DE3501350A1

DE3501350A1 - Verfahren zur herstellung von aluminiumhydroxid mit niedrigem gehalt an verunreinigungen, insbesondere an eisen, und hohem weissgrad

Info

Publication number: DE3501350A1
Application number: DE19853501350
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Alcoa Chemie 6700 Ludwigshafen GmbH; Almatis Chemie GmbH; K+S AG
Current assignee: Kali und Salz Beteiligungs Aktiengesellschaft 341
Priority date: 1985-01-17
Filing date: 1985-01-17
Publication date: 1986-07-17
Also published as: DE3501350C2

Description

Verfahren zur Herstellung von Aluminiumhydroxid
mit niedrigem Gehalt an Verunreinigungen, insbesondere an Eisen, und hohem Weißgrad Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines eisenarmen Aluminiumhydroxids mit hohem Weißgrad durch Zersetzung von Aluminatlauge, die durch den alkalischen Aufschluß von Bauxit (Bayer-Verfahren) oder Aluminiumhydroxid gewonnen wird.
Die im Bauxit enthaltenen Aluminumverbindungen verschiedener Zusammensetzung werden in wäßriger Alkalilauge bei hohen Temperaturen als Aluminate gelöst.
Die unlöslichen Bestandteile des Bauxits bleiben dabei als sogenannter Rotschlamm in der Aluminatlauge suspendiert, Der Rotschlamm wird anschließend durch Dekantierung und Filtration aus der Aluminatlauge abgetrennt, gewaschen und auf Halde gegeben oder einer anderen Verwendung zugeführt.
Zur Ab trennung feinster Rotschlamm-Teilchen wird die gesättigte, ca 1000C heiße Aluminatlauge einer Klarfiltration in Druckfiltern unterworfen, bei der zur Verbesserung der Filtrierleistung vielfach ein Filterhilfsmittel (Precoat) Ca0 bzw. Ca(OH)2, Kohlenstaub oder Tonerdehydrat verwendet wird. Nach dieser Filtration, auch Sicherheits-Filtration genannt, enthält die Aluminatlauge neben sehr viel Alkalicarbonat und wechselnder Mengen an Verbindungen des Vanadins, Phosphors, Fluors und Arsens, als Nebenbestandteil Verunreinigungen in Form von Eisenverbindungen. Während sich das Alkalicarbonat und Verunreinigungen des Vanadins, Phosphors, Fluors und Arsens durch Zusatz von z,B. Ca0 bzw. Ca(OH)2 oder durch spezielle Kristallisationsverfahren unterhalb der Sättigungsgrenze halten lassen, scheidet sich das in der klarfiltrierten Aluminatlauge gelöste oder kolloidal gelöste Eisen zum Teil mit dem auskristallisierenden Aluminiumhydroxid aus und verunreinigt dieses nicht unerheblich.
Die chemische Reinheit und der Weißgrad des Aluminiumhydroxids sind von großer Bedeutung für dessen weitere Verwendung.
Aluminiumhydroxid ist das wichtigste Ausgangsprodukt für die Herstellung anorganischer wie organischer Aluminiumverbindungen. Für diese wie auch bei der Verwendung für Katalysatoren und Füllstoffe sind der Eisengehalt und Weißgrad von großer Wichtigkeit. Daneben wird durch thermische Behandlung das Aluminiumhydroxid in Aluminiumoxid umgewandelt, das als Rohstoff für die Herstellung von Aluminummetall dient. Auch hierbei spielt die chemische Reinheit eine entscheidende Rolle, insbesondere bei einigen Metallspezialitäten.
Es sind daher im Laufe der Zeit eine Reihe von Verfahren entwickelt worden, die eine Erhöhung der Reinheit des Aluminiumhydroxids, insbesondere in bezug auf den Eisengehalt, zum Ziel haben.
So werden beispielsweise Aluminiumhydroxide nach US-PS 3 607 140 durch eine sogenannte Vor-Ausrührung gewonnen.
Danach wird aus der gesättigten Klarlauge in der ersten Stufe ca. 5 bis 10 g/l Aluminiumhydroxid, welches sehr eisenreich ist, auskristallisiert und von der nun Al203 -ärmeren, aber reineren Aluminatlauge abgetrennt, aus der dann ein eisenarmes Aluminiumhydroxid auskristallisiert werden kann. Es braucht nicht sonderlich erwähnt zu werden, daß dieses Verfahren technisch aufwendig und verlustreich ist.
Ein anderes, ebenfalls sehr aufwendiges Verfahren wird in der DE-PS 11 72 246 beschrieben, nach dem die Aluminatlauge mit Kaliumpermanganat behandelt und anschliessend durch Passieren eines Kalkbettes gereinigt wird.
Nach diesem.Verfahren können jedoch nur etwa 20 % des in der Aufschlußlösung enthaltenen Eisens abgetrennt werden.
Andere Verfahren wiederum vermindern den Eisengehalt der Aluminatlauge, indem sie diese durch ein Bett von körnigen Materialien, wie Sand oder Monohydrat-Bauxit, Aktivkohle oder Aktivtonerde, drücken, wie beispielsweise in der US-PS 3 832 442 beschrieben. Die nach diesem Verfahren zu erzielenden Effekte sind aber unbefriedigend.
Ein besonderes Problem bei der Aluminiumoxid-Erzeugung nach dem Bayer-Verfahren ergibt sich bei der Verarbeitung von sonst hochwertigen Hydrargillit-Bauxiten, die an sich einen sehr niedrigen Eisengehalt haben können.
Gerade bei diesen leicht aufschließbaren Bauxiten erhält man bei der Zersetzung der daraus gewonnenen Aluminatlauge häufig Hydroxide mit zu hohem Eisengehalt, Man ist daher oft gezwungen, einen solchen Bauxit im Gemisch mit einem eisenreicheren zu verarbeiten oder sogar den Eisengehalt des Bauxits durch Zugabe von Eisenpulver oder Eisenverbindungen zu erhöhen, Daher stellt sich die Aufgabe, ein Reinigungsverfahren zu finden, das möglichst ohne größeren Aufwand an Zeit und Apparaturen dieses Problem löst.
Überraschenderweise ist festgestellt worden, daß sich der Eisengehalt einer vöm Rotschlamm durch Dekantation befreiten Aluminatlauge mit einem Gemisch von 1 bis 10 g/l Ca0 oder Ca(OH)2 und 0,5 bis 20 g/l Kieserit gesenkt werden kann, wenn die Zusatzstoffe in der Lauge 15 bis 45 min gerührt und das Gemisch dann beispielsweise einer Dekantation bzw, der üblichen Klarfiltration über ein Druckfilter zugeführt werden. Die klarfiltrierte Aluminatlauge wird auf dem üblichen Wege gekühlt, mit Impfstoff versetzt und zersetzt. Das auskristallisierte Aluminiumhydroxid zeigt schon nach dem ersten Zyklus einen höheren Weißgrad und einen deutlich reduzierten Eisengehalt.
Die Reinheit des Aluminiumhydroxids verbessert sich weiter mit fortschreitender Verminderung des Eisengehalts im zurückgeführten Impfhydroxid.
Besonders vorteilhaft wird der Kieserit in einer Teilchengröße von 0,1 mm, vorzugsweise 0,2 bis 0,5 mm, zugesetzt. Es hat sich weiter bewährt, das CaO bzw.
Ca(OH)2 in einer Korngröße von 0,5 bis 5 mm einzusetzen-.
CaO bzw. Ca(OH)2 kann teilweise auch durch andere körnige Materialien, wie technisches Aluminiumhydroxid, gebrannter Magnesit oder Dolomit, Aluminiumoxid und Kohlenstaub ersetzt werden.
Das Verfahren der Erfindung kann ohne wesentliche Anderung der Verfahrensführung des Bayer-Prozesses durchgeführt werden. Die Laugenbehandlung kann kontinuierlich, aber auch sporadisch durchgeführt werden, da sich die Qualitätsverbesserung des Aluminiumhydroxids schon nach wenigen Tagen der Behandlung einstellt.
Beispiel 1 Eine gesättigte Natriumaluminat-Lösung, hergestellt durch einen alkalischen Aufschluß von australischem Weipa-Bauxit, wurde durch Dekantieren vom Rotschlamm getrennt.
Zu einem Liter dieser heißen (96 0C) Aluminatlösung wurden 5 g Ca(OH)2 (1 bis 2 mm Körnung) und 15 g Kieserit (0,1 bis 1 mm Körnung) gegeben, 30 min bei gleicher Temperatur gerührt und filtriert. Parallel dazu wurde unter gleichen Bedingungen eine entsprechende Menge der Aluminatlauge mit 5 g/l Ca(OH)2 allein versetzt, gerührt und ebenfalls filtriert.

Ergebnis:

Vergleichsversuch Erfindungsgem.

Versuch

Zusammensetzung Nur mit Ca(OH)2 beh. Mit Gemisch aus

der Aluminatlauge Aluminatlauge Ca(OH)2 und

Kieserit behand.

Na2O g/l 158,6 156,8

Al203 g/l 140>5 142,4

Na2Cû3 (als Nu20) 13,9 10,2

9/1

Fe203 mg/l 7,8 3,0

Die gewonnenen Aluminatlaugen wurdenauf 60 0C abgekühlt, mit je 1 1 Impfhydrat-Suspension mit einem Gehalt von 50 g/l A1(OH)3 versetzt und gerührt. Nach erfolgter Impfung wurde die Temperatur der Suspension auf 500C, nach weiteren 5 Stunden Rührzeit auf 420C gesenkt und bei dieser Temperatur zu Ende gerührt. Nach 50 Rührstunden wurden aus der mit nur mit Ca(OH)2 behandelten Aluminatlauge 125,8 q/l aus der mit Kieserit und Ca(OH)2 behandelten 132,8 g/l Aluminiumhydroxid ausgerührt.

Analyse der ausgerührten Aluminiumhydroxid-Qualitäten nach Beispiel 1 Ergebnis:

Vergleichs- Erfindungsgem.

versuch Versuche

Total Impfstoff A1(OH)3 aus A1(OH)3 aus

nur mit mit Gemisch

Ca(OH)2 aus Ca(OH)2

behand. u. Kieserit

Lauge beh. Lauge

Menge A1(OH) 3 total 25 150,7 157,8

g/1

Weißgrad

(Elrepho 457)

in % 80 82 88

Fe2O3 % 0,012 0,011 0,004

Beispiel 2: Herstellung der Aluminatlaugen wie bei Beispiel 1.

Zusatz von 10 g/l Ca(OH) und nur 2 g/l Kieserit.

Ergebnis:

Zusammensetzung Nur mit Ca(OH)2 behand. Mit Gemisch aus

d. Aluminatlaugen Aluminatlauge Ca(OH)2 und

Kieserit

Na20 9/1 156,5 162,2

Al 203 g/l 134,9 136,6

Na2CO3 9/1 13,3 9,7

Fe2O3 mg/l 6,9 3,4

Das wie im Beispiel 1 ausgerührte A1(OH)3 zeigte folgende Analysenwerte:

Vergleichs- Erfindungsgem,

versuch Versuch

Impfstoff Al(OH)3 aus nur A1(OH)3 aus mit

mit Ca(OH)2 Gemisch aus

behand.Lauge Ca(OH)2 und

Kieserit beh.

Lauge

Menge A1(OH)3 25 149,0 158,3

total g/l

Weißgrad

(Elrepho 457)

in °ó 80 82 87

Fe2O3 % 0,012 0,012 0,005

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von Aluminiumhydroxid mit niedrigem Gehalt an Verunreinigungen, insbesondere an Eisen, und hohem Weißgrad aus Aluminatlaugen des basischen Aufschlusses von Bauxit nach dem Bayer-Verfahren unter Verwendung von Magnesium-Verbindungen, wobei nach Abtrennung der Verunreinigungen die Klarlauge unter Zusatz von Impfkristallen auf eine Temperatur von 50 bis 75 0C gekühlt und bei dieser Temperatur etwa 60 bis 80 Stunden lang gerührt wird, worauf das ausgeschiedene Aluminiumhydroxid abgetrennt und das Filtrat in den Bauxitaufschluß zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abtrennung der Hauptmenge des Rotschlammes aus der Aufschlußlosung diese bei einer Temperatur von 90 bis 105°C mit einem Gemisch von 1 bis 10 g/l CaO bzw. Ca(OH)2 und 0,5 bis 20 g/l Kieserit versetzt, die Trübe 15 bis 45 min lang gerührt wird, worauf die Feststoffe von der Klarlösung abgetrennt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kieserit in einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,1 bis 1 mm eingesetzt wird.