DE69125659T2

DE69125659T2 - Modifikation der Kristallzüchtung

Info

Publication number: DE69125659T2
Application number: DE69125659T
Authority: DE
Inventors: Graeme John Farquharson
Original assignee: Nalco Australia Pty Ltd
Current assignee: Nalco Australia Pty Ltd
Priority date: 1990-06-25
Filing date: 1991-06-20
Publication date: 1997-07-31
Anticipated expiration: 2011-06-21
Also published as: EP0465055A1; HUT61710A; DE69125659D1; BR9102650A; CA2045306A1; JPH089485B2; CN1058574A; IE912176A1; JPH0517131A; HU912103D0; ES2103299T3; EP0465055B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Raffination von aluminiumhaltigem Erz zur Gewinnung von Aluminiumhydroxid im Bayer-Verfahren.
Beim Bayer-Verfahren zur Anreicherung von Bauxiterz wird Bauxit in einer alkalischen Lösung digeriert, und es wird nach Abtrennung von Rotschlamm und anderen unlöslichen Verunreinigungen gelöstes Aluminiumhydroxid als das Trihydrat ausgefällt.
Die Ausfällung wird progressiv in einer Reihe von Tanks durchgeführt. Es werden der anfänglichen heißen alkalischen aluminiumhydroxidhaltigen Lösung Impfkristalle hinzugefügt, die dann langsam abkühlen gelassen wird, wodurch das Kristallwachstum verursacht wird. Die Kristalle werden dann von der restlichen Flüssigkeit in einer Reihe von Klassierapparaten getrennt, wobei die größeren Kristalle mit dem Unterlauf aus dem Klassierapparat der ersten Stufe entfernt und durch Filtration gewonnen werden.
Kleinere Kristalle gehen mit dem Überlauf in den Klassierapparat der zweiten und weiterer Stufen über. Der Unterlauf aus diesen Klassierapparaten wird im allgemeinen als Impfmaterial in dem Prozeß zurückgeführt.
Bei der Durchführung des Bayer-Prozesses wird darauf geachtet, eine vorzeitige Kristallisierung stromaufwärts des Ausfällungsschritts zu vermeiden und den Ausfällungsschritt dahingehend zu optimieren, daß die Ausbeute aus den alkalischen Flüssigkeiten bei Einhaltung einer gewünschten Kristallgrößenverteilung ein Maximum wird. Es wird die Herstellung relativ großer Kristalle angestrebt, weil dies die Abtrennung und die folgenden Verfahrensschritte erleichtert. Ein Anteil an kleinen Kristallen ist jedoch als Impfmaterial für den Ausfällschritt ebenfalls erforderlich. Eine übermäßige Produktion von Impfkristallen ist jedoch unerwünscht, da das Material erneut in Umlauf gebracht werden muß. Die Kristallgrößenverteilung wird in der Ausfällstufe durch sorgfältige Kontrolle des Temperaturprofils, der Impfkristallzugabe, der Impfkristalloberfläche, der Flüssigkeitsbeladung, des Grades der Bewegung und der dergleichen gesteuert. Die Kristallisation wird auch durch organische Verunreinigungen in den Flüssigkeiten des Bayer-Verfahrens beeinflußt, wie z.B. Oxalate, die die Neigung haben, das Verfahren ungünstig zu beeinflussen.
US-A-4 608 237 beschreibt die Hinzufügung eines Latexpolymers hohen Molekulargewichts als Mittel zur Beeinflussung des Kristallwachstums zu den Flüssigkeiten des Bayer-Verfahrens unmittelbar vor dem Ausfällschritt. Dieser Wirkstoff soll die Eigenschaften von Natriumoxalatkristallen verändern, die während der Kristallisation des Aluminiumtrihydrates entstehen, und auf diese Weise eine Wirkung auf das Kristallwachstum des Aluminiumhydroxids haben.
Es ist auch schon die Hinzufügung eines in einem Öl- Carrier gelösten oberflächenaktiven Mittels zu der der Ausfällung ausgesetzten grünen heißen Bayer-Flüssigkeit vorgeschlagen worden, um die Grobkörnigkeit des erhaltenen kristallinen Aluminiumtrihydrats zu vergrößern. Beim Einsatz dieser Mittel zur Beeinflussung des Kristallwachstums muß jedoch Vorsicht walten, da in einigen Fällen die Zusatzraten kritisch sind und ein kleiner Überschuß das Kristallwachstum vergiften kann.
Obwohl die vorbeschriebenen Mittel zur Beeinflussung des Kristallwachstums einen kommerziellen Wert besessen haben, ist ihr Einsatz kostspielig.
Die vorliegende Erfindung basiert darauf herausgefunden zu haben, daß das Kristallwachstum durch einen Wirkstoff steuerbar ist, welches ein Polysaccharid oder ein Polysaccharid-Propfcopolymer umfaßt. Wie in Ullmanns Enzyklopädie der industriellen Chemie, VCH-Verlag, 5te Auflage, Band A1, Seiten 574 bis 577 erläutert wird, impliziert die Kristallentwicklung die Keimbildung, das Wachstum und besonders im Falle hoher Übersättigung, die Agglomeration. Dies sind lauter Phasen des Kristallwachstums und gänzlich unverwandt mit dem Phänomen der Flockulation, die, wie in ASTM E 20-85 erläutert wird, sich auf den gegenseitigen Zusammenhalt von Partikeln durch schwache physikalische Kräfte wie Oberflächenspannung und Absorption bezieht. CA- A-825 234 offenbart den Einsatz von Dextran als Flockmittel, um die Einzelpartikel zu überbrücken und sie in einer losen Verbindung zu halten, und US-A-2 280 998 offenbart die Flockulation von Rotschlamm mittels Stärke, was alles in Kontrast zur Kristallentwicklung steht, die, wie oben bemerkt, die Keimbildung, das Wachstum und die Agglomeration umfaßt, wobei letztere keine Flockulation ist (s. ASTM E 20-85).
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Raffination von aluminiumhaltigem Erz zur Gewinnung von Aluminiumhydroxid mit folgenden Verfahrensschritten geschaffen:
(a) Digerieren des Erzes in einer alkalischen Flüssigkeit zwecks Extrahierung der aluminiumhydroxidträchtigen Anteile;
(b) Anschließende Klärung der Flüssigkeit zur Entfernung alkalisch unlöslicher Materialien;
(c) Ausfällung der Aluminiumhydroxidkristalle aus der geklärten Flüssigkeit; und
(d) Hinzufügung zu der Flüssigkeit nach dem Klärschritt und vor dem Ausfällschritt einer wirksamen Menge eines Polysaccharids oder eines Polysaccharid-Pfropfcopolymers zur Förderung der Agglomeration und/oder des Kristallwachstums, wobei die wirksame Menge des Polysaccharids oder des Polysaccharid-Pfropfcopolymers im Bereich von ungefähr 0,1 ppm bis ungefähr 100 ppm liegt, bezogen auf das Gesamtgewicht der alkalischen Flüssigkeit. Vorzugsweise ist die wirksame Menge ungefähr 0,1 ppm bis ungefähr 50 ppm und noch mehr bevorzugt 0,1 ppm bis ungefähr 25 ppm.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Raffination von aluminiumhaltigem Erz zur Gewinnung von Aluminiumhydroxid mit den folgenden Schritten geschaffen:
(a) Digerieren des Erzes in einer alkalischen Flüssigkeit zwecks Extraktion der aluminiumhydroxidträchtigen Anteile;
(b) anschließende Klärung der Flüssigkeit zur Entfernung der alkalisch unlöslichen Materialien;
(c) Ausfällung der Aluminiumhydroxidkristalle aus der geklärten Flüssigkeit;
(d) Hinzufügung zu der Flüssigkeit stromaufwärts des Ausfällschrittes einer wirksamen Menge eines Polysaccharids oder eines Polysaccharid-Pfropfcopolymers als Wirkstoff zur Stabilisierung des Aluminiumhydroxids gegen Ausfällung bei einer ersten Konzentration und zur Förderung der Agglomeration und/oder des Kristallwachstums bei einer niedrigeren Konzentration;
(e) Steuerung der Konzentration des Wirkstoffs bei oder oberhalb der ersten Konzentration vor dem Ausfällschritt; und
(f) Reduzierung der Konzentration des Wirkstoffs auf die niedrigere Konzentration unmittelbar vor dem Ausfällschritt, wobei die niedrigere Konzentration zwischen 0,1 ppm bis ungefähr 50 ppm liegt, bezogen auf das Gesamtgewicht der alkalischen Flüssigkeit.
Das Wirkstoff wird der Flüssigkeit bei einer ersten Konzentration, die die Kristallisation verhindert, zugesetzt, vorzugsweise von ungefähr 50 ppm bis ungefähr 300 ppm, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lauge.
Die Konzentration des Wirkstoffs wird vor der Ausfällung auf eine niedrigere Konzentration reduziert, bei welcher er das Kristallwachstum fördert, vorzugsweise auf ungefähr 0,1 ppm bis ungefähr 25 ppm, bezogen auf das Gesamtgewicht der alkalischen Flüssigkeit.
Vorzugsweise hat das Polysaccharid oder das Polysaccharid-Propfcopolymer ein mittleres Molekulargewicht von ungefähr 75.000 bis ungefähr 5.000.000. Ein derartiges Polysaccharid wird vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, die Dextrane mit einem mittleren Molekulargewicht von ungefähr 75.000 bis ungefähr 5.000.000, nichtionische Stärke, anionische Stärke, Caragenan, Kartoffelstärke, Weizenstärke, Wades Maismehl und wachshaltige Maisstärke umfaßt, während ein derartiges Polysaccharid-Propfcopolymer vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt wird, die Dextran-(g)-Polyacrylat und Dextran-(g)-Polyacrylamid umfaßt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nachstehend mehr im einzelnen lediglich beispielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin der mittlere durch die Steuerung erzielte prozentuale Größenzuwachs auf der y-Achse und die Malvern-Größendaten (in Mikron) auf der x-Achse wiedergegeben sind.
Fig. 1 zeigt die Wirkung eines Dextrans eines mittleren Molekulargewichts von 500.000 (Accurate Chemical & Scientific), Kartoffelstärke (Labchem), Weizenstärke (Goodman Fielder Wattie), Wades Maismehl (Goodman Fielder Wattie) und Mazaca 6401x (Goodman Fielder Wattie) jeweils bei einer Dosis von 5 ppm.
Fig. 2 zeigt die Wirkung der Polysaccharide der Fig. 1 bei einer Dosis von 10 ppm und
Fig. 3 zeigt die Wirkung der Polysaccharide der Fig. 1 bei einer Dosis von 25 ppm.
Zur weiteren Erläuterung dienen die folgenden Beispiele.

Experimentelle Vorgehensweise bei den Beispielen 1 bis 3.

Von einem Aluminiumwerk wurden Impfkristalle als "Tertiary Tray Seed ("TTS")-Schlamm" erhalten.
Der TTS-Schlamm wurde ohne jegliche zusätzliche Waschung durch feines Papier gefiltert. Diese Vorgehensweise schien am wahrscheinlichsten die Gesamtheit der Impfkristalle zu erhalten, besonders im Hinblick auf an der Oberfläche sitzende organische Bestandteile. Das gut abgeschüttelte feuchte Impfmaterial neigt auch weniger zu einer größenmäßigen Entmischung. Die SPO (durch Titration bestimmt) für das feuchte TTS-Impfmaterial betrug 0,018%.
Ein Teil des erhaltenen feuchten Impfmaterials wurde zur Bestimmung des prozentualen Feststoffanteils ofengetrocknet. Es ergaben sich 89,9% für die Proben der Beispiele 1 bis 3.
Die zu testenden Mittel zur Beeinflussung des Kristallwachstums wurden auf die Mitte umgekehrter Flaschendeckel gewogen.
Es wurden Flaschen mit einer gewogenen Menge aluminiumhydroxidhaltiger und frisch aus der Einlaßleitung des Fällungsaggregats einer Raffinerie ("LTP liquor") entnommener Flüssigkeit gefüllt. Das Impfmaterial wurde in einer einzigen Menge von einem gefalteten Papier hinzugefügt. Das Mittel zur Beeinflussung des Kristallwachstums wurde dann hinzugefügt, indem der Deckel umgekehrt und die Flasche mit ihrem Deckel dicht geschlossen wurde. Grundsätzlich wurden drei Flaschen gleichzeitig gefüllt und dann sofort in ein Wasserbad gebracht und dort für drei Stunden bei 76ºC gehalten, wodurch die Agglomerations-Bedingungen im ersten Tank simuliert werden konnten. Die Flaschen wurden sodann in der gleichen Reihenfolge aus dem Bad entnommen und sofort mit 15 bis 20 ml einer 200 g/l Natriumgluconat enthaltenden Lösung abgeschreckt, um eine schlagartige Keimbildung oder jegliches weitere Kristallwachstum zu unterbinden.
Das Aluminiumtrihydrat wurde abgefiltert und gründlich mit heißem entionisierten Wasser gewaschen und anschließend bei 105ºC getrocknet.
Die Größenverteilung der Kristalle wurde mit Hilfe des Malvern-Apparates bestimmt, der in der Fachwelt wohlbekannt ist.
Jeweils zwei Proben aus jeder Flasche mit Mittel zur Beeinflussung des Kristallwachstums wurden verglichen mit dreifachen Kontrollproben, denen kein Mittel zur Beeinflussung des Kristallwachstums hinzugefügt wurden war.

BEISPIEL 1

Die getesteten Produkte waren:
GJF812 ein Produkt des Typs Oberflächenaktives Mittel/Öl;
GJF544 ein Dextran eines mittleren Molekulargewichts 500.000 der Firma Accurate Chemical & Scientific, N.Y,;
GJF582 ein Dextran eines mittleren Molekulargewichts von ungefähr 4.000.000 der Firma Pharmachem.
Die experimentellen Einzelheiten und Ausbeuten sind in der Tabelle 1A wiedergegeben. Die Malvern-Daten der Größenverteilung sind in Tabelle 1B wiedergegeben. Die Daten für % + 75 Mikron sind in Tabelle 1C gezeigt.

FLÜSSIGKEITSANALYSE

LTP-Lauge = 195,3 g/l, Aluminiumhydroxid/Lauge 0,698.
LTP-Oxalat (HPLC) = 1,61 g/l.
LTP-Zugabe = 248,2 g, TTS Impfmittelzugabe = 7,80 g (35 g/l).
Die Daten der Tabelle 1C zeigen, daß das Fällungsverhalten von Aluminiumhydroxid in der Gegenwart von Dextran sowohl von der Dosis als auch vom Molekulargewicht abhängt. Das Dextran GJF582 mit dem höheren Molekulargewicht machte das Kristallprodukt bei jeder Dosis fein. Überraschenderweise ist GJF544 ein starkes Mittel zur Beeinflussung des Kristallwachstums bei 10 ppm, ist jedoch weniger wirksam bei 20 ppm, was auf das Einsetzen der Vergiftung zurückzuführen ist, die bei 50 ppm vollständig ist. Dies bedeutet, daß bei 50 ppm GJF544 als Mittel zur Stabilisierung des Aluminiumhydroxids gegen Kristallisation wirkt. Die Daten der Aluminiumhydroxid-Ausbeute (Tabelle 1A) zeigen, daß das Produkt GJF582 die Ausbeute bei 50 ppm nicht deutlich beeinflußt, während das Produkt mit dem niedrigeren Molekulargewicht bei der gleichen Dosis weniger Aluminiumhydroxid als die ursprüngliche Zugabe des Keimbildungsmittels ergab.

BEISPIEL 2

Die getesteten Produkte waren:
GJF544 siehe Beispiel 1;
GJF609 ein Dextran des mittleren Molekulargewichts 500.000 der Firma Dextran Products of Canada;
GJF852 ein Dextran eines mittleren Molekulargewichts 500.000 der Firma BTK;
GJF851 ein Dextran eines mittleren Molekulargewichts ungefähr 2.000.000 der Firma BTK;
GJF652 ein Dextran eines mittleren Molekulargewichts ungefähr 5.000.000 der Firma BTK;
GJF854 ein Dextran eines mittleren Molekulargewichts 250.000 der Firma KODAK;
GJF855 ein Dextran eines mittleren Molekulargewichts 75.000 der Firma KODAK.
Experimentelle Einzelheiten und die Ausbeutedaten sind in Tabelle 2A angegeben. Die Malvern-Daten der Kristallgrößenverteilung sind in Tabelle 2B festgehalten. Die Daten der % + 75 Mikron-Fraktion sind in Tabelle 2C angegeben.

FLÜSSIGKEITSANALYSE

LTP-Lauge = 196,3 g/l, Aluminiumhydroxid/Lauge = 0,698.
LTP-Oxalat (HPLC) = 1,57 g/l.
LTP-Zugabe = 248,2 g, TTS-Impfmittelzugabe = 7,80 g (35 g/l).
Die Daten der Tabelle 2C zeigen, daß die Dextrane des mittleren Molekulargewichts 500.000 (GJF544, GJF609 und GJF852) bei diesen Versuchen starke Agglomerationshilfsmittel waren. Die Aluminiumhydroxidausbeutedaten (Tabelle 2A) zeigen einen gewissen Abfall der Ausbeute durch das GJF544 bei 25 ppm. Die Produkte GJF851 und GJF652 mit dem höheren mittleren Molekulargewicht waren weniger wirksam oder machten das Aluminiumhydroxid feiner ohne Abfall der Ausbeute. Die Dextrane eines mittleren Molekulargewichts 75.000 - 250.000 waren starke Agglomerationshilfsmittel mit deutlichem Ausbeuteabfall bei 25 ppm.

BEISPIEL 3

Die umfangreiche Kristallvergröberung bei den Dextranen geringeren mittleren Molekulargewichts bei 10 - 25 ppm läßt vermuten, daß Dosen dieser Größenordnung eine Raffinerie rasch ihres Impfmittels berauben würde. Geringere Dosen würden es der Raffinerie erlauben leichter ausreichend Impfmittel zu erzeugen, indem die Anlage höher beansprucht wird (niedrige Fülltemperaturen usw.) und würden auch die Wirtschaftlichkeit verbessern. Bei diesem Beispiel wurden daher Dextrane niedrigeren mittleren Molekulargewichts bei Dosen von 0,5, 1 und 5 ppm verglichen.
Die getesteten Produkte waren:
GJF544 siehe Beispiel 2;
GJF854 siehe Beispiel 2;
GJF855 siehe Beispiel 2;
GJF646 ein Pfropf-Copolymer aus Dextran (mittleres Molekulargewicht 500.000) und Acrylamid. Zudosiert in einer Menge von 25 ppm auf einer aktiven (=10%) Basis;
GJF856 Kartoffelstärke ex-Labchem (Ajax).
Experimentelle Einzelheiten und Ausbeutedaten sind in der Tabelle 3A wiedergegeben. Die Malvern-Daten der Kristallgrößenverteilung sind in Tabelle 3B wiedergegeben. Die Daten der % + 75 Mikron-Fraktion sind darüberhinaus in Tabelle 3C gezeigt.

FLÜSSIGKEITSANALYSE

LTP-Lauge = 194,3 g/l, Aluminiumhydroxid/Lauge = 0,696.
LTP-Oxalat (HPLC) = 1,58 g/l.
LTP-Zugabe = 248,2 g, TTS-Impfmittelzugabe = 7,80 g (35 g/l).
Die Daten der Tabelle 3C zeigen, daß Dextran eines mittleren Molekulargewichts von 500.000 eine wirksame Agglomerationshilfe bei einer Dosis von 0,5 ppm ist. Dextrane eines geringeren Molekulargewichts sind weniger wirksam. Das Dextran-Acrylamid-Propfcopolymer GJF646 und die Stärke GJF856 sind kraftvolle Agglomerationshilfen. Das letztere Ergebnis ist besonders überraschend und ist bedeutungsvoll wegen der niedrigen Kosten des Ausgangsmaterials.
Polysaccharide scheinen ein komplexes Verhalten als Agglomerationshilfen an den Tag zu legen, wobei die Ergebnisse von starker Kristallvergröberung bis zur starken Vergiftung des Ausfällverhaltens reichen, abhängig vom mittleren Molekulargewicht, von der Dosis und von der Struktur.

EXPERIMENTELLE VORGEHENSWEISE BEIM BEISPIEL 4

Es wurden Impfkristalle aus einem Aluminiumwerk als TTS-Schlamm erhalten und dieser TTS-Schlamm ohne Waschen unter Vakuum gefiltert.
Eine Menge des erhaltenen feuchten Impfmittels wurde zur Ermittlung des Feststoffanteils ofengetrocknet, der sich auf ungefähr 90% festes Impfmittel für die Proben des Beispiels 4 belief.
Die zu testenden Mittel zur Beeinflussung des Kristallwachstums wurden auf die Mitte umgekehrter Flaschendeckel eingewogen, so daß sie 1%-ige Lösungen in Lauge einer Konzentration von 17 g/l ergaben, ausgenommen wenn anders angegeben.
Nalgeneflaschen von 250 ml Inhalt, die das Mittel zur Beeinflussung des Kristallwachstums enthielten, wurden sämtlich mit 200 ml LTP-Flüssigkeit gefüllt und mit ihren Deckeln dicht abgedichtet. Jede Flasche wurde anschließend bei 76ºC gleichgewichtseingestellt und dann mit 7,80 g feuchten Impfmittels (35 g/l) versehen.
Die Flaschen wurden dann in das Wasserbad zurückgebracht und bei 76ºC für drei Stunden gehalten, wodurch die Agglomerationsbedingungen im ersten Tank simuliert werden konnten. Danach wurden die Flaschen herausgenommen und sogleich wie in den Beispielen 1 bis 3 abgeschreckt.
Das Aluminiumtrihydrat wurde abgefiltert und gründlich mit heißem entionisiertem Wasser gewaschen und dann bei 105ºC getrocknet.
Die Kristallgrößenverteilung wurde mittels eines in Fachkreisen wohlbekannten Malvern-Gerätes bestimmt.
Jeweils zwei Proben aus jeder das Mittel zur Beeinflussung des Kristallwachstums enthaltenden Flasche wurden mit dreifachen Kontrollproben verglichen, denen kein Mittel zur Beeinflussung des Kristallwachstums zugesetzt worden war.

BEISPIEL 4

In diesem Beispiel wurde die Agglomerationsbeeinflussungswirkung eines Dextrans hohen Molekulargewichts, zusammen mit einer Reihe von Polysacchariden und anderen Reagenzien untersucht. Die getesteten Produkte waren:
GJF152 - BTK Dextran eines mittleren Molekulargewichts von 5 Millionen
Hamaco 267 Nichtionische Stärke (Staley)
Sta-Lok 600 - Anionische Stärke (Staley)
Glactacol 411D - Nichtionisches Guar (Hen kel)
Kelzan S - Xanthan
Kelgin HV - Algin (Kelco)
Glactacol 817 _ Kationisches Guar (Henkel)
Glactacol 640 - Anionisches Guar (Henkel)
Staramic 747 - Oxidierte anionische Stärke (Staley)
Klucol JHF - Hydroxypropylcelluluse (Hercules)
Kappa RE9091 - Caragenan (FMC)
Aquaret - Carboxymethylstärke (Raisio)
Kelcoloid JVF - Propylenglycolalginat (Kelco)
Die experimentellen Einzelheiten und die Ausbeute- Daten sind in Tabelle 4A angegeben. Die Malvern-Daten der Kristallgrößenverteilung sind in Tabelle 4B festgehalten. Die Daten für die %+75 Mikron-Fraktion sind darüberhinaus in Tabelle 4C angegeben.

FLÜSSIGKEITSANALYSE:

LTP-Lauge = 190,7 g/l, Aluminiumhydroxid/Lauge = 0,696
Die Daten der Tabelle 4C zeigen, daß das Verhalten des hochmolekularen Dextrans demjenigen des Dextrans mit einem mittleren Molekulargewicht von 500.000 gemäß den Beispielen 1 bis 3 ähnlich war, d.h. das hochmolekulare Dextran zeigte eine Kristallvergröberung bei geringen Dosen, ist aber bei höheren Dosen weniger wirksam, weil die Vergiftung einsetzt.
Die anionische Stärke Sra-Lok 600 ergaben gute Kristallvergröberung, während das Caragenan Kappa RE9091 das Produkt deutlich fein machte, wenn auch mit keinem Verlust an Ausbeute. Ohne durch eine Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, daß dieses Produkt die Keimbildung fördert. Andere der getesteten Polysaacharide hatten nur eine geringe oder keine Wirkung.

EXPERIMENTELLES VORGEHEN BEI DEN BEISPIELEN 5 UND 6

Die benutzte Vorgehensweise war generell so wie für die Beispiele 1 bis 3 beschrieben. Doppelte Proben aus jeder Flasche, die Mittel zur Beeinflussung des Kristallwachstums enthielt, wurden mit dreifachen Kontrollproben verglichen, die kein Mittel zur Beeinflussung des Kristallwachstums enthielten, außer wo angegeben. Alle Tests fanden über drei Stunden bei 76ºC statt und simulierten die Agglomerationsbedingungen im ersten Tank.
SPO (bestimmt durch HPLC) für das feuchte TTS-Impfmittel betrug 0,015%. Ein Teil des zurückgehaltenen feuchten Impfmittels wurde zur Bestimmung des prozentualen Feststoffanteils ofengetrocknet. Dieser betrug für die nachstehend diskutierten Proben 91,58%. Die +45-Fraktion war 45,3%.
Alle Produkte wurden als 0,2%ige Lösung in Lauge mit einem Gehalt von 17 g/l bereitgestellt.
In diesem Beispiel wurden weitere Polysaccharide untersucht.

BEISPIEL 5

Die getesteten Produkte waren:
GJF544 - Dextran eines mittleren Molekulargewichts von 500.000 (Accurate Chemical & Scientific)
GJF856 - Kartoffelstärke (Labchem)
GJF891 - Weizenstärke (Goodman Fielder Wattie)
GJF892 - Wades Maismehl (Goodman Fielder Wattie)
GJF893 - Mazaca 3401x (Goodman Fielder Wattie)
Experimentelle Einzelheiten und die Ausbeutedaten sind in Tabelle 5A angegeben. Die Malvern-Daten der Kristallgrößenverteilung sind in Tabelle 5B festgehalten. Die Daten der %+75 Mikron-Fraktion sind darüberhinaus in Tabelle 5C dargestellt.

FLÜSSIGKEITSANALYSE

LTP = 190,0 g/l, Aluminiumhydroxid/Lauge = 0,696.
LTP-Oxalat (HPLC) = 1,75 g/l.
LTP-Zugabe = 248,3 g, TTS-Impfmittelzugabe = 7,64 g (35 g/l).
Die Daten der Tabelle 5C zeigen, daß alle Stärkeprodukte hochwirksame Agglomerationshilfen bei niedrigen Dosen (5 ppm) sind. Die mittleren prozentualen Größenzunahmen gegenüber dem Kontrollversuch sind in den Fig. 1 bis 3 der Malvern-Siebgröße aufgetragen. Die Diagramme zeigen, daß GJF893 bei jeder Dosis eine überlegene Leistung erbringt. Dextran war bei niedrigen Dosen eine wirksame Agglomerationshilfe, ist jedoch, bei 25 ppm weniger wirksam, weil die Vergiftung einsetzt.

BEISPIEL 6

Die getesteten Produkte waren:
GJF812 - Siehe Beispiel 1
GJF853 - Xanthan-Gummi als 0,2%ige Lösung in Wasser
GJF890 - Natriumsalz der Carboxymethylcellulose als 0,2%ige Lösung in Wasser
GJF661 - Dextran-AcAm Pfropfcopolymer aus Dextran eines mittleren Mol-Gewichts von 500.000 (7,5 g, Accurate Chemical & Scientific - aka (GJF544) und AcAm (33 g) in Wasser (537 g), auf einen Feststoffgehalt von 1% organischer Feststoffe in Wasser verdünnt (drei Dosen ohne Doppel-Tests).
GJF662 Dextran-AcAm Pfropfcopolymer aus Dextran eines mittleren Molekulargewichts von 250.000 (7,5 g, BDH) und AcAm (33 g) in Wasser (537 g), auf einen Gehalt an organischen Feststoffen von 1% in Wasser verdünnt (drei Dosen ohne Doppel-Tests).
GJF544 Dextran als 0,2%ige Lösung in Wasser
GJF761 ein Produkt des Typs Oberflächenaktives Mittel/Öl.
Experimentelle Einzelheiten und die Ausbeutedaten sind in der Tabelle 6A angegeben. Die Malvern-Daten der Korngrößenverteilung sind in Tabelle 6B festgehalten. Die Daten für die %+75 Mikron-Fraktion sind darüberhinaus in Tabelle 6C gezeigt.

FLÜSSIGKEITSANALYSE:

LTP-Lauge = 194,6 g/l, Aluminiumhydroxid/Lauge = 0,699.
LTP-Oxalat (HPLC) = 1,72 g/l.
LTP-Zugabe = 248,3 g, Zugabe an TTS-Impfmittel = 7,64 g (35 g/l).
Die Daten der Tabelle 6C zeigen, daß Xanthan-Gum bei 20 ppm ein wenig fein machte, während Carboxymethylcellulose bei der gleichen Dosis keine Wirkung hinsichtlich der Beeinflussung des Kristallwachstums aufwies. Dies steht im Gegensatz zu der kraftvollen Wirkung im Hinblick auf die Beeinflussung des Kristallwachstums, die bei Dextranen und Stärken beobachtet wurde, und zeigt, daß die Polysaccharid-Struktur ebenso wie das mittlere Molekulargewicht wichtig sind. Die Dextran-AcAm Propfpolymere waren wirksame Agglomerationshilfen, wobei das von dem Dextran mit dem höheren mittleren Molekulargewicht (GJF661) abgeleitete Produkt besonders bei der niedrigsten Dosis das bessere Produkt war. Das Dextran GJF544 ergab bei 20 ppm eine gute Kristallvergröberung bei einigem Verlust an Ausbeute. Das gleiche Produkt war bei 25 ppm weniger wirksam als in den früheren Beispielen, weil die Vergiftung einsetzte. Die Propfpolymere zeigten keine Anzeichen von Vergiftung bis hinauf zu 50 ppm.

BEISPIEL 7

Die überraschende Entdeckung, daß einige der Mittel in den Beispielen sehr wirksame Agglomerationshilfen bei niedrigen Konzentrationen und sehr wirksam zur Stabilisierung von Aluminiumhydroxid gegen Kristallisation bei höheren Konzentrationen sind, erlaubt eine neuartige Abwandlung des Bayer-Verfahrens.
Die Mittel können der alkalischen Flüssigkeit vor, während oder nach der Digerierung, der Klärung oder dem Waschen und vor der Kristallisation zugesetzt werden, vorzugsweise während der Digerierung. Die Mittel werden in einer Konzentration hinzugefügt, die hinreichend hoch ist, um das Aluminiumhydroxid gegen Kristallisation zu stabilisieren, vorzugsweise in einer Menge von ungefähr 50 ppm bis ungefähr 300 ppm, bezogen auf das Gesamtgewicht der alkalischen Flüssigkeit. Dies vermeidet eine unerwünschte Kristallisation vor dem Kristallisationsschritt und kann in günstigen Fällen die Konzentration der Aluminiumhydroxid/Lauge verbessern, mit einer nachfolgenden Verbesserung des Durchsatzes für eine gegebene Anlage.
Unmittelbar vor dem Kristallisationsschritt wird die Konzentration des Mittels auf ein Konzentrationsniveau herabgesetzt, bei welchem es nicht als Stabilisierer, sondern als Förderer des Kristallwachstums wirkt, beispielsweise auf ungefähr 0,1 ppm bis ungefähr 50 ppm, bezogen auf das Gesamtgewicht der alkalischen Flüssigkeit. Dieses Niveau wird beispielsweise durch Flockulation mit Filterhilfe oder Rotschlamm oder Bauxit erreicht.
In diesem Beispiel wird die Wirkung höherer Dosen von Polysaccharid auf die Stabilisation von Aluminiumhydroxid gegen Kristallisation untersucht. Es wurde GJF544 (300 ppm) zu einer LTP-Flüssigkeit (200 ml) mit einem synthetischen Impfmittel (7,0 g, 35 g/l) hinzugefügt. Nach drei Stunden bei 76ºC wurde die Charge mit einer Natriumgluconatlösung abgeschreckt. Das ausgefällte Trihydrat wurde abgefiltert, mit heißem DI-Wasser gewaschen und dann bei 105ºC getrocknet. Die mittlere Ausbeute betrug 1,41 g, verglichen mit einer mittleren Ausbeute von 26,03 g für unbehandelte Kontrollchargen.
Geeignete Polysaccharid-Copolymere zum Einsatz bei der vorliegenden Erfindung können nach dem Verfahren in J. Macromol Sci Chem A16(8) PP1441 - 1462 hergestellt sein und können als die gepfropften Copolymer-Monomere in nicht beschränkender Weise Acrylamid, Methacrylamid, Acrylsäure, Methacrylsäure, Acrylamidomethylpropansulfosäure, Vinyl chlorid, Styrene, 2-Sulfoethylacrylat und Styrenesulfonat und ihre Alkalimetall- und Ammoniumsalze, 2-Aminoethylmethacrylathydrochlorid, N,N-Dimethyldiallylammoniumchlorid und dergleichen umfassen.
Bevorzugte Monomere oder Comonomere umfassen Acrylamid und die Alkalimetall- und Ammoniumsalze der Acrylsäure und Acrylamidomethylpropansulfonsäure. Andere Polysaccharide, die vorbehaltlich von Versuchen hinsichtlich ihrer Wirksamkeit bei einem gegebenen Bauxit verwendet werden können, umfassen Celluloseabkömmlinge wie Carboxymethyl- oder Carboxymethylcellulose, Guar, Xanthane und Stärken aus Sago, Bananen, Arrowroot, Tapioca, Reis, Mais, Weizen oder dergleichen. Wie für den durchschnittlichen Fachmann aus der hier gegebenen Lehre ersichtlich ist, kann die Erfindung auch in anderen Formen verwirklicht werden, ohne von dem Umfang des offenbarten erfinderischen Konzepts abzuweichen. TABELLE 1A TABELLE 1B TABELLE 1C TABELLE 2A TABELLE 2B TABELLE 2C TABELLE 3A TABELLE 3B TABELLE 3C TABELLE 4A TABELLE 4B TABELLE 4C TABELLE 5A TABELLE 5B TABELLE 5C TABELLE 6A TABELLE 6B TABELLE 6C

Claims

1. Verfahren zur Raffination von Aluminiumerz zur Gewinnung von Aluminiumhydroxid, mit den Verfahrensschritten:

(a) digerieren des Erzes in einer alkalischen Flüssigkeit um die aluminiumhydroxidträchtigen Anteile zu extrahieren;

(b) anschließende Klärung der Flüssigkeit, um die alkaliunlöslichen Materialien zu entfernen;

(c) Ausscheidung der Aluminiumhydroxid-Kristalle aus der geklärten Flüssigkeit; und

(d) Hinzufügung zu der Flüssigkeit nach dem Klärungsschritt und vor dem Ausfällungsschritt einer wirksamen Menge eines Polysaccharids oder eines Polysaccharidpfropfcopolymers zur Förderung der Agglomeration und/oder des Kristallwachstums, wobei die wirksame Menge des Polysaccharids oder des Polysaccharidpfropfcopolymers von ungefähr 0,1 ppm bis ungefähr 100 ppm beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht der alkalischen Flüssigkeit.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die wirksame Menge ungefähr 0,01 ppm bis ungefähr 50 ppm beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht der alkalischen Flüssigkeit.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die wirksame Menge ungefähr 0,1 ppm bis ungefähr 25 ppm beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht der alkalischen Flüssigkeit.

4. Verfahren zur Raffination von Aluminiumerz zur Gewinnung von Aluminiumhydroxid mit den Verfahrensschritten:

(a) digerieren des Erzes in einer alkalischen Flüssigkeit zur Extraktion der aluminiumhydroxidträchtigen Anteile;

(c) Ausfällung der Aluminiumhydroxid-Kristalle aus der geklärten Flüssigkeit;

(d) Hinzufügung zu der Flüssigkeit stromaufwärts des Ausfällungsschrittes eine wirksame Menge eines Polysaccharids oder eines Polysaccharid-Pfropfcopolymers als Mittel zur Stabilisierung des Aluminiumhydroxids gegen Ausfällung bei einer ersten Konzentration und zur Förderung der Agglomeration und/oder des Kristallwachstums bei einer niedrigeren Konzentration;

(e) Steuerung der Konzentration des Mittels auf oder über die erste Konzentration vor dem Ausfällschritt; und

(f) Erniedrigung der Konzentration des Mittels auf die niedrigere Konzentration unmittelbar vor dem Ausfällschritt, wobei die niedrigere Konzentration ungefähr 0,1 ppm bis ungefähr 50 ppm beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht der alkalischen Flüssigkeit.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Mittel zu der Flüssigkeit bei einer ersten Konzentration von ungefähr 50 ppm bis ungefähr 300 ppm hinzugefügt wird, bezogen auf das Gesamtgewicht der alkalischen Flüssigkeit, um das Aluminiumhydroxid gegen Ausfällung zu stabilisieren.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem die niedrigere Konzentration von ungefähr 0,1 ppm bis ungefähr 25 ppm beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht der alkalischen Flüssigkeit.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 4 bis 6, bei dem das Polysaccharid oder das Polysaccharid- Pfropfcopolymer ein mittleres Molekulargewicht von ungefhr 75.000 bis ungefihr 5.000.000 aufweist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 4 bis 7, bei welchem ein Polysaccharid verwendet wird, welches aus der Stoffgruppe ausgewählt wird, welche Dextrane mit einem mittleren Molekulargewicht von ungefähr 75.000 bis ungefähr 5.000.0001 nichtionische Stärke, anionische Stärke, Caragenan, Kartoffelstärke, Weizenstärke, Wades maize Maismehl und wachshaltige Maisstärke umfaßt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 4 bis 7, bei dem ein Polysaccharid-Pfropfcopolymer aus der Stoffgruppe verwendet wird, die Dextran-(g)-Polyacrylat und Dextran-(g)-Polyacrylamid umfaßt.