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Verfahren zur Gewinnung reiner Tonerde Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung von reiner Tonerde, bei dem als Ausgangsprodukt rohe
Calciumaluminate verwendet werden.
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Man hat zwar bereits vorgeschlagen, solche durch thermische Umsetzung
von tonerdehaltigen Rohstoffen mit Kalk oder magnesiahaltigen Kalken erhaltenen
rohen Calciumaluminate mit einer io- bis iSoloigen Sodalösung zu kochen und nach
Abtrennung der hierbei erhaltenen Natriu@maluminatlösung von dem unlöslichen Rückstand
die Tonerde entweder nach dem Bayer-Verfahren, d. h. durch entsprechende Verdünnung
der Lösung, oder durch Einwirkung von Kohlensäure auszufällen. ,Wie sich ,aber aus
der vorbekannten Literatur eindeutig nachweisen läßt, gelingt ,es, durch Kochen
der rohen Calciumaluminate mit io- bis 15%iger Sodalösung nennenswerte Mengen an
Tonerde innerhalb brauchbarer Reaktionszeiten in Natriumaluminate überzuführen und
damit in Lösung zu bringen, nur dann, wenn entweder mit außergewöhnlich hochkonzentrierten
Lösungen gearbeitet wird oder.wenn die Sololösung unter Druck und damit unter entsprechend
hoher Temperatur zur Einwirkung gebracht wird. Das Wesen der Erfindung beruht nun
mit auf der Erkenntnis, daß es bei Anwendung eines tonerdehaltigen Materials, wie
es durch Auflösung von rohen Calciumaluminaten sowie durch anschließende Behandlung
der erhaltenen wässerigen Calciumaluminätlösüng mit einer ein unlösliches Calciumsalz
bildenden Säure erhalten wird, möglich ist, so weit verdünnte Alkalilaugen zur Einwirkung
zu bringen, daß beim Erkalten der Lösung die Alkalialuminate selbsttätig in Tonerde
und Alkali zerfallen. Dabei hat es sich als wesentlich herausgestellt, eine Lösung
von A.lkalihydroxyd und nicht etwa die schwächer wirkende Sodalösung anzuwenden.
Durch diese Arbeitsweise erübrigt es sich, zwecks Fällung der Tonerde die Natriumaluminatlösung
erst wieder zu verdünnen und die von der Tonerde abgetrennten Alkalilösungen durch
Eindampfen der Lösung erst wieder .auf die notwendige Konzentration zu bringen,
bevor sie erneut im Verfahrenskreislauf Verwendung finden können.
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Die Erfindung sei noch an folgender beispielsweiser Ausführungsform
näher erläutert: Die unreinen Calciumaluminate, von denen man ausgeht, werden in
Wasser oder in Salzlösungen in an sich bekannter Weise gelöst. Die so erhaltene
Lösung wird von nicht gelösten Verunreinigungen befreit, die in erster Linie aus
Eisen, Silicium und Rohaluminaten
bestehen. Dann schlägt man in
ihr gleichzeitig die Tonerde und den Kalk in an sich bekannter Weise mit Hilfe von
Kohlensäure nieder. Der Niederschlag besteht aus einer Mischun- von Tonerde und
Calcitumcarlaonat.
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Man kann auch einen Teil der' Lösung mittels Kohlensäure und einen
anderen Teil mittels Kalks niederschlagen, die beiden Niederschläge vereinigen und
auf diese Weise eine :Mischung von Tonerde und Calciu-mcarbonat, C:alciumaluminat
und gegebenenfalls überschüssigem Kalk erhalten.
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Die Weiterbehandlung dieser Niederschläge richtet sich darauf, die
Tonerde voll den übrigen Stoffen zu trennen, mit denen sie auf diese Weise gemischt
war.
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Der gesammelte Niederschlag wird voll jedem Wassergehalt auf üblichem
'fege befreit. Dann bringt man ihn in geeigneter Menge in einen Behälter, in dem
er in heißem Zustande mit einer Alkalilösung, beispielsweise Natriumhydrozydlösung,
oder einer Lösung behandelt wird, die aus einer Mischung dieses Alkalis mit alkalischen
Aluminaten besteht.
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Die in den gewonnenen Niederschlägen enthaltene Tonerde ist in Alkalilösungeii
leicht löslich. Auf Grund dieser Eigens:--haft soll man erfindungsgemäß zum Lösen
der Tonerde Lösungen benutzen, die schon derart verdünnt sind, daß die Tonerde ausfällt,
wenn die Lösungen auf normale Temperatur zurückgebracht «-erden. Dadurch eriibrigen
sich die im üblichen Bayer-Verfahren nötigen Verdünnungen und damit die Verfahrensgänge.
die das- Wiedereindampfen der Allalilös"ingen nach der Abscheidung der Tonerde notwendig
machen, wenn sie zu einer erneuten Behandlung wieder benutzt werden sollen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dieses Wiedereindampfen,
das große Kosten verursacht, ausgeschaltet oder auf ein sehr geringes Maß zurückgeführt.
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Außerdem kann die Behandlung der Tonerde in dem erfindungsgemäßen
Verfahrenbei einer wesentlich niedrigeren Temperatur erfolgen und infolgedessen
bei einem erheblich niedrigeren Druck als im Bayer-Verfahren. Beispielsweise ist
es möglich, die Behandlung unter Atmosphärendruck durchzuführen tuid bei einer Temperatur,
die in der Nähe der Siedetemperatur der Alkalilösungen liegt.
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Es ist z. B. bei dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, die Tonerde
mit einer Lösung voll N atriumhydroxy d von 125 g N a., O pro Liter bei einer Arbeitstemperatur
Voll los- C und unter Atmosphärendruck zu behandeln, während man beim B;aver-Verfaliren
für diese Reaktion Lösungen von 250g \a"0 pro Liter braucht und im Autoklaven unter
8 Atm. Druck kochen muß. Gemäß der Erfindung erübrigt sich also die Benutzung der
Autoklaven- :Jan kann allerdings natürlich die Reaktion auch in Autoklaven unter
überatmosphärischem Druck und infolgedessen bei einer höheren Tetnperatur als der
vorstehend angegebenen vornehmen, wenn man die Reaktion beschleunigeil will. In
jedem Falle aber kann man die "Temperatur und den Druck in den Autoklaven im Verhältnis
zu den Erfordernissen beim Bayer-Verfahren herabsetzen. Einfacherweise wird man
sich bei der Wahl der günstigsten Arbeitsbedingungen nach der Ge-
schwindigkeit
richten. die man dem l.cisungsvorg an- zu geben wünscht.
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Benutzt man als Ausgangsstolf den @icdclschlag, den man durch die
Einwirkung der Kohlensäure allein erhalten hat, dann wird man so .vorgehen müssen,
daß inan wic-der den üblichen alkalischen Zustand der _1Lkalilösung herstellt, da
diese sich, wie li,#kannt, allmählich mit Kohlensäure anreichert.
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Aber auch diese Maßnahme erübrigt sich, wenn man ein geeignetzusammengesetztes
(kmisch der einerseits mit Hilfe von Kohlensäure und der andererseits mit Kalk erhalteiien
Niederschläge vornimmt. In diesem Falle wird das in dem Nied@ersclilag befindlich<,
Calciumaluminat auf Kosten des gebildeten Alkali.carbonats in Alkalialuminat über-ehcn.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es notwendig, den Ausgangsstoli
vor der Pehandlung mit Alkalihydrotvd weitgehend zu entwässern; denn das im Ausgangsstoff
vorhandene Wasser bewirkt eine Verdünnung der Alkalilösung. Je geringer der Wassergehalt
ist, um so geringer sind die Wärmemengen, die für eine etwaige Wiedereinenganb der
Lösungen erforderlich sind.
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Es ist daher erforderlich, den Niederschlag oder die Niederschläge,
die als Ausgangsstoff dienen, bevor sie in die alkalische Lösung kommen, so zu behandeln,
dal3 die größtmögliche Menge des in ihnen enthaltenen Wassers aus ihnen entfernt
wird. hierzu kann man alle bekannten :Mittel aiii@-cnclcn, wie Abklärung, Trocknen
oder Filtrieren mit oder ohne Druck.
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Als wesentlich für die vorliegende Erfindung ist anzusehen, daß der
durch Fällung der Calciumaluminatlösu@ng erhaltene tonerdehalti-e Niederschlag,
der lieben der Tonerdie noch die unlöslichen Kalkverbindungen und gerin-e Mengen
anderer Verunreinibtmgen enthält, in der Weise weiterverarbeitet wird, daß die Tonerde
durch Herauslösung mittels einer Alkalihydrotydlösung von den übrigen Bestandteilen
abgesondert wird. Dabei läl.>t sich die überführu-ng des tonerdehalti-c°n Materials
in Natriumaluminat unter so g unsrigen Reaktionsbedingungen durchführen, d243
es
weder eines Aufwandes an Reagenzien noch aber eines Verbrauches an Wärmemengen zwecks
Konzentrierung der von der Tonerde abgetrennten Alkalilauge bedarf, da der ierfa11
des ,Natriumaluminats in Tonerde und Alkali selbsttätig beim Erkalten der Lösung
eintritt und somit die dadurch regenerierte Alkalilauge ständig nach entsprechender
Rufheizung wieder zur erneuten Auflösung des tonerdehaltigen Niederschlages verwendet
werden kann.