NO144257B - Fremgangsmaate til fremstilling av et kjoettlignende naeringsmiddel - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for fremstilling av aktive podekim for anvendelse ved fremstilling av aluminiumoksydtrihydrat ved spalting av en natriumaluminatoppløsning.

Foreliggende oppfinnelse angår en vi-dere utvikling av Bayer-prosessen, hvorun-der en natriumaluminatoppløsning spaltes for fremstilling av aluminiumoksydtrihydrat.

Aluminiumoksyd, som skal anvendes

til fremstilling av aluminium, ildfaste ma-terialer eller korund, fremstilles vanligvis

fra bauxitt ved Bayer-prosessen.

Innholdet av aluminiumoksyd i bauxit-ten ekstraheres ved hjelp av en vandig

oppløsning av natriumhydroksyd og aluminiumoksyd, i alminnelighet kalt natrium-aluminatoppløsning. Når denne oppløsning

er blir overmettet med hensyn til aluminiumoksyd, spaltes den i nærvær av podekim. Betegnelsen podekim brukes vanligvis for aluminiumoksydtrihydratkrystaller

som er suspendert i natriumaluminatopp-løsningen. Under spaltingen skiller alumi-niumoksydet seg fra oppløsningen i form

av hydrargillit eller aluminiumoksyd-trihydrat (Al„Oa. 3H„0).

Mekanismen for denne spalting er ikke

helt oppklart. Imidlertid er betydningen

av visse faktorer behandlet av mange for-fattere og bekreftet i industriell praksis.

Særlig har følgende faktorer betydning: 1) Oppløsningens konsentrasjon av natriumhydroksyd og aluminiumhydrok-syd. 2) Temperaturen i natriumaluminatopp- løsningen. 3) Arten og mengden av podekim.

Kjennskapet til podekimene har utvik-let seg i de senere år. Det har lenge vært kjent at aktiviteten av podekimene er av-hengig av disses overflate, og det har der-for vært forsøkt å oppnå podekim, hvis overflate var stor i forhold til deres volum, og i denne hensikt er det ved produksjon av aluminiumoksyd utvalgt de fineste korn for å anvende disse som podekim.

Denne fremgangsmåte medfører imidlertid den ulempe at det er nødvendig å tilbakeføre en meget betydelig mengde aluminiumoksyd (inntil 80 pst. av hele mengden av det aluminiumoksyd som fremstilles), og å bruke et meget finkornet produkt (35—45 Faktisk ligger partikkel-størrelsen for podekim og for sluttproduktet meget nær hverandre, og ved at podekimene som nevnt skal ha en meget liten kornstørrelse, oppstår det vanskeligheter ved filtrering, utvasking og kalsinering. Det er tidligere foreslått forskjellige fremgangsmåter for å oppnå podekim med høy aktivitet. Eksempelvis har Eyraud foreslått å kjøle en aluminatoppløsning meget kraftig inntil den blir til en fast masse. Ved fornyet oppvarming av denne masse ble det oppnådd mikrokrystaller av hydrargillit som bevirker en rask spalting av aluminatoppløsninger hvori de innføres. Denne fremgangsmåte medfører imidlertid store utgifter for avkjøling etc.

Kuznetsov har foreslått en fremgangsmåte for rask dannelse av mikrokrystaller av hydrargillit i aluminatoppløsninger hvor det til dannelse av «aktive kim» anvendes fine korn av delvis dehydratisert aluminiumoksyd som kommer fra støv-rensing av gass fra kalsaneringsovner og som deretter holdes suspendert i den opp-løsning som skal spaltes. Da det trihydrat som derved oppnås er for finkornet til at det lett kan skilles ut i fast tilstand, anvendes det suspendert i en allerede brukt oppløsning som podekim for en ny spalting av en oppløsning med høyt aluminiumok-sydinnhold i volumforholdet 1:1. Denne fremgangsmåte har imidlertid den ulempe at den medfører en ugunstig fortynning.

Bruken av de to siste fremgangsmåter i industrien har da heller ikke gitt de resul-tater som skulle ønskes.

En annen kjent fremgangsmåte består i at det i en rekke spaltingskar som er kob-let i kaskade, opprettholdes trihydratsus-pensjoner som gjennomstrømmes av det aluminat som skal spaltes. I dette system er i alminnelighet kornstørrelsen grovere enn ved de forannevnte tilfelle. I det første spaltingskar innføres periodisk en suspensjon av podekim oppnådd ved at det i to til tre døgn omrøres varme aluminatoppløs-ninger med et høyt innhold av aluminiumoksyd i nærvær av fine krystaller som er gjenvunnet i dekantørene. Denne suspensjon inneholder bare meget få fine korn mindre enn 1 ^. Ikke desto mindre danner det seg fra tid til annen i spaltingskarene, under den periodiske tilsetning av disse podekim, en betydelig mengde nye, fine korn mindre enn 1 (.i. Disse fine korn over-svømmer dekantørene, går gjennom filtre-ne og føres med' i kretsløpet for konsentre-ring ved inndamping. Denne dannelse av fine korn fører således til et produksjons-tap.-Denne fremgangsmåte har da heller ikke kunnet tilpasses eller utnyttes for po-dingen.

Foreliggende oppfinnelse går ut på en fremgangsmåte for fremstilling av aktive podekim for fremstilling av aluminiumoksyd, hvor de forskjellige ulemper som ovenfor omtalt kan unngås.

Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte for fremstilling av aktive podekim for anvendelse ved fremstilling av aluminiumoksyd-trihydrat ved spalting av en natriumaluminatoppløsning, og det særegne ved fremgangsmåten i henhold ti] oppfinnelsen er at finmalt aluminiumok-sydtflhydrat, som er fremstilt ved Bayer-prosessen, settes til en oppløsning av natriumaluminat hvis temperatur og innhold av AlpO;, i forhold til det samlede innhold av NaOH er slik at der er en overveiende tendens til dannelse av nye krystaller fremfor tendens til vekst av de krystaller som1 allerede foreligger, svarende til et punkt i områder A på kurver i likhet med kurven på vedføyede figur, hvoretter suspensjonen får stå i 1 til 3 døgn ved 20— 25°C, hvorpå de derved dannede lamellære podekim isoleres eller forblir i den fremstilte suspensjon,

Utførelsen av fremgangsmåten varie-res alt etter konsentrasjonen av aluminiumoksyd og av natriumhydroksyd og alt etter forholdet mellom disse konsentrasjoner i aluminatoppløsningen. Likeledes av-henger utførelsen av temperaturen og av de opprinnelige dimensjoner av trihydrat-kornene.

Fremgangsmåten kan tilpasses tek-niske natriumaluminatoppløsninger som også inneholder natriumkarbonat, sulfa-ter, fluorider, jern, titan, vanadium, orga-niske forbindelser og forskjellige andre forurensninger.

Det er i sin alminnelighet kjent at ved dannelse av en krystallinsk fase ut fra en overmettet oppløsning vil antallet av kry-stallkim som dannes ut fra oppløsningen øke med synkende temperatur til et mak-simum, for deretter å avta. Denne minsk-ing, som i alminnelighet er forbundet med en forsinkelse, den såkalte diffusjon, kal-les vanligvis «herdingseffekten».

Det lamellære podekim fremstilles i henhold til oppfinnelsen særlig hensikts-messig under spaltingen av aluminatopp-løsninger med konsentrasjoner som ligger omkring 225 g samlet NaOH pr. liter og med vektforhold Al2Og/NaOH varierende mellom 0,7 og 0,3. Dette er de betingelser som anvendes ved Bayer-prosessen.

Vedføyede tegning viser to kurver, som begge viser forholdet mellom temperaturen som abscisse og forholdet mellom A1,0., og samlet NaOH som ordinat. Den ene kurve viser oppløseligheten av aluminiumoksyd i en oppløsning av 225 g NaOH pr. liter som funksjon av temperaturen, mens den annen kurve viser den praktiske grense for dannelse av podekim ved den nevnte NaOH-konsentrasjon. Denne annen kurve avgrenser to områder A og B. Området A svarer til rikelig dannelse av lamellære podekim i kontakt med trihydratkorn. Der-imot er denne kimdannelse meget liten i området B, hvor trihydrat-kornene eller

kimene tvertimot har en tendens til å vokse.

Foreliggende oppfinnelse går således ut på en fremgangsmåte for fremstilling av lamellære podekim ved å føre trihydratkorn inn i aluminatoppløsninger, som be-finner seg i området A på figuren. Derved dannes det på overflaten av kornene la-meller av trihydrat, hvis største dimensjoner er mindre enn 1 ^, og hvis tykkelse varierer fra 10 til 100 m|i. Oppløsningen med de deri inneholdte korn henstår uten omrøring i en tid, som kan være fra noen timer til noen døgn, alt etter arten av det opprinnelige alumlniumhydrat og av den opprinnelige aluminatoppløsning.

Foreliggende oppfinnelse går altså ut på en fremgangsmåte for fremstilling av aktive podekim for anvendelse ved fremstilling av aluminiumoksydtrihydrat ved spalting av en natriumaluminatoppløsning, og det særegne ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at finmalt aluminiumoksyd-trihydrat, som er fremstilt ved Bayer-prosessen, settes til en oppløsning av natriumaluminat hvis temperatur og innhold av A130., i forhold til det samlede innhold av NaOH er slik at der er en overveiende tendens til dannelse av nye krystaller fremfor tendens til vekst av de krystaller som allerede foreligger, svarende til et punkt i områder A på kurver i likhet med kurven på figuren, hvoretter suspensjonen får stå i ett til tre døgn ved 20 til 25°C, hvorpå de lamellære podekim isoleres eller forblir i den fremstilte suspensjon.

Hvis de således oppnådde lamellære podekim anvendes som podekim under de sedvanlige betingelser ved Bayer-prosessen, vil det kunne oppnås en betydelig frem-skyndet spalting av aluminatet, idet spal-tingshastigheten kan være 3 eller 4 ganger så stor som den hastighet som er oppnådd ved hittil anvendte metoder. Dessuten vil den mengde kim som anvendes bare utgjøre en meget liten del, bare noen prosent, av produksjonen.

Kurvene på tegningen gjelder for et samlet innhold av NaOH på 225 g pr. liter. For oppløsninger med andre konsentrasjoner som også kan brukes for spaltingen av aluminatoppløsningene, vil kurvene forløpe på analog måte og for hver natriumhydroksyd-konsentrasjon kan det be-stemmes et område A hvor det kan dannes lamellære podekim ved uvikling av la-meller på aluminiumtrihydratkorn.

Innføring av lemellære podekim, fremstilt ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, i de aluminatoppløsninger som skal spaltes, bevirker at det i disse dannes et fint, krystallinsk trihydrat som i de spaltingskar som normalt brukes, blir ført med av den bortstrømmende oppløsning innen kornene har oppnådd tilstrekkelig stor dimensjon. Ved anvendelse av den teknikk som er beskrevet i fransk patentskrift nr. 1 187 352, er det imidlertid mulig å unngå de ulemper som følger med en betydelig dannelse av slikt finkrystallinsk trihydrat under spaltingen.

For dette tilsettes podekim, fremstilt ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, til en natriumaluminatoppløsning sammen med større mengder finkornet trihydrat med mindre kornstørrelse enn sluttproduktet og som er fremstilt f. eks. ved knusing eller dekantering henholds-vis filtrering. Derpå omrøres denne suspensjon under slike betingelser og med en sådan hastighet at det oppnås en agglomere-ring av de aluminiumhydratpartikler som foreligger. Disse betingelser er definert i det franske patentskrift. Det anvendes her-under området B i vedføyde figur for å oppnå en rask spalting og en agglomere-ring av suspenderte partikler, idet den spontane dannelse av nye partikler redu-seres så mye som1 mulig. Spaltingsappara-tene bør drives på en sådan måte at en nedoverrettet strøm av aluminat holder agglomeratene suspendert og gjør det mulig for dem å fordele seg, med de største korn nederst, hvor de kan tas ut og utgjør produksjonen fra spaltingen. Når drifts-betingelsene innstilles omhyggelig vil kornstørrelsen avta jevnt fra bunnen til overflaten av suspensjonen.

Innføringen av trihydratkornene fremstilt ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen og spaltingen av natriumalumi-natoppløsningen utføres på en slik måte at det oppnås den homogene kornstørrelse som ønskes og som f. eks. kan være fra 40 til 250 |.i i midlere diameter. Podekimene kan som beskrevet ovenfor bestå av trihydratkorn og lamellære podekim fremstilt ved foreliggende fremgangsmåte og kan tilsettes enden kontinuerlig eller diskonti-nuerlig, i forskjellige lag i hvert spaltingskar.

Spaltingen kan utføres enten ved å innføre aluminatoppløsninger med høyt innhold av aluminiumoksyd i bunnen av et eneste spaltingskar og fra toppen av dette å ta ut oppløsninger som derpå føres til inndamping, eller ved å bruke et antall spaltingskar i kaskade, idet hvert apparat da bare utfører en del av spaltingen. Spaltingskar som drives på ovennevnte måte kan også kombineres med spaltingskar som drives på vanlig måte, enten til slutt for å avslutte spaltingen, hvorved det er mulig å utnytte de eventuelle fine partikler, eller ved begynnelsen av spaltingen, hvorved det er mulig å oppnå rask senking av alumi-na toppløsningens konsentrasjon. Andre kombinasjoner av de to typer spaltingskar kan også anvendes.

Fremgangsmåten for fremstilling av de aktive lamellære podekim skal nå beskrives nærmere ved hjelp av noen utførelsesek-sempler, hvori fremstillingen av selve de aktive podekim inngår som en integreren-de del. I eksemplene 1 og 2 ledsages spaltingen av dannelse av finkornet trihydrat, i eksemplene 3, 4 og 5 utføres agglomerer-ing samtidig med spaltingen og det oppnås en større kornstørrelse (80 jx). Det trihydrat som oppnås, skiller seg fra det vanlige Bayer-trihydrat ved et matt utseende under et optisk mikroskop og ved at agglomeratene har en uregelmessig form som er meget forskjellig fra de glatte og avrun-dete korn som oppnås ved den vanlige pro-sess. Dessuten er kornstørrelsen langt mer konsentrert og med en middelverdi, hvorved det ved enten kalsinering eller enhver annen behandling kan oppnås et jevnt kor-net produkt som er særlig gunstig for en sammenhengende og jevn tilførsel til et forbruksapparat.

Eksempel 1.

100 g Bayer-trihydratkorn settes til en liter natriumaluminatoppløsning som inneholder 225 g NaOH og 135 g aluminiumoksyd uttrykt som A190,,. Temperaturen holdes på 25°C i tre døgn uten omrøring. Den samlede mengde aluminiumoksydtrihydrat i fast form steg fra 100 til 200 gram, hvorav 100 gram var oppstått ved spaltingen. Den således oppnådde suspensjon av lamellære podekim ble satt til en oppløsning av 40 kg Bayer-trihydrat i 100 1 ferdig aluminatoppløsning som inneholdt tilsammen 225 g NaOH pr. 1 og 158 g Al2Oa pr. 1. Under den etterfølgende spalting varierte temperaturen fra 55 til 45°C, og suspensjonen ble holdt under omrøring. Aluminatoppløsningens innhold av aluminiumoksyd ble kontrollert og spaltingen ble stanset etter 30 timers forløp. Oppløs-ningens innhold av A120., var da 82 g pr. 1,

Til sammenlikning skal det anføres at den samme spalting uten tilsetning av lamellære podekim oppnådd ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, når alle øvrige betingelser var de samme, ville kreve 95 timer. Spaltihgshastigheten ble således mer enn 3-doblet.

Eksempel 2.

En teknisk aluminatoppløsning som inneholdt tilsammen 300 g NaOH pr. 1 og 225 g aluminiumoksyd pr. 1. uttrykt som A120;!, ble kjølt raskt til mellom 20 og 25°C. Til denne oppløsning ble satt 100 g trihydratkorn pr. 1. som var oppnådd ved fin-knusing av skorpe fra spaltingskar. Etter å være holdt i 24 timer ved 23°C uten røring, var den suspenderte mengde aluminiumoksyd steget fra 100 til 130 g trihydrat, mens oppløsningens innhold av aluminiumoksyd bare var sunket 20 g.

En liter av denne suspensjon av lamellære podekim: ble under omrøring ført inn i 100 1 aluminat som inneholdt til sammen 230 g NaOH pr. 1 og 165,5 g Al2Os pr. liter, i nærvær av 45 kg Bayer-trihydrat ved en temperatur som sank jevnt fra 48 til 44°C. Etter 20 timers forløp ble det konstatert at oppløsningen hadde avleiret 73 g A120:1 pr. 1, tilsvarende et ekstraksjonsutbytte på 44 pst. Etter 29 timer nådde dette utbyttet

50 pst.

Til sammenlikning skal det anføres at dette utbyttet ved de normale industrielle driftsbetingelser først har kunnet oppnås etter 98 timers spalting. Spaltingshastig-heten er således også her mer enn tredob-let.

Eksempel 3.

Det ble anvendt et spaltingskar som var 2,6 meter høyt og hadde en diameter på 50 mm, med et nytte volum på 5 1 og forsynt med en bladrører. I bunnen av dette kar ble det kontinuerlig innført en aluminatoppløsning med høy konsentrasjon (tilsammen 230 g NaOH pr. 1, 161 g A^O,, pr. 1). Det ble tilsatt 0,85 1 væske pr. time, inngangstemperaturen var 60°C og utgangstemperaturen 55°C.

Suspensjonen inne i apparatet besto av et lag på 2000 g trihydrat som ved bunnen besto av korn med en størrelse på ca. 80 [i og med en konsentrasjon på 760 g pr. 1. Ca. 15 cm fra det øvre utføringspunkt var kornstørrelsen sunket til 25—30 \ i.

Ved likevektsbetingelser for apparatet ble det tre ganger om dagen innført 110 g trihydratkorn knust til en kornstørrelse på under 53 \ x, samt 9 g aktive podekim fremstilt på følgende måte: 300 g finknust trihydratkorn som går gjennom en sikt med maskevidde 38 [ i, ble tilsatt til en liter av en kold aluminatopp-løsning som inneholdt tilsammen 230 g NaOH pr. liter og 111 g A120,, pr. liter. Denne suspensjon ble hensatt ved 20°C og uten omrøring i 36 timer, hvorved det ble dan-net lamellære podekim i henhold til oppfinnelsen og som ble ført inn i spaltings-karet.

Etter at dette apparat var kommet i regulær drift, ble det tre ganger om dagen tatt ut 416 g trihydrat med følgende korn-størrelser:

hvilket svarte til 272 g A1903. Uttrykt i en annen enhet var produksjonen 163 kg A1203 pr. dag og pr. m.3 apparatvolum. Ut-gangsaluminatoppløsningen hadde følgen-de sammensetning: 230 g NaOH pr. liter og 122 g AlgOg pr. liter.

Ved den tidligere kjente fremgangsmåte utgjorde produksjonen bare 50 kg A1203 pr. dag og pr. m3, med en ekvivalent kornstørrelse, f. eks. 80 |,i. Eventuelt kan det fremstilles 100 kg A1203 pr. dag og pr. m.3 hvis kornstørrelsen ikke overskrider 45 [x.

Eksempel 4.

Med de samme mekaniske driftsbetingelser som i det foregående eksempel ble det i det samme spaltingskar innført en aluminatoppløsning med lav konsentrasjon (230 g samlet NaOH pr. liter og 100 g A1203 pr. liter). Det ble tilført 0,9 liter væske pr. time, inngangstemperaturen var 52° C og utgangstemperaturen 49° C.

I dette apparat ble det pr. dag inn-ført 100 g trihydratkorn knust til en korn-størrelse under 38 n og 10 g av de samme lamellære podekim som de som ble brukt i eksempel 3.

Suspensjonen inne i apparatet ble holdt på samme kornstørrelsesfordeling som i eksempel 3 og det ble tatt ut et produkt med omtrent samme kornstørrelse, ca. 80 \ i. Det ble oppnådd en produksjon på 33 kg A1203 pr. dag og pr. m3 apparatvolum. Sammensetningen av utgangsaluminat-oppløsningen av 230 g NaOH og 92 g Al2Og pr. liter.

Ved en klassisk fremgangsmåte er produksjonen bare 6—8 kg A1203 pr. dag pr. m3.

Eksempel 5.

Det ble utført forsøk i et prøveappa-rat med et volum på 20 m3 bestående av i en sylinder som var 10 m høy og hadde en

. diameter på 1,6 m, og forsynt med en blad-rører som utførte 6 omdreininger pr. min. Dette apparat ble tilført en aluminatopp-løsning med middelkonsentrasjon (225 g samlet NaOH pr. liter, og 124 g AL,Os pr. liter) ved en temperatur av 56°C. Utgangstemperaturen innstillet seg på 51 °C. Tre ganger pr. dag, med jevne mellomrom, ble det innført 100 kg trihydrat, knust til korn-størrelse under 53 u og 9 kg aktive podekim, fremstillet slik som i eksempel 3. Det ble tilført 1 ms oppløsning pr. time, . tilsvarende en daglig produksjon på 1250 ; kg trihydrat med en midlere diameter på 80 eller 818 kg uttrykt som A1203, dvs.

41 kg pr. dag pr. ms apparatvolum. Den

utgående aluminatoppløsning inneholdt 225 g samlet NaOH pr. liter og 90 g Al2Os pr. liter.

Ved en klassisk fremgangsmåte var ; produksjonen bare 13—14 kg A1203 pr. dag pr. m.3.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av aktive podekim for anvendelse ved fremstilling av aluminiumoksydtrihydrat ved spalting av en natriumaluminatoppløsning, karakterisert ved at finmalt aluminiumoksydtrihydrat, som er fremstilt ved Bayer-prosessen, settes til en oppløs-ning av natriumaluminat hvis temperatur og innhold av A1203 i forhold til det samlede innhold av NaOH er slik at der er en overveiende tendens til dannelse av nye krystaller fremfor tendens til vekst av de krystaller som allerede foreligger, svarende til et punkt i områder A på kurver i likhet med kurven på figuren, hvoretter suspensjonen får stå i 1—3 døgn ved 20—25°C, hvorpå de derved dannede lamellære podekim isoleres eller forblir i den fremstilte suspensjon.