DE730635C

DE730635C - Process for the production of alkali aluminate solutions

Info

Publication number: DE730635C
Application number: DEI63609D
Authority: DE
Inventors: Dr Walter Noll; Dr Paul Wolski
Original assignee: IG Farbenindustrie AG
Current assignee: IG Farbenindustrie AG
Priority date: 1939-01-27
Filing date: 1939-01-27
Publication date: 1943-01-15

Description

Verfahren zur Herstellung von Alkalialuminatlösungen Alkalialuminatlösungenkann man aus calciumaluminathaltigen Stoffen in der Weise gewinnen, daß man den ealciumaluminathaltigen Stoff mit der Lösung eines. Alkalisalzes behandelt, dessen Säurenest mit dem Calciüm des Calciumalumin.atseine schwer lösliche Verbindung gibt. Für technische Zwecke kommt hierzu in erster Linie das, Alkalicarbonat in Betracht.Process for the preparation of alkali aluminate solutions Alkali aluminate solutions can can be obtained from substances containing calcium aluminate in such a way that one obtains the ealciumaluminate Substance with the solution of a. Treated with the alkali salt, the acid residue of which with the calcium des Calciumalumin.at gives its poorly soluble compound. For technical purposes this is primarily the case with alkali carbonate.

Die calciumaluminathaltigen Stoffe können auf die verschiedenste Weise gewonnen sein, durch Kalkaufscbluß von Aluminiumerzen, wie Bauxit, Laterit, von natürlichen Aluminiumsilicaten, wie Ton, Tonschiefer, oder von künstlichen, Tonerde und Kieselsäure enthaltenden Stoffen, wie Hochofienschlacken, Kohleaschen usw. Es kommen schließlich auch manche Abfallprodukte anderer Industriezweige in Betracht, wie etwa tonerde- und kalkreiche Hochofenschlacken, aus denen ohne weiteren Kalkaufschluß irrmittelbar Natriumaluminat durch Umsetzung mit Alkalicarbonatlösung gewonnen werden kann.The substances containing calcium aluminate can be used in a wide variety of ways be obtained by lime blotting of aluminum ores such as bauxite, laterite, from natural aluminum silicates, such as clay, slate, or of artificial, alumina and substances containing silica, such as blast furnace slag, coal ash, etc. It Finally, some waste products from other branches of industry also come into consideration, such as high-alumina and lime-rich blast furnace slag, from which there is no further lime decomposition Sodium aluminate can be obtained indirectly by reaction with alkali carbonate solution can.

Bei derartiger Verarbeitung calciumaluminathaltiger Stoffe ist man natürlich bestrebt, einerseits möglichst konzentrierte- Aluminatlösungen, andererseits möglichst hohe Ausbeuten, an gelöster Tonerde zu erhalten. In dieser Hinsicht günstige Ergebnisse erzielt man bekanntlich am besten .durch Arbeiten im Gegenstrom, etwa nach dem Prinzip der Shankschen Laugerei, oder durch wiederholtes Aufrühren des festen Stoffes in der Lösung und Filtrieren in verschiedenen Stoffen, derart, daß stärker mit Tonerde angereicherte Lösung- mit wenig ausgelaugtem Material, und umgekehrt, zusammengebracht wird. Gewöhnlich wird für eine solche Laugung Soda ver--vende.t; auch ist schon vorgeschlagen worden, zur Laugung Natriumbicarbonat zu verwenden.With such processing of calcium aluminate-containing substances one is naturally striving, on the one hand, as concentrated as possible - aluminate solutions, on the other hand the highest possible yields of dissolved alumina to be obtained. Favorable in this regard It is well known that results are best achieved by working in countercurrent, for example according to the principle of Shank's leaching, or by repeatedly stirring the solid matter in the solution and filtering in different matter such that solution with a higher concentration of alumina - with little leached material, and vice versa, is brought together. Soda is usually used for such a leaching; It has also been proposed to use sodium bicarbonate for leaching.

Es hat sich nun aber beim Stuidium des Umsatzes zwischen dem calciumalumin.athalt-igeii Stoff und der Carbonatlösung die überraschende Tatsache herausgestellt, daß man im Vergleich mit den Ergebnissen, die man beim Arbeiten mit reinem Alkalicarbonat erhält, bei sonst gleicher Arbeitsweise die Ausbeuten sowohl wie die Konzentrationen an Tonerde in der Lauge beträchtlich steigern kann oder auch bei gleicher Ausbeute und Konzentration mit einer kleineren Apparatur auskommt, wenn man den Alkalicarbon.atlösungen so viel Bicarbonat oder Kohlensäure zusetzt, daß etwa 5 bis 4oo'o des vorhandenen Alkalis in Form von Bicarbonat vorliegen. Der günstigste Zusatz an Bicarbonat oder Kohlensäure ist von Fall zu Fall verschieden, je nach der Beschaffenheit des calciumalumiiiathaltigen Stoffes. Der Höchstzusatz ist einmal durch die Löslichkeit des Bicarbonats bei der angewandten Temperatur, zum anderen dadurch begrenzt, daß bei zti hohen Bicarbonatsätzen die alkaliahiminatlösung instabil wird und beim Stehen Tonerdehydrat abscheidet.It has now, however, been found in the study of the turnover between the calciumalumin.athalt-igeii Substance and the carbonate solution revealed the surprising fact that one in comparison with the results obtained when working with pure alkali carbonate obtained, with otherwise the same procedure, the yields as well as the concentrations of clay in the liquor can increase considerably or with the same yield and concentration gets by with a smaller apparatus if one uses the Alkalicarbon.atlösung so much bicarbonate or carbonic acid is added that about 5 to 4oo'o of what is present Alkalis are in the form of bicarbonate. The cheapest addition to bicarbonate or Carbonic acid varies from case to case, depending on the nature of the calcium aluminate Substance. The maximum addition is due to the solubility of the bicarbonate in the applied temperature, on the other hand limited by the fact that at zti high bicarbonate rates the alkali himinate solution becomes unstable and deposits alumina hydrate on standing.

In vielen Fällen ist es gleichgültig, in -welcher Stufe der G egenstromlaugung der Zu-Satz vorgenommen wird. Man kann das Bicarbonat bzw. die Kohlensäure bereits der reinen Alkalicarbonatlösung zusetzen, die als Ausgangslösung dient. Je nach der Zusammensetzung des calciumaluminathaltigen Stoffes und je nach der angewandten Arbeitsweise ist es zuweilen zweckmäßiger, den Zusatz erst bei einer an Alkalialuminat angereicherten Zwischenlösung vorzunehmen. Bei Zugabe des Carbonat-Bicarbonat-Gemisches zu einer mit Uoniinat angereicherten Zwischenlauge ist bei der Berechnung des Bicarbonat- bnv. Kohlendioxydüberschusses das gesamte vorhandene Alkali in Ansatz zti bringen.In many cases it does not matter in which stage of the countercurrent leaching the addition is made. You can already use the bicarbonate or carbonic acid add to the pure alkali carbonate solution that serves as the starting solution. Depending on the composition of the calcium aluminate-containing substance and depending on the applied It is sometimes more practical to use only one alkali metal aluminate enriched interim solution. When adding the carbonate-bicarbonate mixture to an intermediate liquor enriched with uoniinate, the calculation of the bicarbonate bnv. Carbon dioxide excess bring all the alkali present in the approach.

Bei der Umsetzung verschiedener caIciunialuminathaltiger Stoffe. mit Alkalicarbonat, vor allem wenn in den Ausgangsstoffen -wenig Alkali vorhanden ist, lassen sich Verluste an Alkali nicht vermeiden, da der ausgelaugte Stoff Alkali zurückhält, das nicht -wieder restlos in - verwertbarer Form zurückzugewinnen ist. Wird aus der Alkalialuminatlösung durch Carbonisieren, gegebenenfalls nach Ausrühren eines Teils der Tonerde, eine =@llcalicarbonatlösung zurückgewonnen und wieder zu einer neuen Umsetzung verwendet, so daß das Alkalicarbonat ganz oder teilweise im Kreislauf geführt -wird, so lassen sich die Alkaliverloste bequem durch Zusatz von Alkalibicarbonat decken, wobei gleichzeitig der geii-ünschte Kohlensäureüberschuß in die Lösung eingeführt wird.In the implementation of various calcium aluminate-containing substances. with Alkali carbonate, especially if there is little alkali in the starting materials, Loss of alkali cannot be avoided because the leached substance is alkali holds back that cannot be recovered - again completely in - usable form. Is made from the alkali aluminate solution by carbonization, optionally after stirring a part of the clay, a calcium carbonate solution recovered and again to a new implementation used, so that the alkali metal carbonate wholly or partially in the If the cycle is carried out, the alkali lost can be easily removed by adding Cover alkali bicarbonate, while at the same time the desired carbonic acid excess is introduced into the solution.

Beispiel i Ein aus Kalkstein und Ton im Drehofen erbrannter Klinker von der ZusammensOtzuilg 21,'oi'o S702_, 17,500 AI., O", O.j40 Fe20-, 59,60.'o Ca0 -wird im Gegenstrom zwecks Gewinnung von Natriumaluminatlösting mit einer Lösung umgesetzt, die 3,6fach normal an Natrium ist und 800,'o des Alkalis in Form von Carbonat, 200'o in Form von Bicarbonat enthält. Die Laugung wird in vier Stufen vorgenommen, derart, daß der Klinker jeweils der Reihe nach mit Lösungen sinkenden Alumin;itgehaltes und zum Schluß mit frischer Carbon.atbicarbonatlösung verrührt wird. Nach jedem Digerieren werden dabei Flüssigkeit und Klinker durch Filtration, zweckmäßig auf einem Drehfilter, getrennt. Bei dieser Arbeitsweise -werden die folgenden Bedingungen eingehalten: Temperatur .lo , auf iookg Klinker jeweils 3001 friSCliC Carbonatbicarbonatlösung der genannten Zusammensetzung, Verweilzeit in der Rührbütte etwa i'. Stunde.Example i A clinker burned from limestone and clay in a rotary kiln from the composition 21, 'oi'o S702_, 17.50 0 AI., O ", O.j40 Fe20-, 59.60.'o Ca0 - is used in countercurrent for the purpose of Obtaining sodium aluminate solution reacted with a solution which is 3.6 times normal in sodium and contains 800.0 of the alkali in the form of carbonate and 200.0 in the form of bicarbonate The leaching is carried out in four stages, so that the clinker in each case in sequence with solutions of decreasing aluminum content and finally with fresh carbonate bicarbonate solution. After each digestion, the liquid and clinker are separated by filtration, expediently on a rotary filter. In this procedure, the following conditions are maintained: temperature .lo, on iookg clinker each 3001 friSCliC carbonate bicarbonate solution of the composition mentioned, residence time in the stirring vat about one hour.

An die vier Lösungsstufen werden zwei Waschstufen angeschlossen, wobei der Kuchen jeweils mit ;o01 Flüssigkeit verrührt und dann filtriert wird. Die bei der zweiten Filtration erhaltene Waschflüssigkeit dient jeweils als erste N,#'asclilösung des folgenden Ansatzes, während als zweite `Vaschflüssigkeit reines Wasser eingesetzt wird.Two washing stages are connected to the four solution stages, whereby each cake is stirred with; o01 liquid and then filtered. The at The washing liquid obtained from the second filtration serves as the first N, # 'ascli solution of the following approach, while pure water is used as the second washing liquid will.

Utn das in der so erhaltenen Waschflüssig-. keit enthaltene Alkali nicht verlorengehen zti lassen, wird diese durch Auflösen von A1-kalicarbori.at und Bicarbonat auf die oben angegebene Zusammensetzung gebracht und zum Umsatz des folgenden Ansatzes verwendet.Utn that in the washing liquid thus obtained. contained alkali can not be lost, this is done by dissolving A1-kalicarbori.at and bicarbonate brought to the composition given above and to the conversion of the used the following approach.

Auf diese Weise werden leicht Alkalialuniinatlösungen mit 8o bis ioog ALO-; 0n Liter erhalten, während die Tonerde aus dein Klinker mit einer Ausbeute von etwa 750"o gewonnen wird. Bei gleicher Arbeitsweise, 1>ci der an Stelle von Bicarbonat die in bezog auf Kohlendioxyd äquivalente Menge Soda genommen wird, werden Lösungen von nur etwa 6o g;] A1203 mit entsprechend verringerter Ausbeute erhalten.In this way, alkali metal solutions with 80 to 10 og ALO-; Get 0n liters while the clay from your clinker with a yield of about 750 "o. With the same method of operation, 1> ci instead of Bicarbonate, which is the equivalent amount of soda in relation to carbon dioxide Solutions of only about 60 g;] A1203 were obtained with a correspondingly reduced yield.

Beispiel 2 Eine zerrieselte Hochofenschlaclke, die 18,00o Si02, 15,4070 A120;, 0,79 Fe203 und 53,8°,0 Ca0 enthält, wird, wie in Beispiel i ang egehen, mit einer 3fach normalen Carbonatbicarbon.atlösung, bei der 150`o des Natriums als Bicarbonat vorliegen, umgesetzt. Aus der Aluminatlösung wird in an sich bekannter Weise durch Carbonisieren die Tonerde gefällt und die nach Filtration anfallende Lösung durch Zusatz von Natriumbicarbonat bzw. durch Einleiten von Kohlensäure auf die oben angegebene Zusammensetzung gebracht und zu neuem Umsatz verwendet, so daß also der größte Teil der Carbonatlösung im Kreislauf geführt wird.Example 2 contains a zerrieselte Hochofenschlaclke that 18,00o Si02, 15.4070 A120 ;, 0.7 9 Fe203 and 53.8 °, 0 Ca0, as will egehen in Example i nes, with a 3-fold normal Carbonatbicarbon.atlösung, when 150`o of the sodium is present as bicarbonate, implemented. The alumina is precipitated from the aluminate solution in a known manner by carbonization and the solution obtained after filtration is brought to the above composition by adding sodium bicarbonate or by introducing carbonic acid and used for a new conversion, so that most of the carbonate solution is circulated.

Beispiel 3 Eine im kontinuierlichen Betrieb anfallende Ziirischenlauge, die neben Carbonat bereits Aluminat, also etwa 41 g/1 = o,q.o Mol A120;, 22 g/1 = 0,50 M01 C02 und 62 g'1 = I,oo Mol Na20 enthält, wird auf r 1 mit etwa- 77 g Soda, entsprechend 0,70 Mol Nag O, und etwa 51 g Natriumbicarbonat, entsprechend o,3o Mol Na20, versetzt, :so daß im ganzen etwa 2,oo Mol N.a20 vorhanden sind und hiervon :etwa, 0.,30 Mol = 15 0'o als Big carbonat vorliegen. Hierzu -werden bei 40' 5oo g .eines gebrannten Klinkers mit einem Gehalt von etwa i q. o!o A1., O;; gegeben, 1,'.,, Stunde gerührt und dann filtriert, wobei eine Aluminatlauge mit 82g/1 A120; erhalten wird. Der Filterrückstand wird dann in vier weiteren Stufen mit den beim vorigen Ansatz anfallenden Zwischenlaugen in der Reihen- folge abnehmender Aluminatkonzentration und schließlich mit Wasser gewaschen. EXAMPLE 3 A circulating liquor obtained in continuous operation which, in addition to carbonate, already contains aluminate, i.e. about 41 g / l = 0.02 mol A120;, 22 g / l = 0.50 M01 CO2 and 62 g1 = 1.000 mol Na20 contains about 77 g of soda, corresponding to 0.70 mol of Nag O, and about 51 g of sodium bicarbonate, corresponding to 0.3o mol of Na20, are added to r 1, so that a total of about 2.0 mol of N.a20 is present and of these: about, 0., 30 mol = 1 5 0'o are present as big carbonate. For this purpose, at 40 ' 500 g of a burnt clinker with a Salary of about i q. o! o A1., O ;; given, Stirred 1, '. ,, hour and then filtered, whereby an aluminate liquor with 82 g / 1 A120; obtain will. The filter residue is then divided into four further stages with those in the previous approach accumulating intermediate liquors in the row consequent decreasing aluminate concentration and finally washed with water.

Claims

PA'I'EN'I'ANSPIZUCH Process for the production of alkali a;: uminate solutions, genes from calcium. substances through implementation of the cal- ciuna'Inminate-containing substance with alkali carbonate solution, which may also Alkali aluminate. indicates that the alkali carbon solution of alkali bicarbonate or carbon acid in such an amount that about 5 to 40 () / o of the alkali present in In the form of bicarbonate.