DE1159417B - Process for the production of an alumina low in sodium oxide, which can be shaped into pressed bodies of constant density - Google Patents

Description

Verfahren zur Herstellung einer natriumoxydarmen Tonerde, die sich zu Preßkörpern von gleichbleibendem Raumgewicht verformen läßt Es ist bereits vorgeschlagen worden, das aus Natriumaluminatlaugen hergestellte Tonerdehydrat, welches in der Regel einen mit Wasser nicht auswaschbaren Gehalt von 0,15 bis 0,35% Natriumoxyd aufweist, in einer anschließenden Behandlung unter Beibehaltung der Hydratstufe alkaliarm zu machen und durch Kalzination in a-Aluminiumoxyd überzuführen.Process for the production of a low-sodium clay, which can be deformed into pressed bodies of constant density It has already been proposed been, the alumina hydrate produced from sodium aluminate liquor, which in the Usually a content of 0.15 to 0.35% sodium oxide that cannot be washed out with water has, in a subsequent treatment while maintaining the hydrate stage To make it low in alkali and to convert it into α-aluminum oxide by calcination.

Es besteht ferner die Möglichkeit, das Trihydrat bis zu einer Zwischenstufe abzubauen und das hierdurch freigelegte Natriumoxyd durch Behandlung mit Wasser bzw. stark verdünnten Säuren weitgehend zu entfernen.There is also the possibility of using the trihydrate up to an intermediate stage and the sodium oxide thus exposed by treatment with water or strongly diluted acids.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dem Tonerdehydrat in geringen Mengen B.,0,; bzw. H#,BO, zuzumischen und das Natriumoxyd während des Kalzinationsprozesses bei etwa 1300° C weitgehend zu verflüchtigen.Another option is to reduce the alumina hydrate in small amounts Quantities B., 0 ,; or H #, BO, and the sodium oxide during the calcination process largely volatilized at around 1300 ° C.

Schließlich kann der Natriumoxydgehalt dadurch verringert werden, daß die Kalzination bei wesentlich höheren Temperaturen als 1300° C durchgeführt wird, beispielsweise bei 1500 bis 1600° C.Finally, the sodium oxide content can be reduced by that the calcination is carried out at temperatures significantly higher than 1300 ° C is, for example at 1500 to 1600 ° C.

Eingehende Untersuchungen über den Kalzinationsprozeß von Tonerdehydrat im Temperaturbereich von etwa 1300° C führten zu dem unerwarteten Ergebnis, daß Tonerde von niedrigem Natriumoxydgehalt auf einfache Weise hergestellt werden kann, wenn über die Entwässerung und die in der Technik übliche Umwandlung in ein Glühprodukt, bestehend aus überwiegend a-Aluminiumoxyd, hinaus die Kalzination durch Verlängerung der Verweilzeit der Tonerde im Ofen so weit getrieben wird, daß das Kalzinat ausschließlich aus a-Aluminiumoxyd besteht und aus diesem die Feinanteile bis etwa 60 #t mit einem Natriumoxydgehalt von etwa 0,10 bis 0,1511/o gewonnen werden.In-depth investigations into the calcination process of alumina hydrate in the temperature range of about 1300 ° C led to the unexpected result that Alumina with a low sodium oxide content can be produced in a simple manner, if via the dehydration and the conversion into an annealing product, which is customary in technology, consisting mainly of a-aluminum oxide, in addition to calcination by elongation the dwell time of the clay in the furnace is driven so far that the calcine exclusively consists of a-aluminum oxide and from this the fines up to about 60 #t with a Sodium oxide content of about 0.10 to 0.1511 / o can be obtained.

Überraschenderweise besitzt der aus einer vollständig aus a-Aluminiumoxyd bestehenden Tonerde durch Zerlegung in Grob- und Feingut erhaltene natronarme feinkörnige Anteil praktisch konstante Eigenschaften beim Verformen unter Druck einer Maßnahme, wie sie für die Herstellung von vorwiegend aus Tonerde bestehenden Sintererzeugnissen durchgeführt wird.Surprisingly, the one made entirely of α-aluminum oxide low-sodium, fine-grained alumina obtained by breaking it down into coarse and fine material Proportion of practically constant properties when deforming under pressure of a measure, as they are used for the production of sintered products consisting mainly of alumina is carried out.

Es ist weiter bemerkenswert, daß die aus dieser Tonerde erhaltenen Preßkörper mit weitgehend konstantem Raumgewicht beim Brennen bis zur Sinterung einen gleichmäßigen Schwund aufweisen.It is further noteworthy that those obtained from this alumina Pressed bodies with a largely constant density during firing up to sintering show an even shrinkage.

Für die Herstellung dieser Spezialtonerde eignet sich z. B. das im Bayer-Verfahren gewonnene Tonerdehydrat in der üblichen Körnung: J 100 @u . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 bis 20% 75 bis 100 ;u . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 bis 20 0/0 60 bis 75 t@ . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 bis 40 0/0 <60.R, . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 bis 20% ohne daß hiermit gesagt sein soll, daß der beschriebene Effekt nicht auch bei der Verarbeitung von Tonerdehydraten festzustellen wäre, die in der Körnung feiner oder gröber liegen.For the production of this special alumina z. B. the im Alumina hydrate obtained from the Bayer process in the usual grain size: J 100 @u. . . . . . . . . . . . . . . . . 3 to 20% 75 to 100; u. . . . . . . . . . . . . . . . . 9 to 20 0/0 60 to 75 t @. . . . . . . . . . . . . . . . . 23 to 40 0/0 <60.R,. . . . . . . . . . . . . . . . . 65 to 20% without this being said is supposed to prevent the described effect also from the processing of alumina hydrates would be determined, which are finer or coarser in the grain.

Es wurde nun gefunden, daß man durch Kalzination von Tonerdehydrat einen natriumoxydarmen Feinanteil und einen natriumoxydreichen Grobanteil dann erhält, wenn der Prozeß bis zur vollständigen Umwandlung in a-Aluminiumoxyd durchgeführt wird. Dieses Ergebnis ist um so bemerkenswerter, als das Natriumoxyd im Tonerdehydrat auf die verschiedenen Kornanteile entweder gleichmäßig verteilt ist oder aber geringen Schwankungen nach der einen oder anderen Seite unterliegt. Eine Anreicherung des Natriumoxyds in den Grobfraktionen durch Abwandern aus den Feinanteilen, ohne daß aus dem System Natriumoxyd verflüchtigt wird, findet also erst beim Kalzinationsprozeß im Drehrohrofen statt, dessen Endprodukt sich durch vollständige Umwandlung in die a-Aluminiumoxydform kennzeichnet, ein Zustand, der mit Vorteil dadurch bestätigt werden kann, daß die Tonerde keinen Farbstoff, wie Alizarin, absorbiert. Bei 30- bis 40facher Vergrößerung sollen im Mikroskop keine rot- bzw. rosagefärbten Teilchen mehr sichtbar sein, die Tonerde soll weiß, allenfalls gleichmäßig ganz schwach rosa getönt erscheinen.It has now been found that calcination of alumina hydrate then receives a fine fraction low in sodium oxide and a coarse fraction rich in sodium oxide, when the process is carried out until it is completely converted into α-aluminum oxide will. This result is all the more remarkable as the sodium oxide in the alumina hydrate is either evenly distributed over the various grain proportions or is small Subject to fluctuations in one direction or the other. An enrichment of the Sodium oxide in the coarse fractions by migrating from the fine fractions, without Sodium oxide is volatilized from the system, so only takes place during the calcination process in the rotary kiln, the end product of which is completely transformed into the a-aluminum oxide form, a condition that is confirmed with advantage It can be said that the clay does not absorb a dye such as alizarin. At 30- up to 40x magnification should be in the microscope no red or pink colored ones Particles should be more visible, the clay should be white, at best evenly whole appear slightly pink.

Der Grobanteil erfüllt trotz des etwas höheren Natriumoxydgehaltes alle Ansprüche, die man an eine handelsübliche kalzinierte Tonerde stellt. Sie kann für die Aluminiumelektrolyse eingesetzt werden sowie für eine ganze Reihe anderer Verwendungsgebiete, wobei ihr vielfach zustatten kommt, daß die staubfeinen Anteile größtenteils fehlen, wodurch die Fließeigenschaften dieser Tonerde gebessert werden. Ganz besonders eignet sich die einwandfrei durchkalzinierte Tonerde infolge der gleichmäßigen Härte des Kornes für die Glättung bzw. Polierung von Metalloberflächen sowie von vorgeschliffenen Steinplatten und ähnliche Zwecke. Es besteht deshalb bei der Durchführung des Verfahrens keine zwingende Notwendigkeit, den Feinanteil quantitativ abzutrennen, man kann sich mit einer mäßigen Ausbeute bei Einsatz eines Windsichters begnügen.The coarse fraction is fulfilled despite the somewhat higher sodium oxide content all the demands that are made of commercially available calcined clay. she can be used for aluminum electrolysis as well as for a whole range of others Areas of use, where it often benefits that the dust-fine fractions largely absent, whereby the flow properties of this clay are improved. The perfectly calcined clay is particularly suitable due to the Uniform hardness of the grain for smoothing or polishing metal surfaces as well as pre-ground stone slabs and similar purposes. It therefore exists When carrying out the process, it is not absolutely necessary to use the fines to be separated quantitatively, you can come up with a moderate yield when using a Windsifter.

Eine auf die angegebene Weise hergestellte natriumoxydarme Tonerde liefert z. B. beim Verformen unter konstantem Druck im Bereich von 250 bis 300 kg/cm2 Preßkörper mit einem Raumgewicht von 1,94 g/cm3, wobei eine Schwankungsbreite von 2% leicht einzuhalten ist. Bei der Verformung von kalzinierter Tonerde der üblichen Beschaffenheit, die nur zu 95%, oft sogar weit weniger in a-Aluminiumoxyd übergeführt wurde, liegen die Raumgewichte des entsprechenden Feinanteiles nach der Verpressung wesentlich tiefer, d. h. im Bereich von 1,50 g/cm3, und sind Schwankungen von etwa 200!o unterworfen, ganz abgesehen davon, daß die Verringerung des Natriumoxydgehaltes im Feinanteil unbefriedigend ist. So enthalten beispielsweise derartige Tonerden 0,3 bis 0,5% Natriumoxyd, ihre entsprechenden Feinanteile 0,25 bis 0,35 % Natriumoxyd.A low-sodium clay made in the manner indicated delivers z. B. when deforming under constant pressure in the range of 250 to 300 kg / cm2 Pressed bodies with a density of 1.94 g / cm3, with a fluctuation range of 2% is easy to comply with. In the deformation of calcined alumina the usual Quality that only 95%, often even far less, is converted into α-aluminum oxide the density of the corresponding fine fraction is after pressing much deeper, d. H. in the range of 1.50 g / cm3, and are fluctuations of about 200! O, quite apart from the fact that the sodium oxide content was reduced is unsatisfactory in the fine fraction. For example, contain such clays 0.3 to 0.5% sodium oxide, their corresponding fines 0.25 to 0.35% sodium oxide.

Beispiel Ein nach dem Bayer-Verfahren ausgerührtes Tonerdehydrat mit 0,26'% Natriumoxyd und folgender durch die Siebanalyse des getrockneten Materials ermittelten Kornzusammensetzung: > 100 a, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5010 75 bis 100 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14% 60 bis 75 1, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301)/o <60 [....................... 51% wurde im Drehrohrofen bei etwa 1300° C durch Verlängerung der Verweilzeit so weitgehend kalziniert, daß das Glühprodukt keine mit Alizarin rotanfärbbaren Bestandteile mehr anzeigte. Eine Trennung des Gutes mittels Windsichter führte zu Anteilen von 3 % > 60 [, und 97'% < 60 #t, der einen Natriumoxydgehalt von 0,10% aufwies. Dagegen wurde in der Grobfraktion ein Natriumoxydgehalt von 0,45 % festgestellt.Example An alumina hydrate extracted according to the Bayer process with 0.26% sodium oxide and the following by sieve analysis of the dried material determined grain composition:> 100 a,. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5010 75 to 100 1st. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14% 60 to 75 1,. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301) / o <60 [....................... 51% became like this in the rotary kiln at about 1300 ° C. by extending the residence time largely calcined so that the glow product does not have any constituents that can be red-stained with alizarin indicated more. A separation of the goods by means of an air classifier led to proportions of 3%> 60 [, and 97% <60 #t, which had a sodium oxide content of 0.10%. In contrast, a sodium oxide content of 0.45% was found in the coarse fraction.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung einer natriumoxydarmen Tonerde, die sich zu Preßkörpern von gleichbleibendem Raumgewicht verformen läßt, ausgehend von aus Natrium-Aluminatlauge hergestelltem Tonerdehydrat, welches im Drehrohrofen bei einer Temperatur von etwa 1300° C geglüht wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch Verlängerung der Verweilzeit so weitgehend kalziniert wird, daß ein Kalzinationsgrad erreicht wird, bei dem die Tonerde als nicht mit Alizarin anfärbbares a-Aluminiumoxyd vorliegt, und daß aus diesem Kalzinat durch Abtrennung der groben Bestandteile durch Siebung oder Sichtung die Feinanteile von einer Korngröße bis etwa 60 [, gewonnen werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Fulda-Ginsberg, »Tonerde und Aluminium«, I. Teil »Die Tonerde«, 1951, S. 97/98.PATENT CLAIM: Process for the production of an alumina low in sodium oxide, which can be deformed into pressed bodies of constant density, starting out of alumina hydrate produced from sodium aluminate liquor, which is placed in a rotary kiln is annealed at a temperature of about 1300 ° C, characterized in that by lengthening the dwell time, calcination is carried out to such an extent that one degree of calcination is achieved, in which the clay as a-aluminum oxide which cannot be dyed with alizarin is present, and that from this calcine by separating the coarse components through Sieving or sifting the fines from a grain size up to about 60 [, won will. Considered publications: Fulda-Ginsberg, »Clay and Aluminum«, Part I "Die Tonerde", 1951, pp. 97/98.