DE3338169A1 - Verfahren zur erzeugung von aluminiumtrihydroxid mit einem nach bedarf regulierten mittleren durchmesser im bereich von 2 bis 100 (my)m - Google Patents
Verfahren zur erzeugung von aluminiumtrihydroxid mit einem nach bedarf regulierten mittleren durchmesser im bereich von 2 bis 100 (my)mInfo
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Description
ALUMINIUM PECHLNEY
75oo8 PARIS, Frankreich
75oo8 PARIS, Frankreich
Verfahren zur Erzeugung von Aluminiumtrihydroxid
mit einem nach Bedarf regulierten mittleren Durchmesser im Bereich von 2 bis 100 pm
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung von Aluminiumtrihydroxd mit einem nach Bedarf regulierten
mittleren Durchmesser im Bereich von 2 bis
100 μ τη bei ein.gi pf 1 iger Verteilung und geringer Streuung durch Zersetzung einer übersättigten Natriumaluminatlösung in der Wärme in Gegenwart eines Hilfskeimbildners, der
seinerseits durch Zersetzung einer übersättigten Natriumaluminatlösung in Gegenwart von zerkleinertem Aluminiumtrihydroxid erhalten ist, das eine durch die Zerkleinerung entwickelte spezifische "BET"-Oberfläche von wenigstens gleich
100 μ τη bei ein.gi pf 1 iger Verteilung und geringer Streuung durch Zersetzung einer übersättigten Natriumaluminatlösung in der Wärme in Gegenwart eines Hilfskeimbildners, der
seinerseits durch Zersetzung einer übersättigten Natriumaluminatlösung in Gegenwart von zerkleinertem Aluminiumtrihydroxid erhalten ist, das eine durch die Zerkleinerung entwickelte spezifische "BET"-Oberfläche von wenigstens gleich
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1 m /g aufweist.
1 m /g aufweist.
Schon seit langem ist es bekannt, die Ausfällung des Aluminiumtrihydroxids aus einer übersättigten Natriumaluminatlösung
durch Zusatz eines Impfmaterials vorzunehmen, das aus vorher kristallisiertem Aluminiumtri -
'copy
BAD
hydroxid besteht, da ohne Impfen die spontane Erzeugung von kristallinen Keimen im Inneren einer solchen Lösung
sich als äußerst langsam und schwierig durchführbar oder sogar je nach den Temperatur- und Konzentrationsbedingungen
des behandelten Mediums als unmöglich erweist.
Daher ist es die übliche Praxis beim Bayer-Verfahren,
die Ausfällung des Aluminiumtrihydroxids aus vom alkalischen
Aufschluß von Aluminiumerzen stammenden übersättigten
Natriumaluminatlösungen durch die Rückführung eines erheblichen
Anteils des in einem vorhergehenden Zyklus erhaltenen Aluminiumtrihydroxids zu fördern.
Jedoch führt dieses Impfverfahren, wie es auch abläuft,
nicht nur zur Rückführung einer sehr großen Menge von vorher ausgefälltem Aluminiumtrihydroxid,
sondern vor allem zum Erhalten von Aluminiumtrihydroxidkornern auffallend variabler Größe, deren mittlere Teilchengröße
und deren Verteilung um diesen Wert aufgrund der Tatsache schwer zu steuern sind, daß die Abmessung der
Aluminiumtrihydroxidkörner im Lauf der aufeinanderfolgenden
Zyklen wächst und die Bildung von neuen Keimen nach einem periodischen Rhythmus hervorruft.
Der Fachmann wünscht jedoch, für besondere Anwendungsfälle Aluminiumtrihydroxid erzeugen zu können, deren
Abmessung der ausgefällten Teilchen beherrscht wird, d. h. deren Korngrößen von geringer Streuung um die mittlere
Abmessung sind. Tatsächlich erfordern gewisse Anwendungsfälle des Aluminiumtrihydroxids eine Korngröße, die ihnen
eigen ist, insbesondere für solche Anwendungsfälle, wie
z. B. die flammhemmenden Zusätze für die synthetischen
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Polymeren, die sanften Schleifmittel in der Kosmetik und
die Katalysatorträger.
Durch die Zahl der auf diesem Gebiet erschienenen Veröffentlichungen
zeigt die Spezial 1iteratur die Bedeutung und die Kompliziertheit der von Fachleuten durchgeführten
Untersuchungen beim Versuch, industriell brauchbare Lösungen für die genannten Probleme zu bieten und die
Größe der Aluminiumtrihydroxidteilchen zu beherrschen.
Unter den zahlreichen vorgeschlagenen Lösungen führen
einige zur Anwendung mechanischer Mittel und andere, in größerer Zahl, zu Verfahren, die Maßnahmen der Chemie
ausnutzen.
Die erste Gruppe, die von mechanischen Mitteln Gebrauch
macht, betrifft die Erzeugung von Aluminiumtrihydroxid,
dessen mittlerer Durchmesser allgemein zwischen 6 und
30 pm liegt, durch Zerkleinerung eines nach dem Bayer-Verfahren
erhaltenen groben Aluminiumtrihydroxids. Ein
solches Verfahren ist in der FR-PS 2 298 510 beschrieben, die die Erzeugung eines für die Kosmetik bestimmten
Aluminiumhydroxidsbeansprucht, dessen mittlerer Durchmesser
unter 25 μπι ist, zu welchem Zweck die Zerkleinerung eines
groben Hydroxids in Gegenwart einer organischen Säure dient. Wenn ein solches Verfahren auch bei der Erzeugung eines
Aluminiumhydroxids mit einem mittleren Durchmesser über
15[μπι angewandt werden kann, weil es hinsichtlich des Energie
verbrauchs und der technologischen Investition tragbar bleibt, ist, wenn man ein Aluminiumhydroxid von viel geringerem
mittleren Durchmesser, wie etwa zwischen 15 undjl pm
erzeugen will, die Anwendung eines solchen Mittels umso
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kostspieliger, je geringer der angestrebte mittlere Durchmesser
ist, da das Verfahren dann zu einer sehr raschen Erhöhung der Zerkleinerungskapazität und des Energieverbrauchs
führt.
Die zweite Gruppe, die von den Hilfsmitteln der Chemie Gebrauch macht, schlägt Verfahren vor, die das Ziel
verfolgen, ein Aluminiumtrihydroxid zu erhalten, das eine regulierte Korngröße aufweist, wobei diese Verfahren darin
bestehen, die Zersetzung der übersättigten Natriumal uminatl ösungen in Gegenwart von sehr feinem Aluminium-·
trihydroxid vorzunehmen, das die Impfmaterial ro!Ie spielt,
wobei die Größe der Teilchen im Lauf der verschiedenen Ausfäll
ungsstuf en wächst.
Ein erstes, in der FR-PS 1 290 582 beschriebenes Verfahren mit mehreren Stufen besteht darin, zunächst das
aus Aluminiumtrihydroxid mit sehr feinen und regelmäßigen
dann Körnern bestehende Impfmaterial herzustellen und/dieses Impfmaterial zur Zersetzung einer übersättigten Natriumaluminatlösung
in aufeinanderfolgenden Stufen zu verwenden. Die Herstellung des Impfmaterials erfolgt durch
plötzliche und rohe Verdünnung einer stark konzentrierten Natriumaluminatlösung mit einem 1 möglichst nahen Na^O/Al-O
Molverhältnis , wodurch eine starke Übersättigung des
Aluminiumtrihydroxids hervorgerufen wird, das sich in Form
eines Gels abscheidet.- Dieses Gel ist aus mit Wasser aufgequollenen
Kügelchen gebildet, die zahlreiche mikroskopische Aluminiumoxidkeime mit einem mittleren Durchmesser
zwischen 0,3 und 0,5 pm enthalten.
Sobald das Impfmaterial mit sehr kleinen Körnern herge-
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- ίο -
stellt ist, liegt es als eine wässerige Suspension in seiner Mutterlösung vor, in die stufenweise die zu zersetzende
übersättigte Natriumaluminatlösung eingeführt
wird, wobei auf jede Einführungsstufe ein mehrstündiges
Rühren folgt. Dieses Rühren wird nach dem letzten Einführen der zu zersetzenden Lösung bis zum Ende der Zersetzung
fortgesetzt.
Ein anderes, in der FR-PS 1 525 133 beschriebenes Verfahren
besteht darin, zunächst ein sehr feines und sehr aktives primäres Aluminiumtrihydroxid-Impfmaterial durch
Zersetzung einer verdünnten Natriumaluminatlösung in
Gegenwart einer geringen Menge eines Aluminiumoxidgels
herzustellen, das durch Neutralisation einer Natriumaluminatlösung
mittels einer Mineralsäure hergestellt wurde, dann dieses'primäre Impfmaterial zur Zersetzung einer
übersättigten Natriumaluminatlösung zu verwenden, anschließend
das ausgefällte Aluminiumtrihydroxid abzutrennen
und es als Impfmaterial zur Zersetzung einer anderen übersättigten Natriumaluminatlösung zu verwenden und
schließlich dieses Verfahren zu wiederholen, bis die Teilchen des ausgefällten Aluminiumtrihydroxids die
gewünschte Abmessung erreicht haben.
Ein letztes, durch die FR-PS 2 041 750 offenbartes Verfahren
besteht darin, zunächst ein sehr feines Impfmaterial durch Karbonatation einer Natriumaluminatlösung bei
gesteuerter Temperatur bis zur vollständigen Neutralisation
zu erzeugen, wodurch die Bildung eines Aluminiumoxidgels
und die Umwandlung des Aluminiumoxidgels in eine stabile
kristalline Phase hervorgerufen werden, wonach dieses Gel in Suspension in einer übersättigten Natriumaluminat-
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lösung gebracht wird und diese Suspension während einer ausreichenden Zeitdauer weiter gerührt wird, um schließlich
dieses Impfmaterial zur Herstellung eines Aluminiumtrihydroxids gewünschter Korngröße durch Zersetzung einer
übersättigten Natriumaluminatlösung zu verwenden.
So zeigt sich anhand der verschiedenen bekannten Veröffentlichungen,
in denen es um die Ausnutzung der Hilfsmittel, der Chemie geht, daß die vorgeschlagenen
Verfahren zum Versuch der Erzielung der Erzeugung eines Aluminiumtrihydroxids regulierter Korngröße durch Ausfällen
aus einer warmen übersättigten Natriumaluminatlösung die
Herstellung eines Aluminiumoxidgels und dessen Umwandlung
in eine stabile kristalline Phase vorsehen, deren Größe der Aluminiumhydroxidteilchen im Lauf der verschiedenen
Ausfällungsstufen wächst. Der Fachmann muß jedoch
feststellen, daß die vorgeschlagenen Verfahren unvollständige
und wenig befriedigende Lösungen liefern, da sie zur Herstellung von Aluminiumtrihydroxidteilchen führen,
deren Teilchengröße aufgrund der schlechten Reproduzierbarkeit
der Eigenschaften des Gels und der geringen
Stabilität dieses Gels mit der Zeit ungenügend beherrscht wird.
Daher hat die Anmelderin trotz der genannten Unzulänglichkeiten
bei Durchführung ihrer Untersuchungen ein Verfahren zur Erzeugung von Aluminiumtrihydroxid mit einem ·
nach Bedarf regulierten mittleren Durchmesser im Bereich von 2 bis 100 pm durch Zersetzen einer übersättigten
Natriumaluminatlösung in Gegenwart von Impfmaterial ge-'
funden und erprobt, welches Verfahren von den genannten
Nachteilen frei' ist. —~
COPY
BAD ORIGINAL
'JTJ'8" ί
Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren so zu verbessern, daß die Teilchengröße
der erzeugten Aluniiniumtrihydroxidteilchen nach Bedarf
in dem genannten Bereich von 2 bis 100 pm reproduzierbar
'S.
und gut beherrschbar einstellbar ist.
Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst .wird, ist ein Verfahren zur Erzeugung von Aluminiumtrihydroxid
mit einem nach Bedarf regulierten mittleren Durchmesser im Bereich von 2 bis 100 pm.bei eingipfliger
Verteilung und geringer Streuung, das aus der Zersetzung einer übersättigten Natriumaluminatlösung in der Wärme
in Gegenwart eines aus Aluminiumtrihydroxid bestehenden
Impfmaterials, der anschließenden Trennung der erhaltenen
festen und flüssigen Phasen und der Erfassung der aus dem ausgefällten Aluminiumtrihydroxid gebildeten festen
Phase besteht, mit dem Kennzeichen, daß man in einer ersten Stufe Aluminiumtrihydroxid einer Zerkleinerung
bis zum Erhalten eines zerkleinerten Aluminiumtrihydroxids
mit einer durch die Zerkleinerung erzeugtenjspezifischen
"BET"-Oberflache von wenigstens gleich 1 m /2 unterwirft,
dann das zerkleinerte Aluminiumtrihydroxid in eine warme Fraktion der übersättigten Natriumaluminatlösung
in einer solchen Menge einführt, daß die Gesamtoberfläche
des eingeführten zerkleinerten Aluminiumtrihydroxids
wenigstens 10 m /1 dieser Fraktion ist, und die so gebildete Suspension einem Rühren während einer Zeit unterwirft,
die zur Ausfällung von wenigstens 10 Gew. % des in der übersättigten Natriumaluminatlösung vorhandenen
Aluminiumoxids in Form von einen Hi1fskeimbildner darstellenden
Aluniiniumtrihydroxidteilchen führt, und
daß man in einer zweiten Stufe die Zersetzung der restlichen Fraktion der übersättigten Natriumaluminatlösung
in Gegenwart des Hi1fskeimbi1dners bewirkt, welche Zersetzung
zur Ausfällung des Aluminiumtrihydroxids mit
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dem gewünschten mittleren Durchmesser durch Rühren der gebildeten Suspension bis zum Erhalten eines Gewichtsverhältnisses des gelösten Al2O3 zum kaustischen
Na2O von höchstens 0,8 führt.
Um die weitere Beschreibung der Erfindung zu erleichtern, ist es erforderlich daran zu erinnern, daß
die Konzentration an kaustischem Na9O in g/l der Natriumaluminatlösung,
wie bekannt, die gesamte in dieser Lösung vorhandene Na^O-Menge in der gefundenen Natriumaluminatform
und in der freien Natriumhydroxidform ausdrückt.
Im Lauf ihrer Untersuchungen versuchte die Anmelderin bei ihrem Bestreben, die nach dem Stand der Technik vorgeschlagenen
Verfahren, die die Verwendung von Aluminiumoxidgel vorsehen, zu verbessern, dieses Gel durch vorab
zerkleinertes Aluminiumtrihydroxid zu ersetzen. Sie beobachtete dann mit lebhaftem Interesse, daß die Einführung
dieses zerkleinerten Aluminiumtrihydroxids in eine
übersättigte Natriumaluminatlösung zur Ausfällung eines
Aluminiumtrihydroxids führte, dessen mittlerer Durchmesser
deutlich unter dem mittleren Durchmesser des zerkleinerten
Aluminiumtrihydroxids war, das sie eingeführt hatte,
während sie nach ihrer Kenntnis des Standes der Technik eine Vergrößerung des mittleren Durchmessers erwartete. Danach
wollte die Anmelderin bei Fortsetzung ihrer Untersuchungen die Tragweite dieser Beobachtung klären und ersetzte
zu diesem Zweck in neuen Versuchen das zerkleinerte Aluminiumtrihydroxid durch ein gefälltes Aluminiumtrihydroxid
gleichen mittleren Durchmessers und fast gleicher Größenverteilung. Sie stellte dann fest, daß im letzteren
Falle ebenso wie bei den bekannten Verfahren eine erhebliche
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Vergrößerung des mittleren Durchmessers des Aluminiumtrihydroxids
auftrat, das ausgefällt wurde.
So konnte die Anmelderin feststellen, daß die Verwendung des zerkleinerten Aluminiumtrihydroxids bei der Zersetzung
einer übersättigten Natriumaluminatlösung ein
von dem eines nichtzerkleinerten Aluminiumtrihydroxid
gleicher Korngröße sehr verschiedenes Verhalten hatte.
Danach ging die Anmelderin bei Weiterführung ihrer Untersuchungen dazu über, als HiIfskeimbildner das bei der
Zersetzung einer Natriumaluminatlösung in Gegenwart des
zerkleinerten Aluminiumtrihydroxids ausgefällte Erzeugnis
zu verwenden, und stelltefest, daß sie einen Aluminiumtrihydroxidniederschl
ag regulierter Korngröße erhalten konnte, indem sie die Zersetzung einer Natriumaluminatlösung
in Gegenwart dieses Hi1fskeimbi1dners vornahm.
Schließlich vervollständigte die Anmelderin, um die
beim Verfahren gemäß der Erfindung maßgeblichen Parameter besser zu kennen, ihre Untersuchungen mit dem Ziel, die
günstigsten Bedingungen zum Erhalten eines Aluminiumtrihydroxids
mit einer nach Bedarf regulierten Korngröße zu beherrschen .
Die durch die Zerkleinerung entwickelte spezifische "BET-"0berf1äche ergibt sich durch den Unterschied zwischen
der spezifischen Oberfläche des zerkleinerten Aluminiumtrihydroxids
und der spezifischen Oberfläche dieses AIumini'umtrihydroxids,
bevor es dem Zerkleinerungsvorgang unterworfen wurde. Wie schon angegeben wurde, muß die
bei der Zerkleinerung des Aluminiumtrihydroxids entwickelte
copy
bad original
bad original
3333169
2 spezifische "BET"-Oberfläche wenigstens gleich 1 m /g
sein. Sie liegt allgemein zwischen 2 und 20 m /g und wird vorzugsweise zwischen 3 und 8 m /g gewählt.
Die Zerkleinerung des^luminiumtrihydroxids, die
mittels jeder in Fachkreisen bekannten Vorrichtung erfolgt, kann im Trockenen durchgeführt werden, doch
kann es sich als wünschenswert erweisen, daß sie in einer flüssigen Phase vorgenommen" wird. In diesem letzteren
Fall ist die zum Suspendieren des Trihydroxids verwendete flüssige Phase ein wässeriges Medium, das Wasser sein
kann.
Die übersättigte Natriumaluminatlösung, die nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren behandelt wird, stammt allgemein vom alkalischen Aufschluß eines aluminiumhaltigen
Erzes, z.B.des Bauxits nach dem Bayer-Verfahren; in der
Wärme, wie ausführlich in der Spezial Iiteratur beschrieben
und in Fachkreisen gut bekannt ist. Jedoch kann diese Lösung auch synthetischen Ursprungs sein. Was auch
ihr Ursprung sei, die übersättigte Natriumaluminatlösung
weist allgemein eine Konzentration an kaustischem Na2O zwischen 50 und 200 g und vorzugsweise zwischen 90
und 170 g Na2OZg zu zersetzender Natriumaluminatlösung
auf.
Weiter ist es zweckmäßig, daß diese übersättigte Natriumaluminatlösung
ein Gewichtsverhältnis von gelöstem Al2O3
zu kaustischem Na2O zwischen 0,8 und 1,3, jedoch vorzugsweise
zwischen 1,0 und 1,2, aufweist.
Gemäß der ersten Stufe des Verfahrens stellt die Fraktion der übersättigten Natriumaluminatlösung, in die das
COPY
BAD ORIGINAL
3333Ί69
Si
zerkleinerte Aluminiumtrihydroxid eingeführt wird,
höchstens 90 Vol. % und vorzugsweise 5 bis 50 Vol. % der Gesamtmenge dieser zu zersetzenden Lösung dar.
Ebenso ist die Menge des nach den in Fachkreisen bekannten Techniken zerkleinerten und im Lauf der ersten
Stufe in die Fraktion der zu zersetzenden Natriumaluminatlösung
eingeführten Aluminiumtrihydroxids derart, daß die Gesamtoberfläche des zerkleinerten und in diese
Lösung eingeführten Aluminiumtrihydroxids zwischen 20 und
2 2
400 m /1 und vorzugsweise zwischen 40 und 150 m /1
übersättigter Natriumaluminatlösung liegt.
Sobald das zerkleinerte Aluminiumtrihydroxid in angemessener
Menge in die warme Fraktion der übersättigten Natriumaluminatlösung eingeführt ist, wird die so geschaffene
Suspension gerührt und in diesem Zustand während einer solchen Zeit gehalten, daß allgemein 15 bis 75 Gew. %
und vorzugsweise 40 bis 60 Gew. % des in der übersättigten Natriumaluminatlösung enthaltenen Aluminiumoxids in
der Form von Aluminiumtrihydroxidtei1chen ausgefällt werden,
die den HiI f skeimbi 1 dnerjdarstel len .
Die wässerige Suspension des Hi1fskeimbi1dners kann
evtl. einer Flüssig-Fest-Trennung unterworfen werden, im
Lauf welcher die feste Phase zwecks ihrer Verwendung in der zweiten Stufe des Verfahrens isoliert wird.
Gemäß der zweiten Stufe des Verfahrens wird die restliche Fraktion der übersättigten Natriumaluminatlösung, die
nicht der ersten Stufe unterworfen wurde, in Gegenwart des Hi1fskeimbi1dners zersetzt, der entweder in der festen Form,
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BAD ORIGINAL
BAD ORIGINAL
nachdem die Flüssig-Fest-Trennung am Ausgang der ersten
Stufe vorgenommen wurde, oder in der Form der wässerigen Suspension dieses HiIfskeimbildners eingeführt wird,
die vor Vornahme der Trennung erfaßt wird.
Diese Zersetzung läuft in dem Medium unter Rühren ab und wird bis zum Erhalten eines Gewichtsverhältnisses von
gelöstem Al2O3 zu kaustischem Na?O allgemein im Bereich
zwischen 0,75 und 0,40 und vorzugsweise zwischen 0,70 und 0,45 durchgeführt.
Während der zweiten Stufe kann der Einsatz des Hilfskeimbildners
und der restlichen Fraktion der übersättigen Natriumaluminatlösung zur Schaffung der Suspension und
zur Sicherung der Zersetzung erfolgen, indem man einführt:
Entweder die Gesamtheit der restlichen Fraktion auf einmal
oder Teile der restlichen Fraktion in wenigstens zwei Malen.
So führt die Zersetzung der restlichen Fraktion der übersättigten Natriumaluminatlösung in der zweiten Stufe
des erfindungsgemäßen Verfahrens in Gegenwart des von
der ersten Stufe stammenden Hi1fskeimbi1dners am Ausgang
der zwei Stufen zur Ausfällung von Aluminiumtrihydroxid mit
dem gewünschten mittleren Durchmesser.
Die Zersetzung der Fraktionen der übersättigten Natriumal
uminatl ösung in der einen und der anderen Stufe des Verfahrens erfolgt allgemein bei einer Temperatur zwischen
30 und 80 0C, jedoch vorzugsweise zwischen 45 und 65 0C.
0ΘΡΥ
333816b
In der Praxis laufen die beiden Stufen des Verfahrens zur Erzeugung des Aluminiumtrihydroxids mit nach Bedarf
reguliertem mittlerem Durchmesser im Bereich von 2 bis 1OoLm nach den folgenden Schritten ab:
a) In der ersten Stufe:
a-1. Man unterwirft Aluminiumtrihydroxid einer
Zerkleinerung bis zum Erhalten eines zerkleinerten Aluminiumtrihydroxids mit einer durch die Zerkleinerung
entwickelten spezifischen "BET"-Ober-
2 fläche von wenigstens gleich 1 m /g.
a-2. Man führt das zerkleinerte Aluminiumtrihydroxid
in eine warme Fraktion einer übersättigten
Natriumaluminatlösung in einer solchen Menge ein,
daß die Gesamtoberfläche des eingeführten
2 Trihydroxids wenigstens 10 m /1 der zu zersetzenden
übersättigten Natriumaluminatlösung ist.
a-3. Man rührt die im Schritt a-2 geschaffene Suspension während einer Zeitdauer, die dazu führt,
daß wenigstens 10 Gew. % des in der Aluminatlösung enthaltenen Aluminiumoxids in der Form
von Aluminiumtrihydroxid ausfallen, das den Hilfskeimbildner
darstellt.
b) In der zweiten Stufe:
b-1. Man bringt den vom Schritt a-3 stammenden HiI fs keimbildner
und die restliche Fraktion der übersättigten Natriumaluminatlösung zusammen.
b-2. Dann bewirkt man die Zersetzung der restlichen
Fraktion der übersättigten Natriumaluminatlösung+;
in Gegenwart dieses Hi1fskeimbi1dners, indem
man die Suspension von b-1 rührt und das Rühren
+) in der Wärme
BAD ORIGINAL
fortsetzt, bis ein Gewichtsverhältnis von gelöstem Al2O3 zu kaustischem Na2O von höchstens 0,8
erreicht wird, welche Zersetzung zur Ausfällung des Aluminiumtrihydroxids mit dem gewünschten
mittleren Durchmesser führt.
Das Verfahren gemäß der Erfindung zur Erzeugung von Aluminiumtrihydroxid mit nach Bedarf reguliertem mittlerem
Durchmesser in zwei Stufen, d. h. der einen zur Herstellung eines Hilfskeimbildners und der anderen zur Zersetzung
einer übersättigten Natriumaluminatlösung in Gegenwart
dieses Hi1fskeimbildners, kann sowohl kontinuierlich als
auch diskontinuierlich durchgeführt werden.
Die wesentlichen Einzelheiten der Erfindung werden in der Beschreibung der folgenden Beispiele näher erläutert:
Dieses Beispiel veranschaulicht die Möglichkeit, erfindungsgemäß
Aluminiumtrihydroxidteilchen mit einem nach
Bedarf regulierten mittleren Durchmesser durch die Verwendung unterschiedlicher Mengen eines Hi1fskeimbildners bei der
Zersetzung der übersättigten Natriumaluminatlösung zu
erzeugen.
Hierzu entnahm man. in der ersten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens vom alkalischen Aufschluß eines Bauxits
nach dem Bayer-Verfahren stammendes industrielles Aluminiumtrihydroxid. Dann stellte man zur Durchführung der
Zerkleinerung eine wässerige Suspension dieses Aluminiumtrihydroxids
mit'350 g/l Trockensubstanz her.
COPY —
" "■■' BAD ORIGINAL
Die Zerkleinerung wurde mit Hilfe einer Vorrichtung
bekannter Art durchgeführt, die aus einem Zylinder mit horizontaler Rotationsachse und einem Nutzdurchmesser von
100 mm bestand, wobei die zusätzlichen Mahlelemente aus Stahlkugeln bestanden. MaR unterwarf so einen Liter der
genannten Suspension mit Hilfe von 2 kg Kugeln mit einem Durchmesser' von 9 mm und 1 kg Kugeln mit einem Durchmesser
von 6 mm der Zerkleinerung.
Nach einer Mahldauer von 10 h erhielt man zerkleinerte Aluminiumtrihydroxidteilchen mit einer "BET"-Oberf1äche
von 8,6 m2/g, die nach dem in den "AFNOR NX"-Normen
"X 11-621" und "X 11-622" beschriebenen Verfahren gemessen wurde, während das Aluminiumtrihydroxid vor der Zerkleinerung
eine "BET"-Oberf1äche von 0,10 m2/ g hatte.
Anschließend verwendete man zur Herstellung des Hilfskeimbildners
eine vom Bayer-Verfahren stammende übersättigte Natriumaluminatlösung, die die folgende Zusammensetzung
in g/l hatte:
Al2O3
kaustisches Na2O Verhältnis von Al zu kaustischem Na karbonati sierte'S organischer C Cl
kaustisches Na2O Verhältnis von Al zu kaustischem Na karbonati sierte'S organischer C Cl
. Man führte danach 3 1 dieser Lösung in ein,geeignetes
Reaktionsgefäß und 45 g von zerkleinertem Aluminiumtrihydroxid
(in Suspensionsform in Wasser) in der Weise ein, daß man über 15 g zerkleinertes Aluminiumtrihydroxid je
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BAD ORIGINAL
BAD ORIGINAL
17 | CTl | 7 | 1, | g/i |
160 | 9 : | 4 | g/i | |
g/ | 1 | |||
1 | g/ | g/i | ||
1 | ||||
1 |
zu zersetzender übersättigter Natriumaluminatlösung verfügte.
Die so hergestellte Suspension wurde mittels eines Rührers mit vertikaler Achse und großen Flügeln bei
einer Drehzahl von 60 U/min gerührt. Die Temperatur der Suspension wurde während des ganzen Zersetzungsvorganges,
der 48 h dauerte, auf 60 0C gehalten.
Am Ausgang der Zersetzung war das Gewichtsverhältnis
von gelöstem Al2O3 zu kaustischem Na2O 0,6, was zeigte,
daß 45 % des Aluminiumoxids in Lösung ausgefällt waren.
Das am Ausgang dieser ersten Stufe erfaßte Aluminiumtrihydroxid, das anschließend gewaschen und getrocknet
wurde, stel1 te den Hi1fskeimbi1dner dar, der in der
zweiten Stufe des Verfahrens eingesetzt wurde, und hatte eine mittleren Durchmesser von 1,8 μιη, der nach der sogenannten
"Laser-Granulometrie"-Methode mittels einer Vorrichtung
"CILAS 7Γ5" gemessen wurde.
In der zweiten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens
führte man in Gegenwart des erwähnten HiIfskeimbildners
die Zersetzung der genannten Natriumaluminatlösung, die
vom Bayer-Verfahren stammte, unter Verwendung der gleichen Vorrichtung und unter Anwendung der gleichen Versuchsbedingungen der Rührgeschwindigkeit, Temperatur und Zeitdauer
wie in der ersten Stufe des Verfahrens durch.
Fünf Zersetzungsversuche, von denen jeder mit 2 1 der übersättigten Natriumaluminatlösung ablief, wurden in
Gegenwart des in wachsender Menge eingeführten Hilfskeimbildners
durchgeführt.
333816Ü
-_22 -
Am Ausgang der Zersetzung wurde das in jedem Versuch erfaßte Aluminiumtrihydroxid gewaschen, getrocknet und
der Bestimmung des mittleren Durchmessers durch die "Laser-Granulometrie"-Methode unterworfen.
Alle Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle I
aufgeführt:
H i1fske imb i1dnermenge in g/l zu zersetzender Lösung ■ |
Mittlerer Durchmesser des erzeugten Alumi- niumtrihydrids |
|
Versuch 1 Versuch 2 Versuch 3 Versuch 4 Versuch 5 |
5 15 25 35 55 |
38,0 12,2 7,5 5,0 4,0 |
So hängt der mittlere Durchmesser des am Ausgang der zwei Stufen des Verfahrens erfaßten Aluminiumtrihydroxids
von der in der zweiten Zersetzungsstufe verwendeten Hi1fskeimbildnermenge ab.
Dieses Beispiel erläutert die Möglichkeit, bei Bedarf nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Aluminiumtrihydroxid
großen mittleren Durchmessers (grobes Produkt) herzustellen
dopy
ersten
In der/Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens entnahm man vom alkalischen Aufschluß eines Bauxits nach dem Bayer-Verfahren stammendes industrielles Aluminiumtrihydroxid. Dann stellte man zur Durchführung der Zerkleinerung ι eine wässerige Suspension dieses Aluminiumtrihydroxids mit 350 g/l Trockensubstanz her.
In der/Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens entnahm man vom alkalischen Aufschluß eines Bauxits nach dem Bayer-Verfahren stammendes industrielles Aluminiumtrihydroxid. Dann stellte man zur Durchführung der Zerkleinerung ι eine wässerige Suspension dieses Aluminiumtrihydroxids mit 350 g/l Trockensubstanz her.
Die Zerkleinerung erfolgtein der gleichen Vorrichtung
und nach den gleichen Verfahrensvorschriften wie im Beispiel
Man unterwarf in dieser Weise 1 1 der genannten Suspension einer Zerkleinerung mit Hilfe von 2kg Kugeln eines Durchmessers
von 9 mm und 1 kg Kugeln eines Durchmessers von 6 mm. Nach einer Mahlzeit von 1 h und 30 min erhielt man
zerkleinerte Aluminiumtrihydroxidteilen mit einer
2
"BET"-Oberflache von 2,6 m /g, während das Aluminiumtrihydroxid vor der Zerkleinerung eine "BET"-Oberflache
"BET"-Oberflache von 2,6 m /g, während das Aluminiumtrihydroxid vor der Zerkleinerung eine "BET"-Oberflache
2
von 0,1 m /g aufwies.
von 0,1 m /g aufwies.
Anschließend verwendete man zur Herstellung des HiIfskeimbildners eine vom Bayer-Verfahren stammende übersättigte
Natriumaluminatlösung, die die gleiche Zusammensetzung
wie die im Beispiel 1 angegebene hatte.
Man führte dann 2 1 dieser Lösung in ein geeignetes Reaktionsgefäß und 30 g des zerkleinerten Aluminiumtrihydroxids
(in Form einer Suspension in Wasser) derart ein, daß man über 15 g zerkleinertes Aluminiumtrihydroxid
je 1 zu zersetzender übersättigter Natriumaluminatlösung
verfügte. Die so hergestellte Suspension wurde mittels eines Rührers mit vertikaler Achse und großen Flügeln
bei einer Drehzahl von 60 U/min gerührt. Die Temperatur wurde während des gesamten Zersetzungsvorganges, der 48 h
(X)PY
dauerte, bei 60 0C gehalten.
Am Ausgang der Zersetzung war das Gewichtsverhältnis
von gelöstem AIpO3 zu kaustischem Na2O 0,65, was andeutete,
daß also 41 % des Aluminiumoxids in Lösung ausgefällt
waren.
Das den in der zweiten Stufe eingesetzten Hilfskeimbildner
darstellende erfaßte Aluminiumtrihydroxid hatte einen mittleren Durchmesser von 3,9 pm.
In der zweiten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens
führte man die Zersetzung einer Natriumaluminatlösung
gleichen Ursprungs und gleicher Zusammensetzung wie im Beispiel 1 in Gegenwart des von der ersten Stufe,
stammenden HiIfskeimbi1dners durch, der mit einem Anteil
von 5 g/l dieser Lösung verwendet wurde.
Die mit einem Volumen von 2 1 dieser Lösung vorgenommene Zersetzung wurde in der gleichen Vorrichtung und unter
Anwendung der gleichen Versuchsbedingungen der Rührgeschwindigkeit, Temperatur und Zeitdauer wie in der ersten
Stufe des Verfahrens durchgeführt.
Am Ausgang dieser zweiten Stufe war das Verhältnis 'zwischen der Masse des erfaßten, gewaschenen und getrockneten
Aluminiumtrihydroxids und der Masse des zerkleinerten
und·in der ersten Stufe des Verfahrens verwendeten Aluminiumtrihydroxids
170.
Außerdem wurde das am Ausgang dieser zweiten Stufe erfaßte Aluminiumtrihydroxid der Bestimmung des mittleren
COPY
Durchmessers durch die "Laser-Granulometrie"-Methode unterworfen,
die ebenfalls auf das zerkleinerte Aluminiumtrihydroxid und auf den am Ausgang der ersten Stufe erfaßten
Hilfskeimbildner zwecks Vornahme einer vergleichenden
Analyse der Ergebnisse angewandt worden war.
Die Ergebnisse der granulometrischen Analysen des nach der Zerkleinerung entnommenen, des nach der ersten
Zersetzung (als Hilfskeimbildner) vorliegenden und des
nach der zweiten Zersetzung erfaßten Aluminiumtrihydroxids sind in der folgenden Tabelle II zusammengefaßt:
Durchmesser | Zerkleinertes Alu | umtrihydroxid: | Hilfskeim | Aluminiumtrihy |
in μπι | mini | rchgang kleiner | bildner: | droxid- |
% Du | % Durchgang | Endprodukt: % | ||
als: | kleiner als | Durchgang . | ||
4,4 | kleiner als: | |||
1 | 10,6 | 11,5 | 1,3 | |
2 | 16,7 | 27,6 | 1,9 | |
3 | 22,8 | 42,3 | 2,3 | |
4 | 33,5 | 52,2 | 3,0 | |
6 | 43,3 | 59,9 | 4,2 | |
8 | 61 ,0 | 63,5 | 5,6 | |
12 | 73,0 | 71 ,3 | 7,9 | |
16 | 85,0 | 78,7 | 8,9 | |
24 | 91 ,0 | 87,6 | 9,0 | |
32 | 96,0 | 92,5 | 14,0 | |
48 | 98,0 | 85,7 | 38,0 | |
64 | 100,0 | 98,0 | 57,0 | |
96 | 100,0 | 100,0 | 75,0 ' | |
128 | 10 | 100,0 | 90,0 | |
Mittlerer Du | 3,9 | |||
messer d5Q i | rch- | 58 | ||
n μπι | ||||
COPY
BAD ORIGINAL
So zeigt diese Tabelle, daß der mittlere Durchmesser des in der zweiten Stufe verwendeten Hilfskeimbildners
kleiner als der mittlere Durchmesser des zum
Erhalten des Hi1fskeimbi1dners führenden zerkleinerten
Produkts ist.
Erhalten des Hi1fskeimbi1dners führenden zerkleinerten
Produkts ist.
Außerdem zeigt diese Tabelle, daß es möglich ist, bei Bedarf ein Aluminiumtrihydroxid großen Durchmessers zu
erhalten.
erhalten.
Dieses Beispiel erläutert die Möglichkeit, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bei Bedarf Aluminiumtrihydroxid
kleinen mittleren Durchmessers zu erzeugen.
In der ersten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens
verwendete man vom Bayer-Verfahren stammendes industrielles
Aluminiumtrihydroxid. Dann stellte man zur Durchführung
der Zerkleinerung eine wässerige Suspension dieses Aluminiumtrihydroxids
mit 350/g/l Trockensubstanz her.
Die Zerkleinerung wurde mit der gleichen Vorrichtung und entsprechend den gleichen Angaben wie im Beispiel 1
durchgeführt.
Nach einer Mahlzeit von 3 h erhielt man zerkleinerte
Aluminiumtrihydroxidteilchen mit einer "BET"-Oberf1äche
von 4 m /q, während das zu dieser Zerkleinerung bestimmte Alum
■p
niumtrihydroxid eine "BET"-Oberf1äche von 0,1 m /g
aufwies.
aufwies.
"copy
BAD ORIGINAL
- 27 -
Anschließend verwendete man zur Erzeugung des Hilfs- ·
keimbildners eine vom Bayer-Verfahren stammende übersättigte'
Natriumaluminatlösung, die die gleiche Zusammensetzung ''
wie die im Beispiel 1 angegebene hatte. Man führte dann ■ ,v
2 1 dieser Lösung und 36 g des zerkleinerten Aluminiumtrihydroxids
(in Suspensionsform in Wasser) derart ein, daß man über 18 g zerkleinerten Aluminiumtrihydroxids
je 1 zu zersetzender übersättigter Natriumaluminatlösung
verfügte. Die so hergestellte Suspension wurde mit Hilfe eines Rührers mit vertikaler Achse und großen Flügeln bei
einer Drehzahl von 60 U/min gerührt. Die Temperatur der s
Suspension wurde während des gesamten Zersetzungsvorganges, der 48 h dauerte, bei 60 0C gehalten.
Am Ausgang der Zersetzung war das Gewichtsverhältnis ^]
von gelöstem AIpO3 zu kaustischem Na2O 0,62, was so
zeigte, daß 43 % des Aluminiumoxids in Lösung ausgefällt waren.
Das erzeugte Aluminiumtrihydroxid stellte den in der
zweiten Stufe des Verfahrens eingesetzten HiIfskeimbildner
dar; er hatte einen mittleren Durchmesser gleich 1,9 pm.
In der zweiten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens führte man die Zersetzung einer Natriumaluminatlösung ■'/
gleichen Ursprungs und gleicher Zusammensetzung wie im Beispiel 1 in Gegenwart von 70 g des Hi1fskeimbildners je 1
zu zersetzender übersättigter Natriumaluminatlösung durch.
Hierzu setzte man zu 52 VoI. % der von der ersten Stufe
stammenden Suspension des Hi1fskeimbildners 2 1 der im
Beispiel 1 beschriebenen übersättigten Natriumaluminatlösung
,. ,*.... -1 BAD ORIGINAL ~
^P' copy ^
deren Temperatur 50 0C war. Die Zersetzung wurde in der
gleichen Vorrichtung und unter Anwendung der gleichen übrigen Versuchsbedingungen, d. h. Rührgeschwindigkeit
und Dauer, wie in der ersten Stufe des Verfahrens durchgeführt.
Am Ausgang dieser zweiten Stufe war das Verhältnis zwischen der Masse des erfaßten, gewaschenen und getrockneten
Aluminiumtrihydroxids und der Masse des zerkleinerten und in der ersten Stufe verwendeten Aluminiumtrihydroxids
25.
Außerdem wurde das am Ausgang dieser zweiten Stufe erfaßte Aluminiumtrihydroxid der Bestimmung des mittleren
Durchmessers durch die "Laser-Granulometrie"-Methode
unterworfen, die auch auf das zerkleinerte Aluminiumtrihydroxid und auf den am Ausgang der ersten Stufe erfaßten
Hilf skeimbil drier zwecks Vornahme einer Vergleichsanalyse der Ergebnisse angewandt worden war.
Die Ergebnisse der granulometrischen Analysen des nach der
Zerkleinerung, nach der ersten Zersetzung (HiIfskeimbilder)
und nach der zweiten Zersetzung entnommenen Aluminiumtrihydroxids wurden in der folgenden Tabelle III zusammengefaßt:
BAD ORIGINAL
Tabelle III
Durchmesser | Zerkleinertes AIu- | Hilfskeim- | Aluminiumtri- |
in μΐπ | miniumtrihydroxid: | bildner: % | hydroxid-End-' |
% Durchgang kleiner | Durchgang | produkt: % | |
als: | kleiner als | Durchgang kiel | |
ner als: | |||
■ ' Ί | 5,9' | 23,5 | 10,9 |
2 | 14,8 | • 52,3 | 20,7 |
3 | 24,5 | 68,0 | 33,4 |
4 | 33,7 | 76,5 | 49,9 |
6 | 49,3 | 83,1 | 76,8 |
8 | 61 ,4 | 86,9 | 90,0 |
12 | 79,2 | 92,6 | 97,9 ■ |
16 | 89,2 | 95,6 | 100 |
24 | 95,9 | 96,8 | 100 |
32 | 98,3 | 97,0 | 100 |
48 | 99,7 | 97,6 | 100 |
64 | 100 | 98,0 | 100 |
96 | . 100 | 100 | 100 |
128 | 100 | 100 | 100 |
Mittlerer | |||
Durchmesser | 6,1 | 1,9 | 4 |
d50 in ym |
So zeigt diese Tabelle die Entwicklung des mittleren Durchmessers des zerkleinerten Aluminiumtrihydroxids,
des erhaltenen Hi1fskeimbildners und des Aluminiumtrioxid-Endprodukts
am Ausgang der zweiten Stufe des Verfahrens.
Außerdem bestätigt diese Tabelle das bedarfsweise Erhalten eines Endprodukts geringen mittleren Durchmessers,
wenn man von einer großen Menge des Hi1fskeimbi1dners in der
zweiten Stufe des Verfahrens Gebrauch macht.
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BAD ORiQiMAL
- 30 -
Dieses Beispiel erläutert die Möglichkeit, nach Bedarf Aluminiumtrihydroxid zu erzeugen, dessen Teilchen nicht
nur einen regulierten mittleren Durchmesser haben, sondern dessen Teilchendurchmesser von geringer Streuung sind.
In der ersten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens
verwendete man vom Bayer-Verfahren stammendes industrielles
Aluminiumtrihydroxid. Dann stellte man zur Durchführung der Zerkleinerung eine wässerige Suspension dieses Aluminiumtrihydroxids
mit 350 g/l Trockensubstanz her. Die Zerkleinerung erfolgte mit Hilfe der gleichen Vorrichtung wie
in den vorherigen Beispielen und nach den gleichen
Verfahrenseinzel hei ten.
Nach einer Mahlzeit von 3 herhielt man zerkleinerte
Aluminiumtrihydroxidteilchen mit einer "BET"-Oberfläche
2
von 4 m /g, während das Aluminiumtrihydroxid vor der
von 4 m /g, während das Aluminiumtrihydroxid vor der
2 Zerkleinerung eine "BET"-Oberf1äche von 0,10 m /g
aufwies.
Anschließend verwendete man zur Erzeugung des Hilfskeimbildners
eine vom Bayer-Verfahren stammende übersättigte Natriumaluminatlösung, die die gleiche Zusammensetzung wie
die im Beispiel 1 angegebene hatte. Die Zugabe an zer-
Aluminium
kleinertem trihydroxid, die in die Natriumaluminatlösung eingeführt wurde, war 15 g/l, während die Bedingungen der Temperatur (60 °) und der Dauer (48h) die gleichen wie im Beispiel 1 waren.
kleinertem trihydroxid, die in die Natriumaluminatlösung eingeführt wurde, war 15 g/l, während die Bedingungen der Temperatur (60 °) und der Dauer (48h) die gleichen wie im Beispiel 1 waren.
Am Ausgang der Zersetzung war d.is Gewichtsverhältnis
von gelöstem Al„0., zu kaustischem Na2O 0,62, was so anzeigte,
GOPY
daß 43 % des Aluminiumoxids in Lösung ausgefällt waren.
Das erzeugte Aluminiumtrihydroxid stellte den in der
zweiten Stufe des Verfahrens eingesetztenHi1fskeimbi1dner [
dar: Er wies einen mittleren Durchmesser von 2 pm auf.
In der zweiten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens
führte man die Zersetzung einer Natriumaluminatlösung
gleichen Ursprungs und gleicher Zusammensetzung wie im Beispiel 1 unter Rühren in Anwesenheit des Hilfskeimbildners
durch.
Hierzu setzte man zu der von der ersten Stufe stammenden HiI fskeimbil dnersuspension eine Menge der im Beispiel 1
beschriebenen übersättigten Natriumaluminatlösung zu,
welche Menge das I8fache Volumen der Hi"l f skeimbil dnersuspension
hatte, wobei die Zugabe in drei Perioden von jeweils 24 h erfolgte. Die Menge der im Lauf jeder Periode
zugesetzten Lösung stellte 15 bzw. 30 bzw. 55 Vol. % der Gesamtmenge der einzuführenden übersättigten Natriumaluminat-,
lösung dar.
Die Zersetzung wurde in einer ähnlichen, jedoch 15fach
größeren Vorrichtung als der in der ersten Stufe verwendeten Vorrichtung unter Anwendung der gleichen übrigen
Versuchs.bed ingungen von Temperatur und Zeit wie in dieser ersten Stufe des Verfahrens durchgeführt.
Am Ausgang dieser zweiten Stufe wurde das erfaßte Aluminiumtrihydroxid der Bestimmung des mittleren Durchmessers
durch die "Laser-Granulometrie"-Methode unterworfen,
deren Ergebnisse in der folgenden Tabelle IV geichzeitig
BAD ORIGINAL
mit denen aufgeführt sind, die ein Produkt gleichen mittleren Durchmessers betreffen, das bei der zweiten Zersetzungsstufe
durch den einmaligen Zusatz der übersättigten Natriumaluminatlösung zur HiIfskeimbildnersuspension
erhalten wurde.
% Durchgang kleiner | als | |
Durchmesser in | Durch dreimaligen Zu | Durch einma |
pm | satz der Natriumalumi | ligen Zusatz |
natlösung erzeugtes | der Natrium- | |
Aluminiumtri hydroxid | alumi natlösui | |
erzeugtes Alt | ||
miniumtri- | ||
hydroxid | ||
1 | 3,2 | 3,2 |
2 . | 3,2 | 4,4 |
3 | 3,2 | 5,0 |
4 | 3,7 | 6,1 . |
6 | 4,7 | 7,3 |
CX) | 4,8 | 8,5 |
12 | 7,1 | 16,9 |
16 | 18,3 | 29,6 |
24 | 54,1 | 57,3 |
32 | 82,9 | 77,5 |
48 | 100 | 90,5 |
64 | 100 | 93,5 |
Mittlerer Durch | ||
messer dcn | 23 | 21 ,6 |
in μπι | ||
Streuung: | ||
d75 " d25 | 0,5 | 0,76 |
d50 |
COPY
BAD ORIGINAL
So zeigt diese Tabelle, daß man eine engere Korngrößenverteilung
erhält, indem man den Zusatz der Natriumaluminatlösung in mehreren Malen vornimmt, dank insbesondere
der Beobachtung des Streuungsparameters "e", der das Verhältnis der Differenz des Durchmessers d?5 und
des Durchmessers dpr zum mittleren Durchmesser drQ ist.
Dieses Beispiel erläutert die industrielle Erzeugung
von Aluminiumtrihydroxid mit nach Bedarf regulierter Korngröße mittels Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
in zwei Stufen, d. h. durch Zersetzung einer übersättigten Natriumaluminatlösung in Gegenwart eines
Hilfskeimbildners.
In der ersten Stufe des Verfahrens verwendete man durch
das Bayer-Verfahren erhaltenes industrielles Aluminiumtrihydroxid,
das einem Zerkleinerungsvorgang in einer Schwingmühle bekannten Typs ("PALLA U 20 von HUMBOLT")
unterworfen wurde, wobei man ein Suspensionsvolumen ent- ] sprechend 22 kg/h Trockensubstanz behandelte. Diese Zerkleinerung
führte zum Erhalten eines zerkleinerten Aluminiumtrihydroxidsmit einer durch die Zerkleinerung entwickelten
"BET"-Oberfläche von 4 m2/g.
Anschließend wurde zur Herstellung des HiIfskeimbildners
3
von einer Wanne von 160 m Gebrauch gemacht, die mit einem Rührer mit vertikaler Achse ausgerüstet war, der sich mit einer Drehzahl von 7 U/min drehte und sich dazu eignete, eine Suspension, die einen geringen Anteil des Gesamtvolumens dieser Wanne/im'gerührten Zustand zu halten. Außerdem wurde die zu zersetzende übersättigte Natriumaluminatlösung dem
von einer Wanne von 160 m Gebrauch gemacht, die mit einem Rührer mit vertikaler Achse ausgerüstet war, der sich mit einer Drehzahl von 7 U/min drehte und sich dazu eignete, eine Suspension, die einen geringen Anteil des Gesamtvolumens dieser Wanne/im'gerührten Zustand zu halten. Außerdem wurde die zu zersetzende übersättigte Natriumaluminatlösung dem
COPY/f BAD ORIGINAL
Kreis einer Bayer-Anlage entnommen, die Konzentration an Al2O3 war 165 g/l, während diejenige von kaustischem Na2O
150 g/l war, so daß sich ein Gewichtsverhältnis von gelöstem
Al2O3 zu kaustischem Na?0 von 1,1 ergab.
Man führte dann in die erwähnte Wanne 33 m dieser übersättigten Natriumaluminatlösung ein, und die Temperatur
des Mediums wurde auf 55 0C justiert. Dann führte man durch
eine Pumpe auch 500 kg zerkleinerten Aluminiumtrihydroxids
3
in Suspension in 1 m Wasser ein, wobei die Menge des zerkleinerten Aluminiumtrihydroxids dann 15 g/l war. Nach einem 40st'ündigen Halten bei 55 0C war das Gewichtsverhältnis von gelöstem Al2O3 zu kaustischem Na2O 0,57. Der Gehalt an Trockensubstanz war 137 g/l ausgefälltes Aluminiumtrihydroxid, und der mittlere Durchmesser dieses Hilfskeimbildners war 2,2 [im.
in Suspension in 1 m Wasser ein, wobei die Menge des zerkleinerten Aluminiumtrihydroxids dann 15 g/l war. Nach einem 40st'ündigen Halten bei 55 0C war das Gewichtsverhältnis von gelöstem Al2O3 zu kaustischem Na2O 0,57. Der Gehalt an Trockensubstanz war 137 g/l ausgefälltes Aluminiumtrihydroxid, und der mittlere Durchmesser dieses Hilfskeimbildners war 2,2 [im.
In der zweiten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens
setzte man zu der in der ersten Stufe erhaltenen Sus-
3
pension 120 m einer übersättigten Natriumaluminatlösung bei 60 0C zu.
pension 120 m einer übersättigten Natriumaluminatlösung bei 60 0C zu.
Das so erhaltene Medium wurde bei dieser Temperatur und unter Rühren 40 h gehalten. Am Ende dieser zweiten Stufe
war das Gewichtsverhältnis von gelöstem Al2O3 zu
kaustischem Na2O 0,635.
Die Korngrößenverteilung des Endprodukts war die folgende
\im | 1 | 2 | 3 | 4 | 6 | 8 | 12 | 16 |
% Durchgang | 10 | 14 | 15 | 22 | 41 | 64 | 90 | 100 |
Diese Korngrößenverteilung bot einen mittleren Durchmesse
von 7,2 μπι und eine geringe Streuung der Durchmesser um diese
Wert. . . ~~
- ' * BAD ORIGINAL
Claims (15)
1. Verfahren zur Erzeugung von Al uminiumtrihydr'oxid
mit einem nach Bedarf regulierten mittleren Durchmesser im Bereich von 2 bis 100 μιπ bei eingipfliger Verteilung
und geringer Streuung, das aus der Zersetzung einer übersättigten Natriumaluminatiösung in der Wärme in Gegenwart
eines aus Aluminiumtrihydroxid bestehenden Impfmaterials,
der anschließenden Trennung der erhaltenen festen und flüssigen Phasen und der Erfassung der aus dem ausgefällten
Aluminiumtrihydroxid gebildeten festen Phase besteht,
dadurch gekennzeichnet,
daß man in einer ersten Stufe Aluminiumtrihydroxid einer
Zerkleinerung bis zum Erhalten eines zerkleinerten AIuminiumtrihydroxids
mit einer durch die Zerkleinerung erzeugten spezifischen "BET"-Oberflache von wenigstens
2
gleich 1 m /2 unterwirft, dann das zerkleinerte Aluminiumtrihydroxid in eine warme Fraktion der übersättigten Natriumaluminatiösung in einer solchen Menge einführt, daß die Gesamtoberfläche des eingeführten zerkleinerten AIu-
gleich 1 m /2 unterwirft, dann das zerkleinerte Aluminiumtrihydroxid in eine warme Fraktion der übersättigten Natriumaluminatiösung in einer solchen Menge einführt, daß die Gesamtoberfläche des eingeführten zerkleinerten AIu-
2 miniumtrihydroxids wenigstens 10 m /1 dieser Fraktion ist,
und die so gebildete Suspension einem Rühren während einer Zeit unterwirft, die zur Ausfällung von wenigstens
10 Gew. % des in'der übersättigten Natriumaluminatiösung
vorhandenen Aluminiumoxids in Form von einen'Hilfskeim—
503-(BR 2355)-TF
COPY
bildner darstellenden Aluminiumtrihydroxidteilchen führt,
und
daß man in einer zweiten Stufe die Zersetzung der restlichen Fraktion der übersättigten Natriumaluminatlösung in
Gegenwart des HiIfskeimbildners bewirkt, welche Zersetzung
zur Ausfällung des Aluminiumtrihydroxids mit dem gewünschten mittleren Durchmesser unter Rühren der
gebildeten Suspension bis zum Erhalten eines Gewichtsverhältnisses des gelösten AIpO3 zum kaustischen Na2O
von höchstens 0,8 führt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Zerkleinerung erreichte spezifische
2 "BET"-Oberflache zwischen 2 und 20 m /g, vorzugsweise
2 zwischen 3 und 8 m /g, liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zerkleinerung des Aluminiumtrihydroxids
im Trockenen vornimmt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zerkleinerung des Aluminiumtrihydroxids in
Suspension in. einem wässerigen Medium vornimmt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die warme übersättigte Natriumaluminatlösung eine
Konzentration an kaustischem Na?0 zwischen 50und 200 g/1,
vorzugsweise zwischen 90 und 170 g/l, aufweist.
BAD ORlGiNAL
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die übersättigte Natriumaluminatlösung ein Gewichtsverhältnis des gelösten Al^O- zum kaustischen Na2O
zwischen 0,8 und 1,3, vorzugsweise zwischen 1,0 und 1,2, aufweist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die in der ersten Stufe eingesetzte Fraktion der übersättigten
Natriumaluminatlösung höchstens 90 Vol. %,
vorzugsweise 5 bis 50 Vol. %, der Gesamtmenge der zu zersetzenden Lösung darstellt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die in der ersten Stufe zur Zersetzung der Fraktion der übersättigten Natriumaluminatlösung verwendete Menge
von zerkleinertem Aluminiumtrihydroxid derart ist, daß
die Gesamtoberfläche des zerkleinerten und eingeführten
Aluminiumtrihydroxids zwischen 20 und 400 m /1, vor-
2
zugsweise zwischen 40 und 150 m /1, der zu zersetzenden Fraktion der übersättigten Natriumaluminatlösung liegt.
zugsweise zwischen 40 und 150 m /1, der zu zersetzenden Fraktion der übersättigten Natriumaluminatlösung liegt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die in der ersten Stufe gebildete Suspension während einer
solchen Zeit gerührt und im gerührten Zustand gehalten wird, daß ma« 15 bis 75 Gew. %, vorzugsweise 40 bis 60 Gew. %,
des in der übersättigten Natriumaluminatlösung vorhandenen
Aluminiumoxids in der Form von den Hi1fskeimbi1dner
darstellenden Aluminiumtrihydroxidtei1chen ausfällt.
COPY ~
BAD ORIGINAL
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß man die von der ersten Stufe stammende Suspension einer Flüssig-Fest-Trennung unterwirft und danach die
feste Phase in der zweiten Stufe mit der restlichen Fraktion der übersättigten Natriumaluminatlösung
vereinigt.
11 .' Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß man die von der ersten Stufe stammende Suspension in der zweiten Stufe mit der restlichen Fraktion der
übersättigten Natriumaluminatlösung vereinigt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Zersetzung der restlichen Fraktion der übersättigten Natriumaluminatlösung in der zweiten Stufe
unter Rühren bis zum Erreichen eines Gewichtsverhältnisses des gelösten AIpO3 zum kaustischen Na2O
zwischen 0,75 und 0,40, vorzugsweise zwischen 0,70 und 0,45, durchführt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Zersetzung der Fraktionen der übersättigten Natriumaluminatlösung in den zwei Stufen bei einer Temperatur
zwischen 30 und 80 0C, vorzugsweise zwischen
und 65 C, vornimmt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Vereinigung des Hi1fskeimbi1dners und der
BAD ORIGINAL
restlichen Fraktion der übersättigten Natriumaluminatlösung in der zweiten Stufe durch Einführen der Gesamtheit
dieser Fraktion auf einmal vornimmt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Vereinigung des HiIfskeimbildners und der
restlichen Fraktion der übersättigten Natriumaluminatlösung
in der zweiten Stufe durch Einführen dieser Fraktion in wenigstens zwei Teilmengen vornimmt.
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