wird, mit mindestens einem Material aus der Gruppe von Alkalicarbonaten, Alkalibicarbonate^ Alkalinitraten und Alkalihydroxid, die nachfolgend als "Alkali" bezeichnet werden, vermischt werden, wobei das Mischmolarverhältnis

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der Aluminiumoxidkomponente zur Alkalikomponente als Na_?0 innerhalb des folgenden Bereiches liegt:

Al₂O₅ i Na₂O = 1:1 bis 1:3,

das Gemisch zu Granulaten geformt wird, die Granulate bei Temperaturen von 3OO bis 950° C calciniert werden, die calcinierten Granulate mit einem wässrigen Medium, ausgelaugt werden und dadurch die Aluminiumoxidkomponente in Form einer wässrigen Lösung eines Alkalialuminats gewonnen wird.

Im Rahmen der Erfindung wird also vorgeschlagen, wenn ein Alkali wie ein Alkalibicarbonat oder -carbonat innig mit Bauxit oder einem anderen aluminiumoxidhaltigen Rohmaterial bei einem Molarverhältnis Al₂O₅ZNa₂O von 1:1 bis 1:3 vermischt wird und das Gemisch in Granulate geformt wird, anschliessend caLciniert und schliesslich mit einem wässrigen Medium extrahiert wird, die Aluminiumkomponente in hoher Ausbeute in Form einer wässrigen Lösung eines Alkalialuminats zu gewinnen- Die Alkalikomponente ist praktisch nicht in dem nach der Rückgewinnung der wässrigen Lösung verbliebenen Rückstand enthalten. .

Die industrielle Gewinnung der Aluminiumoxidkomponente aus Bauxit wurde bisher nach dem sogenannten Bayer-Verfahren ausgeführt, wobei Bauxit als Ausgangserz und eine wässrige Lösung von Natriumhydroxid in einem Autoklaven eingebracht wurden, das Gemisch bei einer Temperatur von 150 bis 300° C unter einem Druck von 2 bis 5 Atmosphären wärmebehandelt wurde und dadurch die Aluminiumoxid-

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komponente in Form einer wässrigen Lösung eine s Alkalialuminats ausgelaugt wurde. Bei diesem Bayer-Verfahren ist eine beträchtliche Menge an Natriumhydroxid in dem als'roter Schlamm¹'bezeichneten Rückstand enthalten und wenn dieser rote Schlamm ausgetragen wird oder zur Rückgewinnung"verwendet wird, treten Probleme der Umgebungsverschmutzung durch Herauslösen des Natriumhydroxids auf. Der nach der Autoklavenbehandlung zurückgebliebene rote Schlamm stellt eine derjenigen Substanzen dar, deren Filtrierung äusserst schwierig ist und der rote Schlamm kann kaum durch Filtration unter Anwendung üblicher Filtervorrichtungen, wie Filterpressen, abgetrennt werden. Infolgedessen wurde bisher der rote Schlamm durch eine Sedimentationsabtrennung unter Anwendung eines Verdickers oder dgl. abgetrennt. Es ist deshalb in der Praxis praktisch unmöglich, zu verhindern, dass Ätzalkalien oder Alkalialuminat im roten Schlamm hinterbleiben.

Es ist auch das Le Chatelier-Verfahren bekannt, welches die Calcinierung eines Gemisches aus Bauxit und Natriumcarbonatpulver bei hoher Temperatur oberhalb 1000° C oder I3OO⁰ G und die Eluierung des Natriumaluminats aus dem Calcinierungsprodukt umfasst. Auch dieses Verfahren ist nicht zufriedenstellend, da eine Behandlung bei hoher Temperatur ausgeführt werden muss und das Gewinnung sverhältnis des Natriumaluminats niedrig ist und infolgedessen wird dieses Verfahren nicht im Industriemasstab ausgeführt.

Es wurde nun gefunden, dass, falls ein Alkali, wie ein Alkalicarbonat innig mit Bauxit oder einem aluminiumoxidhaltigen Rohmaterial vermischt wird, wobei das Molar-

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verhältnis der Aluminiumoxidkomponente zur Alkalikomponente, angegeben als ITa₂O, innerhalb des folgenden Bereiches eingestellt ist:

Al₂O, : Na₂O = 1:1 bis 1 : 3

und das Gemisch zu Granulaten vor der Calcinierung geformt wird, die Aluminiumkomponente leicht in ein in einem wässrigen Medium lösliches Alkalialuminat überführt werden kann, wenn die Calcinierung bei einer relativ niedrigen Temperatur während eines relativ kurzen Zeitraumes ausgeführt wird und dass der nach der Auslaugung des Calcinierungsproduktes mit einem wässrigen Medium hinterbliebene Rückstand eine ganz ausgezeichnete Eignung zur Filtration besitzt und der Rückstand in praktisch alkalifreiem Zustand abgetrennt werden kann.

Eine Hauptaufgabe der Erfindung besteht deshalb in einem Granulatbehandlungsverfahren, wobei die in Bauxit oder einem aluminiumoxidhaltigen Rohmaterial enthaltene Aluminiumoxidkomponente in Form einer wässrigen Lösung eines Alkalialuminate gewonnen wird, während praktisch kein freies Alkali im Rückstand hinterbleibt.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in einem Granulatbehandlungsverfahren, bei dem die Umsetzung der in Bauxit oder einem aluminiumoxidhaltigen Rohmaterial enthaltenen Aluminiumoxidkomponente mit einem Alkalicarbonat, Alkalibicarbonat, Alkalinitrat oder Alkalihydroxid bei relativ niedriger Temperatur innerhalb eines kurzen Zeitraumes durchgeführt werden kann, wobei die Reaktionsteilnehraer in Form von festen Granulaten gehalten werden.

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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in einem Granulatbehandlungsverfahren, wobei die Aluminiumoxidkomponente leicht in Form eines Alkalialuminates sogar aus Bauxit oder aluminiumoxidhaltigen Rohmaterialien mit einer solch niedrigen Reaktivität, daß sie kaum nach dem üblichen Bayer-Verfahren behandelt werden können, leicht extrahiert werden kann.

Diese und weitere Aufgaben der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung des Granulatbehandlungsverfahrens erläutert.

Als Bauxit können sämtliche Erze verwendet werden, die die Aluminiumoxidkomponente in Form von Gypsit ^-Al(OH)₅/, Boehmit Zy-AlO(OHl/, Diaspor (cc-AlOOH) oder dgl. enthalten. Der Aluminiumoxidgehalt im Ausgangsbauxit ist nicht besonders kritisch, jedoch steht ein Bauxit mit einem Aluminiumoxidgehalt von A-O bis 70 Gew.% als AIpO;, gewöhnlicht leicht zur Verfügung. Ein derartiger Bauxit enthält gewöhnlich Verunreinigungen, wie Kaolin, Ton, Allophan, Opal, Limonit, Ilmenit und Rutil. Ein Fall der chemischen Zusammensetzung von Bauxit ist in Tabelle A gezeigt.

Tabelle A

Al₂O₅ 50 bis 88 Gew.%

Fe₂O₃ 1,5 bis 18 Gew.%

CaO 1,0 bis 0,1 Gew.%

2,5 bis 12 Gew.%

₂ 0,5 bis 6,3 Gew.%

V₂O₅ 0,0? bis 0,001 Gew.%

Cr₂O₅ 0,01 bis 0,001 Gew.%

Glühverlust 2 bis 30 Gew.%

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Falls ein Bauxit, der die Aluminiumoxidkomponente in Form von Diaspor enthält, nach dem Bayer-Verfahren behandelt wird, kann die Aluminiumoxidkomponente nicht zufriedenstellend gewonnen werden. Hingegen kann gemäss der Erfindung durch Calcinierung eines Gemisches eines derartigen Bauxits und eines Alkalis in Form eines Granulates die Aluminiumoxidkomponente wirksam sogar an einem derartigen Bauxit extrahiert werden.

Als Rohmaterial, welches die Aluminiumoxidkomponente enthält, können Rohmaterialien mit einer chemischen Zusammensetzung ähnlich zu derjenigen von Bauxit verwendet werden. Beispielsweise können aluminiumhaltige Tone (suare Tone und Aluminiumoxidschiefer) oder die auf dem Gebiet der Herstellung von Aktivtonen druckempfindlichen Farbbildnern und aktivierte Kieselsäure durch Säurebehandlung von Tonmineralien der Hontmorillonitgruppe gebildeten Materialien, wie saurer Ton, Extrakte, die die Aluminiumoxid und Eisenkomponenten des Toners enthalten, verwendet werden. Ferner werden in Fabriken, wo verschiedene Gebrauchswässer, Abfallwässer und Schlämme mit Koeguliermitteln behandelt und koaguliert werden oder ausgefällte Feststoffe erforderlichenfalls calciniert werden, Rückstände, die die Aluminiumoxid- und Eisenkomponenten enthalten, gebildet. Auch diese aluminiumoxidhaltigen Nebenprodukte oder Rückstände können als Rohmaterialien gemäss der Erfindung einzeln oder in Kombination mit Bauxit verwendet werden.

Als Alkali können Carbonate, Bicarbonate, Nitrate und Hydroxide von Alkalimetallen, wie Natrium oder Kalium sowie Gemische hiervon, verwendet werden. Nach dem er-

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findungsgemässen Granulatbehandlungsverfahren kann sogar, wenn Alkali, wie Alkalicarbonat oder Alkalibicarbonat, angewandt wird, die Aluminiuinoxidkomponente in eine Form überführt werden, wo sie leicht mit einem wässrigen Medium extrahiert werden kann, indem die Calcinierung bei einer relativ niedrigen Temperatur während eines kurzen Zeitraumes ausgeführt wird. Dies stellt einen der herausragenden Vorteile dar, wie sie erfindungsgemäss erzielt werden. Alkalicarbonate und -bicarbonate können amorph oder kristallin sein. Ferner können sie solche Verunreinigungen, wie Natriumchlorid und Ammoniumchlorid, enthalten.

Die Alkalikomponente wird in den Bauxit oder ein aluminiutnoxidhaltiges Rohmaterial in solcher Menge einverleibt, dass das Molarverhältnis der Aluminiumoxidkomponente zu der Alkalikomponente als Na₂O, d. h. das

Molarverhältnis AIp(X zu Na₂O, innerhalb des Bereiches von 1 : 1 bis 1 : 3i vorzugsweise 1 : 1 bis 1 : 2, besonders bevorzugt von 1 : 1 bis 1 : 1,6 liegt, obwohl die bevorzugte Menge zu gewissem Ausmass in Abhängigkeit von der Art der Alkalikomponente oder des Ausgangsmaterials abhängig ist.

Falls eine Kieselsäurekomponente in dem aluminiumoxidhaltigen Ausgangsmaterial enthalten ist, kann, damit die Reaktion des zugesetzten Alkalis mit der Kieselsäurekomponente verhindert wird, Kalk oder gebrannter Kalk zusammen der vorstehend aufgeführten Alkalikomponente zugesetzt werden. Es wird bevorzugt, dass die Kalkkomponente in solcher Menge einverleibt wird, dass ein Molarverhältnis von SiO₂ zu CaO innerhalb des Bereiches

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ΛΟ

von 1 : 1 bis 1 : 1,5» insbesondere 1 : 1,1 bis 1 : 1,4·, liegt.

Falls eine Schwermetallkomponente, insbesondere eine Vanadiumkomponentejin dem aluminiumoxidhaltigen Ausgangsmaterial enthalten ist, können, um die Neigung der Schwermetallkomponente zur WanderungTcL as wässrige Extraktionsmedium zu vermeiden oder bemerkenswert zu massigen, Kalk und reduzierende Mittel zusammen mit der vorstehend aufgeführten Alkalikoraponente zugesetzt werden. Es wird bevorzugt, dass der Kalk in einer Menge von 1 bis 25 Gew.%, bezogen auf das Rohmaterial, einverleibt wird und dass das reduzierende Mittel in einer Menge von 1 bis 25 Gew.% einverleibt wird, wobei das bevorzugte reduzierende Mittel aus fein-zerteilten Kohlenstoff, wie Aktivkohle oder eines mit dem Alkali reaktionsfähigen Metallpulvers, beispielsweise metallischem Aluminium, besteht.

Damit gemäss der Erfindung die Aluminiumoxidkomkomponente in ein mit Wasser extrahierbares Alkalialuminat bei Ausführung der Calcinierung in der festen Phase bei einer relativ niedrigen Temperatur während eines kurzen Zeitraumes überführt wird, ist es sehr wichtig, dass der Bauxit oder das aluminiumoxidhaltige Rohmaterial innig mit dem Alkali vor der Granulierung vermischt werden. Die innige Vermischung des aluminiumoxidhaltigen Rohmaterials und des Alkalis kann vorteilhafterweise durch eine gemeinsame Pulverisierung von Rohmaterial und Alkali bewirkt werden.

Als Pulverisator für diese innige Vermischung können vorteilhafterweise Kugelmühlen, Scheibenpulverisierer,

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Schleifmittel, Kolloidmühlen, Düsenpulverisierer und ähnliche Fein-Pulverisierer eingesetzt werden. Es ist auch möglich, das Rohmaterial und das Alkali getrennt fein zu pulverisieren und die erhaltenen Pulver durch Rühren in einem Mischer zu vermischen. Ein höherer inniger Mischzustand kann jedoch durch gemeinsame Pulverisierung erreicht werden als der nach diesem Verfahren erzielbare innige Mischzustand. Es wird bevorzugt, dass die Copulverisierung zu einem solchen Ausmass durchgeführt wird, dass die jeweiligen Teilchen eine Grosse kleiner als 50 Mikron besitzen. Um diese innige Vermischen zu erzielen, ist es möglich, die Nasspulverisierung durch Zusatz eines flüssigen Mediums, wie eines wässrigen Med-iums, bei der Gopulverisierungsstufe auszuführen.

Die Granulierung des in dieser Weise ausgebildeten innigen Gemisches aus aluminiumoxidhaltigen Rohmaterial und Alkali kann sowohl nach Trocken- als auch nach Nass-Granulierverfahren erreicht werden. Beispielsweise kann das innige Gemisch unter Anwendung einer Granuliermaschine, wie einer Tablettiermaschine, trockengranuliert werden oder es kann ein Verfahren angewandt werden, bei dem das in dem innigen Gemisch enthaltene flüssige Medium, wie Wasser, ausgenützt wird oder ein Granuliermedium, wie Wasser, positiv zu dem innigen Gemisch zugesetzt wird und die Nassgranulierung nach bekannten Massnahmen ausgeführt wird, beispielsweise durch Extrudiergranulierung, Walzengranulierung, Plockengranulierung und Mischgranulierung. Gewöhnlich wird es bevorzugt, dass die Granulierung unter Anwendung eines Granulierraediums, wie Wasser, durchgeführt wird, da die Formbeibehaltungseigenschaft der Granulate erhöht wird und die Calcinierung bei einer niedrigeren Temperatur innerhalb eines kürzeren Zeitraumes

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erreicht werden kann. Im Fall der Nassgranulierung wird es bevorzugt, dass das Granuliermedium, insbesondere Wasser, in einer Menge von 1 bis 100 Gew;%, insbesondere 2 bis 50 Gew.%, bezogen auf das aluminiumoxidhaltige Rohmaterial, eingesetzt wird.

Die Grosse der Granulate kann sich innerhalb des Bereiches von 0,05 bis 30 mm, insbesondere 0,1 bis 20 mm, bewegen. Um jedoch die Wärmebehandlung innerhalb eines relativ kurzen Zeitraumes zu bewirken, wird es bevorzugt, 'dass die Grosse der Granulate relativ klein und weniger als 15 mm beträgt. Die Granulate können jede beliebige Form haben, beispielsweise Kugelform, sandartige Form,tablettenartige Form, säulenartige Form, wirbelartige Form oder andere Granulatformen. Um die Wärmebehandlung kontinuierlich auszuführen, wird es vom Gesichtspunkt der leichten Handhabung bevorzugt, dass die Form der Granulate praktisch kugelförmig ist.

Die in dieser Weise erhaltenen Granulate werden bei einer Temperatur von 300 bis 950° C, insbesondere 450 bis 900° C, wärmebehandelt, obwohl sich die Wärmebehandlungstemperatur in gewissem Ausmass in Abhängigkeit von der Art des eingesetzten Alkalis ändert. Falls beispielsweise ein Carbonat, Bicarbonat oder Nitrat als Alkali verwendet wird, wird es bevorzugt, dass die Wärmebehandlung bei 750 bis 950° C, insbesondere 800 bis 900° C, durchgeführt wird und wenn ein Hydroxid als Alkali verwendet wird, wird es bevorzugt, dass die Wärmebehandlung bei 300 bis 500° C, insbesondere 350 bis 450° C, durchgeführt wird.

Es ist völlig überraschend, dass im Rahmen der Erfindung, selbst wenn ein Alkalicarbonat oder -bicarbonat

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als Alkali verwendet wird, die Umsetzung des Alkalis mit der Aluminiumoxidkomponente bei der vorstehend angegebenen relativ niedrigen Temperatur verursacht wird. Wie sich aus der Tatsache ergibt, das Natriumcarbonat nur einen Dissoziationsdruck von 19 tarn Hg bei 1000° C zeigt, wird durch Natriumcarbonat nur eine sehr geringe Zersetzung bei einer Temperatur von etwa 1000° C gezeigt. Tatsächlich werden, wenn gemischte Granulate aus reinem Aluminiumhydroxid und Alkalicarbonat bei 900° C wärmebehandelt werden, nur etwa 60 % des Aluminiumhydroxids in ein wasserlösliches Alkalialuminat umgewandelt. Falls hingegen Granulate aus einem Gemisch aus Bauxit oder einem ähnlichen Rohmaterial und einem Alkalicarbonat bei der gleichen Temperatur entsprechend der Erfindung wärmebehandelt werden, werden mehr als 90 % der Aluminiumoxidkomponente in wasserlösliches Alkalialuminat umgewandelt.

Der Grund, weshalb die Herstellung eines wasserlöslichen Alkalialuminate im Rahmen der Erfindung bei einer derartig niedrigen Temperatur bei Anwendung von Bauxit oder einem aluminiumoxidhaltigen Rohmaterial möglich wird, ist unbekannt, jedoch wird im Hinblick auf den vorstehenden Sachverhalt angenommen, dass die im Bauxit oder dem aluminiumoxidhaltigen Rohmaterial enthaltenen Verunreinigungen, wie Eisen, eine katalytisch^ Wirkung ausführen könnten.

Auf Grund des vorstehenden Gesichtspunktes wird es erfindungsgemäss bevorzugt, dass der Eisengehalt, als ^^e2^' ^^m Ausgangsrohmaterial 2 bis 95 Gew.%, insbesondere 5 bis 90 Gew.%, bezogen auf die Aluminiumoxidkomponente als Al^O,, beträgt.

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Die Wärmebehandlung kann sehr leicht in einem Heizofen vom Pestbettyp, bewegten Bettyp oder Wirbelschichtbettyp unter Ausnützung der charakteristischen Eigenschaften des Granulate bewirkt werden. Es stellt einen der herausragenden Vorteile der vorliegenden Erfindung dar, dass die Wärmebehandlung in kontinuierlicher Weise unter Anwendung eines Ofens vom bewegten Bettyp, wie einem Drehofen, Rohrofen oder Längsofen vom Zick-Zack-Typ ausgeführt werden kann. Die Behandlungszeit ist abhängig von der Temperatur oder dem angewandten Wärmebehandlungsverfahren. Die geeignete Behandlungszeit lässt sich experimentell innerhalb eines Bereiches von 5 bis 60 Minuten, insbesondere 10 bis 30 Minuten, bestimmen.

Bei der Wärmebehandlung des Granulatgemisches wird Kohlendioxidgas erzeugt, wenn ein Carbonat oder Bicarbonat als Alkali verwendet wird. Dieses Kohlendioxidgas kann zu dem Verfahren zur Herstellung einer Alkalicarbonats oder -bicarbonats nach dem Solvay-Verfahren, dem Le Chatelier-Verfahren oder Schlesinger-Verfahren zurückgeführt werden, oder es kann zur Herstellung von Calciumcarbonat und dgl. verwendet werden. Falls ein Alkalinitrat angewandt wird, wird NO -Gas bei der Wärmebehandlung erzeugt. Dieses NO -Gas kann in Form von Salpetersäure nach bekannten Massnahmen zurückgewonnen werden und für verschiedene Zwecke verwendet werden.

Falls ein inniges Granulatgemisch aus .dem aluminiumoxidhaltigen Rohmaterial und Alkali gemäss der Erfindung wärmebehandelt wird, werden Humin und andere im Bauxit oder säureextrahierten Ton enthaltene organische Substanzen bei der Calcinierung entfernt und infolgedessen ist

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das erhaltene Alkalialuminat gegenüber einem nach dem Bayer-Verfahren erhaltenen Alkalialuminat hinsichtlich der Farbe überlegen. Dies stellt einen weiteren wichtigen Vorteil, der erfindungsgemäss erzielbar ist, dar.

Weiterhin wird, falls ein Alkalicarbonat oder -bicarbonat als Alkali verwendet wird und ein Granulatgemisch aus diesem Alkali und aluminiumoxidhaltigen Rohmaterial bei der vorstehenden Temperatur gemäss der Erfindung wärmebehandelt wird, ein sehr grosser nachfolgend abgehandelter Vorteil erhalten» Palis das Granulatgemisch aus dem Alkalihydroxid und Bauxit calciniert wird, reagiert das Alkalihydroxid mit der im Bauxit enthaltenen sauren Komponente, beispielsweise einer Kieselsäurekomponente, und infolgedessen wird die Alkalikomponente unnötig verbraucht und das gebildete Alkalisilicat löst sich leicht in dem wässrigen Medium bei der anschliessenden Extraktionsstufe, wodurch verschiedene Störungen verursacht werden. Palis hingegen ein Alkalicarbonat oder -bicarbonat als Alkali eingesetzt wird, reagiert die Alkalikomponente selektiv mit der Aluminiumoxidkomponente bei der Wärmebehandlungsstufe und infolgedessen kann der nutzlose Verbrauch der Alkalikomponente durch Umsetzung mit der sauren Komponente oder die Neigung des Nebenproduktes zur Wanderung in das wässrige Extraktionsmedium vermieden werden oder bemerkenswert gemässigt werden«,

Gemäss der Erfindung werden die wärmebehandelten Granulate mit einem wässrigen Medium extrahiert und das Alkalialuainat in den Granulaten wird in Eorm einer wässrigen Lösung gewonnen« In den wärmebehandelten Gra™

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nulaten wird ein Alkalialuminat entsprechend der folgenden Oxidformel gebildet:

worin m eine Zahl von 1 bis 3>5» insbesondere von 1,1 bis 2,6, darstellt, obwohl der Wert von m im gewissen Ausmass in Abhängigkeit von der eingesetzten Menge der Alkalikomponente variiert. Das heisst, die Aluminiumoxidkomponente wird in eine leicht in einem wässrigen Medium lösliche Form durch die vorstehende Wärmebehandlung umgewandelt .

Nicht nur Wasser, sondern auch wässrige Lösungen mit einem Alkaligehalt in einer Menge von bis zu 10 % können als wässriges Medium eingesetzt werden- Falls der Gehalt der Alkalikomponente in der Granulaten relativ niedrig ist, kann das Gewinnungsverhältnis der Aluminiumoxidkomponente verbessert werden, wenn eine wässrige Lösung eines Alkalis als Extraktionsmedium eingesetzt wird. Ferner kann die unerwünschte Hydrolyse des Alkalialuminate durch Anwendung der wässrigen Lösung eines Alkalis verhindert werden. Im Hinblick auf das Vorstehende wird es bevorzugt, eine wässrige Alkalilösung mit einer Konzentration von 0,5 bis 10 %, insbesondere 1 bis 7 %, als wässriges Extraktionsmedium einzusetzen.

Wenn die wärmebehandelten Granulate in das wässrige Medium geschüttet werden, zerfallen die Granulate leicht in feine Teilchen und das enthaltene Alkalialuminat kann in höh er Wirksamkeit extrahiert werden. Wenn die Extraktionstemperatur höher wird, wird auch die Extraktionsgeschwindigkeit höher. Es wird bevorzugt, dass die Extrak-

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tion bei einer Temperatur von 10 bis 120° C, insbesondere 60 bis 100° G, durchgeführt wird. Die Extraktionszeit variiert entsprechend der Extraktionstemperatur, jedoch können gute Ergebnisse gewöhnlich erhalten werden, wenn die Extraktion während eines relativ kurzen Zeitraumes, d. h. 5 bis 120 Minuten, insbesondere 10 bis 60 Minuten, ausgeführt wird.

Die Extraktion kann in gewünschter Weise ansatzweise, kontinuierlich oder halb-kontinuierlich nach einem beliebigen Feststoff-Flüssigkeits-Extraktionsverfahren durchgeführt werden. Beispielsweise wird der Extraktionsarbeitsgang unter Anwendung eines Extraktionsgefässes vom Rührtyp, eines Mischabsitzgerätes, einer Extraktionsvorrichtung vom Filterpressentyp, einer Extraktionsvorrichtung vom gepackten Kolonnentyp oder einer kontinuierlichen flachen Drehextraktionsapparatur durchgeführt werden.

Gemäss.der Erfindung kann auf Grund des Merkmales, dass Granulate eines aluminiumoxidhaltigen Rohmaterials und eines Alkalis calciniert und dann mit einem wässrigen Medium extrahiert werden, die Abtrennug der wässrigen Lösung eines Alkalialuminate von dem Extraktionsrückstand sehr leicht durchgeführt werden. Dies stellljeinen weiteren hervorragenden Vorteil gemäss der Erfindung dar. Der nach der Extraktions des Alkalialuminats verbliebene Rückstand besitzt eine ganz ausgezeichnete Eignung zur Filtration und der Rückstand kann in einem praktisch von der Alkalikomponente freien Zustand abgetrennt werden.

Zur Filtration und Abtrennung des Extraktionsrück-

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Standes können sämtliche bekannten Filtriereinrichtungen, wie Filterpressen, Bandfilter, Trommelfilter und Pressblattfilter, angewandt werden. Ferner kann eine Zentrifugalabscheidung, Dekantierung und andere Feststoff-Flüssigkeits-Trenneinrichtungen angewandt werden. TJm die Alkalikomponente vom Rückstand zu entfernen, kann der abgetrennte Rückstand einmal oder mehrmals einer Wasserwäsche unterzogen werden.

Entsprechend dem vorstehenden Verfahren gemäss der Erfindung kann die Aluminiumoxidkomponente in Form einer Lösung eines Alkalialuminate in hoher Ausbeute aus Bauxit oder einem aluminiumoxidhaltigen Rohmaterial gewonnen werden, wobei praktisch kein freies Alkali im Rückstand hinterbleibt. Ferner kann gemäss der Erfindung das Alkalialuminat in relativ reiner Form ohne unnötigen Verbrauch der Alkalikomponente gewonnen werden. Dies stellt einen weiteren unerwarteten Vorteil dar, wie er gemäss der Erfindung erzielt wird.

Das nach dem Verfahren gemäss der Erfindung gewonnene Alkalialuminat kann wirksam für verschiedene Zwecke unter Ausnutzung der vorstehend angegebenen Vorteile verwendet werden, Beispielsweise kann es zur Herstellung eines Aluminiumoxidsols, eines Aluminiumoxidgels oder fein-zerteiltem Aluminiumoxid und zur Herstellung von Zeolithen verwendet werden.

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung im einzelnen, ohne die Erfindung zu begrenzen.

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Beispiel 1

Ein Verfahren, wobei in der Stufe der Wärmebehandlung von Bauxit unter Anwendung von Natriumcarbonat Granulate, die leicht gehandhabt werden konnten, wärmebehandelt wurden und Natriumaluminat aus den erhitzten Granulaten in hoher Ausbeute durch eine Auslaugbehandlung mit warmem Wasser gewonnen wurde, wird hier erläutert.

Zur Gewinnung von Natriumaluminat wurde die Stufe A des Vermischens der Ausgangsmaterialien und der Formung des Gemisches zu Granulaten, die Stufe B der Wärmebehandlung der Granulate und die Stufe C der Auslaugung der erhitzten Granulate mit warmem Wasser in dieser Reihenfolge durchgeführt.

Die sechs in Tabelle I angegebenen Bauxite wurden gewählt und als Ausgangsbauxit verwendet.

Als Industriereagens handelsübliches Natriumbicarbonat (NaHGO,) wurde als Alkali verwendet, wobei auch in den nachfolgenden Beispielen Natriumbicarbonat als Alkali verwendet wurde, falls nichts anderes angegeben ist.

In einer Topfmühle mit einem Inhalt von 20 1 wurden 1 kg Bauxit Comalco, australisches Produkt, und 1,5 kg

Matriumbicarbonat (die Menge des Natriumbicarbonats entsprach 1,6 Äquivalenten der Menge des zur Bildung von NaAlOg je Atom Aluminium im Bauxit erforderlich Natriums) während 3 Stunden durch Trockenpulverisierung unter Anwendung von Pulverisierkugeln aus Aluminiumoxid vermischt. Bann wurden 2,6 kg des Gemisches in einen Walzengranulator übertragen und, während Wasser als Granuliermedium auf

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den Ausgangsbauxit in einer Menge von 2 Gew.% gesprüht wurde, wurde das Gemisch, zu Granulaten mit einem Durchmesser von 5 bis 10 mm gefomrt und die Granulate wurden während 1 Stunde auf einem Verdampfungstrocknungsboden getrocknet, so dass 2,6 kg trockene Granulate erhalten wurden. Pur die Wärmebehandlung der trockenen Granulate wurde ein Heizofen vom Drehofentyp, wie er nachfolgend beschrieben ist, verwendet, und die Wärmebehandlung wurde in kontinuierlicher Weise ausgeführt.

Das Innere eines Eisenofens mit einem Durchmesser von 0,5 m und einer Länge von 2 m war mit einerm feuerfestem, hauptsächlich aus Aluminiumoxid aufgebauten Zement (Castable 160-A, Produkt der Nichibei Rozai Kabushiki Kaisha) so ausgekleidet, dass der Innendurchmesser 0,3 m betrug und zwei elektrische Eleberhitzer (durch SiC) waren in den Ofen als Wärmegenerator eingesetzt und wurden mit 2 U/min rotiert, so dass das Innere bei 850° C gehalten wurde.

In den bei 850° C gehaltenen Drehofen wurden kontinuierlich 2,6 kg Granulat eingeschüttet und die Wärmebehandlung wurde während etwa 10 Minuten durchgeführt, so dass ein poröses Granulatprodukt mit einem gelbgrünen Ton in einer Menge von 1,7 kg erhalten wurde, was praktisch einer Ausbeute von 100 % entsprach.

In der gleichen Weise wie vorstehend wurden Seaba-, Gove-, Bintan-, UCC- und Suralco-Bauxite, wie in Tabelle I gezeigt, behandelt und gelbgrüne oder gelbe poröse. Granulatprodukte wurden in Ausbeuten von praktisch 100 % erhalten.

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Tabelle

Komponente
(Gew.%)

Al₂O₅

SiO₂
TiO₂
Gluhverlust*

Comalco (Produkt von Australien)

7,5

6,5

2,7

25,8

Seaba Gove (Produkt von (Produkt von Malaysia) Australien)

57,1 2,9

10,0 0,3

29,7

49,2 18,6

2,7

3,4

26,1

Bintan
(Produkt von

Indonesien)

53,9
10,9

5,3
0,8

29,1

UCC Suralco (Produkt von (Produkt von

Indien)

Surinam)

58
2,5
2,5
3,0

34,0

87,4 6,4

2,5 3,6 0,2

Glühverlust plus Wassergehalt

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Dann wurde jedes der so gewonnenen sechs Granulatprodukte in ein Gefass aus rostfreiem Stahl mit einem Inhalt von 10 1 eingebracht und 4· 1 Wasser hierzu zugesetzt. Das Gemisch wurde unter Erhitzen auf oberhalb 80° C durch einen elektrischen Erhitzer während etwa 20 Minuten gerührt, so dass die Auslaugbehandlung unter-Rühren mit warmem Wasser erfolgte. Dann wurde eine Filtration unter verringertem Druck unter Anwendung einer Nutsche mit einem Durchmesser von 20 cm durchgeführt. In jedem Fall wurde eine gute Eignung zum Filtrationsarbeitsgang beobachtet und das Gemisch war augenblicklich in einen Kuchen und das Filtrat aufgetrennt. Anschliessend wurde der Kuchen mit 1,5 1 warmen Wasser (etwa 80° C) gewaschen. In jedem Fall wurden 5,4- bis 5,5 1 eines farblosen sehr hellgrünen Extraktes, welcher Natriumaluminat als Hauptkomponente enthielt und einen pH-Wert von 12,7 bis 13 hatte, gewonnen. Der Aluminiumoxidgehalt in jedem Extrakt wurde durch Analyse bestimmt und das Gewinnungsverhältnis der Aluminiumoxidkomponente als Natriuraaluminat (NaAlOp) wurde aus dem Aluminiumoxidgehalt des Ausgangsaluminiumoxids berechnet. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle II aufgeführt. Ferner wurde die Sodakomponente.als Na₂O im verbliebenen Kuchen analysiert und der Verlust des eingesetzten Alkalis (Na₂O) wurde bestimmt und als Menge der im restlichen Kuchen hinterbliebenen Sodakomponente angegeben. In diesem Beispiel und sämtlichen folgenden Beispielen sind die Prozentangaben auf das Gewicht bezogen, falls nichts anderes angegeben ist.

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	Versuch- Nr.	Bauxit	Menge (Äquiva lente) an zuge setztem' Alkali	Tabelle	II	NaAlO₂ Gewinnungs verhältnis	Menge (%) an im Kuchen ver bliebener Soda
	1-1	Comalco	1.6	Wärmebehand lungstempera tur _ (⁰C)	Wärmebehand lungszeit (Minuten)	94,8	0,3
	1-2	Se ab a	1,6	850	10	90,4	0,5
	1-5	Gove	1,6	850	10	96,8	0,6
	1-4	Bintan	1.6	850 '	10	94,6	0,4
	1-5	UCC	1.6	850	10	84,5	1,1
ro	1-6	Suralco	1,6	850	10	86,5	2,6 I
10983			850	10

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Es ergibt sich, aus den vorstehenden Werten, dass, falls Natriumcarbonat als Alkali verwendet wird und der Ausgangsbauxit zu Granulaten vor der Wärmebehandlung geformt wird, die Granulate behandelt werden können und die Granulatform während des Behandlungsverfahrens beibehalten wird und dass dabei verschiedene Vorteile gegenüber der üblichen Alkalilösungsbehandlung nach dem Bayer-Verfahren und den in den nachfolgenden Vergleichsbeispielen angegebenen Behandlungsverfahren erzielt werden. Beispielsweise kann die Handhabung während des Behandlungsverfahrens erleichtert werden, die Behandlungszeit kann bemerkenswert abgekürzt werden und da das Gemisch während des Behandlungsverfahrens nicht geschmolzen wird, haftet das Gemisch nicht an oder dringt in das Ofenmaterial ein. Ferner kann Verlust des Ausgangsmaterial und eine Korrosion des Ofenmaterials verhindert werden. Da ferner das Gemisch in Granulatform gehandhabt wird, werden keine Stäube erzeugt und die Verunreinigung der Arbeitsumgebung wird nicht verursacht. Zusätzlich kann eine kontinuierliche Behandlung sehr einfach durchgeführt werden und die im Ausgangsbauxit enthaltenen organischen Materialien können bei der Calcinierung entfernt werden und ein Natriumaluminat mit einer stark verringerten Verfärbung kann leicht in hoher Ausbeute gewonnen werden.

Es ergibt sich aus den Werten der Menge an verbliebener Sodakomponente gemäss Tabelle II, dass die Filtration nach der Auslaugung mit warmem Wasser sehr leicht ausgeführt werden kann und dass die Menge der im Filtrationsrückstand hinterbliebenen Natriumkomponente bemerkenswert verringert werden kann. Störungen werden deshalb

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kaum bei der Nachbehandlung des Auslaugrückstandes oder bei der Austragung des Auslaugrückstandes verursacht. In dieser Weise kann der Verlust der Hatriumkomponente bemerkenswert verringert werden und die Behandlung ist vom wirtschaftlichen Gesichtspunkt vorteilhaft.

Beispiel 2

Es werden die Einflüsse der Behandlungsbedingungen wie Behandlungszeit während der Wärmebehandlung der Bauxitgranulate erläutert.

Unter den sechs in Beispiel 1 verwendeten Bauxiten wurden die Comalco- und Seaba-Bauxite ausgewählt. 1 kg des Bauxits wurde unter gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 behandelt, so dass 2,6 bis 2,7 kg trockene Granulate erhalten wurden. In dieser Weise wurden sechs Arten von trockenen Granulaten hergestellt. Bei dem Seaba-Bauxit wurden etwa 10 Gew.% Kalk (CaO) als Granulationshilfsmittel zugesetzt und das Gemisch zu Granu aten geformt.

Jede der dabei erhaltenen sechs Arten trockener Granulate wurde in den in Beispiel 1 beschriebenen Drehofen gegossen und wärmebehandelt, während die Drehgeschwindigkeit zur Steuerung der Verweilzeit der Granulate im Ofen eingestellt wurde. Die Wärmebehandlung wurde bei 850° C ausgeführt, wobei die Verweilzeit auf 5 bis 30 Minuten geregelt wurde. Bei jedem Versuch wurde ein gelblich-grünes Granulationsprodukt erhalten.

. In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurden die wärmebehandelten Granulate einer Auslaugbehandlung mit

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Wasser als Auslaugraedium unter Erhitzen und Rühren zur Gewinnung des Natriumaluminats unterworfen. Das Gewinnungsverhältnis wurde bestimmt und es wurden die in Tabelle III aufgeführten Ergebnisse erhalten.

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Tabelle III

.- Bauxit Zug© se tat© Zugesetzte Nra Menge (%) an Mengt (Iqui-

KaIk* valente) an Alkali

Wärraebehand» Wärmebehandlungstemperatur lungszeit
(⁰C). "(Minuten)

besogea auf Ausgangsbauxit

NaAlO₂

Gewinnungsverhältnis

2-1	Comalco	9 O	0	1,6	850	5	86,4
2=2	ebenso	0	1,6	850	30	95,0
2-3	Se ab a	0	1,6	850	5	76,4
2=4	ebenso	0	1,6	850	30	89,6
2=5	ebenso	10	1,6	850	5	82,5
2-6	ebenso	10	1,6	850	30	93,4
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Aus den Werten der Tabelle III ergibt sich klar, dass, falls die Aluminiumoxxdkomponente in Form von Natriumaluminat aus Bauxit durch die Drehofenbehandlung gewonnen wird, die Wärmebehandlung, falls die Wärmebehandlungszeit auf 5 bis 30 Minuten, vorzugsweise 10 Minuten wie in Beispiel 1, eingestellt wird, in geeigneter Weise durchgeführt wird und das Natriumaluminat in hoher Ausbeute gewonnen werden kann.

Beispiel 3

Hier werden die Einflüsse der Wärmebehandlungstemperatur bei der Wärmebehandlung der Bauxitgranulate erläutert.

Es wurde Comalco-Bauxit gewählt und als Ausgangsbauxit verwendet und in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurden 1,3 kg eines trockenen Granulatproduktes aus 0,5 kg Bauxit und 0,8 kg Natriumbicarbonat als Alkali hergestellt. Dann wurde das trockene Granulatprodukt in den in Beispiel 1 angegebenen Drehofen eingebracht und die Wärmebehandlung wurde bei der in Tabelle IV angegebenen Behandlungstemperatur während der in Tabelle IV aufgeführten Behandlungszeit durchgeführt. Dann wurden die wärmebehandlten Granulate einer Auslaugbehandlung mit Wasser unter Erhitzen und Rühren unterworfen, um das Natriumaluminat zu gewinnen. Das Natriumaluminatgewinnungsverhältnis wurde bestimmt und es wurden die in Tabelle IV aufgeführten Ergebnisse erhalten.

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Tabelle IV

co ο to

Versuch- Nr.	Bauxit	Zugesetzte Menge (Äqui valente) an Alkali
3-1	Comalco	1,6
3-2	ebenso	1,6
3-3	ebenso	1,6
3-4	ebenso	1,6
3-5	ebenso	1,6
3-6	ebenso	1,6

Wärmebehandlungstemperatur (⁰G)

750 750 800

800 900 950

Wärmebehandi tragszeit "~ '

•(Minuten)

15 30 10

30 10 10

NaAlO₂

Gewinnungsverhältnis

53,6

64,5 92,4

93,5 93,4 96,4

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. Aus den Werten der Tabelle IV ergibt sich klar, dass die Umwandlung der Aluminiumoxidkomponente in Natriumaluminat beträchtlich gefördert wird, selbst bei so niedrigen Temperaturen wie 75°° ^Gi dass jedoch im Fall eines Granulatgemisches aus Camalco-Bauxit und Natriumbicarbonat es bevorzugt wird, um die Wärmebehandlung ausreichend auszuführen, dass die Wärmebehandlungstemperatur auf 800 bis 950° C eingestellt wird.

Beispiel 4-

Hier werden die Einflüsse der zugesetzten Menge an Alkali bei der Wärmebehandlung der Bauxitgranulate erläutert .

Comalco- und Seaba-Bauxite wurden gewählt und als Ausgangsbauxit verwendet. Ein Alkali (Natriumbicarbonat) in der in Tabelle V angegebenen Menge wurde zu 0,5 kg Ausgangsbauxit zugesetzt und das Gemisch in einem Dreh; ofen in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 behandelt. Natriumalurainat wurde durch Auslaugbehandlung mit Wasser unter Erhitzen und Rühren gewonnen und das Gewinnungsverhältnis wurde bestimmt, so dass die in Tabelle V aufgeführten Ergebnisse erhalten wurden.

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co or co*

Versuch- Nr.	Bauxit	Zugesetzte Menge (Äqui valente) an Alkali
4-1	Comalco	1.,0,
4-2	ebenso	1,2
4-3	ebenso	1,4
4-4	Se ab a	-1,0
4-5	ebenso	1,4
4-6	ebenso	1,8
4-7	ebenso	2,1
4-8	ebenso	3,0

Tabelle V	Wärmebehandlungs	NaAlO₀
Wärmebehandlungs	zeit ■ (Minuten)	C. Gewinnungs verhältnis
temperatur (O₀)	10	76,5
850	10	84,8
850	10	93,6
850	10	56,4
850	10	86,4
850	10	91,4
850	10	92,2
850	10	92,6
850

■ Es ergibt sich aus den Werten in Tabelle V, dass die Menge an Natriumbicarbonat als Alkali mindestens 1 Äquivalent, vorzugsweise mindestens 1,2 Äquivalente_, betragen soll, wenn auch die bevorzugte Menge in gewissem Ausmass von der Art des eingesetzten Bauxits abhängig ist.

Beispiel 5

Künstliche Bauxite mit einer in Tabelle VI aufgeführten Zusammensetzung wurden hergestellt. Ein Alkali wurde zu jedem künstlichen Bauxit zugesetzt und das Gemisch wurde granuliert. Dann wurde das Granulatprodukt wärmebehandelt und Natriumaluminat wurde aus den wärmebehandelten Granulaten gewonnen.

Tabelle VI

Kunstlicher	Zusammensetzung (.Ge\	Fe₂O₃	Al₂O₃	CaO .	6,4	f. 5» J
Bauxit Nr.		100		MgO
1	17,5	82,5	-
2	43	57	-	-
3	33	57	10	-
4	32,2	57	-
5	5,4

Die künstlichen Bauxite wurden in der folgenden Weise hergestellt.

Lösungen handelsüblicher Nitrate (Reagens der Klasse 1) von Eisen, Aluminium, Calcium und Magnesium wurden zu einer Mischlösung (synthetische Nitratlösung)

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-yc- 2305203

entsprechend der in Tabelle VI angegebenen Zusammensetzung gegeben und die Mischlösung wurde zur Trockenheit eingedampft und der erhaltene Feststoff bei 600° C während 1 Stunde calciniert, in einem Mörser pulverisiert und durch ein Sieb mit einer Sieböffnung von 74- Mikron (200 mesh) gesiebt, so dass ein Pulver mit der Zusammensetzung des künstlichen Bauxits erhalten wurde.

In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurde Natriumcarbonat zu der künstlichen Bauxitmasse in einer Menge von 1,6 Äquivalenten, bezogen auf die im künstlichen Bauxit enthaltene Aluminiumoxidkomponente, zugesetzt und das Gemisch wurde durch ein Sieb mit einer Feinheit von 147 Mikron (100 mesh) geführt, in einen Vinylharzbeutel eingebracht und ausreichend geschüttelt, so dass ein homogenes Gemisch erhalten wurde. Dann wurde eine entsprechende Menge Wasser auf das Gemisch gestäubt und es wurde zur Bildung von Granulaten mit einer Grosse von 5 bis 10 Mikron geschüttelt. Die Granulate wurden auf eine Porzellanabdampfschale gebracht und stationär bei 850° C während 10 Minuten calciniert. In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurden die calcinierten Granulate einer Auslaugbehandlung mit Wasser als Medium unter Erhitzen und Eühren unterworfen, so dass die Lösung des Natriumalurainats gewonnen wurde. Das Rückgewinnungsverhältnis von Fatriumaluminat wurde bestimmt und es wurden die in Tabelle VII aufgeführten Ergebnisse erhalten.

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Tabelle VII

co σ co

Probe Ur.	Zugesetzte Menge (Äqui valente ) an Alkali
1	1,6
2	1,6
3	1,6
4-	1,6
5	1,6

Wärmebehandlungstemperatur (OC)

850 850 850 850 850

Wärmebehandlungszeit

(Minuten)

10 10 10 10 10

Rückgewinnung sverhältnis

78,9 92,6

96,5

Es ergibt sich aus den in Tabelle VII aufgeführten Werten, dass in jedem der künstlichen Bauxite mit einer Eisenkomponente, ausgenommen dem künstlichen Bauxit, der praktisch aus AIpO, aufgebaut war (Probe Nr. 1), das Aluminiumoxid in einem höheren Gewinnungsverhältnis als 90 °/o gewonnen werden konnte. Es ergibt sich klar, dass, falls Bauxit unter Anwendung von Natriumbicarbonat als Alkali nach dem erfindungsgemässen Verfahren zersetzt wird, die Anwesenheit einer Eisenkomponente in dem Ausgangsrohmaterial zur Erzielung eines hohen Gewinnungsverhältnisses günstig ist, wenn auch der Grund nicht vollständig klar ist. Diese durch die Anwesenheit der Eisenkomponente verursachte spezielle Erscheinung ist völlig überraschend und es ist leicht einzusehen, dass somit ein natürlich vorkommendes Rohmaterial das bevorzugte Ausgangsmaterial für die direkte Herstellung von Natriumaluminat im Industriemasstab darstellt.

Beispiel 6

Die Wärmebehandlung von Bauxit unter Anwendung eines anderen Alkalis als Natriumbicarbonat wird nachfolgend erläutert.

Es wurde Comalco-Bauxit gewählt und als Ausgangsbauxit verwendet und Natriumcarbonat (Na₂CO,), Natriumcarbonat plus Natriumhydroxid (NaHCO, + NaOH), Natriumhydroxid (NaOH) oder Natriumnitrat (NaNO,) wurden als Alkali in der in Tabelle VIII angegebenen Menge zu 0,5 kg Ausgangsbauxit zugesetzt. Die Granulierung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 ausgeführt und die Wärmebehandlung wurde unter den in Tabelle VIII

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aufgeführten Bedingungen durchgeführt. Dann wurde die Auslaugbehandlung mit Wasser unter Erhitzen und Kühren zur Gewinnung des Natriuraaluminats ausgeführt. Natriumhydroxid wurde als Alkali in Form einer wässrigen Natriumhydroxidlösung mit einer Konzentration von 50 % eingesetzt. Bei Versuch Nr. 6-3 wurden 0,5 kg des pulverförmigen Ausgangsbauxits, der durch ein Sieb mit einer Feinheit von 74· Mikron (200 mesh) ging, mit 1,2 Äquivalenten Natriumhydroxid in Form einer wässrigen Lösung mit einer Konzentration von 60 % vermischt und 0,3 kg gelöschter Kalk ^Ca(OH)o7" wurden weiterhin zum Gemisch zugegeben. Dann wurde das Gemisch in eine Kollermühle mit einem Inhalt von 20 1 eingebracht und während 10 Minuten verknetet. Das verknetete Gemisch wurde zur Form von Nudeln mit einer gekerbten Walze geformt und die erhaltenen säulenförmigen Granulate wurden dann der Wärmebehandlung unterworfen.

Das Natriumaluminatgewinnungsverhältnis wurde bei jedem Versuch bestimmt und es wurden die in Tabelle VIII aufgeführten Ergebnisse erhalten.

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Tabelle VIII

Versuch-Nr.

O ί£> OO CaJ*

Verwendetes Alkali

Zugegebene Menge (Äquivalente) an Alkali

6-1 6-2 6-3 6-4 6-5

Na₂CO, NaHC0,+Na0H

NaNO, NaOH'

1,6

1,3 + 0,3 1,6

2,5 1,2

Wärmebehandlungstemperatur (O₀)

850 850 900 900 400

Wärmebehandlungszeit

(Minuten)

15
30
15
15

NaAlO₂

Gewinnungsverhältnis

93,6 94,5 83,9 90,4 80,4

cn ro ο

Es ergibt sich aus den Werten der Tabelle VIII, dass, selbst wenn verschiedene Natriumsalze als Alkali anstelle von Natriumbicarbonat verwendet werden, die Aluminiumoxidkomponente, falls die Granulate der Wärme behandlung gemäss der Erfindung unterworfen werden, in dem Ausgangsbauxit wirksam in hoher Ausbeute in Form von Natriumaluminat gewonnen werden kann.

Vergleichsbeispiel 1

Es wird der Fall erläutert, wo das Ausgangsmaterial einer Wärmebehandlung ohne Granulierung unterworfen wird, um diesen Vergleich mit dem charakteristischen Merkmal der Erfindung zu haben.

Comalco-Bauxit wurde gewählt und als Ausgangsbauxit verwendet. 2 kg des Ausgangsbauxits wurden pulverisiert und mit 3»2 kg Natriumcarbonat vermischt und 5»2 kg des erhaltenen pulverförmigen Gemisches wurden in den in Beispiel 1 angegebenen Drehofen eingebracht, welcher bei 850° C während eines Zeitraums von etwa 20 Minuten gehalten wurde. Beim Einbringen des Ausgangspulvers in den Drehofen wurde eine heftige Zerstäubung verursacht und das Ausgangspulver haftete an der Ofenwand an. Infolgedessen wurden lediglich 60 % des eingebrachten Ausgangsmaterials zurückgewonnen.

In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurde das wärraebehandlete Pulver der Auslaugbehandlung mit Wasser unter Erhitzen und Rühren zur Gewinnung des Natriumaluminat s unterworfen. Das Gewinnungsverhältnis von NaAlOo betrug 68,0 % und das Gewinnungsverhältnis, bezogen auf die Aluminiumoxidkomponente im Ausgangsbauxit

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material, betrug lediglich 40,8 % (= 68,0 χ 0,6).

Aus den Werten dieses Vergleichsbeispiels zeigt es sich, dass, um die Arbeitsweise zu erleichtern und das Gewinnungsverhältnis bei der Gewinnung der Aluminiumoxidkomponente aus Bauxit zu verbessern, es sehr wesentlich ist, das Ausgangsmaterial vor der Wärmebehandlung nach dem erfindungsgemassen Verfahren zu granulieren.

Vergleichsbeispiel 2

Um weiterhin die charakteristischen Merkmale der vorliegenden Erfindung zu belegen, wurde der folgende Vergleichsversuch ausgeführt.

Coraalco-Bauxit wurde als Ausgangsmaterial verwendet und er wurde pulverisiert, so dass ein Pulver erhalten wurde, welches durch ein Sieb mit einer Feinheit von 74 Mikron (200 mesh) ging. Dann wurden 0,5 kg des pulverförmigen Bauxits in ein Gefäss aus rostfreiem Stahl mit einem Inhalt von 20 1 zusammen mit 0,34 kg festem Natriumhydroxid (entsprechend 1,6 Äquivalenten zur Aluminiumoxidkomponente im Ausgangsbauxit) und 6 1 Wasser eingebracht. Die Temperatur wurde auf einen Wert oberhalt 100° C durch einen elektrischen Erhitzer erhöht und die Auslaugung wurde unter Rühren während 30 Minuten durchgeführt. Wenn die Filtration unter verringertem Druck in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 ausgeführt werden sollte, war die Filtration sehr schwierig. Weiterhin was auch die Wäsche sehr schwierig. Der gewonnene Extrakt des Natriumaluminats war unterschiedlich von der durchsichtigen klaren Lösung des Natriumaluminats,

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wie sie in Beispiel 1 gewonnen war, und hatte eine sehr dichte grünbraune F-srbe. Es wird angenommen, dass der Grund hierfür in organischen Materialien, wie Humin liegt, die im Ausgangsbauxit enthalten waren, und bei diesem Vergleichsverfahren nicht zersetzt wurden, sondern in der gewonnenen Katriumaluminatlösung enthalten sind. Das Gewinnungsverhältnis von Natriumaluminat und die Menge der im Kuchen hinterbliebenen Sodakomponente wurden bestimmt und es wurden die in Tabelle IX aufgeführten Ergebnisse erhalten.

Tabelle IX

Bauxit Zugegebene Auslaug- NaAlOp Hinterbliebene Menge (iqui- temperatur Po',,,·««.,«»«, Menge (%) der

lStran (*C) «ShStSfΓ Sodakomponente

verhältnis _K

Alkali · verhältnis _{±m Kucaen}

Comalco 1,6 100-110 7^,6 8,7

Aus den vorstehenden Werten ergibt sich klar, dass, falls pulverförmiger Bauxit erhitzt wird, mit einer Lösung von Natriumhydroxid umgesetzt und extrahiert wird, das Verhältnis der Rückgewinnung der im Bauxit enthaltenen Aluminiumoxidkomponente sehr niedrig ist, eine industriell ausführbare Filtration nach der Extraktionsbehandlung praktisch unmöglich ist und die Alkalikomponente unvermeidlich im Rückstand hinterbleibt. Infolgedessen ist die Behandlung sehr schwierig und mühsam. Es ergibt sich klar, dass das erfindungsgemasse Verfahren gegenüber diesem Vergleichsverfahren sowohl

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vom industriellen als auch vom wirtschaftlichen Gesichtspunkt her ganz ausgezeichnet ist.

Beispiel 7

Nachfolgend wird die Wärmebehandlung eines Bauxits unter Anwendung von Kalk und einem reduzierenden Mittel zusammen mit einem Alkali erläutert.

Ein in Australien erhaltener Bauxit mit der folgenden Zusammensetzung:

Al₂O₃ 52,3 %

SiO₂ 5,63

Fe₂O₃ 13,0

CaO 0,33

MgO 0,03

TiO₂ 0,71

Cr₂O₃ 0,0083

0,028

0,017

wurde gewählt und als Ausgangsmaterial verwendet. Natriumcarbonat (NapCO^), Calciumhydroxid (Ca(OH)₂) und fein-zerteilte Aktivkohle wurden in den in Tabelle X aufgeführten Mengen zu 100 g an Ausgangsbauxit zugesetzt. Die Granulierung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt und die Wärmebehandlung wurde bei 850° C während 15 Minuten ausgeführt. Die Auslaugbehandlung mit einer wässrigen Natriumhydroxidlösung wurde unter Erhitzen und Rühren durchgeführt, um das Natriümaluminat zu erhalten.

Es wurden die in Tabelle X aufgeführten Ergebnisse erhalten.

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	Tabelle X	7-1	7-2	7—	3	7-4	0
Versuch Nr.							0
Zugesetzte Menge (g)		34	34	34		34
Na₂CO,		-	2.	5	,0	5,	2
Ca(OH)₂		-	-	2	,5	5,
Kohlenstoff
Gewinnung sverhältni s	(%)	93,5	92,	97	,6	95,
Na₂O

,5


,9

_2?

Im extrahierten Al₂ enthaltene Menge an (mg/1 g Al₂O₃)

84,6 84,6 84,6 84,6 16,0 12,3 8,2 5,5

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Claims

Patentansprüche

das Gemisch zu Granulaten geformt wird, die Granulate bei einer Temperatur von 3OO bis 950° C calciniert werden, die calcinierten Granulate mit einem wässrigen Medium ausgelaugt werden und die Aluminiumoxidkomponente in Form einer wässrigen Lösung des Alkalialuminates gewonnen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass ein Bauxit oder ein andere aluminiumoxidhaltiges Rohmaterial verwendet wird, welches eine Eisenkomponente in einer Menge von 20 bis 60 Gew.% als Fe₂O₃, bezogen auf die Aluminiumoxidkomponente als Al₂O₃, enthält.

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Granulate aus dem Gemisch aus Bauxit oder dem anderen aluminiumoxidhaltigen Rohmaterial und dem Alkalicarbonat bei einer Temperatur von 750 bis 950° C calciniert werden.

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M-. Verfahren nach. Anspruch 1 oder 2, dadurch, gekennzeichnet, dass der Bauxit oder das andere aluminiumoxidhaltige Rohmaterial innig mit 1 bis 25 Gew.%, bezogen auf das Rohmaterial, an Kalk und 1 bis 25 Gew.%, bezogen auf das Rohmaterial, eines unter den Calcinierbedingungen wirksamen reduzierenden Mittels zusammen mit der Alkalikomponente vermischt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, dass als reduzierendes Mittel fein-zerteilter Kohlenstoff verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass die gebildete wässrige Lösung des Alkalialuminats von dem Rückstand durch Filtration abgetrennt wird.

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