DE52726C

DE52726C - Neuerungen im Verfahren und Apparat zur Herstellung von reinem Natrium-Aluminat, -Sulfat und -Carbonat, sowie von Aetznatron aus Bauxit

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Publication number: DE52726C
Application number: DENDAT52726D
Authority: DE
Original assignee: F. LAUR in Paris, 195 rue de l'Universite
Anticipated expiration: 1909-05-09

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

FRANCIS LAUR in PARIS.

Bei der Verarbeitung des Bauxits auf Aluminate oder reine Thonerde und Soda hat man bis jetzt zwei Verfahren angewendet. Nach dem einen wird Bauxit und Soda innig gemengt, geschmolzen und die Bauxitschmelze mit Wasser ausgezogen. Wollte man Thonerde herstellen, so wurde die Lösung dann mit Kohlensäure .zersetzt. Bei diesem Verfahren machte sich als Hauptübelstand das Vorhandensein des Eisenoxyds in dem Bauxit geltend, weil dasselbe nie ganz aus der Lösung des Aluminate zu entfernen war. Die chemischen Reactionen bei diesem Verfahren sind nach den Untersuchungen des Erfinders folgende : In der Bauxitschmelze ist normales Natriumaluminat enthalten Na₂ Al₂ O₄ und Eisenoxydnatron .Fe₂ O₃ Na₂ O. Bei der Auslaugung findet dann folgende Zersetzung statt: 2 Na₂ Al₂ O₄ + Fe₂ O₃ Na₂ O = Na₆ Al, O₉ + Fe₂ O₃.

Das Aluminat 2Va₆ Al^ O₉ ist unter Druck und bei einer Temperatur von 140 bis 150⁰ in Lösung sehr beständig, jedenfalls viel beständiger als das normale Aluminat Na₂ Al₂ O₄. Aus diesem Verlauf des Processes folgt, dafs man so viel Soda anwenden mufs, dafs das Aluminat Na₆ Al^ O₉ sich bilden kann und so viel Eisenoxyd nehmen mufs, dafs von dem in wässeriger Lösung zerfallenden Eisenoxydnatron genug Natron zur Verwendung des normalen Aluminate in das natronreichere erfolgen kann. Man wird also zu diesem Zwecke die Bauxite vorziehen, welche 20 bis 25 pCt. Eisenoxyd enthalten, während man bisher immer auf möglichst geringen Eisengehalt sah und die mit nur 10 bis 15 pCt. Eisengehalt wählte.

Das in die Lösung kommende. Eisenoxyd schlägt sich aber nie vollständig nieder; aufserdem ist die Zersetzung nie eine vollständige, sondern es bilden sich Verbindungen von der Form Fe₂ O₃ + η ■ Na₂ O, .welche ebenfalls nicht zu entfernen sind. Das Chrom bleibt als Ghromat in den Lösungen.

Bei dem zweiten der in Anwendung befindlichen Verfahren wird Natriumsulfat mit Bauxit und Kohle geschmolzen, die Schmelze ausgezogen und die Lösung entweder auf das Aluminat weiter verarbeitet oder durch Kohlensäure zersetzt. Hierbei ergaben sich folgende Uebelstände: Bei der Calcination bildet sich das normale Aluminat und dieses zersetzt sich bei der Auslaugung der Bauxitschmelze wieder und verursacht einen Niederschlag. Das ausgefallene Thonerdehydrat bildet mit dem Schwefeleisen, welches bei der Calcination entsteht, eine so voluminöse und gelatinöse Masse, dafs eine Auslaugung derselben unmöglich ist. Giebt man aber so viel Natriumsulfat (und dementsprechend Eisenoxyd) zu, dafs sich das alkalireichere Aluminat bilden kann, so wird der Niederschlag von Schwefeleisen so bedeutend, dafs nur der kleinste Theil der Aluminatlösung aus ihm entfernt werden kann. Ferner bildet sich bei diesem Verfahren Natriumferrosulfid (Na₂ Fe₂ S₃J, welches gleichfalls äufserst schwierig zu entfernen ist.

Die Beobachtungen, dafs erstens das Natriumaluminat Na_R Al. O_n unter Druck und in heifsen

L'ösungen beständiger ist als das normale AIuminat Na^ AL₂ O₄, dafs zweitens das Schwefeleisen Fe S sich in diesen Lösungen, wenn sie concentrirt sind, anfänglich gar nicht löst, und dafs drittens das Natriumferrosulfid Na₂ Fe₂ S₃ sich nur bildet, wenn sehr viel Schwefeleisen und mehr Alkali vorhanden ist, als zur Bildung des Aluminats Na_e A^ O₉ nothwendig ist, haben den Erfinder zu einer Combination des Sulfat- und Carbonatverfahrens geführt, welches sich durch Folgendes auszeichnet:

ι. Das Verhältnifs des Alkali zur Thonerde wird so bemesen, dafs sich gerade das AIuminat Na₆ Al₁ O₉ oder wenigstens ein grofser Theil desselben bilden kann.

2. Es wird nur so viel Sulfat zugesetzt, dafs sämmtlicher Schwefel von dem Eisen des Bauxits aufgenommen werden kann; der Rest des nach ι. benöthigten Natrons wird durch Zusatz von Soda oder Aetznatron gedeckt.

3. Die Bauxitschmelze wird in einem geschlossenen Apparat gleichzeitig zerkleinert (zermahlen) und unter Druck ausgelaugt; die AIuminatlösung wird aus demselben Apparat sofort unter Druck abfiltrirt.

Hat man also einen Bauxit von 60 Theilen Thonerde und 25 Theilen Eisenoxyd, so hat man 66 Theile Sulfat zuzugeben, um sicher zu sein, dafs aller Schwefel von dem Eisen gebunden wird. Das Natrium dieses Sulfats genügt, um 48 Theile Thonerde in das normale Aluminat zu verwandeln. Die zwölf übrigen Theile werden durch Soda oder Aetznatron in das Aluminat JVa₆ Al₁ O₉ oder ein noch alkalireicheres verwandelt. Dieses genügt dann, um das normale Aluminat in Lösung zu erhalten; es wären also hierzu 16 Theile Soda nothwendig. Bei diesen Verhältnissen wird nicht nur alles Eisen und aller Schwefel als Schwefeleisen leicht ausgeschieden, sondern das Chrom bleibt im Zustande des Sesquioxyds und kommt so in den Niederschlag.

Unter den angegebenen Bedingungen wird sich kein Thonerdehydrat niederschlagen, weil die hergestellte Aluminatlösung sehr beständig ist, es wird kein Eisenoxyd oder Eisenoxydnatron in die Lösung kommen, weil alles Eisen an Schwefel gebunden ist; das Natriumferrosulfid wird sich nicht bilden, weil weder an Alkali noch an Schwefel ein Ueberschufs da ist; oder es wird wenigstens sich nicht lösen, da die Aluminatlösung sehr concentrirt ist.

In folgendem ist eine nach den angegebenen Grundsätzen gebaute Anlage beschrieben und der Betrieb erörtert. Die Ausführung des Verfahrens, namentlich die schnelle und gründliche Auslaugung der Bauxitschmelze erfordert besondere Apparate, welche theilweise neu zu diesem Zwecke construirt sind und mithin auch einen Theil der Erfindung bilden.

Das auf den angegebenen Principien beruhende Verfahren theilt sich in sieben Phasen:
ι. Schmelzung,

2. Auslaugung,

3. Zersetzung der Lauge mit Kohlensäure, • 4. Abscheidung des Thonerdehydrats,

5. Verarbeitung der Lauge auf Aluminat,

6. Verarbeitung der Mutterlauge,

7. Verarbeitung des Schwefeleisens.

■1. Schmelzung. In Fig. 1 bis 5 ist ein Flammofen dargestellt, wie er zweckmäfsig zum Schmelzen des Bauxits verwendet werden kann. Von dem Herd A schlägt die Flamme über die Brücke f durch die Räume BCD durch, von welchen D zu einer Pfanne vertieft ist. In diese wird ein Gemisch, von Bauxit, Kohle und Sulfat eingebracht und zweckmäfsig die in den Pfannen E über dem Ofen eingeengte Mutterlauge zugeführt. Wenn das Gemisch in der Pfanne zu einem steifen Teig concentrirt ist, treibt man es nach und nach in die Abtheilungen C und B vor, wo es direct von der Flamme bestrichen wird.

2, Auslaugung. Um bei der Auslaugung ein Ausfallen von Thonerdehydrat sicher zu vermeiden, mufs die Auslaugung sehr rasch und bei hoher Temperatur vor sich gehen und die Lösung sogleich von dem Rückstande· getrennt werden. Es ist daher nöthig, die Schmelze fein zu zermahlen, unter Druck und in der Hitze auszulaugen und sofort abzufiltriren. Fig. 6 bis 9 zeigen einen Apparat, welcher diese Forderungen in der vollständigsten Weise erfüllt. Derselbe charakterisirt sich "als eine Kugelmühle, welche durch einen Hohlzapfen mit einem Dampfkessel in Verbindung steht und deren eines Mannloch durch ein Filter verschlossen ist. G ist ein durch den Rädersatz rR umgetriebener Kessel, in welchem die Kugeln j j rollen. Durch den Hohlzapfen T wird Dampf von der Temperatur von 140 bis 150⁰ eingeleitet; heifse dünne Laugen von der vorhergehenden Benutzung werden mit dem roh zerkleinerten Schmelzproduct gleichzeitig durch das Mannloch k aus dem Behälter i¹, Fig. ι ο, eingeführt. Wenn die unter steter Drehung des Apparates vor sich gehende Auslaugung beendet ist, wird der Hahn J mit einem Gummischlauch verbunden und die Lauge unter Druck durch das Filter Z / abfiltrirt. Das Filter besteht aus einem Metallgewebe, welches zwischen zwei durchlöcherten Metallplatten eingeschlossen ist. Nachdem diese erste starke Lösung gewonnen ist, läfst man in umgekehrter Richtung durch das Filter einen Wasserstrahl in den Kessel G, welcher das Filter reinigt und eine zweite Lauge liefert, welche entweder, wie angegeben, bei der nächsten Operation benutzt oder, wenn stark genug, weiter verarbeitet wird. Diese Verbindung einer Kugelmühle, eines Auslaugegefäfses,

Claims

eines Filters und eines Dampfkessels, welcher die gleichzeitige oder direct auf einander folgende Benutzung dieser Theile ermöglicht, ist wesentlich zur Erzielung eines vortheilhaften Processes.

3. Zersetzung der Lauge durch Kohlensäure. Aus dem Auslauger G werden die Laugen durch den Dampfdruck in einen Sammelbehälter O getrieben, Fig. 10 bis 12. Die Lauge, welche auf Soda und Thonerde verarbeitet werden soll, geht von hier durch eine Reihe verschlossener Kästen V V, durch welche ein Kohlensäurestrom im entgegengesetzten Sinne aufsteigt. Die Kohlensäureleitung ν mündet in jeden Kasten unter einen Hut 0 in der Nähe des Bodens und die Kohlensäure entweicht durch ein Rohr an der Decke des Kastens, so dafs nach bekanntem Princip eine vollständige Aufnahme der Kohlensäure und Bildung von Soda stattfindet, Thonerdehydrat aber ausfällt.

4. Abscheidung der Thonerde. Aus dem untersten der Kasten V fiiefst die Thonerdemilch in einen Abscheidetrog N, Fig. 12, welcher durch Wände aus Drahtgewebe in drei Abtheilungen getheilt ist. In der ersten A¹ setzen sich die gröberen Thonerdetheilchen nieder, in der zweiten A^ die feineren; ein Paternosterwerk kann die abgesetzte Thonerde stetig entfernen. Durch s fiiefst die klare Sodalauge ab. Die Thonerde wird auf einer Centrifuge entwässert; mit heifsem Wasser wird dann noch einmal schnell nachgewaschen. 50 pCt. Wasser ungefähr bleiben noch in dem Endproduct.

5. Verarbeitung derLaugen auf Alumina t. Um reines Natriumaluminat zu erhalten, darf man die Laugen, welche man aus dem Sammelbehälter . O entnimmt, nicht in einem Eisenkessel . eindampfen, sondern mufs einen Flammofen benutzen, dessen Pfannen einen aus Aluminat oder Soda gestampften Boden enthalten.

6. Verarbeitung der Mutterlauge. Dieselbe kann in der Pfanne -D des Ofens eingeengt und dann zur Lieferung des zusätzlichen Alkali bei der nächsten Benutzung verwendet werden.

7. Verarbeitung des Schwefeleisens. Das Schwefeleisen kann geröstet werden, zweck mäfsig aber läfst man schweflige Säure in geschlossenem Gefäfs auf dasselbe einwirken, um Ferrosulfat zu erhalten. Der entstehende Schwefelwasserstoff wird in die Bleikammern abgeführt und der Schwefel regenerirt.

• Patent-Ansprüche:

ι . Ein Verfahren zur Herstellung von Natriumaluminat (Na₂ Al₂ O_i), bestehend in der Schmelzung von Bauxit und Kohle mit gerade so viel Natriumsulfat, dafs aller Schwefel und alles Eisen als Schwefeleisen gebunden werden kann, in der Zufügung von so viel Natriumcarbonat oder Hydrat, dafs wenigstens ein Theil des normalen Aluminats sich bei der Auslaugung in Na_e Al^ O₉ umsetzt, und in einer derartigen Bewerkstelligung der Auslaugung, dafs das sorgfältig zerkleinerte Schmelzproduct in der Hitze (140 bis 150⁰) unter Druck ausgelaugt, eine starke Lösung bildet, und diese sofort abfiltrirt wird.

2. Zur Ausführung des in Anspruch 1. gekennzeichneten Verfahrens ein Auslauger (G), bestehend aus einer geschlossenen Kugel- . mühle, welche mit einem Dampfkessel verbunden werden kann und welche mit einer Filtervorrichtung ausgerüstet ist, durch welche die gebildete Lösung direct unter Druck ausgetrieben werden kann.

3. Die Verwendung eines Abscheidetroges (N) zur Trennung der Thonerde von der Sodalösung, bestehend in einem Gefäfs, welches durch Scheidewände aus Drahtgewebe von verschiedener Höhe in mehrere Abtheilungen geschieden ist, in welchen sich die verschieden feinen Theilchen absetzen und mittelst eines Paternosterwerkes entfernt werden können.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.