DE3206110C2

DE3206110C2 - Verfahren zur Herstellung von grobkörnigem Aluminiumhydroxid

Info

Publication number: DE3206110C2
Application number: DE3206110A
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: 1981-02-20
Filing date: 1982-02-19
Publication date: 1984-05-24
Also published as: JPS57140316A; JPS6323131B2; DE3206110A1; CA1160816A; AU529692B2; AU8038382A; BR8200890A; US4364919A

Abstract

Grobkörniges Aluminiumhydroxid hoher Beständigkeit gegen eine Pulverisierung beim Calcinieren erhält man kontinuierlich aus einer bei Durchführung des Bayer-Verfahrens angefallenen übersättigten Natriumaluminatlösung, indem man 1) in einer ersten Fällungsstufe rückgeführtes Impfaluminiumhydroxid einer ein Molverhältnis Na ↓2O (ausgedrückt als Natriumhydroxid) zu Al ↓2O ↓3 von weniger als 1,8 aufweisenden, übersättigten Natriumaluminatlösung, die einen Fälltank der Art in welchem eine praktisch vollständige Vermischung stattfindet, zugeführt wurde, in einer Menge von 30 bis 150 kg auf 1 m ↑3 Lösung zusetzt und dabei die beimpfte Lösung unter Aufrechterhaltung einer Lösungstemperatur von 65 ° bis 80 ° C so lange reagieren läßt, bis das Molverhältnis Na ↓2O/Al ↓2O ↓3 der Natriumaluminatlösung 2,0 bis 2,4 beträgt; 2) in einer zweiten Fällungsstufe die in der ersten Fällungsstufe in Form einer Aufschlämmung angefallene Natrium alu minatlösung höchstens drei in Reihe geschalteten Fällungstanks, in denen ein Kristallwachstum erfolgen kann, zuführt und die Lösung in aufgeschlämmten Zustand reagieren läßt, bis das Molverhältnis Na ↓2O/Al ↓2O ↓3 mindestens 2,6 beträgt, wobei man in den in Reihe geschalteten Fällungstanks die Feststoffkonzentration an gefälltem Aluminiumhydroxid der in aufgeschlämmter Form vorliegenden Natriumaluminatlösung bei 400 bis 1500 g/l und die Temperatur der Aufschlämmung bei 45 ° bis 65 ° C hält, und 3) in einer dritten Stufe die aus der zweiten ...........

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur wirtschaftlichen Herstellung von grobkörnigem Aluminiumhydroxid In hoher Ausbeute im Rahmen der Herstellung von AIuminlumoxld aus Bauxit nach dem Bayer-Verfahren, wobei das angestrebte grobkörnige Aluminiumhydroxid eine geringere Zerfallneigung zu einem Pulver beim Calcinieren aufweist.

Das nach dem beschriebenen Verfahren erhaltene AIumlnlumoxld wird bekanntlich 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 mit mehr als 20 Gew.-% Körnchen einer ^fe0 Teilchengröße von unter 0,044 mm und 2. sandiges Alu· mlnlumoxid mit 10 bis 15 Gew.-'\, Körnchen einer Teilchengröße von unter 0,044 mm an. In zunehmendem Maße wird Infolge einer Automatisierung der elektrolytischen Aluminiumherstellung sandiges Aluminiumoxid. ^OJ d. h. grobkörniges Aluminiumhydroxid zum Einsatz gebrach:.

Zur Befriedigung des zunehmenden Bedarfs an grobkörnigem Aluminiumhydroxid wurde ein Verfahren zur wirtschaftlichen Herstellung von grobkörnigem Aluminiumhydroxid geringerer Zerfallneigung zu einem feinen Pulver beim Calcinieren in einem Gasstrom oder in aufgewirbeltem Zustand entwickelt, wobei das grobkörnige Aluminiumhydroxid in hoher Ausbeute anfällt (vgl. DE-OS 30 30 631). Das bekannte Verfahren beruht auf der Erfahrung, daß im Falle, daß die das grobkörnige Aluminiumhydroxid bildenden Kristalle aus koaguliertpn Massen der Primärkörnchen mit vornehmlich einer Korngröße von 10 bis 30 μπι bestehen, eine sehr hohe Beständigkeit gegen ein Zerfallen zu einem feinen Pulver erreichbar ist.

Erreicht wird dies gemäß der Lehre der DE-OS 30 30 631 durch ein Verfahren zur Herstellung grober Alumlnlumhydroxldkörner aus einer Natrlumaluminatlösung, wonach eine nach dem Bayer-Verfahren hergestellte und ein Molverhältnis von Na₂O (als Natriumhydroxid) zu AI₂O₃ in Lösung von weniger als 1,8 aufweisende, übersättigte Natriumaluminatiösung in zwei Ströme aufgeteilt wird, zu einem der Ströme Aluminiumhydroxid als Implmlttel hinzugegeben wird, in dem geimpften Strom so lange eine teilweise Zerlegung vorgenommen wird, bis das Molverhältnis In der Natriumaluminatiösung zwischen 1,8 und 2,6 liegt, der andere Strom der Natriumaluminatiösung, der bis auf eine ausreichend niedrige Temperatur abgekühlt wurde, um die Temperatur des teilweise zerlegten Stromes der Natriumaluminatiösung in einen Aufschlämmungszustand um mindestens 3° C zu erniedrigen, zu dem teilweise zerlegten Strom der Natrlumaluminaaufcchlämmung gegeben wird und die Mlschaufschlämmung des Natrlumalumlnats zerlegt wird, bis das Molverhältnis der Mischungsaufschlämmung mindestens 2,6 erreicht hat, wobei so gearbeitet wird, daß ein Teil rückgeführten Impfalumlnlumhydroxlds und feine Körner des Aluminiumhydroxids als Impfmittei zu einem der Ströme der Natriumaluminatiösung gegeben werden, die Natriumaluminatiösung so lange teilweise zerlegt wird, bis das Molverhältnis der Natriumaluminatiösung zwischen I,fc und 2,6 Hegt, zu der erhaltenen teilweise zerlegten Natrlumaluminataufschlämmung der andere Strom der Natriumaluminailösung, der bis auf eine ausreichend niedrige Temperatur abgekühlt wurde, um die Temperatur der teilweise zerlegten Natrlumaluminataufschlämmung um mindestens 3° C zu erniedrigen, und der verbleibende Teil des rückgeführten Implalumlnlumhydroxlds gegeben werden und dann die gekohlte Nairiumalumlriatmlschaufschlämmung welter zerlegt wird, bis das Molverhältnis der Mlschaufschlämmung des Natriumalumlnats den Wert von 2,6 bis 4,0 erreicht hat.

Nachteilig an dem bekannten Verfahren Ist, daß man als Impfalumlniumhydroxld getrennl zubereitetes leinkörniges Aluminiumhydroxid einer durchschnittlichen Teilchengröße von 10 μπι oder weniger benötigt, d.h. das zum Beimpfen verwendete feinkornige Aluminiumhydroxid muß durch Kühlen einer und/oder Zusatz eines Alumlnlumhydroxldgels zu einer getrennt zubereiteten Natriumaluminatiösung hergestellt werden. Folglich müssen bei Durchführung des bekannten Verfahrens die Korngrößen und Mengen des zum Beimpfen verwendeten feinkörnigen Alumlnlumhydroxlds durch komplizierte Maßnahmen einschließlich einer getrennten Stute zur Herstellung des leinkörnigen Alumlnlumhydroxlds gesteuert werden, was zu einer Erhöhung der Gesamtproduktionskosten führt.

Umfangreiche weitere Untersuchungen haben nur. dazu geführt, daß sich grobkörniges .Aluminiumhydroxid

auf wirtschaftliche Weise und In hoher Ausbeute herstellen läßt, wenn man efne spezielle Kombination von Fällungstanks und Konzentrationen verwendet.

In diesem Falle kann man dann auf die getrennte Herstellung von zum Beimpfen verwendetem feinkörnigen Aluminiumhydroxid verzichten.

Gegenstand der Erfindung Ist das Verfahren gemäß dem Patentanspruch.

Im folgenden wird das Verfahren gemäß der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 ein Fließschema einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 2 ein Beispiel für einen Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendbaren Wachstumsfällungstank bzw. Fällungstank, in dem ein Kristallwachstum erfolgen kann.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden In der ersten Fällungsstufe gemäß Fig. 1 Füllungstanks 31 und 32, In denen praktisch eine vollständige Vermischung erfolgt, verwendet. Eine ein Molverhältnis Na₂O (ausgedrückt als Natriumhydroxid) zu Al₂O] von weniger als 1,8 aufweisende, übersättigte Nattlumaluminatlösung wird über Leitungen 1 und 2 dem Fällungstank 31 zugeführt. Dem Fällungstank 31 wird ferner über eine Leitung 4 getrennt rückgeführtes Irnpfaluminlumhydroxld zugeführt, um In der übersattigten Natrlumaluminatlösung eine Keimbildung zu verhindern. Indem man die Natrlumaluminatlösung auf einer Temperatur von 65° bis 80° C hält, agglomerieren die einer Keimbildung unterworfenen Kristalle von Aluminiumhydroxid und rückgeführtem Impfgut. Die Lösung wird so lange reagieren gelassen, bis das Molverhältnis einen Wert von 2,0 bis 2,4 angenommen hat.

In der zweiten Fällungsstufe, die In Fällungstanks 35 und 36 gefahren wird, wird die aus der ersten Fällungsstufe stammende und In Form einer Aufschlämmung vorliegende Lösung durch Kühlen oder Zusatz einer in einem Kühler 40 gekühlten, übersättigten Natrlumaluminatlösung auf einer Temperatur von 45^C bis 65° C gehalten. In den Fällungstanks 35 und 36 vom sogenannten Wachstumstyp, in denen gefälltes, festes Aluminiumhydroxid länger verbleiben kann als die Im selben Tank befindliche Natrlumaluminatlösung, wird die In aufgeschlämmtem Zustand vorliegende Lösung zur Ausfäilung von Aluminiumhydroxid so lan^r reagieren gelassen, bis das Molverhältnis Na₂OMIjOj mindestens einen Wert von 2.6 angenommen hat. In den Fällungstanks wird die Konzentration an festem Aluminiumhydroxid bei 400 bis 1500 g/l Lösung gehauen.

Die au; einem letzten Fällungstank 42 vom Wachstumstyp, fr. welchem das MolverhäShnis Nu₂OZAIjOj einen Wert von 2,6 oder höher aufweist, über eins Leitung 14 abgc' issene Natrlumaluminatlösung und über eine Leitung 15 abgezogene Alumlnlumhydroxldaufschlilmmung werden getrennt oder nach Vereinigung Kii'.sslflzlervorrichtur.gcn 37. 38 und 39 zugeführt und au⁵, diesem über Leitungen 16 und 25 als grobkörniges Aluniiniumhydroxldendprodukt und über Leitungen 18, 2(1, 23 und 24 als feinkörniges Aluminiumhydroxid als Rückiühriniplgut abgezogen.

in der zweiten Fälllungsstufe werden Im Rahmen des ■jfhnciungsgemäßen Verfahrens Fällungstanks vom Wachstumstyp mit zunehmender Konzentration an testem Aluminiumhydroxid verwendet. Es ist von wesentlicher Bedeutung, mindestens drei derartige und in Reihe geschaltete Fälliiigstanks zu verwenden. Wenn das Molverhältnis Na₂O/Al₂O, Im letzten Fällungstank

vom Wachstumstyp nicht den angestrebten Wert erreicht, werden Fällungstanks 33 und 34 üblicher Bauwelse, In denen eine vollständige Vermischung erfolgt (vgl. Fig. 1), stromaufwärts In bezug auf die in Reihe geschalteten Fällungstanks vom Wachstumstyp vorgesehen, um die Fällungsdauer zu verlängern. Andererseits kann auch eine weitere Reihe von Fällungstanks vom Wachstumslyp parallel geschaltet werden.

Die erfindungsgemäß benötigten Fällungstanks vom Wachstumstyp sollen die folgenden drei Funktionen erfüllen:

1. Es muß eine Umformung der in der ersten Fällungsstufe ausgefällten Aluminiumhydroxidkörnchen erfolgen, da sie eine unregelmäßige, traubenförmige Form aufweisen;

2. das Kornwachstum muß gefördert werden; und

3. es muß durch eine Sekundärkeimbildung das Entstehen von feinkörnigem Aluminiumhydroxid gefördert werden.

Aufgrund von Untersuchungen hat :■;■ sich gezeigt, daß grobkörniges Gut in der erste Fällungssijfe hauptsächlich infolge Körnchenagglomeration gebildet wird. Das gebildete körnige Gut besitzt jedoch nicht immer eine spezielle Form und enthält Körnchen unregelmäßiger, traubenf^rmlger Form. Wenn ein solches körniges Gut weiter wachsen gelassen wird, z. B. bei der Umwälzung in der Fällungsstufe, kommt es bei der Umwälzung zu einem Zerbrechen der Körner unter Bi'dung von Körnern einer Größe von 20 bis 40 um. Darüber hinaus besitzen die hierbei erhaltenen Körner eine geringere Neigung, sich zu einem grobkörnigen Gut zu vereinigen. Somit gehen die Körner lediglich durch Wachstum der Primärkristalle in gröbere Kristalle über, so daß man also das gewünschte grobkörnige Aluminiumhydroxid nicht erhält. Zur Verbesserung dieser Engpaßsituation wird die Feststoffkonzentraüon der In aufgeschlämmter Form vorliegenden Lösung in den Fäliungstanks vom Wachstumstyp bei 400 bis 1500 g/l gehalten, um den unregelmäßig geformten Körnchen durch Körnchenkoillsion vor den: Ablauf einer festen Agglomeration infolge des Wachstums der primären unregelmäßig geformten Körnchen eine kugelige Form zu geben. Ferner handelt es sich bei den Fällungstanks vom Wachstumstyp, wie Ihr Name bereits sagt, um solche, die ein Kristall- cJer Kornwachstum der eine neue Form aufweisenden Körnchen zu dem festen grobkörnigen Gut ermöglichen. Vorzugswelse sollten jedoch nicht vier oder mehr Fällungstanks vom WachsluiDStyp in Reihe geschaltet werden, da das Wachstum zu siark verläuft und dabei die Widerstandsfähigkeit des grobkö;nlgcn Guts gegen einen Zerfall zu einem lernen Pulver beim Calcinieren sinkt.

Andererseits begünstigen die sonstigen Bedingungen In der zweiten Fällungsstufe, d. h. die Einhaltung einer Temperatur der Natrlumaluminatlösung "on 45° bis 60⁰C bei höherem Molverhältnis Na₂O/AI₂O, als es die der ersten Fällungsstule zugeführte Natriumaluminatlösung aufweist, die Bildung feiner Kristalle. Dies Ist auf einen Zerfall der unregelmäßig geformten Körnchen durch Körnchenkoillsion und auf die sog. Sekundärkelmblldung zurückzuführen. Bislang wurde diese Erscheinung als für die Herstellung von grobkörnigem Aluminiumhydroxid unerwünscht angesehen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß sich diese Erscheinung Im Rahmen des erllndungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von grobkörnigem Aluminiumhydroxid guter Zerfallbeständigkeit zu einem feinen Pulver bei der Calcinlerung mit einem Gehalt an agglomerierten Körnchen aus kleinen

Prlmürkrlstallcn ausnutzen IiIIJt. Wenn man die durch Abreibung In der zweiten Fiillungssiule gebildeten leinen Körnchen nach der Abtrennung des gewünschten grobkörnigen Alumlnlumhydroxlds In der Klasslerungssiule als Implgut rUckführt, braucht man nicht wie bei dem aus der DE-ÜS 30 30 631 bekannten Verfahren getrennt als Implgut zu verwendendes feinkörniges Aluminiumhydroxid herzustellen.

Im Rahmen des erflndungsgemüßen Verfahrens wird die erste Fällungsstufe bei einer Temperatur von 65° bis 30° C durchgeführt. Unter diesen Bedingungen wird das feinkörnige Impfalumlnlumhydroxld In der ersten Füllungsstute In einer Menge von 30 bis 150 kg/m^! Natrlumalumlnatlösung zugesetzt. Die Reaktion der Natriumalumlnatlösung wird so lange ablaufen gelassen, bis das Molverhältnis Na₂OMI₂Oj einen Wert von 2,0 bis 2,4 angenommen hat. Wenn das Molverhältnis In der aus der Teilreaktion In der ersten Füllungsstufe In aufgeschlämmter Form vorliegenden Natrlumalumlnatlösung unter 2,0 liegt, wird eine große Menge feinkörnigen AIuminlumhydroxlds gebildet. Wenn andererseits die Reaktion so lange fortgesetzt wird, bis das Molverhältnis NajO/AljO) über 2,4 liegt, verlängert sich die Retentlonszelt der zweiten Fällungsstufe erheblich, so daß das Verfahren unwirtschaftlich wird.

Wenn die Menge an körnigem Impfgut unter 30 kg liegt, erreicht man keinen guten Alumlnlumhydroxldfällungsgrad. Dieser hängt allerdings von der Temperatur der zur Fällung zugemischten Natrlumalumlnataufschlämmung und dem Molverhältnis Na₂O/Al₂Oj ab. Ferner kommt es bei einer zu geringen Menge an Impfgut zu einem bevorzugten Wachstum der Primärkristalle oder aber zu einer zu starken Keimbildung, so daß die gewünschten Kornagglomerate nicht erhalten werden. Wenn andererseits die Menge an körnigem Impfgut 150 kg übersteigt, wird der Fällungsgrad nicht mehr welter verbessert. Es erhöht sich lediglich die Menge an In die Tanks ruckzufuhrendem impfgut, so daß größer dimensionierte Vorrichtungen benötigt werden. Auch hierdurch wird das Verfahren unwirtschaftlich.

Es Ist nicht Immer erforderlich, das körnige Impfalumlnlumhydroxld an einer Stelle zuzusetzen. Dies bedeutet, daß die erste Fällungsstufe In mehrere Stufen aufgeteilt werden kann. Zu beachten Ist hierbei allerdings, daß das Zugabeverhältnis Innerhalb des genannten Bereichs über die verschiedenen Stufen hinweg Insgesamt eingehalten wird. Das körnige Imptgut kann In den verschiedenen Stufen In getrennten Portionen zugesetzt werden, oder das körnige rückgelOhrte Aluminiumhydroxid kann vorher In einen relativ grobkörnigen Anteil und einen feinkörnigen Anteil aufgeteilt werden, wobei dann das feiner körnige Gut in der ersten Fällungsstufe, In der wahrscheinlich eine Keimbildung erfolgt, zugesetzt wird. Hierbei werden dann die eine Keimbildung Induzierende Wirkung und die Agglomerationsaktivität des feiner körnigen Guts optimal ausgenutzt. Das grobkörnige Gut wird dagegen in der zweiten Fäilungsstuie eingesetzt, in der wahrscheinlich ein Kornwachstum erfolgt.

Unter einem »körnigen rückgeführten Aluminiumhydroxid« ist das von dem grobkörnigen Alumlniumhydroxldendprodukt abgetrennte restliche körnige Aluminiumhydroxid zu verstehen. In der Regel beträgt die Teilchengröße des grobkörnigen Guts 60 μηι oder mehr. Das rückgeführte Impfgut einer durchschnittlichen Teilchengröße von 50 bis 90 um dient zur Herstellung von grobkörnigem Aluminiumhydroxid.

Wenn die durchschnittliche Teilchengröße des rückgeführten Impfguts unter 50 μπι liegt, bereitet es Schwierigkelten, ein grobkörniges Produkt einer Teilchengröße von beispielsweise ¹JO μπι herzustellen. Wenn dagegen die durchschnittliche Teilchengröße des rückgelührten Impfguts über 90 μηι liegt, bereitet es Schwierigkeiten, > Infolge einer zu geringen Oberlläche des rückgelührten Implguts eine wirtschaftliche Fällungsgeschwlndlgkelt sicherzustellen.

Unter einem in der ersten Fällungsstute zu verwendenden »Füllungstank, In dem eine praktisch vollständige ι» Vermischung erfolgt«. Ist ein mit Rührflügeln ausgestatteter Ruhrtank oder ein mechanischer oder pneumatischer Rührtank mit einem Saugrohr, wie er auch bisher auf dem einschlägigen technischen Gebiet verwendet wurde, zu verstehen. In einem solchen Tank läßt sich

i> über das gesamte Tankinnere hinweg eine praktisch gleichmäßige Aufschlämmungskonzentratlon erreichen.

In der zweiten Fällungsstufe des erlindungsgemäßen Verfahrens wird beispielsweise ein In Flg. 2 dargestellter Fällungstank vom Wachstumstyp verwendet. Die In auf-

:<> geschlämmter Form vorliegende Natrlumalumlnatlösung wird dem Tank aus der ersten Fällungsstufe zugeführt und dann so lange reagieren gelassen, bis das Molverhältnis Na₂O/AI₂Oi einen Wert von 2,6 oder darüber angenommen hat. Dabei wird die Konzentration der Natrium-

:> alumlnatlosung an festem Aluminiumhydroxid auf 400 bis 1500 g/l gehalten. Die Temperatur beträgt 45° bis 65° C. Wenn die Konzentration an festem Aluminiumhydroxid In einem Fällungstank vom Wachstumstyp unter 400 g/l liegt, sinkt die Kolltsionshäuflgkeit zwlsehen den festen Körnchen, so daß weniger leine Körnchen entstehen, d. h. man erhält lediglich ein grobkörniges Aluminiumhydroxid der großen Größe von Primärkristallen, d. h. ein Aluminiumhydroxid geringer Zerfallbeständlgkelt zu einem Pulver bei der Calclnlerung.

i) Wenn andererseits die Konzentration an festem Aluminiumhydroxid 1500 g/l übersteigt, läßt sich die Aufschlämmung nur noch schwierig handhaben.

Ais Fäiiungstank vom Wachstumstyp kann man In der zweiten Fällungsstufe praktisch jeden Tank verwenden,

■»•ι sofern er Im Inneren und auf seiner Außenseite so gebaut Ist, daß eine überstehende Flüssigkeit aus einer Zon<* überstehender Flüssigkeit und eine Aufschlämmung von festem Aluminiumhydroxid aus einer dicken Schlammzone abgezogen werden könne, so daß das gefällte feste Aluminiumhydroxid länger In dem Tank verbleiben kann als die In demselben Tank befindliche Natriumalumlnallösung. Vorrichtungen dieses Typs sind beispielsweise aus den JP-OS 22 893/73, 58 458/74 und I 36 121/80 bekannt.

Bei einer anderen Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine ein Molverhältnis Na₂O (ausgedrückt als Natriumhydroxid) zu Al₂Oj von weniger als 1,8 aufweisende, übersättigte Natriumalumlnatlösung vorher in zwei Ströme aufgeteilt werden. Einer der Ströme kann dann mit einem Teil des rückgeführten körnigen Impfalumlniumhydroxids versetzt und so lange reagieren gelassen werden, bis das Molverhältnis Na₁O/Al₂Oj einen Wert von 1,8 oder mehr, jedoch weniger als den Endwert der ersten Fällungsstufe (2,0 bis 2,4)

^b0 angenommen hat. Danach kann die einer Teilreaktion unterworfene, in aufgeschlämmtem Zustand vorliegende Natrlumaluminatlösung mit dem anderen Strom (der ursprünglichen Natriumalumlnatlösung) gemischt werden, wobei letzteres soweit abgekühlt wurde, daß die

^bl Temperatur des einer Teilreaktion unterworfenen Stroms der in aufgeschlämmter Form vorliegenden Natriumaluminatlösung nach Zugabe um mindestens 3° C sinkt. Zu diesem Zeltpunkt wird auch die restliche Portion an

rückgelührtem, körnigem Implalumlnlumhydroxld zugesetzt. Dieses Vorgehen wird bevorzugt, da sich der Grad an Übersättigung der Aufschlämmung ausreichend steigern läßt. Dies hat zur Folge, daß man nach der Reaktion ein höheres Molverhaitnls erreicht und daß die Reak- > tlonsausbeute steigt.

Aul diese Welse wird die Fällung In der ersten Fällunp'Mule fortgesetzt, bis das Molverhältnis NajO/AI₁O₁ der Nitrlumalumlnatlösung einen Wert von 2,0 bis 2,4 angenommen hat. Die hierbei In Form =lner Aufschlämmung erhaltene Lösung wird dann In der zweiten Fällungsstufe so lange reagieren gelassen, bis das Molverhaitnls 2,6 übersteigt. Die dann angefallene Natrlumalumlnataul'schlämmung wird In üblicher bekannter Welse einer Reihe von Klassierungsvorrichtungen zugeführt. Das Aluminiumhydroxid mit der gröbsten Körnung erhält man als Ablauf aus einer ersten Klassierungsvorrichtung 37. Es wird gewaschen und calcinlert, wobei man grobkörniges Aluminiumoxidprodukt erhält. Der Überlauf aus der ersten Klasslervorrichtung 37 wird einer λ> weiteren Klasslervorrichtung 38 zugeführt. In dieser erfolgt eine Klassierung zu einem einkörnigen Aluminiumhydroxid als Ablauf aus der Klasslervorrichtung und einer Alumlnatlösung als Überlauf. Der Überlauf kann erforderlichenfalls zur weiteren Klassierung einer weiteren Klasslervorrichtung 39 oder einer Bauxitdlgerlerung als Rücklaul'natrlumalumlnatlösung über eine Leitung 21 zugeführt werden. Andererseits kann der Ablauf vollständig oder teilweise als körniges Implalumlnlumhydroxld In die erste Fällungsstufe rückgeführt werden.

7 .isammenfassend werden erfindungsgemäß folgende Vorteile erreicht:

1. Da durch den Zusatz von feinkörnigem Aluminiumhydroxid als Impfgut die Beimpfungsaktlvltät dau- _]5 ernd konstant gehalten werden kann, erhält man ein Alumlnlumhydroxidprodukt praktisch gleichmäßiger Korngröße, d. h. man erhält kontinuierlich ein stabiles Produkt.

2. Selbst wenn das erhaltene Alumlnlumhydroxldpro- _4Ü dukt einer drastischen Calclnlerung unterworfen wird, kommt es nur zu einem geringen Zerfall, zu einem feinen Pulver. Somit kann die Calclnleranlage kleiner dimensioniert und der Brennstoffverbrauch,

z. B. der Schwerölverbrauch, gesenkt werden.

3. Da die zweite Fällungsstufe bei niedriger Temperatur gefahren wird als eine übliche Fällung zur Herstellung von sandigem Aluminiumoxid, läßt sich nach beendeter Umsetzung das Molverhältnis erhöhen.

4. Da die Primärkorngröße des als Impl'gut verwendeten Alumlnlumhydroxlds gering Ist, Ist seine Oberfläche groß, so daß ein hoher Alumlnlumhydroxldfällgrad erreicht wird.

5. Der Fällgrad läßt sich durch Verwendung von Fälltanks vom Wachstumstyp bei hohen Feststoffkonzentrationen deutlich steigern.

Erfindungsgemäß können Infolge Verwendung von Fällungstanks vom Wachstumstyp bei Einhaltung spezieller Bedingungen sowie durch Verwendung des geblldeten feinkörnigen Aluminiumhydroxids als rückgeführtes Impfaluminlumhydroxid sowohl das Gleichgewicht der Körnerzahl als auch die entstandene Korngröße recht gut stabilisiert werden.

Bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens laßt sich die Menge an feinkörnigem Impfgut geeigneterweise einstellen, indem man das Gleichgewicht der Körnerzahl ermittelt oder die Primärkorngröße von IO bis 30 μηι In der ersten Failungsstule mittels einer Zählvorrichtung oder eines Elektronenmikroskops überwacht. Es brauch nicht besonders darauf hingewiesen werden, daß man In der ersten Fällungsstule erforderlichenfalls auch eine geringe Menge eines getrennt zubereiteten Alumlnlumhydroxlds entsprechend den Lehren der DE-OS 30 30 631 mitverwenden kann.

Beispiel

Eine 72° C heiße und ein Molverhältnis Na₂O/AI₂O) von 1,6 aufweisende Natrlumalumlnatlösung (Na₂O: 110g/l) wird entsprechend dem In Flg. 1 dargestellten Fließschema durch die Leitung 1 dem Verfahren zugeführt und Im Verhältnis 1 : 1 In zwei Ströme aufgeteilt. Ein Strom wird über die Leitung 2 zum Fälltank 31, die andere über eine Leitung 3 zu einer Kühlvorrichtung 40 geleitet.

Dem Fälltank 31 wird ferner über die Leitung 4 eine Natrlumalumlnataufschlämmung mit 700 kg/m' rückgeführten Impfalumlnlumhydroxlds In einer Menge von 0,003 m'/h zugeführt.

Die gesamte Verweilzelt In den Fällungstanks 31 und 32 beträgt etwa 25 h. Die gefälltes Aluminiumhydroxid enthaltende Natrlumalumlnataufschlämmung, die über eine Leitung 6 abgezogen wird, besitzt eine Tempsratur von 70° C und ein Molverhältnis von 2,27.

Andererseits wird der der Kühlvorrichtung 40 über die Leitung 3 zugeleitete Strom der Natrlumalumlnatlösung In der Kühlvorrichtung 40 auf 58° C gekühlt und dann über eine Leitung 7 dem Fällungstank 33 zugeführt. In den Fällungstank 33 wird ferner über eine Leitung 8 mit einer Geschwindigkeit von 0,0074 mVh eine Aufschlämmung mit rückgeführtem Impfaluminlumhydroxid derselben Zusammensetzung, wie sie auch dem Fällungstank 31 zugeführt wird, eingeleitet. Die Temperatur der im Fällungstank 33 enthaltenen Natrlumalumlnataufschlämmungsmischung sinkt auf etwa 63° C. Die Verweildauer In den Fällungstanks 33 und 34 beträgt etwa 17 h. Die über eine Leitung U abgezogene Natrlumalumlnatlösung besitzt ein Molverhältnis von 2,50.

Danach wird die Natrlumaluminatlösung In Fonn einer Aufschlämmung den Fällungstanks 35 und 36 vom Wachstumstyp (vgl. Flg. 2) zugeführt. In den Wachstumstanks 35 und 36 herrscht Im jeweiligen Schlammabschnitt eine Feststoffkonzentration von etwa 650 g/l. Die Verweilzelt der Natrlumalumlnatlösung beträgt etwa 16 h. Die Verweilzeit des festen Alumlnlumhydroxlds beträgt etwa 75 h. Die über eine Leitung 14 abgezogene Natrlumaluminataul'schlämmung besitzt eine Temperatur von 57° C und ein Molverhältnis von 3,21.

Die abgelassene Natrlumalumlnataufschlämmung wird üun einer Klassiervorrichtung 37 zugeführt, um das feste Aluminiumhydroxid In ein grobkörniges Gut und ein feinkörniges Gut zu klassleren. Das das gewünschte Endprodukt bildende grobkörnige Aluminiumhydroxid wird über die Leitungen 16 und 25 abgezogen. Das feinkörnige Aluminiumhydroxid wird als Impfaluminlumhydroxid, wie beschrieben, durch die Leitung 24 ruckgeführt. Der Überlauf aus der Klasslervorrichtung 37 wird Klasslervorrichtungen 38 und 39 zugeleitet, um festes Aluminiumhydroxid von Alumlnatflüssigkelt zu klassleren und abzutrennen. Der Ablauf aus den Klasslervorrlchtungen 38 und 39 wird über Leitungen 18, 23 bzw. 20 als Imptaluminiumhydroxld rückgeführt.

Das aus der Klasslervorrichtung 37 abgezogene grobkörnige Aluminiumhydroxid wird gewaschen und In einem klelndimenslonierten Ofen mit SchnellcalciniervoiTlchtung vom Zyklontyp calciniert. Eine Messung der

OZ UD 1 1 \J

Korngrößenverteilung des erhaltenen Alunilnlumoxlds ergibt die In der spater folgenden Tabelle aufgeführten Werte.

Verglelchsbelsplel

Entsprechend dem Beispiel wird gefülltes Aluminiumhydroxid hergestellt, wobei jedoch anstelle der 2 Füllungstanks vm Wachstumstyp nach dem Füllungstank 34 vier In Reihe geschaltete Füllungstanks vom Wachstumstyp vorgesehen werden.

Die über die Leitung 14 nach beendeter Fällung abgelassene, In der Aluminlumhydroxldaulschlümmung enthaltene Natrlumalumlnatlösung besitzt eine Temperatur von 54° C und ein Molverhältnis von 3,53. Die Korngrößenverteilung des körnigen Alumlnlumhydroxlds findet sich In der folgenden Tabelle. Aus der Tabelle geht hervor, daß man nur Im Rahmen des Verfahrens gemäß der Erfindung ein grobkörniges Aluminiumhydroxid hoher Zerfallbeständlgkelt zu einem Pulver beim Calcinieren erhält. Das bei Durchführung des Verglelchsbelsplels erhaltene körnige Aluminiumhydroxid besitzt eine geringere Korngröße und zeigt nicht die physikalischen Eigenschaften, die für ein grobkörniges Aluminiumhydroxid erforderlich sind.

2(1

Tabelle

KorngröUe
in mm

+ 0,147
+ 0,104
+ 0,074
+ 0,044

Beispiel
Aluminiumhydroxid %

Vergleichsbeispiel
Aluminium- Aluminium

oxid '

1,2

27,2
80.0
97.0

0,2
16,3
69,7
95,1

hydroxid ¹¹O

0,8
12,2
53,1
84,3

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von grobkörnigem Aluminiumhydroxid durch kontinuierliche Fällung von grobkörnigem Aluminiumhydroxid aus einer bei der Durchführung des Bayer-Verfahrens angefallenen und ein Molverhaitnis Na₂O, ausgedrückt als Natriumhydroxid, zu Al₂O₃ von weniger als 1,8 aufweisenden übersättigten Natriumalumtnatlösung, wobei man In einer ersten Fällungsstufe rückgeführtes Impfalumlnl- !O umhydroxid In einer Menge von 30 bis 150 kg auf 1 m³ Lösung zusetzt und dabei die beimpfte Lösung unter Aufrechterhaltung einer Lösungstemperatur von 65° bis 80° C bis zur Einstellung eines Molverhältnisses Na₂O/AI₂Oj von 2,0 bis 2,4 reagieren läßt, wonach in einer zweiten Fällungsstufe unter Aufrechterhaltung einer Temperatur von 45 bis 65° C die Lösung in aufgeschlämmtem Zustand reagieren gelassen wird, bis das Molverhältnis Na₂O/AI₂Oj mindestens 2,6 beträgt, und schließlich In einer dritten Stufe die In Form einer Aufschlämmung vorliegende Natriumalumlnatlösung einer Klassiilzlerungsvorrlchtung zugeführt wird, um darin die gefällten Aluminiumhydroxidkörner in grobkörniges Aluminiumhydroxid als gewünschtes Endprodukt und feinkörniges Aluminiumhydroxid zu klassifizieren, und das feinkörnige Aluminiumhydroxid als Imf!aluminiumhydroxid rückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß In der ersten Fällungsstufe das rückgeführte Impfaluminlumhydroxld mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 50 bis 90 μηι der übersättigten Natrlumaluminativjsung zugeführt wird, wobei sich diese in einem Fälltank befindet, In w-r'chem eine praktisch vollständige Vermischung stattfindet und daß In der zweiten Fällungsstul'e die In der r-sten Fällungsstufe In Form einer Aufschlämmung angefallene Natrlumalumlnatlösung höchstens drei In Reihe geschalteten Fällungstanks, In denen ein Kristallwachstum erfolgen kann, zugeführt wird, wobei In den In Reihe geschalteten Fällungstanks die Feststoffkonzentration an gefälltem Aluminiumhydroxid In der In aufgeschlämmter Form vorliegenden Natrlumalumlnatlösung bei 400 bis 1500 g/l gehalten wird.