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Verfahren zur Herstellung von Aluminiumhydroxyd Gegenstand des Patentes
841 .15o ist ein Verfahren zur Herstellung von Aluminiumhydroxyd aus Mineralien,
die Aluminiumverbindungen, insbesondere Aluminiumsilicate, enthalten und bei denen
man eine innige, fein, vorzugsweise in nassem Zustand gemahlene Mischung des aluminiumhaltigen
Minerals mit Kalkstein oder Kalk, einer Alkaliverbindung, wie Natriumsulfat, und
einer Fluorverbindung bis zur Bildung von Alkalialuminat, jedoch unter Vermeidung
der Bildung verglaster Stoffe, erhitzt, das calcinierte Produkt, gegebenenfalls
nach Mahlen, mit Wasser behandelt, nach Trennung der sich ergebenden Alkalialuminatlösung
von den unlöslichen Stoffen die Lösung mit Kohlendioxyd behandelt und das hierdurch
ausgefällte Aluminiumhydroxyd abtrennt.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Verbesserung dieses
Verfahrens, die sich insbesondere auf das Auswasch- und Auslaugverfahren bezieht,
mittels dessen das Alkalialuminat aus dem durch Erhitzen der Ausgangsmischung gewonnenen
Produkt entfernt wird, sowie auf die Vorstufe dieses Verfahrens.
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Die vorliegende Erfindung betrifft insofern die Verbesserung von Verfahren,
durch welche Kaolin, Mergel sowie verwandte Materialien in wertvolle Produkte übergeführt
werden können, ebenso Verbesserungen
für die Gewinnung von Aluminium
und dessen Verbindungen.
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Die Erfindung bringt vor allem eine Verbesserung der Auslauge- und
Auswaschverfahren, wie sie in den Verfahren für die Gewinnung der obenerwähnten
Stoffe zur Anwendung kommen. Sie ist weiterhin verwendbar bei allen Auslaugeverfahren,
bei welchen das Material infolge der Gegenwart gewisser Formen von Tonerde und/oder
Kieselsäure die Neigung hat, in Gelform überzugehen, bevor der Auslaugeprozeß so
zu Ende geführt werden kann, daß das Maximum an löslichen Substanzen aus dem Material
gewonnen wird.
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Ein Zweck der Erfindung ist es, eine Auslaugemethode aufzuzeigen,
welche nachteilige physikalischchemische und mechanische Zustände überwindet, die
sich in Lösungsverlusten auswirken, wie sie im allgemeinen bei dem Auslaugen der
hier angeführten Materialien auftreten.
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Zur Veranschaulichung eines Verfahrens, bei welchem die Erfindung
in besonders günstiger Weise anwendbar ist, wird im folgenden eine Beschreibung
eines solchen Verfahrens unter besonderer Hervorkehrung der einzelnen Verfahrensstufen
gegeben.
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Das Verfahren, wie es bei der Behandlung von Kaolin, Mergel oder solchen
Materialien angewendet wird, die Silicium, Aluminium, Calcium und Alkalien, wie
z. B. Feldspate, besonders Anorthosit, Schieferton, Ton usw., und unreinen Bauxit
enthalten, ist wie folgt: Das Rohmaterial wird zerkleinert und, falls solches angewandt
wird, das, wie es z. B. bei Kaolin der Fall ist, Silicium, Eisen und Aluminium,
nicht aber Calcium enthält, wird Kalkstein oder anderes Material mit hohem Calciumgehalt
zugesetzt. Bei der Zubereitung der Materialien ist der relative Anteil der verschiedenen
Komponenten für die Durchführung des Verfahrens nicht von wesentlicher Bedeutung.
Nachdem die Materialien zerkleinert sind, passieren sie eine Schlammühle, in welcher
sie mit einer tauben Lösung gemischt und gemahlen werden, wobei sich ein Schlamm
bildet.
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Natrium- oder andere Alkaliverbindungen sind für die Durchführung
des Prozesses erforderlich und werden in Lösung zugesetzt, und zwar zu dem, was
hier als taube Lösung bezeichnet ist. Es muß eine genügende Menge von Natrium oder
anderem Alkali vorhanden sein, um dem insgesamt enthaltenen Aluminium die Möglichkeit
zu geben, sich mit dem Alkali zu verbinden, um Natrium- bzw. Alkalialuminat zu bilden.
Fluorverbindungen, insbesondere Flußspat, werden der Rohmischung bzw. dem Schlamm
als Flußmittel oder Katalysator zugegeben, und zwar in einer :Menge von r/2 bis
3 Gewichtsprozenten der übrigen in der Mischung enthaltenen trockenen Materialien.
Die Rohmischung passiert dann einen Trockenofen mit einer Temperatur von annähernd
40o bis 55o°, in welchem die nicht chemisch gebundene Wassermenge weitgehend verdampft.
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Aus dem Trockenofen wird das getrocknete Rohmaterial in einen Calcinierungsofen
gebracht, der eine Temperatur von ungefähr iooo bis ii5o° hat und in welchem das
getrocknete Material calciniert bzw. gesintert wird, wobei feste Körper gebildet
werden. Eine typische Analyse des so erhaltenen gesinterten Materials ist: 25,47°/o
SiO2, 2,46% Fe2O3, 14,97"/0 AIA, 46,84°/o Ca0, io,28% Na2O.
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In dieser Analyse ist der Einfachheit halber die chemische Berechnung
der Materialien einschließlich des Siliciums so angegeben, als ob sie in Form ihrer
Oxyde vorliegen würden. Tatsächlich jedoch können sie in Form eines Hydroxyds, Carbonats
oder anderer Salze vorliegen, oder zwei Metalle können in Form eines Doppelsalzes
verbunden sein.
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. Die Sintermasse, die aus dem Sinterofen entnommen ist, 'wird in
eine Mühle eingebracht, wo sie gemahlen und anschließend durch ein Sieb mit 576
Maschen je Quadratzentimeter geführt wird. Darauf wird sie mit der tauben Lösung
benetzt und bildet dann einen Sinterschlamm. An dieser Stelle ist es von wesentlicher
Bedeutung, daß genügend Alkali, wie z. B. Natriumcarbonat, zugesetzt wird, damit
sich eine stabile Alkalialuminatlösung bilden kann. Vorzugsweise wird eine ausreichende
Stenge von Natriumcarbonat zugesetzt, um ein Molverhältnis von mindestens
zu erzielen, das bis 1,9 gehen kann. Sofern nicht überschüssiges Natrium in der
Lösung enthalten ist, würde Tonerde vorzeitig aus der Lösung ausfallen und so aus
dem Verfahren für die Gewinnung von Aluminiumhydroxyd verlorengehen.
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Der Sinterschlamm aus der Sintermühle passiert dann eine Auslaugeapparatur.
Hierbei kann es sich um die übliche Form von Auslaugeapparaten, wie z. B. einen
gewöhnlichen Tank, handeln. Besser wird jedoch die übliche Form eines Auslaugetanks
genommen, der mit einer Reihe von Rührern und Absetzgefäßen ausgerüstet ist, die
geeignet sind, das Wasser mit dem Sinter zu mischen, aus dem Sintermaterial im wesentlichen
alle darin enthaltenen wasserlöslichen Komponenten zu lösen und den unlöslichen
Rückstand in einen Behälter überzuleiten, aus dem dieser abgezogen werden kann,
um daraus das gewünschte Produkt mittels weiterer hierfür geeigneter Verfahren herstellen
zu können.
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Es wurde gefunden, daß, wenn die gemahlene Sintermasse einfach mit
Wasser oder sogar einer Lösung gemischt wird, die einen Überschuß an Natrium enthält,
sich ein Gel bildet, das nicht ausgelaugt wird. Bei Verfahren der beschriebenen
Art muß eine heiße Lösung angewendet werden. Hierbei vollzieht sich die Gelbildung
schneller und ausgeprägter als bei der Verwendung von kalten Lösungen. Bei der Behandlung
von Materialien der hier erwähnten Art wurde gefunden, daß der Auslaugeprozeß ungefähr
3o bis 40 :Minuten beansprucht, wobei die ersten 2o Minuten für die Bewegung und
die restliche Zeit für das Absetzen und Dekantieren aufgewendet wird. Wenn jedoch
nur Wasser angewendet wurde, so zeigte sich, daß sich i bis 7 Minuten nach Beginn
des Auslaugeprozesses bereits ein Gel bildete. Unter diesen Bedingungen blieb ein
großer Teil der festen Substanzen in dem Gel in Suspension, setzte sich nicht ab
und verhinderte so eine erfolgreiche Dekantierung.
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Zur Verhinderung des Eindickens oder Gelierens des Sinterschlammes,
der aus dem Natriumaluminat
und Calciumsilicat enthaltenden Sinter
hergestellt ist, wird eine geringe Menge löslicher Zucker, Melasse oder Maissirup
oder ähnliches Material zugesetzt, das hier kurz als Zucker bezeichnet wird. Hierdu-ch
wird eine solche Konditionierung des Schlammes erreicht, daß die Zeit der Eindickung
so weit verlängert wird, daß der gewünschte Extrakt an konzentriertem Natriumaluminat
ausgelaugt und die anschließenden Waschprozesse durchgeführt werden können. Die
Menge an Zucker, Melasse, Maissirup oder ähnlichen Produkten, die hierfür erforderlich
sind, kann von etwa 0,2 bis 2 Gewichtsprozent der Sintermasse betragen.
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Da, wo Zucker, Melasse oder Maissirup, wie oben beschrieben, zugesetzt
wurde, war die Mischung noch nach istündiger Bewegung flüssig. Eine solche Zeit
ist völlig ausreichend, um den Auslaugeprozeß durchzuführen und im wesentlichen
alle löslichen Aluminate aus der Sintermasse zu gewinnen.
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Die in der Auslaugeapparatur gebildete Lösung besteht weitgehend aus
Natriumaluminat, in dem noch etwas Kieselsäure und Silicate enthalten sind, wobei
sich der Zucker ebenfalls noch in der Lösung befindet. Bei Durchwzrblung der Lösung
mit Kohlendioxyd wird eine gründliche Mischung erzielt, und es entsteht aus dem
in der Lösung enthaltenen Natriumaluminat wasserlösliches Natriumcarbonat und wasserunlösliches
Aluminiumhydroxyd. Die Gewinnung des Aluminiumhydroxyds aus der Lösung und seine
Weiterverarbeitung kann mittels jeder beliebigen weiteren Behandlung nach bekannten
Methoden durchgeführt werden.