DE69215536T2

DE69215536T2 - Verfahren zur abtrennung von rotschlamm bei der produktion von aluminiumoxid aus bauxit

Info

Publication number: DE69215536T2
Application number: DE69215536T
Authority: DE
Inventors: Haruo Amano; Douglas Chamberlain; Noriaki Nakayama; Donald Puxley; Fitzgerald Stewart
Original assignee: Alcan International Ltd Canada
Current assignee: Rio Tinto Alcan International Ltd
Priority date: 1991-12-27
Filing date: 1992-12-22
Publication date: 1997-03-27
Anticipated expiration: 2012-12-23
Also published as: DE69215536D1; CA2124570A1; AU3155093A; EP0618882B1; ES2095035T3; JP2658771B2; EP0618882A1; JPH05229816A; BR9206989A; AU661085B2; WO1993013017A1

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Aluminiumoxid aus Bauxit, und insbesondere ein Bayer- Verfahren mit einer verbesserten Rotschlamm-Abtrennstufe.

Stand der Technik

Bei den Bayer-Verfahren zur Herstellung von Aluminiumoxid aus Bauxit wird der Aluminiumtrihydroxide oder Aluminiumoxid- Hydroxide enthaltende Bauxit mit Lösungen in Kontakt gebracht, die kaustisches Soda enthalten, um die Aluminiumhydroxide als Natriumaluminat aufzulösen, während der größte Teil der zurückbleibenden Bestandteile des Bauxits im wesentlichen unangegriffen in fester Form zurückbleibt. Ein Teil, oder gesamte Siliciumoxidgehalt des Bauxits kann ebenfalls in der kaustischen Sodalösung unter Ausbildung von löslichem Natriumsilikat gelöst werden. Dieses reagiert relativ langsam mit dem Natriumaluminat in Lösung und bildet komplexe Natrium-Aluminium-Silikate, die kollektiv als "Desilikationsprodukt" bezeichnet werden. Diese Desilikationsprodukte haben in den gebildeten Lösungen aus Natriumaluminat-kaustischer Soda eine niedrige Löslichkeit und fallen hauptsächlich als Niederschlag aus der Lösung aus, wodurch ein großer Teil des ungewünschten Siliciumdioxids aus der Lösungsphase entfernt wird. Es liegen jedoch erhebliche Kosten hinsichtlich beachtlicher Verluste an chemischgebundener kaustischer Soda und an Aluminiumoxid in dem Desilikationsprodukt vor.
Nach der Digerierungsstufe zum Auflösen des Aluminiumhydroxids aus dem Bauxit werden der ungelöste Teil des Bauxits zusammen mit jeglichem Desilikationsprodukt, das an dieser Stelle ausgefallen ist, und die als "Rotschlamm" bekannt sind, aus der Lösung entfernt, im allgemeinen durch Filtrieren oder durch Absetzen oder durch beides. Der Rotschlamm wird dann verworfen, im allgemeinen nachdem man ihn gewaschen hat, um die löslichen Wertstoffe und die mitgerissene kaustische Aluminatlösung zu gewinnen. Die klare kaustische Aluminatlösung, die nach dem Ausfällen des Rotschlamms im allgemeinen als "Frischlauge" bezeichnet wird, wird anschließend gekühlt, verdünnt, mit Aluminiumtrihydroxid-Kristallen (Gibbsit) geimpft und eine Zeitlang bewegt, um eine merkliche Fraktion des aufgelösten Aluminiumoxids als Gibbsit niederzuschlagen. Dieser Niederschlag wird dann aus der gebildeten verbrauchten Flüssigkeit abgetrennt, die typischerweise noch ungefähr die Hälfte des ursprünglichen gelösten Aluminiumoxids enthält. Ein Teil des abgetrennten Gibbisits kann zu dem Aluminiumausfällungsverfahren als Saatmaterial zurückgeführt werden, während der Rest gewaschen wird, um lösliche Wertstoffe aus der mitgerissenen Flüssigkeit zu gewinnen, und wird dann in geeigneter Weise calciniert unter Ausbildung des Aluminiumoxidprodukts des Bayer-Verfahrens. Die verbrauchte Flüssigkeit kann aufkonzentriert werden, Verunreinigungen können entfernt werden, und neue kaustische Soda kann zugegeben werden, um die Zufuhr zu der Digerierungsstufe aufzufüllen.
Die Löslichkeitscharakteristika der Lösungen von Aluminiumhydroxiden und kaustischer Soda erfordern im allgemeinen, daß die Digerierungsstufe mit einer hohen Konzentration an kaustischer Soda und mit einer hohen Temperatur in dem Kreislauf durchgeführt wird, und daß die Gibbsit-Ausfällungsstufe bei einer niedrigen Temperatur durchgeführt wird. Die Niveaus der Konzentration an kaustischer Soda und der Temperatur werden typischerweise von der Art des in dem Bauxit enthaltenen Aluminiumhydroxids bestimmt und bestimmen die Wirtschaftlichkeit und die Erfordernisse für die Apparaturen.
Wesentliche Teile des Bayer-Verfahrens bestehen in der Digerierungsstufe und in der Rotschlamm-Abtrennungsstufe, bei welcher die Aluminiumhydroxidmineralien des Bauxits in einer kaustischen Aluminatlosung in Lösung gebracht werden als lösliches Natriumaluminat, und der restliche unlösliche Rückstand (Rotschlamm) aus der gebildeten Frischlösung abgetrennt wird, wobei eine klare kaustische Soda- Natriumaluminatlösung zurückbleibt, aus welcher gereinigter Gibbsit dann anschließend kristallisiert werden kann. Da die Natur der Löslichkeit der Aluminiumhydroxidmineralien in kaustischen Sodalösungen im allgemeinen erfordert, daß die Digerierungsstufe bei einer erhöhten Temperatur durchgeführt wird, um eine höhere Löslichkeit an Aluminiumoxid zu erreichen, und infolgedessen eine vernünftige Flüssigkeitsproduktivität (Gewicht an Aluminiumoxid, hergestellt pro Volumen der Kreislaufflüssigkeit), während die Ausfällstufe bei viel niedrigeren Temperaturen durchgeführt werden muß, um die Löslichkeit des Aluminiumoxids an diesem Punkt in dem Verfahren zu minimieren, ist ersichtlich, daß eine Ausrüstung vorgesehen werden muß zum Erhitzen der ankommenden Flüssigkeit und des Bauxits auf eine Temperatur, wie sie zum Digerieren erforderlich ist, und zum Kühlen der Flüssigkeit und der Rotschlammfeststoffe nach dem Digerieren.
Die meisten derzeitigen Bayer-Anlagen wenden ein Digerierungsmodul und ein Schlammabtrennungsmodul an, die hauptsächlich auf einer Ausrüstung beruhen, wie sie erforderlich ist, um die nachfolgenden Verfahrensschritte durchzuführen:
(1) Vorerhitzen der ankommenden verbrauchten kaustischen Aluminatflüssigkeit und des Bauxits, die zu den Kochern geführt werden, wobei man soviel wie möglich an wiedergewonnener Wärme verwendet und anschließend eine Hochtemperaturwärme aus einer äußeren Quelle;
(2) Durchführen des Digerierens, wobei im allgemeinen eine ausreichende Verweilzeit vorgesehen ist, welche die Entfernung des größsten Teils des aus den Ton- oder Quarzmineralien in dem Bauxit aufgelösten Siliciumdioxids durch Ausfällen eines komplexen Natriumaluminosilikat- Desilikationsproduktes ermöglicht;
(3) Kühlen der Aufschlämmung aus dem Kocher durch Entspannen der Aufschlämmung auf einen oder mehrere niedrigere Drücke bis zu etwa der Siedetemperatur bei Atmosphärendruck und Verwenden des bei der Entspannung gewonnenen Wasserdampfes für Vorerhitzungszwecke;
(4) bei oder unterhalb des atmosphärischen Siedepunktes wird der Rotschlammrückstand aus der Aluminatfrischlauge abgetrennt, und zwar typischerweise durch Filtrieren oder durch Flokkulation, Sedimentieren und Polier-Filtrieren der klaren Lösung.
GB-A-522691 offenbart die Abtrennung des Rotschlamms aus Lösungen in dem Bayer-Extraktionsverfahren und die Behandlung der Rotschlammsuspension mit Stärke oder einer stärkehaltigen oder getreidehaltigen Substanz. Dabei macht man Verwendung von einer klaren Prozeßflüssigkeit aus den Absetz/Waschstufen zum Verdünnen dieses Typs von Flockungsmittel.
Fulford et al, zeigen in der europäischen Patentveröffentlichung Nr. 0382383, veröffentlicht am 16. August 1990, daß die Abtrennung des Rotschlamms aus der digerierten Aufschlämmung bei erhöhtem Druck und bei einer Temperatur oberhalb der atmosphärischen Siedetemperatur der Flüssigphase der Aufschlämmung durchgeführt werden kann. Sie haben festgestellt, daß es besonders vorteilhaft ist, die Abtrennung bei einer Temperatur vorzunehmen, die ausreichend hoch ist, daß die Flüssigphase der Aufschlämmung unterhalb der Sättigung, oder nicht merklich übersättigt, im Hinblick auf die löslichen Aluminiumoxidbestandteile, d.h. Gibbsite, während der Rotschlammabtrennung ist.
Rotschlamm hat eine sehr kleine Teilchengröße, die typischerweise weniger als 10 µm beträgt, und die Viskosität der digerierten Aufschlämmung ist sowohl hoch und variabel in Abhängigkeit von der Bauxitqualität. Dies stellt ein sehr schwieriges Problem bei der Durchführung der Sedimentation und der Abtrennung des Rotschlamms innerhalb einer kurzen Verweilzeit dar. Seit einigen Jahren ist es bekannt, ein Flockungsmittel zur Hilfe bei der Sedimentation und bei der Abtrennung von Rotschlamm aus einer Bayer-Aufschlämmung zu verwenden. Das Flockungsmittel kann eine natürliche polymere Verbindung sein, wie Stärke, oder modifizierte Stärke, wie sie in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung JP-B 57-61691 beschrieben wird, Polyacrylamidcopolymere, wie sie in der japanischen veröffentlichten Patentanmeldung JP-B 58-27211 beschrieben werden, oder andere wasserlösliche organische synthetische Polymere. Diese Flockungsmittel werden typischerweise zu der Rotschlammaufschlämmung während der Sedimentation und der Abtrennung des Rotschlamms zugegeben.
Es ist bekannt, daß bei der Sedimentation und Abtrennung von Rotschlamm, je niedriger die Feststoffkonzentration der Aufschlämmung ist, umso besser die Sedimentation der Aufschlämmung nach der Zugabe des Flockungsmittels dazu ist. Dies wird beispielsweise beschrieben von L.J. Connelly "Synthetic Flocculant Technology in the Bayer Process", AIME Report (1986). Es ist auch aus Surfactant Science Series, Band 27 "Reagents in Mineral Technology", Darce Dekker Inc. - USA, Seiten 519-558 (August 1987) bekannt, daß es vorteilhaft ist, das Flockungsmittel in Form einer verdünnten Lösung in der niedrigstmöglichen Konzentration zu verwenden.
Eine übliche Methode besteht somit in der Verdünnung des synthetischen Flockungsmittels mit Wasser. Wasser ist jedoch kein ideales Verdünnungsmittel für diesen Zweck, weil es sehr unterschiedliche Eigenschaften hinsichtlich des pH-Wertes, der Alkalinität, des Salzgehaltes und der Viskosität im Vergleich zu der Flüssigphase der abzutrennenden Aufschlämmung hat. Infolgedessen wird das synthetische Flockungsmittel beim Kontakt mit Wasser entaktiviert, und seine Wirksamkeit in der hochsalzhaltigen, hochfeststoffhaltigen und einen höheren pH-Wert aufweisenden Flüssigkeit wird verringert. Üblicherweise wird das verdünnte Flockungsmittel direkt in die Zufuhrguelle des Wasch/Absetz- Gefäßes abgegeben, während gleichzeitig die zu waschenden/abzusetzenden, in der Aufschlämmung fein verteilten Feststoffe in die Zufuhrquelle abgeführt werden.
Bei einem anderen vorgeschlagenen Verfahren wird die zu behandelnde Rotschlammaufschlämmung mit einer in Kreislauf geführten klaren überstehenden Bayer-Flüssigkeit behandelt, und die gebildete verdünnte Aufschlämmung wird einer Sedimentation und Abtrennung unterworfen. Bei diesem System gibt man das Flockungsmittel zu der verdünnten Aufschlämmung, die in den Rotschlamm-Separator eingeführt wird. Das Flockungsmittel wird vorzugsweise in einer wäßrigen Lösung mit einer Konzentration von etwa 0,5 bis 10 g/l zugeführt. Um eine befriedigende Absetzgeschwindigkeit zu erzielen, wird das Flockungsmittel vorzugsweise zu der Rohaufschlämmung in einer Menge im Bereich von 10 bis 200 ppm zugegeben.
Es ist auch bekannt, ein synthetisches Flockungsmittel in einer zweistufigen Digerierung des Bauxits zu verwenden. Beispielsweise wird in US-PS 4,994,244 (Fulford) gelehrt, einen boehmitischen Aluminiumoxidbauxit einer zweistufigen Digerierung zu unterwerfen, und es ist auch bekannt, einen gemischten boehmitischen/gibbsitischen Aluminiumoxidbauxit einer zweistufigen Digerierung zu unterwerfen. Bei der zweistufigen Digerierung vom obigen Typ steigt der Druck in dem geschlossenen Gefäß in Ubereinstimmung mit der Aufschlämmungsternperatur und dem Druck in der Aufschlämmung, wenn die digerierte Lösung aus der Erststufen-Digerierung direkt einem druckbeaufschlagtem Feststoff/Flüssigseparator zugeführt wird, um das Gefäß mit der Aufschlämmung zu füllen, während die Aufschlämmung noch eine Temperatur von 80 bis 150ºC hat. Wegen der erhöhten Temperatur erniedrigt sich die Viskosität der Aufschlämmung in dem Gefäß, und dies begünstigt die Feststoff-Flüssig-Trennung.
Weiterhin wird bei der Hochtemperatur-, Hochdruck-Digerierung des Bauxits mit einem hohen Boehmitgehalt eine Druckabsetz- Abtrennung angewendet, um den Rotschlamm aus der digerierten Aufschlämmung mit einer höheren Temperatur von beispielsweise 250ºC abzutrennen, um wirksam Gebrauch von der Wärmeenergie der digerierten Aufschlämmung zu machen.
Jedoch ist bei Systemen des obigen Typs die Menge der zirkulierenden, klaren überstehenden Flüssigkeit und des Waschwassers, das verwendet werden kann, beschränkt, um eine zu starke Verdünnung der Konzentration der Flüssigphase der in dem Kocher enthaltenen Aufschlämmung zu vermeiden. In einem druckbeaufschlagten Feststoff/Flüssig-Separator nimmt die Wirksamkeit des Flockungsmittels im Vergleich zu einem System, bei dem ein flüssiger Verdicker oder ein Waschverdicker, der gegenüber der Atmosphäre offen ist, ab, und dies macht eine große Menge an Flockungsmittel erforderlich. Beispielsweise werden Konzentrationen an Flockungsmittel in der Größenordnung von 1000 bis 5000 ppm erforderlich. Die Verwendung einer derartig hohen Konzentration an Flockungsmittel erhöht nicht nur die Kosten, sondern verursacht auch das Problem, daß die Digerierungsflüssigkeit verunreinigt wird. Deshalb besteht deutlich ein Bedürfnis, die Menge an Flockungsmittel auf eine so geringe Menge wie möglich zu verringern.
Wird die Rotschlamm-Abtrennung unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur durchgeführt, dann tritt ein weiteres Problem auf. Bei diesem System wird dann, wenn ein Flockungsmittel zugeführt wird, dieses im allgemeinen direkt zu der Sedimentierungs- und Abtrennstufe in Form einer Lösung mit einer hohen Flockungsmittelkonzentration zugegeben, weil dieses System von einem kleineren Volumen einer konzentrierteren Flüssigkeit Gebrauch macht. Bestehen Schwierigkeiten bei der Abtrennung, dann ist eine mögliche Lösung das weitere Erhöhen der Flockungsmittelkonzentration.
Es ist auch möglich, Waschwasser, das eine geringe Konzentration an kaustischer Soda enthält, zu der Rotschlamm- Aufschlämmung zur Erniedrigung von deren Konzentration zuzugeben. Dies bedingt jedoch eine Erhöhung des Gesamtflüssigkeitsvolumens und ergibt eine Konzentrationserniedrigung der zu gewinnenden freien Soda, und des Natriumaluminats, und dies erhöht die Nachbehandlungskosten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein wirksameres System zum Kontaktieren eines synthetischen Flockungsmittels mit einer Rotschlamm-Aufschlämmung nach dem Bayer-Verfahren zur Verfügung zu stellen, ohne Erhöhung der Konzentration des verwendeten Flockungsmittels und ohne Erhöhung des Gesamtvolumens an Flüssigkeit in dem System.

Offenbarung der Erfindung

Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß die Wirksamkeit des Rotschlamm-Abtrennverfahrens erheblich verbessert werden kann, wenn das normalerweise verwendete synthetische polymere Flockungsmittel, das auf Acrylamid und/oder Natriumacrylat aufgebaut ist, auf weniger als 1000 ppm Flockungsmittel mit einer klaren Prozeßflüssigkeit verdünnt wird, die aus einer vorhergehenden, der gleichen oder einer nachfolgenden Absetzoder Waschstufe erhalten wurde, und diese verdünnte Flockungsmittellösung gründlich mit der abzutrennenden Rotschlamm-Aufschlämmung vermischt wird, bevor sie in die Feststoff/Flüssigkeits-Abtennstufe eintritt. Dies wird vorteilhaft durchgeführt sowohl bei einem Rotschlamm- Abtrennsystem, das unter atmosphärischen Bedingungen durchgeführt wird, als auch bei einem Rotschlamm- Abtrennsystem, das bei einer erhöhten Temperatur und Druck, wie es in EP 0382383 beschrieben ist, durchgeführt wird. Es ist auch möglich, ein doppeltes Digerierungssystem anzuwenden, bei welchem die Kocher enthaltene Aufschlämmung aus der ersten Digerierungsstufe in einen Druckseparator eingeführt wird, wo sie bei einem Druck, der in der Nähe des ersten Digerierungsdrucks liegt, abgetrennt wird, um die Kosten für die Energie und die Ausrüstung zu verringern, während die Aufschlämmung, welche die zweite Digerierungsstufe verläßt, von dem Rotschlamm unter atmosphärischen Bedingungen getrennt wird.
Das Digerieren wird üblicherweise durchgeführt, indem man den Bauxit in frischer oder in Kreislauf geführter kaustischer Soda oder in kaustischen Aluminatflüssigkeiten bei einer Temperatur oberhalb der atmosphärischen Siedetemperatur der Flüssigkeit digeriert. Ein gibbsitischer Bauxit.wird typischerweise bei einer Temperatur im Bereich von 120 - 150ºC digeriert, während ein boehmitischer Bauxit typischerweise bei einer Temperatur im Bereich von 220 - 260 ºC digeriert wird. Die kaustische Flüssigkeit und die Bauxitaufschlämmung können zusammen vorerhitzt werden, oder sie können getrennt zunächst rekuperativ durch Wärmeaustausch und/oder Frischdampf oder durch ein Wärmeübergangsmedium aus geschmolzenem Salz usw. vorerhitzt werden. Die Abtrennung wird durchgeführt, indem man in Gegenwart eines Flockungsmittels absetzt, und, wie vorher festgestellt, man dies entweder bei atmosphärischer Temperatur oder oberhalb der atmosphärischen Siedetemperatur durchführt. Wird jedoch die Abtennung bei einer erhöhten Temperatur vorgenommen, dann muß der Druck ebenfalls erhöht werden und liegt typischerweise bei bis zu 6 atm. Die Verdünnung des Flockungsmittels gemäß der Erfindung beträgt im allgemeinen weniger als 100 ppm und vorzugsweise 1 - 50 ppm, für die Zugabe zu einer Rotschlamm-Aufschlämmung bei der Separation unter Normaldruck, während die Verdünnung auf weniger als 1000, vorzugsweise 10 - 800 ppm für eine Abtrennung unter erhöhtem Druck verwendet wird. Letzte Spuren an Rotschlamm werden vorzugsweise aus den Frischlaugeströmen durch Polierfiltrieren entfernt. Dies kann man in üblicherweise durchführen unter Verwendung von Filterblättern oder Sandfiltern oder dergl., nachdem die abgetrennte Frischlauge durch Entspannen oder Oberflächenwärmeaustausch auf Atmosphärenternperatur oder darunter gekühlt wurde.
Es ist besonders vorteilhaft, gemäß der vorliegenden Erfindung wenigstens einen Teil der als Verdünnungsmittel verwendeten klaren Prozeßflüssigkeit aus einer Absetz- oder Waschstufe entweder oberstromig oder unterstromig aus der Absetz- oder Waschstufe, bei welcher das Flockungsmittel zugegeben wird, zu erhalten. Insbesondere dann, wenn ein hohes Niveau an Verdünnung erforderlich ist, ist eine unzureichend klare Prozeßflüssigkeit aus dem Gefäß, bei dem das Flockungsmittel zugegeben wird, vorhanden. Wie vorher erläutert, ist das Verdünnen mit Wasser keine wünschenswerte Methode, und es ist viel vorteilhafter, wenn die gesamte erforderliche Verdünnung mittels einer klaren Prozeßflüssigkeit aus dem Verfahrenskreislauf erfolgt.
Es ist ebenfalls gemäß der Erfindung vorteilhaft, eine sehr gründliche Durchmischung des Flockungsmittels mit der klaren Prozeßflüssigkeit oder Zugabe des verdünnten Flockungsmittels zu der Rotschlamm-Aufschlämmung vorzusehen. Dies kann man durch die Verwendung von Mischern, insbesondere kontinuierlichen Flüssigkeitsmischern, vornehmen, und indem man Transportleitungen von wenigstens 0,5 m und vorzusgweise mehr als fünf Metern Länge vorsieht, um dadurch eine Verweilzeit und guten Kontakt und Vermischen zu erzielen.
Die aus der Trennstufe abgetrennten Rotschlamm-Feststoffe und die Flüssigkeit, die in den Feststoffen eingeschlossen ist, wird auf oder unter die atmosphärische Siedetemperatur zum Weiterleiten an den Rotschlamm-Waschkreislauf gekühlt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend zusammen mit den formalen Zeichnungen beschrieben:
Figur 1 ist ein Fließschema eines grundlegenden Bayer- Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 ist ein Fließschema für einen Absetzkreislauf, der gemäß der vorliegenden Erfindung unter Atmosphärendruck und unter Verwendung von kontinuierlichen Flüssigkeitsmischern betrieben wird;
Figur 3 ist ein anderes Fließscherna für einen Betrieb eines Absetzkreislaufes gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines Mischtanks;
Figur 4 ist ein Fließschema, welches eine mehrstufige gegenstromige Absetzeinheit gemäß der Erfindung für Rotschlamm zeigt;
Figur 5 ist ein Fließschema für eine Druckdekantiervorrichtung gemäß der Erfindung;
Figur 6 ist ein Fließschema für einen üblichen Absetzkreislauf;
Figur 7 ist ein Fließschema für einen üblichen Druckdekantierer;
Figur 8 ist ein Fließschema für einen üblichen mehrstufigen Absetzkreislauf;
Figur 9 ist ein Teilfließschema für einen erfindungsgemäßen Rotschlamm-Waschkreislauf; und
Figur 10 ist ein Teilfließschema für eine weitere Wasch/Absetzstufe gemäß der Erfindung.

Beste Methode zur Durchführung der Erfindung

Wie im Fließschema von Figur 1 gezeigt wird, gibt man Bauxit zu dem System durch die Einlaßleitung 10 zu. Dies kann typischerweise ein gibbsitischer Bauxit oder ein boehmitischer oder ein gemischter Bauxit sein. Eine im Kreislauf geführte, verbrauchte Flüssigkeit wird in das System durch die Leitung 11 gegeben, wobei ein Teil direkt durch die Leitung 12 in den Vorerhitzer 14 gegeben wird, und ein Teil durch die Leitung 13 in die Bauxitleitung 10 unter Ausbildung einer Aufschlämmung darin. Gewünschtenfalls kann ein Teil oder die ganze Bauxit-Aufschlämmung in Leitung durch die Leitung 15 direkt in den Vorerhitzer 14 eingeführt werden.
Wärme wird den rekuperativen Vorerhitzer 14 hauptsächlich durch Entspannungsdampf 16 aus dem unterstromigen Teil des Verfahrens zugeführt. Vorerhitzte Flüssigkeit, die aus dem Vorerhitzer 14 durch die Linie 17 geführt wird, tritt in eine zweite Vorerhitzungsstufe 18 ein, wo ein weiteres Erhitzen durch Frischdampf 19 erfolgt. Alternativ kann ein geschmolzenes Salz oder ein ähnliches Wärmeübertragungsmedium in einem Oberflächenerhitzer angewendet werden. Das aus dem Vorerhitzer 18 durch die Leitung 20 entnommene Material wird mit der Bauxit-Aufschlämmung aus Leitung 10 vermischt, und diese Aufschlämmungsmischung wird in einen Kocher 21 eingeführt. Weiterer Frischdampf 19 kann in erforderlichem Maße dem Kocher 21 zugeführt werden, um die nötige Digerierungs temperatur zu erzielen.
Ein gibbsitischer Bauxit wird typischerweise bei einer Temperatur im Bereich von 120 - 150ºC digeriert, während ein boehmitischer Bauxit typischerweise bei einer Temperatur im Bereich von 220 - 260ºC digeriert wird.
Die digerierte Aufschlämmung wird durch die Leitung 22 abgezogen. Gewünschtenfalls kann dies, wenn eine Teilkühlung erforderlich ist, durch ein stufenweises Flüssig- Entspannungskühlsystem 23 durchgeführt werden, wobei aller Entspannungsdampf wiedergewonnen und in den rekuperativen Vorerhitzer 14 zurückgeführt wird.
Die aus entweder dem Kühler 23 oder dem Kocher 21 entnommene Aufschlämmung wird in einen Rotschlamm-Separator 26 eingeführt, z.B. einer Druckdekantierer- Polierfilterkombination, wo die Trennung entweder bei der Digerierungstemperatur oder bei einer niedrigeren Temperatur erfolgt, die immernoch oberhalb der atmosphärischen Siedetemperatur der Flüssigkeit liegt.
Der abgetrennte Rotschlamm wird durch die Ausgangsleitung 27 abgezogen, in Vorrichtung 31 gekühlt, und der eingedickte Rotschlamm 32 wird dem Waschen zugeführt.
Die Frischflüssigkeit aus dem Separator 26 wird durch die Leitung 28 dem stufenweisen Flüssigentspannungskühlsystem 29 zugeführt. Der entspannte Wasserdampf wird durch die Leitung 16 in den Vorerhitzer 14 geführt, während die abgekühlte Frischflüssigkeit aus der Leitung 30 für die weitere Verarbeitung abgezogen wird.
Figur 2 zeigt ein Absetzsystem gemäß der Erfindung mit einem Absetzer 40 mit einer Bayer-Verfahren- Digestieraufschlämmung, enthaltend Rotschlamm 41, die in die Zufuhrquelle des Absetzers 40 fließt. Innerhalb des Absetzers wird die Aufschlämmung in eine klare überfließende Flüssigkeit 43 und einen eingedickten Rotschlamm 42 getrennt. Die klare überfließende Flüssigkeit wird in einen Hauptstrom 43b, der aus dem System abgezogen wird, und in einen kleineren Kreislauf geführten Strom 43c getrennt, der gewünschtenfalls mit Auffüllwasser 46 in einem kontinuierlichen Flüssigkeitsmischer 44 vermischt wird, und wird dann mit dem Flockungsmittel 45 in einem zweiten kontinuierlichen Flüssigkeitsmischer 44 vermischt, und diese Mischung wird schließlich mit der einströmenden Bayer- Verfahrensaufschlämmung 41 in einen weiteren kontinuierlichen Flüssigkeitsmischer 44 zugegeben und gründlich vermischt. Die erhaltene Mischung wird dann zu der Zufuhrquelle des Absetzers 40 gegeben.
Das Absetzsystem von Figur 3 ist ähnlich dem von Figur 2, aber ein Teil des überfließenden Stromes der klaren Flüssigkeit 43c wird einem Mischtank 47 zugeführt, wo er mit dem Flockungsmittel 45 vermischt wird, während der Rest 43a zu dem Hauptstrom 43b zurückgeführt wird. Der Mischstrom aus einer klaren überfließenden Flüssigkeit und dem Flockungsmittel wird dann zurück in den Absetzer 40 durch einen kontinuierlichen Flüssigkeitsmischer 44 zurückgeführt, wo er gewünschtenfalls mit kaustisiertem Wasser 46 vermischt wird, und dann durch einen weiteren kontinuierlichen Flüssigkeitsmischer 44, wo er mit dem ankommenden Aufschlämmungsstrom 41 vermischt wird, und die Mischung wird dann in die Zufuhrquelle des Absetzers 40 eingeführt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der zurückgeführte Strom der klaren überströmenden Flüssigkeit, nachdem er mit einem Flockungsmittel vermischt wurde, in zwei oder mehr Ströme aufgeteilt, die zu zwei oder mehr getrennten kontinuierlichen Flüssigkeitsmischern geführt werden unter Erhalt einer erhöhten Vermischung des Flockungsmittels mit der Ausgangsaufschlämmung des Verfahrens.
Figur 4 beschreibt ein mehrstufiges Absetzsystem, das unter Normaldruck arbeitet. Bei dieser Ausführungsform werden sechs Absetzstufen 40a-f gezeigt, wobei eine Rotschlamm- Aufschlämmung aus einem Bayer-Prozeßkocher durch die Einlaßleitung 41 in die erste Stufe 40a eingeführt wird. Ein Strom des klaren Überflusses 43a wird von dem Absetzer 40a abgezogen, und im Gefäß 50 gesammelt, während eine eingedickte unterströmige Aufschlämmung 42 abgezogen und in die Zufuhrquelle der zweiten Stufe 40b eingeführt wird. Die klare Überflußflüssigkeit aus der zweiten Stufe 4db wird mit dem Flockungsmittel 45 in einem kontinuierlichen Flüssigkeitsmischer vermischt, und dann mit der einströmenden Aufschlämmung 41 in einem weiteren kontinuierlichen Flüssigkeitsmischer vermischt, wobei die so erhaltene Mischung dann in die Zufuhrcuelle des Absetzers 40a in der ersten Stufe eingeführt wird.
Die gleiche Kreislaufsequenz wird in jeder der folgenden Stufen angewendet, wobei die unten herausfließende verdickte Aufschlämmung 42 aus der sechsten Stufe 40f in einen Filter 48 eingeführt wird. Waschwasser 53 wird auf das Filter gegeben und ein Filterkuchen 49 wird abgezogen. Das Filtrat 52 wird in die sechste Stufe 40f zurückgeführt und während dieser Zurückführung mit dem Flockungsmittel 45 in einem kontinuierlichen Flüssigkeitsrnischer vermischt und wird dann mit dem eingedickten Aufschlämmungsrückstand 42 aus der fünften Stufe 40e in einen weiteren kontinuierlichen Flüssigkeitsmischer eingegeben, wo er eine Zufuhrmischung für die Zufuhr für die sechste Stufe 40f bildet.
Ein Absetzer in Form eines Druckdekantierers 51 wird in Figur 5 gezeigt. Die Rotschlamm-Aufschlämmung aus dem Bayer- Prozeß wird durch die Einlaßleitung 41 eingeführt und in einem kontinuierlichen Flüssigkeitsmischer 44 mit einem Teil 43b der klaren überfließenden Flüssigkeit, die mit dem Flockungsmittel 45 in einem kontinuierlichen Flüssigkeitsmischer 44 vermischt wurde, vermischt. Die eingedickte Rotschlamm-Aufschlämmung wird als Rückstand 42 abgezogen und ein Teil der klaren Überlaufflüssigkeit 43b wird aus dem System abgezogen.
Der Dekantierer ist im Prinzip ein geschlossenes System. Die eingeführte Aufschlämmung hat eine typische Rotschlamm- Konzentration von 20 - 100 g/l, während der eingedickte Rückstand eine Rotschlamm-Konzentration von 200 - 1000 g/l hat. Die klare Überlaufflüssigkeit hat typischerweise eine Konzentration an suspendierten Feststoffen von weniger als 100 g/l. Vor der Verdünnung hat das Flockulierungsmittel typischerweise eine Konzentration von 0,5 - 10 g/l und die Ströme in und aus dem Dekantierer werden so eingestellt, daß die klare Flüssigkeit eine ansteigende Geschwindigkeit im Bereich von 1 - 50 m/h hat.
Figur 6 zeigt ein konventionelles Absetzsystem, bei dem ein üblicher Absetzer 40 mit einer Zugabe, bestehend aus einer Mischung eines Teils 43c der klaren Überlaufflüssigkeit, die in einem kontinuierlichen Flüssigkeitsmischer mit Rotschlamm- Aufschlämmung 41 vermischt wird, und diese Mischung direkt mit einem Strom des Flockungsmittels 45 vermischt wird, beschickt wird. Wiederum wird ein Teil der klaren Uberlaufflüssigkeit durch eine Leitung 43b abgezogen, und der eingedickte Rotschlamm-Aufschlämmungsrückstand wird durch die Leitung 42 abgezogen.
Figur 7 ist ein üblicher Kreislauf, bei dem ein Druckdekantierer 51 angewendet wird, und hier wird das Flockungsmittel 45 mit dem Strom einer Aufschlämmung 41 aus dem Bayer-Prozeß in einem kontinuierlichen Flüssigkeitsmischer 44 vermischt, bevor dieser in den Dekantierer 51 eingeführt wird. Eine klare Überlaufflüssigkeit wird durch die Leitung 43b gesammelt, und ein eingedickter Rückstand der Rotschlamm-Aufschlämmung wird durch die Leitung 42 gesammelt.
Figur 8 zeigt ein übliches mehrstufiges Absetzsystem, das dem der Figur 4 ähnelt, und bei dem die gleichen sechs Absetzer 40a - f verwendet werden. Jedoch wird bei dieser Ausführungsform anstelle der Einführung der Aufschlämmung aus dem Bayer-Prozeß 41 in einen kontinuierlichen Mischer diese in einen Mischtank 47 eingeführt, wo sie mit der klaren Überlaufflüssigkeit 43c aus der zweiten Stufe 4db vereint wird. Diese Mischung wird dann durch die Leitung 54 zu dem Absetzer 40a der ersten Stufe geführt und vor dem Eintreten in den Absetzer 40a mit dem Flockungsmittel 45 vermischt. Jeder der nachfolgenden Absetzer 4db - f hat einen Mischtank 47, der mit ihm verbunden ist, und diese Sequenz wird in jeder Stufe wiederholt. Jedoch wird der eingedickte Aufschlämmungs-Rückstand 42 aus der sechsten Stufe 40f einem Filter 48 zugeführt, wo er mit Wasser 46 gewaschen wird und ein Filterkuchen 49 gesammelt wird. Das Filtrat aus dem Filter 48 wird zurück in den Mischtank 47 für die sechste Stufe 40f zirkuliert.
Figur 9 zeigt einen Teil eines mehrstufigen Rotschlamm- Waschkreislaufes, der in einer dritten Stufe einen Absetzer 60, in einer fünften Stufe einen Absetzer 61 und in einer sechsten Stufe einen Absetzer 62 einschließt. Der Rückstand 63 aus der dritten Stufe 60 wird einem Mischgefäß 64 zugeführt. Der Überlauf 65 aus der sechsten Stufe 62 wird ebenfalls in das Mischgefäß 64 eingeführt, und zwar zusammen mit den klaren Überlauf aus der fünften Stufe. Dieser klare Überlauf 66 wird in einen Hauptteil 67 aufgeteilt, der zu der dritten Stufe 60 geleitet wird, und in einen kleineren Teil 68, der in das Mischgefäß 64 geht.
Eine konzentrierte Lösung des synthetischen Flockungsmittels wird in einem Gefäß 69 aufbewahrt, und die Ableitung 70 daraus wird in einen Hauptteil 71 aufgeteilt, welcher etwa 50 bis 90 % des gesamten Flusses ausmacht, und der in den klaren Uberlauf strom 65 aus der sechsten Stufe 62 geleitet wird. Hier wird er verdünnt und bleibt in dem Strom des Flockungsmittels in dem klaren Überlauf 65 aktiviert. Ein kleinerer Teil des Flockungsmittels 72 (10 bis 20 % des Gesamtstromes) wird direkt in die Zufuhrquelle der fünften Stufe 61 eingeführt.
In dem Mischgefäß 64 wird der Rückstand 63 aus der dritten Stufe 60 mit dem verdünnten Flockungsmittel in der klaren Überlaufflüssigkeit und dem kleineren Teil 68 aus dem klaren Überlauf aus der fünften Stufe 61 vermischt. Diese Mischung wird durch die Ablaßleitung 73 abgegeben, in welcher ein weiteres Vermischen stattfindet, und diese wird in die Zufuhrquelle der fünften Stufe 61 eingeführt, wo sie sich mit dem kleineren Teil des synthetischen Flockungsmittels 72 vereint. Die Leitung 73 ist vorzugsweise lang, d.h. mehr als 20 m, um ein gründliches Vermischen und einen Kontakt mit dem Flockungsmittel zu ermöglichen.
Es wurde festgestellt, daß bei einem technischen Betrieb des obigen Systems in der fünften Stufe 61 eine Zusammensetzung erhalten werden kann, die 50 bis 60 g/l Na&sub2;CO&sub3; enthält, in welcher weniger als 5 % der Teilchen kleiner als 325 Mesh sind.
Figur 10 zeigt die Anwendung bei der sechsten und siebten Waschstufe und umfaßt Wasch/Absetzgefäße, die parallel betrieben werden.
Drei parallele Absetzer 89, 90 und 91 werden gezeigt, und der Rückstandstrom 80, der reich an Feststoffen aus der fünften Waschstufe ist, und der Überlauf der klaren Flüssigkeit aus der siebten Waschstufe 81 werden beide in das Mischgefäß 82 eingeführt. Die Lösung des synthetischen Flockungsmittels aus dem Vorratstank 84 wird in einen kleineren Teil 85 und einen größeren Teil 83 geteilt. Der größere Teil 83 wird in die Leitung 81, welche die klare Überlaufflüssigkeit leitet, eingespritzt, bevor diese in das Gefäß 82 eingeführt wird. Das synthetische Flockungsmittel wird verdünnt und bleibt in diesem System aktiviert. Ein feststoffreicher Rückstand 80 wird ebenfalls in das Gefäß 82 eingeführt und mit dem klaren Überlauf-Flüssigkeitsstrom, welcher das Flockungsmittel enthält in dem Mischgefäß 82 vermischt. Dadurch wird ein guter Kontakt und ein gutes Mischen mit den Feststoffteilchen erzielt. Der Ablauf aus dem Mischgefäß 82 wird in drei gleiche Ströme 86, 87 und 88 aufgeteilt, die in die Zufuhrquellen der Absetzer 89, 90 bzw. 91 geführt werden. Diese Zufuhrleitungen ergeben eine Rohrlänge von wenigstens 15 Meter, wodurch ein weiteres Vermischen und ein Kontakt zwischen dem synthetischen Flockungsmittel und den Teilchen erzielt wird.
Der kleinere Strom des unverdünnten Flockungsmittels 85 kann ebenfalls in drei gleiche Ströme 92, 93 und 94 aufgeteilt werden, und in die Zufuhrquellen der Absetzer 89, 90 bzw. 91 eingeführt werden, wo sie mit den Strömen 86, 87 und 88 vermischt werden.
Die Fließleitungen 86, 87 und 88 und die Flockungsmittelleitungen 92, 93 und 94 können mit Schließventilen ausgerüstet sein, so daß jeweils einer oder mehrere der drei Wasch/Absetzgefäße 89, 90 und 91 außer Betrieb genommen werden können.

Beispiel 1

Eine Rotschlamm-Trennung wurde unter Anwendung des in Figur 2 gezeigten Systems durchgeführt. Eine digerierte Aufschlämmung aus dem Bayer-Prozeß mit einer Schlammkonzentration von 45 g/l umfaßt eine Natriumaluminatlösung und Rotschlamm. Ein Trenngefäß 40 mit einer Kapazität von 2400 m³ und einer Absetzfläche von 355 m² wurde verwendet. Die digerierte Aufschlämmung 41 aus dem Bayer-Prozeß wurde in den Separator 40 mit einer Fließgeschwindigkeit von 900 m³/h eingeführt, während ein Teil (100 m³/h) der klaren rüberschwimmenden Flüssigkeit 53c aus dem Separator zu der Aufschlämmung als eine rezirkulierende klare, obenauf schwimmende Flüssigkeit zurückgeführt wurde. Die Menge der klaren obenauf schwimmenden Flüssigkeit 43b, die aus dem System abgezogen wurde, betrug 20 m³/h, während die gesammelte Menge des eingedickten Rückstandes aus der Rotschlamm-Aufschlämmung 42 80 m³/h betrug.
Das verwendete Flockungsmittel 45 war eine wäßrige 3 %ige Lösung eines Polyacrylsäure-Koagulans, das unter dem Namen Aronfloc, Handelsname von Toa Synthetic Chemical Co. vertrieben wird. Dieses wurde zu der umlaufenden klaren, oben schwimmenden Flüssigkeit 43 aus dem Separator zugeführt und gleichmäßig damit in einem kontinuierlichen Mischer 44 vermischt. Die erhaltene klare, obenauf schwimmende Flüssigkeit, welche das Flockungsmittel enthielt, wurde dann in den Separator 40 eingeführt. Bei Anwendung dieses Verfahrens beträgt die Menge des erforderlichen Flockungsmittels für die Behandlung von einer Tonne (Trockengewicht) Rotschlamm, wobei eine Schlammkonzentration in der Abflußregion der Aufschlämmung am Boden 500 g/l beträgt, 30 g.

Beispiel 2 (Vergleich)

Im Vergleich zu Beispiel 1 wurde die gleiche Rotschlamm-Aufschlämmung, wie im Beispiel 1 behandelt, mit der Ausnahme, daß die Vorrichtung von Figur 6 für die Trennung verwendet wurde. Unter Anwendung des gleichen Verfahrens wie in Beispiel 1 betrug die Menge des benötigten Flockungsmittels für die Behandlung von einer Tonne (Trockengewicht) von Rotschlamm, wobei eine Schlammkonzentration in der Abflußaufschlämmung 42 von 500 g/l beibehalten wurde, 60 g, also zweimal soviel wie im Beispiel 1 benotigt wurde.

Beispiel 3

Bei diesem Verfahren wurde ein sechstufiges kontinuierliches Gegenstromsystem gemäß Fig. 4, umfassend sechs Absetzgefäße 40a, 50b, 40c, 40d, 40e und 40f, mit einer Kapazität von 1900 m³ verwendet, wobei die Absetzfläche 530 m² betrug. In dieses System wurde eine digerierte Aufschlämmung 41 aus dem Bayer-Prozeß mit einer Rotschlamm-Konzentration von 500 g/l in den Separator 40a der ersten Stufe mit einer Fließgeschwindigkeit von 80 m³/h eingeführt, während die Menge der klaren, oben schwimmenden Flüssigkeit R, die aus dem Separator 40a der ersten Stufe abgezogen wurde, und der Strom der zirkulierenden klaren, obenauf schwimmenden Flüssigkeit 43c bei jedem der Separatoren 40b - f mit 100 m³/h jeweils bestimmt wurde, die Fließrate der jeweiligen eingedickten Aufschlämmungs- Rückstände 42, die am Boden der jeweiligen Separatoren abgezogen wurde, wurde mit 80 m³/h bestimmt. Die Menge an Kreislaufwasser, welches eine Mischung aus dem Filtrat 52 vom Filter 48 und dem Waschwasser 53, welches frisch in den Separator T6 eingeführt wird, ist, betrug 100 m³/h. Ein Filterkuchen 49 aus Rotschlamm wurde vorn Filter 48 gewonnen. Ein Flockungsmittel 45 in Form einer wäßrigen 3 %igen Lösung eines Natriumpolyacrylat-Polyacrylsäureamid- Copolymers (Aronfloc) wurde in die zirkulierende klare, obenauf schwimmende Flüssigkeit 43 gegeben, und das Kreislaufwasser 52 wurde zu den jeweiligen Gefäßen 40a - f zugegeben. Die Menge des in jedem der Separatoren benötigten Flockungsmittels für die Behandlung von einer Tonne (Trockengewicht) des erhaltenen Rotschlamms mit einer Rotschlamm-Konzentration des eingedickten Aufschlämmungs- Rückstandes 42 aus dem Separator 40a der ersten Stufe betrug 450 g/l und die Schlammkonzentration der jeweiligen Aufschlämmungsrückstände aus den Separatoren 4db - f der zweiten bis fünften Stufe betrug 500 g/l. Die optimalen Absetzbedingungen für den Separator 40f in der sechsten Stufe und die erzielten Ergebnisse werden in der nachfolgenden Tabelle 1 gezeigt: TABELLE 1
Die Konzentration des schließlich durch Sedimentation und Abtrennung erhaltenen Rotschlamms und der Wassergehalt des aus dem abgetrennten Rotschlamm erhaltenen Filterkuchens wurde gemessen. Ebenso wurden die Mengen an Natriumhydroxid und Aluminiumoxid, die während der Produktion von einer Tonne Aluminiumoxid verlorengingen, gemessen. Die Ergebnisse werden in der nachfolgenden Tabelle 2 gezeigt. TABELLE 2

Beispiel 4 (Vergleich)

Dies ist ein Vergleichsbeispiel zum Vergleich der Ergebnisse des Beispiels 3, wobei bei diesem Versuch das kontinuierliche Gegenstromsystem, wie es in Figur 8 gezeigt wird, verwendet wurde. Dieses setzte sich aus den gleichen sechs Separatorgefäßen, wie dies in Figur 4 gezeigt wird&sub1; mit einer Kapazität von 1900 m³ und einer Absetzfläche von 530 m³ und Mischtanks 47 zusammen. Die gleiche digerierte Aufschlämmung, wie sie in Beispiel 3 verwendet wurde, wurde der Sedimentation und Trennung unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 3 unterworfen, mit der Ausnahme, daß das Flockungsmittel 45 in die Fließleitung 54 aus den Mischtanks 47 in die Separatoren 40a - f eingeleitet wurde. Die Menge des in jedem der Separatoren 40a - f für die Behandlung von einer Tonne (Trockengewicht) des erhaltenen Rotschlamms benötigten Flockungsmittels, welche die Schlammkonzentration in jeder der abgezogenen Aufschlämmungen 42 aus jedem der Separatoren 40a - f bestimmt, war die gleiche wie in Beispiel 2. Die erzielten Ergebnisse werden in Tabelle 2 oben gezeigt.
Die Konzentration des Rotschlamms, wie er schließlich durch Sedimentation und Abtrennung erhalten wurde und der Wassergehalt des Filterkuchens aus dem abgetrennten Rotschlamm wurde gemessen. Die Menge an Natriumhydroxid und Aluminiumoxid, die bei der Herstellung von einer Tonne Aluminiumoxid verlorengingen, wurden ebenfalls gemessen. Die Ergebnisse werden ebenfalls in der obigen Tabelle 2 gezeigt.

Beispiel 5

Dieses Verfahren wendete den in Figur 5 beschriebenen Druckdekantierer 51 an mit einer Absetzfläche von 5,7 m². Eine Rotschlamm-Aufschlämmung 41 aus einem Bayer-Verfahren mit einer Schlammkonzentration von 141 g/l und einer Flüssigkeitstemperatur von 140ºC wurde in den Dekantierer 51 eingeführt. Die Aufschlämmung wurde mit einer Geschwindigkeit von 156 m³/h eingeführt und ein Teil der klaren überstehenden Flüssigkeit (15 m³/h) aus dem Dekantierer wurde zu der Aufschlämmung 41 als zirkulierende, klare überstehende Flüssigkeit 43c zurückgeführt. Die Menge dieser klaren überstehenden Flüssigkeit 43b, die aus dem System abzuziehen war, betrug 120 rn³/h, und die Menge des Aufschlämmungsrückstandes 42, der aus dem Druckdekantierer 51 abzuziehen war, betrug 36 m³/h.
Das verwendete Flockungsmittel 45 war eine wäßrige 3 %ige Lösung von Poylacrylsäure (Nalco 7879, Handelsname von Nalco Corporation). Diese wurde mit kaustisiertem Wasser verdünnt und in die zirkulierende klare, oben schwimmende Flüssigkeit 43c eingeführt, wobei man eine Konzentration von 190 ppm erzielte. Diese wurde gründlich in einem kontinuierlichen Flüssigkeitsmischer 44 vermischt, um eine Flockulierungs- Flüssigkeit zu erhalten, umfassend das obige Flockungsmittel 45 und die zirkulierende klare, oben schwimmende Flüssigkeit 43c. Diese Flüssigkeit wurde dann in die Aufschlämmung 41 eingeführt, und diese wurde wiederum gründlich in einem kontinuierlichen Flüssigkeitsmischer 44 vermischt. Die erhaltene Mischung wurde in den Druckdenkantierer 51 unter einem Flüssigkeitsdruck von 3 kg/cm² G eingeführt und die ansteigende Geschwindigkeit der Flüssigkeit in dem Druckdekantierer wurde zwischen 20 und 30 m/h eingestellt. Die Schlammkonzentration in dem Aufschlämmungsrückstand 42 betrug 800 g/l.

Beispiel 6 (Vergleich)

Ein weiterer Versuch wurde durchgeführt unter Verwendung eines Druckdekantierers mit einer Anordnung, wie sie in Figur 7 gezeigt wird. Für diesen Versuch wurde eine digerierte Aufschlämmung 41 aus dem Bayer-Prozeß mit einer Schlammkonzentration von 110 g/1 und einer Flüssigtemperatur von 14000 mit einer Fließgeschwindigkeit von 126 m³/h eingeführt. Es wurde das gleiche Flockungsmittel wie in Beispiel 5 verwendet, wobei man in der erhaltenen Mischung eine Konzentration von 3000 ppm erzielte. Diese wurde gründlich in einem kontinuierlichen Flüssigkeitsmischer 44 vermischt und in den Druckdekantierer 51 unter einem Flüssigkeitsdruck von 3 kg/cm² G eingeführt, wobei die größte Schlammkonzentration in dem Aufschlämmungsrückstand 42 404 g/l betrug, und die Menge der klaren aufsteigenden Flüssigkeit in dem Druckdekantierer 16,1 m³/h ausmachte, und die Menge der klaren überstehenden Flüssigkeit 43b, die aus dem System abgezogen wurde, 92 m³/h betrug. Die Trenneffizienz bei diesem System war im Vergleich zu Beispiel schlecht.

Technische Vorteile

Aus den obigen Ergebnissen wird ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung die folgenden Vorteile ergibt.
1) Die Menge des benötigten Flockungsmittels bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ist um die Hälfte bis ein Fünftel weniger als die bei üblichen Verfahren benotigte;
2) die Menge an Wasser zum Verdünnen des Rotschlamm- Flockungsmittels wird verringert oder eliminiert wegen des Kreislaufs der klaren überstehenden Flüssigkeit;
3) das Wachsen der abgesetzten Flocken war ausgezeichnet, und die Grenzflächenabsetzrate war viel höher (15 cm/min) als bei einer konventionellen Methode (0,5 cm/min). Dadurch wird die Arbeitskapazität des Systems erheblich erhöht;
4) die Schlammkonzentration in der eingedickten Aufschlämmung ist um 20 bis 50 % höher als in konventionellen Systemen, so daß die Beladung des Filters in den Nachbehandlungsstufen verringert wird. Das Ergebnis davon besteht darin, daß die Menge an wertvollen Substanzen, die aus den eingedickten Aufschlämmungen abgezogen werden, wesentlich verringert sind;
5) wendet man die vorliegende Erfindung in einem kontinuierlichen Gegenstromsystem an, dann wird die Menge des Wassers des in der letzten Stufe abgetrennten Rotschlamm- Filterkuchens im Vergleich zu den üblichen Methoden in der Größenordnung von 10 % verringert. Dies bedeutet, daß die Mengen an Natriumaluminat und an freier Soda, die aus dem System zusammen mit dem abgetrennten Schlamm ausgetragen werden, verringert werden, und dadurch wird die Ausbeute im gesamten System erhöht;
6) wendet man die vorliegende Erfindung in einem druckbeaufschlagten Fest/Flüssigseparator an, dann wird die Energieeffizienz im gesamten Verfahren erhöht, und die Abtrennung der Natriumaluminatlösung und des Rotschlamms aus der digerierten Aufschlämmung erfolgt innerhalb eines sehr kurzen Zeitraums. Im Ergebnis wird dadurch die Freisetzung von Silikatkomponenten aus dem Bauxit soweit wie möglich reduziert&sub1; und die Menge des benötigten Flockungsmittels wird ebenfalls verringert. Damit wird der Einfluß davon auf die Ausfällung des Aluminiumhydroxids in der nachfolgenden Stufe ebenfalls verringert; und
7) wird das Mischverfahren der vorliegenden Erfindung in einem kontinuierlichen Flüssigkeitsmischer durchgeführt, dann ist ein Mischtank nicht erforderlich, so daß die Prozeßlinie für die Absetzabtrennung vereinfacht wird, und die Erfordernisse für die Größe der Anlage verringert werden.

Claims

1. Bayer-Verfahren zur Herstellung von Aluminiumoxid aus Bauxit, umfassend das Digerieren einer Bauxit-Aufschlämmung in einer Lösung von kaustischer Soda unter Auflösung von Aluminiumhydroxiden in dem Bauxit als Natriumaluminat, während der größte Teil der verbleibenden Bestandteile des Bauxits in fester Form als Rotschlamm verbleibt, Abtrennen des Rotschlamms von der digerierten Aufschlämmung durch Absetzen in Gegenwart eines synthetischen polymeren Flockungsmittels, aufgebaut auf Acrylamid und/oder Natriumacrylat, unter Erhalt einer kaustischen-Aluminat- Frischlauge, Waschen des abgetrennten Rotschlamms, Ausfällen von Aluminiumoxidhydrat aus der Frischlauge und Calcinieren des Aluminiumhydrats unter Erhalt von Aluminiumoxid, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische Flockungsmittel auf eine Konzentration von weniger als 1000 ppm für eine Abtrennung unter erhöhtem Druck verdünnt wird, oder auf eine Konzentration von weniger als 100 ppm für eine Abtrennung unter Normaldruck verdünnt wird, mit einer klaren Prozeßflüssigkeit, die von einer vorhergehenden, der gleichen oder einer nachfolgenden Absetzungs- oder Waschstufe erhalten wurde, und Vermischen dieser verdünnten Flockungsmittellösung mit dem abzutrennenden Rotschlamm.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische Flockungsmittel und die klare Prozeßflüssigkeit mit einer Verweilzeit vermischt werden, die ausreicht, um eine vollständige Vermischung vor der Zugabe zu der digerierten Aufschlämmung zu erreichen.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische Flockungsmittel in der klaren Prozeßflüssigkeit eine Entfernung von wenigstens 0,5 rn durch eine Zuführleitung zurücklegt, um Kontaktzeit zur Verfügung zu stellen.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die klare Prozeßflüssigkeit von einer früheren oder nachfolgenden Absetz- oder Waschstufe erhalten wird.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch das Verdünnen eines Hauptteils des synthetischen Flockungsmittels in einem Teil der klaren Überfließflüssigkeit aus einer nachfolgenden Absetzstufe, Kombinieren dieses verdünnten Flockungsmittels mit einem feststoffreichen Sinkgut aus einer vorhergehenden Absetzstufe zusammen mit einem kleineren Teil einer klaren Überfließflüssigkeit aus der vorliegenden Wasch/Absetzstufe und Überführen dieser Mischung unter weiterem Vermischen während der Überführung in die vorliegende Wasch/Absetzstufe, wo sie mit einem kleineren Teil der synthetischen Flockungsmittellösung vereint wird, und anschließendes Einführen der vereinten Mischung in das Wasch/Absetzgefäß.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotschlammabtrennung bei Atmosphärendruck durchgeführt wird, und daß die verdünnte Flockungsmittellösung weniger als 100 ppm des Flockungsmittels enthält.

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die verdünnte Flockungsmittellösung 1 - 50 ppm des Flockungsmittels enthält.

8. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotschlammabtrennung bei einer Temperatur und einem Druck oberhalb des atmosphärischen durchgeführt wird, und daß die verdünnte Flockungsmittellösung weniger als 1000 pprn des Flockungsmittels enthält.

9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die verdünnte Flockungsmittellösung 10 - 800 ppm des Flockungsmittels enthält.