$ Hf t Opublikowano dnia 30 sierpnia 1963 r.BIBLIOTEKA Uried-u Patentowego! POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 47279 KI. internat. C 01 f Werner Riesel Bad Kóstritz, Niemiecka Republika Demokratyczna Rudolf Peters Gera, Niemiecka Republika Demokratyczna Sposób wydzielania kwasu krzemowego z bogatych w krzemionke boksytów Paftent trwa od dnia 7 maja 1959 r.Znany jest sposób rozpuszczania boksytów pod cisnieniem za pomoca lugu sodowego lub glinianowego i otrzymywanie tlenku glinu z takiego roztworu.Sposobem tym mozna przerabiac surowce, które zawieraja co najwyzej 5% kwasu krze¬ mowego. Powodem tego jest to, ze 1% SiOi wiaze 1,3% AhOs i 0,7% NaiO pod postacia nierozpuszczalnego natrolitu. Na skutek tego s/traty tlenku glinu i alkaliów przy wyzszej zawartosci w boksycie Si02 sa tak duze, ze pro¬ ces staje sie nieoplacalny.W znanym sposobie Bayera rozpuszcza sie boksyt za pomoca lugu glinianowego, zawiera¬ jacego 300 g/l Na20 i 140 g/1 AltOs, pod cisnie¬ niem 5—7 atm. w temperaturze 150—180°C.Jezeli sposobem tym rozpuszcza sie boksyt, za¬ wierajacy 11% Si02, 48,5% AbOt i 18,6% FeiGt# to po osiagnieciu przez lug wyzej wspomnianej temperatury rozpuszczania, kwas krzemowy wraz z czescia tlenku glinowego i alkaliów lugu glinianowego przereagowuje na nierozpusz¬ czalny natrolit. Wytracony natrolit stanowi czesc powsltajacego szlamu surowego. Przy rozpuszczaniu boksytu o wyzej podanym skla¬ dzie, szlam surowy zawiera 13,9% Si02, 18,0% AltOs, 23,4% Fe2Oa, 9,7% Na*0 i 35,0% HzO oraz domieszki innych substancji. Wydajnosc rozpuszczonego tlenku glinu wynosi tylko 70%.W celu odzyskania alkaliów jak równiez tlenku glinu, zawartych w surowym szlamie, zaproponowano spos6b polegajacy na stapianiutego szlamu z dodatkiem wapna i sody jako czynników rozpuszcajacych. W praktyce jed¬ nak sposób ten nie zdaje egzaminu, poniewaz tlenek zelazowy zawarty w surowym szlamie jest powodem powstawania mieszanin eute- ktycznych, topniejacych w niskich temperatu¬ rach, z których tlenek glinu moze. byc wylu¬ gowany jedynie w bardzo malym stopniu.Równiez do przeróbki hutniczej szlam surowy nie nadaje sie i z tego wzgledu stanowi on na ogól jedynie produkt odpadkowy.Z opisu patentowego niemieckiego nr 920185 znany jest sposób majacy na celu umozliwie¬ nie uzyskiwania tlenku glinu z boksytów za¬ wierajacych duze ilosci kwasu krzemowego.Sposób ten polega na usunieciu kwasu krze¬ mowego z boksytu przed rozpuszczeniem tlen¬ ku glinu. W sposobie tym boksyt zawierajacy duze ilosci kwasu krzemowego prazy sie w temperaturach od 700—1000°C i traktuje na¬ stepnie lugiem sodowym na cieplo. Próbowano w ten sposób rozpuscic kwas krzemowy, przy równoczesnym pozostawieniu tlenku w stanie nierozpuszczonym, W praktyce stwierdzono jednak, ze kwas krzemowy nie zostaje w wy¬ starczajacym stopniu usuniety z boksytu. Po¬ wodem tego jest to, ze w srodowisku rozcien¬ czonego lugu sodowego mozliwosc istnienia rozpuszczonego kwasu krzemowego obok roz¬ puszczonego tlenku glinu jest bardzo mala.Jezeli oba te skladniki znajduja sie w roztwo¬ rze, nastepuje prawie natychmiastowe tworze¬ nie sie natrolitu i tym samym przedwczesne przerwanie procesu odkrzemiania.Aby móc proces ten zastosowac w praktyce* nalezy tak dobrac wzgledem siebie temperatur re prazenia boksytu i stezenie stosowanego lugu sodowego,. aby podczas, traktowania lu¬ giem sodowym, tlenek glinu nie przechodzil do roztworu. -Warunek ten jest jednak spelnio¬ ny dopiero wówczas, gdy przy stosowaniu 10%-owego lugu, sodowego temperatura praze¬ nia wynosi mniej wiecej 950°C. Tego.rodzaju boksyt po prazeniu zawiera tlenek glinu w po¬ staci tak trudno rozpuszczalnej, ze pózniejsze rozpuszczanie w autoklawach „ nie moze byc prowadzone przy cisnieniu. 5—7 atm., lecz trze¬ ba do tego celu stosowac cisnienie 15—20 atm.Jezeli natomiast do wstepnego odkrzemiania za pomoca lugu sodowego o wyze} podanym stezeniu, stosuje sie boksyt, nieprazony lub prazony, do temperatury 700°C, to wówczas mazna wprawdzie rozpuszczac taki boksyt me¬ toda Bayera przy cisnieniu 5—7 atm., jednakze odkrzemianie wstepne nie jest z podanych juz powodów mozliwe.Nieoczekiwanie stwierdzono, ze trwalosc roz¬ tworu kwasu krzemowego obok roztworu tlenku glinu w srodowisku lugu sodowego . wzrasta w tym samym stopniu, w jakim wzra¬ sta: zawartosc tlenku glinu w tym roztworze.Dzieki temu stwierdzeniu, stojacemu w sprzecz¬ nosci z tyraf, czego moznaby sie spodziewac teoretycznie, otwarta zostala mozliwosc zasto¬ sowania lugów glinianowych do wstepnego odkrzemiania boksytów, zawierajacych znaczne ilosci k^asu. ktteniowego; Do tego ..celu. nadaja sie zwlaszcza lugi glinia- nowe,- krazace w obiegu kolowym w procesie Bayera. Lugi te zawieraja na przyklad 120—180 g/l NaiO i 50—160 g/l AltOi. Rozpuszczalnosc kwasu krzemowego w takim lugu wzrasta w tym samym stopniu, w jakim wzrasta iloczyn stezen AliOt i NfttO. Do wstepnego odkrzemia¬ nia nalezy stosowac lugi glinianowe o tempera¬ turze od 50—130°C, przy czym temperatura ta zalezy od stosowanego czasu rozpuszczania, któ¬ ry wynosi 30—360 minut.Tego rodzaju sposób jest w stosunku do do¬ tychczas znanych metod znacznie dogodniej¬ szy, poniewaz mozna odkrzemiac nim boksyt nieprazony lub prazony tylko w stosunkowo niskich temperaturach, to znaczy boksyt, w któ¬ rym tlenek;glinu nie jest przeprowadzony przez prazenie w postac nierozpuszczalna.W przeciwienstwie do dotychczas znanych metod w sposobie wedlug wynalazku nalezy dazyc do tego; aby w~ czasie odkrzemiania rów¬ niez tlenek glinu przechodzil do roztworu.W celu usuniecia kwasu krzemowego boksyt traktuje sie lugiem glinianowym, przy cisnie¬ niu 5—7 atm., a nastepnie po oddzieleniu od- krzemionego.boksytu przez filtracje lub odwiro¬ wanie od,lugu glinianowego.nasyconego kwa¬ sem krzemowym, z lugu tego oddziela sie -kwas krzemowy. Oddzielenie kwasu krzemowego od lugu nastepuje wzrosty sposób przez ogrzewa¬ nie lugu glinianowego do wrzenia przez kilka godzin podczas mieszania; najkorzystniej w obecnosci natrolitu jako zaszczepu krysta¬ licznego. W tych warunkach wydziela sie na- trolit, który moze byc nastepnie wykorzystany do innych celowi Wydawac by sie moglo, ze oddzielenie kwasu krzemowego poprzez * natrolit stanowi droge okrezna i z tego wzgledu nie osiaga sie postepu technicznego. Tego rodzaju przypuszczenie* jest jednak nieuzasadnione; jezeli przy prowadzeniuprocesu dazy sie do otrzymania natrolitu obok odkrzemionego boksytu. Wytworzony sposobem wedlug wynalazku natrolit jest prawie wolny od zelaza, moze wiec sluzyc do uzyskiwania tlenku glinu przez stapianie z wapnem i 60da lub tez moze sluzyc do innych celów, na przyklad w przemysle szklarskim.Ponadto stosowanie sposobu wedlug wyna¬ lazku jest celowe zawsze wówczas, gdy ma sie do dyspozycji urzadzenie do przerobu boksytu metoda Bayera, pozwalajace na stosowanie cis¬ nien co najwyzej 5—7 atm. W takich urzadze¬ niach sposób odkrzemiania za pomoca lugu so¬ dowego, opisany na wstepie niniejszego opisu, nie mógl byc w ogóle stosowany.Sposób wedlug wynalazku pozwala wiec nie tylko na osiagniecie prawie 100%-owej wydaj¬ nosci tlenku glinu z boksytu, lecz umozliwia równiez uzyskiwanie po rozpuszczeniu odkrze¬ mionego boksytu sposobem Bayera, wysoko wartosciowego szlamu surowego. Szlam ten, ze wzgledu na jego znaczna zawartosc tlenku ze¬ laza (50—70%) moze byc stosowany w hutach do produkcji zelaza.Przyklad I. 100 kg nieprazonego boksytu traktuje sie podczas 3 godzin przy temperatu¬ rze 95°C 2000 litrami lugu glinianowego, zawie¬ rajacego 180 g/l NaiO i ,160 g/l AliOs. Odkrze- miony boksyt oddziela sie od lugu przez filtra¬ cje. Z lugu glinianowego nasyconego kwasem krzemowym, wytraca sie ten kwas przez ogrze¬ wanie do temperatury 95°C przez 4 godziny podczas mieszania i stosujac krystaliczny natro¬ lit jako zaszczep. Po przesaczeniu lug gliniano- wy zawraca sie do procesu odkrzemiania. W cza¬ sie procesu odkrzemiania oddziela sie 79,l°/o kwasu krzemowego zawartego w boksycie. Od- krzemiony boksyt rozpuszcza sie metoda Ba¬ yera przy zastosowaniu cisnienia 5,5 atm.W nizej podanej tabeli podano wyniki analiz boksytu stosowanego jako surowiec i boksytu po procesie odkrzemiania.Boksyt przed Boksyt odkrzemianiem odkrzemiony SiOt 13,05 4,13 FeiOs 17,30 26,21 TiOt 2,81 4,26 AltOs 46,22 52,02 NaiO 0,09 0,13 Przyklad II. 100 kg kobsytu prazy sie przez jedna godzine przy temperaturze 600°C i trak¬ tuje nastepnie przez 45 minut 2500 litrami lugu glinianowego o gestosci 1,22 w temperaturze 90°C.Lug glinianowy uzyty do odkrzemiania za¬ wiera 130 g/l NaiO i 50 g/l AhOi.Po oddzieleniu osadu, lug glinianowy wysy- cony kwasem krzemowym ogrzewa sie przez 4 godziny podczas mieszania do temperatury 95°C, przy czym wydziela sie natrolit w posta¬ ci stalej. Oddziela sie go przez filtracje. Prze¬ sacz zawraca sie do procesu odkrzemiania.W czasie odkrzemiania oddzielone zostaje od boksytu 81,8°/© kwasu krzemowego. Odkrzemio¬ ny boksyt rozpuszcza sie metoda Bayera, stosu¬ jac cisnienie 6,5 atm.W nizej podanej tabeli zestawiono wyniki analiz boksytu stosowanego jako surowiec i boksytu po procesie odkrzemiania.Boksyt przed Boksyt odkrzemianiem odkrzemiony SiOi 11,03% 3,01% FeiO* 18,60 27,90 TiOt 2,61 3,93 AhOa 48,47 53,68 NaaO 0,10 0,31 PL