DE3138054A1

DE3138054A1 - Verfahren zur gewinnung von alkalien und titansulfat

Info

Publication number: DE3138054A1
Application number: DE19813138054
Authority: DE
Inventors: Kazimierz Bohdan Kraków Bogdanowicz; Anna Derdacka-Grzymek; Jerzy Prof. Dr. Warszawa Grzymek; Wieslaw Grzymek; Zofia Dr.-Chem. Kraków Konik; Zygmunt Olear; Bronislaw Opole Weryñski
Original assignee: Akademia Gomiczo Hutnicza
Current assignee: Akademia Gomiczo Hutnicza
Priority date: 1981-09-24
Filing date: 1981-09-24
Publication date: 1983-04-07
Also published as: DE3138054C2

Description

Vrfahren zur Gewinnung von Alkalien und Titansulfat
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Alkalien und Titansulfat aus Rotschlammen und ähnlichen natürlichen Rohstoffen oder industriellen Abfällen.
Es ist ein Verfahren zum teilweisen Wiedergewinnen von Natriumoxid aus dem Schlamm durch die Einwirkung von Calciumhydroxid unter Gewinnung von Natriumhydroxid bekannt.
Das Verfahren besteht darin, daß der Abfall-Rotschlamm in einer 6-12%-Suspension mit Branntkalk angesetzt wird.
Jedoch kann man dabei auch nach 4 bis 8 Stunden der Reaktion bei 358 - 3730K lediglich 10 bis 25 % wiedergewinnen. Da der Calciumgehalt erhöht wird, erhöht sich die wiedergewonnene Natriumhydroxidmenge nur bis zu einem gewissen Punkt, über welchem schon kein Wiedergewinn mehr erfolgt.
Ein anderes Verfahren zur Alkaliwiedergewinnung aus Rotschlamm besteht darin, daß ein Gemisch aus Rotschlamm, Branntkalk und Huminsäure oder Suminsäurenderivate im Wassermedium aufgelöst wird. Die erhaltene Suspension wird bei einer Temperatur von ca- 3530K bis ca. 3730K während 1 bis 6 Stunden intensiv gerührt. Während dieser Zeit geht ein großer Teil der Aik1jmetalle aus dem Rotsch1Pz:--in~die Lösung als Huminate alkalischer Metalle huber, welche entweder unmittelbar benutzt oder vor dem Einsatz in Hydroxide oder Carbonate überführt werden können.
Titan und seine Verbindungen sind bisher nicht aus Rotschlämmen wiedergewonnen worden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche Verarbeitungsbedingungen der Rotschlämme zu schaffen, damit die darin enthaltenen Alkalien leicht sublimieren, sowie Titan zu solchen chemischen Verbindungen zu binden, aus welchen es leicht wiedergewinnbar sein würde.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß der Rotschlamm oder ein ähnlicher Rohstoff in einer Reduktionsatmosphäre mit Kalk und unter Calciumsulfatzugabe verschmolzen wird.
Dadurch erfolgt eine Zersetzung der alkalihaltigen Mineralstoffe, welche aufgrund ihrer Reduktion zu einer metallischen Form bereits bei einer Temperatur von 1623°K leicht zu 80 % destillieren und sich dann mit Schwefelsäurenanhydrid zu Sulfaten umsetzen, welche in Form eines Sublimats, nach der Abkühlung auf den Elektrofiltern ausgeschieden werden können. Gleichzeitig reagiert der aus der Zersetzung des Calciumsulfats entstandene Calciumoxidüberschuss in dem Moment seiner Entstehung mit dem Calciumtitanat, wodurch eine feste Lösung mit defekter Struktur, d.h. eine flochtemperaturmodifikation von Perowskit Ca0.Ti02 gebildet wird. Nach der Abscheidung von Eisen nach einer bekannten Methode, Abkühlung der Schlacke und Auslaugen des Aluminatoxids, wird der Rückstand, enthaltend CaO.TiO2,mit Schwefelsäure angesetzt, wodurch eine itansulfatlösung entsteht, aus welcher durch weitere Verarbeitung metallisches Titan oder Titanoxid gewonnen werden kann.
Beispiel: Getrockneter Rotschlamm mit folgender chemischer Zusammensetzung: SiO 12,8 5' Fe203 25,6 & Al203 24,7 5' TiO2 9,7 % CaO 8,8 % SO3 0,7 5' Na2O 5,9 5' K20 0,6 5' MnO2 0,1 % Rückstand 0,2 % Röstverlust 10,8 5' wurde mit Kalkrohstoff in einem Gewichtsverhältnis von 57 % des getrockneten Rotschlamms, 41 5' des Calciumcarbonats und 2 5' Anhydrid vermischt und vermahlen und dann in einer Reduktionsatmosphäre geschmolzen. Während des Schmelzens bereits bei einer Temperatur von 16230K erfolgt eine Zersetzung der alkalihaltigen Mineralstoffe, welche infolge ihrer Reduktion zur metallischen Form leicht bei einer Temperatur von 16230K in 80 % abdestilliert werden können und dann mit dem Schwefelsäurenanhydrid zu Sulfaten gebunden werden, welche in Form eines Sublimats, nach Abkühlung auf den Elektrofiltern, ausgeschieden werden. Gleichzeitig reagiert der aus der Zersetzung des Calciumsulfats entstandene Calciumoxidüberschuß mit dem Calciumtitanat und bildet eine feste Lösung mit defekter Struktur, d.h. eine Hochtemperaturmodifikation von Perowskit CaO.TiO2 Nach der Sublimation der Alkalien und Erreichen einer Temperatur von 18230K wird das reduzierte Eisen von der geschmolzenen Schlacke abgetrennt. Dann wird die Schlacke nach einem bekannten Verfahren mit einer Geschwindigkeit von ca. 2850K/min bis auf 9730K abgekühlt. Infolge dieser Abkühlung unterliegt die Schlacke in 100 % einer Selbst zersetzung zu einem Feinstaub mit durchschnittlicher Korngröße von ca. 30 µm. Die zersetzte Schlacke enthält eine kristalline, polymorphe Hochtemperaturmodifikation von 12 CaO. 7Al203 und eine Hochtemperaturmodifikation von Perowskit CaO.TiO2.
Dann wird die zersetzte Schlacke mittels einer 6%-igen Sodalösung zwecks Wiedergewinnung des Aluminiumoxids ausgelaugt, welches in die Lösung in Form von Natriummethaaluminat übergeht. Der Rückstand nach dem Aluminiumauslaugen weist folgende chemische Zusammensetzung auf: SiO2 13,8 % Fe2O3 0,05 % Al203 5,0 P TiO2 10,2 5' CaO 55,3 % SO2 0,07 % Na20 0,5 5' K20 0,0 5' Röstverlust 14,5 5' Nach erstem Durchwaschen mit heißer verdünnter Schwefelsäure wird der 17,3 Gew.-5' von CaO.Ti02 enthaltendem Rückstand während 1/2 Stunde mit 62%-iger Schwefelsäure in einem Verhältnis von 1:5 bei einer Temperatur von ca.
3630K gerührt. Das Titan geht unter der Einwirkung der Schwefelsäure in die Lösung in 70 Gew.-% in Form von Titansulfat über. Die dekantierte und defiltrierte Lösung von Titansulfat wird eingedampft. Der Rückstand von der filtrierten Titansulfatlösung wird bei 6230K geröstet, wobei gleichzeitig die darin enthaltene Schwefelsäure wiedergewonnen wird. Der Niederschlag wird darauS pulverisiert. Der entstandene weiße Stoff weist gute Bindeeigenschaften des Baugipses auf, nimmt leicht Farben auf und kann zur Herstellung von Edelputzen und farbigen Mörteln eingesetzt werden. Das gewonnene Bindemittel weist folgende chemische Zusammensetzung auf: SiQ2 8,4 % Fe2O3 0,0 5' TiO2 1,7 % CaO 33,5 % SO3 48,2 % Röstverlust 8,0 % Rückstand 0,2 °% Aus einem Gewichtsteil von Rot schlamm wurden 0,177 Gewichtsteil des Roheisens - Fe 0,198 Gewichtsteil des Aluminiumoxids - Al203 0,151 Gewichtsteil des Titans in Form von TiO2.S04.H20, darunter 0,067 Gewichtsteile von Ti02 0,057 Gewichtsteile von Alkalien 0,920 Gewichtsteile des Bindemittels gewonnen.

Claims

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von Alkalien und Titansulfat, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß man Rotschlamm oder einen ähnlichen Rohstoff in einer Reduktionsatmosphäre mit Kalk und unter Calciumsulfatzugabe schmilzt und dann aus den zu Metall rediuzierten Alkalien bereits bei einer Temperatur von etwa 16230K die Alkalien in Form eines Sublimats wiedergewinnt, wonach nach Abtrennung des Eisens, Abkühlung der Schlacke und Auslaugen des Aluminiumoxids in bekannter Weise der eineHochtemperaturmodifikation von Perowskit CaO.Tip2 enthaltende Rückstand mit Schwefelsäure angesetzt wird, woraus eine Titansulfatlösung gewonnen wird.