DE2537969C3

DE2537969C3 - Verfahren zur Herstellung von Natriumaluminat

Info

Publication number: DE2537969C3
Application number: DE2537969A
Authority: DE
Inventors: Leonid Semjonovič Leningrad Nisse; Dmitrij Jefimovič Subočev; Vitalij Jakovlevič Tumarinson
Original assignee: VSESOJUZNYJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ I PROEKTNYJ INSTITUT ALJUMINIEVOJ MAGNIEVOJ I ELEKTRODNOJ PROMYSLENNOSTI LENINGRAD SU
Current assignee: VSESOJUZNYJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ I PROEKTNYJ INSTITUT ALJUMINIEVOJ MAGNIEVOJ I ELEKTRODNOJ PROMYSLENNOSTI LENINGRAD SU
Priority date: 1975-08-26
Filing date: 1975-08-26
Publication date: 1985-08-29
Also published as: DE2537969A1; DE2537969B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Natriumaiuminat.

Natriumaluminat wird weitgehend be> der Papierherstellung, bei der Herstellung von wasserbeständigen Betonen und als Antiseptikum und Koagulationsmittel bei der Wasserbehandlung eingesetzt.

Bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung von Natriumaluminat durch direktes Sintern von Aluminium Jhydroxyd mit Soda zwischen 800 und 900° C (GB-PS 403719,427459). Wegen der hohen Kosten der Ausgangsstoffe und großen Energieaufwandes ist diesem Verfahren nicht effektiv. Man benötigt nämlich zusätzliche Arbeitsgänge zum Kühlen, Brechen und Zerkleinern des Sinterguts.

Das bekannte Verfahren zeichnet sich im ganzen durch eine komplizierte und teure apparative Gestaltung und hohen Arbeitsaufwand aus.

Bekannt ist ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung von Natriumaluminat durch seine Kristallisation aus Aluminatlösungen bei einer Konzentration an kaustischem Na₂O von 500 bis 550 g/l und einem Molekularverhältnis von kaustischem Na₂O zu Al₂O, von 20 bis 30 (GB-PS 381971).

Um Aluminatlösungen der genannten Konzentrationen herzustellen, ist das Vorverdampfen von Ausgangslösungen erforderlich.

Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht in der durch die Anwendung von hochkonzentrierten Alkalien bedingte starke Korrosion und höherem Energieaufwand zum Verdampfen der Lösungen. Die Abtrennung des kristallinen Natriumaluminats von der Mutteilauge ist außerdem mit bedeutenden technischen Schwierigkeiten verbunden, weil die Mutterlauge eine hohe Viskosität aufweist. Das Endprodukt enthält bis 30% Mutterlauge, bei deren Waschen die teilweise Auflösung des kristallinen Produkts erfolgt.

Weiterab liegt auch noch das aus Chemical Abstracts 81 (1974) Referat 138196 bekannte Verfahren. Gemeinsam haben die zu vergleichenden Verfahren nur, daß man Natriumaluminat aus einer Aluminatlösung durch Trocknung bei höheren Temperaturen erhält. .

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Natriumaluminat werden Aluminatlösungen mit einer Konzentration von 45 bis 180 g/I kaustisches Na₂O und einem Molekularverhältnis Na₂OiAI₂O₃ und 1,1 bis 1,8 verwendet.

Aluminatlösungen mit einer Na₂O-Konzentration

von 45 bis 180 g/l, wie sie in den Tonerdewerken erhalten werden, werden vor dem Trocknen bis zu einer Konzentration von 250 bis 350 g/I Na₂O entwässert.

Beim bekannten Verfahren werden zur Herstellung von Natriumaiuminat nur Aluminatlösungen mit hoher Salzkonzentration (400-800 g/I Salz, bezogen auf NaAlO₂) verwendet, was den Einsatzbereich von Aluminatlösungen wesentlich einschränkt.

Die Trocknung der Aluminatlösung erfolgt mit einem ίο Wärmeträger, nämlich Gas, insbesondere Luft, bei einer Eingangstemperatur von 300 bis 600" C und bei einer Temperatur des Abzugsgases vor. 130 bis 250⁰C Bei dem bekannten Verfahren handelt es sich also um eine Trocknung in einem Gasstrom; im Vergleich dazu muß erfindungsgemäß der Wärmeträger auf eine solche Temperatur erwärmt sein, daß in der Wirbelschicht ein Temperaturintervall von 250 bis 400⁰C gewährleistet ist Die Verwendung einer Wirbelschicht sowie relativ hohe Temperaturen in der Wirbelschicht erlauben es erfindungsgeniäß, die Trocknung in so kurzer Zeit durchzuführen, daß der vorgegebene Modul der Lösung bei der Trocknung erhalten bleibt Außerdem fällt das Endprodukt in Form eines Granulates an, was erhebliche Vorteile bei der Weiterverwendung mit sich bringt

Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, solch ein Verfahren zur Herstellung von Natriumaluminat zu entwickeln, das es ermöglicht, die Technologie und die apparative Gestaltung des Prozesses zu vereinfachen, den Energieaufwand herabzusetzen und die Güte des Produkts zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch angegebene Verfahren gelöst.

Unter Einhaltung der genannten Bedingungen wird das trockene Natriumaluminat als staubförmiges oder granuliertes Material hergestellt, dessen Gehalt an Hauptprodukt Natriumaluminat 97 bis 99% beträgt.

Das Verfahren zeichnet sich durch einfache Technologie und apparative Gestaltung sowie stabile Betriebsweise aus.

Zweckmäßig sollte die Aluminatlösung bei einer Konzentration von kaustischem Na₂O zwischen 250 und 280 g/l und einem Molekularverhältnis von kaustischem Na₂O zu AIjOj von 1,1 bis 1,3 verwendet werden. Dadurch läßt sich das Natriumaluminat als granuliertes Produkt mit 0,5 bis 8 mm großen Granalien unter minimalem Staubauswurf aus dem Apparat herstellen, was die Durchführung des Prozesses ohne Anwendung von Sonderslaubfängern ermöglicht.

Das Verfahren zur Herstellung von Natriumaluminat wird wie folgt durchgeführt.

Im Verfahren kommen Aluminatlösungen zur Verwendung, die durch Auslaugung von Bauxiten bei der Tonerdegewinnung erhalten werden. Die Konzentration solcher Lösungen an kaustischem Na₂O liegt zwischen 45 und 160 g/l bei einem Molekularverhältnis von kaustischem Na₂O zu Al₂O₃ von 1,5 bis 1,8. Vor dem Trocknen müssen die genannten Lösungen auf eine Konzentration entwässert werden, die die vorgegebene Größe der Granalien sichert. Man kann das Entwässern durch Vakuumtrocknung oder Verdampfung in mehrstufigen Verdampfungsanlagen durchführen.

Die Konzentration an kaustischem Na₂O von 45 g/l ist für die besonders schwachen Lösungen der Tonerdegewinnung (Waschwässer) charakteristisch, und die Konzentration an kaustischem Na₂O von 350 g/l gilt als orenzkonzentration, bei der der befriedigende Betrieb der Verdampfungsanlage noch gesichert wird.

3

Die genannten Aluminatlösungen werden einem Beispiel 3

Wirbelschichtapparat mittels einer Zerstäubungseinrichtung, beispielsweise einer Düse, zugeführt. Das Die nach dem Bayer-Verfahren hergestellte Aluzerstäubte Material gelangt in die Wirbelschicht, wo minatlösung die eine Konzentration an kaustischem sein Entwässern erfolgt. Das trockene Material wird 5 Na₂O von 160 g/l hat und in der das Molekularverunmittelbar aus der Wirbelzone (als Granalien) oder hältnis von kaustischem Na₂O zu Al₂O₃ 1,8 beträgt, über ein Entstaubungssystem (als Staub) ausgetragen. wird auf einen 280 g/l betragenden Gehalt an kausti-Man hält die Temperatur des Materials in der Wirbel- schem Na₂O (beim ursprünglichen Molekularverhaltschicht zwischen 250 und 400° C. Bei einer unter nis) eingedampft.

250° C liegenden Temperatur kommt es dazu, daß 10 Man führt die eingedampfte Lösung dem Wirbeldie Apparatfläche mit Stoff teilchen bedeckt wird und schichtapparat zum Trocknen bei 310° C zu. Das ersieh eine Kruste bildet. Die Betriebsweise bei einer haltene Natriumaluminat hat die Zusammensetzung über 400° C liegenden Temperatur ist mit einem un- (in Gewichtsprozent): nötigen Wänneverbrauch verbunden. kfcustisches Na₂O 49,5

Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet _ls kohlensaures Na₂O 2,2

sich vorteilhaft von den bekannten Verfahren durch Al₂O₃ 45,2

eine hohe Leistungsfähigkeit von Ausrüstungen und Die Glühverluste betragen 2,1 Gew.%; das Na₂O/

einen kleineren spezifischen Wärmeverbrauch (um Al₂O-,-MolekuIarverhältnis macht 1,8 aus. das 2- bis 2,5fache) gegenüber den bekannten Verfahren, was für dtt Wirbelschichtverfahren charakte- nstisch ist. Zum Unterschied von einem mehrstufigen Verfahren zur Kristallisation, in dem neben der Vorverdampfung der Lösungen das Abtrennen von Kristallen aus der Mutterlauge, deren Waschen, der Kreislauf der Mutterlauge gefordert werden, ist das erfindungsgemäße Verfahren einstufig.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in die technologischen Schemata der Tonerdeherstellung nach dem Bayer-Verfahren eingegliedert.

Zum besseren Verstehen der vorliegenden Erfin- _M dung werden nach -tonend konkrete Beispiele angeführt, die das erfindungsgemäße Verfahren erläutern.

Beispiel 1

Die nach dem Bayer-Verfahren hergestellte AIuminatlösung (Waschwasser) mit der Konzentration an kaustischem Na₂O von 45 g/l und dem Molekularverhältnis von kaustischem Na₂O zu Al₂O₃ von 1,6 wird auf einen 350 g/l betragenden Gehalt an kaustischem Na₂O (beim ursprünglichen Molekularverhältnis) eingedampft. Man führt die eingedampfte Lösung dem Wirbelschichtapparat zum Trocknen bei 250° C zu. Das erhaltene Natriumaluminat hat die folgende Zusammensetzung (in Gewichtsprozent): kaustisches Na₂O 47,2

kohlensaures Na₂O 1,8

Al O, 48,5

Die Glühverluste betragen 2,0 Gew.%; das Na₂O/ AI₂O₃-Molekularverhältnis macht 1,6 aus.

Beispiel 2

55

Eine nach dem Bayer-Verfahren hergestellte Aluminatlösung, die auf eine Konzentration an kaustischem Na2Ü von 26C g/l gebracht wurde und in der das Molekularverhältnis von kaustischem Na2O zu AI2O3 1,1 be- „ trägt, wird dem Wirbelschichtapparat zum Trocknen bei 270°C zugeführt. Das erhaltene Natriumaluminat hat die folgende Zusammensetzung (in Gewichtsprozent): kaustisches Na₂O 38,4

kohlensaures Na,O 1,5 _t.

AI₂O₃ 57,3 ⁶⁾

Die Glühverluste betragen 2,2 Gew.%; das Na₂O/ ΑΙ,Ο,-Molekularverhältnis macht 1.1 aus.

Claims

Patentanspruch: '

Verfahren zur Herstellung von Natriumaluminat aus einer Aluminatlösung durch Trocknung bei höherer Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Aluminatlösung mit einer Konzentration an kaustischem Na₂O von 45 bis 180 g/l und einem Molekularverhältnis von kaustischem NajO zu AI2O3 von 1,1, bis 1,8 auf eine zwischen 250 bis 350 g/l liegende Konzentration an kaustischem Na₂O entwässert und dann einer Wirbelschichttrocknung bei einer Temperatur von 250 bis 400° C unterwirft.