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Verfahren zum kontinuierlichen AufschluB von Bauxit Der Aufschluß
von Bauxit nach dem klassischen diskontinuierlichen Bayer-Verfahren mittels Natronlauge
erfordert einen großen Wärmebedarf. Es ist häufig versucht worden, den Aufsehluß
kontirtuierlich zu gestalten. Doch scheiterte dieses meist daran. daß der Wärmeaustausch
zwischen Laugen mit Ueststoffgehalten. 1_auge-Bauxit-Gemisch auf der einen, Lauge-Aufschluß-Rückstand
auf der anderen Seite, unzureichend war, weil die Wärmeaustauscher schnell verkrusteten
und dadurch der \Värmedurch@garigskoeffzieyt rasch kleine Werte annahm. Dieses machte
entweder sehr häufige Reinigung oder sehr große Wärmeaustauscher erforderlich. Beide
:Maßnahmen machten aber die Vorteile, die durch den geringeren Dampfverbrauch erzielt
werden konnten, zunichte, da die Aufwendungen für die Reinigung oder die Anschaffung
unverhältnismäßig großer Vor-wärmer groß wurden. Man umging dann den direkten Wärmeaustausch
des Lauge-Rückstand-Gemisches dadurch, daß man diese Feststoff enthaltende Lauge
entspannte und den entwickelten Dampf für die Erwärmung an das zum Aufschluß kommende
Gemisch benutzte. Dieses stellte bereits einen Fortschritt dar. Doch ist es besonders
das aufzuwärmende Bauxit - Lauge - Gemisch, das zu schneller Verkrustung in den
Vorwärmern neigt, weil ein Teil des Bauxites bereits bei der Vorwärmung aufgeschlossen
wird und die im Bauxit enthaltene Kieselsäure ein schnelleres Lösungsvermögen hat
als die Tonerde. Dadurch bildet sich besonders bei Temperaturen oberhalb i2o° eine
Natrium-Alumiriium-Silicat-Verbindung, dieBauxit einschließt und fest an den Wänden
der Wärmeaustauscher haftet. Der Wärmedurchgangskoeffizient dieser Ablagerungen
ist klein, so daß bereits
selbst bei geringen Schichten eine schlechte
Wärmeübertragung vorhanden ist.
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Es ließ sich also auf diese Weise auch kein bedeutender Wärmegewinn
erzielen. Der Wärmeaustausch kann nur mit reinen Laugen ohne Feststoffe wärmewirtschaftlich
erfolgen. Zwar scheiden auch reine Aluminatlaugen infolge der stets darin gelösten
Kieselsäure eine Siliciatverbindung ab. Doch ist der Zeitraum sehr viel länger,
und die Ablagerungen sind viel leichter durch eine Säure-oder mechanische Behandlung
von den Austauscherwänden zu entfernen. Sie erreichen auch niemals die Stärke der
bei Gegenwart von Bauxit entstandenen Abscheidungen.
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ach der Patentschrift 665-495 wird Bauxit kontinuierlich nach dem
Turmaufschlußverfahren aufgeschlossen, wobei der Bauxit in stückiger Form in hohe
Türme, genannt Autoklaven, gefüllt und von der \ atronlauge ohne Festsubstanz durchströmt
wird. Dabei wird die .Lauge durch den Dampf vorgewärmt, der bei der Entspannung
der die Türme verlassenden gesättigten, klaren Al.uminatlattge entsteht. Hierbei
ist das Problem des Wärmeaustausches in technisch guter Weise gelöst, da hierfür
Laugen ohne Feststoffe verwendet werden. Das Verfahren erfordert infolge des kontinuierlichen
Wärmeflusses ein Minimum an Wärme. Ein gewisser Nachteil dieses Verfahrens ist jedoch
der große Awtoklavenraum, weil die Aufschlußgeschwindigkeit stückigen Bauxites naturgemäß
geringer ist als die von fein gemahlenem Bauxit, wie er allgemein zum Aufschluß
verwendet wird.
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Nach der amerikanischere Arbeitsweise mit Bauxiten tropischer Lagerstätten
wird ein konitinuierlicher Aufschluß von Bauxit durchgeführt, indem der zur Vorwärmung
und zum Aufschluß kommende Laugestrom geteilt wird. Die Hauptmenge der reinen Lauge
wird in Wärmeaustauschern, die die Wärme der vom Aufschluß kommenden Lauge in Form
des durch Entspannung gewonnenen Dampfes verwenden, aufgeheizt. Ein kleiner Teil
der Lauge wird mit dem gemahlenen Bauxit zu einer Suspension angerührt und diese
durch eine Pumpe @in dem Autoklavenraum mit dem vorgewärmten Hauptanteil der Lauge
vereinigt. Die Aufheizung dieses kleinen Laugenanteile.s mit dem Bauxit bis zur
Aufschlußtemperatur erfolgt in den Autoklaven selbst. Dieses Verfahren ist brauchbar
für Bauxite tropischer Herkunft, da diese die Tonerde in einer Form enthalten, die
bei wesentlich niedrigerer Temperatur und dementsprechend niedrigem Druck wirtschaftlich
aufgeschlossen werden können. Der in den Aufschlußautoklaven bestehende .Druck läßt
sich leicht durch einstufige Zentrifugalpumpen, die den Hauptanteil der reinen Lauge
und das Bauxit-Lauge-Gemisch fördern müssen, erzielen.
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Bei europäischen Bauxiten versagt jedoch diese Methode, da diese die
Tonerde in einer Form enthalten, die nur bei hohen Temperaturen aufschließbar sind.
Der dieser Temperatur entsprechende Druck liegt weit oberhalb der Förderhöhe einstufiger
Zentrifugalpumpen. :Mehrstufige Zentrifugalpumpen scheiden jedoch für die Förderung
eines Bauxit-Lauge-Gemisches aus, weil der Verschleiß des Pumpenkörpers und der
empfindlichen Laufräder hierin zu groß ist, als daß ein wirtschaftlicher Betrieb
durchführbar wäre. Auch bei Verwendung von Kolbenpumpen zur Förderung der Bauxitsuspension
treten an den Zylindern und den vorhandenen Ansaug- und Druckventilen dieser Pumpen
große X'erschleiß@@-irkungen durch die harten Bauxitpartikel auf, so daß ein sicherer
kontinuierlicher Betrieb bei dem erforderlichen hohen Druck nicht gewährleistet
ist. Derzeit gibt es noch keine genügend sichere Möglichkeit, ein solches Gemisch
aller europäischer Bauxite mit Lauge hei dem in Frage kommenden Druck zu fördern.
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Um nun den aufzuschließenden Bauxit mit dem Hauptanteil der vorgewärmten
reinen Lauge, die durch eine mehrstufige Zentrifugalpumpe gegen den der Aufschlußtemperatur
entsprechenden höheren Druck gefördert werden kann, zu vereinigen und in den Aufschlußautoklaven
zu fördern, wurde folgendes neue Verfahren entwickelt.
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Die Hauptmenge A der reinen Lauge wird itt üblicher Weise mittels
einer Multicellularpumpe t. deren Förderhöhe dem Aufschlußdruck entspricht. durch
die Vorwärmer 2 und in die Aufschlußautoklaven 3 gedrückt. Ein kleiner Teil dieser
Lauge B wird abgezweigt und in einem -.Mischer .; mit dem gemahlenen Bauxit zu einer
Suspension angerührt. Diese Suspension C fließt durch den oberhalb angebrachten-
Mischer infolge der Schwerkraft in einen leeren Autoklaven 6 oder wird mittels einer
Pumpe 5 von geringer Förderhöhe in diesen hineingedrückt. Dieser Vorautoklav wird
dann nach der Füllung geschlossen und darauf mittels Luft, indifferentem Gas oder
Dampf hierin ein Druck erzeugt, der wenig höher ist als der in dem Aufschlußautoklaven
3 vorhandene Druck. Hierdurch wird nach Öffnen des Ablaßventils dieses Vorautoklaven
die Bauxit-Lauge-Suspension C mit dem von den Vorwärmern kommenden Hauptanteil r1
der heißen Lauge in einem Dosierapparat vereinigt und dem Aufschlußautoklaven 3
zugeleitet. Ist der Autoklav leer, welches durch[ eine elektromagnetische Anzeige
erfolgt. wird automatisch auf einen zweiten, inzwischen mit Bauxitsuspension gefüllten
und bereits unter Druck befindlichen Vorautoklaven 7 umgeschaltet, so daß keine
Unterbrechung in der kontinuierlichen Zugabe des Bauxitgemisches C zu der heißen
Aufschlußlauge A entsteht. Zum Aufschluß werden in üblicher Weise mehrere hintereinandergeschaltete
Autoklaven benutzt. Zwei Vorautoklaven können zur Beschickung mehrerer Gruppen von
Aufschlußautoklaven dienen. Die Abstimmung und Regelung des in den Vorautoklaven
herrschenden Druckes mit dem Aufschluß-druck bzw. dem Druck, der dem heißen Hauptlaugestrom
entspricht, wird mittels eines Druckreglers vorgenommen. Dadurch, daß diese Geräte
bzw. ihre Fühlorgane nicht in Feststoff enthaltenden Laugen arbeiten, ist eine sichere
Regelung
und damit ein kontinuierlicher Laugenfluß gewährleistet.
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Verwendet maii in den Vorautoklaven zur Druckerzeugung direkten Darrnpf
von höherer Spannung, so hat dieses noch den Vorteil, daß die Aufheizung der Bauxitsuspension
C in den Aufschlußautoklaven 3 nicht mehr zu erfolgen braucht, sondern die 'Mischung
mit derselben Temperatur eintritt wie der Hauptlaugestrom. Die Heizung mittels direktem
Dampf hat auch noch den Vorteil, daß hierdurch eine gute Rührwirkung im Vorautoklaven
eintritt und auf ein mechanisches Rührwerk verzichtet «erden kann. Da an der am
Boden des Vorautoklaven liegenden Eintrittsstelle für den Dampf sich infolge der
größeren Dekantationsgeschwindigkeit stets die gröberen Bauxitpartikel befinden,
werden diese durch die an der Eintrittsstelle des Dampfes vorhandene hohe Temperatur
partiell aufgeschlossen und dadurch weiter zerkleinert. Es ist infolgedessen bei
dieser Arbeitsweise auch eine sehr feine 'Zahlung des Bauxites nicht erforderlich,
wodurch eine weitere Ersparnis an Faiergie eintritt. Die den @ufschlußautoklaven
verlassende Aluminatlauge D mit dem Aufschlußrückstand wird dann in bekannter Weise
in mehreren Stufen 8 entspannt und der dabei entwickelte Dampf in ebensoviel Vorwärmerstufen
zur Aufheizung des reinen Hauptlaugestromes A benutzt.