DE69922558T2

DE69922558T2 - Herstellung von Aluminiumoxid

Info

Publication number: DE69922558T2
Application number: DE69922558T
Authority: DE
Inventors: Roger Beverley Welton; Philip Netherton Huddersfield McColl
Original assignee: Ciba Specialty Chemicals Water Treatments Ltd
Current assignee: Ciba Specialty Chemicals Water Treatments Ltd
Priority date: 1998-01-15
Filing date: 1999-01-11
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2019-01-12
Also published as: ES2232979T3; BR9900050A; AU753253B2; EP0930270B1; CA2258399C; AU1129299A; DE69922558D1; CA2258399A1; GB9800855D0; US6168767B1; EP0930270A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Gewinnung von Aluminiumoxid aus Frischlaugen des Bayerverfahrens durch Kristallisation.
In dem Bayerverfahren wird Bauxit mit wässrigem Alkali unter Bildung einer alkalischen Lauge, welche Natriumaluminat und Rotschlamm enthält, aufgeschlossen, der Rotschlamm wird durch Absetzen und Filtration unter Bildung der Frischlauge abgetrennt, Aluminiumoxid-Trihydrat wird aus der Frischlauge kristallisiert und die überstehende Lauge wird recycliert.
Es ist bekannt, dass die Ausbeute und Eigenschaften der Kristalle durch bedachte Verfahrensbedingungen, wie das Temperaturprofil in dem Verfahren und die Menge und Natur des Impfkristalls, welcher dem Verfahren zugesetzt wird, und durch Verunreinigungen, insbesondere organische Salze, wie Natriumoxalat und Natriumhumat, deutlich beeinflusst werden können.
Obwohl es natürlich wünschenswert ist, eine hohe Ausbeute an Kristallen zu erhalten, ist dies nicht erwünscht, wenn die Ausbeute hauptsächlich durch sehr feine (unterhalb von 45 μm) Kristalle zur Verfügung gestellt wird. Jedoch kann die Anwesenheit einiger feiner Kristalle für Impfzwecke gewünscht sein.
Eine optimale Leistung erfordert die Optimierung der Ausbeute und der mittleren Teilchengröße, wobei letztere ebenso durch die Festigkeit der Kristalle, d.h. die Abriebbeständigkeit, beeinflusst werden kann. Das bloße Steigern der Ausbeute bei gleichzeitigem Erhalt einer verminderten Kristallgröße ist ebenso wie der Erhalt von einer erhöhten Kristallgröße bei verminderter Ausbeute wenig wünschenswert.
Es ist bekannt, ein Kristallisationsmodifizierungsmittel zu der Frischlauge zuzusetzen, um eine Modifikation der Kristallisationseigenschaften bewusst herbeizuführen. Die Modifikation, welche gewöhnlich eingeführt wird, schließt eine Verminderung des Verhältnisses von feinen Teilchen, d.h. einen Anstieg in der mittleren Teilchengröße, ein.
Die JP-A-54/158398 beschreibt die Klassifikation von Suspensionen von Aluminiumhydroxid-Teilchen mit anionischen Tensiden, wie Natriumalkylbenzolsulfonat, Natriumalkylnaphthalinsulfonat und Natriumdinaphthylmethansulfonat.
Diese Tenside sind im allgemeinen nicht gut zu regulieren/kontrollieren und sind durch ihr Molekulargewicht und dementsprechend die Adsorptionsfähigkeit begrenzt.
Es wurden ebenso andere Systeme, welche Mineral- oder Siliconöle enthalten, beschrieben. Beispielsweise wird in dem Chemical Abstract 108:135508 und in dem Ungarischen Patent Nr. 203,852B eine komplexe Mischung von Tensiden, Siliconöl und Kohlenwasserstofföl zur Kristallisation von Aluminiumoxid-Trihydrat aus Frischlaugen des Bayerverfahrens beschrieben. Die beschriebene Mischung in dem Patent (allerdings nicht in der Chemical Abstract-Referenz) umfasst ein Nonylphenylpolyglykoletherester-Tensid, den Kohlenwasserstoff Decahydronaphthalin und das Siliconöl Dimethylsiloxan. Die beschriebene Mischung enthält ungefähr 39 Gew.-% Mineralöl und Siliconöl, und die minimale Gesamtmenge dieser in dem Patent angegebenen Materialien beträgt 25 Gew.-%. Die US 4,737,352 beschreibt ebenso eine Mischung von Öl und anionischem Tensid zum selben Zweck. Das anionische Tensid ist eine Tallölfettsäure, und das Öl kann Paraffinöl, naphthenisches Rohöl, Mineralöl (Mineral Seal Oil), Heizöl oder der Rückstand einer C₁₀-Alkoholdestillation sein. Die EP-A-631985 beschreibt ebenso die Verwendung einer Mischung von Ölen als Kristallisationsmodifizierungsmittel während der Abtrennung von Aluminiumoxid-Trihydrat aus Frischlaugen des Bayerverfahrens. In dieser Veröffentlichung ist das Kristallisationsmodifizierungsmittel eine Kombination eines Siliconöls und eines Mineralöls.
Die US 5,312,603 beschreibt die Herstellung eines Aluminiumtrihydratkristalls durch das Bayerverfahren, wobei gemahlener Bauxit aufgeschlossen wird, der Rotschlamm abfiltriert wird, das Filtrat gekühlt wird und das gelöste Aluminiumhydroxid als Gibbsit auskristallisiert wird. Vor und/oder während der Kristallisation werden Polyglycerine der allgemeinen Formel H-(OCH₂CHOH-CH₂)_n-OH, worin n eine ganze Zahl gleich oder größer als 3 ist, zugesetzt.
Die Kristallisationsmodifizierungsmittelsysteme, welche Öle dieser Typen (Siliconöle und Mineralöle) enthalten, weisen Nachteile dahingehend auf, dass, wenn die Öle jegliche Verunreinigungen enthalten, sie zur Verfärbung der Trihydratkristalle neigen. Dessen Vermeidung erfordert den Aufwand der Verwendung von nur sehr reinen Ölen. Allerdings erhöhen selbst reine Öle die Gesamtbelastung an organischen Verbindungen in dem Bayerverfahrenskreislauf, was bevorzugt vermieden wird. Die mit dem Bayerverfahren Beschäftigten würden daher eine geringere organische Belastung bevorzugen, um die Möglichkeit von direkt zugesetzten Ver unreinigungen oder in der hochalkalischen Umgebung gebildete Verunreinigungen, welche auf die Verfahrenskinetik/Zyklen etc. als ein Ergebnis einer Anreicherung von organischen Verbindungen und der Wirkung als Gifte einen nachteiligen Effekt aufweisen können, zu vermindern.
Es wäre daher wünschenswert in der Lage zu sein, ein Kristallisationsmodifizierungsmittelsystem zur Verfügung zu stellen, welches keine Verfärbung der Kristalle hervorruft, welches allerdings bei der Verwendung eine ausgezeichnete Kristallgröße und Ausbeute ergibt.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Gewinnung von Aluminiumoxid aus der Frischlauge des Bayerverfahrens durch Kristallisation nach Zugabe eines Kristallisationsmodifizierungsmittels zu der Lauge zur Verfügung gestellt, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass das Kristallisationsmodifizierungsmittel umfasst:

(a) ein polyalkoxyliertes nichtionisches Tensid,
(b) ein Tensid oder eine Vorstufe davon, welche(s) ein(e) wasserlösliche(s) Fettsäure oder Fettsäuresalz umfasst, welches) kein polyalkoxyliertes nichtionisches Tensid ist, und
(c) Wasser, worin das Kristallisationsmodifizierungsmittel im wesentlichen frei von Mineralöl und Siliconöl ist.

Diese Kombination von Materialien weist verschiedene Vorteile auf. Insbesondere verleiht sie eine ausgezeichnete Verbesserung in der Kristallgröße, ohne dass bei der Verwendung eine verminderte Ausbeute resultiert. Darüber hinaus wurde gefunden, dass das Kristallisationsmodifizierungsmittel mit im wesentlichen keinem Mineralöl oder Siliconöl formuliert werden kann, sondern als eine wässrige Zusammensetzung formuliert wird. Somit können die oben beschriebenen Nachteile, welche durch den Einschluss von diesen bedingt werden, vermieden werden.
Zusätzlich enthält die Zusammensetzung Wasser, welches die Bildung einer stabilen, homogenen Zusammensetzung, die zwei Tenside (a) und (b) enthält, erlaubt. Die Zugabe von Wasser verdünnt weiterhin die aktiven Tensidmaterialien und erlaubt eine leichtere Dosierung.
Eine wesentliche Komponente des Kristallisationsmodifizierungsmittels ist ein polyalkoxyliertes nichtionisches Tensid. Im allgemeinen wird es aus Einheiten, welche Ethylenoxideinheiten (EO) umfassen, gebildet. Bevorzugt enthält es Ethylen oxid- und Propylenoxid- (PO) Einheiten und ist beispielsweise ein Ethylenoxid-Propylenoxid-Blockcopolymer. Geeignete nichtionische Tenside diesen Typs sind unter dem Handelsnamen Pluronic, Synperonic PE, Dowfax und Monolan erhältlich. In bevorzugten Ethylen-Propylenoxid-Blockcopolymeren reicht der Gehalt von Ethylenoxideinheiten im allgemeinen von 10 bis 60%, bevorzugt von 10 bis 40% (bezogen auf das Gewicht), und der Gehalt an Propylenoxid-Einheiten reicht im allgemeinen von 40 bis 90%, vorzugsweise von 60 bis 90% (bezogen auf das Gewicht).
Andere bevorzugte polyalkoxylierte nichtionische Tenside werden aus Einheiten, ausgewählt aus Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid (BO) und funktionellen Einheiten, wie Alkoholen und Aminen, gebildet. Bevorzugte Tenside diesen Typs enthalten Blöcke von Ethylenoxid-Einheiten und Blöcke von Propylenoxid-Einheiten.
Geeignete funktionelle Alkohole umfassen Mono-, Di-, Tri- und Tetrole, sowie Phenole und Sorbite. Geeignete Beispiele für Tenside, welche eine funktionelle Alkoholeinheit enthalten, sind die Plurafac LF-Reihen von Tensiden, welche aus synthetischem Fettalkohol (Mono-Alkohol) plus EO/PO-Ketten gebildet werden. Geeignete Diol-funktionelle Gruppen sind Ethylen- und Propylenglykol. Geeignete Triole basieren auf Glycerin und Trimethylolpropan. Einige der Tenside aus dem Ukanil- und Dowfax-Bereich basieren auf Triolen diesen Typs. Geeignete Tetraole basieren auf Pentaerythrit.
Andere funktionelle Einheiten umfassen Amine, wie Ethylendiamin. Geeignete Beispiele von Tensiden, welche eine funktionelle Amineinheit umfassen, sind die Tetronics, welche auf Ethylendiamin basieren.
In nichtionischen Tensiden, welche Ethylenoxid-, Propylenoxid- und Butylenoxid-Monomereinheiten enthalten, beträgt die Menge an Butylenoxideinheiten oftmals bis zu 40 Gew.-%, beispielsweise mindestens 1 Gew.-%.
Bevorzugte polyalkoxylierte nichtionische Tenside weisen ein Molekulargewicht der EO/PO- (und wahlweise BO-) Kette von 600 Dalton oder mehr, vorzugsweise 2000 bis 5000 Dalton auf.
Es ist bevorzugt, dass das polyalkoxylierte nichtionische Tensid (a) einen Trübungspunkt, gemessen in 1%iger Lösung in Wasser, von 10 bis 100°C, vorzugs weise von 20 bis 60°C aufweist. Wenn das polyalkoxylierte Tensid eine Mischung ist, ist der Trübungspunkt der für die Mischung gemessene.
Das polyalkoxylierte nichtionische Tensid (a) ist bevorzugt wasserlöslich. Das bedeutet, dass es eine Löslichkeit bei 25°C von mindestens 10 g/100 ml entionisiertem Wasser, vorzugsweise von mindestens 20 g/100 ml entionisiertem Wasser aufweist.
Das Kristallisationsmodifizierungsmittel umfasst ebenso (b) ein Tensid eines Typs, welcher sich von dem Typ (a) unterscheidet, oder eine Vorstufe davon. Unter einer Vorstufe eines solchen Tensids wird ein Material, welches solch ein Tensidmaterial durch Zugabe zu der alkalischen Frischlauge bildet, verstanden.
Das Tensid (b) ist derartig ausgewählt, dass es zum Dispergieren des polyalkoxylierten nichtionischen Tensids in Wasser und zum Erhalt einer stabilen Zusammensetzung in der Lage ist. Insbesondere ist es zum Erhalt einer stabilen Zusammensetzung, worin die Komponenten sich innerhalb von mindestens 6, bevorzugt 12 Monaten nicht trennen, in der Lage.
Beispiele für geeignete Tenside (b) umfassen anionische Tenside, wie Alkylarylpolyethersulfat, Alkoholethoxylatsulfate, Alkoholsulfonate, Alkylarylsulfonate und Paraffin- oder Olefin-basierte Alkylsulfonate.
Bevorzugte Tenside (b) sind Fettsäuren, welche eine gesättigte oder ungesättigte Fettkette der Länge C₄ bis C₂₂ aufweisen können. Bevorzugt ist die Fettkette eine ungesättigte C₁₈-Kette. Geeignete Fettsäuren können ein oder mehrere funktionelle Carbonsäure-, Ester-, Anhydrid- oder Sulfatgruppen, welche direkt oder durch einen Bernsteinsäurealkyllinker gebunden sind, enthalten. Bevorzugte Fettsäurekettenlängen reichen von C₈ bis C₂₂, besonders bevorzugt von C₁₂ bis C₂₀. Bevorzugte Fettsäuren sind flüssig. Ein besonders geeignetes Tensid (b) ist Ölsäure. Andere Beispiele sind pflanzliche Fettsäuren, Fischfettsäuren, Kokosfettsäuren, Laurinsäure, Linolsäure und Linolensäure. Ferner sind Mischungen von Öl-, Linol- und Linolensäuren oftmals geeignet. Eine andere geeignete Mischung ist in der Form von Olein, was eine hauptsächlich ungesättigte C₁₈-Fettsäuren enthaltende Mischung ist, erhältlich. Bevorzugte Mischungen enthalten mindestens 60% (bezogen auf das Gewicht der Mischung) ungesättigte C₁₈-Fettsäuren.
In dieser Beschreibung wird bei der Diskussion von Fettsäuren die Fettsäureseifenform eingeschlossen. In der Tat ist die Seifenform die gewöhnliche Form, in der Fettsäuren in der Frischlauge aufgrund deren hochalkalischer Natur vorliegen.
Das Tensid (b) ist bevorzugt wasserlöslich, wobei die Wasserlöslichkeit wie für das Tensid (a) oben definiert ist.
Einige der bevorzugten Fettsäuretenside (b) sind in der Säureform wasserlöslich. Bevorzugt ist das Tensid (b) eine Fettsäureseife. Diese sind im allgemeinen wasserlöslich.
Geeignete Fettsäurevorstufen umfassen Triglyceride, welche unter Bildung der Fettsäureseife und Glycerin bei Zugabe zu der Frischlauge hydrolysiert werden. Sie können vor der Zugabe zu der Frischlauge durch Einfügung von alkalischen Materialien in die Kristallisationsmodifizierungsmittel-Zusammensetzung in die Fettsäure überführt werden.
Wenn das Tensid (b) eine wasserlösliche Fettsäureseife ist, umfassen geeignete Fettsäurevorstufen wasserunlösliche Fettsäurematieralien eher in der Säure- als in der Seifenform, welche durch Umwandlung zu der Seife in der alkalischen Frischlauge wasserlöslich gemacht wird.
Die Zusammensetzung kann Mischungen von Tensiden (b) und Mischungen von Tensiden (b) mit Tensidvorstufen sowie Mischungen von Vorstufen umfassen.
Das Kristallisationsmodifizierungsmittel weist eine Zusammensetzung auf, welche Wasser im allgemeinen in einer Menge von 30 bis 97 Gew.-%, vorzugsweise von 50 bis 90 Gew.-% und besonders bevorzugt von 60 bis 80 Gew.-% enthält.
Das polyalkoxylierte nichtionische Tensid (a) ist im allgemeinen in Mengen von 1 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise von 5 bis 20 Gew.-%, oftmals von 7 bis 15 Gew.-% anwesend.
Das Tensid (b) oder die Vorstufe davon liegt im allgemeinen in Mengen von 2 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise von 5 bis 30 Gew.-%, oftmals von 10 bis 20 Gew.-% vor.
Die Zusammensetzung enthält ebenso vorzugsweise eine Base, wie Natriumhydroxid, um einen pH von mindestens 8,0, vorzugsweise von mindestens 9,0 zu verleihen. Wenn die Zusammensetzung eine Fettsäure umfasst, wird angenommen, dass es mindestens zu einer teilweisen Neutralisation der Fettsäure kommt. Eine vollständige Neutralisation kann erhalten werden, dieses ist allerdings nicht notwendig. Es wurde gefunden, dass der Einschluss einer Base die Löslichkeit des polyalkoxylierten nichtionischen Tensids (a) verbessert. Es wurde ebenso herausgefunden, dass die Zusammensetzungen, die eine Base enthalten, eine ausgezeichnete Haltbarkeit aufweisen und im allgemeinen mindestens 12 Monate lang stabil sind.
Die Zusammensetzung kann ein Co-Lösungsmittel zusätzlich zu (c) enthalten, um die Auflösung des polyalkoxylierten nichtionischen Tensids (a) zu unterstützen. Das Co-Lösungsmittel kann in die Zusammensetzung anstelle von alkalischen Materialien eingefügt werden, allerdings ist die Zugabe von alkalischen Materialien anstelle eines Co-Lösungsmittels bevorzugt. Geeignete Co-Lösungsmittel umfassen C₈- bis C₂₀-Alkohole, beispielsweise 2-Ethylhexanol.
Vorzugsweise enthält die Zusammensetzung entweder ein alkalisches Material oder ein Co-Lösungsmittel, allerdings bevorzugterweise nicht beide.
Ein besonderer Vorteil des Kristallisationsmodifizierungsmittels der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass es keine Anwesenheit von Ölen erfordert. Daher ist das Kristallisationsmodifizierungsmittel im wesentlichen frei von Mineralölen, insbesondere Kohlenwasserstoffölen, und ist im wesentlichen frei von Siliconölen, beispielsweise von Siloxanen, wie Polydimethylsiloxanen.
In dem Verfahren der vorliegenden Erfindung können die Komponenten des Kristallisationsmodifizierungsmittels der Frischlauge in jeder beliebigen Reihenfolge getrennt zugesetzt werden. Vorzugsweise werden sie jedoch zusammen zugegeben. Im allgemeinen wird das Kristallisationsmodifizierungsmittel als eine Mischung aller Komponenten zugeführt, und die erforderliche Menge der Mischung wird der Frischlauge eindosiert.
Als ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Kristallisationsmodifizierungsmittel-Zusammensetzung, welche (a) ein polyalkoxyliertes nichtionisches Tensid, (b) ein Tensid oder eine Vorstufe davon, welche(s) ein(e) wasserlösliche(s) Fettsäure oder Fettsäuresalz umfasst und welches) kein polyalkoxyliertes nichti onisches Tensid ist, und (c) Wasser umfasst, worin das Kristallisationsmodifizierungsmittel im wesentlichen frei von Mineralöl und Siliconöl ist, enthalten. Ein jedes der zusätzlichen Merkmale des Kristallisationsmodifizierungsmittels, welche oben zusammen mit dem Verfahren des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung diskutiert wurden, kann ebenso auf die Zusammensetzung des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung übertragen werden.
Die Kristallisationsmodifizierungsmittel-Zusammensetzungen werden im allgemeinen durch Mischen der erforderlichen Komponenten hergestellt.
Bei Zusammensetzungen, welche ein alkalisches Material, wie Natriumhydroxid enthalten, werden das polyalkoxylierte nichtionische Tensid (a) und Wasser gewöhnlich zuerst gemischt. Das alkalische Material wird anschließend zu der Mischung (vorzugsweise unter Rühren) zugegeben. Das Tensid (b) wird anschließend zugesetzt, und das Rühren wird solange fortgeführt, bis eine homogene Mischung erhalten wird.
In einem Verfahren zur Herstellung von Zusammensetzungen ohne alkalisches Material wird das Tensid (b) vorzugsweise zuerst mit dem Wasser gemischt. Das polyalkoxylierte nichtionische Tensid (a) wird anschließend zu der Mischung zugesetzt. Wenn ein Co-Lösungsmittel (c) verwendet werden soll, wird dieses anschließend zu der Mischung zugegeben, und die Zusammensetzung wird solange gemischt, bis eine homogene Zusammensetzung erhalten wird. In einem weiteren Verfahren zur Herstellung der Zusammensetzungen ohne alkalisches Material wird das polyalkoxylierte nichtionische Tensid mit Wasser gemischt. Wenn ein Co-Lösungsmittel (c) verwendet werden soll, wird dieses anschließend zu der Mischung zugegeben, wonach das Tensid (b) anschließend zugesetzt wird und die Zusammensetzung unter Erhalt eine homogenen Zusammensetzung gemischt wird.
Die Menge an Modifizierungsmittel, welche für eine optimale Leistung erforderlich ist, kann durch Routineexperimente herausgefunden werden, liegt allerdings im allgemeinen in dem Bereich von 5 bis 300 mg/l, vorzugsweise von 10 bis 100 mg/l, wobei eine optimale Kosten-Wirkung im allgemeinen mit einer Dosierung von 5 bis 50, vorzugsweise 10 bis 30 mg/l erreicht wird.
Die Kristallisation wird in sonst konventioneller Weise durch Kühlen, Impfen und Rühren der Frischlauge durchgeführt. Es können viele Behälter zur Bereitstel lung der erforderlichen langen Verweilzeit (bis zu 50 Stunden) verwendet werden. Die Behälter können absatzweise oder kontinuierlich angeordnet sein. Bei absatzweisem Betrieb wird ein jeder Behälter mit Frischlauge beladen und geimpft und anschließend der Reihe nach entladen.
Bei kontinuierlichem Betrieb werden die Frischlauge und die Impfkristalle in den ersten Behälter gegeben und kontinuierlich der Reihe nach durch einen jeden Behälter fließen gelassen. Die Anlagenbedingungen können selbstverständlich variieren. Die Impfkristallzugabe liegt gewöhnlich in der Größenordnung von 40 bis 300 g/l.
Es wird angenommen, dass das Kristallwachstum zwei unterschiedliche Mechanismen einschließen kann und dass bei kommerziellem Betrieb beide gleichzeitig auftreten können.
Das Kristallwachstum schließt das Ausfällen von Aluminiumhydroxid auf einen wachsenden Kristall ein, wobei dieser Kristall sich vergrößert. Dieses kann im Labor durch die Verwendung eines hohen Impfkristallverhältnisses und Kühlung simuliert werden. Die Agglomerierung schließt das Agglomerieren von zwei oder mehreren wachsenden Kristallen unter Bildung eines größeren, einzelnen wachsenden Kristalls, um den herum Aluminiumhydroxid ausfällt, ein. Dieses kann im Labor durch die Verwendung eines geringeren Impfkristallverhältnisses und im wesentlichen bei konstanter Temperatur simuliert werden. In den Experimenten unten wird die Agglomerierung simuliert. Die simulierten Agglomerierungstests neigen dazu, die Unterschiede zwischen den unterschiedlichen Kristallisationsmodifizierungsmittelzubereitungen deutlicher zu zeigen als die Kristallwachstumssimulierung.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele weiter verdeutlicht.
Beispiele
In den folgenden Beispielen wurden vier Produkte wie folgt verwendet: Produkt A: 10 Gew.-% Ethylenoxid/Propylenoxid Blockcopolymer (40 Gew.-% EO/60 Gew.-% PO, Molekulargewicht 2900); 15 Gew.-% Olein; 75 Gew.-% Wasser, enthaltend 4,8 Gew.-% (auf der Basis der Gesamtproduktmischung) einer 47% wirksamen Natriumhydroxidlösung. Der pH des Produkts ist größer als 9,0.
Das Olein ist eine Mischung von 67 Gew.-% Ölsäure, 9 Gew.-% Linolsäure, 8 Gew.-% ungesättigte C₁₆-Säuren und 13 Gew.-% gesättigte C₁₆/C₁₈-Fettsäuren.
Produkt B: 100% Olein, wie in Produkt A.
Produkt C: 10 Gew.-% EO/PO-Blockcopolymer wie in Produkt A; 90 Gew.-% Wasser.
Produkt D: 10 Gew.-% Ethylenoxid/Propylenoxid-Blockcopolymer wie in Produkt A; 15 Gew.-% Olein wie in Produkt A; 5 Gew.-% 2-Ethylhexanol; 70 Gew.-% Wasser.
Die Produkte A und D sind Produkte der vorliegenden Erfindung, und die Produkte B und C sind Vergleichsprodukte.
Das Produkt A wurde wie folgt hergestellt:

(i) Ethylenoxid/Propylenoxid-Blockcopolymer wurde mit entionisiertem Wasser gemischt und auflösen gelassen.
(ii) Natriumhydroxid (Alkali) wurde unter Rühren zugesetzt.
(iii) Olein wurde zugesetzt.
(iv) Rühren wurde solange fortgesetzt, bis eine klare Zusammensetzung erhalten wurde.

Produkt B wurde wie folgt hergestellt:

(i) Olein wurde mit entionisiertem Wasser gemischt.
(ii) Ethylenoxid/Propylenoxid-Blockcopolymer wurde der Mischung zugesetzt.
(iii) 2-Ethylhexanol wurde zu der Mischung zugesetzt.
(iv) Kräftiges Mischen mit einem Heidolph-Rührer wurde während der Zugaben von (i) bis (iii) beibehalten.
(v) die Zusammensetzung wurde weitere 2 Stunden lang zur Sicherstellung einer vollständigen Homogenisierung gemischt.

Die Tests zum Messen der Kristallgröße und der Ausbeute wurden wie folgt durchgeführt.
Herstellung von 7 Litern synthetischer Lauge

1. Es wurden 1946,0 ± 0,2 g entionisiertes Wasser in einen Edelstahlbehälter gegeben und in den Abzug gestellt. Es wurden 1174,6 ± 0,2 g Natriumhydroxidpellets langsam unter Rühren zugesetzt, bis alle Pellets vollständig aufgelöst waren. Dazu wurden 1673,0 ± 0,2 g Aluminiumoxid-Trihydrat langsam unter weiterem Rühren zugegeben.
2. Sobald alle Materialien zugesetzt worden sind, wurde ein Tauchsieder eingeschaltet, die Lauge wurde gerührt und 1 Stunde lang zum Sieden gebracht (> 103°C).
3. Nach Ablauf dieser Zeit wurde die Lösung auf 4 Liter unter Verwendung von heißem entionisiertem Wasser (> 80°C) verdünnt.
4. Die Lösung wurde sofort durch ein Glasfaserfilterpapier (GF/C) filtriert.
5. Das gebildete Filtrat ließ man auf 60°C abkühlen, bevor es in einen vormarkierten Behälter geleitet wurde und bis zu der Markierung mit entionisiertem Wasser (bei Raumtemperatur) aufgefüllt wurde.

Evaluierung der Kristallisationsmodifizierungsmittel

1. Es wurden 234,0 ± 0,1 g synthetische Lauge (wie oben hergestellt) in vorbeschriftete, saubere 250 ml Nalgene-Flaschen gefüllt und dicht verschlossen.
2. Die Geschwindigkeit des Karussells (Kettenstern; Tumbler) wurde auf 10 U/min eingestellt, und die Flaschen wurden 45 Minuten lang stehengelassen, um die Einstellung eines Gleichgewichts der synthetischen Lauge bei 75°C zu erlauben.
3. Die Flaschen wurden entnommen, und schnell wurde eine bekannte Menge eines Kristallisationsmodifizierungsmittels zu der Lauge zugegeben. Die Flaschen wurden dicht verschlossen und zurück in das Rotationswasserbad für 30 Minuten gestellt.
4. Die Flaschen wurden entnommen und vorgewogen, es wurden 10,00 ± 0,002 g Proben von Impfkristallen (Al₂O₃·3H₂O) zugesetzt, und die Flaschen wurden zurück in das Wasserbad gegeben und weitere 300 Minuten (bei 75°C) bewegt.
5. Die Proben wurden entnommen und sofort durch vorgewogene Whatman-GF/C-Filterpapiere filtriert, und die zurückbleibenden Feststoffe wurden mit 2 Litern heißem Wasser (> 80°C) zur Entfernung von jeglichem restlichen Alkali gewaschen.
6. Die "trockenen" gefilterten Proben wurden in Becher mit hoher Form gegeben und über Nacht bei 105°C vor der Analyse unter Verwendung eines Coulter LS130 Teilchengrößenanalysators getrocknet.
7. Der Teilchengrößenanalysator misst die Kristallgröße, welche nachstehend in μm angegeben ist. Die Ausbeute (Anzahl der Gramm Kristalle, welche aus der Probe erhalten wurde) kann ebenso gemessen werden.

In diesen Experimenten wird Produkt A mit der Blindprobe 1 verglichen, Produkt B wird mit Blindprobe 2 verglichen, Produkt C wird mit Blindprobe 3 verglichen, und Produkt D wird mit Blindprobe 4 verglichen. Eine jede Zugabe wurde 3 Mal getestet, und die angegebenen Prozente sind Mittelwerte.
Tabelle 1 zeigt den Prozentanteil der gebildeten Kristalle, welche eine Größe unterhalb von 45 μm und unterhalb von 75 μm aufweisen. Die "prozentuale Verminderung" zeigt den prozentualen Unterschied gegenüber der relevanten I Vergleichsblindprobe. Eine negative Verminderung zeigt eine mittlere Abnahme der Teilchengröße.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 unten angegeben. Tabelle 1
Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse von weiteren Tests, welche Produkt I A mit einer Blindprobe und die Messung der erhaltenen Ausbeute umfassen. Tabelle 2
Die Ergebnisse in Tabelle 1 zeigen, dass Produkt A durchwegs eine Verminderung in dem Prozentanteil von Kristallen mit einer Größe unterhalb von 45 μm und mit einer Größe unterhalb von 75 μm ergibt. Die Produkte B und C neigen zum Erhalt eines Anstiegs in dem Prozentanteil von Kristallen mit einer kleinen Teilchengröße. Das Produkt D der vorliegenden Erfindung neigt im allgemeinen zur Verminderung des Prozentanteils von sehr kleinen Kristallen der Größe unterhalb von 45 μm und vermindert den Prozentanteil von Kristallen unterhalb von 75 μm immer. Die optimale Dosierung dieses Produkts erscheint 25 mg/l zu sein.
Die Ergebnisse in Tabelle 2 bestätigen ebenso das Ergebnis, dass das Produkt A eine Verminderung in dem Prozentanteil von Kristallen mit einer Größe unterhalb von 45 μm und einer Größe unterhalb von 75 μm zeigt. Die optimale Dosierung für dieses System beträgt 200 mg/l oder darunter. Die Tabelle 2 zeigt ebenso, dass die Wirkung des Kristallisationsmodifizierungsmittels nicht zu einer Verminderung in der Ausbeute führt, welche auf dem Niveau, welches mit den Blindproben erreicht wird, gehalten wird.

Claims

Verfahren zur Gewinnung von Aluminiumoxid aus einer Frischlauge des Bayer-Verfahrens durch Kristallisation nach Zugabe eines Kristallisationsmodifizierungsmittels zu der Lauge, dadurch gekennzeichnet, dass das Kristallisationsmodifizierungsmittel umfasst: (a) ein polyalkoxyliertes nichtionisches Tensid, (b) ein Tensid oder eine Vorstufe davon, welche(s) ein(e) wasserlösliches) Fettsäure oder ein Fettsäuresalz umfasst und welche(s) kein polyalkoxyliertes nichtionisches Tensid ist, und (c) Wasser, worin das Kristallisationsmodifizierungsmittel im wesentlichen frei von Mineralöl und Siliconöl ist.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das polyalkoxylierte nichtionische Tensid Ethylenoxid- und Propylenoxid-Einheiten enthält.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin das polyalkoxylierte nichtionische Tensid ein Ethylenoxid-Propylenoxid-Blockcopolymer ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin das polyalkoxylierte nichtionische Tensid einen Trübungspunkt, welcher in 1%iger Lösung gemessen wird, von 10 bis 70°C aufweist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin das polyalkoxylierte nichtionische Tensid ein Molekulargewicht von mindestens 600 Dalton aufweist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin das Kristallisationsmodifizierungsmittel eine Zusammensetzung, welche 30 bis 97 Gew.-% Wasser, 1 bis 30 Gew.-% polyalkoxyliertes nichtionisches Tensid (a) und 2 bis 40 Gew.-% Tensid (b) oder eine Vorstufe davon umfasst, darstellt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin das Tensid (b) Ölsäure umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin das Kristallisationsmodifizierungsmittel einen pH von mindestens 8,0 aufweist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin das polyalkoxylierte nichtionische Tensid (a) oder das Tensid (b) oder beide wasserlöslich ist/sind.
Kristallisationsmodifizierungsmittel-Zusammensetzung, welche (a) ein polyalkoxyliertes nichtionisches Tensid, (b) ein Tensid oder eine Vorstufe davon, welche(s) ein(e) wasserlösliches) Fettsäure oder Fettsäuresalz umfasst und welche(s) kein polyalkoxyliertes nichtionisches Tensid ist, und (c) Wasser, welches im wesentlichen frei von Mineralöl und Siliconöl ist, umfasst.
Kristallisationsmodifizierungsmittel-Zusammensetzung nach Anspruch 10, worin das polyalkoxylierte nichtionische Tensid Ethylenoxid- und Propylenoxid-Einheiten enthält.
Kristallisationsmodifizierungsmittel-Zusammensetzung nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, worin das polyalkoxylierte nichtionische Tensid ein Ethylenoxid-Propylenoxid-Blockcopolymer ist.
Kristallisationsmodifizierungsmittel-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, worin das polyalkoxylierte nichtionische Tensid einen Trübungspunkt, gemessen in 1%iger Lösung, von 10 bis 70°C aufweist.
Kristallisationsmodifizierungsmittel-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, worin das polyalkoxylierte nichtionische Tensid ein Molekulargewicht von mindestens 600 Dalton aufweist.
Kristallisationsmodifizierungsmittel-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, worin das Kristallisationsmodifizierungsmittel eine Zusammensetzung, welche 30 bis 97 Gew.-% Wasser, 1 bis 30 Gew.-% polyalkoxyliertes nichtionisches Tensid (a) und 2 bis 40 Gew.-% Tensid (b) oder eine Vorstufe davon umfasst, ist.
Kristallisationsmodifizierungsmittel-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, worin das Tensid (b) Ölsäure umfasst.
Kristallisationsmodifizierungsmittel-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, welche einen pH von mindestens 8,0 aufweist.
Kristallisationsmodifizierungsmittel-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, worin das polyalkoxylierte nichtionische Tensid (a) oder das Tensid (b) oder beide wasserlöslich ist/sind.