DE3630377A1 - Entfernung von organischen verbindungen von hohem molekulargewicht aus der laugefluessigkeit des bayer-verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Das an sich bekannte Bayer-Verfahren bezieht sich auf die Gewinnung von Aluminiumhydroxyd aus Bauxit, wobei letzteres mittels einer Laugeflüssigkeit bei erhöhten Temperaturen und Drücken aufgeschlossen wird. Während des Verfahrensschrittes des Aufschließens wird der Tonerdeanteil des Bauxits durch die Laugeflüssigkeit gelöst und es wird eine Aluminatlauge gewonnen, welche einen unlösbaren Laugenrückstand, den sogenannten Rotschlamm enthält. Der Tonerdeanteil wird aus der Aluminatlauge im allgemeinen durch Ausfällung gewonnen.

Die meisten Bauxite enthalten organische Bestandteile, deren Menge entsprechend der Herkunft des Bauxits schwankt. Die organischen Bestandteile, die eine Vielzahl organischer Verbindungen von unterschiedlichen Molekulargewicht umfassen, werden während des Aufschlusses in der Laugeflüssigkeit ebenfalls gelöst und bilden einen Bestandteil der alkalischen Aluminatlauge. Das Bayer-Verfahren ist ein zyklisches Verfahren, da z. B. die Laugeflüssigkeit nach Ausfällung des Tonerdeanteils zum Aufschluß einer neuen Bauxitcharge wieder verwendet wird, woraus sich ein Ansammeln der gelösten organischen Verbindungen in der Laugeflüssigkeit ergibt. Nach einer längeren Betriebsphase des Bayer-Verfahrens kann der Gehalt an organischen Verbindungen ein schädliches Niveau erreicht haben, woraus sich ein Absinken der Ausbeute an Aluminiumhydroyxd, eine Verschlechterung des Sedimentierens des Rotschlamms und andere verfahrenstechnische Probleme ergeben. Diese Probleme umfassen die vorzeitige Keimbildung während der Ausfällung des Aluminiumhydroxyds und ein Schäumen der Flüssigkeit. Wie oben bereits ausgeführt, zeigen die in der Flüssigkeit gelösten organischen Verbindungen unterschiedliche Molekulargewichte. Diese organischen Verbindungen können als alkalische Salze niederer Karbonsäuren (Formiat, Oxalat, Acetat) vorliegen und umfassen Salze mit siebzig oder mehr Kohlenstoffatomen. Diese organischen Verbindungen von hohem Molekulargewicht können meistens als aus Humussäuren ableitbare Humate angesehen werden. Diese Humate stellen zwar nur einen kleinen Teil des insgesamt gelösten organischen Inhalts der Flüssigkeit dar, werden jedoch mit Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit und die Leistungsfähigkeit des Betriebes einer Bayer-Anlage als der schädlichste angesehen. Abgesehen von ihren Farbgebungseigenschaften lösen diese Humate insbesondere auf indirektem Wege eine unerwünschte Keimbildung in gesättigten alkalischen Aluminatlösungen aus, welches zur Bildung eines hohen Anteils an kleinen Aluminiumhydroxydpartikeln führt (Korngröße < µm), Schaumbildung verursacht und im allgemeinen die Leistungsfähigkeit des Betriebes von Bayer-Anlagen beeinträchtigt, insbesondere die Klassierung der Hydroxydpartikel.

Die schädlichen Eigenschaften der Humate sind bereits erkannt worden und es sind mehrere Verfahren angeboten worden, durch welche die unerwünschten Auswirkungen der Humate auf das Bayer-Verfahren reduziert werden können. In der US-PS 40 46 855 (Schepers et al) ist ein Verfahren beschrieben, gemäß welchem organische Verunreinigungen aus der Laugeflüssigkeit des Bayer-Verfahrens dadurch entfernt werden können, indem die Flüssigkeit mit einer Magnesiumverbindung in Wechselwirkung gebracht wird, durch welche ein Niederschlag gebildet wird, der aus einer Mischung von Magnesium- und Aluminiumhydroxyden besteht. Durch dieses Fällprodukt werden einige der organischen Verunreinigungen entweder durch Absorption oder durch Chemisorption entfernt. Die Magnesiumverbindungen kann in jeder Stufe des Bayer-Verfahrens zugefügt werden, wobei deren Einbringung vor der Aufschlußstufe oder in die aufgeschlossene Trübe bevorzugt werden. Obgleich durch dieses Verfahren zumindest ein Teil der organischen Verunreinigungen entfernt werden können, ergeben sich aus der Bildung eines aus einer Hydroxydmischung bestehenden Fällproduktes betriebliche Schwierigkeiten. Das die genannte Mischung umfassende Fällprodukt enthält Aluminiumhydroxyd, woraus sich ein Tonerdeverlust ergibt. Es muß darüber hinaus das Fällprodukt vom Rest der Flüssigkeit entfernt werden, woraus sich zusätzliche Verfahrensstufen und/oder ein eindeutiger Anstieg bezüglich der Menge der anfallenden Schlammfracht ergeben. Gemäß der US-PS 41 01 629 (Mercier et al) wird eine Barium enthaltene Verbindung der Laugenflüssigkeit des Bayer- Verfahrens zugegeben. Die Barium-Verbindung wird als Bariumaluminat ausgefällt, wobei das Fällprodukt ebenfalls Bariumsalze organischer Verunreinigungen enthalten kann, die sich in der Flüssigkeit befinden. Bei diesem Verfahren ist somit ebenfalls die Ausfällung einer Verbindung vorgesehen, die aus der behandelten Laugeflüssigkeit entfernt werden muß, so daß Vorrichtungen zum Absetzen und/oder Filtrieren und zusätzliche Verfahrensschritte erforderlich werden. Das Verfahren ermöglicht die Wiedergewinnung und Wiederverwendung der gefilterten Bariumverbindung, indem diese calciniert wird; die allgemein bekannte Toxizität der Bariumsalze bringt jedoch nicht zu akzeptierende Umwelt- und/oder Gesundheitsrisiken mit sich, die durch die erzielbaren Reinigungsergebnisse nicht gerechtfertigt werden können. Die US-Patentschriften 42 75 042, 42 75 043 und 38 32 442 sind ebenfalls auf die Einbringung von Zusatzstoffen in die Laugeflüssigkeit des Bayer-Verfahrens gerichtet, um aus diesen organischen Verbindungen zu entfernen.

Ein weiteres Verfahren zur Entfernung gelöster organischer Verbindungen aus den Laugeflüssigkeiten des Bayer-Verfahrens betrifft die Oxydation dieser organsichen Stoffe mittels Sauerstoff oder eines sauerstoffhaltigen Gases. Gemäß der am 16. Juli 1980 veröffentlichen britischen Patentanmeldung 20 37 722 werden organische Verbindungen aus der Laugeflüssigkeit des Bayer-Verfahrens dadurch entfernt, daß große Mengen an Sauerstoff in die bei einer Temperatur von 120°C bis 350°C gehaltene Flüssigkeit eingebracht werden, bis ein Sauerstoffpartikeldruck von 3 bis 30 Atmosphären erreicht ist. Mit dem Fortschreiten der Oxydation wird zusätzlicher Sauerstoff oder Luft in das unter Druck stehende System eingeführt. Durch dieses Verfahren kann eine vollständige Oxydation des organischen Inhalts der Flüssigkeit während des Verfahrensschrittes des Aufschließens bei der empfohlenen Temperatur von 210°C bis 300°C erreicht werden, wobei der feste Oxydationsrückstand, nämlich im wesentlichen Natriumkarbonat zusammen mit dem Rotschlamm entfernt wird. Obwohl mittels dieses Verfahrens organische Verunreinigungen einschließlich der Humate in der Flüssigkeit zerstört werden, ist es mit bestimmten verfahrenstechnischen und mechanischen Schwierigkeiten verbunden, durch welche dieses vollständige Oxydationsverfahren unattraktiv wird. Diese Schwierigkeiten betreffen den Gebrauch großer Volumina an Sauerstoff und entsprechend noch größerer Volumina an sauerstoffhaltigen Gasen wie z. B. Luft sowie die hiermit zusammenhängende Schwierigkeit der Einführung solch großer Volumina in ein unter Druck und hohen Temperaturen stehendes System.

Darüber hinaus wird durch das Verfahren eine relativ große Menge an Feststoffen gebildet, durch welche die eingesetzten Vorrichtungen schabend beansprucht werden. Die Oxydation eines großen Teils des gesamten organischen Gehalts führt außerdem zur Bildung großer Mengen an Oxalat sowie zu einer hohen Sättigung der Laugeflüssigkeit mit Kohlensäure, welch beide Wirkungen in hohem Maße unewünscht sind. Ferner ist die Oxydation des gesamten Gehalts an organischen Verunreinigungen eine zeitaufwendige Reaktion, wobei wie an sich bekannt, 3 min. bis 60 min. benötigt werden um 20% bis 30% der organischen Verbindungen bei 180°C zu zerstören. Zur Erzielung besserer Oxydationsergebnisse werden höhere Temperaturen benötigt. So können z. B. bei 260°C bis 280°C 97% der genannten Stoffe oxydiert werden. Da jedoch die meisten Aufschlüsse nach dem Bayer-Verfahren bei Temperaturen unterhalb etwa 250°C durchgeführt werden, ist erkennbar, daß zur Erzielung einer vollständigen Oxydation bei den gewöhnlichen Aufschlußtemperaturen entweder die Zeitdauer des Aufschlusses beträchtlich verlängert werden muß oder der Sauerstoffeintrag während des Aufschließens wesentlich erhöht werden muß oder daß beide dieser genannten Alternativen angewandt werden müssen, um zufriedenstellende Ergebnisse zu erzielen.

Es wird in der US-PS 42 15 094 empfohlen, die Oxydation der in der Flüssigkeit vorhandenen organischen Stoffe bei Temperaturen von 180°C bis 300°C und bei Drücken von 20 kg/cm² bis 150 kg/cm² (19,3 bis 145 atm) in Gegenwart eines Kupfersalzkatalysators durchzuführen, welcher in einer Menge entsprechend 300 bis 5000 g/L an Kupferionen zugefügt wird. Trotz der Zufügung des Katalysators sowie den hohen Drücken und Temperaturen liegen die günstigsten Oxydationsergebnisse bei den gewöhnlichen Aufschlußtemperaturen im Bereich von 10% bis 48%. Zusätzlich muß der Kupferkatalysator zur Vermeidung von Verunreinigungen aus der behandelten Laugeflüssigkeit entfernt werden. Die weitere Verwendung des entfernten Kupferkatalysators kann jedoch Umwelt- und/oder Gesundheitsgefahren mit sich bringen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Entfernung unerwünschter organischer Verbindungen aus der Laugeflüssigkeit des Bayer-Verfahrens zu konzipieren, bei welchem die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden. Gelöst ist diese Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1. Das vorliegende Verfahren ist somit auf die Entfernung des Gehalts an Humaten in der verunreinigten Laugeflüssigkeit des Bayer- Verfahrens gerichtet, wobei jedoch die oben erwähnten Nachteile vermieden werden. Die Humatzerstörung wird dadurch erreicht, daß in die Laugeflüssigkeit des Bayer- Verfahrens der Sauerstoff nur in einer solchen Menge eingebracht wird, die unter den besonderen Verfahrensbedingungen in der Laugeflüssigkeit lösbar ist. Auf diese Weise werden Temperaturen oberhalb des üblicherweise angewandten Bereichs, der Gebrauch von Katalysatoren und die Verwendung großer Mengen an Sauerstoff oder Luft vermieden, wobei gleichzeitig der Anteil an Humaten innerhalb der in der Aufschließungsstufe des Bayer-Verfahrens verfügbaren Zeit zerstört wird und wobei die vorhandene anlagentechnische Ausrüstung benutzt wird.

Erfindungsgemäß wird die Laugeflüssigkeit des Bayer- Verfahrens, die durch Humate verunreinigt ist, mit Sauerstoff unter herkömmlichen Aufschlußbedingungen behandelt, indem die, in die Flüssigkeit eingebrachte Sauerstoffmenge dahingehend begrenzt wird, daß diese der Löslichkeitsgrenze des Sauerstoffs in der Flüssigkeit unter den speziellen Verfahrensbedingungen entspricht oder unterhalb dieser Löslichkeitsgrenze liegt. Übermäßige Drücke und Temperaturen können vermieden werden, indem die Sauerstoffmenge in diesem Sinne geregelt wird, wobei gleichzeitig die meisten Humatverunreinigungen innerhalb der normalen Aufschlußzeiten zerstört werden können und wobei sich ein reduzierter Sauerstoffverbrauch ergibt.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 die Löslichkeitskurve von Sauerstoff in einer Aluminatlauge bei einer konstanten Laugekonzentration in Abhängigkeit von der Temperatur in einem geschlossenen System;

Fig. 2 die Beziehung zwischen der Humatzerstörung (gemessen als Unterschiede in der Lichtabsorption) und der Reaktionszeit bei einer Aufschlußtemperatur von 243°C und bei einer Sauerstoffzugabe von 0,8 g/L;

Fig. 3 die Beziehung zwischen der Humatzerstörung (gemessen durch Unterschiede in der Lichtabsorption) und der Reaktionszeit bei 200°C Vorheizungstemperatur und bei einer Sauerstoffzugabe von 0,5 g/L;

Fig. 4 eine Darstellung der Auswirkungen unterschiedlicher Sauerstoffmengen (sämtlich innerhalb der im Gleichgewicht vorliegenden Löslichkeitsgrenze) auf die Humatzerstörung bei 200°C in Abhängigkeit von der Reaktionszeit;

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Verfahrensstufe des Voraufschlusses und des Aufschlusses des Bayer- Verfahrens, wobei durch gestrichelte Linien geeignete Stellen angedeutet werden, an denen zwecks Entfernung des Humates Sauerstoff in das System eingebracht werden kann.

Die Erfindung bezieht sich auf die Reinigung von Laugeflüssigkeiten des Bayer-Verfahrens. Sie bezieht sich insbesondere auf die Entfernung organischer Verunreinigungsbestandteile wie z. B. Humaten aus der verunreinigten Laugeflüssigkeit des Bayer-Verfahrens, indem diese Humate oxydiert werden.

Die im folgenden benutzten Ausdrücke "Humat" oder "Humate" beziehen sich auf organische Verbindungen von hohem Molekulargewicht, die wenigstens 20 Kohlenstoffatome aufweisen und üblicherweise in Bauxiten auftreten.

Der Ausdruck "A/C" bezieht sich auf das Verhältnis der Tonerde zur Laugeflüssigkeit in Laugeflüssigkeiten des Bayer-Verfahrens, wobei die Tonerde beschrieben wird durch Gramm AL₂O₃/L, während der Laugenbestandteil beschrieben wird durch Gramm NA₂CO₃/L.

Die Ausdrücke "Laugeflüssigkeit des Bayer-Verfahrens" oder "Laugeflüssigkeit" beziehen sich auf alkalihaltige Flüssigkeiten, die bei der Behandlung von Bauxit zwecks Gewinnung von Aluminiumhydroxyd bzw. Tonerdehydrat benutzt werden.

Diese genannten Flüssigkeiten umfassen die zum Aufschließen des Bauxits benutzte Flüssigkeit, die als Ergebnis der Aufschließung erhaltene, befrachtete Flüssigkeit und die verbrauchte Flüssigkeit, deren Tonerdeanteil als Ergebnis der Ausfällung erschöpft ist. Ein A/C Verhältnis von 0,3 bis ungefähr 0,72 zeigt einen Bereich der im Bayer- Verfahren eingesetzten Laugeflüssigkeit auf, und zwar ausgehend von einem extrem verdünnten Zustand bis zu einem in höchstem Maße konzentrierten Zustand.

Die im vorliegenden Text benutzten Ausdrücke "Sauerstofflöslichkeit" und Sauerstofflöslichkeit im Gleichgewichtszustand" beziehen sich auf die Menge Sauerstoff in Gramm, die in einem Liter Laugeflüssigkeit unter den für die Humatentfernung aus den Laugeflüssigkeiten des Bayer- Verfahrens anstehenden Bedingungen lösbar ist. Die einschlägigen Verfahrensparameter beinhalten Temperatur und Druck sowie die Laugekonzentration in der Flüssigkeit, welch letztere beschrieben wird durch die Angabe Gramm Na₂CO₃/L. Der Innendruck von Anschlußbehältern, Beheizungseinrichtungen und zugeordneten Anlageteilen wird üblicherweise auf einem Niveau oberhalb des Dampfdrucks der Flüssigkeit innerhalb dieser Behälter gehalten, wodurch die Sauerstofflöslichkeit verbessert wird.

Bei den meisten Anlagen, bei denen das Bayer-Verfahren zur Gewinnung von Aluminiumhydroxid aus Bauxit benutzt wird, kann das erfindungsgemäße Vefahren zur Entfernung der Humate vorteilhaft in der Voraufschluß- und/oder in der Aufschlußstufe benutzt werden. Die Voraufschlußstufe umfaßt im allgemeinen die Vorheizung der Laugeflüssigkeit und/oder der den Bauxit und die Laugeflüssigkeit enthaltenden Trübe bis zur Aufschlußtemperatur, woran sich die Aufschlußstufe anschließt.

Die Voraufschlußstufe kann ebenfalls eine Verfahrensstufe zur Entfernung von Siliciumdioxyd enthalten, so daß ein Teil des Siliciumdioxydgehalts des Bauxits vor dessen Aufschluß zur Reaktion gebracht und ausgefällt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Humatentfernung kann in dieser Voraufschlußstufe angewandt werden, und zwar unter der Vorraussetzung, daß die Temperatur und/oder der Druck eine ausreichende Höhe aufweisen, so daß eine hinreichend schnelle Reaktion zwischen dem gelösten Sauerstoff und dem Humatgehalt der Flüsigkeit sichergestellt ist. Da der Auschluß des Bauxits gewöhnlich bei erhöhten Temperaturen und Drücken erfolgt, ist eine schnelle Umsetzung des Sauerstoffs mit dem, die Verunreinigungen bildenden Humat gegeben.

Es ist festgestellt worden, daß zur Erzielung einer akzeptablen Geschwindigkeit der Humatentfernung durch Oxydation die Verfahrenstemperatur wenigstens ungefähr 200°C, vorzugsweise nicht weniger als 140°C betragen sollte. Die obere Grenze der Verfahrenstemperatur wird im allgemeinen durch die Bedingungen des speziellen Bayer-Verfahrens gesetzt, beispielsweise die in der Vorheizstufe, der Stufe zur Entfernung von Siliciumdioxyd oder den Aufschlußstufen. Da für die Durchführung des vorliegenden Verfahrens zur Entfernung von Humat Sauerstoff nur bis zu einer, in der Flüssigkeit löslichen Menge benötigt wird, wird durch den Sauerstoff nur geringfügig zum gesamten Systemdruck beigetragen. Letzterer wird hauptsächlich durch den Dampfdruck bestimmt, der aufgrund der in den Behandlungsgefäßen herrschenden Temperaturen entwickelt wird und durch den Überdruck, der durch die unterschiedlichen Beschickungspumpen erzeugt wird.

Die erfindungsgemäße Einführung von Sauerstoff zur Entfernung der Humate kann wie oben bereits erwähnt durchgeführt werden, und zwar in den Vorheizungsstufen für die Laugeflüssigkeit und/oder die Trübe, während des Verfahrensschrittes zur Entfernung von Siliciumdioxyd oder in der Aufschlußstufe. Da die Abscheidungsleistung an Humaten von der Temperatur abhängig ist, wird der Sauerstoff vorzugsweise nur in solchen Behandlungsgefäßen eingesetzt, deren Temperatur wenigstens bei ungefähr 100°C liegt. Es sollte auf diese Weise in der Vorheizungsstufe für die Laugenflüssigkeit oder die Trübe, bei welcher zwei oder mehr Vorheizungsgefäße eingesetzt sind, wie in Fig. 5 gezeigt ist, der Sauerstoff nur in eines dieser Gefäße eingeführt werden, in welchem die Temperatur wenigstens 100°C beträgt. In der der Entfernung von Siliciumdioxyd vorgschalteten Stufe, welche bei einigen nach dem Bayer-Verfahren arbeitenden Produktionsanlagen benutzt wird, kann das vorliegende Verfahren zur Humatentfernung mit Vorteil eingesetzt werden, und zwar unter der Voraussetzung, daß in dieser Verfahrensstufe die Temperatur mehr als 100°C beträgt. Da der Aufschluß des Bauxits üblicherweise bei Temperaturen oberhalb von 140°C durchgeführt wird, kann das vorliegende Verfahren zur Oxydation des Humates naturgemäß ohne Probleme in der Aufschlußstufe Anwendung finden.

Der Humatanteil an der gesamten organischen Verunreinigung des Bauxits ist sehr klein und beträgt im allgemeinen ungefähr 5 bis 15-Gew.% des gesamten organischen Kohlenstoffgehalts. Es fällt demzufolge die Menge an Sauerstoff, die zur oxydativen Zerstörung des Humates benötigt wird, entsprechend klein aus, da der gesamte organische Gehalt der Bauxite im allgemeinen weniger als 0,2-Gew.% des Bauxits beträgt. Es ist festgestellt worden, daß zu einer zufriedenstellenden Entfernung des Humates die Menge an Sauerstoff zur Oxydierung des Humatgehaltes ausreichend ist, die bei den Verfahrenstemperaturen gelöst bleibt. Die Menge an Sauerstoff, die in der Flüssigkeit oder Trübe gelöst werden kann, ist bei praktisch allen Bauxiten mehr als ausreichend, um den Humatgehalt in der Flüssigkeit auf ein niedriges und zufriedenstellendes Niveau einzuregeln. Auf diese Weise ist bei diskontinuierlichen Prozessen die alleinige bzw. einmalige Einführung einer der Löslichkeit im Gleichgewichtszustand entsprechenden Menge an Sauerstoff ausreichend, während beim kontinuierlichen oder halbkontinuierlichen Vorheizen, bei der Entfernung von Siliciumdioxyd oder den Aufschluß Verfahrensstufen die erforderliche Sauerstoffmenge in Abhängigkeit von der Einführung der Humate in die einzelnen Verfahrensgefäße bemessen werden kann.

Wie vorher bereits erwähnt worden ist, hängt die in der Flüssigkeit oder Trübe lösliche Sauerstoffmenge von der Temperatur dieser Verfahrensflüssigkeit ab. Die unten wiedergegebene Tabelle 1 zeigt die Menge an Sauerstoff, die bei Variierung der Temperaturen in einer Laugeflüssigkeit lösbar ist, die eine Laugekonzentration von 250 g/L aufweist (gerechnet als NA₂CO₃). Der Funktionszusammenhang zwischen gelöstem Sauerstoff und der Temperatur ist darüber hinaus in Fig. 1 grafisch gezeigt.

Tabelle I

Sauerstofflöslichkeit in einer Laugeflüssigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur (Laugekonzentration = 250 g/L)

Da Bauxite im allgemeinen weniger als 0,2 Gew.% organischen Kohlenstoff enthalten und nur ungefähr 5 bis 15% des organischen Kohlenstoffs auf dem Humatgehalt zurückführbar sind, wird sofort verständlich, daß selbst bei Temperaturen um 100°C der gelöste Sauerstoffgehalt der Flüssigkeit mehr als ausreichend ist, um den Humatgehalt der Flüssigkeit zu oxydieren. Aufgrund der kleinen Menge an für die Humatentfernung erforderlichem Sauerstoff kann dessen Einführung in die Verfahrensbehälter leicht und wirtschaftlich durchgeführt werden, ohne daß sich die Notwendigkeit von Zusatzausrüstungen zur Erzeugung hoher Drücke, z. B. modifizierten Pumpen zur Sauerstoffeinführung ergibt. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Humatentfernung ermöglicht die direkte Einführung von Sauerstoff aus Sauerstoffspeicherbehältern, in denen der Sauerstoff komprimiert enthalten ist. Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Entfernung von Humat werden aus den im folgenden dargestellten Ausführungsbeispielen erkennbar.

Beispiel I

Ein aus Jamaica stammender Bauxit wird diskontinuierlich aufgeschlossen, wobei gleichzeitig sein Humatgehalt zerstört wird. Die Bauxitzusammensetzung ist in Tabelle II gezeigt.

Tabelle II

Zusammensetzung eines Bauxits aus Jamaica

Der Bauxit wird in einer Laugeflüssigkeit eingeschlämmt, wobei die sich ergebende Trübe ein A/C-Verhältnis von 0,411 und eine Laugekonzentration von 242 g/L aufweist. Diese Trübe wird in das Aufschlußgefäß eingeführt und auf 243°C aufgeheizt. Sobald die Trübe die gewünschte Temperatur erreicht hat, werden 0,5 g O₂/L aus einem zylindrischem Gefäß, welches komprimierten Sauerstoff enthält, entnommen und in das Aufschlußgefäß eingeführt. Diese Sauerstoffmenge ist erheblich geringer (0,5 g/L gegenüber 0,9 g/L) als die Menge, die bei der benutzten Aufschlußtemperatur in der Trübe hätte gelöst werden können. Der Ablauf der Humatzerstörung wurde über eine Messung der Veränderung der Farbe der Trübe mittels kolorimetrischer Mittel verfolgt. Das hierbei benutzte kolorimetrische Mittel war ein Pye Unicam Model 6-350 Spektralphotometer und die Veränderung der Lichtabsoprtion wurde bei einer Wellenlänge von 691 nm in einer 4 cm-Zelle gemessen. Die Kalibrierung des Meßinstruments wurde mittels eines bekannten bzw. Standarthumates vorgenommen. In der Tabelle III ist die Geschwindigkeit der Humatentfernung in Abhängigkeit von der Zeit wiedergegeben, und zwar unter Zugrundelegung der beschriebenen Aufschlußbedingungen, wobei die Ergebnisse ebenfalls in Fig. 2 grafisch wiedergegeben sind.

Tabelle III

Humatzerstörung beim Aufschluß

Beispiel II

Die Humatentfernung wird während der Vorheizstufe der Laugeflüssigkeit des Bayer-Verfahrens in einem Versuchsbehälter durchgeführt. Diese Flüssigkeit wird mit der Bauxittrübe zusammengefaßt, sobald die Aufschlußtemperatur erreicht ist, wobei die aus Bauxittrübe und Laugeflüssigkeit bestehende Zusammensetzung der Aufschlußstufe zugeführt wird. Die im Versuchsbehälter befindliche Flüssigkeit, die bei diesem Ausführungsbeispiel benutzt wird, hat vorher bereits mehrere Verfahrenszyklen des Bayer-Verfahrens durchlaufen und weist demzufolge aufgrund des hohen gelösten Humatgehalts eine dunkelrote Farbe auf. Diese Laugenflüssigkeit hatte eine Laugenkonzentration von 225 g/L und wurde in der Vorheitsstufe des Bayer-Verfahrens eingeführt. Die in Fig. 5 gezeigte Vorheizstufe bestand aus mehreren, in einer Reihe miteinander verbundenen Vorheizgefäßen und die Flüssigkeit wurde stufenweise vorgeheizt. Da die Geschwindigkeit der Oxydation des Humates von der Temperatur abhängig ist, wurde der Sauerstoff in ein besonderes Vorheizgefäß eingeführt, in welchem die Temperatur der Flüsigkeit des Versuchsbehälters auf ungefähr 200°C gestiegen war. Bei dieser Temperatur und der angegebenen Laugenkonzentration beträgt die Löslichkeit des Sauerstoffs im Gleichgewichtszustand ungefähr 0,60 g/L. Es werden jedoch lediglich 0,5 g/L Sauerstoff zugeführt. Die Humatzerstörung wurde durch Absorptionsmessungen verfolgt und die Ergebnisse wurden als Funktion der Zeit zusammengestellt. Sie sind in Tabelle IV und grafisch in Fig. 3 wiedergegeben.

Tabelle IV

Humatzerstörung beim Vorheizen

Es kann festgestellt werden, daß, wenn nur 80% von der Menge an Sauerstoff zugeführt werden, die insgesamt in der Laugeflüssigkeit lösbar wäre, mehr als 50% des gesamten Humatgehalts in weniger als 15 Minuten sofort zerstört werden können. Längere Verweilzeiten in Verbindung mit der Zuführung von Sauerstoff bis zur Löslichkeitsgrenze im Gleichgewichtszustand bei der jeweiligen Temperatur können das Ausmaß der Humatzerstörung wesentlich erhöhen.

Beispiel III

Versuche wurden ausgeführt, um die Wirkung sich ändernder Sauerstoffmengen auf die Humatzerstörung bei einer konstanten Temperatur und einer gewählten Laugekonzentration zu untersuchen. Es wurde auf diese Weise eine humatenthaltende, verbrauchte Flüssigkeit, welche der Ausfällstufe des Bayer-Verfahrens nach Entfernung des ausgefällten Aluminiumtrihydroxyds entnommen wurde, der Humatzerstörungsstufe des vorliegenden Verfahrens unterzogen. Die verbrauchte Flüssigkeit hatte ein A/C Verhältnis von 0,342 und eine Laugekonzentration von 225 g/L. Die Humatzerstörung wurde bei einer Temperatur von 200°C durchgeführt, indem wechselnde Mengen an Sauerstoff in die Flüssigkeitsprobe eingebracht wurden, und zwar bis zur Löslichkeitsgrenze des Sauerstoffs bei den gegebenen Versuchsbedingungen. Hierbei wurde festgestellt, daß eine beträchtliche Humatzerstörung sogar dann erreicht werden kann, wenn nur die Hälfte des insgesamt in der verbrauchten Flüssigkeit lösungsfähigen Sauerstoffs in diese eingebracht wird. Die Tabelle V zeigt die Ergebnisse in tabellierter Form, die außerdem in Fig. 4 grafisch wiedergegeben sind.

Tabelle V

Humatzerstörung in Abhängigkeit der O₂-Menge bei einer Temperatur von 200°C und bei einer Laugenkonzentration von 225 g/L

Es kann festgestellt werden, daß mittels der sehr geringen Mengen an benutztem Sauerstoff eine wesentliche Reduzierung des Humatgehaltes in vernünftigen kurzen Reaktionszeiten erreichbar ist. Aufgrund dieser kleinen Sauerstoffmengen, die eingesetzt worden sind, werden zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Humatentfernung keine ausgedehnten Sauerstoffbeschickungsausrüstungen benötigt. In den meisten Fällen kann der Sauerstoff direkt Gefäßen entnommen werden, die unter Druck stehen. Es muß darüber hinaus nicht mit den ernstzunehmenden Korrosionsproblemen gerechnet werden, die bei den bekannten nassen Oxydationsverfahren aufgetreten sind, da erfindungsgemäß nur sehr kleine Mengen an Sauerstoff benutzt werden.

Claims (6)

1. Verfahren zur Reinigung der, organische Verunreinigungen, einschließlich Humaten enthaltenden Laugeflüssigkeiten des Bayer-Verfahrens, wobei die Verunreinigungen bei erhöhten Temperaturen und Drücken oxydiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß in die bei einer Temperatur oberhalb von 140°C gehaltene, verunreinigte Flüssigkeit der Sauerstoff in einer nur zur Zerstörung des Humatgehalts der organischen Verunreinigungen hinreichenden Mengen eingeführt wird, daß diese Menge nicht oberhalb der Löslichkeitsgrenze des Sauerstoffs in der Flüssigkeit während der Oxydationsbehandlung liegt und daß eine einen wesentlich reduzierten Humatgehalt aufweisende Laugeflüssigkeit gewonnen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laugeflüssigkeit, die der auf die Oxydation des Humates gerichteten Behandlung unterzogen wird, verbrauchte Flüssigkeit, Bauxittrübe oder eine Kombination dieser beiden ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Humatzerstörung in der Voraufschlußstufe des Bayer- Verfahrens durchgeführt und daß die Voraufschlußstufe aus einer Vorheizung der verbrauchten Flüssigkeit und/ oder einer Vorentfernung von Siliziumdioxyd aus der Flüssigkeit besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Humatzerstörung in der Aufschlußstufe des Bayer- Verfahrens durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Humatzerstörung bei einer Temperatur von wenigstens ungefähr 200°C durchgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Humatzerstörung kontinuierlich durchgeführt wird.