DE3030631C2

DE3030631C2 - Verfahren zur Herstellung von grobkörnigem Aluminiumhydroxid

Info

Publication number: DE3030631C2
Application number: DE3030631A
Authority: DE
Inventors: Takuo Harato; Hisakatsu Kato; Yasumi Niihama 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: 1984-02-09
Also published as: IT1146167B; FR2463098B1; AU6139180A; US4311486A; AU520012B2; JPS5626716A; FR2463098A1; IT8049479A0; DE3030631A1; JPS5951489B2; CA1148724A

Description

wesentlichen bei den verschiedenen nachfolgenden Rehandlungen, wie dem Sprühtrocknen und der pneumatischen Förderung, kaum zu einem feinen Pulver zerteilt Daraus resultieren gute physikalische Eigenschaften. Es wurde allerdings überraschenderweise gefunden, daß sie dennoch gewisse Nachteile aufweisen, wenn sie in einem Gasstrom oder im Fließzustand calciniert werden, so z. B. in Calcinierungsöfen des pneumatischen Typs, des Zyklonvorerhitzerrotations-, Fließbett- oder Zykonvorerhitzervertikal-Typs. Sie zerfallen hierbei leicht zu einem feinen Pulver. Dabei gehen die wünschenswerten Eigenschaften der groben Körner des Aluminiumhydroxids verloren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene Verfahren so weiterzubilden, daß eine wirtschaftliche Herstellung grobkörnigen AJuminiumhydroxids mit geringerer Neigung zum Zerfali zu einem feinen Pulver beim Calcinieren und in hoher Ausbeute möglich ist

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß neben dem rückgeführten Impfaluminiumhydroxid pro m³ Natriumaluminatlösung 6,05 bis 2 kg feinkörnigen Aluminiumhydroxids einer durchschnittlichen Korngröße von weniger als 10 μπι als Impfmittel einem der Ströme der Natriumaluminatlösung einverleibt werden, dieser Strom A) der Natriumaluminatlösung so lange reagieren gelassen wird, bis sein Molverhältnis Na₂O/Al₂O3 zwischen 1,8 und 2,6 liegt zu der hierbei erhaltenen Natriumaluminataufschlämmung der andere Strom B) der Natriumaluminatlösung, der bis auf eine ausreichend niedrige Temperatur abgekühlt wurde, um die Temperatur der ein Molverhältnis von 1,8 bis 2,6 aufweisenden Natriumaluminataufschlämmung um mindestens 3° C zu erniedrigen, und rückgeführtes Impfaluminiumhydroxid in einer Menge von 30 bis 150 kg/m³ der gesamten Natriumaluminataufschlämmung zugegeben werden und dann die gekühlte Natriumaluminataufschlämmung bei einer Temperatur von nicht mehr als 70⁰C reagieren gelassen wird, bis das Molverhältnis Na₂(VAI₂Os der Mischung einen Wert von 2,6 bis 4,0 erreicht hat.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf verschiedenen Erkenntnissen. So wurden intensive Studien unternommen, um den Mechanismus des Zerfalls des grobkörnigen Aluminiumhydroxids, wenn es in einem Gasstrom oder in einem Wirbelzustand calciniert wird, aufzuklären. Es wurde festgestellt, daß der Zerfall zu einem feinen Pulver von der Dehydratation und/oder der Abschreckung abhängt, die hauptsächlich bei der Umsetzung des grobkörnigen Aluminiumhydroxids zum wasserfreien Aluminiumoxid und/oder bei der Umsetzung des wasserfreien Aluminiumoxids zum «-Aluminiumoxid auftreten. Des weiteren hängt der nachieilige Zerfall von den mechanischen Einwirkungen auf die Körner bei der erwähnten Umsetzung ab, d. h., von dem Aufprall der Körner gegen die Behäiterwände und/oder dem Aufprall der Körner aufeinander. Wenn die Bildung von grobkörnigem Aluminiumhydroxid auf einem Kristallwachstum beruht und die Anfangskörnung groß ist, was für das vorstehend beschriebene bekannte Verfahren gilt, dann erscheinen größere Risse bei der Dehydratation. Ein beträchtlicher Zerfall zu einem feinen Pulver tritt aufgrund der Abschreckung und/oder der mechanischen Einwirkung auf, wohingegen eine sehr gute Beständigkeit gegen den Zerfall zu einem feinen Pulver erzielt werden kann, wenn die Kristalle, die das grobkörnige Aluminiumhydroxid aufbauen, eine koagulierte Masse der Anfangskörner, die hauptsächlich eine Korngröße von 10 bis 30 μπι haben, sind. ·■■■ Ausgangspunkt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die eingangs erwähnte übersättigte Natriumalumi-' natlösung, die im Verhältnis von 30 bis 70 zu 70 bis 30 5 VoL-% in zwei Ströme aufgeteilt wird. Bevorzugt wird ; das Verhältnis von 40 bis 60 zu 60 bis 40 VoL-%. Wenn das Verhältnis unter 30 VoL-% li-egt, wird das ^: Molverhältnis Na₂O/Al₂O3 in der Natriu.Tialuminatmischaufschlämmung nachteilig herabgesetzt was sich i'i in der übermäßigen Bildung feinkörnigen Aluminiumhy-' droxids niederschlägt Wenn der Wert von 70 Vol.-% ^:i überschritten wird, dann steht eine zu .geringe Menge des für das Abkühlen vorgesehenen anderen Stroms zur Verfügung. Dann ist es schwierig, die Temperatur der Γι· Natriumaluminatmischaufschlämmung in dem gewünschten Umfange herabzusetzen. -:. Als rückgeführtes Aluminiumhydroxid wird im allgemeinen eine Fraktion feinkörnigen Aluminiumhydroxids, das durch Klassieren des nach dem Bayer-Ver- 2<> fahren erhaltenen ausgefällten Aluminiumhydroxids 'erhalten worden ist eingesetzt.

Hierbei handelt es sich im allgemeinen um eine • Fraktion, die mindestens 10 Gew.-% Körner enthält, die •'durch ein Sieb einer lichten Maschenweite von 0,044 mm treten. Die Menge an rückgeführten Aluminiumhydroxid beträgt etwa 30 bis 150 kg/m³ der Natriumaluminatlösung.

Wenn die Menge des hinzugegebenen rückgeführten Impfaluminiumhydroxids weniger als 30 kg/m³ beträgt, jo werden feine Körner des Aluminiumhydroxids (aufgrund von Kristallkeimbildung) zu stark erzeugt, so daß grobkörniges Aluminiumhydroxid nicht in der gewünschten Menge erhalten wird. Wenn die Menge 150 kg/m³ überschreitet, tritt geringe Kristallkeimbildung und Kristallwachstum der Anfangskörner auf. Die Beständigkeit des Aluminiumhydroxids gegen Zerfall zu einem feinen Pulver wird dadurch verschl echtert.

Des weiteren wird feinkörniges Aluminiumhydroxid einer durchschnittlichen Korngröße von weniger als 10 μίτι als Impfmittel einem der Ströme der Natriumaluminatlösung einverleibt. Dieses Aluminiumhydroxid wird in einer Menge von 0,05 bis 2 kg/m³ Natriumaluminatlösung hinzugegeben. Wenn die Menge von 0,05 kg/m³ unterschritten wird, dann ist der Effekt der Bildung feiner Kornkeime so schwach, daß die angestrebte koagulierte Körnermasse nicht erhalten wird. Wird dieses feinkörnige Aluminiumhydroxid in einer Menge von mehr als 2 kg/m³ verwendet, dann führt das zu einem Aluminiumhydroxid kleinerer Korngröße.

Da der Ausfällungsmechanismus (Kristallkeimbildung, Agglomerierung und Kristallwachstumj von der Temperatur, dem erwähnten Molverhältnis und der Zusammensetzung der nach dem Bayer-Verfahren erhaltenen Natriumaluminatlösung abhängt, ist eine schnelle Bestimmung der optimalen Menge des feinkörnigen Aluminiumhydroxids einer durchschnittlichen Korngröße von weniger als ΙΟμιη, das als Impfmittel zusammen mit dem rückgeführten feinkörni- *>o gen Impfaluminiumhydroxid verwendet wird, erforderlich. Die Beziehung zwischen den obigen Größen können ohne weiteres durch vorausgehende Versuche ermittelt werden. Das zusätzlich eingesetzte feinkörnige Aluminiumhydroxid kann dann der Natriumaluminatlösung aufgrund der Ergebnisse dieser Versuche als Impfmittel zugegeben werden. So kann bei einem praktischen Anwendungsfall des Verfahrens die Menge des feinkörnigen Impfmittels in geeigneter Weise

eingeregelt werden, indem das Gleichgewicht der Körnerzahl 'durch Auszählen ermittelt wird oder die Anfangskorngröße von 10 bis 30 μπι mittels eines Messerzählgeräts oder eines Elektronenmikroskops aufrechterhalten bzw. kontrolliert wird.

Für die Zwecke der Erfindung kann jedes beliebige feinkörnige Aluminiumhydroxid als zusätzliches Impfmittel verwendet werden, so lange seine durchschnittliche Korngröße weniger als 10 μΐη beträgt. Feinkörniges Aluminiumhydroxid, das durch Abkühlen und/oder Zugabe von Aluminiumhydroxidgel zu einer übersättigten Natriumaluminatlösung hergestellt worden ist, wird bevorzugt.

Wenn die durchschnittliche Korngröße des feinkörnigen Aluminiumhydroxids weniger als 10 μπι beträgt, dann wird die angestrebte Wirkung bezüglich der Einleitung der Keimbildung nicht erzielt. Die Neigung der Körner zu Agglomerierung wird verschlechtert. Selbst wenn diese Agglomerierung auftritt, wird die Agglomerierung des Impfaluminiumhydroxids zu groben Körnern nachteilig herabgesetzt.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Strom A) in der ersten Ausfällungsstufe im allgemeinen zwischen 65 und 8O⁰C gehalten. In der ersten Ausfällungsstufe wird der beimpfte Strom A) so lange reagieren gelassen, bis sich darin das Molverhältnis Na₂OZAl₂O₃ von 1,8 bis 2,6 eingestellt hat. Wenn dieses Molverhältnis weniger als 1,8 beträgt, dann wird das Molverhältnis in der Natriumaluminatmischaufschlämmung, die bei einer Temperatur von nicht mehr als 7O⁰C reagieren gelassen wird, herabgesetzt. Dadurch wird eine große Menge an feinkörnigem Aluminiumhydroxid gebildet. Andererseits ist es nicht wirtschaftlich, das Ausfällen bis zu einem solchen Grad durchzuführen, daß der Wert des Molverhältnisses von 2,6 überschritten wird, da dazu viel Zeit erforderlich ist.

Wie weit der Strom B) der Natriumaluminatlösung abgekühlt wird, hängt von dem Verhältnis der Menge des Stroms A) zu dem des Stroms B) ab. In jedem Falle muß der Strom B) auf eine Temperatur abgekühlt werden, die niedrig genug ist, um die Temperatur der ein Molverhältnis von 1,8 bis 2,6 aufweisenden Natriumaluminataufschlämmung um mindestens 3°C herabzusetzen. Bevorzugt wird ein Herabsetzen um mindestens 5° C, wobei ein Herabsetzen der Temperatur von mindestens 7°C ganz besonders bevorzugt wird. Eine Temperaturdifferenz von weniger als 3°C führt nicht zu einem zufriedenstellenden Übersättigungsgrad in der Natriumaluminatmischaufschlämmung. Darüber hinaus ist das endgültige Molverhältnis, das in dem Verfahrensprodukt erhalten wird, in einem solchen Fall niedrig. Mit

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uiiut.1 V.II MUl IV.I1 UCUCUlCL UClS. LKlU ViIC nU31 ClllUllgai CiHl" tion kaum wirksam verbessert wird.

Zum Kühlen des Stroms B) der Natriumaluminatlösung können Sprühbehälter, Wärmeaustauscher des Platten-Typs oder des Röhren-Typs verwendet werden. Der abgekühlte Strom B) der Natriumaluminatlösung wird dann mit dem Strom A) der Aluminatlösung, die bis zu dem genannten Molverhältnis reagieren gelassen wurde, vermischt Das Vermischen kann an einer Stelle oder an einer Vielzahl von Stellen in verschiedener Weise erfolgen.

Es folgt die zweite Ausfällungsstufe, bei der rückgeführtes Impfaluminiumhydroxid in einer Menge von 30 bis 150 kg/m³ der gesamten Natriumaluminataufschlämmung zugegeben werden.

Wenn die Menge des rückgeführten Impfaluminiumhydroxids bei dieser zweiten Ausfällungsstufe weniger als 30 kg/m³ beträgt, dann wird die Ausfällung des Aluminiumhydroxids nicht stark verbessert, obwohl sie auch von der Temperatur und dem Molverhältnis Na2O/Al2C>3 der zu behandelnden Natriumaluminatmischaufschlämmung abhängt. Das Kristallwachstum wird gefördert oder es tritt im Gegensatz dazu eine stärkere Kristallkeimbildung auf. Die angestrebte koagulierte Masse kristalliner Aluminiumhydroxidkörner wird nicht erhalten. Wenn andererseits die Menge

ίο des rückgeführten Impfaluminiumhydroxids 150 kg/m³ überschreitet, wird der Wirkungsgrad der Ausfällung nicht entsprechend erhöht. Die Menge des der Natriumaluminataufschlämmung zugeführten Impfmittels wird jedoch angehoben. Daher ist die Verwendung einer größeren Vorrichtung erforderlich, was unwirtschaftlich ist.

Die Zugabe des rückgeführten Impfaluminiumhydroxids in der zweiten Ausfällungsstufe kann nicht nur an einer Stelle, sondern an einer Vielzahl von Stellen erfolgen. So kann die Ausfällungsstufe in eine Vielzahl von Stufen innerhalb des vorgenannten Bereiches der Menge des rückgeführten Impfmittels aufgeteilt werden. Ein Teil des feinkörnigen Aluminiumhydroxids, das bei der ersten Ausfällungsstufe eingesetzt wird, kann auch in der zweiten Ausfällungsstufe hinzugegeben werden. Gewöhnlich kann das gleiche rückgeführte Impfaluminiumhydroxid, das in der ersten Ausfällungsstufe verwendet werden, hinzugegeben werden. Jedoch kann das rückgeführte Impfaluminiumhydroxid im voraus in grobe und feine Körner klassiert werden. Die feinen Körner und die groben Körner können der ersten bzw. der zweiten Ausfällungsstufe zugeleitet werden.

In der zweiten Ausfällungsstufe wird die Menge an Impfaluminiumhydroxid angehoben. Die Natriumaluminataufschlämmung, in der bereits eine teilweise Ausfällung abgelaufen ist, wird abgekühlt, indem der abgekühlte Strom B) der klaren Natriumaluminatlösung und das rückgeführte Impfaluminiumhydroxid zu der Natriumaluminataufschlämmung gegeben werden, wodurch der Übersättigungsgrad der Natriumaluminatmischaufschlämmung und auch der Ausfällungsgrad angehoben werden. Das bedeutet, daß die Natriumaluminatmischaufschlämmung so lange reagieren gelassen wird, bis das Molverhältnis Na₂CVAl₂Oa der Mischung einen Wert von 2,6 bis 4,0 erreicht hat, was in einer kurzen Zeitdauer erfolgen kann.

In der zweiten Ausfällungsstufe wird die gekühlte Natriumaluminatmischaufschlämmung bei einer Temperatur von nicht mehr als 70⁰C reagieren gelassen, vorzugsweise bei einer Temperatur von 50 bis 65° C. Anschließend wird das Verfahrensprodukt nach herkömmlichen Verfahren weiterverarbeitet

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend unter Bezugnahme auf verschiedene Zeichnungen noch näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein Fließdiagramm einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

F i g. 2 eine mikroskopische Aufnahme, die den kristallinen Zustand des erfindungsgemäß erhaltenen Aluminiumhydroxids zeigt und

Fig.3 eine mikroskopische Aufnahme, die den kristallinen Zustand eines in herkömmlicher Weise erhaltenen Aluminiumhydroxids wiedergibt

Nach F i g. 1 wird eine klare Natriumaluminatlösung.

die durch alkalischen Aufschluß von Bauxit erhalten wurde und durch eine Leitung 1 eingeleitet wird, in zwei Ströme aufgeteilt Ein Strom A) wird über eine Leitung 2 zu dem Ausfällungsbehälter 31 geführt während der

andere Strom B) über eine Leitung 3 einem Kühler 34 zugeführt wird.

Das Verhältnis der Menge des Stroms A) zu der des Stroms B) wird auf 30 bis 70 zu 70 bis 30 Vol.-% eingeregelt.

Der Strom A), der dem Ausfällungsbehälter 31 der ersten Ausfällungsstufe über die Leitung 2 zugeführt wird, wird teilweise durch das feinkörnige Impfaluminiumhydroxid, das über die Leitung 4 zugeführt wird, und rückgeführtes Impfaluminiumhydroxid, das über die Leitung 5 zugeführt wird, reagieren gelassen. Das über die Leitung 4 zugeführte Impfmittel ist ein feinkörniges Aluminiumhydroxid, das gesondert durch spontanes Ausfällen aus einer Natriumaluminatlösung durch Kühlen erhalten worden ist, oder ein feinkörniges Aluminiumhydroxid, das separat durch Ausfällung aus einer Natriumaluminatlösung durch Zugabe von Aluminiumhydroxidgel erhalten worden ist. 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 0,044 mm treten, und das durch Klassieren einer Aluminiumhydroxidaufschlämmung, die über eine Leitung 12 abgezogen worden ist, in Klassierern 36,37 und 38 hergestellt worden ist, um angefallenes Aluminiumhydroxid zu entfernen.

Die Natriumaluminataufschlämmung, die das ausgefällte Aluminiumhydroxid enthält, wird aus dem Ausfällungsbehälter 31 über eine Leitung 6 in einen Ausfällungsbehälter 32 abgezogen und des weiteren bis zum einem Molverhältnis Na2O/Al2O3 von 1,8 bis 2,6 reagieren gelassen. Die Natriumaluminataufschlämmung wird dann in einen Ausfällungsbehälter 33 der zweiten Ausfällungsstufe über eine Leitung 7 geführt Der andere Strom B) der Natriumaluminatlösung, der durch die Leitung 3 geführt und durch den Kühler 34 abgekühlt worden ist, wird über die 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 Impfaluminiumhydroxid davon abgezweigt und über die Leitung 9 dem Ausfällungsbehälter 33 als rückgeführtes Impfaluminiumhydroxid zugeführt.

Die 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 die Leitung 9 dem Ausfällungsbehälter 33 zugeführt worden ist, gemischt, wodurch die Temperatur der Natriumaluminataufschlämmung herabgesetzt wird. Dadurch wird der Obersättigungsgrad angehoben. Das führt zu einer beträchtlichen Anhebung des Ausfällungsgrades.

Die Natriumaluminataufmischaufschlämmung, die des weiteren in dem Ausfällungsbehälter 33 reagieren gelassen wird, kann einer Reihe von nachfolgenden Ausfällungsbehältern (in der Zeichnung nicht gezeigt) über verschiedene Leitungen zugeführt werden, um ein weiteres Ausfällen zu bewirken. Die derartig behandelte Natriumaluminatmischaufschlämmung wird schließlich über eine Leitung 11 einem Ausfällungsbehälter 35 zugeführt und dort bis zu einem Molverhältnis Na₂OZAl₂O₃ von 2,6 bis 4,0 weiter reagieren gelassen.

Die Natriumaluminiummischaufschlämmung wird von dem Ausfällungsbehälter 35 abgezogen und über eine Leitung 12 zu einer ersten Klassierung einem Klassierer 36 zugeführt. Die gröbsten Körner des Aluminiumhydroxids werden aus dem Unterlauf des

,. Klassierers 36 erhalten und über Leitungen 13 und 22 abgezogen, um diese nachfolgend zu waschen und zu calcinieren (in der Zeichnung nicht gezeigt).

Der Überlauf des Klassierers 36 wird einem Klassierer 37 über eine Leitung 14 zugeführt, um feine Körner des Aluminiumhydroxids als Unterlauf und eine

ίο 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 den Ausfällungsstufen zugeführt und darin als rückgeführtes Impfaluminiumhydroxid

verwendet. Andererseits wird der Überlauf des Klassierers 38 über eine Leitung 17 zur Verwendung als alkalische Lösung zum Auflösen von Bauxit rückgeführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeigt folgende

Vorteile:

Selbst wenn das angefallene Aluminiumhydroxid einem Schnellcalcinieren unterzogen wird, tritt lediglich ein geringer Zerfall des feinen Pulvers auf. Somit kann eine kleinere Calciniereinrichtung verwendet und damit Brennstoff, wie Schweröl, eingespart werden. Da die Aktivität des Aluminiumhydroxid-Impfmittels stets durch die Zugabe des feinkörnigen Aluminiumhydroxids einer durchschnittlichen Korngröße von weniger als 10 μηη konstant gehalten werden kann, läßt sich Aluminiumhydroxid mit im wesentlichen gleichmäßiger Korngröße erhalten. Es wird demzufolge kontinuierlich ein stabiles Produkt gewonnen. Da die zweite Ausfällungsstufe bei niedrigerer Temperatur als beim herkömmlichen Ausfällen zur Gewinnung sandförmigen Aluminiumoxids durchgeführt werden kann, kann das Molverhältnis am Ende der Ausfällungsreaktion verbessert werden. Aufgrund der anfänglichen kleinen Korngröße des Impfaluminiumhydroxids liegt eine große Impfmitteloberfläche vor. Daraus resultiert ein hoher Ausfällungsgrad des Aluminiumhydroxids.

Beispiel

Eine Natriumaluminatlösung eines Molverhältnisses von 1,6 (Na₂O : 110 g/l) wurde bei 70⁰C in einer Menge von 25OmVh über die Leitung 1 entsprechend dem Füeßdiagramm der F i g. 1 eingeleitet und in einem Verhältnis von 1 :1 in zwei Ströme aufgeteilt Ein Strom A) wurde über die Leitung 2 dem Ausfällungsbehälter 31 und der andere Strom B) einem Kühler 34 über eine Leitung 3 zugeführt

Der Ausfällungsbehälter wurde des weiteren mit einer Natriumaluminataufschlämmung, die 700kg/m3 rückgeführtes Impfaluminiumhydroxid mit einem Gehalt von 14 Gew.-% Körnern, die durch ein Sieb einer lichten Maschenweite von 0,044 mm treten, enthielt, in einer Menge von 12,1 mVh über eine Leitung 5 beschickt Des weiteren erfolgte eine Beschickung mit einer Natriumaluminataufschlämmung, die 130 kg/m³ feinkörniges Aluminiumhydroxid einer durchschnittlichen Korngröße von 5 μΐη als Impfmittel enthielt und

« die durch spontanes Ausfällen mittels Kühlen einer Natriumaluminatlösung, unabhängig von dem erfindungsgemäßen Verfahren, hergestellt worden war, in einer Menge von 1,3 mVh über die Leitung 4. Die

ίο

Konzentration des Impfaluminiumhydroxids belief sich indem Ausfällungsbehälter 31 auf etwa 63 kg/m³.

Die gesamte Verweilzeit betrug in den Beschickungsbehältern 31 und 32 etwa 24 Stunden. Die Natriumaluminataufschlämmung, die ausgefälltes Aluminiumhydroxid enthielt und über eine Leitung 7 abgezogen wurde, hatte eine Temperatur von 68°C und wies ein Molverhältnis Na₂OZAl₂O₃ von 2,28 auf.

Andererseits wurde der Strom B) der Natriumaluminatlösung, die über die Leitung 3 dem Kühler 34 zugeführt wurde, dort auf 6O⁰C abgekühlt und dann über eine Leitung 8 dem Ausfällungsbehälter 33 zugeführt. Der Ausfällungsbehälter 33 wurde mit einer Natriumaluminataufschlämmung über die Leitung 9 in einer Menge von 29,6 mVh beschickt, die rückgeführtes 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 betrug in den Ausfällbehältern 33 bis 35 etwa 42 Stunden. Die Natriumaluminatmischaufschlämmung, die der Leitung 12 entnommen wurde, hatte eine Temperatur von 56⁰C und ein Molverhältnis Na₂O/Al₂O₃ von 2,9.

Die Menge des ausgefällten Aluminiumhydroxids entsprach etwa 45% des Aluminiumoxidgehaltes der zugeführten Natriumaluminatlösung. Die Korngrößenverteilung des klassierten Aluminiumhydroxidproduktes, das über die Leitungen 13 und 22 abgezogen wurde, wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle

Tabelle

zusammengestellt. Die mikroskopische Aufnahme des Kristallkorns wird in der F i g. 2 gezeigt.

Vergieichsbeispiel

Zu Vergleichszwecken wurde das Ausfällen nach einem herkömmlichen Verfahren vorgenommen, wobei dem Ausfällungsbehälter 31 keine Aufschlämmung mit feinkörnigem Aluminiumhydroxid als Impfmittel, sondern zusätzlich rückgeführtes Impfaluminiumhydroxid

ίο in einer Menge, die der des feinkörnigen Aluminiumhydroxids entsprach, zugeführt wurde. Des weiteren wurde auch die notwendige Menge an rückgeführtem Impfaluminiumhydroxid dem Ausfällungsbehälter 33 über die Leitung 9 und dem Ausfällungsbehälter 31 über die Leitung 5, wie im oben beschriebenen Beispiel, zugeführt. Die weiteren Bedingungen entsprachen denjenigen des Beispiels.

Die Menge des ausgefällten Aluminiumhydroxids entsprach etwa 43% des Aluminiumoxidgehalts der zugeführten Natriumaluminatlösung. Die Korngrößenverteilung des durch Klassieren erhaltenen Aluminiumhydroxids ergibt sich aus der Tabelle. Eine mikroskopische Aufnahme des Kristallkorns zeigt die Fig.3. Grobkörniges Aluminiumhydroxid wurde von dem Klassierer 36 abgezogen, gewaschen und in einem kurzen Brennofen des pneumatischen Typs calciniert. Die Korngrößenverteilung des erhaltenen Aluminiumoxids wurde gemessen. Die Ergebnisse finden sich ebenfalls in der Tabelle.

Korngröße	Beispiel	Aluminium	Vergleichsbeispiel 1	Aluminium
(Siebmaschen		oxid		oxid
weite in mm)	Aluminium	Aluminium
	hydroxid	hydroxid

0,149	3,0	1,0	1,0	0
0,105	31,2	25,0	35,7	6,9
0,074	71,9	65,2	84,3	40,2
0,044	98,8	95,5	98,0	76,3

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

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von grobkörnigem Aluminiumhydroxid aus einer'nach dem Bayer-Verfahren hergestellten und ein Molverhältnis Na2O, ausgedrückt als Natriumhydroxid, zu AI2O3 in Lösung von weniger als 1,8 aufweisenden, übersättigten Natriumaluminatlösung durch Aufteilen derselben in zwei Ströme im Verhältnis 30 bis 70 zu 70 bis 30 Vol.-°/o, Beimpfen des einen Stroms mit rückgeführtem feinkörnigem Impfaluminiumhydroxid in einer Menge von 30 bis 150 kg/m³ Natriumaluminatlösung, Reagierenlassen des beimpften Stroms bis zum Erreichen eines Molverhältnisses NaiO/AfeCb in der Natriumaluminatlösung von 1,8 bis 2,6, Abkühlen ues anderen Stroms der Natriumaluminatlösung auf eine ausreichend niedrige Temperatur, um bei Zugabe zu dem beimpften Strom die Temperatur des beimpften Stroms der Natriumaluminatlösung um mindestens 3°C zu erniedrigen, Zugabe zu dem beimpften Strom der Natriumaluminataufschlämmung und Reagierenlassen der erhaltenen Mischung bis zum Erreichen eines Molverhältnisses Na2O/AI₂O3 von mindestens 2,6 sowie Abtrennen, Waschen und Calcinieren des grobkörnigen Produktes, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem rückgeführten ImpfaluiTiiniumhydroxid pro m³ Natriumaluminatlösung 0,05 bis 2 kg feinkörnigen Aluminiumhydroxids einer durchschnittlichen Kerngröße von weniger als 10 μπι als Impfmittel einem der Ströme der Natriumaluminatlösung einverleibt werden, dieser Strom A) der Natriumaluminatlösung so lange reagieren gelassen wird, bis sein Molverhältnis Na2O/Al2C>3 zwischen 1,8 und 2,6 liegt, zu der hierbei erhaltenen Natriumaluminataufschlämmung der andere Strom B) der Natriumaluminatlösung, der bis auf eine ausreichend niedrige Temperatur abgekühlt wurde, um die Temperatur der ein Molverhältnis von 1,8 bis 2,6 aufweisenden Natriumaluminataufschlämmung um mindestens 3° C zu erniedrigen, und rückgeführtes Impfaluminiumhydroxid in einer Menge von 30 bis 150 kg/m³ der gesamten Natriumaluminataufschlämmung zugegeben werden und dann die gekühlte Natriumaluminatmischaufschlämmung bei einer Temperatur von nicht mehr als 70⁰C reagieren gelassen wird, bis das Molverhältnis Na20/AI;>O3 der Mischung einen Wert von 2,6 bis 4,0 erreicht hat.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von grobkörnigem Aluminiumhydroxid aus einer nach dem Bayer-Verfahren hergestellten und ein Molverhältnis Na2O, ausgedrückt als Natriumhydroxid, zu AI2O3 in Lösung von weniger .ils 1,8 aufweisenden, übersättigten Natriumaluminatlösung durch Aufteilen derselben in zwei Ströme im Verhältnis 30 bis 70 zu 70 bis 30 Vol.-%, Beimpfen des einen Stroms mit rückgeführtem feinkörnigem Impfaluminiumhydroxid in einer Menge von 30 bis 150 kg/m³ Natriumaluminatlösung, Reagierenlassen des beimpften Stroms bis zum Erreichen eines Molverhältnisses NazO/A^Ch in der Natriumaluminatlösung von 1,8 bis 2,6, Abkühlen des anderen Stroms der Natriumaluminatlösung auf eine ausreichend niedrige Temperatur, um bei Zugabe zu dem beimpften Strom die Temperatur des beimpften Stroms der Natriumaluminatlösung um mindestens 3" C zu erniedrigen, Zugabe zu dem beimpften Strom der Natriumaluminataufschlämmung und Reagierenlassen der erhaltenen Mischung bis zum Erreichen eines Molverhältnisses Na₂(VAl₂O₃ von mindestens 2,6 sowie Abtrennen, Waschen und Calcinieren des grobkörnigen Produktes. Nach dem bekannten Bayer-Verfahren wird Aluminiumoxid aus Bauxit gewonnen. Danach wird zunächst Bauxit in heißem Alkali behandelt, gewöhnlich bei einer Temperatur von 130⁰C oder mehr, um Aluminiumoxid dadurch zu extrahieren. Unlösliche Rückstände, wie Eisenoxid, Silikate und Titanoxid, werden aus der erhaltenen Aufschlämmung abgetrennt Zu der klaren, von unlöslichen Resten befreiten Natriumaluminatlösung wird darauf Aluminiumhydroxid als Impfmittel gegeben, um Aluminiumhydroxid bei einer Temperatur von etwa 50 bis 80° C auszuscheiden. Das ausgeschiedene Aluminiumhydroxid wird abgetrennt Ein Teil dieses abgetrennten feinkörnigen Aluminiumhydroxids wird als Impfmittel rückgeführt Das grobkörnige Aluminiumhydroxid wird abgezogen, gewaschen und calciniert, wodurch Aluminiumoxid gebildet wird. Die anfallende Mutterlauge wird als solche oder nach Konzentrierung wieder beim Bauxitaufschluß herangezogen.

Das nach dem obigen Verfahren erhaltene Aluminiumoxid wird hauptsächlich als Rohmaterial zur Herstellung von Aluminium verwendet Dieses Rohmaterial wird nach der Korngröße des Aluminiumoxids in zwei Gruppen unterteilt, d.h. es fallen (1) »mehliges« Aluminiumoxid und (2) »sandiges« Aluminiumoxid an, die im allgemeinen mehr als 20 bzw. 10 bis 15 Gew.-% Körner enthalten, die durch ein Sieb einer lichten Maschenweite von 0,044 mm treten. Aufgrund der

^5 fortschreitenden Automatisierung der elektrolytischen Herstellung von Aluminiumoxid hat das sandige Aluminiumoxid ansteigende Bedeutung erlangt. Auch im Hinblick auf Umweltschutzgesichtspunkte ist bei diesem Verfahren der Einsatz des sandigen Aluminium-

ⁱⁿ oxids vorteilhaft.

Aufgrund des ansteigenden Bedarfes an grobkörnigem Aluminiumhydroxid wurden Verfahren zur wirtschaftlichen Herstellung eines derartigen Materials in hoher Ausbeute entwickelt. Ausgegangen wird dabei von einer übersättigten Natriumaluminatlösung, die nach dem Bayer-Verfahren hergestellt worden ist und ein Molverhältnis Na2O, ausgedrückt als Natriumhydroxid, zu AI2O3 in der Lösung von weniger als 1,8 aufweist. Eine derartige Natriumaluminatlösung wird in zwei Ströme aufgeteilt. Zu einem der Ströme wird Aluminiumhydroxid als Impfmittel gegeben. Es folgt ein Reagierenlassen des beimpften Stroms, bis das Molverhältnis Na2O/AbO3 in der Natriumaluminatlösung zwischen 1,8 und 2,6 liegt. Der andere Strom der Natriumaluminatlösung wird auf eine ausreichend niedrige Temperatur abgekühlt, um nach dem Vermischen mit dem beimpften Strom die Temperatur des beimpften Stroms um mindestens 5°C zu erniedrigen. Die gekühlte Natriumaluminatmischaufschlämmung wird dann so lange reagieren gelassen, bis das Molverhältnis Na2O/AbO3 der Mischung einen Wert von 2,6 bis 3,5 erreicht hat. Dieses Verfahren wird in der JP-OS 44 920/78 beschrieben. Es handelt sich um ein sehr wirtschaftliches Verfahren mit sehr hohem Wirkungsgrad im Hinblick auf die oben geschilderte Reaktion. Die erhaltenen groben Körner des Aluminiumhydroxids sind durch Kristallwachstum entstanden. Sie zeigen daher sehr hohe Festigkeit und werden im