DE2918520A1

DE2918520A1 - Verfahren zur abtrennung von gefaelltem aluminiumhydroxid

Info

Publication number: DE2918520A1
Application number: DE19792918520
Authority: DE
Inventors: Takuo Harato; Hisakatsu Kato; Koichi Yamada
Original assignee: Sumitomo Aluminum Smelting Co
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1978-05-08
Filing date: 1979-05-08
Publication date: 1979-11-15
Also published as: JPS603005B2; FR2425405B1; AU4663879A; IT7967959A0; GB2020642B; JPS54146299A; GB2020642A; US4201749A; AU514212B2; DE2918520C2; FR2425405A1; IT1118493B; CA1097483A

Description

BESCHREIBUNG:

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von .Aluminiumoxid aus Aluminiumerzen nach dem Bayer-Verfahren oder einem verbesserten Verfahren davon, das im nachfolgenden ebenfalls als Bayer-Verfahren bezeichnet wird. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum wirksamen Waschen von ausgefälltem Aluminiumhydroxid vor der Zugabe des Hydroxids a]s Impfmaterial zu einer geklärten Natriumaluminatlösung zur Ausfällung von Aluminiumhydroxid im Bayer-Verfahren.

Bekanntlich umfasst die Herstellung von Aluminiumoxid (eigentlich Aluminiumhydroxid oder Aluminiumoxidhydrat) nach dem Bayer-Verfahren die Stufen der Behandlung von Aluminiumerden (auch Aluminiumerze genannt), wie Bauxit (die im folgenden der Einfachheit halber alle Bauxit genannt werden) in einer heissen kaustischen Lösung, wie Natronlauge, bei einer Temperatur von im allgemeinen über 130 C zur Extraktion des in Bauxit enthaltenen Aluminiumgehaltes (Aufschlussstufe) , Abtrennung von nicht-gelösten Rückständen,-wie Eisenoxid, Silikaten, Titanoxid und dergleichen als roten Schlamm, aus der in der Aufschlussstufe erhaltenen Aufschlämmung (Absntzütufe für Rotschlamm), Zugabe von AIumin;i umhydx'OX-i d nln KrIiJ l.allisa Lion;jkcime bzw. Iiij/pjtinateritil zu einer geklärten Ratriumaluminatlösung nach Abtrennung der nicht-gelösten Rückstände (im folgenden als Bayer-Lösung bezeic-jmet) zur Ausfällung von Aluminiumhydroxid bei einer Temperatur von im allgemeinen 50 bis 70⁰C (!Fällungsstufe), Abtrennung des gefällten Aluminiumhydroxids aus der Natriumaluminatlösung (Abtrennstufe), Rückführung eines Teils des abgetrennten Aluminiumhydroxid-Niederschiages als Impfmate-

und
rial zur Fällungsstufe /Abziehen des verbleibenden Teils des abgetrennten Aluminiumhydroxid-Niederschlages als Produkt, während dj e Nat rluiiiaJumi.natlösung nach dex* Abtrennung des

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Aluminiumhydroxid-Niederschlages im Kreislauf so wie sie ist oder nach Eindampfen zur Aufschlussstufe für Bauxit zurückgeführt wird (diese Lösung wird im folgenden als verbrauchte Flüssigkeit bezeichnet).

Im allgemeinen enthält Bauxit organische Substanzen, die vor allem aus Humus bestehen und diese Substanzen lösen sich so wie sie sind oder als lösliche Salze in der Natriumaluminatlösung bei der Aufschlussstufe von Bauxit. Weiterhin wird ein Ausflockungsmittel, wie Stärke oder ein hochmolekulares Koagulans, beispielsweise Natriumpolyacrylat, zu der in der Aufschlussstufe erhaltenen Aufschlämmung zugegeben. Demgemäss sammeln sich allmählich organische Substanzen in der im Kreislauf zurückgeführten Natriumaluminatlösung des Bayer-Verfahrens oder in der verbrauchten Flüssigkeit des Bayer-Verfahrens an.

Die organischen Substanzen in der Bayer-Lösung sind in verschiedenen Formen von Humus bis den Endzersetzungsprodukten davon, wie Natriumoxalat, vorhanden. Von diesen organischen Substanzen fallen diejenigen mit geringer Löslichkeit in 'der Natriumaluminatlösung des Bayer-Verfahrens (im folgenden durch die repräsentative Komponente als Natriumoxalat bezeichnet) als Kristalle oder adsorbiert an die Oberfläche von ausgefälltem Aluminiumhydroxid in der Fällungsstufe aus. Wenn derartiges Aluminiumhydroxid mit adsorbiertem Natriumoxalat als Impfmaterial zur Ausfällungsstufe zurückgeführt wird, wird das Wachsen von Aluminiumhydroxidkristallen behindert, so dass man keine Aluminiumhydroxidausfällung mit grosser Korngrösse erzeugen kann. Auch ist das als Produkt abgezogene Aluminiumhydroxid mit Natriumoxalat verunreinigt, was zu einer Verschlechterung der Reinheit führt. Weiterhin behindern die angesammelten organischen Substanzen die Sedimentation von Rotschlamm und die Abtrennung des gefällten Aluminiumhydroxids aus der Natriumaluminatlösung, wodurch die

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Wirksamkeit der Aluminiumoxidproduktion ausgeprägt verringert wird.

TJm organische Substanzen, beispielsweise Natriumoxalat, aus dem als Produkt abgezogenen Aluminiumhydroxid oder dem durch Rückführung als Impfmaterial für die Fällungsstufe des Bayer-Verfahrens verwendeten Aluminiumhydroxid zu entfernen, wurden bis jetzt verschiedene Methoden'vorgeschlagen: Ein Verfahren, bei welchem das erhaltene ausgefällte Aluminiumhydroxid in der Abtrennstufe mit heissem Wasser gewaschen wird, um das daran adsorbierte oder darin enthaltene Natriumoxalat zu lösen, oder ein Verfahren, wobei das Impfaluminiumhydroxid, das vom ausgefällten Aluminiumhydroxid abgesiebt oder klassiert ist, mit kaltem Wasser und dann mit heissem Wasser gewaschen wird, um Natriumoxalat zu lösen (japanische Patentpublikation Nr. 11480/1973). Die erstere Methode ist nicht wirtschaftlich, da wertvolles Natriumaluminat, welches das gefällte Aluminiumhydroxid begleitet, gleichzeitig mit der Entfernung von Natriumoxalat verlorengeht. Bei der letzteren Methode wird zwar der Verlust an Natriumaluminat vermindert, da Natrium3luminat, das zusammen mit dem Impfaluminiumhydroxid vorliegt, durch Waschen mit kaltem Wasser zurückgewonnen wird. Es bleiben jedoch immer noch Probleme auch bei einer solchen Methode, z.B. ist eine grosse Wärmemenge erforderlich, um die Temperatur des zurückgewonnenen kalten Wassers,· das Natriumaluminat enthält, auf diejenige der verbrauchten Flüssigkeit zu erhöhen, welche durch das Bayer-Verfahren zirkuliert, und Natriumoxalat löst sich auch in der zurückgewonnenen Flüssigkeit in gewissem Ausmass,selbst wenn das Waschwasser kalt ist.

Bei einem technischen Bayer-Verfahren ist es notwendig, Natriumoxalat durch irgendeine Arbeitsweise darin stationär zu entfernen, um das Ansammeln von Natriumoxalatverunreinigung im Bayer-Verfahren zu verhindern. In einem solchen Fall

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soll, wenn die Entfernung von Natriumoxalat durch die oben erwähnte zweite Methode durchgeführt wird, wobei Natriumalumina t begleitet vom gefällten Impfaluminiumhydroxid zuerst durch Waschen mit kaltem Wasser zurückgewonnen und dann die Natriumoxalatverunreinigung durch Waschen mit heissem Wasser entfernt wird, die Menge des zu waschenden Impfaluminiumhydroxids bestimmt werden, wobei die Menge des Natriumoxalats, das in dem kalten Wasser gelöst ist, welches für die Rückgewinnung des begleitenden Natriumaluminats verwendet und in das Bayer-Verfahren zurückgeführt wird, berücksichtigt wird, was zu einer Zunahme der Menge an Waschwasser führt. Daneben ist eine grosse Menge an kaltem Wasser zur genügenden Rückgewinnung von Natriumaluminat erforderlich, und daher bewirkt die Rückführung der rückgewonnenen Waschlösung, so wie sie ist, zum Bayer-Verfahren die Erniedrigung der Natriumaluminatkonzentration im Verfahren. Als Ergebnis sind ein grossvolumiger Verdampfer zur Steuerung der Flüssigkeitsbilanz im Bayer-Verfahren und eine grosse Menge an Wärme erforderlich, so dass sich diese Methode nicht immer eignet.

Wünschenswert wäre daher ein Verfahren zur wirksamen Entfernung von organischen Substanzen, beispielsweise Natriumoxalat, vom Impfaluminiumhydroxid mit geringem Verlust an Natriumaluminat und mit möglichst wenig Waschwasser, das nicht die oben erwähnten Nachteile hat. Es wurde gefunden, dass dafür die Waschflüssigkeit für die Rückgewinnung von Natriumaluminat aus dem Impfhydroxid wie unten beschrieben wirksam zur Erzielung dieses Zwecks ist, nämlich eine Flüssigkeit mit praktisch der Sättigungskonzentration an Natriumoxalat und einem geringen Gehalt an Ätzalkaligehalt, beispielsweise die zurückgewonnene Waschflüssigkeit, die bei der Waschstufe des.als Produkt gewonnenen Aluminiumhydroxids anfällt, d.h. eine verdünnte Alkalihydroxidlösung mit fast der Sättigungskonzentration oder der Sättigungskonzen-

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tration an ETatriumoxalat. Bei der Herstellung von Aluminiumoxid aus Aluminiumerzen bzw. -erden, beispielsweise Bauxit, nach dem Bayer-Verfahren, wurde gefunden, dass die wirksame und wirtschaftliche Entfernung von Natriumoxalatverunreinigung mit einer kleinen Menge an Waschflüssigkeit und unter Herabsetzung des Natriumaluminatverlustes möglich ist, indem man zuerst das Impfhydroxid mit einer Waschflüssigkeit wäscht, die praktisch die Sättigungskonzentration an Watriumoxalat" aufweist und nur geringen Gehalt an Alkalihydroxid, wodurch der Gehalt an begleitendem Matriumaluminat auf die Alkalihydroxidkonzentration der Waschflüssigkeit erniedrigt wird, und dann das Impfmaterial mit heissem Wasser gewaschen wird.'

Somit wird bei der Herstellung von Aluminiumoxid aus Aluminiumerzen, beispielsweise Bauxit, nach dem Bayer-Verfahren, insbesondere bei einem Verfahren zur Abtrennung von gefälltem Aluminiumhydroxid aus einer Natriumaluminatlösung durch Zugabe von Aluminiumhydroxid als Impfmaterial zur geklärten wässrigen Lösung von Ratriumäluminat zur Ausfällung von Aluminiumhydroxid, Rückführung eines Teils des ausgefällten Aluminiumhydroxids als Kristallisationskeime bzw. Impfmaterial zur Fällungsstufe für Aluminiumhydroxid und Waschen des verbleibenden Teils des gefällten Aluminiumhydroxids und dadurch Abziehen dieses Aluminiumhydroxids als Produkt eine Verbesserung zur wirksamen und wirtschaftlichen Entfernung von Alkalihydroxidbestandteilen bzw. Ätzalkalibestandteilen und Entfernung einer vorbestimmten Menge an Natriumoxalatverunreinigung aus dem Impfaluminiumhydroxid erzielt, indem man das Impfaluminiumhydroxid mit einer Waschflüssigkeit wäscht, die praktisch die Sättigungskonzentration an Natriumoxalat und einen nur geringen Gehalt an Alkalihydroxid aufweist, um begleitendes Natriumaluminat zurückzugewinnen und zweitens das Impfmaterial mit heissem Wasser wäscht und dann als Kristallisationskeime für die Ausfällungsstufe des AIu-

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miniumhydroxids zurückführt.

Die Erfindung wird im folgenden näher beschrieben.

In der Erfindung wird eine Waschflüssigkeit mit praktisch der Sättigungskonzentration an Natriumoxalat und einem nur geringen Gehalt an Alkalihydroxid zum Waschen des Impfaluminiumhydroxids verwendet, um das begleitende Natriumaluminat zurückzugewinnen. Als solche Waschflüssigkeit kann man eine zurückgewonnene Waschflüssigkeit vom Waschen des Aluminiumhydroxidproduktes verwenden oder eine Flüssigkeit, die von irgendeiner Stufe einer Natriumoxalat-Entfernungsarbeitsweise im Bayer-Verfahren abgezogen wird, obwohl diese Flüssigkeit etwas weniger wirksam als die oben erwähnte zurückgewonnene Waschflüssigkeit zur Entfernung von organischen Substanzen, wie Natriumoxalat, ist. Typische Beispiele der letzten Flüssigkeit werden unter Bezugnahme auf das Fliessschema des vorliegenden Verfahrens im folgenden gezeigt: Eine natriumoxalathaltige verdünnte Natriumaluminatlösung, die durch die Waschstufe G für das Impfaluminiumhydroxid erhalten ist; eine natriumoxalathaltige Flüssigkeit, die durch Abfiltern von Natriumoxalatkuchen aus der Natriumaluisinatlösung erhalten ist, die in der Klassierungsstufe E abgetrennt und nach einer geeigneten Methode für die Entfernung von darin enthaltenen Natriumoxalat behandelt wurde und Auflösen dieser Kuchen in heissem Wasser; eine natriumoxalathaltige Flüssigkeit, die durch Ausfällen von Natriumoxalat aus der durch die Verdampfungsstufe I erhaltenen Natriumaluminatlösung erhalten- ist, Abtrennen der Natriumoxalatkuchen durch Filtration und Auflösen dieser Kuchen in heissem Wasser. Weiterhin können diese Flüssigkeiten als Mischungen derselben oder Mischungen mit frischem Wasser eingesetzt werden. Von diesen Flüssigkeiten ist die zurückgewonnene Waschflüssigkeit aus dem Waschen des Aluminiumhydroxidproduktes die wirksamere und wirtschaftlichere» Im

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folgenden wird eine typische Ausführungsform gezeigt, in welcher diese zurückgewonnene Waschflüssigkeit verwendet wird.

Bisher wird das Waschen von Aluminiumhydroxidprodukt durchgeführt, indem man die Aufschlämmung dieses Aluminiumhydroxidproduktes, welche von der Natriumaluminatlösung bei der Trennungsstufe des Bayer-Verfahrens abgetrennt wurde, einer Filtration unterzieht, wodurch man Aluminiumhydroxidkuchen mit einem Flüssigkeitsgehalt von beispielsweise etwa 10 Gew.-^ erhält, der dann mehrstufig mit Wasser gewaschen wird.. Die Einrichtung, die im allgemeinen für dieses Filtrieren und die Waschbehandlung verwendet werden, umfassen Saugzellenfilter, Scheibenfilter und dergleichen. Diese Art von Einrichtung hat im allgemeinen eine rotierende, einzige Filteroberfläche, welche einen Filter- bzw. Trennabschnitt, und mehrstufige Waschabschnitte aufweist. Die natriumaluminathaltige Flüssigkeit und die Waschflüssigkeit, welche durch das Filtern und -Waschen der Produktaufschlämmung von Aluminiumhydroxid gewonnen werden, enthalten wertvolle Bestand- ' teile, so dass sie im allgemeinen gemischt, falls erforderlich eingedampft, und zum Bayer-Verfahren zurückgeführt werden .

Im Verfahren der vorliegenden Erfindung wird das Impfmaterial, das vom gefällten Aluminiumhydroxid abgetrennt (z.B. klassiert oder gesiebt) ist, mit einer Waschflüssigkeit gewaschen, die praktisch gesättigt an Natriumoxalat ist und nur wenig Alkalihydroxid enthält, im allgemeinen mit einer zurückgewonnenen Waschflüssigkeit, die vom Waschen des Aluminiumhydroxidproduktes abgezogen ist.

Für diese Ausführungsform der Erfindung ist es zweckmässig, die Filtratipns- und Waschbehandlung derart durchzuführen, dass die aus dem Filterabschnitt gewonnene Flüssigkeit eine

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verhältnismässig hohe Alkalihydroxidkonzentration hat und die Waschflüssigkeit, die vom Waschen des Aluminiumhydroxidproduktkuchens mit Wasser stammt, gesondert abgezogen wird. Bevorzugt ist im Hinblick auf die wirksame Zurückgewinnung von wertvollem kaustischen Material, dass die zurückgewonnene Waschflüssigkeit so abgezogen wird, dass sie in zwei Teile geteilt werden kann, einen Teil,der eine verhältnismässig hohe Konzentration an Alkalihydroxid hat und der durch das erste Waschen des durch die Filterbehandlung erzielten Hydroxidproduktkuchens erzielt wird und eine grosse Menge an Natriumaluminat enthält, und einen anderen Teil, der eine verhältnismässig geringe Alkalikonzentration aufweist und durch Waschen dieses Hydroxidproduktkuchens bei den letzten Stufen erzielt wird. In der vorliegenden Erfindung wird letzterer Teil von der anderen erhaltenen Waschflüssigkeit deutlich unterschieden und "verdünnte Flüssigkeit" genannt. Selbstverständlich kann das Waschen des Hydroxidproduktes auch wie folgt durchgeführt werden, wobei man dann einfach in zwei Teile teilt: Indem man die Veränderung in der Alkalikonzentration und der Natriumoxalatkonzentration der Waschflüssigkeit misst, welche von den mehrstufigen Waschabschnitten abgegeben wird, wird eine erforderliche Menge der verdünnten Flüssigkeit geeigneter Zusammensetzung selektiv abgenommen und für das Waschen des Irapfaluminiumhydroxids verwendet.

Bei der Erprobung der Erfindung in einem typischen, technischen Bayer-Verfahren wurde festgestellt, dass die zurückgewonnene Waschflüssigkeit aus der genannten Filtrations- und Waschstufe des Hydroxidproduktes im allgemeinen 5 bis 50 g/l Natriumaluminat (als Na^O) und 3 bis 4-0 g/l an organischen Substanzen (als NapCpO,.) enthält, eine Temperatur von etwa 40 bis 90 C aufweist, je nach den Betriebsbedingungen, und dass diese Waschflüssigkeit, entweder schon so wie sie ist oder nach Abkühlen praktisch gesättigt an Natriumoxalat ist. Z.B. ist im Falle einer Waschflüssigkeit von einer Temperatur

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von 60⁰C rait 20 g/l an Alkalikonzentration (als H^O), die Sättigungskonzentration an Na^C^O/i etwa 26 g/l, und sie zeigt eine Neigung zur Abnahme, wenn die Alkalikonzentration zunimmt und die Flüssigkeits.temperatur abnimmt.

Somit hat .die gewonnene Waschflüssigkeit aus dem Waschen des Aluminiumhydroxidproduktes praktisch die Sättigungskonzentration an Natriumoxalat oder eine Konzentration an Natriumoxalat, die leicht durch Abkühlen in die Sättigungskonzentration überführt werden kann. Demgemäss kann durch Waschen des Aluminiumhydroxid-Impfmaterials mit einer solchen gewonnenen Waschflüssigkeit der grösste Teil des begleitenden Natriumaluminats zurückgewonnen werden, während sich das daran adsorbierte Natriumoxalat kaum in der Flüssigkeit löst, weil diese Flüssigkeit an Natriumoxalat praktisch gesättigt -ist. Daher kann praktisch das gesamte Natriumoxalat in der nachfolgenden Natriumoxalat-Entfernungsstufe entfernt werden.

Somit ermöglicht das Verfahren der Erfindung die Zurückgewinnung von wertvollem Natriumaluminat und die Entfernung von Natrrumoxalatverunreinigung mit einer kleinen Wassermenge für das Waschen, indem man eine Waschtechnik anwendet, bei welcher das Impfmaterial mit einer zurückgewonnenen Waschflüssigkeit gewaschen wird, die vom,Waschen des Hydroxidproduktes abgenommen wird.

Das erfindungsgemässe Verfahren wird im folgenden noch genauer unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, die- eine beispielsweise Ausführungsform zeigt.

Die Zeichnung (Fig. 1) zeigt ein Schema des Bayer-Verfahrens mit einer Fällungsstufe A, Klassierungsstufen B und E, einer Filtrations- und Waschstufe C für das Aluminiumhydroxidprodukt-, einer Calcinierungsstufe D, Waschstufen F und G für

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das Aluminiumhydroxidimpfmaterial, einer Kaustifizierungsstufe H für Natriumoxalat und einer Verdampfungsstufe I.

In der Zeichnung wird eine Natriumaluminatlösung von der Aufschlussstufe des Bayer-Verfahrens (nicht gezeigt) in die Fällungsstufe A durch die Leitung 1 eingeführt. Die Fällungsstufe ist im allgemeinen mit einer Mehrzahl von Fällungsbehältern ausgestattet, und die eingeführte Natriumaluminatlösung wird durch Zugabe von Aluminiumhydroxidteilchen beimpft und etwa 1 bis etwa 3 Tage unter Rühren gehalten, um Aluminiumhydroxid auszufällen.

Die von der Fällungsstufe abgenommene Aufschlämmung, welche gefälltes Aluminiumhydroxid enthält, wird in die Klassierungs- oder Abtrennstufe B durch Leitung 2 eingeführt und in die Aufschlämmung des Aluminiumhydroxidprodukts mit einem Flüssigkeitsgehalt von gewöhnlich 30 bis 70 Gew.-% und Impfaluminiumhydroxidaufschlämmung klassiert. Die Produktaufschlämmung wird in eine Filtrations- (Abtrenn-) und 'Waschstufe C durch Leitung 3 eingeführt, während die Impfaufsohlämmung durch Leitung 4 in die Klassierungsstufe E eingeführt wird.

Im allgemeinen enthält die in die Stufe C eingeführte Produktauf schlämmung 100 bis 200 g/l an Alkali (als Na₂O), je nach der Art der Aluminiumerze und der Arbeitsbedingungen. Das feste Aluminiumhydroxid in der Aufschlämmung .ist mit organischen Substanzen verunreinigt, beispielsweise Natriumoxalat, das darauf abgeschieden oder darin enthalten ist, und dessen Gehalt etwa 0,1 bis 10 Gew.-% (als Na₂C₂O^)? bezogen auf die in der Aufschlämmung enthaltene feste Substanz, beträgt. Der Zweck der Abtrenn- (Filtrations-) und Waschbehandlung für die Produktaufschlämmung ist, wertvolle Alkalibestandteile, d.h. Natriumaluminat, zurückzugewinnen und

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Natriumoxalatverunreinigung zu entfernen.

Die in die. Stufe C eingeführte Produktaufschlämmung wird durch eine Abtrenn--oder Filtrationsbehandlung in Kuchen überführt, der einen Flüssigkeitsgehalt von weniger als etwa 10 Gew.-°/o hat, und dann mit heissem Wasser gewaschen, das durch Leitung 5 zugeführt wird.-Das Wasser kann irgendeines sein, das das Aluminiumhydroxidprodukt nicht verunreinigt und keine Substanzen enthält, welche Schwierigkeiten während der Kreislaufführung im Bayer-Verfahren hervorrufen. Gewöhnlich wird heisses Wasser von 4O⁰C oder mehr, vorzugsweise 50 bis 90⁰C, beispielsweise erhitztes Industriewasser oder ein Ablauf, der vom Bayer-Verfahren stammt, verwendet.

Die Menge an Waschwasser hängt von der Reinheit des Aluminiumhydroxidprodukts ab, sollte Jedoch im allgemeinen so sein, dass das im abgetrennten Aluminiumhydroxidkuchen begleitende Natriumaluminat und das auf dem Kuchen abgeschiedene oder im Kuchen enthaltene Natriumoxalat.im wesentlichen abgewaschen, werden kann, oder es sollte wenigstens gleich der oder mehr, als die Flüssigkeitsmenge sein, die im Kuchen enthalten ist, der in den Waschabschnitt der Stufe C eingeführt wird. Im allgemeinen soll es nicht weniger als 10 Gew.-^, vorzugsweise nicht weniger als 20 Gew.-^, bezogen auf Kuchen, sein. .

Als Filter und Wascheinrichtung, die in der Stufe C verwendet wird, können irgendwelche der Anlagen verwendet werden, die einen hohen Grad.an Trennung und gleichmässiges Waschen erzielen, jedoch sind solche bevorzugt, bei denen die zurückgewonnene Flüssigkeit aus dem Abtrenn- oder Filtrationsabschnitt und die zurückgewonnene Waschflüssigkeit aus dem Waschabschnitt der Stufe C getrennt abgenommen werden können. Weiter ist es wünschenswert, dass der Waschabschnitt als Gegenstrom-Mehrstufenwaschsystem ausgebildet ist, um das Waschwasser wirksam zu verwerten. Diese Art von Filtrations-

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und Wascheinrichtung umfasst ein horizontales tischförmiges Filter, ein Scheibenfilter und dergleichen.

Die im Filtrationsabschnitt gewonnene Watriumaluminatlösung · und ein Teil der Waschflüssigkeit, die beim Waschen mit heissem Wasser im Waschabschnitt der Stufe G gewonnen wird, werden durch Leitung 8 abgezogen und direkt oder nach Durchlaufen einer Natriumoxalat-Entfernungsstufe (nicht gezeigt) in die Verdampfungsstufe I eingeführt, wo sie konzentriert und dann in das Bayer-Verfahren rückgeführt'werden. Der verbleibende Teil der gewonnenen Waschflüssigkeit oder der verdünnten Flüssigkeit, die von dem angegebenen Waschabschnitt der Stufe C abgenommen ist und eine verhältnismässig geringe Konzentration an Alkali hat, werden in die Waschstufe F für das Impfmaterial durch Leitung 7 eingeführt. Das gewaschene Aluminiumhydroxidprodukt wird durch Leitung 6 zur Calcinierungsstufe D geführt und nach dem Calcinieren als Aluminiumoxid, das Endprodukt, durch Leitung 9 abgezogen.

Andererseits wird die Aluminiumhydroxid als Impfmaterial und Ndtriumaluminatlösung enthaltende Aufschlämmung, die in der Klassierungsstufe B getrennt werden, in die Klassierungsstufe durch Leitung 4- eingeführt.

Die Klassierungsstufe E ist im allgemeinen mit einem Eindicker, einem Zyklonseparator, einem Filter oder einer Kombination davon ausgestattet. Die in diese Stufe eingeführte Aufschlämmung wird in Impfaluminiumhydroxid-Aufschlämmung und eine Katriumaluminatlösung getrennt, welche feine Aluminiumhydroxidteilchen enthält. Eine vorbestimmte Menge des Impfaluminiumhydroxids wird in die Waschstufe F durch Leitung 10 eingeführt, und der verbleibende Teil wird zur Ausfällungsstufe A durch Leitung 12 zurückgeführt. Die in der Stufe E klassierte Natriumaluminatlösung wird, entweder direkt oder nach Konzentrieren in der Verdampferstufe I, zu der Auf-

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schlussstufe durch die Leitungen 11 und 2.1 zurückgeführt, wo sie wieder für die Extraktion von Aluminiumoxid aus Bauxit verwendet wird.

Das in die Waschstufe JF eingeführte Impfaluminiumhydroxid wird mit einer Waschflüssigkeit gemäss der vorliegenden Erfindung, im allgemeinen die zurückgewonnene Waschflüssigkeit, vorzugsweise die verdünnte Flüssigkeit, welche durch Leitung 7 aus .der Abtrenn- bzw. Ultrations- und Waschstufe C für das Aluminiumhydroxidprodukt eingeführt wird, gewaschen.

Die in die Stufe F von der Stufe E durch Leitung 10 eingeführte Impfhydroxidaufschlämmung umfasst eine Natriumalaminatlösung, die 100 bis 200 g/l an Alkali (als Ka₂O) enthält und Aluminiumhydroxidteilchen, die mit organischen Substanzen, beispielsweise Natriumoxalat, das darauf abgeschieden oder darin enthalten ist, verunreinigt ist und deren Gehalt 0,1 bis 2.0 Gew.-% (als NaρCpO^,), bezogen auf die in der Aufschlämmung enthaltene Festsubstanz, ausmacht, je nach der Art von Aluminiumerzen und Arbeitsbedingungen.

Die Wirksamkeit des erfindungsgemässen Verfahrens wird noch besser mit der Abnahme der Alkalikonzentration einer Waschflüssigkeit, die zum Waschen des Impfhydroxids zur Gewinnung der wertvollen Alkalikomponenten verwendet wird, sowie mit der Annäherung der Natriumoxalatkonzentration an die Sättigungsgrenze. Demgemäss ist es bevorzugt, eine solche Waschflüssigkeit, welche die obigen Bedingungen erfüllt, aus der Abtrenn- und Waschstufe G auszuwählen. Es ist wirtschaftlich vorteilhaft,eine Flüssigkeit zu verwenden, die eine Sättigung von 0,5 oder mehr, vorzugsweise 0,7 oder mehr, an Natriumoxalat und einen Alkaligehalt, von 50 g/l oder weniger (als NapO) aufweist.

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Es genügt die zur Rückgewinnung von Alkali in der Stufe F verwendete Waschflüssigkeit in solcher Menge anzuwenden, dass die Natriumaluminatkonzentration einer Flüssigkeit, die an dem Impfaluminiumhydroxid haftet,.nach, dem Waschen praktisch gleich derjenigen der Waschflüssigkeit ist. Im allgemeinen beträgt die Menge sn Waschflüssigkeit etwa Gew.-% oder mehr., vorzugsweise etwa 20 Gew. —% oder mehr, bezogen auf die Festsubstanz der Impfaufschlämmung, welche durch die'Leitung 10 eingeführt wird.

Ausserdem kann die durch Leitung 7 eingeführte Waschflüssigkeit geeignet gekühlt werden, um den Sättigungsgrad an Natriumoxalat darin zu erhöhen. In der vorliegenden Erfindung bezieht sich der Sättigungsgrad von Natriumoxalat auf das Konzentrationsverhältnis von Natriumoxalat, das in einer Waschflüssigkeit vorliegt, welche für das erste Waschen des Impfmaterials verwendet wird, zu dem in dieser Flüssigkeit beim Gleichgewichtszustand löslichen Natriumoxalat.

Gemäss der Erfindung erfolgt, wenn das Impfaluminiumhydroxid i^i einer Waschflüssigkeit gemäss der Erfindung gewaschen wird, um den begleitenden Alkaligehalt in diese Flüssigkeit zur Rückgewinnung zu überführen, kaum eine Auflösung von Natriumoxalat, das darauf abgeschieden ist, in diese Waschflüssigkeit. Demgemäss können 60 bis 95 f° des Natriumaluminats, das das Impfaluminiumhydraxid begleitet, zurückgewonnen werden, ohne praktisch Natriumoxalat in die Waschflüssigkeit zu lösen.

Die von der Waschstufe F abgezogene Waschflüssigkeit wird direkt oder nach Konzentrieren in der Verdampfungsstufe I der Aufschlussstufe durch die Leitungen 14 und 2.1 für die Extraktion von Aluminiumoxid aus Bauxit zugeführt. Das in Stufe F gewaschene Impfmaterial wird in die zweite Waschstufe G durch Leitung 13 eingeführt.

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In der zweiten. Waschstufe G für das Impfmaterial wird das vom begleitenden Natriumaluminat praktisch freie Impfhydroxid mit heissem Wasser gewaschen, das durch die leitung 15· zugeführt wird, um Natriumoxalat zu entfernen. Danach wird das praktisch von Natriumoxalat befreite Impfmaterialvon der Waschflüssigkeit abgetrennt., die Natriumoxalat gelöst enthält. Im allgemeinen wird dieser Arbeitsgang mit bekannten Mitteln durchgeführt, beispielsweise unter Verwendung eines Filters, der mit einer Waschvorrichtung versehen ist,^; oder durch ein geeignetes System, das ein Gefäss aufweist, welches mit einem Rühren zum Auflösen von auf dem Impfmaterial abgeschiedenen Natriumoxalat in warmem Wasser versehen ist (im folgenden als Resuspendiergefäss bezeichnet) und einem Separator zur Abtrennung von Waschflüssigkeit vom Impfmaterial. Im letzteren System wird das feine Aluminiumhydroxid als Impfmaterial in das Eesuspendiergefäss durch Leitung 13 eingeführt und in heisses Wasser mit etwa 50 bis etwa 90⁰C gebracht, was durch Leitung 15 eintritt, und das darauf abgeschiedene Natriumoxalat wird in das heisse Wasser gelöst. Dann wird das Impfhydroxid, das praktisch frei von Natriumoxalat ist, durch einen Separator von der Waschflüssigkeit getrennt, die Natriumoxalat enthält.

Das abgetrennte Impfaluminiumhydroxid wird zur Ausfällstufe A durch Leitung 17 zurückgeführt und als Kristallisationskeime für die Ausfällung von Aluminiumhydroxidkristallen benutzt. Wenn Impfhydroxid übrig bleibt, kann es als AIuminiumhydroxidprodukt abgezogen werden. Andererseits kann die Waschflüssigkeit, welche Natriumoxalat enthält und aus der Stufe G- abgezogen wird, entweder durch Leitung 18 abgenommen oder wie folgt behandelt werden: Sie wird in die Kaustifizierungsstufe H durch Leitung 16 eingeführt, Natriumoxalat in einer Flüssigkeit wird in Wasser unlösliches Material durch Zugabe einer chemischen Substanz überführt, die mit Natriumoxalat reagieren kann, und das wasserunlösliche Material wird dann abgetrennt und entfernt. Im allgemeinen

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gehören zu solchen chemischen Substanzen Calciumverbindungen, wie gebrannter Kalk oder Löschkalk. Es kann jedoch auch eine Substanz verwendet v/erden, die keinen nachteiligen Effekt auf das Bayer-Verfahren hat, wie beispielsweise Bariumhydroxid. Es ist auch möglich, ein starkes Alkali, beispielsweise Natriumhydroxid, zu der abgezogenen Waschflüssigkeit zuzugeben und auf diese Weise Natriumoxalat daraus abzuscheiden.

Die so erhaltene natriumoxalatfreie Waschflüssigkeit wird in die Verdampferstufe I durch Leitung 19 und 21 eingeführt und dann in das Bayer-Verfahren zurückgeführt oder in ein Waschsystem für Rotschlamm (nicht gezeigt) als Waschflüssigkeit eingeführt. Andererseits wird das wasserunlösliche Material, also Oxalsäureverbindungen, durch Leitung 20 abgezogen. Es kann in hochwertige Oxalsäureverbindungen durch eine geeignete Behandlung überführt und einer geeigneten Verwendung zugeführt werden.

Die obige Erläuterung bezieht sich auf das Schema von Fig. 1, das zwei Klassierungsstufen B und E aufweist. Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, dass die in den Stufen verwendeten Klassierer eine einzige Einheit sind oder Kombinationen von zwei oder mehr Einheiten. Weiter wurde in der obigen Erläuterung eine Waschflüssigkeit oder eine verdünnte Flüssigkeit vom Waschen des Aluminiumhydroxidprodtikts verwendet. Diese Waschflüssigkeit kann jedoch auch durch deren Mischung mit frischem Wasser ersetzt werden.

Durch die oben beschriebene Erfindung ist die wirksame Waschung von Impfaluminiumhydroxid, ein Ziel der vorliegenden Erfindung, möglich. Zusätzlich dazu können aber auch die folgenden Wirkungen erzielt werden, welche von hohem technischen Wert sind:

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Λ. Im Vergleich mit den herkömmlichen Methoden für das Waschen von Impfaluminiumhydroxid kann der grösste Teil des das Impfmaterial begleitenden Natriumaluminats zurückgewonnen werden, ohne dass es wesentlich von organischen Substanzen," wie Natriumoxalat, begleitet wird.

2. Im Vergleich mit den herkömmlichen Methoden für die Rückgewinnung von Natriumaluminat, wobei man zuerst das Impfaluminiumhydroxid mit kaltem Wasser wäscht, ist die Menge an .Waschflüssigkeit, welche in das Bayer-System eintritt, so klein, dass die Menge an benötigter Verdampfungsenergie ausserordentlich vermindert werden kann.

3- Im Vergleich mit diesen Waschmethoden mit kaltem Wasser, ist die Wirksamkeit der Entfernung von Natriumoxalat pro Einheitsgewicht des Impfaluminiumoxids gross.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Sie zeigen bevorzugte praktische Ausführungsformen.

Beispiel 1 .

Ein Liter einer Aluminiumhydroxidaufschlämmung folgender Spezifikation:

Natriumoxalatgehalt: 2 Gew.~?o, bezogen auf Gesamtfeststoffe, Alkalikonzentration der Natriumaluminatlösung: 125 g/l (als Na₂O), ·

die eine Feststoffkonzentration von 684 g/l aufwies und durch Klassieren des Impfaluminiumhydroxids (Klassierungsstufe E) gemäss dem Fliessschema des in !"ig. 1 gezeigten Bayer-Verfahrens erhalten war, wurde bei 60°C einer Vakuumfiltration unterzogen, um die Feststoff/Flüssigkeitstrennung durchzuführen. Danach wurden I70 ml einer verdünnten Flüssigkeit (6O⁰C; Alkalikonzentration 25 g/l (als NapO), Natriumoxalatgehalt: 22 g/l), bestehend aus einer verdünnten Natriumaluminatlösung, die in der Waschstufe C für das AIu-

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miniumoxidprodukt gewonnen war, auf den oben als Impfmaterial abgetrennten Aluminiumhydroxidkuchen (Flüssigkeitsgehalt 2A,9 Gew.-^) auf dem Filter gegossen und Natriumaluminat im Kuchen wurde durch Saugfiltration gewonnen.

Der Kuchen wurde in 500 ml heisses Wasser (60⁰G) gegeben und das im.Kuchen enthaltene Natriumoxalat löste sich im heissen Wasser unter Rühren, worauf filtriert wurde. Das Filtrat wurde auf Natriumoxalat analysiert. Das Ergebnis ist in Tabelle I angegeben.

Vergleichsbeispiel 1

Das Verfahren wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt mit der Ausnahme, dass beim ersten Waschen des Impfaluminiumhydroxids I70 ml der verdünnten Flüssigkeit durch das gleiche Volumen an kaltem frischen Wasser (17⁰C) ersetzt wurden. Das nach dem zweiten Waschen mit heissem Wasser erhaltene Filtrat wurde auf Natriumoxalat analysiert. Das Ergebnis ist ebenfalls in Tabelle I gezeigt.

Tabelle I

■ Analyse des" Filtrate Verhältnis von Na_p0 (g/1) Natriumoxalat NapO/Natrium- ² (g/l) oxal^t

Beispiel 1 9,3 2.5,8 0,36

Vergleichsbeispiel 1 -6,3 15,3 0,41

Aus Tabelle I ist ersichtlich, dass gemäss der vorliegenden Erfindung eine beträchtliche Menge an wertvollem Natriumaluminat ohne Zugabe von frischem Wasser für das erste Waschen zurückgewonnen werden kann und dass ausserdem das auf dem Impfaluminiumhydroxid abgeschiedene Natriumoxalat fast vollständig davon entfernt werden kann.

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ORiGiNAL fN

Beispiel 2

Ein Liter der gleichen Aluminxumhydroxidaufschlämmung wie in Beispiel 1 wurde bei 60⁰C vakuumfiltriert, um die Feststoff/Flüssigkeitstrennung durchzuführen. Danach wurden .jeweils 34-0 inl von zwei Anteilen einer verdünnten Flüssigkeit (Na₂O: 25 g/l; Natriumoxalatgehalt: 15 g/l) eine von 60⁰C und die andere von AO⁰C, bestehend aus einer verdünnten Natriumaluminatlösung, die bei der Waschstufe C für das Aluminiumhydroxidprodukt erhalten war, auf den oben abgetrennten Aluminiumhydroxidkuchen auf dem Filter gegossen, und das Natriumaluminat im Kuchen wurde durch Saugfiltration der verdünnten Flüssigkeit gewonnen.· Die verdünnte Flüssigkeit von 60° C hatte einen Sättigungsgrad von 0,7 an Natriumoxalat, während der andere Teil von 4-0⁰C praktisch gesättigt war. In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurde der Kuchen in 500 ml heisses Wasser (60°C) gegeben und das im Kuchen enthaltene Natriumoxalat wurde in heissem Wasser unter Rühren gelöst, worauf abfiltriert wurde. Das Filtrat wurde auf Alkalikonzentration (als NapO) und auf seinen Natriumoxalatgehalt analysiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle II gezeigt.

	Tabelle	II	Natri'	ltnis
Temperatur der Waschflüssigkeit - bei der ersten Waschung	Analyse des	Filtrats	O 0	a₂0/ umoxalat
6O⁰C 4-O⁰C ' .. '	NapO (g/l)	Natriumoxalat -.· (s/i) ·		,26 ,24-
5,8 5,8	22,2 24-,5

Aus Tabelle II ist folgendes ersichtlich: Selbst beim Waschen mit der verdünnten Natriumaluminatlösung,bei welcher die Natriumoxalatkonzentration nicht die Sättigung erreicht, ist die Wirksamkeit der Entfernung von Natriumoxalat höher als im Vergleichsbeispiel 1, obwohl etwas Natriumoxalat gelöst

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wird. Beim Waschen mit der verdünnten Flüssigkeit (4O⁰C) mit einem erhöhten Sättigungsgrad an Natriumoxalat ist die Wirksamkeit der Entfernung von Natriumoxalat höher als beim. Waschen mit der anderen verdünnten.Flüssigkeit (60⁰C). Es ist somit verständlich, dass die Entfernung von Natriumoxalat wirksamer wird, wenn der Sättigungsgrad von Natriumoxalat in der Waschflüssigkeit zunimmt. -

Beispiel 3

Eine verdünnte Natriumaluminatlösung, die Natriumoxalat· enthielt und bei der Waschstufe von Impfaluminxumhydroxid (Waschstufe G in Fig. 1) erhalten wurde, wurde für das Waschen des Impfmaterials wie nachfolgend beschrieben, verwendet.

Ein Liter der gleichen Aluminiumhydroxidaufschlämmung wie in Beispiel Λ wurde bei der Waschstufe F der Fig. 1 vakuumfiltriert, um für das Impfaluminxumhydroxid die Feststoff/ Flüssigkeitstrennung durchzuführen. Der abgetrennte Aluminiurnoxidkuchen (Flüssigkeitsgehalt 24-,9 Gew.-#) wurde in die Waschstufe G für das Impfmaterial eingeführt. Der Kuchen wurde in 800 ml heisses Wasser (60⁰C) gegeben. Nach Auflösen des im Kuchen enthaltenen Natriumoxalats in das heisse Wasser unter Rühren wurden 880 ml Filtrat (50⁰C, Na₂0-Gehalt 23 g/l, Natriumoxalatgehalt 14- g/l) durch Filtration erhalten.

Danach wurden als erster Arbeitsgang I70 ml des Filtrats, das in Stufe G erhalten wurde, wie durch die gestrichelte Linie 23 der Fig. 1 angedeutet, auf den Aluminiumhydroxid-Impfkuchen gegossen, der durch Vakuumfiltration bei 60 C aus einem Liter der Aufschlämmung erhalten war, welche bei der Klassierungsstufe des Impfaluminiumhydroxids (Stufe E in Fig. 1) erhalten war, und das im Kuchen enthaltene Natriumalumihat wurde durch Saugfiltration gewonnen.

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ORJGINAL INSPECTED

Dann wurde der filtrierte Kuchen in die Waschstufe G für das Impfaluminiumhydroxid eingeführt. Der Kuchen wurde in 400 ml heisses Wasser (60⁰C) gegeben und das im Kuchen enthaltene Natriumoxalat im heissen Wasser unter Rühren gelöst. Nach Filtration -wurden 580 ml IiItrat erhalten.

Dieser, erste, oben beschriebene Arbeitsgang, wurde sechsmal wiederholt. ■

Die analytischen Ergebnisse des Filtrats bei jedem Arbeitsgang sind in Tabelle III gezeigt.

	O	Tabelle	III	Verhältnis
Anzahl der	1	Analyse	des ITiltrats	von NapO/ Na triumoxala t
gänge	2	Na₂O (g/l)	Natriumoxalat (g/l)	1,64
3	23,0	14,0	0,40
•4	10,3	25,5	0,24
5	7,0	28,6	0,21
6	6,1	29,7	0,20
5,9	30,0	0,19
5,8	30,1	0,20
5,9	30.0

Aus Tabelle III ist ersichtlich, dass gemäss der Erfindung eine verdünnte Watriumaluminatlösung, die Natriumoxalat enthält, beispielsweise eine solche, die aus der Waschstufe G des Impfaluminiumhydroxids erhalten ist, für die Waschung des Impfmaterials zur Rückgewinnung von Alkali verwendet werden kann. Als Ergebnis kann eine beträchtliche Menge des wertvollen Natriumaluminats zurückgewonnen werden, ohne frisches Wasser für die Gewinnung des Alkalimaterials zugeben

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ORIGINAL INSPECTED

zu müssen und ausserdem kann das auf dem Impfaluminiumhydroxid abgeschiedene Natriumoxalat praktisch völlig davon entfernt v/erden.

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Claims

MÜLLER-BORE · DBUFEL -SCHÖN · HERTEL • PATENTANWÄLTE OR. WOLFGANG MÜLLER-BORE (PATENTANWALTVON 1927-1975) DR. PAUL QEUFEL. DIPL.-CHEM. OR. ALFRED SCHÖN, DIPL-CHEM. WERNER HERTEL. DIPL.-PHYS. - 8· Ma/ J979 • ■ ■ - S 32.04 - D/n Sumitomo Aluminium Smelting Company, Limited, Verfahren zur Abtrennung von gefälltem Aluminiumhydroxid ■ ' PA TEN. TANSPEtIOHE

1. Verfahren zur Abtrennung von gefälltem Aluminiumhydroxid aus einer Natriumaluminatlösung durch Zugabe von Aluminiumhydroxid als Impfmaterial zu einer geklärten wässrigen Lösung von Natriumaluminat zur Ausfällung von Aluminiumhydroxid, Rückführung eines Teils des gefällten Aluminiumhydroxids als Impfmaterial zur Ausfällungsstufe für Aluminiumhydroxid und Waschen des verbleibenden Teils des gefällten Aluminiumhydroxids und Abziehen dieses Aluminiumhydroxids als gesuchtes Produkt unter Verbesserung der Wirksamkeit und zur wirtschaftlichen Rückgewinnung von kaustischen Bestandteilen und Entfernung von Natriumoxalatvereunreinigungen aus dem Aluminiumhydroxid-Impfmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass man das Aluminiumhydroxid-Impfmaterial

MÜNCHEir 89 · SIEBEItTSTR. 4 · POSTFACH 800720 · KABEL: HtTEBOPAT · TEI.. (O80> 474005 » TELEX 5-24283

mit einer Waschflüssigkeit wäscht, die eine im wesentlichen gesättigte Konzentration an Natriumoxalat und einen nur geringen Gehalt an kaustischen Bestandteilen aufweist, und somit begleitendes Natriumaluminat darin rückgewinnt und dann das Impfmaterial mit heissem Wasser wäscht und dann als Impfmaterial für die Ausfällungsstufe von Aluminiumhydroxid im Kreislauf zurückführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Waschflüssigkeit eine Konzentration an kaustischem Material von 50 g/l oder weniger (als Na gO) und einen Sättigungsgrad von 0,5 oder mehr an Natriumoxalat aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Waschflüssigkeit einen Sättigungsgrad von 0,7 oder mehr aufweist.

4-, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Waschflüssigkeit eine zurückgewonnene Waschflüssigkeit verwendet wird, die aus dem Waschen des als Produkt gewonnenen Aluminiumhydroxids abgezogen würde.

5- Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zurückgewonnene Waschflüssigkeit auf einen Zustand abgekühlt wird, wo sie praktisch die Sättigungskonzentration an Natriumoxalat aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass heisses Wa;
verwendet wird.

dass heisses Wasser mit einer Temperatur von 50 bis 90°C

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