DE4107287A1

DE4107287A1 - Verfahren zur kontinuierlichen ausfaellung von metallen aus alkalischen loesungen

Info

Publication number: DE4107287A1
Application number: DE4107287A
Authority: DE
Inventors: Guenter Dr Lossmann
Original assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Current assignee: Ingal Stade 21683 Stade De GmbH
Priority date: 1991-03-07
Filing date: 1991-03-07
Publication date: 1992-09-10

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Ausfällung von Metallen aus alkalischen Lösungen in Form ihrer Hydroxide, Oxidhydrate und oder in Form von basischen Carbo naten.

Es ist bereits bekannt, Aluminiumhydroxid aus hochkonzentrierten Aluminatlaugen durch Einleiten von Kohlendioxid zu fällen. Bei verdünnten Lösungen mit Metallgehalten bis etwa 1 Gew.-% besteht die Schwierigkeit, einen filtrierbaren Niederschlag zu erhalten. Eine Verbesserung wird erzielt, wenn arteigenes Hydroxid als Impfstoff zugesetzt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Fällung von Metall ionen aus alkalischen Lösungen, insbesondere aus verdünnten Lösungen mit einem Me-Ionengehalt von weniger als 10 g pro Liter Lösung, ohne Einsatz von Impfmaterial zu erreichen, wobei das anfallende Produkt gut filtrierbar sein muß. Die Aufgabe wird durch das in den Ansprüchen gekennzeichnete Verfahren gelöst.

Bei Vorliegen saurer Ausgangslösungen mit Metallen amphoteren Charakters wird zunächst eine Umsetzung mit z. B. Natronlauge in den basischen Bereich vorgenommen. Zur Umsetzung eignet sich jeder wirksame Mischer, der eine Ausfällung der Metalle in mittlerem pH-Bereich in störender Menge vermeidet. Es empfiehlt sich, vor dem Einleiten des Kohlendioxid-Gases einen pH-Wert einzustellen, der keine vorzeitigen Ausfällungen verursacht. Der Absolutwert ist zwar von der jeweils gelösten Metallkomponenten abhängig, muß jedoch in jedem Fall über pH=9 liegen.

Sinnvollerweise sollte der pH-Wert nach oben hin einen Wert von ph=13 nicht überschreiten, da sonst der Kohlendioxidverbrauch unnötigerweise ansteigt. Vor der Fällung mit Kohlendioxid ist zur Verbesserung der Ausbeute eine Kühlung der basischen Lösung auf Raumtemperatur zweckmäßig.

Kontinuierlicher Lösungsdurchlauf der basischen Lösung mit 1-stufiger Neutralisation durch Kohlendioxid-Gas führte auf schlecht filtrierbare Niederschläge.

Überraschenderweise ergab sich bei abgestufter Fällung in hinter einandergeschalteten Behältern ein gut filtrierbarer Nieder schlag in der aus dem letzten Behälter auslaufenden Suspension. Dies trifft auf Lösungen mit nur einer Metallionensorte und auch auf Metallionengemische zu.

Die Neutralisation zur Ausfällung von Metallionen aus schwach basischen Lösungen der genannten Art mit z. B. einer Mineral säure, umgekehrt aber auch z. B. Natronlauge, führt überwiegend auf schlecht filtrierbare Niederschläge. Der Grund ist der gel artige Charakter dieser Niederschläge.

Durch die Verwendung von Kohlendioxid-Gas einerseits und die abgestufte Fällung andererseits verbessern sich die Filtrations eigenschaften, wobei ein Keimbildungs-/Kristallwachstumsvorgang bei einem auf das zuerst ausfallende Metallion abgestimmten pH-Wert in der ersten Kaskadenstufe beginnt. In der Tabelle sind für Lösungen mit jeweils 4 g Me pro Liter der ermittelte Karbo natanteil des Filterkuchens als f = CO₃ ^2-/Me, beides in mmol, für eine Me-Ausfällung von 80-100% mit einer Filterleistung <0,1 m³/(m^2·Std) angegeben. Aus der ersten Zeile sind die Werte für die 1. Stufe und in der zweiten Zeile der Tabelle die Werte für die 2. Stufe zu entnehmen.

Aus der Tabelle geht hevor, daß Zinn nach Abschluß der Fällung fast vollständig als Zinnoxidhydrat vorliegt, während Zink in Form des Zinkkarbonats anfällt. Bei anderen Metallösungen werden Gemische aus Hydroxid/Oxidhydraten sowie Hydroxidkarbonaten und Karbonaten bei der Fällung entstehen.

Der Vorteil des beanspruchten Verfahrens zeigt sich an folgendem Beispiel, für das jeweils 200 l Lösung bei kontinuierlichem Durch lauf mit Kohlendixoid neutralisiert wurden. Der Metallgehalt betrug 250 mg/l Al und 5 g/l Gallium. Die Filtration wurde mit einer Filterpresse vorgenommen, bei einer Kammertiefe von 35 mm, einer Filterfläche von 0,1 m² und einem Enddruck von 4 bar.

Claims

1. Verfahren zur kontinuierlichen Ausfällung von Metallen aus alkalischen Lösungen in Form ihrer Hydroxide, Oxidhydrate und oder in Form von basischen Carbonaten, dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierliche Fällung mindestens zweistufig durchgeführt wird, wobei in der ersten Stufe mit Kohlendioxid-Gas Kristallisationskeime gebildet werden, die in den nachfolgenden Stufen durch Einleiten von weiterem Kohlendioxid-Gas zu leicht abfiltrierbaren Kristallen umgeformt werden, wodurch eine vollständige Abtrennung erreicht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert in der ersten Stufe auf das zuerst ausfallende Metallion abgestimmt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die alkalischen Lösungen Mischungen von Metallionen enthalten.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischungen aus Al-, Be-, Ga-, Pb-, Sn- und/oder Zn-Inonen bestehen.

5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Galliumionen enthaltenden Misch lösungen auf einen pH-Wert 8,5 in der ersten Stufe einge stellt werden.