DE2313816C3 - Process for reducing the sodium content of red mud - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herabsetzung des Natriumgehalts des beim sogenannten »Bayer-Verfahren« anfallenden, abfiltrierten und ausgewaschenen Rotschlamms bis auf einen Betrag, der den Rotschlamm zur Verhüttung und Eisengewinnung geeignet macht, bei dem der Rotschlamm mit, auf den Molgehalt SiO₂ gerechnet, 0,5 bis 1 MoI und. auf den Molgehalt Ai₂O₃ gerechnet, 0,5 bis 2 Mol CaO 1-8 Stunden in 20 bis 40%iger wäßriger Suspension in der Wärme behandelt, mit Wasser ausgelaugt und dann filtriert wird. Ein solches Verfahren ist bereits bekannt (DE-AS 10 61 756).The invention relates to a method for reducing the sodium content of the so-called "Bayer process" accumulating, filtered and washed out red mud to an amount that makes the red mud suitable for smelting and iron extraction, in which the red mud with, to the molar content SiO ₂ calculated, 0.5 to 1 mol and. based on the molar content of Ai ₂ O ₃ , 0.5 to 2 mol of CaO is treated for 1-8 hours in 20 to 40% strength aqueous suspension with heat, leached with water and then filtered. Such a method is already known (DE-AS 10 61 756).

Der bei der Tonerdegewinnung anfallende Rotschlamm enthält in größeren Mengen Eisenoxid und stellt daher einen wertvollen Grundstoff für die Eisenherstellung dar. Das Eisenoxid ist jedoch durch Na-lonen verunreinigt, welche mit einem geringeren Anteil mittels Adsorptionskräften zum größeren Teil durch chemische Bindungskräfte mit den Teilchen des Rotschlammes Bindungen eingegangen sind. Das Natrium an sich stellt ebenfalls einen wertvollen, aus dem Rotschlamm zu gewinnenden Grundstoff dar. Besonders wirtschaftlich ist es, den Natriumgehalt in hohem Maße zu senken, damit aus dem Rotschlamm durch Verhüttung Eisen und die anderen noch vorhandenen Begleitelemente gewonnen werden können. The red mud resulting from the extraction of clay contains large amounts of iron oxide and is therefore a valuable raw material for iron production. However, the iron oxide is through Na ions are contaminated, which with a smaller proportion by means of adsorption forces to a greater extent bonds with the particles of the red mud through chemical bonding forces. That Sodium itself is also a valuable raw material that can be extracted from red mud. It is particularly economical to reduce the sodium content to a large extent, thus removing it from the red mud iron and the other accompanying elements that are still present can be obtained by smelting.

Die von der beim alkalischen Aufschluß von Bauxit erhaltenen Lösung abgetrennten Rückstände werden gemäß dem bekannten Verfahren, nachdem sie, um möglichst viel Alkalialuminat aus dem Rückstand zu entfernen, gegebenenfalls gewaschen wurden, in Form einer wäßrigen Aufschlämmung mit einem Erdalkalihydroxyd behandelt, dessen Menge sich nach ihrem Kieselsäuregehalt richtet. Die Ausbeute bezüglich der Na.triumrückgewinnung kann durch weitere Erhöhung des Kalkzusatzes zwar bis zu einem gewissen Grad gesteigert werden, über eine bestimmte Rückgewinnungsgrenze hinaus läßt sich nach der bekannten Arbeitsweise dann jedoch keine Verbesserung des erzielbaren Ergebnisses mehr erreichen, wobei auch das Verfahren an sich dann unwirtschaftlich wird. Der wesentliche Grund hierfür liegt darin, daß bei einer derartigen Behandlung lediglich die aus den an den unmittelbaren Oberflächen der Rotschlammteilchen befindlichen Verbindungen das Natrium durch Austauschreaktion zurückgewonnen wird, diese Reaktionen s in den tieferen Schichten der Teilchen jedoch vonstatten gehen.The residues separated from the solution obtained in the alkaline digestion of bauxite are according to the known method after they, in order to get as much alkali aluminate as possible from the residue remove, optionally washed, in the form of an aqueous slurry with an alkaline earth metal hydroxide treated, the amount of which depends on their silica content. The yield in terms of Sodium can be recovered to a certain extent by further increasing the addition of lime can be increased beyond a certain recovery limit according to the known However, the working method then no longer achieves any improvement in the achievable result, and that too The process itself then becomes uneconomical. The main reason for this is that in one such treatment only involves those on the immediate surfaces of the red mud particles the sodium is recovered through an exchange reaction, these reactions However, s take place in the deeper layers of the particles.

Nachteilig bei dem bekannten Verfahren ist auch, daß die Aufbereitung in einer verdünnten Suspension erfolgt, was eine wesentliche Verminderung der Geschwindigkeit des gewünschten Vorgangs in der Lösungsmittelphase mit sich bringt.Another disadvantage of the known method is that the preparation takes place in a dilute suspension occurs, significantly reducing the speed of the desired operation in the Brings solvent phase with it.

Schließlich ist noch ein Verfahren zum Aufschließen von Bauxiten mittels Natronlauge zwecks Gewinnung von Tonerde bekannt (DE-AS 10 22 572), bei dem jedoch keinerlei Angaben oder Hinweise berzüglich der Verwendung für die Eisenverhüttung durch Entfernung des Natriumoxyds bis zu einem hierfür unschädlichen Rest, enthalten sind. Eine ausreichende Entfernung des Natriumoxyds aus dem Rotschlamm ist bei dieser bekannten Verfahrensweise auch nicht möglich, da die dort beschriebenen Reaktionen ausschließlich im Oberflächenbereich der Rotschlammpartikel vor sich gehen, so daß die Gesamtheit der Rohmasse keine Berücksichtigung findet.Finally, there is still a method for breaking down bauxites using caustic soda for the purpose of extraction of clay known (DE-AS 10 22 572), in which, however, no information or advice regarding the Use for iron smelting by removing the sodium oxide until it is harmless Rest, are included. Sufficient removal of the sodium oxide from the red mud is essential with this one known procedure is also not possible, since the reactions described there exclusively in Surface area of the red mud particles going on, so that the entirety of the raw mass is none Is taken into account.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und die Verfahrensweise mit erheblich günstigeren Ergebnissen zu intensivieren. Die Lösung dieser Aufgabe besteht für das Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß darin, daß die Behandlung unter Einwirkung von ständig frische Teilchenoberflächen vorgebenden Mahlpumpen oder Desintegratoren durchgeführt wird, wobei die Feststoffkonzentration des zu mahlenden Gutes bei 400 g/l liegt. Dadurch, daß die zur vollständigen Kaustifizierung notwendigen Kalziumionen mittels mechanischer Energie mit den im Inneren der Rotschlammteilchen befindlichen, Natriumionen enthaltenden Aluminat- und Silikatverbindungen zur Austauschreaktion gebracht werden, ist das Auslaugen von Natriumhydroxyd ausThe invention is therefore based on the object of remedying this and of the procedure to intensify significantly more favorable results. The solution to this problem exists for the method of initially mentioned type according to the invention in that the treatment under the action of constantly fresh Grinding pumps or disintegrators predetermined particle surfaces is carried out, the solids concentration of the material to be ground is 400 g / l. In that the for complete causticization necessary calcium ions by means of mechanical energy with the inside of the red mud particles located, sodium ions containing aluminate and silicate compounds brought to the exchange reaction is sodium hydroxide leaching out

«ο dem Rotschlamm in einem solchen Maße möglich, daß dieser in der Eisenhüttenindustrie besonders günstig verwendbar ist.«Ο the red mud to such an extent possible that this can be used particularly cheaply in the iron and steel industry.

Die aufschließende Wirkung der mechanischen Energie macht sich darin bemerkbar, daß auf den Rotschlammteilchen durch die Wirkung der Scher- und Druckkräfte fortlaufend neue Oberflächen gebildet werden, und auf diesen neuen, reaktionsfähigen, frischen Oberflächen haften die Ca(OH)₂-Moleküle. Die Reaktionsfähigkeit wird gesteigert, wenn die Bildung der neuen Oberflächen unter Einwirkung eines Druckes von 1 bis 35 kp/cm² vorgenommen wird, weil dadurch die Ca(OH)2-Kristalle bzw. die Ca-Ionen in die neugebildeten Oberflächen eingepreßt werden. Die erforderliche mechanische Energie wird auf einfache Weise entweder mittels Mahlpumpen oder Desintegratoren aufgebracht. Mit Hilfe von zusätzlicher Wärmeenergie kann vorteilhaft die lonenbeweglichkeit gesteigert werden, wodurch sich eine höhere Reaktionsgeschwindigkeit erreichen läßt. Die Wärmeenergie kann entweder während des mechanischen Arbeitsganges in der Suspension, oder nach Ablauf des mechanischen Arbeitsganges durch Dampfbehandlung unter atmosphärischem Druck (8 bis 48 Stunden) bzw. durch Behandlung im Autoklaven (3 bis 20a;m.; 8 Stunden)The breaking up effect of the mechanical energy is noticeable in the fact that new surfaces are continuously formed on the red mud particles through the action of the shear and pressure forces, and the Ca (OH) ₂ molecules adhere to these new, reactive, fresh surfaces. The reactivity is increased if the formation of the new surfaces is carried out under the action of a pressure of 1 to 35 kp / cm ² , because the Ca (OH) 2 crystals or the Ca ions are pressed into the newly formed surfaces. The required mechanical energy is applied in a simple manner either by means of grinding pumps or disintegrators. With the aid of additional thermal energy, the ion mobility can advantageously be increased, as a result of which a higher reaction rate can be achieved. The heat energy can either be in the suspension during the mechanical work step, or after the mechanical work step has been completed by steam treatment under atmospheric pressure (8 to 48 hours) or by treatment in an autoclave (3 to 20 a; m .; 8 hours)

h5 zugeführt werden.h5 are fed.

Die 20 bis 4O°/oige Suspension ist pastenförmig und wird durch eine Schneckenpresse gegeben, deren Kopföffnung eine perforierte Platte enthält. Das aufThe 20 to 40% suspension is paste-like and is passed through a screw press Head opening contains a perforated plate. That on

Al₂O₃ Al ₂ O ₃ 16,8%;16.8%; Fe₂O₃ Fe ₂ O ₃ 39,0%;39.0%; SiO₂ SiO ₂ 14,2%;14.2%; Na₂ONa ₂ O 1,0%;1.0%; CaOCaO 14,4%;14.4%; GlühverlustLoss on ignition 8,4%;8.4%; sonstigesmiscellaneous 6,2%.6.2%.

3 43 4

diese Weise geformte Material wird 8 bis 48 Stunden Setzung des zur Verhüttung gut geeigneten Produktes gedämpft bzw. im Autoklaven 8 Stunden bei 2 bis auf Trockensubstanz berechnet die folgende: 20 atm. behandelt Nach der Wärmebehandlung wird das Material auf eine Korngröße von 0,1 bis 5 mm zerkleinert und in Wasser ausgelaugt 5Material shaped in this way will settle for 8 to 48 hours of the product well suited for smelting steamed or in the autoclave 8 hours at 2 to dry matter calculates the following: 20 atm. treated After the heat treatment, the material is reduced to a grain size of 0.1 to 5 mm crushed and leached in water 5

Nachfolgend werden einige besonders vorteilhafte Verfahrensbeispiele aufgezeigt:Some particularly advantageous process examples are shown below:

Beispiel 1example 1

100 Gewichtsteile eines trockenen Rotschlamms der Beispiel 2100 parts by weight of a dry red mud from Example 2

folgenden Zusammensetzung:following composition:

100 Gewichtsteile trockener Rotschlamm der gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 1 und 30 Gewichtsteile aktives CaO werden mit Wasser zu einer Suspension von 400 g/1 Feststoffgehalt aufgeschlämmt und 30 Minuten lang im Desintegrator unter Einwirkung von Scherkräften (20 kp/cm²) behandelt. Die Suspension wird filtriert, das Filtrat (NaOH-Lösung) abgeleitet, der Filterkuchen mit Wasser gewaschen. Nach Senkung des Natriumgehaltes ergibt sich folgende Zusammenset-100 parts by weight of dry red mud of the same composition as in Example 1 and 30 parts by weight of active CaO are slurried with water to form a suspension of 400 g / 1 solids content and treated for ^{30 minutes in the disintegrator under the action of shear forces (20 kp / cm 2).} The suspension is filtered, the filtrate (NaOH solution) is drained off and the filter cake is washed with water. After lowering the sodium content, the following composition results

Und 12 Gewichtsteile aktives CaO werden mit Wasser zung des getrockneten, gute Verhüttungseigenschaften angeteigt und mittels Schneckenpresse unter der 25 aufweisenden Materials:And 12 parts by weight of active CaO are dried with water, good smelting properties Pasted and using a screw press under the 25 material:

Einwirkung eines Druckes von 5 kp/cm² granuliert. Das Granulat wird 8 Stunden lang mit Dampf von atmosphärischem Druck behandelt und darauffolgend auf eine Teilchengröße von 0,1 bis 5 mm zerkleinert. Das zerkleinerte Material wird mit Wasser ausgelaugt und so abfiltriert. Das Filtrat (NaOH-Lösung) wird abgeleitet, der Filterkuchen mit Wasser gewaschen. Nach der Verminderung des Natriumgehaltes ist die Zusammen-Application of a pressure of 5 kp / cm ² granulated. The granulate is treated with steam at atmospheric pressure for 8 hours and then comminuted to a particle size of 0.1 to 5 mm. The crushed material is leached with water and then filtered off. The filtrate (NaOH solution) is drained off and the filter cake is washed with water. After the sodium content has been reduced, the

Al₂O₃ Al ₂ O ₃ 17,0%;17.0%; Fe₂O₃ Fe ₂ O ₃ 39,4%;39.4%; SiO₂ SiO ₂ 14,3O/o;14.3O / o; Ni₂ONi ₂ O 11,6%;11.6%; CaOCaO 2,5;2.5; GlühverlustLoss on ignition 8,7%;8.7%; sonstigesmiscellaneous 6,5%.6.5%.

AI₂O₃ AI ₂ O ₃ 14,3%;14.3%; Fe₂O₃ Fe ₂ O ₃ 33,0%;33.0%; SiO₂ SiO ₂ 12,0%;12.0%; Na₂ONa ₂ O 0,8%;0.8%; CaOCaO 27,3%;27.3%; GlühverlustLoss on ignition 7,3%;7.3%; sonstigesmiscellaneous 5,3%.5.3%.

Claims (1)

1
Patentanspruch: 1
Claim: Verfahren zur Herabsetzung des Natriumgehalts des beim sogenannten »Bayer-Verfahren« anfallenden, abfiltrierten und ausgewaschenen Rotschlamms bis auf einen Betr :g, der den Rotschlamm zur Verhüttung und Eisengewinnung geeignet macht, bei dem der Rotschlamm mit, auf den Molgehalt SiO₂ gerechnet, 0,5 bis 1 Mol und, auf den Molgehalt AbO₃ gerechnet, 0,5 bis 2 Mol CaO 1 -8 Stunden in 20 bis 40%iger wäßriger Suspension in der Wärme behandelt, mit Wasser ausgelaugt und dann filtriert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung unter Einwirkung von ständig frische Teilchenoberflächen vorgebenden Mahlpumpen oder Desintegratoren durchgeführt wird, wobei die Feststoffkonzentration des zu mahlenden Gutes bei 400 g/l liegt.Process for reducing the sodium content of the red mud produced by the so-called »Bayer process«, filtered off and washed out to an amount: g, which makes the red mud suitable for smelting and iron extraction, in which the red mud with, _{calculated on the molar content of SiO 2} , is 0 , 5 to 1 mol and, based on the molar content AbO ₃ , 0.5 to 2 mol CaO 1 -8 hours in 20 to 40% aqueous suspension treated with heat, leached with water and then filtered, characterized in that the treatment is carried out under the action of grinding pumps or disintegrators which constantly provide fresh particle surfaces, the solids concentration of the material to be ground being 400 g / l.