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Verfahren zur Fällung von Tonerdehydrat aus Alkalialuminatlösungen
Bei der Abscheidung von Tonerdehydrat nach dem Bayerv'erfahren wird in bekannter
Weise die nach Abtrennung des Rotschlamms erhaltene Aluminatlauge dem Zersetzungs-
oder Ausrührprozeß zugeführt. Diese Lauge hat bei einem Alkaligehalt von beispielsweise
i2o bis =5o g11 Na20 und einer gelösten Tonerdemenge, die einem molekularen Verhältnis
von A1203: Na20 = i : 1,8 bis 2,o entspricht, eine Temperatur von etwa 9o° C und
wird vor dem Beginn der Zersetzung auf Temperaturen, die vorzugsweise im Gebiet
von 45 bis 65° C liegen, abgekühlt. Danach erfolgt zur Einleitung und beschleunigten
Fortführung der Zersetzung die Impfung der Lauge mit Tonerdehydrat.
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Es ist bekannt, daß die physikalische Beschaffenheit dieses Erregerhydrates
einen sehr wesentlichen Einfluß auf die rationelle Durchführung des Ausrührprozesses
hat. Nach Gmelin, »Aluminiumcc, Teil B, System 35, S. 33, »entsteht der beste Erreger
durch Ausrühren zwischen 25 und 35°C. Oberhalb 35°C fällt das Al (0H)3 zu grobkristallinisch
aus. Im laufenden Betrieb wird immer nur das unter günstigsten Umständen ausgefallene
Hydrat zum Impfen benutzt«. Es wird ferner, wie von A. Didde in Compt. rend. i i6
(I893)
5o9, mitgeteilt, in der Industrie das aus Aluminatlaugen mit Kohlensäure gefällte
Tonerdehydrat für das Impfen benutzt.
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Das Bestreben geht dahin,. den Ausrührprozeß durch geeignete Wahl
und Dosierung des Erregerhydrates so zu leiten, daß die Lauge möglichst schnell
einen ausreichend hohen Anteil der gelösten Tonerde als gut filtrierbares Hydrat
ausscheidet. So gelingt es ohne weiteres, durch verstärkte Impfstoffzugabe oder
Verwendung besonders wirksamen Impfstoffes die Ausrührgeschwindigkeit zu steigern.
Nachteilig ist jedoch, daß das erzeugte Hydrat nun in feinerer Beschaffenheit anfällt,
schließlich bei Überimpfung sich kaum noch filtrieren und auswaschen läßt und bei
der nachfolgenden Calcinierung wegen übermäßig großer Verstaubung schwer zu verarbeiten
ist. Bei der seither üblichen Arbeitsweise lassen sich. die zwei erwähnten Hauptforderungen
nicht vereinen. Es sei denn, man nimmt den Nachteil der Laugenverdünnung in Kauf
und setzt die Alkalikonzentration unter Beibehaltung des Molverhältnisses von i
: i,8 bis 2,o aus dem Gebiet von etwa =4o g Na2O/1 auf etwa i2o g Na20/1 herab.
Wenn auch bei Verarbeitung dieser verdünnten Laugen die Ausrübrgeschwindigkeit und
die Kornbeschaffenheit des erzeugten Tonerdehydrates befriedigten, so läßt doch
folgender offensichtlicher Mangel diese Arbeitsweise als eine Notlösung erkennen:
höherer Dampfverbrauch bei der für den nachfolgenden Bauxitaufschluß im Aütoklav
nötigen Eindampfung der Laugen und, da die zirkulierende Lauge nur mit einer geringen
Tonerdemenge beladen werden kann, erhöhte Anforderungen an Behälterraum, Pumpen
und Kraftbedarf.
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Das erfindungsgemäße Verfahren umgeht diese Schwierigkeiten in wirksamer
Weise dadurch, daß die Erregermenge nicht auf einanal, sondern im Verlauf des Ausrührprozesses
in mehreren Portionen verteilt zugesetzt wird. Für den praktischen Betrieb hat sich
eine Aufteilung in zwei Stufen als ausreichend erwiesen. Zur Einleitung des Vorganges
genügt es, '/,bis 1/3 der benötigten Erregermenge sofort, den Rest jedoch
erst dann zuzufügen, wenn 4o bis 6o % der ausrührbaren Tonerde bereits ausgefallen
sind. Dies ist erfahrungsgemäß nach 8 bis 16 Stunden geschehen. Es entsteht auf
diese Weise unter weitgehender Vermeidung der Gefahr des Überimpfens aus Laugen
von vorteilhaft hoher Konzentration mit befriedigender Geschwindigkeit ein gut filtrierbares
körniges Tonerdehydrat.
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In sinngemäßer Änderung der beschriebenen Arbeitsweise hat es sich
als zweckmäßig herausgestellt, für die erste Impfstufe statt feineren Erregers gröberes
Impfhydrat oder auch grobes Produktionshydrat zu benutzen. Da die Erregerwirkung
um so kleiner ist, je gröber der Impfstoff vorliegt, maß in gleichem Maße seine
Menge entsprechend höher gesetzt werden. Als besonders - wirksam wurde gefunden,
den groben Impfstoff vor der Zugabe in das mit gekühlter Lauge gefüllte Ausrührgefäß
mit ungekühlter etwa go° C heißer Lauge anzuteigen. Nachdem etwa "4o bis 6o 0/0
der ausrührbaren Tonerde sich ausgeschieden haben, wird mit feinerem Impfhydrat
weitergeimpft. Das erzeugte Tonerdehydrat ist besonders grobkörnig, der erzielte
Ausrühreffekt liegt noch höher als bei der zuerst beschriebenen Ausrührweise.
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Der Vorteil der Impfstoffzugabe in mehreren Stufen kann in .zweierlei
Weise nutzbar gemacht werden. Es können. entweder bei Aufwendung einer üblichen
Erregermenge Ausrühreffekt und Beschaffenheit des Hydrates verbessert werden, oder
es wird unter Verzicht auf die erhöhte Ausrührgeschwindigkeit Impfstoff durch die
rationellere Form der Impfung eingespart.
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Beispiel i 400 m3 Aluminatlauge von 6o° C mit einem spezifischen Gewicht
von 1,235 und einem Gehalt von =35,= g/1 Na20 und 117,2 g/1 A1203 werden mit 40
1113 Impfschlamm, der 28oo kg A1203 in Form von Trihydrat enthält, versetzt. Nach
41/2tägigem Ausrühren ist die Lauge so weit an Tonerde verarmt, daß sie ein molekulares
Verhältnis von A1203: Na20 = 1 : 3,88 aufweist. Damit sind, rechnerisch ermittelt,
bei einem Ausrühreffekt von 51,Z 0/0 24,0 t A1203 als Tonerdehydrat von normaler
Beschaffenheit gefallen. Das filterfeuchte Produkt enthält 51,5 % A1203 Wird das
getrocknete Gut durch ein =o ooo-Maschen-Sieb getrieben, so verbleiben 8,o 0/0 Siebrückstand.
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Beispiel e 400 1113 6o° C warme Aluminatlauge vom spezifischen Gewicht
1,241 mit 136,o g/1 Na20 und 118,o g/1 A1203 werden mit 50 m3 Impfschlamm
von Beispiel i versetzt. Nach 41/2tägigem Ausrühren hat sich ein Molverhältnis von
Z : 4,05 eingestellt. Von der eingeführten Tonerde sind somit 53,2 0/0, 25,1
t A1203, aasgerührt worden. Das Hydrat läßt sich schwer filtrieren und auswaschen,
es enthält als filterfeuchtes Gut 48,o % A1203. Die Siebanalyse ergibt 2,80/, Rückstand
(=o ooo Maschen).
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann dagegenbeispielsweise folgendermaßengearbeitetwerden:
400 m3 6o° C warme Aluminatlauge vom spezifischen Gewicht 1,238 mit 135,7 g/1 Na20
und 117,7 g/1 A1203 werden mit 12 m3 Impfschlamm von Beispiel i verrührt. Nach 16
Stunden wird ein Molverhältnis von 1: 2,78 festgestellt, worauf 38 m3 Impfschlamm
zugefügt werden. Nach 41/2 Tagen ist das Molverhältnis auf i : 4,o8 gestiegen, und
es sind hiernach von der eingeführten Tonerde 53,5 %, 25,2 t A1203, gefällt worden.
Das gut filtrierbare Hydrat enthält filterfeucht 52,1% A1203 und hinterläßt 12,2
% Rückstand auf dem =o ooo-Maschen-Sieb.
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Außerdem kann folgendermaßen gearbeitet werden: 370 m3 Aluminatlauge
mit einer Temperatur von 6o° C und einem spezifischen Gewicht von 1,240, 135,9 g
Na20 und =18,o g A1203 enthaltend, werden mit 15 000 kg grobem Tonerdehydrat
(etwa 7,9 t A1203)
angeimpft. Das Hydrat wird mit go° C warmer Aluminatlauge
in solcher Menge angeteigt, daß der Behälter 400 m3 Lauge enthält. Nach 8 Stunden
wird ein Molekularverhältnis von 1: 2,57 erreicht, worauf mit 40 m3 Impfschlamm
von der üblichen Beschaffenheit fertiggeimpft wird. Die analytische Kontrolle der
Lauge zeigt nach 41/2 Tagen ein Molekularverhältnis von i : 4,2o an, damit einen
Ausrühreffekt von
54,9 °/o und die Erzeugung von 25,9 t A1203 in
Form von Hydrat. Die Filtration liefert bei guter Leistung ein Hydrat mit 52,8 °/o
Ä1203. Es werden 28,8 °/o Siebrückstand (io ooo Maschen) ermittelt.