DE3030631A1

DE3030631A1 - Verfahren zur herstellung von aluminiumhydroxid

Info

Publication number: DE3030631A1
Application number: DE19803030631
Authority: DE
Inventors: Takuo Harato; Hisakatsu Kato; Yasumi Shiozaki; Koichi Yamada
Original assignee: Sumitomo Aluminum Smelting Co
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1979-08-13
Filing date: 1980-08-13
Publication date: 1981-02-19
Also published as: DE3030631C2; IT1146167B; FR2463098B1; AU6139180A; US4311486A; AU520012B2; JPS5626716A; FR2463098A1; IT8049479A0; JPS5951489B2; CA1148724A

Description

Sumitomo Aluminium Smelting
Company, Limited
Osaka, Japan

Verfahren zur Herstellung von Aluminiumhydroxid

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Aluminiumoxid nach dem Bayer-Verfahren oder einem modifizierten Verfahren davon, das nachfolgend als "Bayer-Verfahren" bezeichnet wird. Insbesondere bezieht sie sich auf ein Verfahren zur wirtschaftlichen Herstellung von groben Körnern von Aluminiumhydroxid in hoher Ausbeute bei der Herstellung von Aluminiumoxid aus Bauxit nach dem Bayer-Verfahren, wobei diese Körner geringere Neigung zum Zerfall zu einem Pulver beim Calcinieren haben.

Es ist bekannt, daß die Herstellung von Aluminiumoxid nach dem Bayer-Verfahren dadurch erfolgt, daß Bauxit einer Behandlung mit heißem Alkali, gewöhnlich bei einer Temperatur von 130⁰C oder nehr unterzogen wird, wodurch das Aluminiumoxid aus dem Bauxit extrahiert wird, unlösliche Rückstände, wie Eisenoxid, Silikate, Titanoxid usw., aus der erhaltenen Aufschlämmung abgetrennt werden, Aluminiumhydroxid als Impfmittel zu der erhaltenen klaren, von unlöslichen Resten befreiten Natriumaluminatlösung gegeben wird, Aluminiumhydroxid bei einer Temperatur von etwa 50 - 80⁰C ausgeschieden, das ausgeschiedene Aluminiumhydroxid von der zerlegten Natriumaluminatlösung abgetrennt, ein Teil feiner Körnchen des abgetrennten Aluminiumhydroxidniederschlags als Impfmittel rückgeführt wird, das nachfolgend als "rückgeführtes Impfaluminiumhydroxid" bezeichnet wird, und die groben Körner des Aluminiumhydroxids abgezogen, gewaschen und calciniert werden, wodurch ein Aluminiumoxidprodukt erhalten wird, während die Mutterlauge des Natriumaluminats, als solche oder nach Konzentrierender Stufe des Bauxitaufschlußes wieder

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zugeführt wird.

Das nach dem oben beschriebenen Verfahren erhaltene Aluminiumoxid wird hauptsächlich als Rohmaterial zur Herstellung von Aluminium verwendet, wobei dieses Rohmaterial nach der Korngröße des Aluminiumoxids in zwei Gruppen klassiert wird, d.h. es fallen (1) mehliges Aluminiumoxid, das gewöhnlich mehr als 20 Gew.-% Törner enthält, die durch ein Sieb einer lichten Maschenweite von 0,044 mm (325. mesh Tyler) treten, und (2) sandiges Aluminiumoxid, das gewöhnlich 10-15 Gew.-% Körner enthält, die durch ein Sieb einer lichten Maschenweite von 0,044 mm (325 mesh Tyler) treten, an. In jüngster Zeit wird vermehrt -sandiges Aluminiumoxid, d.h. grobe Körner von Aluminiumhydroxid, aufgrund der Automatisierung der elektrolytischen Herstellung von Aluminiumoxid verwendet. Ein anderer Grund liegt in Problemen des Umweltschutzes im Hinblick auf die Elektrolyseanlage.

Aufgrund des in jüngster Zeit ansteigenden Bedarfes an groben Körnchen wurde von den Erfindern der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur wirtschaftlichen Herstellung grober Körner von Aluminiumhydroxid in hoher Ausbeute entwickelt. D.h., es handelt sich hier um ein Verfahren zur Herstellung grober Körner von Aluminiumhydroxid aus einer Natriumaluminatlösung, wonach eine übersättigte Natriumaluminatlösung, die nach dem Bayer-Verfahren hergestellt worden ist und ein Molverhältnis von Na_O (Natriumhydroxid)/A1_O- in Lösung von weniger als 1,8 aufweist, in zwei Ströme aus einer Natriumaluminatlösung aufgeteilt wird, als Impfmittel zu einem dieser Ströme der Natriumaluminatlösung Aluminiumhydroxid gegeben wird, der geimpfte Strom so lange teilweise zerlegt wird, bis das Molverhältnis der Natriumaluminatlösung den Wert von 1,8 bis 2,6 erreicht, der andere Strom der Natriumaluminatlösung der bis auf eine Temperatur abgekühlt worden ist, die niedrig genug ist, um die Temperatur des teilweise zerlegten Stroms der Natriumaluminatlösung in einen Aufschlämmungszustand um mindestens 5⁰C zu erniedrigen, zu dem teilweise

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zerlegten Strom der Natriumaluminataufschlämmung gegeben wird und die Mischaufschlämmung des Natriumaluminats zerlegt wird, bis das Molverhältnis der Mischaufschlämmung 2,6 bis 3,5 erreicht. Dieses Verfahren wird in der japanischen bekanntgemachten Patentanmeldung 44 920/78 beschrieben. Dieses Verfahren zeigt einen sehr hohen Wirkungsgrad im Hinblick auf die Zerlegung und ist daher sehr wirtschaftlich. Des weiteren handelt es sich bei den groben Körnern des Aluminiumhydroxids lediglich um solche, die durch Kristallwachstum entstanden sind. Sie haben daher eine sehr hohe Festigkeit und werden somit im wesentlichen niemals zu einem feinen Pulver im Verlaufe von solchen Handhabungsvorgängen, wie dem Sprühtrocknen und der pneumatischen Förderung, zerlegt.Sie scheinen sich also durch diese physikalischen Eigenschaften auszuzeichnen. Es ist jedoch überraschenderweise gefunden worden, daß sie dennoch Nachteile aufweisen, wenn sie in einem Gasstrom oder in einem Fluidzustand calciniert werden, wie in einem System von Calcinierungsöfen des Cyclonvorerhitzerrotationskiln-Typs, Fließbett-Typs, Cyclonvorerhitzervertikal-Typs oder pneumatischen Typs. Sie neigen daher stark zum Zerfall zu einem feinen Pulver. Die vorgenannten hervorstechenden Eigenschaften der groben Körner des Aluminiumhydroxids gehen dadurch verloren.

Im Hinblick auf diese Lage haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung intensive Studien des Mechanismusses des Zerfalls der groben Körner des Aluminiumhydroxids, wenn es in einem Gasstrom oder in einem Wirbelzustand calciniert wird, durchgeführt. Sie haben dabei gefunden, daß der Zerfall zu feinem Pulver von der Dehydratation und/oder der Abschreckung abhängt, die hauptsächlich bei der Umsetzung der groben Körner des Aluminiumhydroxids zu wasserfreiem Aluminiumoxid und/oder bei der Umsetzung des wasserfreien Aluminiumoxids zum a-Aluminiumoxid auftritt. Des weiteren hängt sie von mechanischen Einwirkungen auf die Körner bei der vorgenannten Umsetzung ab, d.h., von dem Aufprall der Körner gegen die Behälterwände und/oder dem Aufprall der Körner aufeinander.

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Wenn die Bildung der groben Körner des Aluminiumhydroxids auf Kristallwachstum beruht und die Anfangskorngröße groß ist, wie es für das vorgenannte Verfahren gilt, erscheinen größere Risse bei der Dehydratation und ein beträchtlicher Zerfall zu feinem Pulver tritt aufgrund der Abschreckung und/oder mechanischerEinwirkung auf, wohingegen eine sehr gute Beständigkeit gegen den Zerfall zu feinem Pulver erzielt werden kann, wenn die Kristalle, die die groben Körner des Aluminiumhydroxids aufbauen,eine koagulierte Masse der Anfangskörner, die hauptsächlich eine Korngröße von 10 - 30 μπι haben, sind.

Als Ergebnis weiterer intensiver Studien des Verfahrens zur wirtschaftlichen Herstellung grober Körner des Aluminiumhydroxids mit geringerer Neigung zum Zerfall zu einem feinen Pulver beim Calcinieren und in hoher Ausbeute an Verfahrensprodukt wurde das erfindungsgemäße Verfahren aufgefunden, das die oben aufgezeigten Probleme behebt.

Gegenstand der Erfindung ist demzufolge ein Verfahren zur Herstellung grober Aluminiumhydroxidkörner aus einer Ncitriumaluminatlösung, wonach eine nach dem Bayer-Verfahren hergestellte und ein Molverhältnis von Na„O (als Natriumhydroxid) zu Al„O_ in Lösung von weniger als 1,8 aufweisende, übersättigte Natriumaluminatlösung in zwei Ströme aufgeteilt wird, zu einem der Ströme Aluminiumhydroxid als Impfmittel hinzugegeben wird, in dem geimpften Strom so lange eine teilweise Zerlegung vorgenommen wird, bis das Molverhältnis in der Natriumaluminatlösung zwischen 1,8 und 2,6 liegt, der andere Strom der Natriumaluminatlösung, der bis auf eine ausreichend niedrige Temperatur abgekühlt wurde, um die Temperatur des teilweise zerlegten Stromes der Natriumaluminatlösung in eine Aufschlämmzustand um mindestens 3⁰C zu erniedrigen, zu dem teilweise zerlegten Strom der Natriumaluminataufschlämmung gegeben wird und die Mischaufschlämmung des Natriumaluminats zerlegt wird, bis das Molverhältnis der Mischungsaufschlämmung mindestens 2,6 erreicht hat, das dadurch

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gekennzeichnet ist, daß ein Teil rückgeführten Impfaluminiumhydroxids und feine Körner des Aluminiumhydroxids als Impfmittel zu einem der Ströme der Natriumaluminatlösung gegeben werden, die Natriumaluminatlösung so lange teilweise zerlegt wird, bis das Molverhältnis der Natriumaluminatlösung zwischen 1,8 und 2,6 liegt, zu der erhaltenen teilweise zerlegten Natriumaluminataufschlämmung der andere Strom der Natriumaluminatlösung, der bis auf eine ausreichend niedrige Temperatur abgekühlt wurde, um die Temperatur der teilweise zerlegten Natriumaluminataufschlämmung um mindestens 3⁰C zu erniedrigen, und der verbleibende Teil des rückgeführten Impfaluminiumhydroxids gegeben werden und dann die gekühlte Natriumaluminatmischaufschlämmung weiter zerlegt wird, bis das Molverhältnis der Mischaufschlämmung des Natriumaluminats den Wert von 2,6 bis 4,0 erreicht hat.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend detaillierter beschrieben.

Erfindungsgemäß wird eine Natriumaluminatlösung, die durch alkalisches Auflösen von Bauxit erhalten worden ist, in zwei Ströme aufgeteilt, bevor sie einer Ausfällungsmaßnahme unterzogen wird. Einer der Aufteilungsströme der Natriumaluminatlösung wird der Ausfällungsmaßnahme unterworfen, wohingegen der andere Strom der Natriumaluminatlösung gekühlt wird, um den letzteren Strom abzukühlen. Das Verhältnis des Stroms der Natriumaluminatlösung, die der Ausfüllungsmaßnahme unterzogen wird, zu dem, der abgekühlt wurde, beträgt 30-70 : 70 - 30, vorzugsweise 40-60 : 60-40, ausgedrückt in Vol.-%. Wenn das Verhältnis des Stroms der Natriumaluminatlösung, die der Ausfällungsmaßnahme unterzogen wird, weniger als 30 Vol.-% beträgt, wird das Molverhältnis der Natriumaluminatmischaufschlämmung, die durch Mischen mit der abgekühlten Natriumaluminatlösung durch die Kühlmaßnahme erhalten wird, herabgesetzt. Dieser Sachverhalt ist folglich dafür verantwortlich, daß feinkörniges Aluminiumhydroxid im Übermaß gebildet wird. Wenn andererseits das Molverhältnis

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70 Vol.-% überschreitet, ist die Menge an abgekühlter Natriumaluminatlösung aus der Kühlstufe zu klein. Somit ist es schwierig, die Temperatur der Natrxumaluminatmischaufschlämmung herabzusetzen.

In der Ausfällungsstufe wird die Natriumaluminatlösung mit einem Anteil rückgeführten Impfaluminiumhydroxids und feinkörnigem Aluminiumhydroxid gemischt, wobei es sich um ein charakteristisches Kennzeichen der Erfindung handelt, und dann einem teilweisen Zerlegen unterzogen, bis das Molverhältnis den Wert von 1,8 bis 2,6 erreicht hat.

Als rückgeführtes Impfaluminiumhydroxid wird eine feine körnchenförmige Fraktion des Aluminiumhydroxids, das durch Klassieren der Ausfällung des Aluminiumhydroxids vom Bayer-Verfahren erhalten worden ist, im allgmeinen eingesetzt, wobei es sich hierbei im allgemeinen um eine Fraktion handelt, die mindestens 10 Gew.-% Körner enthält, die durch ein Sieb einer lichten Maschenweite von 0,044 mm (325 mesh Tyler) treten. Die Menge an rückgeführtem Impfaluminiumhydroxid beträgt etwa 30 - 150 kg/m³ der Natriumaluminatlösung.

Auf der anderen Seite werden Körner von Aluminiumhydroxid mit einer durchschnittlichen Korngröße von weniger als 10 μπι, die getrennt hergestellt worden sind, als Impfmittel und als feinkörniges Aluminiumhydroxid verwendet. Die Menge der feinen Körner des Aluminiumhydroxids, das als Impfmittel hinzugegeben wird , beträgt etwa 0,05 bis 2 kg/m³ der Natriumaluminatlösung.

Wenn die Menge des rückgeführten Impfaluminiumhydroxids, die hinzugegeben wird, weniger als 30 kg/m³ der Natriumaluminatlösung beträgt, werden feine Körner des Aluminiumhydroxids zu stark erzeugt (Kristallkeimbildung), so daß grobe Körner des Aluminiumhydroxids nicht erhalten werden können. Andererseits tritt, wenn die Menge 150 kg über-

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schreitet, was auf eine geringere Kristallkeimbildung zurückgeht, Kristallwachstum der Anfangskörner auf. Das bedeutet,daß die Beständigkeit gegen Zerfall zu einem feinen Pulver unvorteilhaft verschlechtert wird.

Wenn die Menge der feinen Körner des Aluminiumhydroxids, das als Impfmittel hinzugegeben wird, weniger als 0,05 kg/m³ der Natriumaluminatlösung beträgt, ist der Effekt der Bildung feiner Kornkeime bzw. -kerne so niedrig, daß die angestrebte koagulierte Masse der Körner nicht erhalten werden kann. Andererseits ist dann, wenn die Menge 2 kg überschreitet, die Menge an feinen Körnern in dem System zu groß. Daraus resultiert ein Aluminiumhydroxid mit kleinerer Korngröße. Das bedeutet, daß die gewünschten groben Körner an Aluminiumhydroxid nicht erhalten werden können.

Da der Ausfällungsmechanismus (Kristallkeimbildung, Agglomerierung und Kristallwachstum) von der Temperatur, dem Molverhältnis, der Zusammensetzung der Bayer-Lösung usw. abhängt, ist es erforderlich, schnell die optimale Menge der feinen Körner des Aluminiumhydroxids, das als Impfmittel zusammen mit dem rückgeführten Impfaluminiumhydroxid verwendet wird, zu bestimmen. Jedoch können die Beziehungen zwischen diesen Faktoren ohne weiteres durch vorausgehende Versuche ermittelt werden. Die feinen Körner können als Impfmittel zu der Natriumaluminatlösung auf der Grundlage der vorausgehenden Versuchsresultate hinzugegeben werden. Bei einem praktischen Anwendungsfall des Verfahrens kann die Menge der feinen Körner des Impfmittels in geeigneter Weise eingeregelt werden, indem die Teilchenzahlbalance gezählt wird oder die Anfangskorngröße von 10 bis 30 μΐη bei dem Ausfällungsschritt mittels eines (Messer) Sechzählers (coulter counter) oder eines Elektronenmikroskops aufrechterhalten wird.

Jedes beliebige Aluminiumhydroxid, das entsprechend irgendeinem Verfahren hergestellt worden ist, kann für die Zwecke

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der Erfindung als feinkörniges Impfmittel verwendet werden, so lange die feinen Körner eine durchschnittliche Korngröße von weniger als 10 μηι haben. Jedoch werden feine Körner, die durch Abkühlen und/oder Zugabe von Aluminiumhydroxidgel zu einer übersättigten Natriumaluminatlösung hergestellt werden, vorzugsweise erfindungsgemäß verwendet.

Wenn die durchschnittliche Korngröße der feinen Körner des Aluminiumhydroxids, das als Impfmittel, hinzugegeben werden muß, etwa 10 μια überschreitet, wird keine Wirkung im Hinblick auf die Einleitung der Keimbildung erhalten. Die Agglomerierungsaktivität der Körner selbst wird verschlechtert. Selbst wenn die Agglomerierung der Körner selbst auftritt, wird die Agglomerierung des Impfaluminiumhydroxids zu groben Körnern unvorteilhaft herabgesetzt.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren wird die Ausfällungsstufe im ersten Stadium, das nachfolgend als erstes Stadium der Ausfällungsstufe bezeichnet wird, im allgemeinen bei einer Temperatur von 65 - 80⁰C gehalten.

Die Natriumaluminatlösung, die teilweise unter den vorgenannten Bedingungen zerlegt worden ist, bis das Molverhältnis den Bereich von 1,8 bis 2,6 erreicht hat, d.h. eine Natriumaluminataufschlämmung mit einem Gehalt an ausgefälltem Aluminiumhydroxid entstanden ist, wird dann mit dem anderen Strom der aufgeteilten Natriumaluminatlösung vermischt, die vorher abgekühlt worden ist, wodurch der Übersättigungsgrad verbessert wird. Sie wird dann des weiteren mit dem verbleibenden Teil des rückgeführten Impfaluminiumhydroxids vermischt und so lange einer Zerlegung unterzogen, bis das Molverhältnis den Bereich von 2,6 bis 4,0 erreicht hat.

Wenn das Molverhältnis der Natriumaluminataufschlämmung, die durch teilweises Zerlegen in dem ersten Stadium der Ausfällungsstufe erhalten worden ist, weniger als 1,8 beträgt, wird das Molverhältnis der Aufschlämmung, die aus dem Vermischen mit der abgekühlten Natriumaluminatlösung erhalten

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ORIGINAL INSPECTED

worden ist, in der nachfolgenden Stufe herabgesetzt. Somit wird eine große Menge an feinkörnigem Aluminiumhydroxid gebildet. Auf der anderen Seite ist es nicht wirtschaftlich, das Zerlegen bis zu einem solchen Grad durchzuführen, daß das Molverhältnis 2,6 überschreitet, weil das viel Zeit erfordert.

Die Kühltemperatur, die für den Strom der aufgeteilten Natriumaluminatlösung in der Kühlstufe' erforderlich ist, hängt von dem Verhältnis der Menge des Stroms, der dem ersten Stadium der Ausfällungsstufe zugeleitet wird, zu der Menge des Stroms, der der Kühlstufe zugeleitet wird, ab. Jedoch muß der Strom, der der Kühlstufe zugeführt wird, auf eine Temperatur abgekühlt werden, die niedrig genug ist, um die Temperatur der Mischaufschlämmung, d.h. der Aufschlämmung, die aus dem Vermischen der teilweise zerlegten Natriuiraluminataufschlämmung der ersten Ausfällungsstufe mit dem abgekühlten Strom der Kühlstufe resultiert, um mindestens 3°C, vorzugsweise mindestens 5°C und ganz bevorzugt mindestens 7⁰C unter der Temperatur der teilweise zerlegten Aufschlämmung des ersten Stadiums der Ausfällungsstufe herehzusetzen. Eine Temperaturdifferenz von weniger als 3⁰C wird nicht bevorzugt, da ein zufriedenstellender Übersättigungsgrad in der Vermischungsaufschlämmung nicht erhalten werden kann. Außerdem ist auch das endgültige Molverhältnis, das nach der Zerlegung erhalten wird , in einem solchen Fall niedrig. Mit anderen Worten bedeutet das, die Zerlegung kaum wirksam verbessert wird.

Zum Kühlen der Natriumaluminatlösung können Spritzdampfbehälter bzw. Sprühbehälter (flasher tank), Wärmeaustauscher des Platten-Typs, Wärmeaustauscher des Röhrensatz-Typs usw. verwendet werden.

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Der abgekühlte Strom der Natriumaluminatlösung wird dann mit dem teilweise zerlegten Strom der Natriumaluminatlösung gemischt. Das Mischen kann an einer Stelle oder an einer Vielzahl von Stellen in verschiedener Weise erfolgen.

Die endgültige Zerlegung der erhaltenen, abgekühlten Natriumaluminatmischaufschlämmung (die endgültige Zerlegung wird nachfolgend als "zweites Stadium der Ausfällungsstufe" bezeichnet) wird dadurch durchgeführt,.indem rückgeführtes Impfaluminiumhydroxid hinzugegeben wird. Die Menge des zuzufügenden rückgeführten Impfaluminiumhydroxids beträgt etwa 30 - 150 kg/m³ der gesamten Natriumaluminataufschlämmung in dem zweiten Stadium der Ausfällungsstufe.

Wenn die Menge des rückgeführten Impfaluminiumhydroxids, das in dem zweiten Stadium der Ausfällungsstufe hinzugegeben wird, weniger als 30 kg beträgt, wird die Ausfällung des Aluminiumhydroxids nicht stark verbessert, obwohl sie von der Temperatur, dem Molverhältnis Na-O/Al^O-} usw.der zu behandelnden Natriumaluitiinatmischaufschlämmung abhängt. Das Kristallwachstum wird gefördert oder eine stärkere Kristallkeimbildung tritt im Gegensatz dazu auf. Die angestrebte koagulierte Masse kristalliner Körner kann nicht erhalten werden. Wenn andererseits die Menge des rückgeführten Impfaluminiumhydroxids I5O kg überschreitet, kann eine Verbesserung des Ausfällungswirkungsgrades entsprechend der Menge des zugegebenen rückgeführten ImpfmitteIs nicht erreicht werden. Die Menge an in das System zurückgeführten Impf mittels wird im Gegensatz da>zu angehoben. Mit anderen Worten bedeutet das, daß eine Vorrichtung größeren Ausmaßes erforderlich wird, was unwirtschaftlich ist.

Die Zugabe des rückgeführten Impfaluminiumhydroxids in dem zweiten Stadium der Ausfällungsstufe kann nicht nur an einer Stelle erfolgen, sondern an einer Vielzahl von Stellen, indem die Ausfällungsstufe in eine Vielzahl von Stufen innerhalb des vorgenannten Bereichs der Menge des rückgeführten Impf-

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mittels aufgeteilt wird. Ein Teil des feinkörnigen Aluminiumhydroxids, das in dem ersten Stadium der Ausfällungsstufe hinzugegeben wird, kann auch in dem zweiten Stadium der Ausfällungsstufe hinzugegeben werden. Gewöhnlich kann das gleiche rückgeführte Impfaluminiumhydroxid, das in dem ersten Stadium der Ausfällungsstufe verwendet wird, hinzugegeben werden. Jedoch kann das rückgeführte Impfmittel in grobe und feine Körner im voraus klassiert werden. Die feinen Körner und die groben Körner können dem"ersten Stadium der Ausfällungsstufe bzw. dem zweiten Stadium der Ausfällungsstufe zugeleitet werden.

In dem zweiten Stadium der Ausfällungsstufe wird die Menge an Impfmittel angehoben. Die teilweise zerlegte Natriumaluminataufschlämmung wird abgekühlt, indem der abgekühlte Strom der klaren Natriumaluminatlösung und das rückgeführte Impfaluminiumhydroxid zu der teilweise zerlegten Natriumaluminataufschlämmung gegeben werden, wodurch der Übersättigungsgrad der Aufschlämmung und der Zerlegungsgrad angehoben werden. Das bedeutet, daß die Zerlegung bis zu dem Molverhältnis von 2,6 - 4,0 in einer kurzen Zeitdauer erfolgen kann.

Das Zerlegen der abgekühlten, vermischten Natriumaluminataufschlämmung in dem zweiten Stadium der Ausfällungsstufe wird im allgemeinen bei einer Temperatur von nicht mehr als etwa 70⁰C, vorzugsweise bei einer Temperatur von 50 - 65°C, durchgeführt.

Die Natriumaluminatlösung, die bis auf das Molverhältnis von 2,6 - 4,0 in der vorbeschrieben Weise zerlegt worden ist, wird dann entsprechend herkömmlicher Verfahren behandelt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend unter Bezugnahme auf verschiedene Zeichnungen noch näher erläutert, ohne darin eine Beschränkung ausdrücken zu wollen. Es zeigen:

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Fig. 1 ein Fließdiagramm einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 eine mikroskopische Aufnahme, die den kristallinen Zustand des erfindungsgemäß erhaltenen Aluminiumhydroxids zeigt,

Fig. 3 eine miskroskopische Aufnahme, die den

kristallinen Zustand eines in herkömmlicher Weise erhaltenen Aluminiumhydroxids wiedergibt.

Zunächst soll auf die Fig. 1 Bezug genommen werden. Danach wird eine klare Natriumaluminatlösung, die durch alkalisches Auflösen von Bauxit erhalten wurde und durch eine Leitung 1 eingeleitet wird, in zwei Ströme aufgeteilt. Ein Strom davon wird zu dem Ausfällungsbehälter 31 über eine Leitung 2 geführt, während der andere Strom über eine Leitung 3 einem Kühler 34 zugeführt wird.

Das Verhältnis der Menge des Stroms der Leitung 2 zu dem Strom der Leitung 3 wird auf 30-70 : 70 - 30 Vol.-% eingeregelt

Der Strom der aufgeteilten Natriumaluminatlösung, die dem Ausfällungsbehälter 31 des ersten Stadiums der Ausfällungsstufe über die Leitung 2 zugeführt wird, wird teilweise durch die feinen Körner des Aluminiumhydroxids in Form des Impfmittels, das über eine Leitung 4 zugeführt wird, und rückgeführtes Impfaluminiumhydroxid, das dazu über die Leitung 5 zugeführt wird, zerlegt. Als feine Körner des Aluminiumhydroxids, das über die Leitung 4 als Impfmittel eingebracht wird, wird feinkörniges Aluminiumhydroxid, das gesondert durch spontanes Ausfällen aus einer Natriumaluminatlösung durch Kühlen erhalten worden ist, oder feinkörniges Aluminiumhydroxid, das separat durch Ausfällen aus einer Natriumaluminatlösung durch Zugabe von Aluminiumhydroxidgel erhalten· worden ist, verwendet.

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Als rückgeführtes Impfaluminiumhydroxid, das dem Ausfällungsbehälter 31 über die Leitung 5 zugeführt wird, wird Aluminiumhydroxid über eine Leitung 21 zur Verfügung gestellt, das gewöhnlich mindestens 10 Gew.-% Körner enthält, die durch ein Sieb einer lichten Maschenweite von 0,044mm (325 mesh Tyler) treten, und durch. Klassieren einer Aluminiumhydroxidauf schlämmung, die über eine Leitung 12 abgezogen worden ist, in Klassierern 36, 37, 38 usw. hergestellt worden ist, um erhaltenes Aluminiumhydroxid zu entfernen.

Die teilweise zerlegte Natriumaluminataufschlämmung, die das ausgefällte Aluminiumhydroxid enthält, wird aus dem Ausfällungsbehälter 31 über eine Leitung 6 in einen Ausfällungsbehälter 32 abgezogen und des weiteren bis zu einem Molverhältnis von 1,8 bis 2,6 zerlegt. Die Natriumaluminatauf schlämmung, die bis zu dem vorgenannten Molverhältnis zerlegt worden ist, wird dann in einen Ausfällungsbehälter in dem zweiten Stadium der Ausfällungsstufe über eine Leitung 7 geführt. Der andere Strom der aufgeteilten Natriumaluminatlösung, der durch die Leitung 3 geführt und durch den Kühler 34 abgekühlt worden ist, wird über eine Leitung 8 dem Ausfällungsbehälter 33 zugeführt. Des weiteren wird der Ausfällungsbehälter 33 über eine Leitung 9 mit rückgeführtem Impfaluminiumhydroxid beschickt.

Gewöhnlich wird das durch die Leitung 21 eingebrachte Impfaluirtiniumhydroxid davon abgezweigt und über die Leitung 9 dem Ausfällungsbehälter 33 als rückgeführtes Impfaluminiumhydroxid zugeführt.

Die teilweise zerlegte Natriumaluminataufschlämmung, die über die Leitung 7 eingebracht wird, wird mit der abgekühlten Natriumaluminatlösung, die durch die Leitung 8 geführt wird, und dem rückgeführten Impfaluminiumhydroxid, das über eine Leitung dem Ausfällungsbehälter 33 zugeführt worden ist, gemischt, wodurch die Temperatur der Aufschlämmung herabgesetzt wird. Folglich wird der Übersättigungsgrad an-

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gehoben. Das bedeutet, daß der Ausfällungsgrad beträchtlich angehoben wird.

Die Natriumaluminataufschlämmung, die des weiteren in dem Ausfällungsbehälter 33 zerlegt wird, kann dann einer Reihe von nachfolgenden Ausfällungsbehältern (in der Zeichnung nicht gezeigt) über Leitungen zugeführt werden, um nachfolgend die Natriumaluminatlösung weiter zu zerlegen. Die Aufschlämmung, die des weiteren zerlegt worden ist, wird über eine Leitung 11 einem Ausfällungsbehälter 35 zugeführt und bis zu einem Molverhältnis von 2,6 - 4,0 in diesem Ausfällungsbehälter 35 zerlegt.

Die Natriumaluminataufschlämmung, die vollständig zerlegt worden ist, wird von dem Ausfällungsbehälter 35 abgezogen und über eine Leitung 12 in einer ersten Stufe einem Klassierer 36 zugeführt. Die gröbsten Körner des Aluminiumhydroxids werden aus dem Unterlaufprodukt bzw. Siebunterlauf des Klassierers 36 erhalten und über Leitungen 13 und 32 abgezogen, um grobe Körner des Aluminiumoxidproduktes durch Waschen und Calcinieren (in der Zeichnung nicht gezeigt) zu erhalten.

Der Überlauf des Klassierers 36 wird einem Klassierer 37 über eine Leitung 14 zugeführt, um feine Körner des Aluminiumhydroxids als Unterlauf und eine Natriumaluminatlösung als Überlauf abzutrennen. Der überlauf wird einem Klassierer 38 über eine Leitung 15 zugeführt, um sehr feine Körner des Aluminiumhydroxids als Unterlauf und eine Natriumaluminatlösung als Oberlauf in der gleichen Weise wie in den Klassierern 36 und 37 abzutrennen.

Das über die Leitungen 16 und 18 abgezogene ausgefällte Aluminiumhydroxid wird ganz oder teilweise über die Leitung 21 der Ausfällungsstufe zugeführt und darin als rückgeführtes Impfaluminiumhydroxid verwendet. Auf der anderen Seite wird der Überlauf des Klassierers 38 über eine Leitung

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zur Verwendung als alkalische Lösung zum Auflösen von Bauxit rückgeführt.

Das oben detailliert beschriebene Verfahren kann zu folgenden Vorteilen führen:

1) Selbst wenn das anfallende Aluminiumhydroxid mittels Flash- bzw. Blitzcalcinieren calciniert wird, tritt ein geringerer Zerfall des feinen Pulvers auf. Somit kann eine kleinere Calciniereinrichtung verwendet werden und damit Brennstoff, wie Schweröl und dgl., eingespart werden.

2) Da die Aktivität des Impfmittels stets durch die Zugabe des feinkörnigen Aluminiumhydroxids als Impfmittel konstant gehalten werden kann, wird ein Aluminiumhydroxidprodukt mit im wesentlichen gleichmäßiger Korngröße erhalten. Das bedeutet, daß das stabile Produkt kontinuierlich erhalten werden kann.

3) Da das zweite otadium der Ausfällungsstufe bei niedrigerer Temperatur als bei herkömmlichen Ausfällungsverfahren zur Herstellung von sandförmigem Aluminiumoxid durchgeführt werden kann, kann das Molverhältnis am Ende des Zerlegens verbessert werden.

4) Da die anfängliche Korngröße des Aluminiumhydroxidimpfmittels klein ist, ist der Oberflächenbereich des Impfmittels groß. Folglich ist der Ausfällungsgrad des Aluminiumhydroxids hoch.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen noch näher erläutert, die jedoch nicht als Beschränkung aufgefaßt werden sollen.

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Beispiel

Eine Natriumaluminatlösung eines Molverhältnisses von 1,6 (Na₂O: 110 g/l) wurde bei 7O⁰C in einer Menge von 250 m³/h über eine Leitung 1 entsprechend dem Fließdiagranun, das die Fig. 1 zeigt, eingeleitet und in einem Verhältnis von 1:1 in zwei Ströme aufgeteilt. Ein Strom wurde über die Leitung 2 dem Ausfällungsbehälter 31 und der andere Strom einem Kühler 34 über eine Leitung 3 zugeführt.

Der Ausfällungsbehälter 31 wurde des weiteren mit einer Natriumaluminataufschlämmung, die 700 kg/m³.rückgeführtes Impfaluminiumhydroxid mit einem Gehalt von 14 Gew.-% Körnern, die durch ein Sieb einer lichten Maschenweite von 0,044mm (325 mesh Tyler) treten, enthielt, in einer Menge von 12,1 m³/h über eine Leitung 5 und mit einer Natriumaluminataufschlämmung, die 130 kg/m³ feinkörniges Aluminiumhydroxid einer durchschnittlichen Korngröße von 5 μΐη als Impf mittel enthielt und die durch spontanes Ausfällen mittels Kühlen einer Natriumaluminatlösung, unabhängig von dem vorliegenden Verfahren, hergestellt worden war, in einer Menge von 1,3 m³/h über eine Leitung 4 beschickt. Die Konzentration des Impfaluminiumhydroxids belief sich auf etwa 63 kg/m³ in dem Ausfällungsbehälter 31.

Die gesamte Verweilzeit in den Ausfällungsbehältern 31 und betrug etwa 24 Stunden. Die Natriumaluminataufschlämmung, die ausgefälltes Aluminiumhydroxid enthielt und über eine Leitung 7 abgezogen wurde, hatte eine Temperatur von 68⁰C und ein Molverhältnis von 2,28.

Auf der anderen Seite wurde der Strom der Natriumaluminatlösung, die über die Leitung 3 demKühler 34 zugeführt wurde, über den Kühler 34 auf 60⁰C abgekühlt und dann über eine Leitung 8 dem Ausfällungsbehälter 33 zugeführt. Der Ausfällungsbehälter 33 wurde mit einer Aufschlämmung über eine Leitung 9 in einer Menge von 29,6 m³/h beschickt, die rück-

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geführtes Impfaluminiumhydroxid der gleichen Zusammensetzung, das dem Ausfällungsbehälter 31 zugeführt wurde, enthielt. Die Temperatur der Natriumaluminatmischaufschlämmung in dem Ausfällungsbehälter 33 wurde auf etwa 63°C herabgesetzt. Die Verweilzeit in den Ausfällungsbehältern 33 - 35 betrug etwa 4 2 Stunden. Die Natriumaluminatlösung, die der Leitung

12 entnommen wurde, hatte eine Temperatur von 56⁰C und ein Molverhältnis von 2,9.

Die Menge des ausgefällten Aluminiumhydroxids entsprach etwa 45 % des Aluminiumoxidgehalts der zugeführten Natriumaluminatlösung. Die Korngrößenverteilung des Aluminiumhydroxidproduktes, das durch Klassierung über die Leitungen

13 und 22 erhalten wurde, wurde gemessen. Die Ergebnisse werden in der Tabelle 1 wiedergegeben. Die mikroskopische Aufnahme des Kristallkorns wird in der Fig. 2 gezeigt.

Zu Vergleichszwecken wurde ein Ausfällen nach einem herkömmlichen Verfahren vorgenommen, wobei keine Zufuhr der Aufschlämmung, die feinkörniges Aluminiumhydroxid als Impf, mittel enthielt, zu dem Ausfällungsbehälter 31 erfolgte, jedoch zusätzlich rückgeführtes Impfaluminiumhydroxid in einer Menge, die der Menge der feinen Körner des Impfmittels entsprach, in den Ausfällungsbehälter 31 eingeführt. Des weiteren wurde auch die notwendige Menge an rückgeführtem Impfaluminiumhydroxid übir die Leitung 9 dem Ausfällungsbehälter 33 zugeführt, wie im oben beschriebenen Beispiel über die Leitung 5 in den Ausfällungsbehälter 31. Die weiteren Bedingungen waren die gleichen wie im Beispiel.

Die Menge des ausgefällten Aluminiumhydroxids entsprach etwa 4 3 % des Aluminiumoxidgehalts der zugeführten Natriumaluminatlösung. Die Korngrößenverteilung des Aluminiumhydroxidproduktes, das durch Klassieren erhalten wurde, ergibt sich aus Tabelle 1. Eine mikroskopische Aufnahme des Kristallkorns wird in Fig. 3 wiedergegeben.

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Grobe Körner des Aluminiumhydroxids wurden von dem Klassierer 36 abgezogen, gewaschen und in einem kurzen Brennofen mit pneumatischer Calcinierung calciniert. Die Korngrößenverteilung des erhaltenen Aluminiumoxids wurde gemessen. Die Ergebnisse werden ebenfalls in der Tabelle 1 zusammen mit den vorgenannten Ergebnissen gezeigt.

	Beispiel Aluminium hydroxid	Tabelle	1	Vergleichsbeispiel Aluminium- Aluminium hydroxid oxid	0
	3,0			1,0	6,9"
Korngröße ItItI (Tyler sieve mesh)	31 ,2	Aluminium oxid		35,7	40,2
0,149 (+100)	71,9	1,0		84,3	76,3
0,105 (+150)	98,8	25,0	98,0
0,074 (+200)	65,2
0,044 (+325)	95,5

Wie es aus der Tabelle 1 ersichtlich ist, kann erfindungsgemäß grobkörniges Aluminiumhydroxid erhalten werden, das gegen den Zerfall zu einem feinen Pulver beim Calcinieren hohe Beständigkeit zeigt.

Vergleichsbeispiel

Aluminiumhydroxid wurde ausgefällt und in der gleichen Weise wie im Beispiel calciniert, was jedoch mit der Ausnahme geschah, daß die durchschnittliche Korngröße des feinkörnigen Aluminiumhydroxids, das als Impfmittel über die Leitung 4 zugeführt wurde, abgeändert wurde, um die in Tabelle 2 gezeigten Impfbedingungen zu erhalten, während die Zufuhrgeschwindigkeit der des Beispiels gleich war. Die Zufuhr-

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geschwindigkeit des als Impfxnittel zugeführten feinkörnigen Aluminiumhydroxids wurde geändert, um die in der Tabelle 2 gezeigten Impfbedingungen zu erhalten, während die durchschnittliche Korngröße der des Beispiels gleich war.

Die Korngröße des abgezogenen Produktes in Form des ausgefällten Aluminiumhydroxids und die Korngröße des Aluminiumoxids, das bei der Calcinierung des Aluminiumhydroxids anfiel, wurden gemessen. Die Ergebnisse finden sich in der Tabelle 2.

Tabelle 2

Korngrößenverteilung

Aluminiumhydroxid mm
(Tyler sieve mesh)

Aluminiumoxid mm (Tyler sieve mesh)

Impfbedingungen 0,149 0,105 0,074 0,044 0,149 0,105 0,074 0,044 (+100)(+150)(+200) (+325) (+100) (+150) (+200) (+325)

durchschnitt- \

liehe'Korngröße

20 pm 1,5

49,5 86,4 97,0

5,9 39,5

79,2

Zufuhrmenge
0,01 kg/m³

3 kg/m³

1,2 29,5 66,8 95,0 0 14,0 46,6 81,0

4,2 31,8 78,0

Es wird aus der Tabelle 2 deutlich, daß der Zerfall des calcinierten Aluminiumoxids zu einem feinen Pulver beträchtlich ist, wenn die durchschnittliche Korngröße der feinen Körner des Aluminiumhydroxids in Form des Impfmittels über dem erfindungsgemäß einzuhaltenden Bereich liegt oder wenn die Zufuhrgeschwindigkeit bzw. Zufuhrmenge des feinen Impfmittels unter dem Wert liegt, der von der Erfindung vorgeschlagen wird. Andererseits können grobe Körner an Aluminiumoxid nicht erhalten werden, wenn die Zufuhrgeschwindigkeit

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des feinen Impfmittels über dem Wert liegt, der erfindungsgemäß vorcreschlagen wird.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung grober Aluminiumhydroxidkörner aus einer Natriumaluminatlösung, wonach eine nach dem Bayer-Verfahren hergestellte und ein Molverhältnis von Na„0 (als Natriumhydroxid) zu Al„0 in Lösung von weniger als 1,8 aufweisende, übersättigte Natriumaluminatlösung in zwei Ströme aufgeteilt wird, zu einem der Ströme Aluminiumhydroxid als Impfmittel hinzugegeben wird, in dem geimpften Strom so lange eine teilweise Zerlegung vorgenommen wird, bis das Molverhältnis in der Natriumaluminatlösung zwischen 1,8 und 2,6 liegt, der andere Strom der Natriumaluminatlösung , der bis auf eine ausreichend niedrige Temperatur abgekühlt wurde, um die Temperatur des teilweise zerlegten Stromes der Natriumaluminatlösung in einen Aufschlämmungszustand um mindestens 3⁰C zu erniedrigen, zu dem teilweise zerlegten Strom der Natriumaluminataufschlämmung gegeben wird und die Mischaufschlämmung des Natriumaluminats zerlegt wird, bis das Molverhältnis der Mischungsaufschlämmung mindestens 2,6 erreicht hat, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil rückgeführten Impfaluminiumhydroxids und feine Körner des Aluminiumhydroxids als Impfmittel

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zu einem der Ströme der Natriumaluminatlösung gegeben werden, die Natriumaluminatlösung-so lange teilweise zerlegt wird, bis das Molverhältnis der Natriumaluminatlösung zwischen 1,8 und 2,6 liegt, zu der erhaltenen teilweise zerlegten Natriumaluminataufschlämmung der andere Strom der Natriumaluminatlösung, der bis auf eine ausreichend niedrige Temperatur abgekühlt wurde, um die Temperatur der teilweise zerlegten Natriumaluminatauf schlämmung um mindestens 3° C zu erniedrigen, und der verbleibende Teil des rückgeführten Impfaluminiumhydroxids gegeben werden und dann die gekühlte Natriumaluminatmisch.auf schlämmung weiter zerlegt wird, bis das Molverhältnis der Mischaufschlämmung des Natriumaluminats den Wert von 2,6 bis 4,0 erreicht hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom der Natriumaluminatlösung, die teilweise zu zerlegen ist, und der Strom der Aluminatlösung, die zu kühlen ist, in einem Verhältnis von 30 - 70 : 70 - 30 Vol.-% ausgebildet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verhältnis von 40 - 60 : 60 - 40 Vol.-% gewählt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rückgeführte Impfaluminiumhydroxid eine klassierte feinkörnige Fraktion von Aluminiumhydroxid, das nach dem Bayer-Verfahren ausgeschieden wurde, ist und mindestens 10 Gew.-% Körner, die durch ein Sieb einer lichten Maschenweite von 0,044 mm treten, enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Strom der teilweise zu zerlegenden Natriumaluminatlösung rückgeführte Impfaluminiumhydroxid in einer Menge von 30 - 150 kg/m³ der Natriumaluminatlösung eingesetzt wird.

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6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das als Impfmittel für den Strom der teilweise zu zerlegenden Natriumaluminatlösung zugegebene feinkörnige Aluminiumhydroxid eine durchschnittliche Korngröße von weniger als 10 um aufweist und gesondert hergestellt wurde .

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das als Impfmittel dem Strom der teilweise zu zerlegenden Natriumaluminatlösung zugegebene feinkörnige Aluminiumhydroxid in einer Menge von 0,05 - 2 kg/m³ der Natriumaluminatlösung zugegeben wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das als Impfmittel vorgesehene feinkörnige Aluminiumhydroxid durch Kühlen einer übersättigten Natriumaluminatlösung oder durch die Zugabe von Aluminiumhydroxidgel zu der übersättigten Natriumaluminatlösung hergestellt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die teilweise Zerlegung zur Ausscheidung von Aluminiumhydroxid bei 65 - 80⁰C durchgeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Strom der Natriumaluminatlösung, der auf eine ausreichend niedrige Temperatur abgekühlt wurde, um die Temperatur der teilweise zerlegten Natriumaluminataufschlämmung um mindestens 5⁰C zu erniedrigen, zu der teilweise zerlegten Natriumalauminataufschlämmung gegeben wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Strom der Natriumaluminatlösung, der bis auf eine ausreichend niedrige Temperatur abgekühlt wurde, um die Temperatur der teilweise zerlegten Natriumaluminataufschlämmung um mindestens 7⁰C zu erniedrigen,

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zu der teilweise zerlegten Natriumaluminataufschlämmung gegeben wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlen des anderen Stroms der Natriumaluminatlösung in einem Spritzdampfbehälter oder einem Wärmeaustauscher des Platten- oder Röhrensatztyps durchgeführt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe des abgekühlten Stroms der Natriumaluminatlösung zu der teilweise zerlegten Lösung an einer oder an einer Vielzahl von Stellen aufgeteilt durchgeführt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verbleibende Teil des rückgeführten Impfaluminiumhydroxids, das zu der teilweise zerlegten Natriumaluminatauf schlämmung gegeben wird, in einer Menge von 30 - 150 kg/m³ der gesamten Natriumaluminatlösung, einschließlich des anderen Stroms der gekühlten Natriumaluminatlösung, eingesetzt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verbleibende Teil des rückgeführten Impfaluminiumhydroxids zu der teilweise zerlegten Natriumaluminatauf schlämmung an einer oder an einer Vielzahl von Stellen aufgeteilt zugegeben wird.

16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerlegung der gekühlten Natriumaluminataufschlämmung bei nicht mehr als 70°C durchgeführt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerlegung bei 50 - 65⁰C durchgeführt wird.

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