-
Reinigung tonerdehaltiger Rohstoffe Die für die Verarbeitung auf Aluminium
oder Aluminiumlegierungen, beispielsweise Aluminium-Silizium-Legierungen, in Betracht
kommenden Rohstoffe, wie Bauxit, Kaolin, Ton usw., enthalten fast stets gewisse
Bestandteile, wie Eisenoxyd, Titansäure und Kieselsäure, in solchen Mengen, daß
sie z. B. für die genannten oder einzelne der genannten Zwecke nicht ohne weiteres
verwendbar sind. So sind z. B. schon sehr geringe Mengen von Eisenoxyd und Titansäure
fast in allen Fällen störend, während ein Gehalt an Kieselsäure bei der Verarbeitung
auf Aluminium-Silizium-Legierungen an sich nicht stören würde, jedoch aus Rohstoffen,
die zur Herstellung von reinem Aluminium oder siliziumfreien Aluminiumlegierungen
dienen sollen, unbedingt weitgehend entfernt werden muß.
-
Es ist bekannt, tonerdehaltige Rohstoffe vor dem nassen Aufschluß
mit Säure zu kalzinieren. Als günstigste Temperatur hierfür ist das Gebiet von qoo
bis 8oo° C bekannt. Es ist ferner bekannt, tonerdehaltige Rohstoffe durch Chlorieren,
insbesondere mit chlorhaltigem Salzsäuregas oder mit Salzsäure in der Wärme zu reinigen.
Außerdem ist bekannt, tonerdehaltige Rohstoffe vor dieser Reinigung bis zur Entfernung
des etwa vorhandenen Wassers einem Glühprozeß zu unterwerfen. Es wurde festgestellt,
daß es nur dann möglich ist, durch die Behandlung von Rohstoffen der oben gekennzeichneten
Art mit Chlor zu befriedigenden Ergebnissen zu kommen, d. h. eine für alle Zwecke
ausreichende Entfernung der in Frage stehenden Bestandteile, wie Eisen, Titan und
Silizium, unter wirtschaftlich vorteilhaften Bedingungen zu erzielen, wenn man die
rohen Ausgangsstoffe, wie z. B. natürliche Silikate oder auch aluminiumoxydhaltige
Zwischenprodukte, vor der Behandlung mit Chlor einer Vorbehandlung durch Erhitzen
auf innerhalb ganz bestimmter Grenzen, nämlich zwischen etwa 5oo bis goo°, vorteilhaft
etwa 6oo bis 8oo°, liegende Temperaturen unterzieht. Hierbei ist es wichtig, daß
zu niedrige Temperaturen, ebenso wie zu hohe, vermieden werden. Erhöht man die Reaktionstemperatur
über die oben angegebene Grenze, z. B. über rooo° und mehr hinaus, z. B. bis auf
t2oo°, so werden die zu entfernenden Eisen- und Titanverbindungen tot gebrannt,
so daß sie bei der späteren Chlorbehandlung nicht oder zu langsam von dem Chlor
angegriffen werden. Die Zeitdauer der Vorbehandlung wird sich von Fall zu Fall nach
der Art des zu verarbeitenden Rohmaterials, z. B. auch dem Wassergehalt desselben
und der angewendeten Temperatur, zu richten haben.
-
Die in der beschriebenen Weise vorbehandelten Produkte werden alsdann,
z. B. in
einer Drehtrommel, der Behandlung mit Chlor oder chlorhaltigen
Gasen ausgesetzt, wobei es sich im allgemeinen empfiehlt, insbesondere für die Entfernung
auch des Titans für gleichzeitige Anwesenheit gasförmiger, flüssiger oder fester
Reduktionsmittel, z. B. Kohle oder sonstige kohlenstoffhaltige Stoffe, Kohlenoxyd,
kohlenoxydhaltige technische Gase u. dgl., in einer zur Reduktion der zu entfernenden
Bestandteile, wie Eisen- oder Titanverbindungen, ausreichenden Menge Sorge zu tragen.
Auch können z. B. gasförmige Reduktionsmittel in Verbindung mit flüssigen oder festen
Reduktionsmitteln Verwendung finden. Mit Vorteil kann man z. B. derart arbeiten,
daß man die Chlorbehandlung in einem von außen beheizten, z. B. mit keramischem
Material ausgekleideten Drehrohr, vorteilhaft im Gegenstrom und die Vorbehandlung
des Ausgangsmaterials in einem anderen, durch Hindurchleiten der Heizgase des ersterwähnten
Drehrohres beheizten Drehrohr durchführt, und das so vorbehandelte Produkt unter
Erhaltung seines Wärmeinhaltes kontinuierlich dem für die Chlorierung bestimmten
Drehrohr zuführt.
-
Die Temperaturen können bei der Chlorbehandlung je nach Art des Ausgangsmaterials,
bzw. der Art und Menge der vorhandenen Verunreinigungen, innerhalb weiter Grenzen
schwanken. Im allgemeinen haben sich Temperaturen zwischen etwa 80o bis iooo° als
geeignet erwiesen. Indessen können gegebenenfalls sowohl niedrigere als auch höhere
Temperaturen zur Verwendung kommen.
-
Die erfindungsgemäß von Eisen oder Eisen und Titan weitgehend bis
vollständig befreiten Produkte können vor der Weiterverwendung noch einer geeigneten
Nachbehandlung, z. B. einem Auswaschen, z. B. mit verdünnter Säure, zur Entfernung
der letzten Anteile der Verunreinigungen unter Überführung derselben in lösliche
Form, unterzogen werden. In gegebenen Fällen wird es sich auch empfehlen, um ein
Anziehen von Wasser durch die fertiggestellten, gegebenenfalls nochmals getrockneten
Produkte während der Lagerung unmöglich zu machen, die Fertigprodukte noch einer
Nacherhitzung auf genügend hohe Temperaturen, z. B. auf solche von etwa i 20o°,
in an sich bekannter Weise zu unterziehen.
-
Die Möglichkeit, nach der Erhitzung auf einfachste Weise und ohne
nennenswerte Materialverluste auch aus kieselsäurereichen Rohstoffen ohne gleichzeitige
Entfernung der Kieselsäure von Eisen und Titan praktisch freie Produkte herzustellen,
ist von großer Bedeutung, insbesondere für die an Bedeutung stetig zunehmende Industrie
der Aluminium-Silizium-Legierungen, weil es für diese bisher nötig war, von praktisch
kieselsäurefreien Stoffen auszugehen, und diese, sei es über die Herstellung von
reinem Aluminium, z. B. durch Schmelzflußelektrolyse, sei es auf direktem elektrothermischem
Wege mit zugesetztem, bzw. im Reaktionsgemisch gebildetem Silizium zu vereinen.
Diese Notwendigkeit ergab sich daraus, daß das Titan sowie im allgemeinen auch das
Eisen nach den bekannten Verfahren praktisch nur unter gleichzeitiger Abscheidung
der Kieselsäure entfernt werden konnte. Es war also in solchen Fällen nötig, zwecks
Ausscheidung des Titans und Eisens aus kieselsäurehaltigen Rohstoffen, die Kieselsäure
zunächst unter Kostenaufwand ebenfalls zu entfernen, und sodann dem fertigen Aluminium
in Form von Silizium wieder zuzuführen. Andererseits war aber auch der Kreis der
so verwendbaren Rohstoffe hinsichtlich des zulässigen Kieselsäuregehaltes stark
begrenzt, da z. B. schon ein Rohprodukt mit über 301o Kieselsäure nach dem Bayer-Verfahren
in wirtschaftlicher Weise nicht mehr verarbeitet werden kann. Da nun die meisten
der in der :Tatur zur Verfügung, stehenden Rohstoffe bedeutend größere Mengen an
Kieselsäure enthalten, so schieden diese Stoffe für die Verarbeitung auf Aluminium
und Silizium enthaltende Legierungen bisher vollkommen aus. Beispiele i. Aus einem
nicht vorbehandelten Bauxit von der Zusammensetzung: 179, Glühverlust (Hydratwasser),
5601" A1203, 2201Q FeO" 2,7°1Q Ti 0, 1,63°1o Si 0, konnte durch Chlorierung
bei Temperaturen von i2oo° das Eisen nur bis zu etwa o,7 bis i,oolo Fe203 und .das
Titan nur bis zu etwa o,6 bis i,0°10 Ti 0, (bezogen auf das Endprodukt) entfernt
werden. Wurde dagegen derselbe Bauxit vor der Chlorbehandlung gemäß der Erfindung
einer Erhitzung auf 50o bis 90o° unterzogen, so konnte durch die anschließende Chlorbehandlung
das Eisen bis auf o, i bis o,2010 Fee 03 und das Titan bis auf o, i llQ Ti O2, gegebenenfalls
bis zum vollständigen Verschwinden des Ti entfernt Weden. Bei Steigerung der Vorbehandlungstemperatur
auf über iooo°, z. B. auf i2oo°, erfolgte ein Totbrennen der Eisen- und Titanverbindungen,
so daß sich z. B. bei einer Vorbe-handlungstemperatur von i ooo° das Eisen nur bis
auf 5,601Q Fe2O3 und das Titan bis auf o,5010 Ti O2 und bei einer Vorbehandlungstemperatur
von i2oo° das Eisen nur bis zu i0,6010 Fee 0, und das Titan bis zu 2,q.01,
Ti 0. beseitigen ließ.
-
2. Ein kieselsäurereicher Bauxit mit 23,o50to Si02, 4,801o Fe203,
3,oo01Q TiO2 wurde bei
6oo bis 8oo° vorgeglüht. Das vorgeglühte
Produkt wurde mit 5°1o Kohle gemischt und darauf die Mischung .4 Stunden. im Chlorstrom
in der Weise erhitzt, daß am Ende dieser Zeit eine Temperatur von iooo° C erreicht
wurde. Die Hauptmenge des Eisens und Titans destillierte in Form von Chloriden ab.
Das so behandelte Material enthielt nur noch o,i5°1o Fe.03 und o,i6°/aTiO..
-
3. Ein kieselsäurearmer Bauxit mit i,66°i0 Si O., 22,oo°fo Fe. 03,
2,7o0/" Ti O, wurde bei etwa 7oo° vorgeglüht. Das vorgeglühte Produkt wurde mit
io°/o Kohle gemischt und darauf die Mischung 4. Stunden im Chlorstrom erhitzt. Die
Temperatur wurde in dieser Zeit bis auf iooo° C gesteigert. Außer dem Eisen und
Titan wurde auch die Hauptmenge .der Kieselsäure als Chlorid verflüchtigt. Das chlorierte
Material enthielt nur noch o,5i 01" SiO., o,o6°/a Fe.0, Spur Ti 0-