DE1207362B - Verfahren zur Rueckgewinnung von Kryolith aus kohlenstoffhaltigen Zellenauskleidungen - Google Patents
Verfahren zur Rueckgewinnung von Kryolith aus kohlenstoffhaltigen ZellenauskleidungenInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
Int. σ.:
COIf
Deutsche Kl.: 12 m - 7/54
Nummer: 1207 362
Aktenzeichen: t A 39851IV a/12 m
Anmeldetag: 30. März 1962
Auslegetag: 23. Dezember 1965
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung von Kryolith aus kohlenstoffhaltigen Auskleidungen
von bei Aluminiumraffination verwendeten Elektrolysezellen unter Verwendung alkalisch wirkender
Reagenzien und Ausfällung aus der Lösung.
Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Rückgewinnung von Kryolith aus den kohlenstoffhaltigen
Elektrolysezellenauskleidungen bekanntgeworden, wobei im allgemeinen jedoch eine Verfahrensstufe eingeschlossen
ist, bei welcher mittels sauer wirkender ι ο Reagenzien gearbeitet wird, um das alkaliunlösliche
Aluminiumoxyd aus den Zellenauskleidungen herauszulösen. So werden beispielsweise bei einem
älteren Verfahren neben Aluminiumchlorid beträchtliche Mengen Fluorwasserstoffsäure verwendet, wobei
man ein Endprodukt mit einem höheren Fluorgehalt erhält, als dieser ursprünglich in der Zellenauskleidung
enthalten war.
Gemäß einer weiteren bekannten Technik wird die klassische alkalische Auslaugung, die auch unter der
Bezeichnung Morrow-Verfahren bekannt ist, mit einer folgenden Säureauslaugung kombiniert, die dem oben
beschriebenen Verfahrensschritt ähnlich ist. Da die Säureauslaugung jedoch nur mit dem Rückstand der
alkalischen Behandlung vorgenommen wird, verbraucht sie weniger Fluorwasserstoff als das oben beschriebene
Verfahren. Trotzdem enthält das Endprodukt auch bei diesem kombinierten Verfahren einen höheren Fluorgehalt,
als dieser in der das Ausgangsmaterial bildenden Zellenverkleidung enthalten ist.
Beiden bekannten Verfahren ist gemeinsam, daß sie eine relativ starke Fluorwasserstoffsäure benötigen.
Sie kombinieren die Gewinnung von Kryolith aus verbrauchten Zellenauskleidungen mit seiner künstlichen
Herstellung aus von außerhalb angelieferter Fluorwasserstoffsäure.
Demgegenüber ist das erfindungsgemäße Verfahren ein reines Herstellungsverfahren, da die gesamte
erforderliche Fluormenge aus den bei der Aluminiumverhüttung anfallenden Abfallprodukten entnommen
werden kann.
Da die Verhüttung von Aluminium in den meisten Fällen in Anlagen durchgeführt wird, die sich weit von
Anlagen befinden, in welchen Fluorwasserstoffsäure hergestellt wird, bildet das erfindungsgemäße Verfahren,
bei welchem Kryolith ohne Verwendung von Säure aus der Zellenauskleidung wiedergewonnen
wird, selbst einen beachtlichen technischen Fortschritt, wenn man berücksichtigt, wie gefährlich der
Umgang mit Fluorwasserstoffsäure ist und wie stark deren korrosive Eigenschaften sind, besonders bei
hohen Konzentrationen, wie sie in den beiden be-Verfahren zur Rückgewinnung von Kryolith aus
kohlenstoffhaltigen Zellenauskleidungen
Anmelder:
Aluminium Laboratories Limited, Montreal (Kanada)
Vertreter:
Dr.-Ing. E. Hoffmann und Dipl.-Ing. W. Eitle,
Patentanwälte, München 8, Maria-Theresia-Str. 6
AIs Erfinder benannt:
Charles Harry Whicher, South MacKenzie (Britisch Guiana);
Alexander Gordon Nickle,
Andrzey Krzysztof Dolega-Kowaleswski, Arvida, Quebec (Kanada)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 3. April 1961 (100 268)
kannten Verfahren erforderlich sind. Die Durchführbarkeit der beiden bekannten Verfahren ist daher auf
eine eng begrenzte Zahl von Anlagen beschränkt, deren Lage gleichzeitig eine wirtschaftlich interessante
Verhüttung von Aluminium und die Herstellung von Fluorwasserstoffsäure gestattet.
Es ist daher das Ziel der Erfindung, ein Verfahren der beschriebenen Art zu schaffen, welches die Kryolithrückgewinnung
unabhängig von einer Fluorwasserstoffsäurequelle macht. Erfindungsgemäß wird dieses
Ziel dadurch erreicht, daß das Zellenfutter mit in Wasser löslichem Carbonat wie Natriumcarbonat
und/oder Natriumdicarbonat in stöchiometrischem Überschuß vermischt und bei einer Temperatur
zwischen etwa 500 und 9000C umgesetzt wird, wonach
aus der wäßrigen Lösung des Reaktionsproduktes
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Kryolith in bekannter Weise mit Kohlendioxyd aus- Durch anschließendes Einleiten von Kohlendioxyd
gefällt wird. läßt sich Kryolith gemäß der folgenden Gleichung:
Zweckmäßigerweise erfolgt dabei die Umsetzung
des kryolithhaltigen Zellenfutters mit kalzinierter 6 NaF + NaAlO2 + 2 CO2 ->
Na3AlF6 + 2 Na2CO3
Soda. Dabei kann man der zum Herauslösen von 5
Natriumfluorid und Natriumaluminat dienenden wäß- ausfällen. Anschließend wird der Kryolith abgetrennt
rigen Lösung 2 g/l NaOH zusetzen, um ein un- und kann anschließend wieder der elektrolytischen
erwünschtes Ausfällen von Kryolith während des Löse- Zelle zugeführt werden.
Vorganges zu unterbinden. Die Reaktion zwischen Kryolith und dem wasser-
Für das erfindungsgemäße Verfahren benötigt man io löslichen Carbonat zur Bildung des wasserlöslichen
im Gegensatz zu den bekannten Verfahren als ein- Natriumfluorids und Natriumaluminats wird erfin-
ziges Material, welches von auswärts angeliefert dungsgemäß bei einer zwischen etwa 500 und 9000C
werden muß, wasserfreie Soda, die jedoch einfach zu liegenden Temperatur durchgeführt. Eine Erhöhung
handhaben, billig verschifft und auch über weitere der Temperatur gegen die obere Grenze dieses Be-
Strecken wirtschaftlich transportierbar ist. 15 reichs erhöht die Reaktionsgeschwindigkeit, bei etwa
Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet erstmalig 900° C neigt jedoch das Zellenfutter in unerwünschter
eine »trockene« Extraktion der wertvollen Fluor- und Weise zum Klebrigwerden und ist schwieriger zu hand-
Alurniniumoxydbestandteile und führt alle Hilfs- haben. Daher wird dieser Reaktionsschritt zweck-
operationen in einem alkalischen, nicht korrodierenden mäßigerweise bei einer Temperatur von etwa 8750C
Medium durch, während bei Anwendung der be- 20 durchgeführt. Zweckmäßigerweise verwendet man als
kannten Verfahren wegen der Fluorwasserstoffsäure Carbonat kalzinierte Soda. Liegt nicht genügend Soda
spezielle Anlagen aus einem widerstandsfähigen Ma- zur Umsetzung des gesamten Kryoliths vor, wird das
terial zur Vermeidung des starken Korrosionseinflusses Gemisch auch schon bereits bei einer niedrigeren
der Fluorwasserstoffsäure vorgesehen sein müssen. . Temperatur klebrig. Die Gegenwart von Soda ge-
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Ver- 25 stattet darüber hinaus ein sehr viel schnelleres Erfahrens
gegenüber den bekannten Verfahren besteht hitzen des Gemisches beim Röstvorgang,
darin, daß ein wesentlich geringeres Flüssigkeits- Während des Röstvorganges wird praktisch der volumen für das Auslaugen der gesamten Zellen- gesamte im Zellenfutter enthaltene Kryolith in auskleidung notwendig ist, da das Volumen der Fest- Natriumfluorid und Natriumaluminat umgewandelt, stoffe nach dem Kalzinieren nur etwa 20 bis 30 °/0 des 30 Diese Verbindungen lassen sich leicht durch Wasser, Volumens der ursprünglichen Zellenauskleidung aus- vorzugsweise durch heißes Wasser, oder eine vermacht. Demzufolge benötigt man auch eine Ausrüstung dünnte Ätzalkalilösung, ζ. Β. einer verdünnten Namit geringerem Volumen, d. h. generell eine kleinere triumhydroxydlösung mit etwa 2 g/l NaOH auslaugen. Anlage. Dk erhaltene wäßrige Lösung wird anschließend mit
darin, daß ein wesentlich geringeres Flüssigkeits- Während des Röstvorganges wird praktisch der volumen für das Auslaugen der gesamten Zellen- gesamte im Zellenfutter enthaltene Kryolith in auskleidung notwendig ist, da das Volumen der Fest- Natriumfluorid und Natriumaluminat umgewandelt, stoffe nach dem Kalzinieren nur etwa 20 bis 30 °/0 des 30 Diese Verbindungen lassen sich leicht durch Wasser, Volumens der ursprünglichen Zellenauskleidung aus- vorzugsweise durch heißes Wasser, oder eine vermacht. Demzufolge benötigt man auch eine Ausrüstung dünnte Ätzalkalilösung, ζ. Β. einer verdünnten Namit geringerem Volumen, d. h. generell eine kleinere triumhydroxydlösung mit etwa 2 g/l NaOH auslaugen. Anlage. Dk erhaltene wäßrige Lösung wird anschließend mit
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der nach dem 35 Kohlensäure, vorzugsweise gasförmigem Kohlendi-Lösen
des kalzinierten Materials beim erfmdungs- oxyd, zur Ausfällung von Kryolith behandelt. Dabei
gemäßen Verfahren verbleibende Rückstand relativ entsteht gleichzeitig Natriumcarbonat, das aber in
klein ist und seine Abtrennung durch Filtrieren kein der wäßrigen Lösung gelöst bleibt. Die verbleibende
Problem bedeutet. Demgegenüber war bei den be- Ablauge kann zur Wiedergewinnung von Natriumkannten
Verfahren mindestens eine Abtrennstufe in 40 carbonat weiterbehandelt werden, sie kann jedoch
flüssiger Phase für den recht erheblichen Festkörper- auch direkt für die Behandlung von neuem veranfall
erforderlich. Der nicht mehr weiter verwertbare brauchtem Zellenfutter verwendet werden.
Festkörperanteil entspricht in seiner Zusammen- In der folgenden Tabelle I ist an Hand eines Beisetzung etwa dem beim Morrow-Verfahren aus- spiels die Zusammensetzung der verbrauchten Kohlengefällten Abfallprodukt, welches als »Schwarzschlamm« 45 masse des Zellenfutters angegeben, welches nach dem bezeichnet wird und dessen Ablagerung auf Halden erfindungsgemäßen Verfahren aufgearbeitet werden od. dgl. bei Betrieb in großtechnischem Maßstab soll:
mühsam und kostspielig ist.
Festkörperanteil entspricht in seiner Zusammen- In der folgenden Tabelle I ist an Hand eines Beisetzung etwa dem beim Morrow-Verfahren aus- spiels die Zusammensetzung der verbrauchten Kohlengefällten Abfallprodukt, welches als »Schwarzschlamm« 45 masse des Zellenfutters angegeben, welches nach dem bezeichnet wird und dessen Ablagerung auf Halden erfindungsgemäßen Verfahren aufgearbeitet werden od. dgl. bei Betrieb in großtechnischem Maßstab soll:
mühsam und kostspielig ist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus a e e
der folgenden Beschreibung. $<■ ™ ■ u τ>
* ^ ·ι Gewichts-
DieReaktionzwischenKryolithunddemzugesetzten Chemischer Bestandteil prozent
Carbonat, beispielsweise Natriumcarbonat, erfolgt Kryolith 16,6
nach dem folgenden Reaktionsschema: Natriumfluorid 11,0
Natriumhydroxyd 3,0
Na3AlF6 + 2 Na2CO3 ->
6 NaF + NaAlO2 + 2 CO2 55 Να^Λοη^ ^0
In gleicher Weise wie mit Carbonat läßt sich die In Ätzalkalilauge lösliche Tonerde* 11,0
Reaktion auch mit Bicarbonat oder mit Gemischen Reaktionsträge Tonerde 26,6
aus Carbonat und Bicarbonat durchführen. Wenn im Kunstkohle oder ähnliche Kohlenmassen 20,0
folgenden daher von Carbonat die Rede ist, sollen auch 60 Calciumfluorid 3 3
Bicarbonat und die Gemische darunter verstanden o ,. ri ~ Λ V1^-X. - - - - - - - - - ,
j Sonstige Stoffe (durch Differenzen bestimmt) 1,5
Gemäß obiger Reaktion wird der fluorhaltige Stoff, * In einer Ätzalkalilauge lösliche Aluminiumverbindungen,
z. B. Kryolith, in wasserlösliche Stoffe, wie Natrium- als Al2O3 ausgedrückt und auf Aluminium in Kriolyth korrigiert,
fluorid und Natriumaluminat, umgewandelt. Das 65
erhaltene Reaktionsgemisch wird anschließend mit Das verbrauchte Zellenfutter wird bei der Aufeiner
wäßrigen Lösung zusammengebracht, um Na- arbeitung über eine geeignete Fördervorrichtung in
triumfluorid und Natriumaluminat zu extrahieren. einen Brecher gebracht. Das gebrochene Material wird
in eine Feinmahlanlage, beispielsweise eine Kugelmühle, eingebracht, in welcher es auf eine Korngröße
von etwa 2,4 mm vermählen wird. Man kann den Mahlvorgang jedoch auch so weit ausdehnen, daß das
zermahlene Zellenfutter eine Korngröße von nur noch 0,4 mm erhält. Je höher die Feinheit des Mahlgutes,
desto schneller kann die erwünschte Reaktion des im Mahlgut enthaltenen Kryoliths mit dem Carbonat
beim nachfolgenden Rösten erfolgen. Beim Feinmahlen des Zellenfutters in der Kugelmühle wird
zweckmäßigerweise eine wäßrige, Natriumcarbonat enthaltende Lösung zugesetzt. Dadurch werden die
zerkleinerten Teilchen mit einem Lösungsfilm benetzt, der beim Trocknen einen Rückstand von Natriumcarbonat
hinterläßt. Dieser Rückstand dient der Beistellung wenigstens eines Teils des Natriumcarbonatbedarfs
beim nachfolgenden Rösten. Anschließend wird das feinzermahlene Zellenfutter in eine Rahmenfilterpresse
oder einen rotierenden Vakuum-Zellentrommelfilter eingebracht. Das aus dem Filter ablaufende
Filtrat wird zur Benetzung dem in der Kugel befindlichen Mahlgut zugeführt.
Der Rückstand aus dem Filter wird einem Mischer zugeführt, wo er mit Carbonat vermischt wird. Als
Carbonat dient vorzugsweise kristallwasserfreies Natriumcarbonat bzw. kalzinierte Soda. An Stelle dieser
Soda läßt sich auch eine wäßrige Carbonatschlämme oder eine konzentrierte Natriumcarbonatlösung verwenden.
Nach dem Vermischen gelangt das Zellenfutter-Natriumcarbonat-Gemisch in die Röstvorrichtung.
Als Röstofen bevorzugt man einen Herreshoff-Ofen, dessen Temperatur leicht regelbar ist.
Wegen des relativ hohen Kohlenstoffgehalts des Zellenfutters enthalten die aus dem Röstofen abziehenden
Gase einen beträchtlichen CO2-AnteiI, etwa 20 Volumprozent.
Liegt während des Röstvorganges ein Mangel an Natriumcarbonat vor, so wird die Bildung von
Natriumfluorid gegenüber Natriumaluminat begünstigt gemäß der Gleichung:
2 Na3AlF6 + 3 Na2CO3 ->
12 NaF + Al2O3 + 3 CO2
Das dabei gebildete Aluminiumoxyd ist jedoch im wesentlichen unlöslich in Wasser sowie auch in
verdünnter Kalilauge. Es kann daher den bei dem nachfolgenden Ausfällvorgang wiedergewonnenen Krylith
nicht verunreinigen. Zweckmäßigerweise arbeitet man so, daß man in der Kryolith-Ausfällvorrichtung
bzw. in der Lösung, aus welcher der Kryolith ausgefällt werden soll, ein Gewichtsverhältnis von
A12O3/F = 0,45 erhält. Daher ist die für die Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens benötigte Menge Soda im allgemeinen größer, als sie stöchiometrisch
für das Fluorid allein erforderlich wäre.
Bei der Verarbeitung von gewöhnlichem Zellenfutter läßt sich leicht ein Aluminiumoxydüberschuß
erreichen, wenn mehr Soda zugesetzt wird. Stehen zusätzliche Zellen für fluorhaltige Verbindungen, beispielsweise
die Waschlösungen aus Anlagen für die Fluorwasserstoffsäuregewinnung oder von Aluminiumflorid
aus Aluminiumschmelzen zur Verfügung, kann eine solche Verfahrensweise vorteilhaft sein. In dem
Diagramm ist die Wirkung der zugesetzten Sodamenge während des Röstens auf die Löslichkeit der fluorhaltigen
Verbindungen und des Aluminiumoxyds dargestellt. Wie man aus diesem Diagramm erkennt,
kann das Gewichtsverhältnis A12O3/F in der Ausfälllösung
je nach der Natriumcarbonatmenge geändert werden, die dem Stoffgemisch zugeführt bzw. in demselben
vorhanden ist.
Die festen Rückstände aus den Wäschern erhält man während der elektrolytischen Aluminiumraffination
durch Sammeln des aus der Reduktionszelle, insbesondere an der Anode, verflüchtigten Materials,
welches hauptsächlich aus gasförmigem Fluorwasserstoff und mitgerissenen festen Fluoridteilchen besteht,
ίο durch Auswaschen mit Wasser. Die erhaltenen
Waschlösungen können zum Abfiltrieren der Feststoffe dem Filter zugeführt und letzterer in den
Mischer eingebracht werden, wo sie mit dem zerkleinerten zermahlenen Zellenfutter vermischt werden.
Das Zellenfutter und die festen Stoffe aus dem Wäscher enthalten normalerweise etwa 12 bis 30 Gewichtsprozent
Kohlenstoff (vgl. auch Tabelle I). Wenn diese Stoffe mit Soda vermischt in den Röstofen bei
der genannten erhöhten Temperatur gelangen, wird der im Gemisch enthaltene Kohlenstoff verbrannt.
Diese Verbrennung ist sehr erwünscht, weil die dabei frei werdende Wärmemenge, die pro Kilogramm
Zellenfutter etwa 900 bis 2200 kcal beträgt, dazu beiträgt, die hohe Rösttemperatur innerhalb des Ofens
aufrechtzuerhalten. Das Verbrennen des Kohlenstoffgehalts im Röstofen dient in vorteilhafter Weise auch
dazu, die Gesamtmenge der bei dem nachfolgenden Auslaugen zu behandelnden Feststoffe zu reduzieren.
Das den Röstofen verlassende Produkt ist ein weißes zerreibbares Pulver, das vor seiner Auslaugung
nicht weiter zermahlen werden muß. Es wird direkt in einen geeigneten Auslaugetank zur Auflösung des
darin enthaltenen Natriumfluorids und Natriumaluminats eingebracht.
Es wurde festgestellt, daß das lösliche Fluorid aus dem Röstprodukt leicht und rasch ausgelaugt werden
kann und daß die im Röstprodukt enthaltenen unlöslichen Stoffe rasch am Boden absetzen und einfach
entfernbar sind. Während des Auslaugens findet keine unerwünschte Schaumbildung und keine Gasentwicklung
statt. Verbindungen wie Aluminiumkarbid, Aluminiumnitride, metallisches Aluminium und andere
verhältnismäßig oberflächenaktive Stoffe, die dazu neigen, mit einer wäßrigen Alkalilauge einen stabilen
Schaum zu bilden, werden bereits innerhalb des Röstofens durch die Reaktion mit Luft, Soda und/oder
Wasser vernichtet. Auch die wasserlöslichen Cyanide, welche bei den bekannten Verfahren mitunter Schwierigkeiten
bereiten, werden im Röstofen vernichtet.
In dem Auslaugebehälter wird trotz der Wasserlöslichkeit von Natriumfluorid und Natriumaluminat
Kryolith gemäß der folgenden Gleichung gebildet:
6 NaF + NaAlO2 + 2 H2O =?= Na3AlF6 + 4 NaOH
Der gebildete Kryolith hat eine Neigung zum Ausfallen insbesondere dann, wenn der Natriumfluoridgehalt
der Lösung in der Nähe seines Sättigungswertes liegt und die Temperatur der Lösung auf unter
500C absinkt. Durch den Zusatz einer geringen Menge Natriumhydroxyd läßt sich die Ausfällung von Kryolith
während des Auslaugens wirksam verhindern. Je höher die Aluminiumoxydkonzentration in der
erhaltenen Auslaugelösung ist, desto größer ist auch die Notwendigkeit, die unerwünschte Kryolithausfällung
durch Natriumhydroxydzusatz zu verhindern.
Nach dem Auslaugen gelangen die Feststoffe in
einen Waschbehälter, in dem sie mit frischem Wasch-
7 8
wasser ausgewaschen werden. Der Überlauf aus dem oder wahlweise einem Auslaugegefäß zugeführt wird.
Waschbehälter strömt in den Auslaugebehälter, um Die dem Auslaugebehälter zugeführte Ablauge enthält
in diesem die löslichen Bestandteile der zugeführten etwa 3 g/l Fluor. Der Grund für eine Wiedereinführung
festen Röstprodukte aufzulösen. der teilweise verbrauchten Lauge in den Verfahrens-Wegen
der ausgezeichneten Absetz- und Filtrier- 5 gang liegt in einer erwünschten Verminderung der
eigenschaften der unlöslichen festen Stoffe in den Wasseraufnahme sowie in einer Reduzierung des
innerhalb des Auslaugebehälters befindlichen Rost- Wärmebedarfs für den Abdampfer. Durch diesen
produkten wurde die Ausbeute an wasserlöslichem Umlauf wird auch der Sodagehalt in der Ablauge er-Fluorid
aus denselben verbessert. Man konnte be- höht, die aus dem Abdampfer wieder in den Röstofen
obachten, daß beim erfindungsgemäßen Verfahren die io zurückkehrt.
Menge des wasserlöslichen Fluors in der Wasch- Die kryolithhaltige Schlämme gelangt aus dem
behälterableitung nicht über 3% des verfügbaren Eindicker in den Filter, in dem der Kryolith aus der
wasserlöslichen Fluors im Zellenfutter hinausging, Schlämme abgefiltert wird. Dieser Kryolith wird dem
während bei bekannten Verfahren bei der Alkali- Trockner zugeführt und das trockene Fertigprodukt
auslaugung die Menge des löslichen Fluors in der 15 abgezogen.
Ableitung eine Konzentration von etwa 4 bis 5 % des Das Filtrat aus dem Filter gelangt in den Ausfällgesamten
Einsatzes beträgt. In der den Wasch- apparat zweiter Stufe, der auch den Restteil der teilbehälter
verlassenden Schlämme befinden sich bis zu weise verbrauchten Lauge aus dem Eindicker auf-80
Gewichtsprozent Aluminiumoxyd. Arbeitet die nimmt. In diesem Ausfällapparat zweiter Stufe kommen
Anlage in der Nähe einer Kalk-Soda-Sinteranlage für 20 Filtrat und Ablauge mit gasförmigem Kohlendioxyd
die Verarbeitung von Rotschlamm, so läßt sich dieses in Berührung. Der Ausfällapparat zweiter Stufe dient
Aluminiumoxyd leicht vorteilhaft aufarbeiten. der praktisch völligen Wiedergewinnung des gesamten
Die Auslauganlage oder Waschanlage kann je nach Kryoliths aus dem in den Verfahrensgang eingeführten
Bedarf mit einer Anzahl von Eindickgeräten, Filtern Rohmaterials. Die Schlämme aus dem Ausfällapparat
oder Zentrifugen und ähnlichen Vorrichtungen zum 25 zweiter Stufe gelangt in den Eindicker, wobei die darin
Konzentrieren und/oder Trennen von Suspensionen abgelagerten Feststoffe in den Ausfällapparat erster
ausgerüstet sein. Beim Auslaugen und/oder Waschen Stufe zurückkehren.
kann man nach dem Gleichstrom- oder nach dem Die resultierende Ablauge wird aus dem Eindicker
Gegenstromprinzip arbeiten. In der Praxis wird in abgezogen und wieder in den Verfahrensgang ein-
beiden Fällen das Gegenstromprinzip bevorzugt, um 3° geführt. Diese Einführung kann in die Kugelmühle
die Verdünnung zu reduzieren. Vorzugsweise arbeitet oder in den Wäscher oder aber in den Abdampfer zur
man beim Auslaugen und Waschen bei dicht am Anreicherung an Soda in der Schlämme erfolgen, die
Siedepunkt liegenden Temperaturen. Gute Ergebnisse dem Mischer zufließt. Die Ablauge kann jedoch auch
erhält man, wenn man mit einer Konzentration von direkt dem Mischer oder dem Röstofen zugeleitet
15 g/l wasserlöslicher Fluoride im Überlauf aus dem 35 werden.
Auslaugebehälter arbeitet, während gleichzeitig von Zusammengefaßt lassen sich für das erfindungs-
dem verfügbaren löslichen Fluorid des Zellenfutters gemäße Sinter- bzw. Röstverfahren gegenüber dem
mindestens 97% herausgelöst werden. bekannten Basenaufschluß folgende Vorteile fest-
Der resultierende Überlauf aus dem Auslauge- stellen:
behälter wird in einen Ausgleichsbehälter eingeleitet, 40 Die Fluorausbeute erhöht sich von etwa 87 auf
dem auch das Filtrat der Wäscherschlämme aus dem etwa 93 °/0 des im Zellenfutter enthaltenen Fluors. Die
Filter zugeführt werden kann. Infolge der Schwan- Menge des für das Verfahren erforderlichen Natriumkungen
des Fluorid- und Natriumcarbonatgehalts des hydroxyds wird auf etwa 10 % der beim bekannten
verarbeiteten Zellenfutters soll die Verweildauer der Verfahren notwendigen Menge reduziert. Das als
Flüssigkeiten bei guter Durchmischung in dem Aus- 45 Nebenprodukt anfallende Natriumcarbonat in den
gleichsbehälter etwa dreimal so groß sein wie die Ver- Ausfällapparaten kann direkt zur Behandlung des
weildauer im Röstofen. Es empfiehlt sich, aus dem verbrauchten Zellenfutters verwendet werden, ohne
Ausgleichsbehälter Proben zu entnehmen und zu daß eine Zwischenbehandlung mit einer Lauge notanalysieren,
um das A12O3/F-Verhältnis zu über- wendig wäre. Zusätzliches Natriumcarbonat für die
prüfen. Ist es zu niedrig, muß der Natriumcarbonat- 5° Bedarfsspitzendeckung kann durch das im Zellengehalt
in dem dem Röstofen zugeführten Material futter enthaltene Natriumcarbonat beigestellt werden,
erhöht werden. Ist es jedoch zu hoch, muß man den Die Natriumionenaufnahme ist bei dem erfindungs-Natriumcarbonatgehalt
reduzieren. Eine solche Rege- gemäßen Verfahren um bis zu 40 % vermindert. Das lung ist einfach durchführbar und gestattet, eine gleich- A12O3/F-Verhältnis in dem dem Kryolithausfällmäßige
Qualität des hergestellten Kryoliths einzu- 55 apparat zugeführten Überlauf ist einfach regelbar,
stellen. wodurch eine gleichmäßige Qualität des wieder-Die Flüssigkeit aus dem Ausgleichsbehälter gelangt gewonnenen Kryoliths gewährleistet wird. Das Gein
die Kryolithausfällung erster Stufe, d. h. in den wicht der zu beseitigenden Abfallstoffe ist um bis zu
Ausfällapparat, in dem die Flüssigkeit mit dem gas- 30 % geringer. Die Auslaugung zur Wiedergewinnung
förmigen Kohlendioxyd in Berührung gebracht wird, 60 des wasserlöslichen Natriumfluorids und Natriumweiches in den aus dem Röstofen abgeleiteten Rost- aluminats aus dem Röstprodukt kann in Behältern
gasen enthalten ist und die durch den Abdampfer in mit geringerem Volumen durchgeführt werden. Der
den Ausfällapparat geleitet werden. Auf diese Weise unlösliche Teil des Röstprodukts setzt sich schnell ab
läßt sich das im Röstofen erzeugte Kohlendioxyd in und ist leicht abfiltrierbar. Ein unerwünschtes Aufvorteilhafter Weise verwenden. 65 schäumen während der Auslaugung tritt nicht ein.
Das Reaktionsprodukt aus dem Ausfällapparat Um einen besseren Überblick über die Vorteile
wird einem Eindicker zugeführt, indem ein Teil der des erfindungsgemäßen Verfahrens zu erhalten, sind
wäßrigen sodahaltigen Lösung als Ablauge abgeführt diese in der nachfolgenden Tabelle II im Vergleich
zu dem bekannten nassen Aufschluß zahlenmäßig tabelliert.
Vergleich zwischen dem üblichen^ Kryolith-Wiedergewinnungsverfahren
mit einer Ätzalkalilauge und dem erfindungsgemäßen Röstverfahren mit Natriumcarbonat
Zur Verarbeitung bestimmtes
Zellenfutter
Zellenfutter
Gesamtgehalt an Fluor
NaOH im Zellenfutter
NaOH, zugesetzt
Na2CO3 im Zellenfutter
Na2CO3, zugesetzt
Na2CO3 in der Ablauge
Auslaugerückstand
Erforderliche Menge an CO2
Wiedergewonnener Kryolith,
bezogen auf eine Reinheit von
100°/0
bezogen auf eine Reinheit von
100°/0
Kryolithgüte
Ätzalkaliverfahren
100,0 kg
16,3 kg
3,0 kg
22,8 kg
7,0 kg
0,0 kg
•46,2 kg
60,0 kg
31,3 kg
22,4 kg 85,0 %
Soda-Röstverfahren
100,0 kg
16,3 kg
3,0 kg
2,0 kg
7,0 kg
8,2 kg
28,2 kg
40.6 kg
20.7 kg
24,0 kg 90,0 %
Claims (2)
1. Verfahren zur Rückgewinnung von Kryolith aus kohlenstoffhaltigen Auskleidungen von bei
Aluminiumraffination verwendeten Elektrolysezellen unter Verwendung alkalisch wirkender
10
Reagenzien und Ausfällung aus der Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß das
Zellenfutter mit in Wasser löslichem Carbonat wie Natriumcarbonat und/oder Natriumdicarbonat in
stöchiometrischem Überschuß vermischt und bei einer Temperatur zwischen etwa 500 und 900° C
umgesetzt wird, wonach aus der wäßrigen Lösung des Reaktionsproduktes Kryolith in bekannter
Weise mit Kohlendioxyd ausgefällt wird,
to
to
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung des kryolithhaltigen
Zellenfutters mit kalzinierter Soda erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Herauslösen von
Natriumfluorid und Natriumaluminat aus dem Reaktionsgemisch verwendeten wäßrigen Lösung
2 g NaOH je Liter zugesetzt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil
ao des zur Ausfällung des Kryoliths erforderlichen Kohlendioxydgases aus dem sich bei der Umsetzung
des kryolithhaltigen Zellenfutters mit dem Carbonat bildenden Kohlendioxyd gedeckt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, as dadurch gekennzeichnet, daß das kryolithhaltige
Zellenfutter zunächst in Gegenwart der wäßrigen natriumcarbonathaltigen Lauge, die bei der Ausfällung
und Abtrennung des Kryoliths ausfällt, fein zerkleinert und aus der resultierenden Schlämme
von der Ablauge getrennt wird, ehe es mit Natriumcarbonat vermischt wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 925 407, 679 849.
Deutsche Patentschriften Nr. 925 407, 679 849.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
509 759/497 12.65 © Bundesdruckerei Berlin
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US100268A US3106448A (en) | 1961-04-03 | 1961-04-03 | Recovery of cryolite |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1207362B true DE1207362B (de) | 1965-12-23 |
Family
ID=22278904
Family Applications (1)
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