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Herstellung reiner Tonerde Die Verarbeitung von tonerdehaltigen Rohstoffen
auf Tonerde erfolgt in bekannter Weise dergestalt, daß dieselben unter Zusatz von
Sulfiden und Reaktionsmitteln auf eine Zweistoffschlacke verarbeitet werden, von
der die eine Komponente (beispielsweise Sulfid oder Karbid) ohne Schwierigkeit zersetzt
werden kann. Auf diese Weise wird die andere Komponente, die kristalline Tonerde,
freigelegt und durch ein Aufbereitungsverfahren von den Zersetzungsprodukten, die
dann eine Art Schlamm bilden, getrennt.
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In der Praxis hat sich nun gezeigt, daß diese kristallinen, korundartigen
Tonerden bezüglich ihres Reinheitsgrades nicht den höchsten Anforderungen entsprechen.
Vor allen Dingen sind es Titanverbindungen, die bis zu 0,3 °/o TiO2 von den
Korundkristallen vielfach in nicht herauslösbarer Form aufgenommen werden. Alles
deutet darauf iiin, daß sie in fester Lösung vorliegen.
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Es wurde nun bereits vorgeschlagen, zur vollständigeren Reduktion
den Kohlenstoff in feiner Form und mit den Rohstoffen innigst gemischt, z. B. in
Brikettform, zuzugeben und in stets reduzierender Atmosphäre zu arbeiten. Ferner
wurde empfohlen, zu diesem Zweck stark reduzierende Zuschläge, wie metallisches
Aluminium, Erdalkaliverbindungen oder ähnliche Stoffe, anzuwenden. Die gemäß diesen
Vorschlägen erzielten Ergebnisse befriedigten aber durchaus nicht. Diese Zuschläge
verteuern auch das Verfahren erheblich oder führen unerwünschte Bestandteile ein,
die beim Aufbereitungsprozzß der Schlacke neue Schwierigkeiten bereiten.
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Diese Schwierigkeiten werden gemäß der vorliegenden Erfindung beseitigt,
die sich auf folgender Erkenntnis aufbaut.
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Der Kristallisationsprozeß, der beim beginnenden Erstarren der aus
dem Reduktionsprozeß erhaltenen Schlacke einsetzt, ist ein wichtiger Reinigungsvorgang;
die Verunreinigungen konzentrieren sich hierbei im Eutektikum, das hier gewissermaßen
die Rolle einer Mutterlauge spielt. Das Eisen, das bei diesem Verfahren in hohem
Maße Verunreinigungen des Rohstoffes, auch das Titan aufnimmt, wird in seiner Hauptmenge
von der Schlacke getrennt in flüssigem Zustande abgestochen. Restliche Teile findet
man aber nach der Erstarrung immer noch vorzugsweise zu kleinen Partikeln zusammengeballt
in der Schlacke neben der kristallinen Tonerde. Heizt man nun die Schlacke unter
Zusatz von Räffinationsmitteln, insbesondere schwefelhaltiger Zuschläge als Lösungsmittel
wieder auf, so fließen die Unreinlichkeiten ineinander und sinken ab, wobei das
Titan praktisch quantitativ mitgeht. Bei der nunmehr durch Abkühlung eintretenden
zweiten Kristallisation scheidet sich dann eine sehr
reine Tonerde
ab. Es empfiehlt sich, die Schmelze vor und nach dem zweiten Zuschlagzusatz bei
ruhigem Ofengang etwa io. Minuten auf etwa igoo° C zu halten.
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Natürlich wirken die Raffinationsmittel, die beim zweiten Umschmelzprozeß
zugesetzt werden, bedeutend besser als bei der ersten Reduktionsschmelzung, da sie
ja nun eine bereits vorgereinigte Tonerde und nicht den Bauxit zu verarbeiten haben.
Wählt man. Raffinationsmittel, die ein gutesLösungsvermögen für die Verunreinigungen,
insbesondere also das Titan, besitzen, so ist der Erfolg vollkommen. Für Titanverbindungen
eignet sich in dieser Beziehung vor allem Schwefeleisen.
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Nicht unwesentlich sind hierbei auch die Temperaturverhältnisse. Die
besten Resultate werden erhalten. wenn das zweite Raffinationsmittel erst zugesetzt
wird, nachdem die Schmelze gleichmäßig durchgeschmolzen ist und eine Temperatur
von i8oo bis igoo° C erreicht ist. Bei tieferen Temperaturen nimmt die Schlacke
leicht wieder titanhaltiges Eisen auf.
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Es wird in möglichst reduzierender Atmosphäre gearbeitet und zu dem
Zwecke beim Raffinieren auf die Schmelze von Zeit zu Zeit Kohlenstaub in dünner
Schicht aufgetragen.
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Das Verfahren stellt also gleichsam eine Reinigung durch fraktionierte
Kristallisation, verbunden mit einem Auswaschen der Al. 0g Kristalle dar.
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Bei sorgfältiger Berücksichtigung dieser Bedingungen werdenTonerden
erhalten, deren Gehalt an T102 unter 0,o2 0l0 beträgt.
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Beispiel Bauxit, Schwefeleisen und Koks werden reduzierend in bekannter
Weise im Elektroofen verschmolzen. Die erhaltene unreine A120gAl2S,- Schlacke wird
von der dabei gebildeten Ferrolegierung abgezogen und in einen Raffinationsofen
übergeführt. Hier läßt man sie. zunächst bis zur Kristallbildung (bei einem Aluminiumsulfidgehalt
von 14% auf etwa 1q.00° C) abkühlen; hierbei scheiden sich die A12 O3- Kristalle
aus, so daß sich allmählich eine obere Schicht von gereinigten Tonerdekristallen
bildet, während die Unreinlichkeiten sich infolge ihres größeren spezifischen Gewichtes
allmählich im unteren Teil der Schmelze anreichern.
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Nunmehr beginnt das Wiederaufheizen auf etwa igoo° C und Stehenlassen
während io Minuten. Dadurch sinken weitere Verunreinigungen in den unteren Teil
der Schmelze, wobei naturgemäß der obere Teil eine weitere Reinigung erfährt.
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Nach Ablauf der etwa io Minuten-- wird das Raffinationsmittel (Pyrit
und Eisenspäne) und nachträglich noch Kohle zugegeben, worauf sich die Tonerde wieder
vollständig in dem Bade löst. Nach etwa weiteren 2o Minuten sind praktisch sämtliche
Verunreinigungen des oberen Teiles der Schmelze in den unteren Teil derselben heruntergesunken.
Hierauf wird der raffinierteTeil derSchmelze abgestochen, zur Erstarrung gebracht
und, falls erforderlich, einer Säurewaschung unterzogen.
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Der mit den Unreinlichkeiten beladene Teil der Schmelze hat sich durch
das zweimalige Verfahren im gleichen Ofen natürlich entsprechend vermehrt. Es wird
nunmehr auch dieser Teil (gewissermaßen die Mutterlauge der Kristallisation) abgestochen
und der IIr, sprungscharge, bestehend aus Bauxit, Schwefeleisen und Koks, zugeschlagen.
Dieser Teil besteht aus Titansulfid, Eisensulfid und darin verstreut schwimmenden
A120 Kristallen.