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Verfahren zur Herstellung von Tonerde aus tonerdehaltigem Gut durch
Aufschluß mittels Saugzugsinterung Ein bekanntes Verfahren hat sich die Aufgabe
gestellt, durch Zusammensintern einer angefeuchteten Mischung von tonerdehaltigem
Gut, Natriumcarbonat und Brennstoff einen hohen Anteil der vorhandenen Tonerde in
wasserlösliche Form überzuführen. Dabei wurde die feuchte Mischung in gleichmäßiger
Schicht locker auf einen Saugrost geschüttet, an der Oberfläche gezündet und durch
Saugzug von oben nach unten gesintert. Das Ziel dieses Verfahrens wurde aber nicht
erreicht, da nur wenig mehr als 5o °/o der Tonerde in Wasser löslich waren. Aus
diesem Grunde konnte sich dieses Verfahren nicht in die Praxis einführen. Die Ursache
für das Scheitern des bekannten Verfahrens ist darin zu suchen, daß, wie praktische
Versuche ergeben haben, die Mischung zu ungleichmäßig sintert und dadurch nur ein
Teil der Tonerde aufgeschlossen wird. Würde man an Stelle der calcinierten Soda
oder des (i)-Hydrats gar das (7)- oder (io)-Hydrat verwenden, so wäre eine Durchführung
des Verfahrens überhaupt nicht denkbar. Außerdem werden, auf Bauxit bezogen, für
den Aufschluß etwa 34 °/o Brennstoff benötigt, eine Menge, welche die Wirtschaftlichkeit
stark belastet.
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Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, das bekannte Verfahren so
weit zu verbessern, daß nicht nur etwa go °/a der im aufzuschließenden Gut vorgelegten
Tonerde
in Wasser oder in wässeriger Lösung gelöst werden können, sondern daß auch die zum
Aufschluß verwendete Soda mit weniger Verlust als bisher wiedergewonnen werden kann.
Nach der Erfindung gelingt es, bei genügend hohem Sodazusatz, die Wasserlöslichkeit
der im Sinter vorhandenen Tonerde dadurch wesentlich über die nach dem bekannten
Verfahren erzielte zu steigern, daß man der Mischung der Ausgangsstoffe vor dem
Anfeuchten ganz oder teilweise gebrannten Sinter in einer Menge von etwa 4o bis
8o °/o, vorzugsweise 6o 0/p, bezogen auf die Mischung Bauxit-Soda, in Körnungen
unter 8 mm zumischt. Die Krümel aus dem angefeuchteten Bauxit-Soda-Brennstoff-Gemisch
erhalten durch den Zusatz des feinkörnigen Sinters ein stabiles Skelett, so daß
der Luftdurchgang durch die Mischung auf dem Rost physikalisch bedeutend gleichmäßiger
wird. Außerdem benötigt man statt 34 °/o Brennstoff bei dem bekannten Verfahren
nach der Erfindung nur noch 2o °/o, auf Bauxit bezogen, was einer Ersparnis von
rund 41 °/a entspricht. Durch die Trennung des Sinters in Fraktionen von über und
unter 8 mm Körnung gelingt es außerdem, das aufgeschlossene Gut von dem nur teilweise
aufgeschlossenen (Schwachbrand) zu scheiden, da letzteres verfahrensgemäß immer
in Körnungen unter 8 mm anfällt.
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Die technische Durchführung des Verfahrens der Erfindung wird dadurch
wesentlich erleichtert, daß man neben der zum Aufschluß nötigen Soda noch Kalk (als
hochschmelzenden Bestandteil) zweckmäßig in mehlfeiner Form der Mischung zugibt,
um so trotz des Schmelzens der Soda die Gasdurchlässigkeit während der Erhitzungsperiode
auf dem Rost aufrechtzuerhalten Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung gibt man
den Kalk zweckmäßig in Form von feinkörnigem, gebranntem Kalk, Kalkhydrat oder Kalkmilch
der Mischung zu, wodurch eine starke Aktivierung der Soda innerhalb der feuchten
Mischung bewirkt wird. Das Kalkhydrat setzt sich mit der Soda um in Calciumcarbonat
und Ätznatron. Dieses Ätznatron in feinverteilter Form reagiert mit der Tonerde
bedeutend schneller als die Soda. Der Kalk kann ganz oder teilweise innig mit den
anderen Komponenten gemischt, also bereits vor der Krümelung oder in Form von Kalkmilch
beim Krümelvorgang selbst zugesetzt werden. Man kann aber auch das vorzeitige Zusammenlaufen
der einzelnen Krümel während des Erbitzens dadurch verhindern, daß man nach dem
Fertigkrümeln noch etwa 5 bis io °/o des Gewichtes der Bauxit-Soda-Mischung in Form
von zweckmäßig brennstoffreiem, mehlförmigem Kalkstein oder Kalkhydrat trocken noch
während der Bewegung der Krümel in der Mischapparatur, beispielsweise Messerschnecke,
zugibt und so die Bauxit-Soda-Krümel mit einer hochschmelzenden Haut umgibt. Durch
diese können wohl die Krümel beim Erhitzen im Innern erweichen. Dieser Erweichungsvorgang
wird aber durch die Kalkhaut auf den einzelnen Krümel begrenzt und dadurch ein vorzeitiges
Zusammenfließen der Krümel verhindert, was gleichbedeutend wäre mit dem Verlust
der Gasdurchlässigkeit der Beschickung und damit einem schlechten Aufschluß. Mit
der Verhinderung des zu frühen Schmelzens der Beschickung ist die Wirkung des Ca0
aber noch nicht erschöpft. Der Zusatz von Ca0 in weiter unten näher zu erläuternden
Mengen verhindert, daß das Alkali bzw. das bereits gebildete Natriumaluminat sich
beim Erhitzen mit der Kieselsäure verbindet und so zu nicht erwünschten Verlusten
an Soda und an Tonerde führt. Durch die Kürze der Erhitzungszeit (der Sinterprozeß
ist bei 3oo mm Unterdruck und 18 cm Schütthöhe des Gutes in 6 bis 8 Minuten beendet)
geht der Reaktionsverlauf so vor sich, daß die am frühesten schmelzenden und leichtflüssigsten
Bestandteile vollständiger reagieren als die höherschmelzenden und im Schmelzfluß
zäheren Bestandteile, d. h. die Soda wird zunächst mit der Tonerde reagieren und
dann schon weitgehend abgebunden sein, ehe die Kieselsäure reaktionsbereit ist.
In diesem Augenblick könnten die Kieselsäure oder Silicate wohl mit dem bereits
gebildeten Natriumaluminat in Reaktion treten, werden aber jetzt von dem durch entsprechende
Zugabe vorhandenen noch freien Kalk daran gehindert. Dieser freie Kalk soll seinerseits
mit der Kieselsäure in Reaktion treten. Außerdem sinkt die Temperatur nach Erreichung
ihres Höhepunktes innerhalb von Bruchteilen einer Minute so rasch, daß alle noch
im Gang befindlichen Reaktionen plötzlich unterbrochen werden.
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Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ist es nicht erforderlich,
die Soda nur in calcinierter Form oder als (i)-Hydrat zuzusetzen. Sie kann auch
als (7)- oder (io)-Hydrat Verwendung finden. Indem man den Misch- und Krümelprozeß
über Temperaturen von 35° durchführt (was durch Verwendung noch warmen, frisch von
der Mühle kommenden Rohmehles oder warmen Rückgutes möglich ist), zersetzen sich
die wasserreicheren Hydrate bis zum (i)-Hydrat und liefern dadurch schon einen erheblichen
Anteil des erforderlichen Krümelwassers. Gleichzeitig wird hierdurch die große Wärmemenge
gespart, welche zum Zersetzen der Hydrate, vor allem zum Verdampfen des Kristallwassers,
erforderlich ist. Man kann noch einen Schritt weiter gehen und die Sodahydrate mit
dem weiterhin noch erforderlichen Rest des Befeuchtungswassers, letzteres zweckmäßig
in Form von im Verfahren anfallenden warmen, alkalischen Waschlaugen, vereinigen
und nun dieses Gemisch von alkalischer Lösung und Kristallbrei mit dem aufzuschließenden
Gut mischen, wobei vorteilhafterweise durch die flüssige Phase der einen Komponente
eine besonders innige Durchdringung erreicht wird.
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Durch die Mischung nach der Erfindung, Rückgut-, Soda- und Kalkzusatz,
ist es nicht mehr erforderlich, das tonerdehaltige Gut sehr fein zu mahlen; die
Körnung kann daher bis etwa i mm betragen.
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Die hohe Löslichkeit des nach dem Verfahren der Erfindung erhaltenen
Natriumaluminats gestattet, von einer Feinmahlung des Sinters abzusehen und ihn
in körniger Form zweckmäßig unter einem bestimmten Druck etwa in Turmlaugungen zu
behandeln.
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Will man aber trotzdem mahlen, so ist dies verhältnismäßig leicht
durch eine Naßmahlung zu bewerkstelligen. Diese Naßmahlung wird bei dem Verfahren
der Erfindung dann zweckmäßig mit warmen, alka-
Tischen Waschwässern
des eigenen Prozesses durchgeführt.
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Zum Fällen der Tonerde oder Wiedergewinnung der Soda verwendet man
zweckmäßig bei dem Verfahren der Erfindung die CO,-reichen Gase vom Sinterapparat
und zum Heizen der Laugen oder Heizen bei der Bauxitmahlung die etwa 25o bis 350v
heißen Armgase vom Sinterapparat.
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Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich schließlich nicht nur auf
Bauxite oder andere tonerdereiche, natürliche Stoffe anwenden, sondern wegen der
entstehenden hohen Temperaturen, welche das Material durch die Schmelzphase treiben,
auch u. a. besonders auf diasporhaltige Stoffe und technische Produkte, welche die
Tonerde schon in korundähnlicher Form enthalten.
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Als Brennstoff können außer Koks auch Kohle, Braunkohle, Schwelkoks,
Hydrierrückstände, aber auch aluminiumhaltige Abfälle, Brie Kugelmühlenstäube oder
Krätze, verwendet werden.
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Beim Anfahren des Sinterapparates empfiehlt es sich, solange kein
Rückgut vorhanden, mit höherem Kalkzusatz, etwa 2o 0/0, bezogen auf die Mischung
Bauxit ' Soda, zu arbeiten. Vergleichsbeispiele Für die nachstehenden Versuche i
bis 3 und 5 und 6 wurde ein französischer Bauxit nachstehender Zusammensetzung verwendet:
51,6o0/, A1203, 5,10% Si 0" 25,7 % Fe, 0" 2,3 °./0 Ti 0" 2,3 % Ca 0, 12,0o 0/0 Glühverlust.
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Für den Versuch 4 betrug die Zusammensetzung: 5223 % A1203, 12,26
% Si 0" 18,35 % Fe, 0, 2,40 0/0 TiO2, Ca0 Spuren, 12,70 % Glühverlust.
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i. Nach dem bekannten Verfahren des Bauxitaufschlusses mit Soda auf
dem Sinterrost (Patentschrift Nr. 55o 618) wurden ioo Teile Bauxit mit 66 Teilen
calcinierter Soda und 210/0 Brennstoff gemischt, angefeuchtet und alsdann auf einem
Saugzugrost gesintert. Der erhaltene Sinter wurde gemahlen und 1/2 Stunde lang in
Wasser von go° gelaugt. Hierbei wurden 59,2 0/0 der im Sinter eingebundenen Tonerde
ausgelaugt.
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2. Die im obigen Versuch i genannte Mischung wurde vor dem Anfeuchten
mit 6o"/, Rückgut (bezogen auf das Gemisch) und 130/, Brennstoff (ebenfalls
bezogen auf die rückgutfreie Ausgangsmischung) gemischt und unter Anfeuchten gekrümelt,
wie dies beim Brennen von Zementklinkern auf Saugzugrosten bekannt ist. Der erhaltene
Sinter wurde in gleicher Weise ausgelaugt und nunmehr eine Wasserlöslichkeit von
83,80/0 der insgesamt vorhandenen Tonerde ermittelt.
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3. Der in vorgenanntem Versuch 2 angegebenen Mischung wurden 12 0/0
Kalkhydrat (bezogen auf die Mischung ioo Teile Bauxit und 66 Teile Soda) zugegeben
und an Stelle von 13 % nur 12 % Brennstoff angewendet. Nach Krümelung dieser Soda
und Kalk enthaltenden Mischung ergab das Brennen auf dem Saugzugrost einen sehr
gleichmäßig gebrannten porösen Sinter, der nur wenig Schwachbrand enthielt und von
dem gi,5 % der enthaltenen Tonerde wasserlöslich war. Wurde dieser Sinter in einer
3%igen Sodalösung gelaugt, so konnten 95,304 herausgelöst und etwa 98"/, der Soda
rückgewonnen werden.
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4. ioo Teile eines kieselsäurereichen Bauxits von der oben angegebenen
Zusammensetzung wurden mit 29,8 Teilen Kalkhydrat, 62,5 Teilen Soda und 6o0/, Rückgut
sowie 120/, Brennstoff, bezogen auf die gesamte Mischung, gesintert. Es gingen 920/0
der im Sinter vorhandenen Tonerde sowie das gesamte Alkali in Lösung bei Verwendung
von 3o/oiger Sodalösung.
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Der verbleibende Rückstand (Rotschlamm) ist demgemäß sehr arm an Tonerde
und praktisch frei von Alkali und läßt sich gut filtrieren, im Gegensatz zum Bayer-Rotschlamm.