DE575346C

DE575346C - Herstellung einer praktisch kieselsaeurefreien Tonerde aus Erdalkalialuminaten

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Publication number: DE575346C
Application number: DEW87571D
Authority: DE
Original assignee: HERMANN WUENSCHE DR
Current assignee: HERMANN WUENSCHE DR
Priority date: 1931-11-24
Filing date: 1931-11-24
Publication date: 1933-04-27

Description

Herstellung einer praktisch kieselsäurefreien Tonerde aus Erdalkalialuminaten Nach bekannten Verfahren wird Tonerde aus Erdalkalialuminaten dadurch gewonnen, daß dieselben mit zweckmäßig heißen Alkalicarbonatlösungen, z. B. einer Sodalösung, ausgelaugt werden und aus der erhaltenen Lauge nach Abtrennen des Ungelösten die Tonerde dann z. B. durch Einleiten- von Kohlensäure ausgefällt wird. Ein bekannter und als außerordentlich nachteilig empfundener Übelstand dieses Verfahrens besteht darin, daß bei der Verarbeitung von kieselsäurehaltigen Erdalkalialuminaten, wie solche praktisch stets in Betracht kommen, die vorhandene Kieselsäure mehr oder weniger mit in Lösung geht und bei der anschließenden Ausfällung eine entsprechende Verunreinigung der Tonerde bedingt und so eine gesonderte umständliche Reinigungsnachbehandlung derselben erforderlich macht.
Man hat auch schon versucht, die Kieselsäure dadurch zu entfernen, daß man beim Aufschluß von Bauxit und ähnlichen tonerdehaltigen Materialien mit Alkalien eine zur Bindung der Kieselsäure ausreichende Menge Kalk zugab. Ferner ist es bekannt, die Kieselsäure aus einer Alkalialuminatlösung mittelsKalkes auszufällen. Bei diesem bekannten Verfahren erhält man aber gute Tonerdeausbeuten nur unter Inkaufnahme höherer Kieselsäuregehalte, während genügend kieselsäurearme oder kieselsäurefreie Produkte danach überhaupt nicht oder nur unter ganz erheblichen Verlusten an Tonerdeausbeuten erzielbar sind.
Man hat ferner vorgeschlagen, die Auslaugung der Erdalkalialunainate mit Alkalicarbonatlösungen vorzunehmen, denen ein besonderer Zusatz von Ätzalkali, vorzu'g'sweise in Mengen von etwa io °/o der Gesämtälkalimenge, einverleibt war. Dieses Verfahre ist jedoch nur für ganz bestimmte, nur in selte-. rien Fällen zur Verfügung stehende Aus= gangsschlacken, nämlich solche mit einem ganz bestimmten Calciumgehalt, einigermaßen brauchbar, führt sonst aber nicht zu dem gewünschten Erfolg und hat im übrigen den Nachteil, neben der preiswerten Soda das verhältnismäßig teure Ätzalkali verwendenzu müssen.
Es wurde nun gefunden, daß es einen außerordentlich einfachen, mit geringen Kosten verbundenen und in allen Fällen,.. d. h. bei allen Ausgängserdalkalialuminaten- zum Erfolg führenden Weg gibt, .äußerst kieselsäurearme oder kieselsäurefreie Tonerde auskieselsäurehaltigen Erdalkalialuminaten im Rahmen des eingangs erwähnten Verfahrens der Alkalicarbonatlaugung herzustellen. -Dies geschieht erfindungsgemäß derart, daß das Auslaugen des Ausgangsmaterials mit einer dem Gehalt desselben an leicht umsetzbarem Kalk gegenüber überschüssigen Menge Alkalicarbonat, z. B. Soda, vorgenommen wird und hierauf, gegebenenfalls nach Abtrennung der anfallenden bzw. verbleibenden festen Anteile Ätzkalk (Calciumoxyd oder -hydroxyd), in bestimmten Mengen zugefügt wird, worauf nach erfolgter Einwirkung des Ätzkalkes und Abtrennen der festen Anteile die Tonerde in bekannter Weise, z. B. durch Einleiten von Kohlensäure, aus der Lösung ausgefällt wird. Die Menge des zuzufügenden Ätzkalkes ist dabei derart zu wählen, daß folgende Bedingungen erfüllt werden: i. Die Ätzkalkmenge muß größer sein, als dem restlichen, nicht umgesetzten Alkalicarbonät entspricht, d. h. es muß freier überschüssiger Ätzkalk zugegen sein.
2. Der dem Alkalicarbonat gegenüber freie Überschuß des Ätzkalkes muß mindestens das i?fache, zweckmäßig das 25- bis 3ofache der Menge der gelösten Kieselsäure betragen.
3. Pro ms Lösung soll der dem Alkalicarbonat gegenüber freie Überschuß des Ätzkalkes etwa 6 kg Ca O nicht unterschreiten.

4. Pro m3 Lösung soll der dem Alkalicarbonat gegenüber freie Überschuß des Ätzkalkes etwa 17,5 kg Ca O nicht oder nicht wesentlich überschreiten. Bei Einhaltung dieser Bedingungen ist es möglich, eine äußerst kieselsäurearme bzw. praktisch kieselsäurefreie Tonerde zu erhalten, wie aus den nachstehenden tabellarisch zusammengestellten Ausführungsbeispielen ersichtlich ist. Für dieselben wurden folgende drei technische Calciumaluminate verwendet:

I il III

SiO,-arm (rnitil. S'Oi- Si0"-reich)

( ) Gehalt)

Si02.... 2,28 3,76 8,16

Ti 0, .... 0,44 0,45 2,00

Fe203.. 2,20 3,62 2,16

Ah 03 ... 58,36 61,73 546o

Ca0 .... 35,68 30,48 33,02

Die Ausführung erfolgte durchweg nach folgendem Schema: das Calciumaluminat wurde mit 8- bis i i°/oiger Sodalösung im Rührwerk bei etwa 9o° ausgelaugt. Nach etwa * i'/2stündiger Laugungsdauer wurde Kalk in Form von Kalkbrei zugegeben und 'i2 bis i Stunde lang bei 9o° weiter verrührt. Darauf wurde filtriert und aus der erhaltenen Natriumaluminatlösung die Tonerde durch Einleiten von Kohlensäure ausgefällt:

Tabelle i

I 2 3 4 5

Calciumaluminat .............. Nr. II II il I III 1

Calciumaluminat .............. kg 350 350 290 250 340 285

Na2C03...................... kg 26o 300 235 200 256 234

Lauge........................ m3 2,6 2,6 2,5 2,7 2,7 2,4

Gelöst A1203 .... .. . .. . . . .... . . kg iog i75- 153 iog 151 1.51,5

Gelöst A1203................... o/o 51 81,5 88,5 75 81 gi

NazC03 Überschuß ...... . . . .. . kg 147 Iig 76 86,5 Zoo 77

Kalkzugabe................ kg Ca0 8o 80 8o 70 8o 70

Kalküberschuß ... . .. . . . ... kg Ca0 2,3 17 - 39,8 24,4 - 27 29,3

Kalküberschuß pro m3 Lauge kg Ca0 o,g 6,5 15,9 9,04 10,0 12,2

Kalküberschuß pro kg Si02

niedergeschlagen .......... kg Ca0 8,2 11,4 20,1 23,7 18,5 22,6

Si 02 - Gehalt pro m 3 Lauge

vor Kalkbehandlung kg o,6o , o,68 o,84 0,48 0,79 o,6=

nach kg 0,49 0,11 0,05 o;io 0,25 0,07-

Si02-Gehalt des Produkts..... o/o 0,92 0,30 0,04 0,00 0,12 0,00

Tabelle 2

2 3 - 4 5 6 7

Calciumaluminat ........ Nr. II I I II I II HI

Calciumaluminat ........ kg 350 287 28o 26o 250 335 340

Nag CO. @ . . . . . . . . . . . . . . . kg 26o 238 228 2q.7 - 200 266 256

Lauge .................. m3 2,6 2,4 2,4 2,7 2,7 2,6 2,7

Gelöst A120,; . ... ... .... . kg Zog 105,3 113,8 125,3 log 167 151

Gelöst A1., 03 . . . . . . . . . . . . 0/0 51 63 70 88 75 81 81

Nag CO-Überschuß ....... kg 147 129 110 =17 86,5 93 1o0

Kalkzugabe ... . .. . . . kg CaO 80 75 70 8o 70 80 8o

Kalküberschuß ...... kg CaO 2,3 7 12 18 24,4 31 27

Kalküberschuß pro m3

Lauge ............ kg CaO o,g 2,9 5 5,8 9,04 12 1o

Kalküberschuß pro kg

SiO2 niederge-

schlagen . .. . . . . . . . kg CaO 8,2 Zoo --10 CXD 20,1 7o=6 18,5

Si O.-Gehalt pro m3 Lauge

vor f kg o,6o i) o,46 1) 0,49 i) 0,43 0,48 0,29 0179

nach ) Kalkbehandlung kg o,49 ') 0,42 i) 0,52 i) 0,45 o,io 0,12 o,25

Si02-Gehalt des Produkts.. 0/0 0,92 o,16 0,24 o,16 0,00 0,12 012

i) Innerhalb der Fehlergrenze der Analyse.

Tabelle 3

r 2 3 4 5 6 7 8 - 9 io

Calciumaluminat . . Nr. I I I II II II TI HI III HI

Calciumaluminat . . kg 266' 285 26o 350 310 310 354 285 285 273

Na2C03 .......... kg 228 234 224 300 255 243 214 2o8 2o5 216

Lauge ........... m3 2,6 2,4 2,4 2,6 2,6 " 2,6 2,4 2,5 2,5 2,4

Gelöst A1"03 ...... kg 117 151,5 142,4 175 168 167 15o 1o8,5 95 142

Gelöst A1203 ...... 0/0 75 91 99 81,5 88 87,5 77 69,5 6o,9 955

Na2CO-Überschuß kg 1o6 77 76 iig 81 70 58 96 1o6,5 69

Kalkzugabe., . kg CaO 70 70 go 80 8o 8o 8o 8o ioo 8o

Kalküberschuß kg CaO 14 29,3 50 17 37,3. 43 49 29,3 43,8 43,5

Kalküberschuß

pro m3 Lauge kg CaO 5,4 12,2 20 6,5 14,3 16.5 20,4 11,7 17,5 18

Rückgang an A1203

Ausbeute durch CaO 0/0 o,o 0,0 25 0,0 0,0 0,0 15 0,0 3 18

Si OZ-Gehalt desPro-

dukts . . . . . . . . . . 0/0 - o,o8 0,oo o,oo o,3o o,o8 o,oo o,o8 0,44 0,38 o,o6

Tabelle 1 zeigt, daß zur Erzielung befriedigender Resultate die obige Bedingung 2 erfüllt werden muß, d. h. daß der dem Alkalicarbonat gegenüber freie Überschuß des Ätzkalkes mindestens das 12fache der Menge der gelösten Kieselsäure betragen muß. Tabelle 2 zeigt entsprechend das Erfordernis der Erfüllung der obigen Bedingung 3 und Tabelle 3 das derjenigen der obigen Bedingung 4..

Tabelle 3 zeigt weiter, daß bei besonders kieselsäurereichen Ausgangsmaterialien entweder die Grenze von 17,5 kg Ca 0 pro ms Lauge etwas überschritten und damit gewisse Verluste der Tonerdeausbeute in Kauf genommen werden müssen, wenn man möglichst kieselsäurefreie Tonerde erhalten will, oder daß ein gewisser, wenn auch mehr oder weniger geringfügiger Kieselsäuregehalt der Tonerde nicht vermieden werden kann, wenn auf möglichst hohe Tonerdeausbeuten hingearbeitet werden soll. Von diesen vereinzelten Ausnahmefällen abgesehen, ist es aber im Rahmen des vorliegenden Verfahrens durchweg möglich, durch Einhaltung der vorgenannten Bedingungen äußerst kieselsäurearme bzw. praktisch kieselsäurefreie Tonerde ohne Ausbeuteeinbußen zu gewinnen.

In bestimmten Fällen, nämlich dann, `wenn der Kieselsäuregehalt der anfallenden Lösung weniger als etwa o,36 kg Si 021m3-Lösung beträgt, wirkt sich die Kalkzugabe nicht so sinnfällig aus wie in allen anderen Fällen, d. h. es wird der Kieselsäuregehalt der Lösung nicht so weitgehend verändert wie in den Fällen, wo kieselsäurereichere Lösungen vorliegen. Diese Erscheinung, die wohl auf die Löslichkeit des Calciumsilikates zurückzuführen sein dürfte, ist aber auf den Kieselsäuregehalt der ausgefällten Tonerde ohne Einfluß, d. h. es kann nach dem vorliegenden Verfahren auch in solchen Fällen eine äußerst kieselsäurearme bzw. praktisch kieselsäurefreie Tonerde erhalten werden. Hierüber geben die in nachstehender Tabelle zusammengefaßten. Ausführungsbeispiele näheren Aufschluß.

Tabelle 4

i z 3 4

Calciumaluminat ...................... Nr. II II I II

Calciumaluminat .................. .. kg 335 290 250 290

Na_2C03............................... kg 266 240 200 254

Lauge ............................... m3 z,6 2,6 2,7 2,6

Gelöst AI., O3 .... . . ...... . .... ..... ... . kg 167 130,9 log 134,6

Gelöst A12 03 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . °/0 81 73 75 75

Na2C03-Überschuß .................... kg 93 104 86,5 114,5

Kalkzugabe . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. kg Ca0 80 80 70 80

Kalküberschuß . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . kg Ca0 31 25 24.4 19,4

Kalküberschuß pro m3 Lauge... .... . . kg Ca0 =z g,62 9,04 7,5

Kalküberschuß pro kg Si 02 nieder-

geschlagen .......... ............ kg Ca0 7o,6 48,1 23,7 1519-

Si02-Gehalt pro m3 Lauge

vor Ca 0 o,29 0,33 o,48 0,49

Kalkbehandlung . . . . . . . . kg

nach kg Ca 0 o,12 o,31 ' 0,10 0,o2

SiO.,-Gehalt des Produkts................ °/o . o.12 0,14 0,00 0,o8

Falls in den zuletzt genannten Fällen auch auf eine möglichst kieselsäurearme Lösung hingearbeitet werden soll, so kann dies dadurch ermöglicht werden, daß der Kieselsäuregehalt der Lösungen zunächst durch Zugabe gelöster oder löslicher Kieselsäure, z. B. in Form von Natriumsilikat, auf etwa 0,35 kg Si 02/m3 oder darüber erhöht wird. Man erhält auf diese Weise durch Einwirkung des Ätzkalkes Lösungen, deren Si 02-Gehalt außerordentlich tief, z. B. bei etwa o,02 kg/m@ liegt.

In gegebenen Fällen kann das vorliegende Verfahren auch derart durchgeführt werden, daß der Ätzkalk bereits der zum Auslaugen bestimmten Alkalicarbonatlösung oder dem Erdalkalialuminat zugesetzt und im übrigen in sinngemäß gleicher Weise verfahren wird. Ini allgemeinen hat sich aber die vorgenannte stufenweise Arbeitsweise als -die zweckmäßigste erwiesen. "'

Claims

PATENTANSPRÜcHLr: z. Herstellung einer praktisch kieselsäurefreien Tonerde durch Auslaugen von Erdalkalialuminaten mit einer zweckmäßig heißen Alkalicarbonatlösung und nachfolgender Ausfällung der Tonerde aus der abgetrennten Alkalialuminatlösung, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalicarbonat im Überschuß angewendet und entweder vor oder nach der Abtrennung vom ungelöst bleibenden Rückstand Ätzkalk in- solchen Mengen zugesetzt wird, daß dessen auf die nach der Auslaugung noch verbleibende freie Alkalicarbonatmenge bezogener überschuß' mindestens das 1z-, zweckmäßig das 25- bis 3ofache der Menge der in Lösung gegangenen Kieselsäure beträgt, wobei jedoch in i cbm Aufschlußlösung dieser Ätzkalküberschuß nicht weniger als etwa 6 kg und nicht mehr bzw. nicht Wesentlich mehr als etwa 17,5 kg betragen soll. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Ätzkalk bereits der zum Auslaugen bestimmten Alkalicarbonatlösung oder dem Erdalkalialuminat zugesetzt wird. 3. Verfahren nach Ansprüchen i oder a, dadurch gekennzeichnet, daß beim Anfallen kieselsäurearmer, weniger als etwa 0,35 kg Si 02/ms enthaltender Lösungen, deren Kieselsäuregehalt zunächst durch Zugabe gelöster oder löslicher Kieselsäure, z. B. in Form von Natriumsilikat, auf etwa 0,35 kg Si 02/m3 oder darüber erhöht wird.