DE3307036A1 - Verfahren zum verringern der natriumhydroxydverluste bei der aluminiumoxydherstellung nach dem bayer-verfahren - Google Patents
Verfahren zum verringern der natriumhydroxydverluste bei der aluminiumoxydherstellung nach dem bayer-verfahrenInfo
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- C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
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Description
DR. STEPHAN G. BESZiDES PATENTANWALT
VNft: 101265
ZUGELASSENER VERTRETER AUCH BEIM EUROPAISCHEN PATENTAMT
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(VIA Bayerlache Landesbank
zur Patentanmeldung
MAG^AIi ALUKlNI Litt PA JEtI
Budapest, Ungarn
betreffend
Verfahren zum Verringern der Natriumhydroxydverluste bei der Aluminiumoxyd
herstellung; nach dem Bayor-Verfahren
Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zum Verringern
der Natriumhydroxydverluste bei der Aluminiumoxydherstellung nach dem Bayer-Verfahren.
Bei der Aluminiumoxydherstellung (Tonerdeherstellung)
nach dem Bayer-Verfahren wird der Aluminiumoxydgehalt
(AloOz-Gehalt) des Bauxites mit Hilfe von Natriumhydroxyd
enthaltender Lauge gewonnen.
Ein bedeutender Teil (15 bis 2%) des mit dem Aluminiumoxyd
verbundenen Aufwandes wird durch die zum Ersatz der Natriumhydroxydverluste des Kreisverfahrens eingebrachte
Natronlauge verursacht. Daher ist jede Aluminiumoxydfabrik
bestrebt, die Verluste an Ätznatron gering zu halten und aus den beim Verfahren entstandenen Natriumverbindungen
das Ätznatron möglichst vollständig rückzugewinnen.
Der größte Teil der Natriumhydroxydverluste sind die
sogenannten gebundenen Verluste, das heißt die Natriummengen, welche vom reaktionsfähigen Siliciumdioxydgehalt des
Bauxites als Natriumaluminiumhydrosilikate beziehungsweise vom Titandioxydgehalt des Bauxites als Natriumtitanate gebunden
werden. Diese Verbindungen gelangen mit dem Rotschlamm auf die Halde.
Ein weiterer Teil der Natriumhydroxydverluste wird von den sogenannten gelösten Verlusten, die bei unvollständigem
Auswaschen des Rotschlammes in diesem zurückbleiben, herbeigeführt. Die dem Rotschlamm anhaftende Natriumhydroxydmenge
tritt am Ende der Rotschlammwäs-che zusammen
mit dem Rotschlamm aus dem Verfahren aus.
den Aufschluß des Aluminiumoxydes bewirkende aktive Natriumhydroxydgehalt, der sogenannte kaustische Natriumhydroxydgehalt,
der Kreislauflauge wird auch durch die im Bauxit enthaltenen Carbonatmineralien, die beim
Aufschluß des Bauxites aus dem Natriumhydroxyd Natriumcarbonat
bilden, vermindert.
Der Garbonatgehalt des Bauxites liegt vor allem als
Galcit [CaCO5], als Dolomit [CaMg(PO^)2] und als Siderit
[FeGOj] vor. Unter den Bedingungen des Aufschlusses (210 bis 25O0G; 140 bis 250 g/l Na2Ok [mit dieser Formel
Na2O^ ist der in Na2O ausgedrückte kaustische^Natriumgehalt
der Lauge ausgedrückt]) gehen 70 bis 90 Gew.-% des
Geleites und 80 bis 100 Gew.-% des Dolomites in Lösung.
Weitere, wenn auch nicht so bedeutende Quellen der Carbonatisierung
sind der Siderit, der Gehalt des Bauxites an organischen Substanzen, der Kohlendioxydgehalt der Luft
und die Flockungsmittel. Aus diesen Stoffen bildet sich in der Lauge Natriumcarbonat.
Zur Verminderung der genannten Natriumhydroxydverluste' wurden bereite verschiedene, zum Teil auch technisch be
ziehungsweise industriell angewandte Verfahren entwickelt, deren gemeinsames Merkmal darin besteht, daß sie immer nur
zur Beseitigung einer einzigen Natriumhydroxydverlustquelle
geeignet sind, das heißt entweder des im Rotachlamm gebundenen Natriumhydroxydverlust*B, des gelösten und am
Rotschlttmm haftenden Natriumhydroxydverlustes oder des sogonunnten
"Salz"-Verluätea (des beim Abtrennen des Sodaaal-Z6S
oder des Vanadiumeülaea zusammen mit dem Niederschlug
abgetrennten Natriumhydroxydverlustes).
Zur Verringerung der Verluste an in der festen Phase
deβ iloteehlammes gebunden vorliegendem Natrium sind folgende
Verfahren in Anwendung.
a) Aufschluß mit Zusätzen.
Dem Bauxit beziehungsweise der aufzuschließenden
Trübe werden Zusätze und Katalysatoren zugesetzt» Der bekannteste Zusatz ist der gebrannte Kalk. In
letzter Zeit wurde der Zusatz des Katalysators Eisenhydrogranat (iron-containing hydrogarnet),
der beim Aufschluß die Umwandlung des Goethites zu Hämatit fördert und beim Aufarbeiten von goethithaltigen
Bauxiten neben anderen verfahrenstechnischen beziehungsweise technologischen Vorteilen
auch eine Erhöhung der Aluminiumoxydausbeute ermöglicht, eingeführt (US-Patentschrift
4 091 071).
b) Kaustifizierung des Rotschlammes.
Dabei wird dem ausgewaschenen Rotschlamm Kalkmilch zugesetzt, das Gemisch wird einige Stunden lang,
erwärmt und dann, meistens durch Filtrieren, in Flüssigkeit und feste Phase getrennt. Die erhaltene
dünne Laugenlösung wird in eine Stufe der Waschreihe zurückgeführt und der Schlamm wird gespeichert.
c) Gemäß der ungarischen Patentschrift 14-9 750 wird
der Rotschlamm bei 1A-0 bis 2000C unter Druck mit
gebranntem Kalk sowie einem Gemisch aus Natriumhydroxyd und Natriumcarbonat behandelt.
Zur Verringerung der gelösten NatriumhydroxycLverluyto
iat es bekannt, in der Abcetz- und Wascnkaakade aeb Rotschlammes
im Konus der Absetzbehälter (Unterlauf [underflow]) die Feststoffkonzentration zum Beispiel durch Zusatz
von synthetischen Absetzmitteln zu erhöhen und die zusammen mit dem Rotschlamm austretende dünne Natrium-
aluininatlösung in geeigneter V/eise abzutrennen und in das
Kreisverfahren zurückzuführen.
Zur Verringerung der Menge des sich im Kreislauf anreichernden
Natriumcarbonates sowie zur Regenerierung des Natriumhydroxydes aus der Soda sind die folgenden Verfahren
bekannt:
a) Das aus der in das Kreisverfahren zurückgeführten
Lauge durch Filtrieren oder Zentrifugieren abgetrennte
Sodasalz wird mit Kalkmilch behandelt und
die dabei erhaltene Lauge mit einer Konzentration von 4-0 bis 100 g/l NapO wird eingedampft oder der
Waschkaskade zugeführt.
b) Verbreitet ist die Behandlung der aus den Waschapparaten ausströmenden Lauge mit Calciumhydroxyd
[Ca(OH)2} > wobei das gelöste Natriumcarbonat zu
Natriumhydroxyd umgesetzt wird (US-Patentschrift 3 120 996).
Die aufgeführten Verfahren sind zur Verminderung des
gebundenen oder des gelösten Natriumhydroxydverlustes beziehungsweise zum Regenerieren der Soda mehr oder weniger
geeignet.
Das zum Verringern des gebundenen Natriumhydroxydverlustes erwähnte Aufschließen mit Zusatzstoffen ermöglicht
aber die Rückgewinnung von nur etwa 10 bis 15 Gew.-% des
gebundenen Natriumhydroxydverlustes. Wenn beim Aufschluß mehr Calciumoxyd [CaO] zugesetzt würde, würde ein Calciumaluminiumhydrosilikat
von ungünstiger Zusammensetzung, nämlich mit geringem Siliciumdioxydgehalt, erhalten, was
einen sekundären Verlust an Aluminiumoxyd bedeuten würde.
Durch die Kaustifizierung des Rotschlammes könnten
70 bis 80 Gew.-^ des gebundenen Natriumhydroxyd^ehaltes
rückgewonnen werden, es treten jedoch 30 bis 50 Gew.-%
des chemisch regenerierten Natriumhydroxydes zusammen mit dem Rotschlamm aus dem Kreisverfahren aus. Ein weiterer
Nachteil der Kaustifizierung des Rotschlammes besteht darin, daß mit hohem Aufwand verbundene Filtriervorrichtungen
gebraucht werden und das Verfahren arbeitsaufwendig ist.
Das Kaustifizieren des Rotschlammes unter Druck wird
wegen des großen Energiebedarfes und der Notwendigkeit von Druckvorrichtungen in der Praxis nirgends angewandt.
Gegenwärtig ist es allgemein üblich, das im Rotschlamm gebundene Natriumoxyd [Na2O] und das sich in der Lösung anreichernde
inaktive Natriumoxyd [Na2O] unabhängig in getrennten
Verfahren zu regenerieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Behebung der Nachteile des Standes der Technik ein Verfahren
zum Verringern der Natriumhydroxydverluste bei der Aluminiumoxydherstellung
nach dem Bayer-Verfahren, mit welchem die Natriumhydroxydverluste stärker gesenkt werden können,
wobei diese Senkung alle Arten der Natriumhydroxydverluste erfaßt, zu schaffen.
Das Obige würde überraschenderweise durch die Erfindung erreicht.
Es wurde nämlich nun überraschenderweise festgestellt, daß die Natriumhydroxydverluste der Aluminiumoxydherstellung
nach dem Bayer-Verfahren stärker gesenkt werden können, wenn die Kaustifizierung des RotSchlammes nicht in
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33Ü7Ö3&
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einem besonderen Arbeitsgang, sondern innerhalb des Bayer- -Kreisverfahrens zusammen mit der Sodaregenerierung in
einer komplexen Maßnahme vorgenommen wird.
Die Erfindung hat zur theoretischen Grundlage die neue Feststellung, daß in einem bestimmten Konzentrations- und
Temperaturbereich in der Natriumaluminatlösung bei der Zugabe von Kalk sich nicht die Hydrogranate der Formel
3 CaO . AIpOz . kSiOo (6-2k) H0O bilden, sondern ein kieselsäurefreies
Calciumaluminat der Zusammensetzung 3 CaO . Al2O5 . 8 H2O entsteht. Dieses reagiert mit Natriumcarbonat
viel leichter als das Calciumaluminat vom Hydrogranattyp und ist daher nach der folgenden Reaktionsgleichung
quantitativ regenerierbar:
3 CaO . Al2O5 . 8 H2O + 3 Na2CO5 + η H2O \ >
3 CaCO5 + 2 NaAlO2 + 4 NaOH + (n + 6) H2O .
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren
zum Verringern der Natriumhydroxydverluste bei der Aluminiumoxydhers
te llung nach dem Bayer-Verfahren durch modifiziertes
Kaustifizieren des Rotschlammes mit Zusetzen von gebranntem oder gelöschtem Kalk, gegebenenfalls in
Form von Kalkmilch, unter.Rühren bei Temperaturen von
nicht unter 7O0C sowie gegebenenfalls unter Anwendung der
Rückgewinnung von Natriumhydroxyd durch Kaustifizieren von Soda mit gebranntem oder gelöschtem Kalk, gegebenenfalls
in Form von Kalkmilch, bei erhöhten Temperaturen und der Rückführung von anfallenden Materialien, welches dadurch
ge kennzeichtet ist, daß das Kaustifizieren an der der Rotschlammwäsche, gegebenenfalls durch eine Abzweigung,
entnommenen, gegebenenfalls vorher eingedickten und/oder durch Abfiltrieren d.es Rotschlammes
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dieser RotSchlammwäsche und sein Aufschlämmen in einem
wäßrigen, vorzugsweise alkalischen, Medium, wie Haldenwasser, erhaltenen, eine Flüssigkeitsphase mit einer, gegebenenfalls
nachträglich eingestellten, kaustischen ISte^Q-Konzentration (Na20j;c-Konzentration) von 5 bis 60 g/l
enthaltenden Rotschiammtrübe durchgeführt wird, wobei
ch den Zusatz des Kalkes das Molverhältnis des Gesamtuminiumoxydgehaltes
der Tnibe zu ihrem in CaO ausgedrückten Kalkgehalt auf 1 : THjis 1 : 3,2 eingestellt
wird, die Trübe 0,3 bis 5 Stunden lang bei 70 bis 1100C
gerührt wird, dann zur Trübe 3 bis 4 Mol Soda, bezogen
auf 1 Mol ursprünglich gelöstes Aluminiumoxyd, zugegeben und das Rühren noch 1 bis A- Stunden lang bei 80 bis 1000C
fortgesetzt wird, erforderlichenfalls der Sodaüberschuß
durch Zugabe von gebranntem oder gelöschtem- Kalk, gegebenenfalls in Form von Kalkmilch, kaust.ifiziert wird und,
gegebenenfalls nach Eindicken der erhaltenen Trübe, gegebenenfalls
die Flüssigkeitsphase in eine Stufe der Rotschlammwäsche und der Rotschlamm in die Rotschiammwaschkaskade
zurückgeführt wird.
Die erfindungsgemäß aufzuarbeitende Trübe wird zweckmäßig
dem unteren Teil, vorteilhaft dem Konus, einer der Vorrichtungen der Rotschlammwaschkaskade entnommen. Je
nach den betrieblichen Gegebenheiten kann ein Teil der Rotschiammenge einer Waschkaskade oder die gesamte Menge
aufgearbeitet werden.
Vorteilhaft wird das Einstellen der kaustischen NaoO-Konzentration der Flüssigkeitsphase des der Rotschlammwaschkaskade
entnommenen Rotschlammes auf den gewünschten Wert mit entsprechend verdünnter Kalkmilch vorgenommen.
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Vorzugsweise wird das Molverhältnis des Gesamtaluminiumoxydgehaltes
der Trübe zu ihrem in GaO ausgedrückten Kalkgehalt auf 1 : 2 bis 1 : 2,5 eingestellt.
Es ist auch bevorzugt, beim 0,3 bis 5 Stunden langen Rühren der Trübe Temperaturen von 80 bis 1000C anzuwenden.
Vorzugsweise wird die Soda in Mengen von 3»0 bis 4,0 Mol, insbesondere 3,2 bis 3,^ Mol, bezogen auf 1 Mol
ursprünglich gelöstes Aluminiumoxid, zur Trübe zugegeben.
Ferner ist es bevorzugt, beim 1 bis 4- Stunden lang
fortgesetzten Rühren der Trübe nach der Sodazugabe Temperaturen von 90 bis 95 C anzuwenden.
Weiterhin iat es vorteilhaft, als Sodaquelle das beim
Eindampfen der Dünnlauge ausgefallene Sodasalz, gegebenenfalls neben dem Einsatz von frischer Soda, zu verwenden.
Gegebenenfalls kann es vorteilhaft sein, die aufzuarbeitende
Trübe vor dem Kaustifizieren einzudicken, zu verdichten. Dazu kann die Rotschlammtrübe nach der Entnahme
aus der Rotschlammwaschkaskade und/oder vor ihrer Rückführung in diese eingedickt und die Flüssigkeitsphase
in den Laugenkreislauf, und zwar am besten in die ihrem kaustischen Na-)O-Gehalt entsprechende Stufe der Ratschlammwäsche
zurückgeführt werden. Zweckmäßig wird das Eindicken der Rotschlairimtrübe durch Aboetzenlassen und anschließendes
Dekantieren durchgeführt.
Es ist bevorzugt, das Zurückführen der Flüssigkeitsphase in die Stufe der Rotschlammwäsche, welche ihrer
Natriumhydroxydkonzentration beziehungsweise Ihrem kaustischen
NapO-Gehalt entspricht, vorzunehmen.
C.
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Das Kaustifizieren des Rotschlammes nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren ist im Gegensatz zu den bekannten Verfahren zwischen zwei Einheiten der Waschreihe geschaltet,
es wird also weder der ausgewaschene Rotschlamm noch die aus der Rotschlammwaschkaskade ausströmende Lauge
kaustifiziert. Die aufzuarbeitende Trübe wird zweckmäßig derjenigen Stufe, welcher die kaustische NapO-Konzentration
des Flüssigkeitsteiles der Trübe 5 bis 60 g/l beträgt oder einen diesem Bereich nahekommenden Wert,, der
im Zuge der weiteren Maßnahmen, Insbesondere des Kalkmilchzusatzes,
in den gewünschten Bereich verschoben wird, hat, entnommen. Die kaustische Natriumhydroxydkonzentration
in der Flüssigkeitsphase wird vorzugsweise zu 10 bis 25 g/l gewählt. Im übrigen ist anzustreben, das
erfindungsgemäße Verfahren möglichst weit von der letzten
Vlaschstufe entfernt einzuschalten.
Zweckmäßig wird das erfindungsgemäße Verfahren wie
folgt durchgeführt.
Die, gegebenenfalls eingedickte, Trübe wird in ein
heizbares Rührgefäß geleitet und in diesem mit Kalk versetzt. Die zugesetzte Kalkmenge wird so gewählt, daß ein
Molverhältnis des Gesamtaluminiumoxydgehaltes der Trübe zu ihrem in CaO ausgedrückten Kalkgehalt von 1 : 1 bis
1 : 3,2, vorzugsweise von 1 : 2 bis 1 : 2,5, eingestellt
wird. £s kann gebrannter oder gelöschter Kalk zugesetzt werden, am geeignetsten ist dabei jedoch Kalkmilch. Mit
deren Verdünnung kann wie bereits erwähnt auch die kaustische Na-O-Konzentration der Flüssigkeitsphase der
Trübe korrigiert werden.
Nach der Zugabe der entsprechenden Menge Kalk wird die Trübe auf 70 bis 11O°C, vorzugsweise 80 bis 10O0C,
erwärmt und bei dieser Temperatur 0,3 bis 5 Stunden lang
kräftig gerührt. Im allgemeinen verläuft das Kaustifizieren in 3 bis 3»5 Stunden.
Unter den erwähnten Konzentrationsbedingungen verlaufen in der Trübe zahlreiche chemische Reaktionen, die bisher
nicht beobachtet wurden. 3o geht der gesamte Aluminiumoxydgehalt der Lösungsphase in die Verbindung
3 GaO . AIpO-Z . 8 H-P über. Die in Lösung befindliche Soda
reagiert mit dem Calciumhydroxyd gemäß der Reaktionsgleichung
Ca(OH)2 + Na2CO5 —>
CaCO5 + 2 NaOH.
Die in aer festen Phase vorliegenden Sodalith- beziehungsweise Cancrinitverbindungen, welche die Zusammensetzung
3 (Na2O . Al2O5 . 2 BiO2) Na3X . η H3O ,
X zwei Äquivalenten des Anions einer Mineralsäure (CO5 , S oder 2 OH", 2 AlO2"
oder 2 Cl") bedeutet,
haben, werden zu 60 bis 80 Gew.-% zu Verbindungen der Zusammensetzung
3 CaO . AIpO5 . k SiO2 . (6-2k) H3O ,
k ein Wert zwischen 0,6 und 2, im allgemeinen etwa 1,5j ist,
umgesetzt.
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Dann wird der Trübe die oben angegebene Menge ooda
zugesetzt, welche das bei der Kaustifizierung gebildete
regenerierbare Calciumaluminat der Zusammensetzung
3 GaO . AI2O2 . 8 HoO zu zersetzen hat. Zweckmäßig wird
zu diesem Zweck das beim Eindampfen der Dünnlauge des Bayer-Kreisverfahrens erhaltene und anderweitig ohnehin
nicht verwertbare Sodasalz, erforderlichenfalls zusammen mit einer entsprechenden Menge frischer Soda, verwendet.
Das Regenerieren mit Soda wird wie bereits erwähnt 1 bis 4- Stunden durchgeführt, wobei etwa 2 Stunden bevorzugt
sind. Wie bereits erwähnt werden Temperaturen von 80 bis 1000G, vorzugsweise 90 bis 95°C, angewandt. Wie
beim ersten Arbeitsgang ist es auch beim Regenerieren mit Soda wichtig, das System kräftig zu rühren, damit sich
die Phasen an einer möglichst großen Oberfläche berühren.
Nachdem das Calciumaluminat abgebaut ist, wird eventuell im System zurückgebliebene überschüssige Soda durch
weiteren Kalkzusatz kaustifiziert. Dies kann mittels jeder
bekannten Verfahrensweise zum Kaustifizieren erfolgen.
Bevor die Trübe in die Rotschlamm-Wäsche zurückgeführt wird, wird sie zweckmäßig eingedickt, vorzugsweise durch
Absetzenlassen und anschließendes Dekantieren. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Flüssigkeitsphase verhältnismäßig
viel kaustisches Na20 enthält, weil dann die abgetrennte
Lauge in eine Wascheinheit, die ihrem Natriumhydroxydgehalt entspricht, zurückgeführt werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl an geschlossenen
(Filter enthaltenden) als auch an offenen (keine Filter enthaltenden) Rotschlammwaschkaskaden vorgenommen werden.
Die letztere Möglichkeit ist einer der größten Vorteile
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ο ο υ / ü -ό ο
des erfindungsgemäßen· Verfahrens, weil auf diese Weise auch
ohne Verwendung von Filtern der Natriumhydroxydverlust des Kreisverfahrens wesentlich verringert werden kann.
Das komplexe Kaustifizieren nach dem erfindungsgeniäßen
Verfahren wird zweckmäßig in einer aus Rührbehältern bestehenden
Reaktionsvorrichtungskaskade vorgenommen, es sind jedoch auch sämtliche anderen Vorrichtungen der Aluminiumöxydindustrie
geeignet.
Die Erfindung wird an Hand der folgenden beispielhaften
Darlegungen in Verbindung mit der beiliegenden Figur näher erläutert.
In der Figur ist als Beispiel eine Vorrichtungsreihe,
mit welcher das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, dargestellt.
Ein Rührwaschbehälter 1 ist das i-te Glied (i £ 2) einer aus N Gliedern (N = 3) bestehenden V/aschkaskade. Der
Rührwaschbehälter 1 ist über eine Leitung 2 mit dem ersten Glied einer aus M Gliedern (M ^ 2) bestehenden Reaktionsvorrichtungskaskade,
mit einem Reaktionsbehälter 3, verbunden. Zwischen beiden ist gegebenenfalls ein Absetzbehälter
13t ia welchem mit Hilfe des über eine Leitung 14 zugesetzten
Absetzmittels der Rotschlamm eingedickt werden kann, geschaltet.
Die einzelnen Reaktionsvorrichtungen 3» 5>
6 können mit über eine Leitung 12 ankommendem Dampf beheizt werden;
sie sind jeweils mit einem Rührer versehen. Die Reaktionsvorrichtungen 3» 5» 6 sind durch Rohre 4, durch welche die
Rotschiammtrübe geleitet wird, miteinander verbunden. Das
letzte Glied der Reaktionsvorrichtungsreihe, die Reaktions-
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vorrichtung 6, ist über eine eine Pumpe 7 aufweisende
Rohrleitung 8 mit dem i+1-ten Glied der Waschkaskade, einem Rührbehälter 9, verbunden. Die Rohrleitung 8 mit
der eingebauten Pumpe 7 dient der Förderung der Trübe von
der genannten Reaktionsvorrichtung 6 in den letztgenannten Rührbehälter 9· Erforderlichenfalls kann zwischen der
genannten Reaktionsvorrichtung 6 und dem letztgenannten Rührbehälter 9 ein Absetzbehälter 15, in· welchem die Trübe
mittels des durch eine Rohrleitung 16 zugesetzten Absetzmittels eingedickt wird, geschaltet sein; eine an den
genannten Absetzbehälter 15 angeschlossene Leitung 17 dient dem Rückführen der Flüssigkeitsphase in die ihrem
Natriumhydroxydgehalt entsprechende Waschstufe. Der i-te und der i+1-te Rührwaschbehälter 1, 9 eier Waschkaskade
sind über eine Laugenleitung 10 und der letztere über eine Rotschlammtrubeleitung 11 mit dem i+1-ten Waschrührbehälter
9 beziehungsweise i+2-ten Waschrührbehälter verbunden. Jedes Glied der aus Γι Gliedern bestehenden Reaktionsvorrichtungskaskade
kann kontinuierlich oder diskontinuierlich mit Material gespeist werden; so können zum Beispiel
in den das erste Glied der Reaktionsvorrichtungskaskade
darstellenden Reaktionsbehälter 3 Kalk oder Kalkmilch und in den sich anschließenden Reaktionsbehälter 5 Sodasalz
und erforderlichenfalls Kalk eingeführt werden.
Das erfindungsgemäße "Verfahren hat mehrere Vorteile,
die den bekannten Verfahren fehlen. Die wichtigsten von diesen sind wie folgt.
A) Beim Aufarbeiten von Bauxiten mit hohen Siliciumdioxyd- und Carbonatgehalten wurde nach dem Stand
der Technik zur Rückgewinnung des Natriumhydroxydgehaltes des Rotschlammes, des abgetrennten Sodasalzes
und des in der Lauge gelösten nicht-kausti-
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ο ο υ / U ö
sehen Na2O dem Kreisverfahren an unterschiedlichen
Stellen, und zwar an mehreren Stellen, unterschiedlichen Materialströmen Kalk zugesetzt.
Im Gegensatz dazu braucht beim erfindungsgemäßen Verfahren nur an einer einzigen Stelle Kalk eingebracht
zu werden. Die auf unterschiedliche Ursachen zurückzuführenden Natriumhydroxydverlustö
werden also erfindungsgemäß in einem einzigen
Verfahren verringert.
B) Im Gegensatz zum Verfahren der US-Patentschrift
3 120 996 werden beim erfindungsgemäßen Verfahren auch das im Rotschlamm gebundene Na20 und der Natriumgehalt
des aus dem Kreislauf notwendigerweise abgetrennten Sodasalzes wiedergewonnen.
C) Beim herkömmlichen Kaustifizieren des Rotschlammes
waren die Aluminiumoxydverluste bedeutend. Diese sind beim erfindungsgemäßeη Verfahren wesentlich
verringert.
D) Günstig ist auch der Umstand, daß die für das erfindungsgemäße Verfahren benötigten Vorrichtungen
kein Bedienungspersonal und kaum Wartung erfordern. Dabei ist es auch ein großer Vorteil, daß auch
ohne Verwendung von Filtern gearbeitet werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders für Bauxite mit mehr als 5 Gew.-% Siliciumdioxyd und mehr als
Gew.-% als Carbonat gebundenem Kohlendioxyd geeignet.
In diesem Falle können mit einem spezifischen Kalkaufwand von 1,2 bis 2,0 kg CaO/kg rückgewonnenes Na2O 20 bis
Gew.-% der Na20-Verluste rückgewonnen werden.
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Ferner wird die Erfindung an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert.
Es wurden aus dem Konus des 4-ten Waschrührbehälters
einer aus zwei Absetzbehältern und sechs Waschrührbehältern bestehenden Waschkaskade 120 nr Rotschlammtrübe abgezogen.
Diese enthielt 500 g/l Feststoffe, weswegen die feste Phase insgesamt 56 000 kg betrug. Die feste Phase hatte die folgende
Zusammensetzung;
| Gew.-% | kg | |
| Al2O3 | 14,7 | 5 292 |
| Na2O | 7,5 | 2 700 |
| CaO | 7,2 | 2 592 |
| SiO2 | 15,0 | 4 680 |
| Fe2O3 | 45,5 | 15 660 |
| TiO2 | 4,8 | 1 728 |
| Glühverlust | 7,8 | 2 808 |
| Sonstiges | 1,5 | 540 |
| insgesamt | MHMWMMMi 100,0 |
56 000 |
Die insgesamt 108 nr Flüssigkeitsphase enthielten:
| g/1 | 8 | 1 | kg· | |
| iL2°5 | 11, | 1 | 1 | 274 |
| Na2°kaustisch | 15, | 6 | 651 | |
| Na2°Carbonat | 5, | 589 | ||
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Zur Trübe der angegebenen Zusammensetzung wurden
vor einer 100 g CaO/1 enthaltenden Kalkmilch zugegeben.
Nach einer Reaktionszeit von 2 Stunden bei 90°C haben sich folgende Werte herausgebildet:
Volumen der Trübe 180 nr
Gewicht der festen Phase 43 300 kg
Feststoffgehalt 240,6 g/l
Volumen der flüssigen Phase 166 m
Zusammensetzung der
flüssigen Phase
flüssigen Phase
J>5 Q Λ g/l
Na2°kaustisch 21>6 «Ζ1 5 585 kg
Na2°Carbonat 0,5 g/l 83 kg
Zusammensetzung der festen Phase
| Gew.-% | kg | |
| A12°3 | 15,0 | 6 480 |
| Na2O | 2,5 | 1 083 |
| CaO | 19,8 | 8 580 |
| SiO2 | 10,8 | 4 680 |
| Fe2O3 | 36,1 | 15 660 |
| TiO2 | 4,0 | 1 720 |
| Glühverlust | 11,0 | 4 751 |
| Sonstiges | 0,8 | 346 |
| insgesamt | 100,0 | 43 300 |
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Während dieses Teilvorganges sind aus dem Botschlamm
1 617 kg NapO freigesetzt worden und in die Lösung übergegangen
(als Natriumhydroxyd). Eine 306 kg NapO entsprechende
Menge des Natriumcarbonatgehaltes der flüssigen Phase wurde zu Natriumhydroxyd kaustifiziert und 1 208 kg
Aluminiumoxyd, größtenteils als 3 CaO . Al2Oi . 8 H2O, gelangten
in die feste Phase.
Zur Rückgewinnung des in Form von Calciumaluminat aus
der flüssigen Phase ausgefallenen Aluminiumoxydes und gleichzeitig
zur Kaustifizierung der Soda wurden der Trübe 30 m
Sodasalzlösung der folgenden Zusammensetzung zugesetzt:
| g/l | kg | |
| Al2O5 | 2,2 | 66 |
| Na2°kaustisch | 5,2 | 156 |
| Na2°Carbonat | 73,4 | 2 200 |
Nach einer Reaktionszeit von 1 Stunde haben sich folgende
Werte eingestellt:
Volumen 210 nr
Feststoffgehalt 202 g/l
Gewicht der festen Phase 42 400 kg Volumen der flüssigen Phase 196 nr
| Zusammensetzung der | flüs- | 6 | »o | S/l | 1 | 176 | kg |
| sigen Phase | 28 | ,7 | g/l | 5 | 625 | kg | |
| Al2O3 | 2 | ,0 | g/i | 392 | kg . - 22 |
||
| Na2°kaustisch | |||||||
| Na2°Carbonat |
JJU7U3Ö
Zusammensetzung der festen Phase
Al2O5 12,7 Gew.-% 5 392 kg
Na2O 2,6 Gew.-% 1 083 kg
CaO 20,3 Gew.-% 8 580 kg
SiO2 11,0 Gew.-% 4 680 kg
Fe2O5 36,9 Gew.-% 15 660 kg
TiO2 4,0 Gew.-96 1 695 kg
Glühverlust 11,3 Gew.-34 4 800 kg
Sonstiges 1,2 Gew.-% 510 kg
insgesamt 100,0 Gew.-% 42 400 kg
Bei der Durchführung dieses Verfahrens wurden aus der festen Phase eine 1 617 kg Na2O entsprechende Natriumhydroxydmenge
und aus dem Natriumcarbonat eine 2 200 kg Na2O entsprechende Natriumhydroxydmenge rückgewonnen.
Der Wirkungsgrad des Kaustifizierens für die feste Phase betrug
2 700 - 1 083
Der durchschnittliche spezifische Kalkbedarf· für das gebundene und das aus Natriumcarbonat rückgewonnene
Na2O betrug
- 1,57 kg CaO/kg Nap0 . 3 817
- 23 -
Es wurde wie im Beispiel 1 beschrieben gearbeitet, jedoch der Rotschlamm abfiltriert, in Haldenwasser aufgeschlämmt und in dieser Form dem Kaustifiziervorgang
zugeleitet. Während sich gemäß dem Beispiel 1 vom aus der Flüssigkeit größtenteils in Form von Calciumaluminat
abgetrennten Aluminiumoxyd 164 kg [1 274 + 66-1 176 kg
[66 kg aus der Soda}] bei der Sodabehandlung nicht wieder
lösten, das heißt als Verlust mit dem Rotschlamm ausgetragen wurden, war im Falle der Durchführung des vorhergehenden Eindickens die aus der Löaungsphaae größtenteils in Form von Calciumaluminat abgeschiedene Aluminium·
oxydmenge geringer; der Verlust durch nicht wieder in Lösung gehendes Calciumaluminat sank auf 106 kg
[1 274 +66-1 234 kg].
Ss wurde wie im Beispiel 1 beschrieben gearbeitet, je·
doch mit dem Unterschied, daß am Ende des Verfahrens die Rotschlammtrübe filtriert und die feste Phase beziehungsweise die Flussigkeitsphase in die entsprechenden Stufen
der RotSchlammwäsche eingeleitet wurde. Ein bedeutender
Teil der nun eine aufgebesserte Eonsentration (26,7 g/1 Na2°]P aufweisenden Lauge konnte in (frühere)
Stufen der Waschreihe zurückgeführt werden, wodurch in den letzten Stufen der Wasehkaskade die NagO^-Konzentration verringert und ein besseres Auswaschen des Rotschlammes erreicht wurde.
VBDUUg
Leerseite
Claims (1)
- Patentansprüche1.) Verfahren zum Verringern der Natriumhydroxydverluste bei der Aluminiumoxydherstellung nach dem Bayer-Verfahren durch modifiziertes Kaustifizieren des Rotschlammes mit Zusetzen von gebranntem oder gelöschtem Kalk, gegebenenfalls in Form von Kalkmilch, unter Rühren bei Temperaturen von nicht unter 7O0C sowie gegebenenfalls unter Anwendung der Rückgewinnung von Natriumhydroxyd durch Kaustifizieren von Soda mit gebranntem oder gelöschtem Kalk, gegebenenfalls in Form von Kalkmilch^ bei erhöhten Temperaturen und der Rückführung von. anfeilenden Materialien, dadurch gekennzeichnet, daß man das Kaustifizieren an der der RotSchlammwäsche, gegebenenfalls durch eine Abzweigung, entnommenen, gegebenenfalls vorher eingedickten und/oder durch Abfiltrieren des Rotschlammes dieser RotSchlammwäsche und sein Aufschlämmen in einem wäßrigen Medium erhaltenen, eine Flüssigkeitsphase mit einer, gegebenenfalls nachträglich eingestellten, kaustischen Na20-Konzentration (Na^O^-Konzentration) von 5 bis 60 g/l enthaltenden Rotschlammtrübe durchführt, wobei man durch den Zusatz des Kalkes das Molverhältnis des Gesamtaluminiumoxydgehaltes der Trübe zu ihrem in CaO ausgedrückten Kalkgehalt auf 1 : 1 bis 1 : 3,2 einstellt, die Trübe 0,3 bis 5 Stunden lang bei 70 bis 1100C rührt, dann zur Trübe 3 bis 4 Mol Soda, bezogen auf 1 Mol ursprünglich gelöstes Aluminiumoxyd, zugibt und das Rühren noch 1 bis 4 Stunden lang bei 80 bis 1000G fortsetzt, erforderlichenfalls den Sodaüberschuß durch Zugabe von gebranntem oder gelöschtem Kalk, gegebenenfalls in Form von Kalkmilch, kaustifiziert und, gegebenenfalls-a-nach Eindicken der erhaltenen Trübe, gegebenenfalls die Flüusigkeitsphase in eine Stufe der Rotschlammwäsche und den Rotschlamm in die Rotschlammwaschkaskade zurückführt.2.') Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Einstellen der kaustischen NaoO-Konzentration der Flüssigkeitsphase des der Rotschlammwaschkaskade entnommenen Rotschlammes auf den gewünschten Wert mit entsprechend verdünnter Kalkmilch vornimmt.3.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Molverhältnis des Gesamtaluminiumoxydgehaltes der Trübe zu ihrem in CaO ausgedrückten Kalkgehalt auf 1 : 2 bis 1 : 2,5 einstellt.4-.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3t dadurch gekennzeichnet, daß man beim 0,3 bis 5 Stunden langen Rühren der Trübe Temperaturen von 80 bis 100 C anwendet.5·) Verfahren nach Anspruch 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß man die Soda in Mengen von 3,0 bis 4-,O Mol, insbesondere 3,2 bis 3,4· Mol, bezogen auf 1 Mol ursprünglich gelöstes Aluminiumoxyd, zur Trübe zugibt.6.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5t dadurch gekennzeichnet, daß man beim 1 bis 4 Stunden lang fortgesetzten Rühren der Trübe nach der Sodazugabe Temperaturen von 90 bis 95°C anwendet.Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als Sodaquelle das beim Eindampfen der. 3·Dünnlauge ausgefallene Sodasalz, gegebenenfalls neben dem Einsatz von frischer Soda, verwendet.8.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 7i dadurch gekennzeichnet, daß man das Eindicken der Rotschiammtrübe durch Absetzenlassen und Dekantieren durchführt.9.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man das Zurückführen der Flüssigkeitsphase in die Stufe der Rotschlammwäsche, welche ihrer Natriumhydroxydkonzentration entspricht, vornimmt.Beschreibung
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