DE3302926C2 - Verfahren zur Gewinnung von Aluminatlauge aus alkalialuminathaltigem Agglomerat - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft die Verfahrenstechnik für die Extraktion nützlicher Komponenten aus Feststoffen in die Lösung. Das Verfahren basiert auf der Auslaugung des Agglomerats (1) mit einer Rücklauflauge (2) der Tonerdeproduktion und einer schwachen Alkalilauge (3) mit Gewinnung einer Suspension (4), deren flüssige Phase die Aluminatlauge (5) darstellt. Das Verfahren umfaßt auch eine mehrstufige Wäsche der festen Phase (6) der Suspension (4) im Gegenstrom mit Gewinnung in jeder Stufe der Wäsche (C1, C2, ..., Cn) eines Waschwassers (9), in der ersten Stufe (C1) - einer schwachen Alkalilauge (3), und in der letzten Stufe (Cn) - des ausgewaschenen Schlamms (10). Die Mengen der in der Auslaugung eingeführten Stoffe werden angesetzt: Agglomerat (1) - proportional dem Summenmengenstrom der Rücklauflauge (2) und der schwachen Alkalilauge (3); Rücklauflauge (2) - proportional dem Mengenstrom der schwachen Alkalilauge (3); schwache Alkalilauge (3) - proportional dem Gehalt an kaustischer Soda im ausgewaschenen Schlamm (10). Das Summenvolumen der festen Phase (6) der Suspension (4) und des Waschwassers (9) wird entweder durch Änderung des Mengenstroms des Waschwassers (9), das in die jeweilige Stufe der Wäsche zugeführt wird, oder aber in der letzten Stufe (Cn) durch Änderung der Menge des Wassers (7), das zum Waschen zugeführt wird, konstant gehalten. Die Konzentration der kaustischen Soda in der Aluminatlauge (5), das alkalische Verhältnis der Aluminatlauge ...

Description

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- letzten Stufe der Wäsche wird dem Apparat heißes zeichnet daß man die Rücklauflauge und die schwa- Wasser zugeführt. Nach der ersten Schlammwaschstufe ehe Alkalilauge vor der Zuleitung zum Auslaugen fällt eine schwache Alkalilauge an, die zum Auslaugen der Agglomerats mischt und die Mischung durch der Agglomerats geleitet wird. Die Mengenströme des Selbstverdampfung bis auf die Temperatur von 60 45 Agglomerats, der Rücklauflauge, der schwachen Alkalibis 80° C abgekühlt wobei das Verhältnis der Menge lauge, des Waschwassers und des heißen Wassers werder Rücklauflauge zur Menge der schwachen Alkali- den mit Hilfe eines automatischen Regelungssystems lauge proportional der Temperatur der Mischung stabilisiert

nach der Abkühlung und umgekehrt proportional Das bekannte Verfahren zeichnet sich nur durch eine

der Temperatur der Mischung vor der Abkühlung 50 geringfügige Extraktion der nützlichen Komponenten

geändert wird. (Aluminium- und Natriumoxide) aus dem Agglomerat in

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- die Aluminatlauge aus, die dadurch bedingt ist, daß nezeichnet, daß man zum Auslaugen des Agglomerats ben der Hauptreaktion der Überführung der Aluminizusätzlich zur Rücklauflauge und der schwachen Al- um- und Natriumoxide in die Lösung intensiv auch sekalilauge eine Natriumcarbonatlösung zuführt, wo- 55 kundäre chemische Reaktionen vor sich gehen, bei debei man ihre Menge umgekehrt proportional dem nen sich nicht lösbare Natriumhydroalumosilikate bil-Natriumcarbonatgehalt in der Aluminatlauge an- den. Die gewonnene Aluminatlauge weist eine veränsetzt und im Bereich von 5 bis 25 kg/m³ aufrechter- derliche Zusammensetzung auf, was durch Schwankunhält. gen in der Zusammensetzung des Aglomerats, der

60 Rücklauflauge und der schwachen Alkalilauge, die ein-

gegeben werden, bedingt ist. Bei einer Änderung der

Menge des zu verarbeitenden Agglomerats ändert sich

auch die zum Auslaugen erforderliche Menge der

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung schwachen Alkalilauge. Um eine ausreichende Menge

von Aluminatiauge aus alkalialuminathaltigem Agglo- 65 der schwachen Alkalilauge zu gewinnen, muß entspre

merat durch Auslaugen des Agglomerats mit einer chenderweise die Schlammwäsche verändert werden.

Korngröße nicht über 25 mm mit einer Rücklauflauge Infolgedessen wird die Wäsche weniger effektiv und mit

aus der Tonerdeproduktion und einer beim nachfolgen- dem Schlamm, der die letzte Waschstufe verläßt, geht

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ein Teil der Tonerde und der Alkalilauge verloren. Das der Agglomerationen, wodurch die Stabilisierung der

Verfahren weist auch einen ungenügend hohen Grad Zusammensetzung der gewonnenen Aluminatlauge ge-

der Schlammentwässerung auf, was die Notwendigkeit währleistet wird. Hierbei bildet sich ebenfalls während

einer Vergrößerung der Zahl der Wäschestufen zur FoI- des Auslaugens eine geringfügige Menge von feinen

ß^enaL 5 Agglomeratfraktionen.

Nach einer der Varianten des bekannten Verfahrens Die erste bevorzugte Variante der Auslaugung (Anerfolgt das Auslaugen des Agglomerats in zwei Stufen: sprach 2) gestattet es, die chemische Zusammensetzung Zuerst in Rohrauslaugern und darauf in Mühlen. der Laugen zu stabilisieren, die zum Auslaugen zuge-Durch eine derartige Bearbeitung werden die Verluste führt werden, die Menge des während des Abkühlens an Aluminiumoxid und Alkalilauge wegen des verlang- io verdampften Wasser zu berücksichtigen und die besagsamten Ablaufs der Reaktion der Zersetzung des Calci- ten Laugen für einen möglichst effektiven Ablauf der ummetasilikats in der zweiten Auslaugungsstufe kleiner, Auslaugung vorzubereiten.

und es ergeben sich günstigere Bedingungen zur Filtra- Die Zuleitung zur Auslaugung der in Anspruch 3 an-

tion der Suspension und die Erzielung eines Halden- geführten Menge der Natriumcarbonatiauge beugt dem Schlamms mit geringer Feuchtigkeit Nach diesem Ver- 15 Zersetzen des Calciummetasilikats vor, wodurch die

fahren kann man aber nur ein solches Agglomerat aus- schädliche Wirkung der sekundären chemischen Reak-

laugen, das eine hohe Porosität aufweist tionen auf das vollständige Überführen der Aluminium-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver- und Natriumoxide in die Aluminatlauge behoben wird,

fahren zu entwickeln, bei dem das Agglomerat, die zum Außerdem erhöht das Vorhandensein der besagten Auslaugen verwendeten Laugen und das Waschwasser 20 Natriumcarbonatmenge in der Aluminatlauge die

derart und in solchen Mengen eingegeben werden, daß Gleichgewichtskonzentration des Aluminiumoxids in

die Geschwindigkeit des Übergang der Aluminiumoxide der Aluminatlauge, wodurch der Verlauf der Reaktio-

und der Alkalimetalloxide aus dem Agglomerat in die nen beim Auslaugen beschleunigt wird. Die Zuleitung

flüssige Phase wächst, bei gleichzeitigem Absinken der der Natriumcarbonatlösung zur Auslaugung des Agglo-Geschwindigkeit derjenigen Vorgänge, die den Rück- 25 merats beugt der übermäßigen Zerkleinerung des Ag-

übergang dieser Oxide aus der flüssigen Phase in die glomerats während des Auslaugens vor und erhöht die

feste hervorrufen, sowie beim Absinken der Verluste an Geschwindigkeit des Durchsickerns.

diesen Oxiden mit der flüssigen Phase des ausgewasche- Es ist zweckmäßig, die zur Auslaugung des Agglome-

nen Schlamms, wodurch eine Steigerung der Extraktion rats zugeführte Natriumcarbonatlauge durch Carbonider nützlichen Komponenten aus dem Agglomerat in 30 sierung der Aluminatlauge zu gewinnen. Dadurch wird

die Aluminatlauge gewährleistet wird. der Wärmeverbrauch bei der weiteren Verarbeitung

Diese gestellte Aufgabe wird wie aus den vorstehen- der Aluminatlauge reduziert.

den Ansprüchen ersichtlich gelöst F i g. 1 zeigt das erfindungsgemäße Schema der Ge-

Hierbei ergeben sich optimale Bedingungen zum winnung einer Aluminatlauge aus alkalialuminathalti-Ubergang der löslichen Verbindungen — der Alkalialu- 35 gem Agglomerat;

minate, aus dem Agglomerat in die flüssige Phase. Unter F i g. 2 das Schema der Steuerung des erfindunps^e-

diesen Bedingungen findet nur ein unbedeutender mäßen Verfahrens und '"

Übergang des Siliziumoxids in die Lösung in Form von F i g. 3 das Schema der Steuerung für die Variante mit

Natriummetasilikat statt, das sich beim Aufschluß des der vorhergehenden Gewinnung einer Mischung aus im Agglomerat enthaltenen Calciummetasilikats bildet. 40 den Laugen, die zur Auslaugung dienen und Abkühlung

Hierbei wird die Geschwindigkeit der sekundären ehe- der Mischung durch Selbstverdampfung,

mischen Reaktionen, durch die sich bei der Umsetzung Das technologische Prinzipschema der Gewinnung

zwischen den in der Lösung enthaltenen Natriumalumi- einer Aluminatlauge aus einem alkalialuminathaltigen

naten und Natriumetasilikaten nichtlösliche Natrium- Agglomerat ist in Fig. 1 dargestellt. In diesem Schema

alumosilikate bilden, die ausfallen, herabgesetzt Es er- 45 sind durch mit Buchstaben bezeichnete Vierecke die

folgt ferner eine Herabsetzung der Verluste an Alumini- einzelnen technologischen Prozesse (Auslaugung des

umoxid und Alkali mit der flüssigen Phase des ausgewa- Agglomerats, Trennung der festen und der flüssigen

schenen Schlamms und eine gegenseitige Anpassung Phasen der Suspension, die Waschstufen der festen Pha-

der Zustände des Auslaugevorgangs und des mehrstufi- se) dargestellt.

gen Waschvorgangs. Hierbei ergeben sich einerseits die 50 Zur Gewinnung einer Aluminatlauge wird das Aggioerforderlichen Bedingungen zum effektiven Waschen merat 1, das beispielsweise beim Sintern einer Suspendes Schlamms, und andererseits werden die Bedingun- sion aus Nephelin, Kalkstein und anderen Stoffen gegen zur Herabsetzung der Geschwindigkeit der wäh- wonnen worden ist mit der Rücklauflauge 2 der Tonerrend des Auswaschen ablaufenden sekundären chemi- deproduktion und mit einer schwachen Alkalilauge 3, sehen Reaktionen geschaffen, die die nützlichen Korn- 55 die Aluminium-und Natriumoxide enthält, ausgelaugt, ponenten - die Aluminium- und Natriumoxide - aus Die Rücklauflauge 2 stellt eine wässerige Lösung dar, der Lösung ausfällen. Dadurch wird eine Verminderung die kaustische Soda und Aluminiumoxid enthält und die der Alkaliverluste mit der flüssigen Phase des ausgewa- beispielsweise bei der nachfolgenden Verarbeitung der schenen Schlamms und der Aluminiumoxide und des Aluminatlauge bei ihrer Carbonisierung gewonnen Alkali mit der festen Phase des Schlitmms herbeigeführt 60 worden ist

Dadurch wird die gesamte Extraktion der nützlichen Die schwache Alkalilauge 3 wird beispielsweise beim

Komponenten in die Lösung größer. Außerdem schließt Waschen des Schlamms mit Wasser gewonnen,

die gegenseitige Anpassung der Zustände des Auslauge- Das Agglomerat 1 wird vor dem Auslaugen bis zur

Vorgangs und des Waschvorgangs die Möglichkeit der Korngröße von nicht über 20 bis 25 mm gebrochen. Die

mechanischen Verluste bei der festen Phase der Suspen- 65 Auslaugung erfolgt in der Stufe A beim Kontakt des

sion und dem Waschwasser aus. Agglomerats 1 mit der Rücklauflauge 2 und der schwa-

Bei der Suspensionsdichte von 1,4 bis 23 t/m³ erge- chen Alkalilauge 3.

ben sich die günstigsten Bedingungen zum Auslaugen Um die Bedingungen zum Übergang in die Lösung

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der im Agglomerat 1 in Form von festen Stoffen enthal- erzielt Bei dem angeführten Konzentrationszustand ertenen Alkalialuminaten zu erleichtern, kann man das folgt nur eine unbedeutende Auflösung des Calciumme-Auslaugen zeitlich mit dem Zerkleinern der Teilchen tasilikats, das im Agglomerat 1 enthalten ist, und folglich des Agglomerats 1 vereinigen. nimmt die Reaktionsstärke bei der Umsetzung in der Als Apparaturen zum Auslaugen kann man beispiels- 5 flüssigen Phase der Suspension 4 und in der Aluminatweise Mühlen zum Naßvermahlen verwenden, die so- lauge 5 zwischen den Aluminium-, Natrium- und Siliziwohl im geschlossenen Zyklus mit Klassierer als auch im umoxiden ab, die zur Bildung von nichtlöslichen Verbinoffenen Zyklus arbeiten. düngen, den Natriumalumosiükaten, führt. Hierbei wird Während des Auslaugens werden die Oxide der Alka- die Menge der Aluminiumoxide und der Alkalioxide limetalle und die Aluminiumoxide, die im Agglomerat 1 10 kleiner, die aus der flüssigen Phase der Suspension 4 und als feste Stoffe in Form von Alkalialuminaten anwesend aus der Aluminatlauge 5 in einen nichtlöslichen Bodensind, aufgelöst und gehen in die Lösung über. Die ande- satz übergeführt werden.

ren Komponenten des Agglomerats 1, vorzugsweise Bemerkenswert ist, daß der angeführte Konzentra-

Calciummetasilikate, lösen sich praktisch nicht auf und tionszustand auch die erforderliche Stabilität der ge-

verbleiben im festen Zustand. Während des Auslaugens 15 wonnenen Aiuminatiauge 5 gewährleistet und ihre hy-

bildet sich die Suspension 4, die in der Stufe B in die drolytische Spaltung mit Ausfällung des Aluminiumhy-

flüssige Phase, die Aluminatlauge 5, und die feste Phase droxids verhindert Dies erhöht auch die summarische

6 getrennt wird. Die Trennung erfolgt beispielsweise mit Extraktion des Aluminiumoxids aus dem Agglomerat 1

Hilfe von Filteraggregaten (Trommel- bzw. Scheibenfil- in die Aluminatlauge 5.

ter bzw. Eindicker und Vakuumfilter-Eindicker). 20 Bemerkenswert ist auch, daß die angeführte Dosieje größer das alkalische Verhältnis der Aluminatlauge rung der Mengen des Agglomerats 1, der Rücklauflauge 5 ist d. h. je mehr sie Natriumoxid enthält, das nicht in 2 und der schwachen Alkalilauge 3, die in der Stufe A Form von Natriumaluminat gebunden ist (sogenanntes zum Auslaugen zugeführt werden, eine Erhöhung der freies Natriumoxid), desto stabiler ist der Zustand der Genauigkeit gewährleistet mit der die Aluminatlauge 5 Lauge. Bei einem kleinen alkalischen Verhältnis, d. h. bei 2s mit vorgegebener Zusammensetzung gewonnen wird, einem kleinen Natriumoxidgehalt in der Lösung, wird wodurch die Bedingungen zur Weiterverarbeitung der die Lauge instabil. Hierbei ist eine hydrolytische Zerset- Lauge in Tonerde erleichtert werden, zung der Lauge möglich, wobei Aluminiumhydroxid aus Die Menge der schwachen Alkalilauge 3, die in der der Lösung ausfällt Stufe A dem Auslaugen zugeführt wird, wird erfin-Die feste Phase 6 der Suspension 4 besteht aus nicht 30 dungsgemäß proportional dem Gehalt an kaustischer gelösten Teilchen des Agglomerats 1. Sie reißt einen Soda im ausgewaschenen Schlamm 10 angesetzt Hier-Teil der Aluminatlauge 5 mit sich, von der sie reingewa- bei hält man diesen Gehalt auf der Höhe von 03 bis sehen werden muß. Die Wäsche wird in mehreren auf- 5,0 kg/m³. Gleichzeitig erfolgt die Stabilisierung des einanderfolgenden Stufen C1, C 2, C 3,... Cn bewerk- Gesamtvolumens des ausgewaschenen Schlamms 8 und stelligt Die Zahl der Waschstufen λ hängt von derange- 35 des Waschwassers 9 in jeder Waschstufe Ct. C 2,... Cn. wendeten Apparatur und von der Viskosität der kreis- Die Stabilisierung des Gesamtvolumens des auszuwalaufenden flüssigen und festen Phasen ab. Die Wäsche sehenden Schlamms 8 und des Waschwassers 9 in den erfolgt mit heißem Wasser 7 im Gegenstrom. Hierbei Stufen C1, C2,... CnA der Wäsche erfolgt durch Ändebewegen sich die feste Phase 6, die sich nach der ersten rung der Menge des Waschwassers 9, das der jeweiligen Stufe C1 der Wäsche des Schlamms 8 bildet, und das 40 Stufe zugeführt wird. Die Stabilisierung des Gesamtvobeim Waschen des Schlamms 8 anfallende Waschwasser lumens des auszuwaschenden Schlamms 8 und des 9 durch die Stufen Cl, C2,... Cn der Schlammwäsche Waschwassers 9 in der letzten Waschstufe Cn erfolgt einander entgegen. Das nach der ersten Waschstufe C1 durch Änderung der Menge des heißen Wassers 7, das anfallende Waschwasser 9 stellt eine schwache Alkali- zum Waschen zugeführt wird. Die angeführte Dosielauge 3 dar und wird zum Auslaugen in der Stufe A 45 rung der schwachen Alkalilauge 3, des Waschwassers 9 zugeführt Nach der letzten Waschstufe Cn erhält man und des heißen Wassers 7, die der Wäsche zugeführt den ausgewaschenen Schlamm 10. Von der Effektivität werden, bietet eine Möglichkeit die Betriebszustände der Wäsche hängen sowohl die Menge der nützlichen der Extraktion in der Stufe A und der Wäsche in den Komponenten, die mit dem ausgewaschenen Schlamm Stufen Cl, C2, ... Cn gegenseitig anzupassen. Hierverlorengehen, als auch die gegenseitige Anpassung der 50 durch wird die Möglichkeit der mechanischen Verluste Betnebszsiständc beim Auslaugen und Auswaschen ab. bei der festen Phase 6 der Suspension 4, dem Schlamm 8 Das Agglomerat 1 wird in der Stufe A zum Auslaugen und dem Waschwasser 9 ausgeschlossen. Außerdem in solcher Menge zugeführt, die der Gesamtmenge der wird die Effektivität der Wäsche der festen Phase 6 der Rücklauflauge 2 und der schwachen Alkalilauge 3 pro- Suspension 4 und des Schlamms 8 erhöht die Verluste portional ist Hierbei wird die Konzentration der kausti- 55 an Aluminiumoxid und an Alkalilauge mit dem ausgesehen Soda in der Aluminatlauge 5 im Bereich von 50 bis waschenen Schlamm 10 werden kleiner und die Be-150 kg/cm² konstant gehalten. triebskosten nehmen ab.

Die Menge der Rücklauflauge 2, die zum Auslaugen Die angeführte Dosierung des Agglomerats 1, der zugeführt wird, wird proportional der Menge der Rücklauflauge 2 und der schwachen Alkalilauge 3, die schwachen Alkalilauge 3 angesetzt Hierbei wird das ω dem Auslaugen in der Stufe A zugeführt werden, erVerhältnis von Natriumoxid zu Aluminiumoxid in der möglicht es, die Extraktion der nützlichen Komponen-Aluminatlauge 5 im Bereich von 13 bis 1,9 konstant ten, die im Agglomerat 1 enthalten sind, d. h. der Alumigehalten. _nj_um. _uncj Natriumoxide, in die Aluminatlauge 4 zu ver-Dank der angeführten Dosierung des Agglomerats 1, größern. Sie ermöglicht es auch, die Zusammensetzung der Rücklauflauge 2 und der schwachen Alkalilauge 3, 65 der gewonnenen Aluminatlauge 5 zu stabilisieren, wodie dem Auslaugen in der Stufe A zugeführt werden, durch die Effektivität der nachfolgenden Verarbeitung wird eine erhöhte Extraktion der nützlichen Kompo- gesteigert wird, nenten aus dem Agglomerat 1 in die Aluminatlauge 5 Die Stabilisierung des Gesamtvolumens des auszuwa-

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sehenden Schlamms 8 und des Waschwassers 9 in jeder Verhältnis zwischen der Durchsatzmenge der Rücklauf-Waschstufe durch Änderung der Mengen des Wasch- lauge 2 und der Durchsatzmenge der schwachen Alkaliwassers 9 und des heißen Wassers 7, das zum Waschen lauge 3 geändert. Das Verhältnis der Konzentration von zugeführt wird, erhöht die Effektivität der mehrstufigen Natriumoxid zu Aluminiumoxid in der Aluminatlauge 5 Gegenstromwäsche, wodurch wiederum die Verluste an 5 kann auch diskret in einem chemischen Labor durch Tonerde und Alkalilauge mit dem ausgewaschenen Messung in den entnommenen Proben der Aluminatlau-Schlamm gesenkt werden. ge 5 bestimmt werden.

Das Prinzipschema der Steuerung des erfindungsge- Die Menge der schwachen Alkalilauge 3, die zum

mäßen Verfahrens zur Gewinnung einer Aluminatlauge Auslaugen in der Stufe A zugeführt wird, wird erfin-

5 ist in F i g. 2 gezeigt. 10 dungsgemäß proportional dem Gehalt an kaustischer

Die Mengen des Agglomerats 1, der Rücklauflauge 2 Soda im ausgewaschenen Schlamm 10 angesetzt und

und der schwachen Alkalilauge 3 werden mit den Meß- der besagte Gehalt wird im Bereich 0,3--5,0 kg/m³ auf-

geräten 11 bzw. 12 und 13 gemessen. rechterhalten. Hierzu wird mit Hilfe des Reglers 20, an

Die Menge des Agglomerats 1, die zum Auslaugen in dessen Eingang vom Meßgerät 13 der schwachen Alkader Stufe A zugeführt wird, wird proportional der Ge- 15 Iilauge 3 ein Signal zugeführt wird, die Menge auf dem samtdurchsatzmenge der Rücklauflauge 2 und der angeführten Niveau durch Einwirkung auf die in der schwachen Alkalilauge 3 angesetzt. Hierzu werden den Zuleitung der schwachen Alkalilauge angeordnete ReEingängen des Reglers 14 Signale vom Strommesser 11 geleinrichtung 21 stabilisiert. Gleichzeitig wird mit dem des Agglomerats I₁ vom Durchflußstrommesser 12 der Meßgerät 22 der Gehalt an kaustischer Soda im ausge-Rücklauflauge 2 und vom Durchflußmesser 13 der 20 waschenen Schlamm 10 ermittelt. Das die Höhe dieser schwachen Alkalilauge 3 zugeführt Das Ausgangssignal Konzentration anzeigende Signal liegt am Eingang des des Reglers 14, das dem Verhältnis der Menge des Ag- Reglers 20 und ändert die Sollwerteinstellung zur Stabiglomerats zur gesamten Menge der Rücklauflauge 2 lisierung der Menge der schwachen Alkalilauge 3.
und der schwachen Alkalilauge 3 proportional ist, wird Gleichzeitig erfolgt die Stabilisierung des Gesamtvodem Eingang der Regeleinrichtung 15 zugeführt, die die 25 lumens des Schlamms 8, der beim Waschen der festen Menge des Agglomerats 1 während des Auslaugens in Phase 6 der Suspension 4 anfällt, und des Waschwassers

der Stufe A ändert Um die Konzentration der kausti- 9 in jeder Stufe C1, C2 Cn der Wäsche. Zu diesem

sehen Soda in der Aluminatlauge im Bereich von 50 bis Zweck wird in jeder Stufe der Wäsche C1, C2 Cn

150 kg/m³ konstant zu halten, wird eine Korrektur des die Füllung der Apparate bzw. der Stoffstand in diesen

Verhältnisses der Menge des zugeführten Agglomerats 30 Apparaten gemessen. In Abhängigkeit von der jeweili-

1 zur Gesamtmenge der Rücklauflauge 2 und der gen Abweichung der Füllung der Apparate in jeder Stu-

schwachen Alkalilauge 3 benutzt. Hierzu wird mit Hilfe fe C1, C 2,.., Cn der Wäsche vom Soilwert, verändern

einer Meßeinrichtung 16 der Gehalt an kaustischer So- die Regler 24 mit Hilfe der Regeleinrichtungen 25 die

da in der Aluminatlauge 5 gemessen, und bei Abwei- Menge des Waschwassers 9, das jeder der Waschstufen

chungen des gemessenen Werts vom Sollwert wird das 35 C1, C2,.., Cn-I zugeführt wird. Das Gesamtvolumen

laufende Verhältnis zwischen der Menge des Agglome- des Schlamms 8, der beim Auswaschen der festen Phase

rats 1 und der Gesamtmenge der Rücklauflauge 2 und 6 der Suspension 4 anfällt, und des Waschwassers 9 in

der schwachen Alkalilauge 3, das am Regler 14 einge- der letzten Stufe Cn der Wäsche wird durch Änderung

stellt ist, verändert über die Regeleinrichtung 26 der Menge des heißen

Die Konzentration der kaustischen Soda in der Alu- 40 Wassers, das zum Waschen zugeführt wird, konstant

minatlauge kann auch diskret gemessen werden, wozu gehalten.

die entnommenen Proben der Aluminatlauge auf chemi- In vielen Fällen, bei erheblichen Schwankungen der schem Weg zu analysieren sind Hierbei wird im chemi- Zusammensetzung des Agglomerats 1, der Rücklauflauschen Labor die Konzentration der Proben der Alumi- ge 2 und der schwachen Alkalilauge 3, und insbesondere natlauge 5 ermittelt und anhand der Meßergebnisse der 45 bei der Entnahme der Proben der Aluminatlauge 5 mit chemischen Zusammensetzung eine Änderung der Soll- großen Zwischenräumen und einer großen Dauer der werteinstellung am Regler 14 vorgenommen. Durchführung der chemischen Analyse dieser Proben,

Die Menge der Rücklauflauge 2, die in der Stufe A in wird die Stabilisierung der Zusammensetzung der AIudas Auslaugen eingeführt wird, wird erfindungsgemäß minatlauge 5 schlechter. Unter diesen Bedingungen ist proportional der Menge der schwachen Alkalilauge 3 50 es zweckmäßig, die Dichte der Suspension 4 nach dem angesetzt. Hierzu werden die Signale vom Strommeß- Auslaugen in der Stufe A auf einem der Werte im Begerät 12 der Rücklauflauge 2 und vom Strommeßgerät reich von 1,4—2,3 t/m³ zu halten und hierzu die Menge 13 der schwachen Alkalilauge 3 dem Eingang des Reg- des Agglomerats 1 zu ändern, das beim Auslaugen in der lers 17 zugeführt, dessen Ausgangssignal dem Verhält- Stufe A eingeführt wird. Die Dichte der Suspension 4 nis der Mengen der Rücklauflauge 2 und der schwachen 55 kennzeichnet in diesem Falle mittelbar die Dosierung Alkalilauge 3 proportional ist und an den Eingang der der Menge des Agglomerats 1, der Rücklauflauge 2 und Regeleinrichtung 18 eintritt die die Menge der Rück- der schwachen Alkalilauge 3, wodurch es möglich gelauflauge 2 ändert macht wird, die Zusammensetzung der gewonnenen Um das Verhältnis der Konzentration von Natrium- Aluminatlauge 5 abzuschätzen. Die Messung der Dichte oxid zu Aluminiumoxid in der Aluminatlauge 5 im Be- 60 der Suspension 4 kann kontinuierlich mit Hilfe einer reich von 13 bis 1,9 konstant zu halten, wird eine Kor- automatischen Einrichtung bewerkstelligt werden. Darektur des Verhältnisses zwischen den Mengen der durch wird es möglich, eine bessere Stabilisierung der Rücklauflauge 2 und der schwachen Alkalilauge 3 be- Zusammensetzung der Aluminatlauge 5 in den Zeitabnutzt Hierzu wird mit Hilfe eines speziellen Meßgeräts schnitten zwischen den Analysen der Proben der Lauge 19 das Verhältnis der Konzentration von Natriumoxid 65 zu erzielen. Außerdem schafft die Konstanthaltung der zu Aluminiumoxid in der Aluminatlauge ermittelt Bei Dichte der Suspension 4 innerhalb des angeführten BeAbweichungen des gemessenen Werts des Verhältnis- reichs die günstigsten Bedingungen zur Zerkleinerung ses vom Sollwert wird das im Regler 17 eingestellte und Auslaugung in der Stufe A der Teilen des Agglome-

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rats 1 und beugt der Bildung während der Extraktion in schung 27 nach der Abkühlung und umgekehrt propor-

der Stufe A feiner Teilchen vor. tiona! der Temperatur der Mischung 27 vor der Abküh-

Oftmals ist es bequem, die Rücklauflauge 2 aus der lung geändert wird. Eine derartige Steuerung der Ände-

Tonerdeproduktion und die schwache Alkalilauge 3 rung der Menge der Rücklauflauge 2 gestattet es, die

vorher zu vermischen und diese Mischung zum Auslau- 5 chemische Zusammensetzung der gewonnenen Alumi-

gen einzuführen. Dadurch wird das apparative techno- natlauge 5 zu stabilisieren.

logische Schema vereinfacht und der Umfang der erfor- Die Rücklauflauge 2, die zum Auslaugen des Aggioderlichen analytischen Kontrolle wird reduiert, weil nur merats 1 verwendet wird, wird beispielsweise bei der Proben des entstehenden Gemisches analysiert werden, Weiterverarbeitung der Aluminatlauge 5 zu Tonerde während die Analyse der Proben der Rücklauf lauge 2 10 beim Karbonisieren der Aluminatlauge 5 gewonnen,
und der schwachen Alkalilauge 3 entfallen. Die Tempe- Während der Karbonisierung wird die Stabilität der raturen der zum Auslaugen verwendeten Rücklauflauge Aluminatlauge 5 geringer und sie zerfällt, wobei Alumi-2 und der schwachen Alkalilauge 3 liegen oftmals sehr niumhydroxid aus der Lösung ausfällt. In der Rücklaufhoch und bedingen einen schnelleren Verlauf der Zer- lauge, die hiernach gewonnen wird, ist der Aluminiumsetzung des Calciummetasilikats mit Oberführung in die 15 hydroxidantei! erheblich kleiner. Da der erwähnte ZerLösung eines Teils der für die Aluminatlauge 5 schädli- fall der Aluminatlauge 5 nicht vollständig ist, kar.n die chen Beimengung — des Siliziumoxyds. Aus diesem Rücklauflauge bis zu 20—30 kg/m³ Aluminiumoxid, bis Grunde wird die hergestellte Mischung, die aus der zu 30—60 kg/m³ kaustische Soda und bis zu 10 kg/m³ Rücklauflauge 2 und der schwachen Alkalilauge 3 be- Natriumkarbonat enthalten. Die Anwesenheit von Alusteht, bis auf die Temperatur von 60—8O⁰C abgekühlt 20 miniumoxid in der Rücklauflauge 2 vermindert die Ge-Die Abkühlung wird in Apparaten zur Selbs'verdamp- samtmenge des Aluminiumoxyds, die aus dem Agglomefung durchgeführt, wodurch der Energiegesamtaufwand rat 1 extrahiert werden kann. Aus diesem Grunde ist es zur Gewinung der Aluminatlauge 5 gesenkt wird. zweckmäßig, die Rücklauflauge 2 durch Kaustifizierung Die Gewinnung der Mischung und die Abkühlung einer wässerigen Lösung zu gewinnen, die Natriumcarkönnen in einem einzelnen Apparat, beispielsweise ei- 25 bonat enthält Eine das Natriumcarbonat enthaltende nem Wäscher vereinigt werden. Aber während der Ab- wässerige Lösung kann man beispielsweise durch Aufkühlung der Mischung verdunstet ein Teil des Wassers. lösen von kalzinierter Soda in Wasser erhalten. Beim Hierbei vergrößert sich die Konzentration der einzel- Kaustifizieren der wässerigen natriumcarbonathaltigen nen Komponenten in der Mischung, darunter auch die Lösung geht das Natriumcarbonat in Natriumhydroxid Konzentration der Natrium- und Aluminiumoxyde. Eine 30 über. Das Kaustifizieren kann beispielsweise durch ZuÄnderung der Menge des verdampften Wassers, die setzen von Calciumhydroxid zu einer wässerigen natridurch die Änderung der Temperatur der Mischung vor umcarbonathaltigen Lösung erfolgen,
und nach dem Abkühlen bedingt ist, hat eine Änderung Hierbei wird aus der Lösung ein nichtlösliches Salz der Zusammensetzung der Mischung zur Folge, die zum das Calciumcarbonat, ausgefällt, und das Natriumcarbo-Auslaugen eingeführt wird, und kann, folglich, die Ursa- 35 nat verwandelt sich in Natriumhydroxid. Das besagte ehe für die Schwankungen der Zusammensetzung der Verfahren zur Gewinung der Rückauflage 2 gestattet es, gewonnenen Aluminatlauge 5 darsteilen. die Aluminiumoxidmenge zu vermindern und die Ex-Aus diesem Grunde wird erfindungsgemäß das Ver- traktion des Aluminiumoxids aus dem Agglomerat 1 in hältnis der Menge der Rücklauflauge 2 zur Menge der die Aluminatlauge 5 zu vergrößern,
schwachen Alkalilauge 3 proportional der Temperatur 40 Gemäß einer der Varianten der Erfindung wird beim der Mischung vor der Abkühlung geändert Eine derar- Auslaugen in der Stufe A zusätzlich zur Rücklauflauge 2 tige Steuerung der Änderung der Menge der Rücklauf- und zur schwachen Alkalilauge 3 eine Natriumcarbolauge 2 gestattet es, die chemische Zusammensetzung natlösung eingeführt Hierbei wird die Menge dieser der gewonnenen Aluminatlauge 5 stabilisieren. Natriumcarbonatlösung umgekehrt proportional dem Das Prinzipschema der Steuerung des Verfahrens zur 45 Natriumcarbonatgehalt in der Aluminatlauge 5 ange-Gewinnung der Aluminatlauge 5 bei der Variante mit setzt wobei man dieses Natriumcarbonatgehalt im Bevorhergehender Aufbereitung einer Mischung aus der reich von 5—25 kg/m³ aufrechterhält Die Anwesenheit Rücklauflauge 2 und der schwachen Alkalilauge 3, mit des Natriumcarbonats in der Aluminatlauge in der anwelchen das Agglomerat 1 ausgeilaugt wird, und Abküh- geführten Menge verhindert den Zerfall des Calciumlung dieser Mischung durch Selbstverdampfung ist in 50 metasilikats während der Auslaugung. Hierbei kommt F i g. 3 dargestellt Die Rucklauflauge 2 und die schws- in die Alurninstlauge 5 weniger Süiziurncxid, wodurch ehe Alkaülauge 3 werden in der Stufe D vermischt, wo- die Reaktionsstärke der sekundären chemischen Reakbei die Mischung 27 anfällt Die Mischung 27 wird durch tionen, die die Überführung der Natrium- und Alumini-Selbstverdampfung in der Stufe E abgekühlt Zur Erhö- umoxide aus der Aluminatlauge 5 in den Bodensatz behung der Stabilität der Zusammensetzung der Alumi- 55 dingen, vermindert wird Außerdem erhöht der Zusatz natlauge 5 wird mit dem Meßgerät 28 die Temperatur zum Auslaugen in der Stufe A der Natriumcarbonatlöder Mischung 27 vor der Abkühlung und mit dem Meß- sung die Gleichgewichtskonzentration des Aluminiumgerät 29 die Temperatur der Mischung 27 nach der Ab- oxids in der Aluminatlauge 5, wodurch die Reaktionsgekühlung in der Stufe E ermittelt Die Ausgänge der schwindigkeit beim Auslaugen in der Stufe A erhöht Temperaturmeßgeräte 28 und 29 sind an den Regler 30 60 wird. Hierdurch wird die Effektivität des Auslaugens angeschlossen, an den auch die Ausgänge des Strom- erhöht und die mit dieser Effektivität in Verbindung messers 12 der Rücklauflauge 2 und des Strommessers stehende Steigerung der Extraktion der nützlichen 13 der schwachen Alkalilauge 3 angeschlossen sind. Der Komponenten aus dem Agglomerat 1 in die Aluminat-Ausgang des Reglers 30 ist an eine Regeleinrichtung 18 lauge 5 erzielt

in der Leitung der Rücklauflauge 2 angeschlossen. Der 65 Außerdem vermindert die Zufuhr von Natriumcarbo-

Regler 30 funktioniert derart, daß das Verhältnis der nat die Viskosität der Aluminatlauge 5, wodurch einer-

Menge der Rücklauflauge 2 zur Menge der schwachen seits die Effektivität der Filtration in der Stufe B und der

Alkalilauge 3 proportional der Temperatur der Mi- Wäsche der festen Phase 6 der Suspension 4 in den

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Stufen C1, C2,... Cn erhöht, und andererseits die Bedingungen zur Weiterverarbeitung der Aluminatlauge 5 während ihrer Entkieselung verbessert werden. Eine erhebliche Bedeutung kommt auch dem Umstand zu, daß die zusätzliche Zuleitung zum Auslaugen in der Stufe A der Natriumcarbonatlösung einer übermäßigen Zerkleinerung der Teilchen des Agglomerats 1 vorbeugt, wodurch in der Suspension 4 nach dem Auslaugen nur eine geringe Menge feindispergierter Teilchen anwesend ist und die Effektivität der Trennung der Aluminatlauge 5 von der festen Phase 6 der Suspension 4 und der Wäsche der festen Phase 6 in der Stufe B noch mehr vergrößert wird.

Die zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Menge an Natriumcarbonatlösung kann beispielsweise, wie schon vorstehend angeführt, durch Auflösung von kalzinierter Soda in Wasser gewonnen werden.

Wenn beispielsweise calcinierte Soda nicht zur Verfügung steht, kann die erforderliche Menge der Natriumcarbonatlösung durch Carbonisierung der Aluminatlauge 5 gewonnen werden. Die Carbonisierung erfolgt konventionell, wobei der Aluminatlauge 5 Gase zugeführt werden, die Kohlendioxid enthalten. Hierbei geht ein Teil der in der Aluminatlauge 5 enthaltenden kaustischen Soda in Natriumcarbonat über. Das angeführte Verfahren zur Verfahren zur Gewinnung der Natriumcarbonatlösung schließt die Notwendigkeit der Verwendung der teueren calcinierten Soda aus.

Die in F i g. 2 und F i g. 3 gezeigten Prinzipsteuerschemas enthalten Strommeßgeräte 11,12,13 des Agglomerats 1, der Rücklauflauge 2 und der schwachen Alkalilauge 3, eine Meßeinrichtung 15, Meßgeräte 19, 22, 23, die die Zusammensetzung der Aluminatlauge 5, des ausgewaschenen Schlamms 10 und die Füllung der Apparate in den Stufen Cl, C2, ..^Cn der Wäsche ermitteln, sowie Meßgeräte 28 und 29 , die die Temperatur der Mischung 27 vor und nach der Abkühlung in der Stufe E messen. Außerdem werden in den Steuerschaltungen Regeleinrichtungen 15, 18, 21, 25, 26 sowie Regler 14, 17, 20, 24, 30 verwendet. Als Regler 14, 17, 20, 24, 30 kann beispielsweise eine EDV eingesetzt werden, an deren Eingänge die Signale von den Meßgeräten 11,12, 13, IP, 22, 23, 28, 29 und von der Meßeinrichtung 16 gelegt werden.

45 Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

1 2 den Auswaschen des Schlamms erhaltenen schwachen Patentansprüche: Alkalilauge unter Gewinnung einer Suspension, deren flüssige Phase die Aluminatiauge ist Abtrennen und an-

1. Verfahren zur Gewinnung von Aiuminatlauge schließende mehrstufige Wäsche der festen Phase der aus alkalialuminathaltigem Agglomerat durch Aus- 5 Suspension im Gegenstrom mit Wasser unter Erhalt laugen des Agglomerats mit einer Korngröße nicht von Waschwasser in jeder Stufe sowie einer schwachen über 25 mm mit einer Rücklauflauge aus der Ton- Alkalilauge in der ersten Stufe und eines ausgewascheerdeproduktion und einer beim nachfolgenden Aus- nen Schlamms in der letzten Stufe, waschen des Schlamms erhaltenen schwachen Alka- Bekannt ist ein Verfahren zur Gewinnung von Alumi-

lilauge unter Gewinnung einer Suspension, deren 10 natlaugen aus Agglomerate^ die Alkalialuminate, vorflüssige Phase die Aluminatlauge ist Abtrennen und zugsweise Natriumaluminate, enthalten und die beim anschließende mehrstufige Wäsche der festen Phase Sintern einer Suspension aus Nephelin, Kalkstein und der Suspension im Gegenstrom mit Wasser unter Rücklaufprodukten der Tonerdeproduktion gewonnen Erhalt von Waschwasser in jeder Stufe sowie einer werden (siehe AX Lainer u. a. »Tonerdeproduktion«, schwachen Alkalilauge in der ersten Stufe und eines 15 Metallurgie, M, 1978, Seite 241 —244). ausgewaschenen Schlamms in der letzten Stufe, da- Nach diesem Verfahren wird das Agglomerat durch

durchgekennzeichnet, daß man das Agglo- Rühriaugung, die im aktiven Rühren des Agglomerats merat der Auslaugung in einer Menge kontinuierlich und des Extraktionsmittels besteht ausgelaugt Hierbei zuführt die der Gesamtmenge der Rücklauflauge werden das Auslaugen und Zerkleinern zeitlich verei- und der schwachen Alkalilauge proportional ist wo- 20 nigt Das Verfahren wird in Mühlen durchgeführt die in bei die Dichte der Suspension im Bereich von 1,4 bis einem geschlossenen Zyklus mit einem Klassierer arbei-23 t/m³ und die Konzentration der kaustischen Soda ten. Zusammen mit dem Agglomerat mit einer Stückin der aus der Suspension gewonnenen Aluminatlau- größe von unter 20 bis 25 mm wird in die Mühle die ge im Bereich von 50 bis 150 kg/m³ konstant gehal- Rücklauflauge der Tonerdeproduktion — eine Alkaliten wird, wobei die Menge der der Auslaugung zu- 25 lauge, die bei der nachfolgenden Verarbeitung der Alugeführten Rücklauflauge proportional der einge- minatlauge bei ihrer Carbonisierung gewonnen worden setzten schwachen Alkalilauge ist und das Verhältnis ist eingegeben.

der Konzentration von Natriumoxid zu Aluminium- Gleichzeitig wird der Mühle eine schwache Alkalilauoxid in der Aluminatlauge innerhalb eines Bereichs ge zugeführt die beim Waschen des Schlamms — des von 1,3 bis 1,9 konstant gehalten wird, wobei die 30 nichtausgeiaugten Teils des Agglomerats, mit heißem Menge der zum Auslaugen zugeführten schwachen Wasser, anfällt Die gewonnene Suspension wird in eine Alkalilauge proportional der Menge von 0,3 bis feste und eine flüssige Phase getrennt Das Trennen der 5,0 kg/m³ an kaustischer Soda im ausgewaschenen festen Phase der Suspension (Nephelinschlamm) von Schlamm gehalten wird und wobei das Gesamtvolu- der flüssigen Phase (Aluminatlauge) und die mehrstufige men der festen Phase der Suspension und des 35 Wäsche des Nephelinschlamms im Gegenstrom wird in Waschwassers in jeder Waschstufe, mit Ausnahme einem System von hintereinander angeordneten Vakuder letzten, durch Änderung der Menge des der je- umfilter-Eindickern durchgeführt Der Nephelinweiligen Stufe zugeführten Waschwassers in der schlamm wird nach jedem Eindickfilter mit Waschwasletzten Stufe durch Änderung der zugeführten Was- ser verdünnt das in der nachfolgenden in Fließrichtung sermenge konstant gehalten wird. 40 des Schlamms liegenden Stufe der Wäsche anfällt In der