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Vorbehandlung kieselsäurehaltiger Tonerdemineralien für den Aufschluß
mit Säuren in stückiger Form Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbehandlung
kieselsäurehaltiger Tonerdemineralien für den Aufschluß mit Säuren in stückiger
Form, dessen erfinderisches Merkmal darin besteht, das in die stückige Form gebrachte
Rohgut zu glühen und dann eine durch das Glühen um die einzelnen Stücke gebildete
Hülle auf mechanischem Wege ohne Aufhebung der Stückform zu zerstören, um so den
Angriff der Säure zu erleichtern.
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Die kieselsäurehaltigen Tonerdemineralien, z. B. Tone und Kaoline,
müssen vor dem Aufschluß mit Säuren, z. B. schwefliger Säure, geglüht werden, damit
die Tonerde, die in den Kaoliniten der Tonerdemineralien enthalten ist, säurelöslich
wird. Ein grubenfeuchter Niederlausitzer Ton der Zusammensetzung: 35,6 °/o Glühverlust
(einschließlich Feuchtigkeitswasser), 24,80/0 A1203, 1,80/, Fe203, 1,50/, Ti02>
36,o % Si02 zeigt z. B. eine optimale Löslichkeit von etwa 7o bis 8o °/o
der Tonerde in einem Temperatur= gebiet von etwa 6oo bis 8oo°. Unterhalb und oberhalb
dieses Temperaturgebietes ist die Löslichkeit der Tonerde nur gering, namentlich
zeigt ein geringes Überschreiten der Höchsttemperatur von 8oo° ein schnelles Absinken
der Tonerdelöslichkeit.
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Die Löslichkeit der Tonerde wurde nach der allgemein üblichen Methode
mit überschüssiger 6°/oiger Salzsäure bestimmt, die man bei etwa 8o° 2 Stunden auf
den gemahlenen geglühten Rohstoff einwirken läßt.
Es hat sich herausgestellt,
daß es bei dem Glühen der Rohstoffe in direktem Feuer in keinemFalle möglich ist,
den Grad der Löslichkeit der Tonerde zu erreichen, den man bei einem Vorversuch
mit einem in einer Muffel geglühten und dann gemahlenen Rohstoff erzielt. Wenn man
den Aufschlußrückstand des in einem direkt beheizten Drehofen geglühten Gutes betrachtet,
so findet man, daß viele Stücke des Rückstandes schon äußerlich noch vollkommen
dem geglühten Rohstoff vor der Behandlung mit Säure gleichen. Eine chemische Untersuchung
dieser Stücke ergibt, daß sie auch noch dieselbe Zusammensetzung zeigen wie der
geglühte Ausgangsstoff. Merkwürdigerweise werden diese Stücke aber sofort gut säurelöslich,
wenn man sie bricht. Das ist ein Beweis dafür, daß sie beim Glühen im direkten Feuer
an ihren Oberflächen überbrannt werden, so daß sie mit einer säureunlöslichen Hülle
umgeben werden, die den Zutritt der Säure verhindert. Sprengt man aber diese Hülle,
so kann die Säure ungehindert zu den löslichen Bestandteilen im Innern der Stücke
gelangen.
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Auf dieser Erkenntnis ist vorliegende Erfindung aufgebaut. Sie will
den bestmöglichen Aufschluß der kieselsäurehaltigen Tonerdemineralien erzielen,
und sie löst diese Aufgabe dadurch, daß sie das Aufschlußgut in eine Form überführt,
in der es für die Aufschlußsäure am besten angreifbar ist. Das geschieht in der
Weise, daß das Aufschlußgut in Stückform geglüht und dann die durch das Glühen um
die einzelnen Stücke gebildete Hülle zerstört wird, um so den Angriff der Säure
zu erleichtern.
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Es hat sich bei dem Aufschluß der kieselsäurehaltigen Tonerdemineralien
mit schwefliger Säure als zweckmäßig erwiesen, mit ruhendem Rohstoff in Stückform
und strömender Säure zu arbeiten. Würde man den Rohstoff fein mahlen, wie das bisher
üblich war, so würden die feinen Teilchen von der durchströmenden Säure mitgerissen
und zum Teil entfernt werden. Teilweise würden sie aber auch eine Verschlammung
des Aufschlußgefäßes herbeiführen. Die Säure würde keinen Durchfluß mehr finden,
und der Prozeß würde zum Stillstand kommen. Benutzt man aber das Rohmaterial in
dem Aufschlußgefäß in Stückform, dann treten diese Nachteile nicht ein. Man stellt
diese Stückform möglichst schon vor dem Glühen her.
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Man hat zwar dieses Arbeiten mit ruhendem Rohstoff in Stückform und
strömendem Aufschlußmittel schon bei dem alkalischen Verfahren zur Anwendung gebracht,
aber man hat diese Stückform erst nach dem Glühen durch grobes Vermahlen des Glühgutes
hergestellt, während gemäß der Erfindung das Rohgut schon vor dem Glühen in die
Stückform gebracht wird, die nach dem Glühen möglichst aufrechterhalten wird, zu
welchem Zweck man das Mahlen nach dem Glühen gänzlich vermeidet. Man zerstört nur
die säureunlösliche Hülle, die sich durch das Glühen um die einzelnen Stücke bildet,
indem man diese Stücke leicht anbricht. Man braucht bei dem alkalischen Aufschluß
auch nicht so vorsichtig zu arbeiten, wie in diesem Falle, weil das Glühen des Rohgutes,
das bekanntlich in der Regel Bauxit, also ein sehr kieselsäurearmer Stoff ist, bei
verhältnismäßig niedriger Temperatur von etwa Zoo bis 400' stattfindet, während
man die kieselsäurereichen Stoffe, z. B. Ton, bei viel höheren Temperaturen, nämlich
bei 6oo bis 8oo° glühen muß. In jenem Falle bildet sich überhaupt keine säureunlösliche
Hülle um die einzelnen Stücke, die man vorsichtig entfernen müßte, sondern man kann
das Gut nach dem Glühen einfach auf die gewünschte Korngröße vermahlen, wobei es
gar nicht sosehr darauf ankommt, die Bildung kleiner Teilchen zu vermeiden, denn
die Gefahr der Verstopfung der Durchlaßkanäle ist hier nicht so groß wie im Falle
des Aufschlusses kieselsäurereicher Tonerdemineralien, bei dem sich ein sehr großer
Kieselsäurerückstand bildet, während dort die geringen Mengen Kieselsäure, die überhaupt
vorhanden sind, mit in Lösung gehen und nur kleinere Mengen Eisen- und Titanoxyd
im Rückstand bleiben.
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Damit die Stückform, die beim Glühprozeß bereits vorlag, beim Aufschlußprozeß
möglichst erhalten bleibt, vermeidet man demnach das Mahlen nach dem Glühen. Die
säureunlösliche Hülle, die sich durch das Glühen um die einzelnen Stücke bildet,
zerstört man dadurch, daß man die Stücke leicht anbricht. Auf diese Weise macht
man der Säure das Innere der Einzelstücke leicht zugänglich. Durch das leichte Anbrechen
der Einzelstücke wird die Stückform an sich nicht zerstört, und es bleiben die Vorteile
der Säurebehandlung des ruhenden Rohstoffes in Stückform erhalten, wobei trotz der
Stückform der Angriff der Säure in weitgehendstem Maße erfolgt. Zweckmäßig benutzt
man zur Zerstörung der säureunlöslichen Hülle einen Walzenstuhl, dessen Walzen so
eingestellt sind, daß sie ein Brechen der geglühten Rohgutstücke verursachen, nicht
aber ein Feinmahlen. Führt manmit einem solchen geglühten und angebrochenen Rohstoff
den Säureaufschluß aus, so erzielt man stets die dem Rohstoff zukommende bestmögliche
Löslichkeit der Tonerde. Vergleichsbeispiele i. Niederlausitzer Rohton der eingangs
erwähnten Zusammensetzung wurde mit einem Tonschneider zerkleinert und gab nach
dem Durchsatz durch einen direkt beheizten Drehofen, in dem der Ton in der heißesten
Zone ungefähr 8oo° erreichte, ein verschieden gekörntes Glühprodukt. Wurde dieses
Glühprodukt gemahlen, so konnte seine A1203-Löslichkeit zu 700(o gefunden werden.
Füllte man aber einen Reaktionsturm von 3o cbm Inhalt mit 2o t des genannten stückigen
Glühtones und leitete man darüber bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck so
lange wäßrige schweflige Säure, die bei gewöhnlicher Temperatur übersättigt war,
bis der Ton keine Tonerde mehr abgab, dann betrug die Löseausbeute an A1203 nur
5o o/,. Der erhaltene feuchte Rückstand wog 27 t und enthielt noch 14,i % A1203.
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2. Mit demselben Ton, wie im Beispiel i angegeben, der jedoch nach
dem Glühen durch zwei gegenläufige Walzen, die voneinander einen Abstand von 15
mm hatten, geschickt worden war, so daß die säureunlösliche Hülle aufgebrochen wurde,
wurde unter gleichen Bedingungen wie bei Beispiel i der Säureaufschluß durchgeführt.
Der feuchte Rückstand, der auf diese Weise erhalten wurde, war gleichmäßig aufgeschlossen,
wog
24,4 t und enthielt noch 9,9 °/° A1203. Die Ausbeute betrug demnach 69% und erreichte
damit den Betrag, der auch mit feingemahlenem Ton als erreichbar gefunden wurde.
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3. Wurde der Rohton der genannten Zusammensetzung in einem Kollergang,
dessen Lochplatten Löcher mit einer lichten Weite von 2o mm hatten, derart aufbereitet,
daß die Länge der entstehenden Stücke ebenfalls 20 mm betrug, und dann unter denselben
Bedingungen wie oben geglüht, dann hatte der erhaltene Glühton nach dem Aufbrechen
der säureunlöslichen Hülle beim Aufschluß mit wäßriger schwefliger Säure eine durchschnittliche
A1203 Löslichkeit von 79 °/°. Es waren nur sehr wenig feine Anteile vorhanden (entstanden
durch Abrieb), die die Löslichkeit nicht beeinflußten.
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4. Rohton der Zusammensetzung, wie in der Einleitung erwähnt, wurde
in einem Kollergang mit Lochplatten auf Stücke von etwa 2o mm Durchmesser gebracht
und im Drehofen bei 780° unter direktem Feuer gebrannt. Wurden die Stücke, so wie
sie aus dem Ofen kamen, 3 Stunden mit 6°/°iger Salzsäure gekocht, so gingen dabei
46 °/° der Tonerde in Lösung. Wurden jedoch die Stücke desselben Tones nach dem
Glühen zerbrochen, so daß die säureunlösliche Hülle verletzt wurde, so gingen bei
derselben Säurebehandlung 890/0 der Tonerde in Lösung.