DE4008379C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regenerieren von alkalihaltigen Aluminiumbeizlösungen zur Rückgewinnung von Aluminiumhydroxid gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Wenn Aluminiumoberflächen veredelt werden sollen (z. B. durch Eloxieren oder Plattieren), so ist es im allgemeinen erforderlich, diese Oberflächen vorher einer Beizbehandlung zu unterziehen, wobei sowohl saure als auch alkalische Beizlösungen eingesetzt werden können. Im Falle von alkali­ schen Beizlösungen wird das Aluminium in ein erwärmtes, z. B. Natronlauge enthaltendes Bad getaucht und eine gewisse Zeit darin belassen. Der Beizvorgang besteht im Anlösen der Metalloberfläche durch die Lauge, wobei Aluminium in gerin­ gem Umfang unter Wasserstoffentwicklung in Lösung geht. Insgesamt spielt sich folgende Bruttogleichung ab:

Al + NaOH + H₂O → NaAlO₂ + 3/2H₂ (1)

Da Aluminium in gewissem Umfang in Lösung geht, rei­ chert sich das Bad während des Betriebes stetig mit Alumi­ nat an. Die Entsorgung von Beizlösungen, die größere Mengen von Aluminat enthalten, stellt sowohl ein ökologisches als auch ein wirtschaftliches Problem dar. Bisher wurden diese Lösungen unter Verbrauch großer Mengen Säure (die u. U. aus Eloxalbädern verfügbar war) neutralisiert. In der Vergan­ genheit ist jedoch auch in zunehmendem Ausmaß versucht wor­ den, das in der Beizlösung vorhandene Aluminium rückzuge­ winnen, indem man es als Aluminiumhydroxid ausfällt und er­ neut als Rohstoff einsetzt. Dies erbringt auf der Kosten­ seite den Verkaufswert des kristallin gewonnenen Aluminium­ hydroxids und vermeidet gleichzeitig größere Umweltbela­ stungen, wie sie z. B. durch Deponierung des normalerweise amorph anfallenden Aluminiumhydroxidschlamms gegeben sind. Weiterhin wird beim Fällen des Aluminiums als Aluminium­ hydroxid in stöchiometrischem Umfang die im Beizbad einge­ setzte Base zurückgewonnen:

NaAlO₂ + 2H₂O → Al(OH)₃ + NaOH (2)

Die Wiederverwendung der beim Fällungsvorgang frei werdenden Base im Beizbad ergibt einen weiteren Kostenvor­ teil und eine weitere Senkung der Umweltbelastung, weil weniger hochalkalisches Abwasser anfällt, welches unter Salzbildung neutralisiert und geklärt werden muß.

Wünschenswert ist somit ein Verfahren, bei dem Natrium­ aluminat fortlaufend durch Ausfällen in Aluminiumhydroxid überführt wird und die dabei entstehende Base kontinuierlich im Wege des Recyclings im Beizbad wieder verwendet wird. Ein solches Verfahren würde insgesamt nur Wasser verbrau­ chen und gemäß folgender Bruttogleichung Aluminium unter Freisetzung von Wasserstoff in Aluminiumhydroxid überführen:

Al + 3H₂O → Al(OH)₃ + 3/2H₂ (3)

Verfahren zur Rückgewinnung von Aluminium aus alkali­ schen Beizlösungen in Form von Aluminiumhydroxid sind be­ kannt.

Die DE-PS 43 977 beschreibt ein Verfahren zur Darstel­ lung von Tonerdehydrat und Alkalialuminat, bei dem aus im wesentlichen reinen Alkalialuminatlösungen durch Impfen Aluminiumhydroxid ausgefällt wird. Dieses Verfahren wurde später durch Weiterentwicklungen verbessert, wobei jedoch auch die Weiterentwicklungen im wesentlichen reine Alumi­ natlösungen einsetzten.

Moderne Aluminiumbeizverfahren arbeiten jedoch nicht mit reinen Alkalilösungen, sondern setzen der Beizlösung Additive zu, mit deren Hilfe die gebeizten Aluminiumober­ flächen ein besonderes und erwünschtes optisches Aussehen erhalten. Solche Additive sind z. B. Nitrat und Nitrit. Wei­ ter enthalten heute eingesetzte Beizlösungen Komplexbild­ ner, meist in Gestalt von Sorbit, teilweise auch Gluconat, mit deren Hilfe erreicht werden soll, daß Aluminium im Beizbad weitestgehend komplex in Lösung gehalten wird und nicht bereits dort als Aluminiumhydroxid ausfällt. Solche neben Aluminat auch die vorerwähnten Additive enthaltenden Beizlösungen sind zur Verarbeitung mit den vorgenannten Verfahren gemäß DE-PS 43 977 und den durch Weiterentwick­ lung daraus hervorgegangenen Verfahren nicht geeignet.

Die EP-A1 1 57 190 beschreibt ein Verfahren zur Ausfäl­ lung von Aluminiumhydroxid aus Beizbädern, die neben Alumi­ nat auch Additive in Gestalt von Gluconat und Carbonat ent­ halten. Bei diesem Verfahren erfolgt das Ausfällen des Alu­ miniumhydroxids jedoch unmittelbar im Beizbad. Eine solche Arbeitsweise ist aus verschiedenen Gründen nachteilhaft. Zunächst kann nicht verhindert werden, daß sich ausfallen­ des Aluminiumhydroxid auf den zu beizenden Aluminiumstücken absetzt, was zu unerwünschter Fleckenbildung auf der Alumi­ niumoberfläche führt. Außerdem ist es erforderlich, das ausgefällte Aluminiumhydroxid fortlaufend entweder kontinu­ ierlich oder chargenweise aus der Beizlösung des Bades herauszufiltern.

Die DE-OS 28 50 694 offenbart ein Verfahren zur Be­ trächtlichen Verlängerung der Betriebslebensdauer einer Lauge zum Ätzen von Aluminium durch Regulieren des Gehaltes des gelösten Aluminiums in der Lauge, wobei das Aluminium mit einem wäßrigen Natriumhydroxid geätzt wird. Die wesent­ lichen Verfahrensschritte sind das Füllen eines Tanks mit einer wäßrigen Natriumhydroxidlösung, das Ätzen von Alumi­ nium in dieser Lösung, das Einführen eines Teils der gelö­ stes Aluminium enthaltenden Ätzlösung in einen Reaktions­ kessel und das Behandeln mit Aluminiumoxid, wobei gelöstes Aluminium als Aluminiumoxid ausgefällt wird. Das Ätzen fin­ det dabei bei einer Temperatur im Bereich von 43 bis 63°C statt, wogegen die Lösung im Reaktionskessel eine Tempera­ tur von <49°C, bevorzugt von 54 bis 65°C, aufweist. Grundsätzlich liegt somit ein steigender Temperaturgradient vom Ätzbad zum Reaktionskessel vor, in dem Aluminiumoxid ausgefällt wird.

Die US-PS 39 09 405 beschreibt ein Verfahren zum Be­ handeln einer sauren oder alkalischen Abfallflüssigkeit mit einem Gehalt an darin gelöstem Aluminium, wobei die Abfall­ flüssigkeit in eine neutrale Flüssigkeit umgewandelt wird, die frei von kolloidalem Aluminiumhydroxid ist. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Aus­ fällen von Aluminiumhydroxid unter Kühlung.

Die US-PS 29 75 041 beschreibt ein Verfahren zum Ätzen von Aluminium bzw. Körpern aus Aluminiumlegierungen. Das zu ätzende Material wird bei einer relativ hohen Temperatur mit einer Alkalimetallhydroxidlösung in Kontakt gebracht, wobei sich in einer ersten Zone Alkalimetallaluminat bil­ det. Die entstehende Lösung wird in eine zweite Zone über­ führt und abgekühlt, wobei festes hydratisiertes Aluminium­ oxid ausfällt.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein verbesser­ tes Verfahren gemäß der eingangs erwähnten Art zur Verfü­ gung zu stellen, bei dem die Ausfällung des Aluminium­ hydroxids nicht im Beizbad erfolgt, und mit dessen Hilfe es möglich ist, sowohl das Aluminiumhydroxid als auch die beim Ausfällen entstehende Base mit einfachem verfahrenstechni­ schem Aufwand und kostengünstig zurückzugewinnen.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 und einer verfahrensgemäßen Vorrichtung gemäß Anspruch 11.

1. Das Verfahren 1.1 Die Beizlösung im Beizbad

Erfindungsgemäß muß die Beizlösung im Beizbad unter­ sättigt oder metastabil übersättigt sein, wobei hierzu die Konzentrationen von Aluminat, Alkali und Gluconat im Beiz­ bad sowie die Temperatur als Steuerparameter eingesetzt werden. Bevorzugt ist dabei eine Betriebsweise bei gering­ fügig metastabiler Übersättigung. Die Aluminiumkonzentration (angegeben als Aluminium) beträgt 30 bis 60 g/l, bevorzugt 30 bis 45 g/l. Die Gluconatkonzentration beträgt 0,1 bis 5 g/l, bevorzugt 0,5 bis 2 g/l. Die Alkali­ hydroxidkonzentration liegt im Bereich von 30 bis 60 g/l äquivalentes Natriumhydroxid, bevorzugt im Be­ reich von 45 bis 55 g/l.

Die Temperatur des Beizbades liegt im Bereich von 40 bis 90°C, bevorzugt im Bereich von 45 bis 55°C.

Überraschend wurde befunden, daß unter diesen Bedin­ gungen im Beizbad keine Ausfällung von Aluminiumhydroxid erfolgt, obwohl relativ hohe Aluminiumkonzentrationen bei relativ niedrigen Konzentrationen des Komplexbildners (Glu­ conat) vorliegen. Bevorzugt ist deswegen eine Arbeitsweise bei hohen Aluminiumkonzentrationen im Vergleich zur Natrium­ konzentration.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Beizlösungen enthalten in erster Linie Alkalihydroxid (z. B. NaOH, KOH oder Gemi­ sche davon), Aluminium (als Aluminat) und Komplexbildner. Zur Verbesserung des dekorativen Oberflächenfinish werden außerdem Additive wie Nitrat und/oder Nitrit zugesetzt. Die Nitratkonzentrationen liegen dabei bevorzugt im Bereich von 5 bis 30 g/l, besonders bevorzugt im Bereich von 20 bis 25 g/l. Bevorzugte Nitritkonzentrationen sind 5 bis 30 g/l, besonders bevorzugt 10 bis 25 g/l. Weitere einsetzbare Ad­ ditive sind Alkalisalze anorganischer Säuren im Konzentra­ tionsbereich von 1 bis 100 g/l, wie z. B. Chlorid, Chlorat, Carbonat und Thiosulfat.

Als Komplexbildner wird bevorzugt Gluconat eingesetzt. Es ist jedoch auch die Verwendung von Sorbit, sonstigen komplexierenden Zuckerderivaten, Phosphonaten so­ wie von polymeren oder oligomeren Acrylaten möglich.

1.2 Die Überführung der Beizlösung vom Beizbad in die Reaktorstrecke (Reaktorlösung)

Die Überführung der Beizlösung vom Beizbad in die Re­ aktorstrecke muß möglichst so erfolgen, daß dabei ein Aus­ fällen von Aluminiumhydroxid bereits in der ersten Überfüh­ rungsstrecke vermieden wird, weil dies zu Verstopfung, bei zu geringen Gehalten an Komplexbildner auch zu sogenannter "Versteinerung" in der ersten Überführungsstrecke führen kann. Bevorzugt wird deswegen in der ersten Überführungs­ strecke die Temperatur des Beizbades im wesentlichen auf­ rechterhalten. Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer Wärmeisolierung erreicht werden. Es kann jedoch auch mit einer Zusatzheizung für die erste Überführungsstrecke gear­ beitet werden.

Das Einführen der Beizlösung von der ersten Überfüh­ rungsstrecke in die Reaktorstrecke erfolgt bevorzugt kör­ perlos. Darunter wird eine Arbeitsweise verstanden, bei der die Beizlösung die erste Überführungsstrecke verläßt und im wesentlichen im freien Fall, bevorzugt unter Zwischenschal­ tung eines Trichters, in die Reaktorstrecke eintritt. Auf diese Weise wird verhindert, daß in der Reaktorstrecke vor­ handene Kristallisationskeime gegen die Strömungsrichtung der Beizlösung in die erste Überführungsstrecke eindringen und dort eine Kristallisation auslösen.

Es ist jedoch auch eine umgekehrte Arbeitsweise mög­ lich, bei der die Versteinerung dadurch verhindert wird, daß man in der ersten Überführungsstrecke zwangsweise eine Kristallisation dadurch auslöst, daß Aluminiumhydroxid in feiner Verteilung entsteht, welches nicht zu größeren Ag­ gregaten zusammenwächst und somit nicht zu Versteinerung führt. Dies kann z. B. durch Bekeimung der Reaktionslösung in der ersten Überführungsstrecke erreicht werden. In die­ sem Fall muß jedoch z. B. - ebenfalls durch körperlose Überführung - dafür gesorgt werden, daß die in die erste Überführungsstrecke eingebrachten Kristallisationskeime nicht in das Beizbad eindringen können.

1.3 Die Beizlösung in der Reaktorstrecke (Reaktorlösung)

Erfindungsgemäß wird die Beizlösung mit Hilfe einer ersten Überführungsstrecke aus dem Beizbad in eine aus min­ destens einem Reaktor bestehende Reaktorstrecke überführt. Nachfolgend wird die in die Reaktorstrecke überführte Beiz­ lösung als "Reaktorlösung" bezeichnet.

In der Reaktorstrecke erfolgt das Ausfällen von Alumi­ nium als Aluminiumhydroxid durch Schaffung von Bedingungen, bei denen die Reaktorlösung instabil übersättigt ist. Dazu dient ein Temperatursprung zwischen dem Beizbad und der Re­ aktorstrecke. Wie bereits ausgeführt, befindet sich die Beizlösung im Beizbad, bevorzugt auf einer Temperatur von 40 bis 90°C, weshalb man die Reaktorstrecke auf einer niede­ ren Temperatur halten muß. Erfindungsgemäß besteht ein Tem­ peratursprung bzw. optimierter Temperaturgradient zwischen Beizbad und Reaktorstrecke in Gestalt eines Temperatur­ unterschieds in Höhe von 5 bis 70°C, bevorzugt von 10 bis 40°C.

Wählt man die Temperatur der Reaktorlösung (absolut gesehen) zu niedrig, so kann dies aufgrund verzögerter Keimbildung zu schlechter Kristallisation führen. Nach bis­ herigen Erkenntnissen hängt dies damit zusammen, daß sowohl die Keimbildung als auch das Aufwachsen von Aluminium­ hydroxid auf vorhandenen Keimen einer Diffusionskontrolle un­ terliegen und damit temperaturabhängig sind. Wählt man die Temperatur der Reaktorlösung zu tief, gelingt es in Lösung befindlichem Aluminiumhydroxid nicht (oder u. U. nur mit zu geringer Geschwindigkeit), zum Keim zu gelangen und durch Aufwachsen größere und fällungsfähige Aggregate zu bilden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsge­ mäßen Verfahrens wird der Fällungsvorgang in der Reaktor­ strecke durch Beimpfen begünstigt und beschleunigt. Un­ ter "Beimpfung" wird nachfolgend das Vorhandensein von Kri­ stallkeimen verstanden. Dabei ist ein Einbringen von Keimen von außen her im allgemeinen nur beim Anfahren der Anlage erforderlich; wenn die Anlage eine gewisse Zeit (etwa 24 bis 72 Stunden) in Betrieb war, so entsteht in der Reaktor­ lösung eine genügende Keimdichte im Sinne eines stationären Gleichgewichts. Durch die Fällung entstehendes kristalli­ nes Aluminiumhydroxid wirkt dabei auch weiter als Keim, d. h., das Verfahren wirkt insoweit selbstinitiierend. Das Verfahren kann jedoch auch so betrieben werden, daß fort­ laufend Keime von außen her eingebracht werden, wenn im Gleichgewichtszustand die Keimdichte nicht ausreichend sein sollte. Einen geeigneten von außen einzubringenden Impf­ stoff stellen kristalline Aluminiumhydroxid-Phasen dar, be­ vorzugt Gibbsit. Es wurde beobachtet, daß bei Einsatz von Gibbsit als Impfstoff das Aluminiumhydroxid im wesentlichen ebenfalls als Gibbsit ausfällt.

Die Impfstoffmenge sollte bevorzugt 5 bis 500 ml/l, be­ sonders bevorzugt 50 bis 250 ml/l Gibbsitaufschlämmung pro Liter Reaktorlösung betragen. Dabei wurden Fällungsge­ schwindigkeiten von bis zu 30 g Aluminium pro Liter und Tag erreicht.

Zum Kristallwachstum sowohl in der Anlaufphase als auch in der späteren stationären Phase ist stets eine hohe Kontaktdichte zwischen Impfstoff bzw. Keim und Flüssigkeit erforderlich. Bevorzugt wird deswegen die Reaktorstrecke intensiv gerührt, wobei es bei einer aus mehreren Reaktoren bestehenden Reaktorstrecke vorteilhaft sein kann, nur den ersten Reaktor zu rühren und den oder die nachgeschalteten Reaktoren ungerührt zu betreiben. In diesem Fall wird nach­ folgend der erste Reaktor als Reaktionsbehälter und der zweite bzw. weitere Reaktor als Sedimentationsbehälter be­ zeichnet.

Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren mit ei­ nem Reaktionsbehälter und mindestens einem nachgeschalteten Sedimentationsbehälter durchgeführt. Dabei dient der Reak­ tionsbehälter im wesentlichen nur der Keimbildung und der Sedimentationsbehälter dem Absetzen der gebildeten Aluminium­ hydroxidkristalle. Diese bilden im - ungerührten - Sedi­ mentationsbehälter eine Sedimentationsschicht, die mit einer stark alkalischen wäßrigen Lösung überschichtet ist. Ganz allgemein nimmt die Basenkonzentration und damit der pH-Wert auf dem Weg vom Beizbad über den Reaktionsbehälter bis zum Sedimentationsbehälter zu, weil beim Ausfällen von Aluminiumhydroxid gemäß Gleichung (2) Base gebildet wird.

Beim Beizvorgang werden bei Verwendung von Nitrit und Nitrat als Additive diese durch Aluminium bis zum Ammoniak reduziert. Bei der hohen Alkalikonzentration des Verfahrens gast das Ammoniak aus und macht sich durch seinen Geruch bemerkbar. Aus den Additiven Nitrit und Nitrat werden ent­ sprechend äquivalente Mengen Alkalihydroxid gebildet.

Die Überführung der Reaktorlösung vom Reaktionsbehäl­ ter in den Sedimentationsbehälter erfolgt so, daß die Reak­ torlösung in den Sedimentationsbehälter zwar unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche, jedoch oberhalb der Phasengrenze der Sedimentationsschicht eingeführt wird. Dies kann z. B. durch einen seitlichen Wanddurchbruch im Sedimentations­ behälter geschehen.

Bei der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausfüh­ rungsform wird das ausgefällte Aluminiumhydroxid durch Ab­ ziehen aus der Sedimentationsschicht des Sedimentations­ behälters gewonnen, u. U. mit Wasser neutral gewaschen und ge­ trocknet und kann einer weiteren Verwendung zugeführt wer­ den.

Die im Verfahren beim Ausfällen des Aluminiumhydroxids anfallende Base kann durch Abziehen der wäßrigen, hochal­ kalischen Lösung erhalten werden, die im Sedimentations­ behälter oberhalb der Phasengrenze Sediment/Flüssigkeit ent­ steht. Dabei ist es bevorzugt, diese alkalische Lösung zum Beizbad zurückzuführen, und zum Beizen von Aluminium wei­ terzuverwenden (Recycling). Dabei darf die abgezogene alka­ lische Lösung keine oder möglichst wenig Kristallisations­ keime enthalten, weil dies im Beizbad zu unerwünschtem Kri­ stallwachstum von Aluminiumhydroxid führen könnte. Bevor­ zugt wird die alkalische Lösung deshalb an der Oberfläche der Flüssigkeit im Sedimentationsbehälter abgezogen und vor dem Rückführen in das Beizbad filtriert. Alternativ können auch hinter dem (ersten) Sedimentationsbehälter weitere Se­ dimentationsbehälter eingesetzt werden. Es ist auch eine Kombination beider Maßnahmen (Filtrieren+weitere Sedimen­ tationsbehälter) möglich.

Der Reaktionsbehälter kann ein-, zwei- oder auch mehr­ stufig ausgeführt sein. Eine mehrstufige Arbeitsweise ist dann erforderlich, wenn Nachreaktionen auftreten.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß die derzeit beste und deshalb am meisten bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durch folgende Betriebsparame­ ter gekennzeichnet ist:

• - Die Beizlösung im Beizbad sollte bezüglich der Fäl­ lung von Aluminiumhydroxid metastabil übersättigt sein und sich knapp unterhalb der Temperaturstabili­ tätsgrenze befinden; sie sollte sich jedoch noch nicht im Bereich von Keimbildung befinden;
• - die Beizlösung sollte Komplexbildner in einer Menge enthalten, die die Keimbildung verzögern, aber das Kristallwachstum nicht behindern;
• - die Temperaturen des Bades und wenigstens des ersten Reaktors (Reaktionsbehälter) sollten - bevorzugt bei einem vorgewählten und optimierten Temperaturgradien­ ten - einen Temperaturunterschied von etwa 10 bis 40°C aufweisen;
• - wenigstens im Reaktionsbehälter sollte in der Reak­ tionszeit eine hohe Keimdichte, d. h. eine hohe Keim­ anzahl im Verhältnis zur Lösung bestehen;
• - in mindestens einem Sedimentationsbehälter erfolgt ein Absetzen des im Reaktionsbehälter gebildeten Aluminium­ hydroxids, wobei im allgemeinen im Sedimentations­ behälter eine Nachreaktion stattfindet;
• - die gewonnene Base wird als hochalkalische Lösung in Höhe der Flüssigkeitsoberfläche des Sedimentations­ behälters abgezogen und nach Filtrieren in das Beizbad zurückgeführt (Recycling), wobei das Zwischenschalten eines weiteren Sedimentationsbehälters möglich ist.

2. Die Vorrichtung

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung (Anlage) weist ein Beizbad auf, in dem Beizlösung auf die Temperaturen gemäß Anspruch 1 beheizbar ist. Vom Beizbad führt eine Überfüh­ rungsstrecke zu einer aus mindestens einem Reaktor beste­ henden Reaktorstrecke. Die erste Überführungsstrecke stellt z. B. eine Rohrleitung dar und ist bevorzugt gegen Wärmever­ lust isoliert und/oder beheizbar ausgeführt.

Der Übergang der Überführungsstrecke in die Reak­ torstrecke erfolgt bevorzugt so, daß das Überführungsrohr nicht in den Flüssigkeitsspiegel der Reaktorstrecke ein­ taucht (körperlose Überführung). Bevorzugt endet die Über­ führungsstrecke deshalb unmittelbar über einem trichter­ artigem Einführungselement, welches oberhalb des Flüssig­ keitsspiegels des ersten Reaktors angebracht ist.

Die Reaktorstrecke besteht aus mindestens einem Reak­ tor, wobei eine Anordnung aus einem ersten gerührten Reak­ tor (Reaktionsbehälter) und einem darauffolgenden ungerühr­ ten Sedimentationsbehälter bevorzugt ist. Zwischen dem (ersten) Reaktionsbehälter und dem Sedimentationsbehälter kann jedoch ein weiterer gerührter Reaktionsbehälter ange­ ordnet sein. Das Volumen des Reaktionsbehälters beträgt be­ vorzugt ein Drittel bis die Hälfte des Volumens des Beizba­ des. Das Reaktorvolumen stellt einen zusätzlichen Steuerpa­ rameter für das Verfahren dar, weil damit die Verweildauer der Reaktorlösung im Reaktor beeinflußt werden kann. Eine Verweildauer von 36 bis 60 Stunden ist dabei bevorzugt. Weiterhin stabilisiert das Reaktorvolumen die Temperatur des Reaktorinhaltes. Der Reaktionsbehälter weist eine Rühr­ vorrichtung auf, mit der der Reaktorinhalt intensiv rührbar ist. Eine hohe und möglichst schlanke Gestalt des Reaktions­ behälters ist bevorzugt, weil hierdurch ein einfacheres und effektiveres Rühren ermöglicht und auch die nachfol­ gende Sedimentation verbessert werden.

Vom Reaktionsbehälter führt eine zweite Überführungs­ strecke zum Sedimentationsbehälter, wobei die zweite Über­ führungsstrecke im Sedimentationsbehälter bevorzugt über einen seitlichen Wanddurchbruch in einer Höhe knapp ober­ halb der Phasengrenze Sediment/Flüssigkeit endet.

Der Sedimentationsbehälter hat ein Volumen ähnlich dem des Reaktionsbehälters und kann eine dritte Überführungs­ strecke aufweisen, mit der die über dem Sediment stehende klare Alkalilösung möglichst nahe der Flüssigkeitsoberflä­ che des Sedimentbehälters abgezogen werden kann. Bevorzugt wird diese Übertragungsstrecke zurück zum Beizbad (Recyc­ ling), geführt, wobei ein Filter zwischengeschaltet sein kann.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielhaft weiter erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungs­ gemäßen Anlage mit einem Beizbad 10, welches mit einer Heiz­ einrichtung 11 ausgerüstet ist. Aus dem Beizbad 10 führt eine erste Übertragungsstrecke 12, die wärmeisoliert ausge­ führt oder beheizbar sein kann. Die Übertragungsstrecke mündet über eine trichterförmige Einlaßordnung 21 in einen Reaktionsbehälter 20, der mit einer Rühreinrichtung 22 versehen ist. Die Rühreinrichtung 22 kann auch unter einem Winkel von etwa 45° seitlich von unten durch die Seitenwand des Reaktionsbehälters 20 geführt sein. Im Reak­ tionsbehälter 20 steht die Reaktionslösung bis zu einem Flüssigkeitsspiegel 24.

Die Flüssigkeitsentnahme aus dem Reaktionsbehälter 20 erfolgt mit Hilfe einer zweiten Überführungsstrecke 23. Die zweite Überführungsstrecke 23 mündet in einen Sedimentations­ behälter 30 durch eine seitliche Wanddurchführung knapp oberhalb der Phasengrenze 34, die von der Flüssigkeit 32 und dem Sediment 31 gebildet wird. Der Inhalt des Sedimen­ tationsbehälters 30 hat einen Flüssigkeitsspiegel 33, in dessen unmittelbarer Höhe oder allenfalls knapp darunter eine dritte Überführungsstrecke 35 zum Ableiten der klaren Flüssigkeit 32 angeordnet ist. Die dritte Überführungs­ strecke 35 führt zurück zum Beizbad 10, wobei ein Filter 36 und bevorzugt eine Meßstrecke 37 zwischengeschaltet sein können. Eine Entnahmestelle für Aluminiumhydroxid ist mit 38 bezeichnet.

Die Förderung der Medien erfolgt durch herkömmliche Förderpumpen. Parallel zu dem in der Figur gezeigten Reakt­ tionsbehälter 20 kann ein zweiter Reaktionsbehälter zum wahl­ weisen Betrieb geschaltet sein.

In der hier gezeigten beispielhaften Ausführungsform hat das Beizbad 10 ein Volumen von etwa 12 Kubikmetern und der Reaktions- bzw. der Sedimentationsbehälter 30 ein Volu­ men von jeweils etwa 8 Kubikmetern.

Ein Beispiel für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens stellen die Meßwertprotokolle für die Betriebszeit der Anlage für die Zeit vom 01. bis 07. März 1990 dar, in denen mit Reaktor I der Reaktionsbehälter 20 und mit Reak­ tor II der Sedimentationsbehälter 30 gemeint ist. Die Kon­ zentrationen an NaOH und Aluminium im Beizbad ("Beize") be­ tragen dabei 43,4 bis 56,0 g/l bzw. 33,2 bis 40,5 g/l, die an Gluconat 0,9 bis 1,2 g/l. Obwohl also relativ wenig Kom­ plexbildner zugegen ist, konnte kein Ausfallen von Aluminium­ hydroxid im Beizbad beobachtet werden.

Claims (17)

1. Verfahren zum Regenerieren von alkalihaltigen Aluminium­ beizlösungen zur Rückgewinnung von Aluminiumhydroxid, bei dem man eine Alkalihydroxid, Aluminat sowie einen Komplexbild­ ner und weitere Additive enthaltende Beizlösung mit Hilfe einer ersten Überführungsstrecke aus einem Beiz­ bad in eine aus mindestens einem Reaktor bestehende Re­ aktorstrecke überführt und dort Aluminium als Aluminium­ hydroxid ausfällt, wobei sich die Beizlösung im Beizbad auf einer höheren Temperatur befindet als in der Reaktorstrecke, dadurch gekennzeichnet, daß man

• a) die Konzentration an Aluminat, Alkali und Kom­ plexbildner,
• b) die Temperatur der Beizlösung im Beizbad und
• c) das Temperaturgefälle der Beizlösung vom Beizbad zur Reaktorstrecke so einstellt, daß
• d) die Beizlösung im Beizbad bezüglich der Ausfällung von Aluminiumhydroxid untersättigt oder metastabil übersättigt, in der Reaktorstrecke jedoch instabil übersättigt ist, wobei
• e) in der Beizlösung im Beizbad folgende Konzentratio­ nen vorliegen: Aluminat, angegeben als Al 30 bis 60 g/l Alkalihydroxid, angegeben als äquivalentes Natriumhydroxid 30 bis 60 g/l Komplexbildner, angegeben als äquivalentes Gluconat 0,1 bis 5 g/l, und wobei,
• f) die Temperatur der Beizlösung 40 bis 90°C, und das Temperaturgefälle der Beizlösung vom Beizbad zur Reaktorstrecke 5 bis 70°C beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Beizlösung in der Reaktorstrecke bekeimt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bekeimung bei hoher Keimdichte unter intensivem Rühren durchführt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß man die Bekeimung mit Gibbsit durchführt.

5. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Überführung der Beizlösung in die Reaktorstrecke als körperlose Einführung durch­ führt.

6. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß man die in die erste Überführungs­ strecke überführte Beizlösung bekeimt.

7. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß man die erste Überführungsstrecke zwischen Beizbad und Reaktorstrecke wärmeisoliert und beheizt ausführt.

8. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß man es kontinuierlich ausführt.

9. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß man die beim Ausfällen von Aluminium­ hydroxid anfallende Base zum Beizbad zurückführt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die alkalische Lösung vor dem Rückführen in das Beizbad filtriert.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprüchen mit

• a) einem eine Beizlösung aufnehmenden Beizbad (10) und
• b) einer ersten Überführungsstrecke (12) zur Überfüh­ rung der Beizlösung in eine aus mindestens einem Reaktor (20, 30) bestehende Reaktorstrecke, gekennzeichnet durch
• c) eine Heizeinrichtung (11), mit der die Beizlösung im Beizbad (10) auf eine Temperatur von 40 bis 90°C beheizbar ist, so daß sie sich auf einer im Bereich von 5 bis 70°C liegenden höheren Temperatur befin­ det als in der Reaktorstrecke.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Überführungsstrecke (12) gegen Wärmever­ lust isoliert und/oder beheizbar ausgeführt ist.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 12, gekennzeich­ net durch eine eine körperlose Überführung der Beiz­ lösung in die Reaktorstrecke ermöglichende trichterför­ mige Einlaßanordnung (21).

14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mindestens der erste Reaktor durch eine darin angeordnete Rühreinrichtung (22) als gerühr­ ter Reaktionsbehälter (20) ausgeführt ist.

15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 14, gekennzeich­ net durch mindestens einen mit einer zweiten Überfüh­ rungsstrecke (23) mit dem Reaktionsbehälter (20) ver­ bundenen Sedimentationsbehälter (30).

16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 15, gekennzeich­ net durch eine von den mindestens einen Sedimentations­ behälter (30) zum Beizbad (10) führende dritte Überfüh­ rungsstrecke (35).

17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 16, gekennzeich­ net durch ein in die dritte Überführungsstrecke (35) eingebautes Filter (36).