DE3324378A1

DE3324378A1 - Verfahren zur herstellung eines aluminiumtrihydroxids grober korngroesse

Info

Publication number: DE3324378A1
Application number: DE19833324378
Authority: DE
Inventors: Benoît CRISTOL; Jacques 13100 Aix-en-Provence Mordini
Original assignee: Aluminium Pechiney SA
Current assignee: Rio Tinto France SAS
Priority date: 1982-07-08
Filing date: 1983-07-06
Publication date: 1984-01-12
Also published as: NZ204832A; HU190601B; IE831588L; CA1205292A; GR79591B; ZA834977B; GB2123806A; AU555347B2; IT8321975A0; MX158908A; PH19286A; DE3324378C2; AU1707383A; YU43187B; ES523929A0; IN158680B; YU147283A; NO840866L; JPS59501207A; JPH02291B2

Description

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ALUMINIUM PECHINEY 75οο8 Paris
Frankreich

Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumtrihydroxids grober Korngröße

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ausfällung von Al(OH)₃ mit hoher Produktivität aus einer übersättigten Alkalialuminatlösung, die nach dem Bayer-Verfahren eines alkalischen Aufschlusses der Bauxite erhalten ist, welches Verfahren durch Einführen eines Impfmaterials das Erhalten eines Aluminiumtrihydroxides grober Korngröße ermöglicht, von dem höchstens 10 % der erzeugten Teilchen ihre geringste Abmessung unter 45 jum haben.

Das in der Spezialliteratur umfangreich beschriebene und der Fachwelt gut bekannte Bayer-Verfahren stellt die wesentliche Technik zur Erzeugung von Aluminiumoxid dar, das zur Umwandlung in Aluminium durch Schmelzflußelektrolyse bestimmt ist. Nach diesem Verfahren wird der Bauxit in der Wärme mittels einer wässerigen Natriumhydroxidlösung geeigneter Konzentration behandelt, wodurch die Auflösung des Aluminiumoxids und das Erhalten einer übersättigten Natriumaluminatlösung bewirkt werden. Nach Abtrennung der den unaufgeschlossenen Rückstand (Rotschlämme) des Erzes darstellenden festen Phase wird die übersättigte Natriumaluminatlösung allgemein mit den im folgenden durch den Begriff "Impfmaterial" bezeichnetem Aluminiumhydroxid geimpft, um die Ausfällung eines Alurniniumtrihydroxides zu erreichen.

Wie den Fachleuten gut bekannt ist, gibt es mehrere industrielle Varianten zur Erzeugung des Aluminiumtrihydroxides durch alkalischen Bayer-Aufschluß der Bauxite, welche man gewöhnlich in zwei Kategorien, nämlich die eine unter der Bezeichnung "europäisches Verfahren" und die andere unter der Bezeichnung "amerikanisches Verfahren", einteilt.

Nach dem europäischen Verfahren erfolgt die Ausfällung des Aluminiumtrihydroxides im Lauf eines sog. Zersetzungsvorganges einer wässerigen Natriumaluminatlösung mit hoher Konzentration an kaustischem Na₇O , wobei allgemein 130 bis 170 g Na₂O je 1 zu zersetzender Natriumaluminatlösung eingesetzt werden. Im Rahmen des Ausdrucks "Konzentration an kaustischem Na₂O " soll die Gesamtmenge an Na₂O, ausgedrückt in g/l, in der zu zersetzenden Natriumaluminatlösung verstanden werden, die in der gebundenen Natriumaluminatform und in der freien Natriumhydroxidform vorliegt. Nach diesem Verfahren führt man in die zu zersetzende Natriumaluminatlösung eine allgemein im Bereich von 350 g/l bis 600 g/l liegende AL(OH)₃-Menge als Impfmaterial ein, wobei die Zersetzung der Lösung allgemein bei einer Temperatur von höchstens 55° C erfolgt. Ein solches Verfahren führt zu einer hohen Aluminiumoxid-Produktivität, die 80 g ALO₃Je 1 der Natriumaluminatlösung erreichen kann, doch das so erzeugte Aluminiumtrihydroxid ist allgemein von feiner Korngröße und ergibt durch Kalzinierung ein Aluminiumoxid, dessen Feinheit gegenwärtig für die Schmelzflußelektrolyse als störend beurteilt wird.

Nach dem amerikanischen Verfahren erfolgt die Ausfällung des Aluminiumtrihydroxids durch die Zersetzung einer wässerigen Natriumaluminatlösung geringer Konzentration kaustischem Na₃O, die 110 g Na₂O je 1 zu zersetzender Natriumaluminatlösung nicht übersteigt. Zu seiner Durchführung besteht das amerikanische Verfahren darin, in die zu zersetzende Natriumaluminatlösung eine die Impfmaterialrolle spielende Al(OH)₃ -Menge einzuführen, die geringer als beim europäischen Verfahren ist und allgemein im Bereich von 100 g/l bis 200 g/l zu zersetzender Aluminatlösung liegt, wobei die Zersetzung dagegen bei einer höheren Temperatur, wie etwa z.B. 70 C, erfolgt. Alle diese Arbeitsbedingungen zusammen führen zur Erzeugung eines Aluminiumtrihydroxides gröberer Korngröße als der nach dem europäischen Verfahren erhaltenen,so daß man gemäß diesem amerikanischen Verfahren nach Klassierung und Kalzinierung ein Aluminiumoxid erhält, das die gegenwärtig für die Schmelzflußelektrolyse gewünschte Korngröße aufweist und unter der Bezeichnung "Sandy Coarse" bekannt ist. Jedoch rufen durch einen gegensätzlichen Effekt die Arbeitsbedingungen eine Verringerung der Produktivität an Al(OH)₃ hervor, die viel geringer als beim europäischen Verfahren erscheint und allgemein im Fall der Erzeugung eines "Sandy Coar5e"-Aluminiumoxids etwa bei 50 g/ALO, je 1 Aluminatlösung liegt. Zs ist ferner gut bekannt, daß die Versuche zur Ver-

besserung der Produktivität durch Senkung der Zersetzungstemperatur und Einführung einer größeren A1(OH),-Impfmaterialnnenge in die zu zersetzende Natriumaluminatlösung durch das Verschwinden des Aluminiumoxids mit "Sandy Course"-Korngröße und das Auftreten eines Aluminiumoxids geringerer Korngröße erkauft werden.

Seit langem und gemäß Bestätigung durch die große Zahl von Veröffentlichungen auf diesem Gebiet wurden zahlreiche Versuche sowohl beim amerikanischen Verfahren als auch beim europäischen Verfahren durchgeführt, um ein Verfahren zum Erhalten von Aluminiumtrihydroxid grober Korngröße zu finden, das gleichzeitig die Produktivität des europäischen Verfahrens aufweist.

Ein erstes, in der US-PS 2 657 978 beschriebenes Verfahren, dessen Ziel die Begünstigung der Verbesserung der Produktivität an Aluminiumhydroxid grober Korngröße ist, betrifft die Einführung von die Rolle von Impfmaterial spielendem Aluminiumtrihydroxid in zwei Zeitabschnitten, wobei der erste Zeitabschnitt nur die Einführung der zum Erhalten von Kristallen grober Korngröße erforderlichen Impfmaterialmenge vorsieht, während im zweiten Zeitabschnitt eine neue Impfmaterialmenge eingeführt wird. Jedoch erscheint in sämtlichen aufgeführten Ergebnissen die Verbesserung der Produktivität sehr gering und dadurch industriell wenig interessant.

Ein anderes, in der US-PS 3 A86 850 beschriebenes Verfahren, das das Ziel verfolgt, gleichzeitig die Produktivität und die Abmessung der Aluminiumtrihydroxidteilchen zu erhöhen, die aus der übersättigten Natriumaluminatflüssigkeit ausgefällt werden, besteht darin, kontinuierlich die Impfmaterialrolle spielendes Aluminiumtrihydroxid in die Natriumaluminatlösung in Zirkulation in einer Zersetzungszone mit mehreren Stufen einzuführen und eine Zwischenabkühlung zwischen zwei Zersetzungsstufen durchzuführen. Jedoch eignet sich dieses Verfahren schlecht für eine Produktion in industriellem Maßstab aufgrund des engen Temperaturbereichs, in dem es ablaufen muß, und gleichfalls aufgrund des geringen Produktivitätsgewinns, der bei seiner Durchführung auftritt.

Andererseits sieht, bei Verfolgung des Zieles, gleichzeitig die Ausfällausbeute und die Korngröße des erzeugten Aluminiumhydroxids zu steigern, ein anderes, in der FR-PS 2 AAO 916 beschriebenes Verfahren die Zersetzung der übersättigten Natriumaluminatlösung in zwei Phasen vor.

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Die erste Zersetzungsphase besteht darin, in die Natriumaluminatlösung eine gesteuerte Menge einer Suspension feinen Impfmaterials einzuführen, wobei diese Phase bei einer Temperatur im Bereich von 77° C bis 66° C abläuft. Danach behandelt die zweite Zersetzungsphase die abgekühlte, von der ersten Phase stammende Suspension durch die Einführung einer ausreichenden Impfmaterialmenge gröberer Korngröße in der Weise, daß die kumulierte, in den beiden Phasen eingeführte Impfmaterialmenge wenigstens 130 g Aluminiumtrihydroxid je 1 zu zersetzender Lösung darstellt, wobei diese Impfmaterialmenge allgemein 400 g/l nicht übersteigt. Jedoch betrifft die Verbesserung, die man dabei gegenüber dem amerikanischen Verfahren feststellt , mehr die Steigerung der Produktivität als das Erhalten einer tatsächlich gröbere η Korngröße, welche Verbesserung die gleichzeitige Folge der Übersättigung der zu zersetzenden Natriumaluminatlösung, die vom Aufschluß des Bauxits abhängt, und ihrer besonders langen Verweilszeit (von bis 100 h) in der Zersetzungszone zu sein scheint, während eine insgesamt größere in diese Lösung eingeführte Impfmaterialmenge keine entscheidende Wirkung zeigt.

Während das in der FR-PS 2 440 916 beschriebene Verfahren die Verwendung einer größeren rückgeführten Impfmaterialmenge, die indessen 400 g/l zu zersetzender Natriumaluminatlösung nicht übersteigt, mit dem Ziel der Steigerung der Produktivität und der Korngröße der erzeugten Teilchen zu empfehlen scheint, weist die US-PS 4 305 913 auf die Schädlichkeit der Verwendung einer großen Impfmaterialmenge im europäischen Verfahren hin und geht soweit festzustellen, daß die Folge davon die Erzeugung eines Aluminiumtrihydroxids geringer Korngröße ist. Deshalb schlägt diese PS ein anderes Zersetzungsverfahren einer übersättigten Natriumaluminatlösung in Stufen vor, das eine erste Agglomerierstufe, eine zweite Stufe zur Vergrößerung der Agglomerate und schließlich eine dritte Stufe zur Erzeugung des Impfmaterials vorsieht, wobei diese drei Stufen gesondert, jedoch in gegenseitiger Beziehung sind, während die Temperatur, bei der dieses Verfahren abläuft, im Bereich von 74° C bis 85° C liegt und die eingeführte Impfmaterialmenge im Bereich von 70 bis 140 g/l zu zersetzender Natriumaluminatlösung gewählt wird. Jedoch bringt dieses Verfahren keine günstigere Lösung für die Fachwelt, da es bei Erzeugung eines Aluminiumoxids von anscheinend günstiger Korngröße von geringer Produktivität bleibt, wenn es mit einem europäischen Verfahren verglichen wird.

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So ergibt sich in den verschiedenen bekannten Veröffentlichungen, daß zahlreiche Mittel zum Versuch eingesetzt wurden , zu einem Verfahren zur Zersetzung einer übersättigten Natriumaluminatlösung zu gelangen, das gleichzeitig nur die anerkannten Vorteile des amerikanischen und des europäischen Verfahrens aufweist, d.h. die Erzeugung eines Aluminiumoxids grober Korngröße ("Sandy Coarse"-Type) mit einer hohen Produktivität ermöglicht. Jedoch muß die Fachwelt anerkennen, daß die vorgeschlagenen Verfahren unvollständige und wenig befriedigende Lösungen liefern, da man, um zu einem Aluminiumoxid annehmbarer Korngröße zu kommen, allgemein einen Verlust der hohen Produktivität an Aluminiumoxid in Kauf nehmen muß, den der Fachmann industriell nicht mehr akzeptieren kann.

Daher fand die Anmelderin trotz der genannten Nachteile bei Durchführung ihrer Forschungen ein Verfahren zur Zersetzung einer übersättigten Alkalialuminatlösung, die nach dem Bayer-Verfahren eines alkalischen Aufschlusses der Bauxite erhalten ist, durch Einführen einer noch nie praktizierten und nach dem Stand der Technik als nachteilig gewerteten Impfmaterialmenge in die Lösung, welches Verfahren zum Ziel hat, gleichzeitig im industriellen Maßstab eine erhöhte Produktivität an Aluminiumtrihydroxid durch Verbesserung des Zersetzungsausbringens des Alkalialuminates und ein kristallisiertes Aluminiumtrihydroxid grober Korngröße zu erhalten, bei dem höchstens 10% der erzeugten Teilchen ihre geringste Abmessung unter 45 μηη haben.

Gegenstand der Erfindung, womit dieses Ziel erreicht wird, ist ein Verfahren zur Zersetzung einer nach dem Bayer-Verfahren eines alkalischen Aufschlusses der Bauxite erhaltenen übersättigten Alkalialuminatlösung zwecks gleichzeitigen Erhärtens einer starken Produktivität und eines Aluminiumtrihydroxids grober Korngröße, bei dem höchstens 10 % der erzeugten Teilchen ihre geringste Abmessung unter 45 jjm haben, durch Einführen von Impfmaterial, welches Verfahren darin besteht, die Gesamtheit des verwendeten Impfmaterials mit der Gesamtheit der zu zersetzenden Alkalialuminatlösung zu kontaktieren, mit dem Kennzeichen, daß man

a) in der Zersetzungszone des Bayer-Verfahrens, die "n"-Stufen in Kaskade aufweist, eine Suspension hohen Gehalts an Trockensubstanz von wenigstens 700 g/l zu zersetzender Alkalialuminatlösung in wenigstens einer

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Stufe durch Einführung eines aus Aluminiumtrihydroxidkristallen unausgewählter Korngröße bestehenden Impfmaterials erzeugt,

b) nach einer Verweil sdauer in der Zersetzungszone bei einer im Bereich von 50 bis 8O⁰C gewählten Maximaltemperatur bis zum Erhalten eines Gewichtsverhältnisses von gelöstem ALO₃ zu kaustischem Na^O von höchstens 0,7 einen aus höchstens 50 VoI % der Suspension hohen Gehalts an Trockensubstanz in Zirkulation in der Zersetzungszone bestehenden Teil entnimmt,

c) dann - nach der Entnahme - diesen Teil in eine Klassierzone einführt, wovon

C₁ der abgetrennte körnige Teil extrahiert wird und das AL(OH)₃

grober Korngröße bildet und
C₂ der andere, eine Suspension bildende abgetrennte Teil aus der Klassierzone abgezogen und mit dem Restteil der Suspension in Zirkulation in der Zersetzungszone vereinigt wird, der nicht der Klassierung unterworfen wurde und

d) die vom in c durchgeführten Vorgang stammende Suspension einer Fest-Flüssig-Trennung unterwirft, wobei die angetrennte feste Phase das Aluminiumtrihydroxid-Impfmaterial unausgewählter Korngröße bildet, das in die Zersetzungszone des Bayer-Verfahrens rückgeführt wird.

Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Um die weitere Beschreibung der Erfindung zu erleichtern, ist es erforderlich, darauf hinzuweisen, daß der Trockensubstanzgehalt der durch Einführen des Impfmaterials in die zu zersetzende übersättigte Alkalialuminatlösung erzeugten Suspension in g trockenen Aluminiumtrihydroxids je 1 dieser Lösung ausgedrückt wird, während die Konzentration an kaustischem Na₂O in g/l der Natriumaluminatlösung, wie bekannt, die gesamte in dieser Lösung vorhandene Na_?0-Menge sowohl in der gebundenen Natriumaluminatform als auch in der freien Natriumhydroxidform bedeutet.

Nachdem diese Definitionen klargestellt sind, erfolgt die Beschreibung der Erfindung anhand eines allgemeinen Schemas einer Anlage zur Erzeugung des Aluminiumtrihydroxids gemäß der Erfindung entsprechend der Darstellung in der Figur.

Gemäß dieser Figur weist die Zersetzungszone der Natriumaluminatlösung "n" Zersetzungsstufen auf, wobei sie aus einer ersten Gruppe (A) von "p" Stufen und einer zweiten Gruppe (B) mit (n-p) Stufen zur Zersetzung der Alkalialuminatlösung zusammengesetzt ist.

Die zu zersetzende übersättigte Alkalialuminatlösung L . kann insgesamt in wenigstens eine der Zersetzungsstufen der Gruppen (A) oder (B) , z.B. entsprechend L-, L .₂···» LfJ₀ irn Fall der Gruppe (A) eingeführt werden. Sie kann jedoch gleichfalls zum einen Teil in wenigstens eine der Zersetzungsstufen der Gruppe (A) und zum anderen Teil in wenigstens eine der Zersetzungsstufen der Gruppe (B) eingeführt werden. Ebenso kann das Aluminiumtrihydroxid unausgewählter Korngröße, das die Impfmaterialrolle spielt, ganz oder teilweise nach der gleichen Aufteilung wie die Aluminatlösung , z.B. entsprechend S ,, S _o..., S _ im Fall der Gruppe (A) eingeführt werden.

Im Lauf ihrer Untersuchungen stellte die Anmelderin fest, daß es möglich war, eine Suspension mit hohem Gehalt an Trockensubstanz, nämlich wenigstens 700 g/l zu zersetzender Alkalialuminatlösung, zu erzeugen, indem Impfmaterial eingeführt wird, das aus Kristallen von Aluminiumtrihydroxid unausgewählter Korngröße, d.h. einer Korngröße weiter Verteilung besteht, wobei eine solche Suspension gleichzeitig zum Erhalten eines Aluminiumoxids grober Korngröße des Typs "Sandy Coarse" und zur Erzielung einer hohen Produktivität führt.

Vorzugsweise wird die Trockensubstanzkonzentration der in wenigstens einer Stufe der Zersetzungszone erzeugten Impfmaterialsuspension im Bereich von 800 bis 2000 g Al(OH), unausgewählter Korngröße je 1 zu zersetzender Natriumaluminatlösung gewählt.

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Diese Impfmaterialsuspension mit hohem Gehalt an Trockensubstanz kann vorzugsweise wenigstens (n-1) Stufen der Zersetzungszone einnehmen, und es kann erwünscht sein, daß diese Suspension die (n-1) letzten Stufen der Zersetzungszone einnimmt. Im letzteren Fall besteht die Gruppe (A) der Zersetzungszone dann aus einer einzigen Stufe.

Es kann jedoch vorteilhaft sein, daß die erzeugte Impfmaterialsuspension mit hohem Gehalt an Trockensubstanz die η Zersetzungsstufen einnimmt. Diese Suspension wird dann durch gleichzeitiges Einführen der Gesamtheit des Impfmaterials und der Gesamtheit der zu zersetzenden AlkalialuminatlÖsung in die erste Zersetzungsstufe erhalten.

Die erzeugte Impfmaterialsuspension mit hohem Gehalt an Trockensubstanz verweilt nach ihrer Bildung in der Zersetzungszone. Sie wird hier auf einer im Bereich von 5O⁰C bis 75⁰C gewählten Maximaltemperatur während der zum Erhalten eines Gewichtsverhältnisses von gelöstem ALO, zu kaustischem Na₂O von höchstens 0,7 erforderlichen Zeit gehalten. Vorzugsweise wird die Maximaltemperatur, der die Impfmaterialsuspension in der Zersetzungszone ausgesetzt wird, im Bereich von 5O⁰C bis 68⁰C gewählt.

Wenn jedoch die Maximaltemperatur, der die erzeugte Suspension mit hohem Gehalt an Trockensubstanz in der Zersetzungszone unterworfen wird, im Bereich von 60° C bis 75° C in wenigstens einer der "n" Zersetzungsstufen gewählt wird, kann es sich als wichtig erweisen, eine erzwungene Abkühlung der in den n-1 anderen Zersetzungsstufen zirkulierenden Suspension nach ihrem Austritt aus der betroffenen Zersetzungsstufe derart vorzunehmen, daß ihre Maximaltemperatur nach der Abkühlung höchstens 60° C ist.

Während die erzeugte Suspension mit hohem Gehalt an Trockensubstanz in Zirkulation in der Zersetzungszone dort während der erforderlichen Zeit verweilt, wird ein Teil L , dieser Suspension, der höchstens 50 Vol.% und vorzugsweise höchstens 30 Vol-% ausmacht, entnommen und in eine Klassierzone (C) ein geführt, von der der körnige Teil L abgeleitet wird und das erfindungsgemäß erhaltene Ai(OH), -Erzeugnis grober Korngröße darstellt, während der andere, eine Suspension bildende Teil L aus der Klassierzone

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(C) abgeleitet und mit dem restlichen Anteil der in der Zersetzungszone zirkulierenden Suspension vereint wird.

Die aus der Zersetzungszone kommende Suspension L , die nicht durch die Klassierzone (C) strömt, wird dann einer Fest-Flüssig-Trennung bei (D) unterworfen, von wo die flüssige Phase L zum folgenden Bereich des Bayer-Verfahrens geleitet wird, während die feste Phase S erfindungsgemaß das Impfmaterial aus Aluminiumtrihydroxid unausgewählter Korngröße darstellt, das in wenigstens eine Stufe der Zersetzungszone der übersättigten Alkalialuminatlösung rückgeführt wird.

Die das Impfmaterial unausgewählter Korngröße darstellende feste Phase S kann in dieser Form in die zu zersetzende Alkalialuminatlösung oder auch in der Form einer vorher durch Dispersion in der Gesamtheit oder in einem Teil der zu zersetzenden Alkalialuminatlösung hergestellten Suspension eingeführt werden.

Nach einer Variante führt man eine kleinere Menge des Aluminiumtrihydroxid-Impfmaterials in die erste Stufe der Zersetzungszone und dann die restliche Menge dieses Impfmaterials in die zweite Stufe der Zersetzungszone ein.

Allgemein beträgt die in die zweite Zersetzungsstufe eingeführte größere Menge des Aluminiumtrihydroxid-Impfmaterials wenigstens 70 Gew.% der Gesamtheit des rückgeführten Impfmaterials.

Nach ebenfalls dieser Variante wird die zu zersetzende Alkalialuminatlösung insgesamt in die erste Stufe der Zersetzungszone eingeführt. Es hat sich jedoch auch als vorteilhaft erwiesen, in die erste Stufe der Zersetzungszone wenigstens 20 Vol.% der zu zersetzenden Alkalialuminatlösung einzuführen, während das restliche Volumen dieser Alkalialuminatlösung in die zweite Stufe der Zersetzungszone eingeführt wird.

Dabei wird gemäß dieser Variante die in der ersten Stufe der Zersetzungszone eingehaltene Maximaltemperatur im Bereich von 65° C bis 80° C gewählt, während die Maximaltemperatur in der zweiten Stufe der Zersetzungszone im Bereich vom 50° C bis 65° C gewählt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Zersetzung der übersättigten Alkalialuminatlösung durch die Kontaktierung der Gesamtheit des Impfmaterials unausgewählter Korngröße mit der Gesamtheit dieser Lösung kann ebenso kontinuierlich wie diskontinuierlich ablaufen.

Im allgemeinsten Fall einer kontinuierlichen Zersetzung wird eine Zersetzungsstufe von einem Volumen der Suspension des Impfmaterials in der zu zersetzenden Alkalialuminatlösung entsprechend einer mittleren erforderlichen Verweilsdauer der Suspension in Zirkulation gebildet, welches Volumen permanent durch die vorhergehende Stufe eingespeist wird und permanent die nachfolgende Stufe speist.

Im Fall einer diskontinuierlichen Zersetzung, wie sie z.B. schubweise durchgeführt werden kann, wird eine Zersetzungsstufe von einem Suspensionsvolumen des Impfmaterials in der zu zersetzenden Alkalialuminatlösung entsprechend der insgesamt für die Zersetzung dieser Lösung erforderlichen Zeit gebildet.

Die wesentlichen Merkmale der Erfindung werden im Zusammenhang der folgenden Beispiele näher erläutert:

Beispiel 1

Dieses Beispiel erläutert die Möglichkeit, erfindungsgemäß eine Suspension mit hohem Gehalt an Trockensubstanz durch Einführung von Impfmaterial zu erzeugen, das aus Aluminiumtrihydroxidkristallen unausgewählter Korngröße besteht, wodurch das Erhalten von AL(OH), -Teilchen grober Korngröße bei gleichzeitiger Beibehaltung einer hohen Produktivität gesichert wird.

Hierzu verwendete man eine industrielle Einheit zur Erzeugung von Aluminiumoxid nach dem Bayer-Verfahren, in der man bei 235° C ein Gemisch aus gleichen Gewichtsanteilen französischer und australischer Bauxite aufschloß, die die folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent hatten:

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	Bauxite	französischer	australischer
	13,47	23,88
Glühverlust	5,3	5,3
SiO₂	52,3	54,8
Al₂O₃	24,0	13,0
Fe₂O₃	2,7	2,6
TiO₂	1,8	0,05
GaO	0,08	0,04
V₂O₅	0,20	0,08
P₂O₅	0,15	0,25
organischer C

Man erhielt so eine zu zersetzende übersättigte Natriumaluminatlösung mit der folgenden Zusammensetzung:

kaustisches Na^O	160 g/l
Natriumkarbonat	10 g/l
Al₂O₃	180 g/l
Organischer C	8 g/l

Diese zu zersetzende Natriumaluminatlösung wurde mit einem Durchsatz von 400 m /h in die Zersetzungszone mit 8 Stufen eingeführt, wobei jede Stufe mit einer mechanischen Rühreinrichtung versehen war.

Die Gesamtheit der zu zersetzenden Natriumaluminatlösung wurde in die erste Stufe der Zersetzungszone eingeführt, desgleichen die Gesamtheit des Impfmaterials.

Die Temperatur war 63° C in der ersten Zersetzungsstufe und 60° C in der letzten .

Drei kontinuierliche industrielle Zersetzungsversuche wurden in einer Zeitdauer von 3 Monaten durchgeführt.

Der Versuch 1 erläutert die Verwendung einer Al(OH), -Suspension mit einem Trockensubstanzgehalt, der dem vom Stand der Technik empfohlenen gleichwertig, jedoch geringer als der untere Gehalt ist, der im Rahmen der Erfindung liegt.

Der Versuch 2 zeigt den Vorteil der starken Steigerung des Gehalts an Trockensubstanz der Suspension von Al(OH), in der zu zersetzenden übersättigten Natriumaluminatlösung.

Der Versuch 3 zeigt den Einfluß der Klassierung im Rahmen der Erfindung durch den Durchlauf eines Teils der in der Zersetzungszone zirkulierenden Suspension in der Klassierzone.

In den drei Versuchen hatte das verwendete Impfmaterial eine unausgewählte Korngröße.

Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengefaßt:

TABELLE 1	Versuch 1	Versuch 2	Versuch 3
Impfmaterial oder Al(OH), in g/l der zu zersetzenden Natriumalu minatlösung	500	1400	1400
Gew.% des Impfmaterials unter 45um	50	19	17
Gew.% des Al(OHL - Erzeugnisses unter 45 jjm	50	19	9
Vol.% der A1(OH)₃-Suspension in Zirkulation in der Zersetzungszone, die zur Klassierung gelangen	O	O	17
Mittlere Verweilszeit in h in der Zer setzungszone	50	35	35
Al₂O₃ -Produktivität in g/l der zu zersetzenden Natriumaluminat lösung	80	80	80

So zeigt diese Tabelle daß die Verwendung eines hohen Trockensubstanzgegehalts der Suspension des Impfmaterials in Zirkulation in der Zersetzungszone (durch die Dispersion der Gesamtheit des Impfmaterials unausgewählter

KorngrÖße in der Gesamtheit der zu zersetzenden Natriumaluminatlosung erhaltene Suspension) das Erhalten einer sehr erheblichen Vergröberung des Aluminiumtrlhydroxids in Zirkulation ermöglicht. Die Zufügung einer Klassierung führt zur Erzeugung von Aluminiumtrihydroxidteilchen grober Korngröße , während die Produktivität in g ALO₃ je 1 Natriumaluminatlosung stets hoch bleibt.

Beispiel^

Man stellte in einer industriellen Einheit eine zu zersetzende übersättigte Natriumaluminatlosung durch Bayer-Aufschluß eines französischen Bauxits mit der folgenden Zusammensetzung in Gew% bei 245° C her:

Glühverlust	12,02	TiO₂	2,6
SiO₂	6,5	CaO	1,5
Al₂O₃	52,8	MgO	0,2
FeO	24,0	organischer C	0,38

Die zu zersetzende übersättigte Natriumaluminatlosung hatte die folgende Zusammensetzung:

kaustisches Na₃O 160 g/l Al₃O₃ 176 g/l

Natriumkarbonat 18 g/l organischer C 4 g/l

Diese zu zersetzende Natriumaluminatlosung wurde mit einem Durchsatz von 500 m /h in die Zersetzungszone mit 8 Stufen eingeführt, wobei jede Stufe mit einer Luftrühreinrichtung ausgestattet war.

Die Gesamtheit der zu zersetzenden Natriumaluminatlosung wurde in die erste Stufe der Zersetzungszone gleichzeitig mit der Gesamtheit des Impfmaterials eingeführt.

Die Temperatur war in der ersten Zersetzungsstufe 58° C und in der letzten 49⁰C.

Zwei industrielle kontinuierliche Zersetzungsversuche wurden während einer Zeitdauer von 3 Monaten durchgeführt.

Der Versuch 4 erläutert die Verwendung einer Al(OH) -Suspension, deren Trockensubstanzkonzentration zu dem im Rahmen der Erfindung vorzugsweise beanspruchten Bereich gehört.

Der Versuch 5 erläutert die Verwendung der gleichen Suspension wie der Versuch 4, wobei die Klassierung eines Anteils der in der Zersetzungszone zirkulierenden Suspension hinzugefügt wird.

In den beiden Versuchen hatte das verwendete Impfmaterial eine unausgewählte Korngröße.

Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 2 aufgeführt:

Tabelle 2	Versuch 4	Versuch 5
Impfmaterial oder Al(OH)₃ in g/l der zu zersetzenden Natriumäiuminatlösung	800	800
Gew.% des Impfmaterials unter 45 jjm	10	10
Gew.% des AKOHL-Erzeugnisses unter 45_um	10	4
Vol.% der Al(OH)₃ -Suspension in Zirkulation in der Zersetzungszone, die zur Klassie rung gelangen	O	28
Mittlere Verweil szeit in h in der Zer setzungszone	46	46
ALO,-Produktivität in g/l der zu zersetzen den Natriumäiuminatlösung	78	78

Diese Tabelle bestätigt die im Beispiel 1 erreichten Ergebnisse, d.h. daß die Verwendung eines hohen Trockensubstanzgehalts der Suspension des Impfmaterials in Zirkulation in der Zersetzungszone das Erhalten einer sehr erheblichen Vergröberung des Aluminiumtrihydroxids in Zirkulation ermöglicht, wie man beim Vergleich mit dem Versuch 1 des Beispiels 1 feststellen kann.

Ebenso führt die Zufügung einer Klassierung zur Erzeugung von Aluminiumtrihydroxidteilchen grober Korngröße.

Schließlich bleibt die Produktivität in g Al₂O₃ je 1 Natriumaluminatlosung hoch.

Beispiel 3

Dieses Beispiel erläutert den Fall der Erzeugung von AKOHL-Teilchen grober Korngröße aus einer zu zersetzenden übersättigten Natriumaluminatlosung, die vom Bayer-Aufschluß eines Diaspor-Bauxits bei 260° C mit der folgenden Zusammensetzung in Gew-% stammt:

Glühverlust 14,14 SiO₂ 3,0

Al₂O₃ 56,0

Fe₂O₃ 22,0 TiO₂ 2,6

CaO 2,1

P₂O₅ 0,06

organischer C 0,1

Die sich daraus ergebende übersättigte Natriumaluminatlosung hatte die folgende Zusammensetzung:

kaustisches Na₂O 163 g/l

Natriumkarbonat 26 g/l

Al₂O₃ 177 g/l

organischer C 4 g/l

Diese zu zersetzende Natriumaluminatlosung wurde mit einem Durchsatz von 800 m /h in die erste Stufe der Zersetzungszone mit 11 Stufen eingeführt, wobei jede Stufe mit einer mechanischen Rühreinrichtung versehen war.

Die Gesamtheit der zu zersetzenden Natriumaluminatlosung wurde in die erste Stufe der Zersetzungszone mit der Gesamtheit des Impfmaterials eingeführt.

Die Temperatur war in der ersten Zersetzungsstufe 58 C und in der letzten

Ein kontinuierlicher industrieller Zersetzungsversuch in einer industriellen Produktionseinheit wurde während einer Zeitdauer von 3 Monaten durchgeführt.

Dieser Versuch betrifft die Verwendung einer AKOHL-Suspension, deren Trockensubstanzkonzentration in den Vorzugsbereich des erfindungsgemäßen Verfahrens fällt.

Das verwendete Impfmaterial hatte eine unausgewählte Korngröße. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 3 aufgeführt:

Tabelle 3	Versuch 6
Impfmaterial oder Al(OH), in g/l zu zersetzender Natriumaluminatlösung Gew.% des Impfmaterials unter 45 jjm Gew.% des A1(OHL-Erzeugnisses unter 45 j_im Vol.% der A1(OH),-Suspension in Zirkulation in der Zersetzungszone, die zur Klassierung gelangen Mittlere Verweil szeit in h in der Zersetzungszone Al-CL -Produktivität in g/l der zu zersetzenden NaxriLimaluminatlösung	1500 12 7 15 32 77

So kann wie in den vorherigen Beispielen festgestellt werden, daß die Verwendung einer AKOHL-Suspension mit hoher Trockensubstanzkonzentration in einer übersättigten Natriumaluminatlösung in Zirkulation in der Zersetzungszone die Erzeugung eines Aluminiumtrihydroxids grober Korngröße ermöglicht, wobei gleichzeitig eine hohe Produktivität erreicht wird, die sich in g A1₂O,/1 Natriumaluminatlösung ausdrückt.

Beispiel 4

Eine übersättigte Natriumaluminatlösung wurde durch Bayer-Aufschluß eines Gemisches aus gleichen Gewichtsanteilen eines afrikanischen Bauxits und eines französischen Bauxits bei 245° C hergestellt, die die folgenden Zusammensetzungen in Gew.% hatten:

	Bauxit	afrikanischer
	französischer	30,0
Glühverlust	14,4	1,0
SiO₂	7,0	58,5
Al₂O₃	51,5	6,8
Fe₂O₃	22,4	3,5
TiO₂	2,7	0,1
CaO	1,8	0,1
organischer C	0,2

Die zu zersetzende übersättigte Natriumaluminatlösung hatte die folgende Zusammensetzung:

kaustisches Na₂O	155 g/l
Natriumkarbonat	21 g/l
Al₂O₃	178 g/l
organischer C	14 g/l

Diese zu zersetzende Natriumaluminatlösung wurde mit einem Durchsatz von 200 m /h in die Zersetzungszone mit 8 Stufen eingeführt, wobei jede Stufe mit einer mechanischen Rühreinrichtung ausgestattet war.

Drei kontinuierliche Versuche zur Zersetzung dieser Lösung wurden in einer industriellen Produktionseinheit während einer Zeitdauer von 3 Monaten durchgeführt.

Beim Versuch 7 wurde die zu zersetzende Natriumaluminatlösung insgesamt in die erste Zersetzungsstufe mit der Gesamtheit des Impfmaterials eingeführt.

Die Temperatur war in der ersten Stufe 60 C, in der zweiten Stufe 59 C und in der letzten Stufe 50 ° C.

Im Versuch 8 wurden 100 m der zu zersetzenden Natriumaluminatlösung, deren Temperatur 75° C war, stündlich mit 10 Gew. % des Impfmaterials in die erste Zersetzungsstufe eingeführt. Dann wurden 100 m dieser Lösung , deren Temperatur 50° C war, je Stunde mit 90 Gew.% des Impfmaterials in die zweite Zersetzungsstufe eingeführt, die außerdem den Überlauf der ersten Stufe aufnahm.

Die Temperatur war in der ersten Stufe 72° C, in der zweiten Stufe 60° C und in der letzten Stufe 51° C.

Schließlich führte man im Versuch 9 nicht nur die gleiche Versuchsabfolge wie im Versuch 8, sondern auch einen Klassiervorgang mit 20 Vol% der aus der 7. Stufe austretenden AKOHL-Suspension durch, wobei die körnige Fraktion für das Al(OH), -Produkt bestimmt war, während die andere Fraktion in die letzte Stufe der Zersetzungszone rückgeführt wurde.

Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 4 zusammengefaßt:

Tabelle 4	Versuch 7	Versuch 8	Versuch 9 I
Impfmaterial oder Al(OH)₃ in g/l der zu zersetzenden Natriumaluminat- [ lösung	1000	1000	I 1000
Gew.% des Impfmaterials unter 45>im	40	16	15
Gew.% des A1(OH),-Erzeugnisses unter 45jjm	40	16	8
Vol.% der AKOHL-Suspension in Zirku lation in der Zersetzungszone, die zur Klassierung gelangen	0	0	20
Mittlere Verweilszeit in h in der Zer setzungszone	45	45	45
AUO-j-Produktivität in g/l der zu zer setzenden Natriumaluminatlösung	85	81	81

Danach kann festgestellt werden, daß die Verwendung einer Al(OH),-Suspension mit hoher Konzentration an Trockensubstanz in der Zersetzungszone im Fall der gleichzeitigen Einführung von Anteilen der Natriumaluminatlösung und des Impfmaterials nach den gegebenen Angaben in zwei Stufen zur Erzeugung eines Aluminiumtrihydroxids grober Korngröße in den Versuchen 8 und 9 bei gleichzeitig hoher Produktivität führt.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Zersetzung einer nach dem Bayer-Verfahren eines alkalischen Aufschlusses der Bauxite erhaltenen übersättigten Alkalialuminatlösung zwecks gleichzeitigen Erhaltens einer starken Produktivität und eines Aluminiumtrihydroxids grober Korngröße, bei dem höchstens 10 % der erzeugten Teilchen ihre geringste Abmessung unter 45 jjm haben, durch Einführen von Impfmaterial, welches Verfahren darin besteht, die Gesamtheit des verwendeten Impfmaterials mit der Gesamtheit der zu zersetzenden Alkalialuminatlösung zu kontaktieren,

dadurch gekennzeichnet, daß man

a) in der Zersetzungszone (A, B) des Bayer-Verfahrens, die "n" Stufen in Kaskade aufweist , eine Suspension hohen Gehalts an Trockensubstanz von wenigstens 700 g/l zu zersetzender Alkalialuminatlösung in wenigstens einer Stufe durch Einführung eines aus Aluminiumtrihydroxidkristallen unausgewählter Korngröße bestehenden Impfmaterials (S₀) erzeugt,

b) nach einer Verweilsdauerin der Zersetzungszone (A, B) bei einer im Bereich von 50 bis 80° C gewählten Maximaltemperatur bis zum Erhalten eines Gewichtsverhältnisses von gelöstem ALO, zu kaustischem Na₂O von höchstens 0,7 einen aus höchstens 50 Vol.% der Suspension hohen Gehalts an Trockensubstanz in Zirkulation in der Zersetzungszone (A, B) bestehenden Teil (L ,) entnimmt,

503-(BR 2335)

c) dann - nach der Entnahme - diesen Teil (L _nl ) in eine Klassierzone (C) einführt, wovon

c, der abgetrennte körnige Teil (L ) extrahiert wird und das Al (OH),-Erzeugnis grober Korngröße bildet und

C₂ der andere, eine Suspension bildende abgetrennte Teil (L ) aus der Klassierzone (C) abgezogen und mit dem Restteil der Suspension in Zirkulation in der Zersetzungszone (A, B) vereinigt wird, der nicht der Klassierung unterworfen wurde, und

d) die vom in o, durchgeführten Vorgang stammende Suspension (L ) einer Fest-Flüssig-Trennung (D) unterwirft, wobei die abgetrennte feste Phase das Aluminiumtrihydroxid-Impfmaterial (SJ unausgewählter Korngröße bildet, das in die Zersetzungszone (A, B) des Bayer-Verfahrens rückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die in wenigstens einer Stufe der Zersetzungszone (A, B) erzeugte Suspension hohen Gehalts an Trockensubstanz eine vorzugsweise zwischen 800 und 2000 g/l zu zersetzender Aluminatlösung gewählte Trockensubstanz-Konzentration hat.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß die erzeugte Suspension hohen Gehalts an Trockensubstanz vorzugsweise wenigstens n-1 Zersetzungsstufen einnimmt.

A. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß die erzeugte Suspension hohen Gehalts an Trockensubstanz vorzugsweise wenigstens die n-1 letzten Zersetzungsstufen einnimmt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis A,
dadurch gekennzeichnet,

daß die erzeugte Suspension hohen Gehalts an Trockensubstanz die η Zersetzungsstufen einnimmt und durch gleichzeitiges Einführen der Gesamtheit des rückgeführten Impfmaterials (S ) und der Gesamtheit der zu zersetzenden Alkali aluminatlösung (l__d) in die erste Zersetzungsstufe erhalten wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,

daß die in der Zersetzungszone (A, B) angewandte Maximaltemperatur im Bereich von 50 bis 68⁰C gewählt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,

daß die in der Zersetzungszone (A, B) angewandte Maximaltemperatur im Bereich von 60 bis 75° c gewählt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,

daß man eine erzwungene Abkühlung der erzeugten, in der Zersetzungszone (A, B) zirkulierenden Suspension hohen Gehalts an Trockensubstanz bewirkt.

9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Temperatur der in der Zersetzungszone (A, B) zirkulierenden Suspension hohen Gehalts an Trockensubstanz nach der erzwungenen Abkühlung höchstens 60⁰C ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß man die Suspension hohen Gehalts an Trockensubstanz durch Einführen einer größeren Teilmenge des Al (OH),-Impfmaterials (S ) in die zweite

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Zersetzungsstufe erzeugt, während die Restmenge des A1(OH),-Impfmaterials (S J in die erste Zersetzungsstufe eingeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

daß die in die zweite Zersetzungsstufe eingeführte größere Teilmenge des Impfmaterials (SJ wenigstens 70 Gew.% der Gesamtheit des rückge-

führten Impfmaterials (S) beträgt.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

daß man die Gesamtheit der zu zersetzenden Alkalialuminatlösung (L.) in die erste Stufe der Zersetzungszone (A, B) einführt.

13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

daß man 20 Vol.% der zu zersetzenden Alkalialuminatlösung (Lj in die erste Stufe der Zersetzungszone (A, B) einführt, während das restliche Volumen der zu zersetzenden Alkalialuminatlösung (LJ in die zweite Stufe der Zersetzungszone (A, B) eingeführt wird.

IA. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

daß die in der ersten Stufe der Zersetzungszone (A, B) angewandte Maximaltemperatur im Bereich von 65 bis 80° C und die in der zweiten Stufe der Zersetzungszone (A, B) angewandte Maximaltemperatur im Bereich von 50 bis 65° C gewählt werden.