DE3206110A1

DE3206110A1 - Verfahren zur herstellung von grobkoernigem aluminiumhydroxid

Info

Publication number: DE3206110A1
Application number: DE19823206110
Authority: DE
Inventors: Takuo Harato; Hisakatsu Kato; Yasumi Niihama Shiozaki; Koichi Yamada
Original assignee: Sumitomo Aluminium Smelting Co Ltd Osaka; Sumitomo Aluminum Smelting Co
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1981-02-20
Filing date: 1982-02-19
Publication date: 1982-09-09
Also published as: CA1160816A; BR8200890A; US4364919A; JPS57140316A; AU529692B2; DE3206110C2; AU8038382A; JPS6323131B2

Description

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Henkel, Kern, Feiler &- Hanzel Patentanwälte

Registered Representatives

before the

European Patent Office

SUMITOMO ALUMINIUM SMELTING CO., LTD., OSAKA, JAPAN

Möhlstraße 37 D-8000 München 80

Tel.: 089/982085-87 Telex: 0529802 hnkl d Telegramme: ellipsoid

A6388-03 Aluminium Dr. F/to

Verfahren zur Herstellung von grobkörnigem Aluminiumhydroxid

BESCHREIBUNG

Verfahren zur Herstellung von grobkörnigem Aluminiumhydroxid .

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung

von Aluminumoxid nach dem gegebenenfalls modifizierten 15

Bayer-Verfahren, insbesondere ein Verfahren zur wirtschaftlichen Herstellung von grobkörnigem Aluminiumhydroxid in hoher Ausbeute im Rahmen der Herstellung von Aluminiumoxid aus Bauxit nach dem Bayer-Verfahren,

wobei das angestrebte grobkörnige Aluminiumhydroxid 20

eine geringere Zerfallneigung zu einem Pulver beim Calcinieren aufweist.

Das nach dem beschriebenen Verfahren erhaltene Aluminiumoxid wird bekanntlich als Rohmaterial zur Herstellung 25

von Aluminium verwendet, wobei dieses Rohmaterial nach der Korngröße des Aluminiumaxids in zwei Gruppen klassiert wird, d.h. es fallen 1. ' mehliges Aluminiumoxid mit mehr als 20 Gew.-% Körnchen einer Teil-

„_. chengröße von unter 0,044 mm (325-mesh-Tyler) und

2. sandiges Aluminiumoxid mit 10 bis 15 Gew.-% Körnchen einer Teilchengröße von unter 0,044 mm (325-mesh Tyler) an. In zunehmendem Maße wird infolge einer Automatisierung der elektrolytischen Aluminiumherstellung und dgl.

ok sandiges Aluminiumoxid, d.h. grobkörniges Aluminiumhydroxid zum Einsatz gebracht.

Zur Befriedigung des zunehmenden Bedarfs an grobkörnigem Aluminiumhydroxid wurde ein Verfahren zur

wirtschaftlichen Herstellung von grobkörnigem Alum-5

miniumhydroxid geringerer Zerfallneigung zu einem feinen Pulver beim Calcinieren in einem Gasstrom oder in aufgewirbeltem Zustand entwickelt, wobei das grobkörnige Aluminiumhydroxid in hoher Ausbeute anfällt (vgl. DE-OS 30 30 631). Das bekannte Verfahren beruht auf der Erfahrung, daß im Falle, daß die das grobkörnige Aluminiumhydroxid bildenden Kristalle aus k-oagülierten Massen der Primärkörnchen mit vornehmlich einer Korngröße von 10 bis 30 μπι bestehen, eine sehr hohe Beständigkeit gegen ein Zerfallen zu einem feinen Pulver erreichbar ist.

Erreicht wird dies gemäß den Lehren der DE-OS 30 30 631 im Rahmen eines Verfahrens zur Herstellung von::grobkÖrnigerr. Aluminiumhydroxid aus einer nach dem Bayer-Verfahren hergestellten und ein Molverhältnis Na₂O, ausgedrückt als Natriumhydroxid, zu Al₉O-, in Lösung von weniger als 1,8 aufweisenden, übersättigten Natriumaluminatlösung durch Aufteilen der-

or- selben in zwei Ströme im Verhältnis 30 bis 70 zu 70 bis 30 L'iol~%,Beimpfen des einen Stroms mit rückgeführteny feinkörnigem Impfaluminiumhydroxid in einer Menge von 30 bis 150 kg/m³ Natriumaluminatlösung, Reagierenlassen des beimpften Stroms bis zum Erreichen eines MoI-Verhältnisses Na^O/Al-O^ in der Natriumaluminatlösung von 1,8 bis 2,6, Abkühlen des anderen Stroms der Natriumaluminatlösung auf eine ausreichend niedrige Temperatur, um bei Zugabe zu dem beimpften Strom die Temperatur des beimpften Stroms der Natriumaluminatlösung um mindestens 3°Ctzu erniedrigen, Zugabe zu dem beimpften Strom der NatriumaluminataufschlSmmung

und Reagierenlassen der erhaltenen Mischung bis zum Erreichen eines Molverhältnisses Na₂CVAl₂O₃ von mindestens 2,6, sowie Abtrennen, Waschen und Calcinieren des grobkörnigen Produkts, indem neben dem rückgeführten Impfaluminiumhydroxid pro m³ Natriumaluminatlösung 0,05 bis 2 kg feinkörnigem Aluminiumhydroxids einer durchschnittlichen Korngröße von weniger als 10 μπι als Impf mittel einem der Ströme der Natriumaluminatlösung einverleibt werden, dieser Strom der Natriumaluminatlösung so lange reagieren gelassen wird, bis sein Molverhältnis Na-O/Al-O., zwischen 1,8 und 2,6 liegt, zu der hierbei erhaltenen Natriumaluminataufschlämmung der andere Strom der Natriumaluminatlösung, der bis auf eine

ausreichend niedrige Temperatur abgekühlt wurde, um die 15

Temperatur der ein Molverhältnis von 1,8 bis 2,6 aufweisenden Natriumaluminataufschlämmung um mindestens 3⁰C zu erniedrigen, und rückgeführtes Impfaluminiumhydroxid in einer Menge von 30 bis 150 kg/m³ der gesamten Natriumaluminataufschlämmung zugegeben werden und dann die gekühlte Natriumaluminatmischaufschlämmung bei einer Temperatur von nicht mehr als 70 ⁰C reagieren gelassen wird, bis das Molverhältnis Na₂CVAl₂O₃ der Mischung einen Wert von 2,6 bis 4,0 erreicht hat.

Nachteilig an dem bekannten Verfahren ist, daß man als Impfaluminiumhydroxid getrennt zubereitetes feinkörniges Aluminiumhydroxid einer durchschnittlichen Teilchengröße von 10 (im oder weniger benötigt, d.h. das zum Beimpfen

_ao verwendete feinkörnige Aluminiumhydroxid muß durch Kühlen einer und/oder Zusatz eines Aluminiumhydroxidgels zu einer getrennt zubereiteten Natriumaluminatlösung hergestellt werden. Folglich müssen bei Durchführung des bekannten Verfahrens die Korngrößen und Mengen des zum

O₅ Beimpfen verwendeten feinkörnigen Aluminiumhydroxids durch komplizierte Maßnahmen einschließlich einer getrennten

Stufe zur Herstellung des feinkörnigen Aluminiumhydroxids gesteuert werden, was zu einer Erhöhung der Gesamtproduktionskosten führt.
5

Umfangreiche weitere Untersuchungen haben nun dazu geführt, daß sich grobkörniges Aluminiumhydroxid auf wirtschaftliche Weise und in hoher Ausbeute herstellen läßt, wenn man in der bislang bekannten Vorrichtung für die Fällungsbehandlung eine spezielle Kombination von Wachstumsfällungstanks, in denen jeweils im selben Tank das gefällte feste Aluminiumhydroxid länger verbleiben kann als die Natriumaluminatlösung, und Fällungstanks, in denen eine vollständige Vermischung erfolgt, benutzt. In diesem Falle kann man dann auf die getrennte Herstellung von zum Beimpfen verwendetem feinkörnigen Aluminiumhydroxid verzichten.

Der Gegenstand der Erfindung ist in den Patentansprüchen

näher gekennzeichnet.

Im folgenden wird das Verfahren gemäß der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 Ein Fließschema einer Ausführungsform des

erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 2 ein Beispiel für einen im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendbaren Wachstumsfällungstank bzw. Fällungstank, in dem ein Kristallwachstum erfolgen kann.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in der ersten Fällungsstufe gemäß Fig. 1 Fällungs-

tanks 31 und 32, in denen praktisch eine vollständige b

Vemischung erfolgt, verwendet. Eine ein Molverhältnis Na₂O (ausgedrückt als Natriumhydroxid) zu Al-O₃ von ■ weniger als 1,8 aufweisende , übersättigte Natriumaluminatlösung wird über Leitungen 1 und 2 dem Fällungstank 31 zugeführt. Dem Fällungstank 31 wird ferner über eine Leitung 4 getrennt rückgeführtes Impfaluminiumhydroxid zugeführt, um in der übersättigten Natriumaluminatlösung eine Keimbildung zu verhindern. Indem man die Natriumalumiantlösung auf einer Temperatur von 65° bis 85⁰C hält, agglomerieren die einer Keimbildung unterworfenen Kristalle von Aluminiumhydroxid und rückgeführtem Impfgut. Die Lösung wird so lange reagieren gelassen, bis das Molverhältnis einen Wert von 2,0 bis 2,4 angenommen hat.

2Q In der zweiten Fällungsstufe, die in Fällungstanks 35 und 36 gefahren wird, wird die aus der ersten Fällungsstufe stammende und in Form einer Aufschlämmung vorliegende Lösung durch Kühlen oder Zusatz einer in einem Kühler 40 gekühlten , übersättigten Natriumaluminatlösung auf einer Temperatur von 45° bis 65°C gehalten. In den Fällungstanks 35 und 36 vom sogenannten Wachstumstyp, in denen gefälltes^ festes Aluminiumhydroxid langer verbleiben kann als die im selben Tank befindliche Natriumaluminatlösung, wird die in aufgeschlämmtem Zustand vorliegende Lösung zur Ausfällung von Aluminiumhydroxid so lange reagieren gelassen , bis das Molverhältnis Na₂(VAl₂O₃ mindestens einen Wert von 2,6 angenommen hat. In den Fällungstanks wird die Konzentration an festem Aluminiumhydroxid bei 400 bis 1500 g/l Lösung gehalten.

Die aus einem letzten Fällungstank 42 vom Wachstumstyp,

r /ίο

in welchem das Molverhältnis Na-O/Al-O., einen Wert von 2,6 oder höher aufweist, über eine Leitung 14 abgelassene Natriumaluminatlösung und über eine Leitung 15 abgezogene Aluminiumhydroxidaufschlämmung werden getrennt oder nach Vereinigung Klassifiziervorrichtungen 37, und 39 zugeführt und aus diesen über Leitungen 16 und als grobkörniges Aluminiumhydroxidendprodukt und über Leitungen 18, 20, 23 und 24 als feirkörnigesAluminiumhydroxid als Rückführimpfgut abgezogen.

In der zweiten Fällungsstufe werden im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens Fällungstanks vom Wachstumstyp mit

zunehmender Konzentration an festem Aluminiumhydroxid ver-15

wendet. Es ist von wesentlicher Bedeutung, mindestens drei

derartige und in Reihe geschaltete Fällungstanks zu verwenden. Wenn das Molverhältnis Na^O/Al^O., im letzten Fällungstank vom Wachstumstyp nicht den angestrebten Wert

erreicht, werden Fällungstanks 33 und 34 üblicher Bauweise, 20

in denen eine vollständige Vermischung erfolgt (vgl. Fig. 1), stromaufwärts in bezug auf die in Reihe geschalteten Fällungstanks vom Wachstumstyp vorgesehen, um die Fällungsdauer zu verlängern. Andererseits kann auch eine weitere

Reihe von Fällungstanks vom Wachstumstyp paralell ge-25

schaltet werden.

Die erfindungsgemäß benötigten Fällungstanks vom Wachstumstyp sollen die folgenden drei Funktionen erfüllen:

1. Es muß eine Umformung der in der ersten Fällungsstufe ausgefällten Aluminiumhydroxidkörnchen erfolgen, da sie eine unregelmäßige, traubenförmige Form aufweisen^

2. das Kornwachstum muß gefördert werden»und

3. es muß durch eine Sekundärkeimbildung das Entstehen von feinkörnigem Aluminiumhydroxid gefördert werden.

Aufgrund von Untersuchungen hat es sich gezeigt, daß grobkörniges Gut in der ersten Fällungsstufe hauptsächlich infolge Körnchenagglomeration gebildet wird. Das gebildete körnige Gut besitzt jedoch nicht immer eine spezielle Form und enthält Körnchen unregelmäßiger, traubenförmiger Form. Wenn ein solches körniges Gut weiter wachsen gelassen wird/ z.B. bei der Umwälzung in der Fäl lungs stufe, kommt es bei der Umwälzung zu einem Zerbrechen der Körner unter Bildung von Körnern einer Größe von 20 bis 40 um.

Darüber hinaus besitzen die hierbei erhaltenen Körner eine geringere Neigung sich zu einem grobkörnigen Gut zu vereinigen. Somit gehen die Körner lediglich durch Wachstum der Primärkristalle in gröbere Kristalle über, so daß

2Q man also das gewünschte grobkörnige Aluminiumhydroxid nicht erhält. Zur Verbesserung dieser Engpaßsituation wird die Feststoffkonzentration der in aufgeschlämmter Form vorliegenden Lösung in den Fällungstanks vom Wachstumstyp bei 400 bis 1500 g/l gehalten, um den unregelmäßig geformten Körnchen durch Körnchenkollision vor dem Ablauf einer festen Agglomeration infolge des Wachstums der primären unregelmäßig geformten Körnchen eine kugelige Form zu geben. Ferner handelt es sich bei den Fällungstanks vom Wachstumstyp , wie ihr Name bereits sagt, um solche, die ein Kristall- oder Kornwachstum der eine neue Form aufweisenden Körnchen zu dem festen grobkörnigen Gut ermöglichen. Vorzugsweise sollten jedoch nicht vier oder mehr Fällungstanks vom Wachstumstyp in Reihe geschaltet werden, da das Wachstum zu stark verläuft und dabei die Widerstandsfähigkeit des grobkörnigen Guts gegen einen Zerfall zu einem feinen Pulver beim Calcinieren sinkt.

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Andererseits begünstigen die sonstigen Bedingungen in der zweiten Fällungsstufe/ d. h. die Einhaltung einer Tempera-

_ tür der Natriumaluminatlösung von 4 5° bis 60⁰C bei höherem b

Molverhältnis Na-O/AljO- als es die der ersten Fällungsstufe zugeführte Natriumaluminatlösung aufweist, die Bildung feiner Kristalle. Dies ist auf einen Zerfall der unregelmäßig geformten Körnchen durch Körnchenkollision _n und auf die sog. Sekundärkeimbildung zurückzuführen.

Bislang wurde diese Erscheinung als für die Herstellung von grobkörnigem Aluminiumhydroxid unerwünscht angesehen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß sich diese Erscheinung im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von grobkörnigem Aluminiumhydroxid guter Zerfallbeständigkeit zu einem feinen Pulver bei der Calcinierung mit einem Gehalt an agglomerierten Körnchen aus kleinen Primärkristallen ausnutzen läßt. Wenn man die durch AbJreibuna in der zweiten Fällungsstufe gebildeten feinen Körnchen nach der Abtrennung des gewünschten grobkörnigen Aluminiumhydroxids in der Klassierungsstufe als Impfgut rückführt, braucht man nicht wie bei dem aus der DE-OS 30 30 6 31 bekannten Verfahren getrennt als Impfgut zu verwendendes feinkörniges Aluminiumhydroxid herzustellen.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die erste Fällungsstufe in der Regel bei einer Temperatur von 65 bis 80⁰C durchgeführt. Unter diesen Bedingungen wird das feinkörnige Impfaluminiumhydroxid in der ersten Fällungsstufe in einer Menge von 30 bis 150 kg/m Natriumaluminatlösung zugesetzt. Die Reaktion der Natriumaluminatlösung wird so lange ablaufen gelassen, bis das Molverhältnis Na„O/Al-0, einen Wert von 2,0 bis 2,4 angenommen hat. Wenn das Molverhältnis in der aus der Teilreaktion in der ersten Fällungsstufe in aufgeschlämmter Form vorliegenden Natriumaluminatlösung unter 2,0 liegt, sinkt das Molverhältnis in der Natriumaluminataufschlämmung nach dem Zu-

γ η

mischen der gekühlten Natriumaluminatlösung in der zweiten Fällungsstufe, wodurch unvermeidlich eine große Menge feirkörnigen Aluminiumhydroxids entsteht. Wenn andererseits .die Reaktion so lange fortgesetzt wird, bis das Molverhältnis Na₂CVAl₂O₃ über 2,4 liegt, verlängert sich die Retentionszeit der zweiten Fällungsstufe erheblich, so daß das Verfahren unwirtschaftlich wird.

Wenn die Menge an körnigem Impfgut unter 30 kg liegt, erreicht man keinen guten Aluminiumhydroxidfällungsgrad. Dieser hängt allerdings von der Temperatur der zur Fällung zugemischten Natriumaluminataufschlammung und dem Molverhältnis Na-O/Al^O-j ab. Ferner kommt es bei einer zu geringen Menge an Impfgut zu einem bevorzugten Wachstum der Primärkristalle.oder aber zu einer zu starken Keimbildung, so daß die gewünschten Kornagglomerate nicht erhalten werden. Wenn andererseits die Menge an körnigem Impfgut 150 kg übersteigt, wird der Fällungsgrad nicht mehr weiter verbessert. Es erhöht sich lediglich die Menge an in die Tanks rückzuführendem Impfgut, so daß größer dimensionierte Vorrichtungen benötigt werden. Auch hierdurch wird das Verfahren unwirtschaftlich.

Es ist nicht immer erforderlich, das körnige Impfaluminiumhydroxid an einer Stelle zuzusetzen. Dies bedeutet, daß die erste Fällungsstufe in mehrere Stufen aufgeteilt werden kann. Zu beachten ist hierbei aller-, dings, daß das Zugabeverhältnis innerhalb des genannten Bereichs über die verschiedenen Stufen hinweg insgesamt eingehalten wird. Das körnige Impfgut kann in den verschiedenen Stufen in getrennten Portionen zugesetzt werden, oder das körnige rückgeführte Aluminiumhydroxid kann vorher in einen relativ grobkörnigen Anteil und einen feinkörnigen Anteil aufgeteilt werden, wobei dann das feiner körnige Gut in der ersten Fällungsstufe, in

der wahrscheinlich eine Keimbildung erfolgt, zugesetzt wird. Hierbei werden dann die eine Keimbildung induzierende Wirkung und die Agglomerationsaktivität des f.einer körnigen Guts optimal ausgenutzt. Das grobkörnige Gut wird dagegen in der zweiten Fällungsstufe eingesetzt, in der wahrscheinlich ein Kornwachstum erfolgt.

Unter einem "körnigen rückgeführten Aluminiumhydroxid" ist das von dem grobkörnigen Aluminiumhydroxidendprodukt abgetrennte restliche körnige Aluminiumhydroxid zu verstehen. In der Regel beträgt die Teilchengröße des grobkörnigen Guts 60um oder mehr.

Das rückgeführte Impfgut einer durchschnittlichen Teilchengröße von 50 bis 90 μΐη dient vorzugsweise zur Herstellung von grobkörnigem Aluminiumhydroxid.

Wenn die durchschnittliche Teilchengröße des rückgeführten Impfguts unter 50 um liegt, bereitet es Schwierigkeiten, ein grobkörniges Produkt einer Teilchengröße von beispielsweise 90 um herzustellen. Wenn dagegen die durchschnittliche Teilchengröße des rückgeführten Impfguts über 90μπι liegt, bereitet es Schwierigkeiten, infolge einer zu geringen Oberfläche des rückgeführten Impfguts eine wirtschaftliche Fällungsgeschwindigkeit sicher zu stellen.

Unter einem in der ersten Fällungsstufe zu verwendenden "Fällungstank, in dem eine praktisch vollständige Vermischung erfolgt" ist ein mit Rührflügeln ausgestatteter Rührtank oder ein mechanischer oder pneumatischer Rührtank mit einem Saugrohr, wie er auch bisher auf dem einschlägigen technischen Gebiet verwendet wurde, zu verstehen. In einem solchen Tank läßt sich über das gesamte Tankinnere hinweg eine praktisch gleichmäßige Aufschlämmungs-

32061 UJ

konzentration erreichen.

In der zweiten Fällungsstufe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird beispielsweise ein in Fig. 2 dargestellter Fällungstank vom Wachstumstyp verwendet. Die in aufgeschlämmter Form vorliegende Natriumaluminatlösung wird dem Tank aus der ersten Fällungsstufe zugeführt und dann so lange reagieren gelassen, bis das Molverhältnis

₂₂O₃ einen Wert von 2,6 oder darüber angenommen hat. . Dabei wird die Konzentration der Natriumaluminatlösung an festem Aluminiumhydroxid auf 400 bis 1500 g/l gehalten. Die Temperatur beträgt 45° bis 65°C. Wenn die 15

Konzentration an festem Aluminiumhydroxid in einem Fällungstank vom Wachstumstyp unter 400 g/l liegt, sinkt die Kollisionshäufigkeit zwischen den festen Körnchen, so daß weniger feine Körnchen entstehen, d.h. man erhält lediglich ein grobkörniges Aluminiumhydroxid der großen Größe von Primärkristallen, d.h. ein Aluminiumhydroxid geringer Zerfallbeständigkeit zu einem Pulver bei der Calcinierung. Wenn andererseits die Konzentration an festem Aluminiumhydroxid 1500 g/l übersteigt, läßt sich

die Aufschlämmung nur noch schwierig handhaben. 25

Als Fällungstank vom Wachstumstyp kann man in der zweiten Fällungsstufe praktisch jeden Tank verwenden, sofern er im Inneren und auf seiner Außenseite so gebaut ist, daß

eine überstehende Flüssigkeit aus einer Zone überstehender 30

Flüssigkeit und eine Aufschlämmung von festem Aluminiumhydroxid aus einer dicken Schlammzone abgezogen werden können, so daß das gefällte feste Aluminiumhydroxid langer in dem Tank verbleiben kann als die in demselben

_oc Tank befindliche Natriumaluminatlösung. Vorrichtungen ob

dieses Typs sind beispielsweise aus den JP-OS 22893/73, 58458/74 und 136121/80 bekannt.

Bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine ein Molverhältnis Na_o (ausgedrückt ^z

als Natriumhydroxid) zu Al₇O₃ von weniger als 1,8 aufweisende, übersättigte Natriumaluminatlösung vorher in zwei Ströme aufgeteilt werden. Einer der Ströme kann dann mit einem Teil des rückgeführten körnigen Impfaluminiumhydroxids versetzt und so lange reagieren gelassen werden, bis das Molverhältnis Na₂OZAl₃O₃ einen Wert von 1,8 oder mehr, jedoch weniger als den Endwert der ersten Fällungsstufe (2,0 bis 2,4) angenommen hat. Danach kann die einer Teilreaktion unterworfene, in aufgeschlämmtem

. p. Zustand vorliegende Natriumaluminatlösung mit dem anderen Strom (der ursprünglichen Natriumaluminatlösung) gemischt werden, wobei letztere soweit abgekühlt wurde, daß die Temperatur des einer Teilreaktion unterworfenen Stroms der in aufgeschlämmter Form vorliegenden Natriumaluminat-

2Q lösung nach Zugabe um mindestens 3°C sinkt. Zu diesem Zeitpunkt wird auch die restliche Portion an rückgeführtem,

körnigem Impfaluminiumhydroxid zugesetzt. Dieses Vorgehen wird bevorzugt, da sich der Grad an Übersättigung der Aufschlämmung ausreichend steigern läßt. Dies hat zur Folge, daß man nach der Reaktion ein höheres Molverhältnis erreicht und daß die Reaktionsausbeute steigt.

Auf diese Weise wird die Fällung in der ersten Fällungsstufe fortgesetzt, bis das Molverhältnis Na-OZAl₂O, der Natriumaluminatlösung einen Wert von 2,0 bis 2,4 angenommen hat. Die hierbei in Form einer Aufschlämmung erhaltene Lösung wird dann in der zweiten Fällungstufe so lange reagieren gelassen, bis das Molverhältnis 2,6 übersteigt. Die dann angefallene Natriumaluminataufschlämmung wild in üblicher bekannter Weise einer Reihe von Klassierungsvorrichtungen zugeführt. Das Aluminiumhydroxid mit der gröbsten Körnung erhält man als Ablauf

aus einer ersten Klassierungsvorrichtung 37. Es wird gewaschen und calciniert, wobei man grobkörniges Aluminiumoxidprodukt erhält. Der überlauf aus der ersten Klassiervorrichtung 37 wird einer weiteren Klassiervorrichtung 38 zugeführt. In dieser erfolgt eine Klassierung zu einem einkörnigen Aluminiumhydroxid als Ablauf aus der Klassiervorrichtung und einer Aluminatlösung als überlauf. Der überlauf kann erforderlichenfalls zur weiteren Klassie" rung einer weiteren Klassiervorrichtung 39 oder einer Bauxitdigerierung als Rücklaufnatriumaluminatlösung über eine Leitung 21 zugeführt werden. Andererseits kann der Ablauf vollständig oder teilweise als körniges Impfaluminiumhydroxid in die erste Fällungsstufe rückgeführt werden. .

Zusammenfassend werden erfindungsgemäß folgende Vorteile

erreicht:
20

1. Da durch den Zusatz von feinkörnigem Aluminiumhydroxid

als Impfgut die Beimpfungsaktivität dauernd konstant gehalten werden kann, erhält man ein Aluminiumhydroxidprodukt praktisch gleichmäßiger Korngröße, d.h. man erhält kontinuierlich ein stabiles Produkt.

2. Selbst wenn das erhaltene Aluminiumhydroxidprodukt einer drastischen Calcinierung und dergleichen unterworfen wird, kommt es nur zu einem geringeren Zerfall zu einem feinen Pulver. Somit kann die Calcinieranlage kleiner dimensioniert und der Brennstoffverbrauch, ζ.Β der Schwerölverbrauch gesenkt werden.

3· Da die zweite Fällungsstufe bei niedriger Temperatur gefahren wird als eine übliche Fällung zur Herstellung von sandigem Aluminiumoxid,läßt sich nach beendeter

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Umsetzung das Molverhältnis erhöhen.

4. Da die Primärkorngröße des als Impfgut verwendeten Aluminiumhydroxids gering ist, ist seine Oberfläche groß, so daß ein hoher Aluminiumhydroxidfällgrad erreicht wird.

5. Der Fällgrad läßt sich durch Verwendung von Fälltanks vom Wachstumstyp bei hohen Feststoffkonzentrationen deutlich steigern.

Erfindungsgemäß können infolge Verwendung von Fällungstanks vom Wachstumstyp bei Einhaltung spezieller Bedingungen sowie durch Verwendung des gebildeten feinkörnigen Aluminiunhydroxids als rückgeführtes Impfaluminiumhydroxid sowohl das Gleichgewicht der Körnerzahl als auch die entstandene Korngröße recht gut stabilisiert werden.

Bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich die Menge an feinkörnigem Impfgut geeigneterweise einstellen, indem man das Gleichgewicht der Körnerzahl ermittelt oder die Primärkorngröße von 10 bis 30 μπι in der ersten Fällunqsstufe mittels einer

Zählvorrichtung oder eines Elektronenmikroskops überwacht. Es brapcht nicht besonders darauf hingewiesen werden, daß man in der ersten Fällungsstufe erforderlichenfalls auch eine geringe Menge eines getrennt zubereiteten

Aluminiumhydroxids entsprechend den Lehren der 30

DE-OS 30 30 631 mitverwenden kann.

Das folgende Beispiel und das folgende Vergleichsbeispiel sollen die Erfindung näher veranschaulichen.

Beispiel

Eine 72⁰C heiße und ein Molverhältnis Na₂(VAl₂O₃ von 1,6 aufweisende Natriumaluminatlösung (Na₂O: 110 g/l) wird entsprechend dem in Fig. 1 dargestellten Fließschema durch die Leitung 1 dem Verfahren zugeführt und im Verhältnis 1 : 1 in zwei Ströme aufgeteilt. Ein Strom wird über die Leitung 2 zum Fälltank 31, die andere über eine Leitung 3 zu einer Kühlvorrichtung 40 geleitet.

Dem Fälltank 31 wird ferner über die Leitung 4 eine Natriumaluminatauf schlämmung mit 700 kg/m³ rückgeführten Impfaluminiumhydroxids in einer Menge von 0,003 m³/h zuge-¹B führt. '

Die gesamte Verweilzeit in den Fällungstanks 31 und 32 beträgt etwa 25 h. Die gefälltes Aluminiumhydroxid enthaltende Natriumaluminataufschlämmung, die über eine Leitung 6 abgezogen wird, besitzt eine Temperatur von 70⁰C und ein Molverhältnis von 2,27.

Andererseits wird der der Kühlvorrichtung 40 über die Leitung 3 zugeleitete Strom der Natriümaluminatlösung in der Kühlvorrichtung 40 auf 58⁰C gekühlt und dann über eine Leitung 7 dem Fällungstank 33 zugeführt. In den Fällungstank 33 wird ferner über eine Leitung 8 mit einer Geschwindigkeit von 0,0074 m³/h eine Aufschlämmung mit rückgeführtem Impfaluminiumhydroxid derselben Zusammensetzung,

wie sie auch dem Fällungstank 31 zugeführt wird, eingeleitet. Die Temperatur der im Fällungstank 33 enthaltenen Natriumaluminataufschlämmungsmischung sinkt auf etwa 63°C.

Die Verweildauer in den Fällungstanks 33 und 34 beträgt etwa 17h. Die über eine Leitung 11 abgezogene Natriumaluminatlösung besitzt ein Molverhältnis von 2,50.

Danach wird die Natriümaluminatlösung in Form einer

Aufschlämmung den Fällungstanks 3 5 und 36 vom Wachstumstyp (vgl. Fig. 2) zugeführt. In den Wachstumstanks 35 und 36 herrscht im jeweiligen Schlannabschnitt eine Feststoffkonzentration von etwa 650 g/l. Die Verweilzeit der Natriumaluminatlösung beträgt etwa 16h. Die Verweilzeit des festen Aluminiumhydroxids beträgt etwa 75 h. Die über eine Leitung 14 abgezogene Natriumaluminataufschlämmung besitzt eine Temperatur von 57⁰C und ein

Molverhältnis von 3,21.

Die abgelassene Natriumaluminataufschlämmung wird nun einer Klassiervorrichtung 37 zugeführt, um das feste Aluminiumhydroxid in ein grobkörniges Gut und ein feinkörniges 15

Gut zu klassieren. Das das gewünschte Endprodukt bildende grobkörnige Aluminiumhydroxid wird über die Leitungen 16 und 25 abgezogen. Das feinkörnige Aluminiumhydroxid wird als Impfaluminiumhydroxid, wie beschrieben, durch die Leitung 24 rückgeführt. Der überlauf aus der Klassiervorrichtung 37 wird Klassiervorrichtungen 38 und 39 zugeleitet, um festes Aluminiumhydroxid von Aluminatflüssigkeit zu klassieren und abzutrennen. Der Ablauf aus den Klassiervorrichtungen 38 und 39 wird über Leitungen 18, 23 bzw.

20 als Impfaluminiumhydroxid rückgeführt. 25

Das aus der Klassiervorrichtung 37 abgezogene grobkörnige Aluminiumhydroxid wird gewaschen und in einem kleindimensionierten Ofen mit Schnellcalciniervorrichtung „_n vom Zyklontyp calciniert. Eine Messung der Korngrößenverteilung des erhaltenen Aluminiumoxids ergibt die in der später folgenden Tabelle aufgeführten Werte.

Vergleichsbeispiel

Entsprechend dem Beispiel wird gefälltes Aluminiumhydroxid

ψ'2*

hergestellt, wobei jedoch anstelle der Zweifällungstanks vom Wachstumstyp .nach dem Fällungstank 34 vier in Reihe geschaltete Fällungstanks vom Wachstumstyp vorgesehen werden.

Die über die Leitung 14 nach beendeter Fällung abgelassene, in der Aluminiumhydroxidaufschlämmung enthaltene Natriumaluminatlösung besitzt eine Temperatur von 54⁰C und ein Molverhältnis von 3,53. Die Korngrößenverteilung des körnigen Aluminiumhydroxids findet sieh in der folgenden Tabelle. Aus der Tabelle geht hervor, daß man nur im

Rahmen des Verfahrens gemäß der Erfindung ein grob-15

körniges Aluminiumhydroxid hoher 2 erf allbestäiidigkeit zu einem Pulver beim Calcinieren erhält. Das bei Durchführung des Vergleichsbeispiels erhaltene körnige Aluminiumhydroxid besitzt eine geringere Korngröße und zeigt nicht die physikalischen Eigenschaften, die für ein grobkörniges Aluminiumhydroxid erforderlich sind.

Tabelle

Korngröße Beispiel Vergleichsbeispiel

in mm

Aluminiumhydroxid % Aliiminium- Aluminiumoxid % hydroxid %

0,2 0,8

16,3 12,2

or · ν f \j /1 \ ■ ———/ u\j t \j 69,7 53,1

95,1 84,3

+ 0	,147	(+100)	1	,2
+ 0	,104	(+150)	27	,2
+ 0	,074	(+200)	80	,0
+ 0	,044	(+325)	97	,0

Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von grobkörnigem Aluminiumhydroxid durch kontinuierliche Fällung von grobkörnigem Aluminiumhydroxid aus einer bei der Durchführung des Bayer-Verfahrens angefallenen*Natriumaluminatlösung, dadurch gekennzeichnet, daß man

1) in einer ersten Fällungsstufe rückgeführtes Impfaluminiumhydroxid einer ein Molverhältnis Na₂O (ausgedrückt als Natriumhydroxid) zu Al₃O₃ von weniger als 1,8 aufweisenden übersättigten Natriumaluminatlösung, die einem Fälltank der'Art in welchem eine praktisch vollständige Veimischung stattfindet, zugeführt wurde, in einer Menge von 30 bis 150 kg auf 1 m³ Lösung zusetzt und dabei die beimpfte Lösung unter Aufrechterhaltung einer Lösungstemperatur von 65° bis 8O⁰C so lange reagieren läßt, bis das Molverhältnis Na₂OZAl₃O₃ der Natriumaluminatlösung 2,0 bis 2,4 beträgt;

2) in einer zweiten Fällungsstufe die in der ersten Fällungsstufe in Form einer Aufschlämmung angefallene Natriumaluminatlösung höchstens drei in Reihe geschalteten Fällungstanks, in denen ein Kristallwachstum erfolgen kann, zuführt und die Lösung in aufgeschlämmtem Zustand reagieren läßt, bis das Molverhältnis Na₂O/Al₂O₃ mindestens 2,6 beträgt, wobei man in den in Reihe geschalteten Fällungstanks die Feststoffkonzentration an gefälltem Aluminiumhydroxid der in aufgeschlämmter Form vorliegenden Natrium-

*übersattigten

aluminatlösung bei 400 bis 1500 g/l und die Temperatur der Aufschlämmung bei 45° bis 65°C hält; und

3) in einer dritten Stufe die aus der zweiten Fällungsstufe stammende und in Form einer Aufschlämmung vorliegende Natriumaluminatlösung einer Klassifizierungsvorrichtung zuführt, um darin die gefällten Aluminiumhydroxidkörner in grobkörniges Aluminiumhydroxid als gewünschtes Endprodukt und feinkörniges Aluminiumhydroxid zu klassifizieren, und schließlich das feinkörnige Aluminiumhydroxid als Impfaluminium-5

hydroxid rückführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die der ersten Fällungsstufe zuzuführende übersättigte Natriumaluminatlösung in zwei Ströme aufteilt_/ den einen Strom mit einem Teil des rückgeführten Impfaluminiumhydroxids vermischt und reagieren läßt, bis das Molverhältnis Na-O/Al^O-, über 1,8, jedoch unter dem in der ersten Fällungsstufe angestrebten Molverhältnis Na₉0/Al₉0, liegt, dabei Aluminiura ^z £■ -5

hydroxid ausfällt, die einer Teilreaktion unterworfene Natriumaluminatlösung in aufgeschlämmtem Zustand mit dem anderen Strom der Natriumaluminatlösung, der auf eine ausreichend niedrige Temperatur abgekühlt wurde,

_o_. um bei Zugabe zu dem einer Teilreaktion unterworfenen Strom der Natriumaluminatlösung in Form der Aufschlämmung dessen Temperatur um mindestens 3⁰C zu erniedrigen, und dem restlichen Teil des rückgeführten Impfaluminiumhydroxids vermischt und dabei so lange Aluminiumhydroxid ausfällt,

„c bis das Molverhältnis der aufgeschlämmten Mischung das in der ersten Fällungsstufe angestrebte Molverhältnis

erreicht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als rückgeführtes Impfaluininiumhydroxid ein solches einer durchschnittlichen Teilchengröße von 50 bis 90 μπι verwendet. » "