DE841450C - Verfahren zur Gewinnung von Aluminiumhydroxyd - Google Patents

Verfahren zur Gewinnung von Aluminiumhydroxyd

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DE841450C
DE841450C DEM6582A DEM0006582A DE841450C DE 841450 C DE841450 C DE 841450C DE M6582 A DEM6582 A DE M6582A DE M0006582 A DEM0006582 A DE M0006582A DE 841450 C DE841450 C DE 841450C
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aluminum
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aluminum hydroxide
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DEM6582A
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F J Anderson
Duncan R Williams
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MONOLITH PORTLAND MIDWEST COMP
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MONOLITH PORTLAND MIDWEST COMP
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    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00Compounds of aluminium
    • C01F7/02Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
    • C01F7/04Preparation of alkali metal aluminates; Aluminium oxide or hydroxide therefrom
    • C01F7/06Preparation of alkali metal aluminates; Aluminium oxide or hydroxide therefrom by treating aluminous minerals or waste-like raw materials with alkali hydroxide, e.g. leaching of bauxite according to the Bayer process
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B34/00Obtaining refractory metals
    • C22B34/10Obtaining titanium, zirconium or hafnium
    • C22B34/12Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08
    • C22B34/1263Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 obtaining metallic titanium from titanium compounds, e.g. by reduction
    • C22B34/1268Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 obtaining metallic titanium from titanium compounds, e.g. by reduction using alkali or alkaline-earth metals or amalgams
    • C22B34/1272Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 obtaining metallic titanium from titanium compounds, e.g. by reduction using alkali or alkaline-earth metals or amalgams reduction of titanium halides, e.g. Kroll process

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Description

  • Verfahren zur Gewinnung von Aluminiumhydroxyd Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Aluminiumhydroxyd aus mineralischen Stoffen, die Aluminiumverbindungen enthalten. Nach dem gleichen Verfahren können z. B. aus Beryllium, Titan oder Magnesium enthaltenden Mineralien Beryllium- und Titanhydroxyde, auch Magnesiumverbindungen, erhalten werden.
  • Das Hauptziel der Erfindung ist das Verfügbarmachen eines neuen und verbesserten Verfahrens zur Herstellung von Aluminiumhydroxyd aus Mineralstoffen, die Aluminiumverbindungen, wie die verschiedenen Aluminiumsilicate, enthalten, also aus Ton, Tonschiefer usw.
  • Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren, das bequem in Verbindung mit den üblichen Verfahren zur Herstellung von Portlandzement ausgeführt werden kann. In diesem Zusammenhang liefert das Verfahren ein Silicätprodukt, das bei der Herstellung gewisser Arten von Portlandzernent unmittelbar verwandt werden kann.
  • Das Verfahren der Erfindung hat den Vorzug, daß es mit einer überall verfügbaren gewöhnlichen Apparatur ausgeführt werden kann.
  • Einzelheiten der Erfindung sind aus der Zeichnung und der folgenden Beschreibung ersichtlich, in der die Herstellung von Aluminiumhydroxyd im einzelnen beschrieben ist. Die Zeichnung ist im wesentlichen ein Arbeitsschema, das die geeigneten Apparate zur Ausführung des Verfahrens aufzeigt: Die Zeichnung stellt lediglich ein Beispiel .für Mittel zur Ausführung des Verfahrens dar. Es können : auch -andere Apparate statt der gezeigten verwendet werden und auch im Verfahren gewisse Variationen und Abänderungen angebracht werden, ohne daß damit der Bereich der Erfindung verlassen würde.
  • Im allgemeinen besteht das Verfahren gemäß der Erfindung darin, daß bestimmte Materialien erhitzt werden, die zum Teil Aluminiumverbindungen enthalten und zum Teil andere Stoffe, die dazu bestimmt sind, geeignete chemische Reaktionen unter dem Einfluß der Hitze hervorzurufen, wobei eine lösliche Aluminiumverbindung erzeugt wird, wie z. B. Natriumaluminat, das aus den erhitzten Materialien extrahiert oder herausgewaschen werden kann. Die sich ergebende Lösung wird dann vorzugsweise der Einwirkung von Gasen unterworfen, um Alttminiumhydroxyd zu fällen. Es können dazu die aus der Erhitzung des Rohmaterialien sich ergebenden kohlendioxydhaltigen Gase verwendet werden. Das Aluminiumhydroxyd wird von der Lösung getrennt, so daß es dann nach bekannten Verfahren zur Herstellung von metallischem Aluminium weiterbehandelt werden kann.
  • Im einzelnen verläuft das Verfahren unter Benutzui,g der in der Zeichnung angegebenen Apparatur wie folgt: E;ne leicht verfügbare mineralische Substanz, die eine Aluminiumverbindung enthält, d. h. eine Substanz, die Aluminium in der einen oder anderen Form in Verbindung mit anderen Elementen enthält, wie z. B: ein Aluminiumsilicat, wird zusammen mit Kalkstein oder Kalk, einer geeigneten Alkaliverbindttng,' wie Natriumsulfat, und einer fluorhaltigen Verbindung oder Mineral . fein vermahlen. Als Aluminiumverbindungen enthaltender Stoff können z. B. Aluminiumsilicate, wie Ton, verwandt werden. Die Mengenverhältnisse der verwendeten Substanzen hängcn von der Menge der verschiedenen in dem Ton oc'.cr den anderen Rohmaterialien enthaltenden Stoffe ab. Im allgemeinen wird eine Menge Kalk oder eines chemisch äquivalenten Stoffes hinzugefügt, die ausreicht, um theoretisch mit dem Siliciumdioxyd bei dem anschließenden Erhitzen oder Brennen ein Calciumsilicat zu ergeben. Natriumsulfat oder eine andere Alkaliverbindung, z. B. eine Kaliumverbindung, wird in genügender Menge hinzugefügt, um sich mit dem Aluminium zu Natriumaluminat oder anderen Alkalialuminaten zu verbinden. In manchen Fällen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, auch eine Lithiumverbindung mitzuverwenden, wie sie in manchen Glimmern vorkommt. Durch den Lithiumzusatz wird die Umsetzung des im Ausgangsmaterial vorliegenden Silicats bzw. je nach der Art des herzustellenden Metallhydroxydes die Bildung der löslichen Metallverbindung, z. B. Alkalialuminat, begünstigt, die durch Auslaugen abgetrennt werden soll.
  • Der Zweck des Zusatzes einer fluorhaltigen Verbindung oder Minerals, das z. B. Calciumfluorid sein kann, besteht darin, daß das Aluminium entweder durch eine katalytische Wirkung oder durch Bildung einer Verbindung mit anderen der vorhandenen Elemente freigemacht wird, um mit dem Natrium reagieren zu können.
  • Wie vorher angegeben, werden die obenerwähnten Materialien am besten zusammen in einer Mühle gemahlen, wie sie unter i (erste Mühle) in der ,Zeichnung angegeben ist. Dies kann vorzugsweise ein nasses Mahlen sein, wobei das Wasser in der Mühle den Materialien hinzugefügt wird. Das Material muß fein gemahlen werden, z. B. werden zufriedenstellende Resultate erreicht, wenn 9o0,7, ein Sieb mit 6400 Maschen je Quadratzentimeter passieren. Bei diesem Mahlen wird eine gründliche Mischung der Materialien erzielt.
  • Aus der ersten Mühle können die gemahlenen Rohmaterialien in geeignete Vorratsbehälter 2 geleitet werden und gelangen von da aus in den Brennofen 3. Ein gewöhnlicher Zementofen ist dazu geeignet. in diesem Ofen werden die Rohmaterialien auf eine Temperatur erhitzt, bei der die Aluminiumverbindungen sich spälfen; man bleibt jedoch knapp unterhalb der Temperatur, bei der sich verglaste Körper bilden, die das nachfolgende Auswaschen des Alkalialuminats, das sich beim Erhitzen bildet, verhindern würden.
  • Das aus dem Erhitzungsprozeß hervorgegangene calcinierte Produkt wird am besten nach einem geeigneten Vorratsbehälter 4 geleitet. Aus diesem Behälter kann das calcinierte Material je nach Bedarf einer zweiten Mühle 5 zugeführt werden, wo das Material genügend gemahlen wird, um mit Wasser das Natriumaluminat oder andere Alkalialuminate herauswaschen zu können. Das Mahlen in der zweiten Mühle ist nicht immer notwendig und hängt von der Beschaffenheit des aus dem Brennofen kommenden calcinierten Materials ab. Das Material wird zu einem Filter oder anderen geeigneten Apparat 7 gebracht und dann Wasser hindurchgeleitet, um das N atriumaluminat oder andere Alkalialuminate zu extrahieren oder herauszuwaschen. Der Filterkuchen kann herausgenommen und in einen bei 8 angegebenen Behälter gebracht werden; er bildet eine unlösliche Masse, die im Hinblick auf ihren hohen Gehalt an Calciumsilicaten ein wertvolles Rohmaterial für die Herstellung von Portlandzement darstellt.
  • Man kann diese unlösliche Masse auch in einer in der Zeichnung nicht erläuterten Weise auf Siliciumdioxyd und auf Magnesium verarbeiten, wenn im Ausgangsmaterial eine ausreichende Menge Magnesiumverbindungen enthalten war. Die unlöslichen Stoffe werden hierzu mit einer verdünnten Lösung eines Alkalicarbonats, wie Natriumcarbonat, oder eines Alkalihydroxyds behandelt, um ein lösliches Silicat zu erhalten. Man kann hierzu auch die im weiteren Verlaufe der Verfahrensbeschreibung noch zu erwähnende Alkalicarbonatlösung verwenden, die sich nach Abtrennung des nach Kohlendioxydeinwirkung ausfallenden Metallhydroxyds ergibt.
  • Das durch die Umsetzung mit dem Alkalicarbonat erhaltene lösliche Silicat wird in genügender Weise abgezogen und mit verdünnter Säure behandelt; um Siliciumdioxyd zu gewinnen. Der dann verbleibende Rückstand enthält Magnesium- und Calciumverbindungen. Wenn Magnesiumverbindungen in genügender Menge vorhanden sind, können diese gewöhnlich von Calciumcarbonat und von Verunreinigungen durch Flotation getrennt werden.
  • Das nach Abtrennung der nach diesen Methoden verarbeitbaren unlöslichen Masse verbleibende Filtrat, das Natriumaluminat oder andere Alkalialuminate enthält, wird in einen geeigneten Behälter 9 geleitet, von wo aus es in kleinere Behälter io kommt, die je nach Bedarf abwechselnd benutzt werden. Die kleineren Behälter sind mit Vorrichtungen i i versehen, die zur Leitung von Abgasen aus dem Brennofen in die kleinen Behälter dienen, derart, daß die Gase durch das Filtrat hindurchgeleitet werden können. Eine geeignete Pumpe 12 kann in der Gasleitung ii angebracht werden, um das Gas aus dem Abzugsrohr des Ofens in die kleinen Behandlungsbehälter io und durch die darin befindliche Flüssigkeit zu drücken.
  • Die Brennofengase enthalten einen hohen Prozentsatz an Kohlendioxyd, das die Fällung von Aluminiumhydroxyd bewirkt. Aus den kleinen Behältern können der Niederschlag und die Lösung in einen Filter oder eine Zentrifuge 14 geleitet werden, um dort die flüssigen und festen Bestandteile zu trennen. Die nach der Fällung der Aluminiumverbindung sich ergebende Lösung kann mittels der Leitung 15 in die erste Mühle zurückgeleitet werden und kann dort das Natriumsulfat oder eine andere Alkaliverbindung und Wasser ersetzen, wodurch der weitere Zusatz dieser letzteren Materialien im weiteren Verlauf des Verfahrens mir in verringerten Mengen notwendig wird.
  • Man kann geeignete Vorrichtungen, wie z. B. einen Gaswäscher iti oder einen ähnlichen Apparat, in die Gasleitung i i einbauen, um störende Stoffe, wie Staub, unerwünschte Dämpfe und ähnliches, aus dem Gas zu entfernen, bevor es durch das Filtrat geleitet wird, wodurch die Verunreinigung des Fertigproduktes auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird.
  • Das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung ist auch für die Herstellung anderer Metallhydroxyde aus Silicaterzen geeignet; z. 13. können Beryllium- und Titanhydroxyde aus geeigneten Erzen, die diese Substanzen in Form von Silicatverbindungen enthalten, hergestellt werden. Magnesium in Form von Magnesiumverbindiingen läßt sich gewinnen, wenn die nach dein Verfahren behandelten Erze Magnesium enthalten.

Claims (6)

  1. PATEN TA\SPRCCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Aluminiumhvdroxyd aus Mineralien, die Aluminiiimverbindungen enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß man eine innige, fein, vorzugsweise in nassem Zustand gemahlene Mischung des aluminiumhaltigen Minerals mit Kalkstein oder Kalk, einer Alkaliverbindung, wie Natriumsulfat, und einer Fluorverbindung bis zur Bildung von Alkalialuminat, jedoch unter Vermeidung der Bildung verglaster Stoffe, erhitzt, das calcinierte Produkt, gegebenenfalls nach Mahlen, mit Wasser behandelt, nach Trennung der sich ergebenden Alkalialuminatlösung von den unlöslichen Stoffen die Lösang mit Kohlendioxyd behandelt und das hierdurch ausgefällte Aluminiumhydroxyd abtrennt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man als aluminiumhaltiges Mineral Aluminiumsilicate, insbesondere Ton, verwendet.
  3. 3. Verfahren nach Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Fluorverbindung Calciumfluorid verwendet.
  4. 4. Verfahren nach Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Kohlendioxylbehandlung der Alkalialuminatlösung die Abgase aus der Calcinierung des Rohmaterials, gegebenenfalls nach Reinigung, verwendet.
  5. 5. Verfahren nach Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die nach Abtrennung des Aluminiumhydroxyds verbleibende Alkalicarbonatlösung benutzt, um einerseits bei Weiterführung des Verfahrens dem zu calcinierenden Rohmaterial die in der Ausgangsmischung erforderliche Alkal:-verbindung und Wasser zuzuführen und gegebenenfalls andererseits aus dem nach Abtrennung der Alkalialuminatlösung verbleibenden Rückstand lösliche Silicate zu erhalten, die durch Säurebehandlung in Siliciumdioxyd übergeführt werden können, so daß im Rückstand im wesentlichen lediglich Calcium- und gegebenenfalls Magnesiumverbindungen verbleiben, die durch Flotation trennbar sind.
  6. 6. Verfahren nach Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Zusatz zum Ausgangsmaterial neben anderen Alkaliverbindungen Lithiumverbiildungen verwendet.
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