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TECHNISCHER
BEREICH
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Behandlungsmittel und insbesondere
Behandlungsmittel zur Filtrierung von Ätznatron-Aluminat-Lösungen aus dem
Bayer-Verfahren.
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STAND DER
TECHNIK
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In
dem Bayer-Verfahren wird Aluminiumoxid aus Bauxiterzen abgeschieden.
Das Verfahren umfaßt
das Aufschließen
des Erzes in einer Ätznatronlösung zur
Extraktion von Aluminiumoxid, das Klären der Lauge zum Beseitigen
des in Ätznatronlauge
unlöslichen
roten Schlammaterials und das Ausfällen von Aluminiumoxidkristallen
in der Form als Trihydrat aus der geklärten Lauge. Beim Klären der
Lauge werden die festen Teilchen durch Absetzen und nötigenfalls
Filtrieren von der Laue getrennt.
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Dann
wird die geklärte,
gefilterte Lauge gekühlt,
bis sie übersättigt wird
und mit Kristallen aus Aluminiumoxidhydrat geimpft ist. Das Aluminiumoxid wird
als Trihydrat in Vorratsbehältern
ausgefällt,
und die Feststoffe werden nach Teilchengröße gesichtet. Dann wird der
grobe Anteil an (primärem)
Aluminiumoxidtrihydrat beispielsweise durch Vakuumrotationsfilter
entwässert,
und wird gewaschen, um seinen Sodagehalt zu vermindern. Dann wird
das Aluminiumoxid-Produkt in Kalzinieröfen übergeführt, wo alles freie oder gebundene
Wasser entfernt wird, wenn das Aluminiumoxid bei der Herstellung
von Aluminiummetall verwendet werden soll. Wenn das Aluminiumoxid
zu anderen Anwendungszwecken verwendet werden soll, wird ein Teil
des freien Wassers entfernt, jedoch nicht unbedingt das Hydratwasser.
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Wie
in dem (hier durch Verweis darauf einbegriffenen) USA-Patent Nr.
5091159 erläutert
wird, hat man festgestellt, daß Dextran
ein besonders geeignetes Behandlungsmittel zur Filtrierung ist.
Das Dextran wird der Lauge, die vorzugsweise bereits Calciumaluminat
als Filtrierungshilfe enthält,
in Mengen von 0,5 – 15
mg/l als einziges Behandlungsmittel zugesetzt. Es hat sich gezeigt,
daß sich durch
dieses Zusetzen von Dextran sehr starke Verbesserungen in der Filtrierungszeit
ergeben.
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Natürlich können diese
Zusätze
von Dextran bei den in dem Bayer-Verfahren verwendeten Mengen ziemlich
teuer werden.
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Mit
der Erfindung sollen zumindest einige der Nachteile nach dem Stand
der Technik beseitigt oder soll wenigstens eine kommerzielle Alternative
zu diesen geschaffen werden.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Behandlungsmittel nach Anspruch 1 geschaffen.
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Vorzugsweise
ist das Polysaccharid des Behandlungsmittels aus der Gruppe ausgewählt, die Pullulan,
Dextran, Alginat, Zooglan, Lactam oder Mischungen derselben umfaßt.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
wird das Behandlungsmittel in Verbindung mit einer Filtrierungshilfe
beim Filtrieren der Ätznatron-Aluminat-Lösung verwendet. Vorzugsweise
ist die Filtrierungshilfe Calciumaluminat und am meisten vorzugsweise eine
12%-ige wäßrige Suspension
von Calciumaluminat.
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Eine
solche Filtrierungshilfe ist geeignet, wenn die Ätznatron-Aluminat-Lösung mit einem Kelly-Druckfilter
filtriert wird. Eine solche Filtrierungshilfe braucht nicht unter
allen Umständen
erforderlich zu sein, beispielsweise dort, wo ein Sandfilter zum
Filtrieren der Ätznatron-Aluminat-Lösung verwendet wird.
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Bei
noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Behandlungsmittel
ein Verhältnis
von Polysaccharid zu Stärke
zwischen 9:1 und 1:9.
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Der
hier auftretende Anmelden hat überraschenderweise
festgestellt, daß zumindest
ein Teil des Polysaccharids, das normalerweise als Behandlungsmittel
in dem Filtrierungsschritt des Bayer-Verfahrens verwendet wird,
ohne wesentliche Einbuße an
Filtrierbarkeit durch Stärke
ersetzt werden kann. Faktisch kann sich durch das Zusetzen bestimmter Mischungen
von Polysaccharid und Stärke
als Behandlungshilfe eine größere Filtrierbarkeit
der Lauge im Vergleich zu Polysaccharid allein als Filterhilfsmittel
ergeben.
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Eindeutigerweise
bringt das bedeutende Vorteile, da die Stärke nur einen Anteil der Kosten
der vorgenannten Polysaccharide ausmacht. Durch jedes Ersetzen des
Polysaccharids durch ein kostengünstiges
Produkt, beispielsweise Stärke,
wird die Eigenwirtschaftlichkeit des Verfahrens wesentlich erhöht.
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Wenn
im Kontext eindeutig nichts anderes gefordert ist, sind die Begriffe "umfassen", "umfassend" und dergleichen überall in
der Beschreibung und den Ansprüchen
im einschließenden
Sinn; das heißt,
im Sinne von "einschließlich, jedoch
nicht beschränkt
auf", im Gegensalz
zu einem ausschließenden
oder erschöpfenden
Sinn aufzufassen.
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BESTE AUSFÜHRUNGSWEISE
DER ERFINDUNG
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Zur
Veranschaulichung der Vorteile der Erfindung werden die folgenden
Ergebnisse lediglich beispielhaft vorgestellt.
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Testreihen
A und B
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In
einer typischen Aluminat-Anlage wurden mit Hilfe der Bayer-Verfahrensanlage
Filtrierungstests an der Grünlauge
ausgeführt,
deren Ergebnisse unten in der Tabelle gezeigt sind.
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Das
verwendete Polysaccharid war Dextran als 7%-ige wäßrige Lösung. Die
Stärkekomponente war
eine 10%-ige wäßrige Lösung (100
g/l), hergestellt durch Zusetzen von Pulver zu 10 g/l Natriumhydroxid
und Umrühren über 15 Minuten
bei 60°.
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Es
wurden zwei Testreihen ausgeführt.
Reihe A umfaßte
10 Tests (1A -10A),
und Reihe B umfaßte
6 Tests (1B – 6B).
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Wie
in Tabelle 1 gezeigt ist, werden für Reihe A mehrere verschiedene
Mischungen des Behandlungsmittels in den Filtrierungstests verwendet.
In Test Nummer 2A wird eine einfache wäßrige Lösung von Dextran ohne Zusatz
von Stärke
verwendet. In den Tests 4A, 6A und 8A werden unterschiedliche Dextran/Stärke-Verhältnisse
verwendet, und in Test 10A wird eine einfache wäßrige Lösung von Stärke verwendet. Jeder Test werde
mit einem entsprechenden Blindtest verglichen, bei dem kein Behandlungsmittel
verwendet wurde.
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Wie
in Tabelle 2 gezeigt ist, werden bei Reihe B in den Tests 2B, 4B
und 6B in ähnlicher
Weise unterschiedliche Dextran/Stärke-Verhältnisse verwendet.
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Es
wurden die Zeiten zum Filtrieren verschiedener Mengen (50 ml, 100
ml und 150 ml) gemessen. Dann wurden die Filtrierungsraten berechnet,
und diese Raten wurden mit dem entsprechenden Blindtest verglichen,
um ein prozentuales Maß für die Zunahme/Abnahme
der Flotierungsraten (%50, %100 und %150) zu schaffen.
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Aus
den untenstehenden Ergebnissen geht hervor, daß es durch das Mischen des
Polysaccharids als Behandlungsmittel mit Stärke zu keiner echten bedeutenden
Abnahme der Filtrierbarkeit der Grünlauge kommt und faktisch in
manchen Fällen
ein Vorteil geschaffen wird.
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Bei
der Testreihe A ergibt sich bei Verwendung einer wäßrigen Lösung von
Dextran als Behandlungsmittel eine durchschnittliche Verbesserung der
Filtrierbarkeit von rund 52%. Wenn jedoch Stärke mit dem Dextran gemischt
wird, ergibt sich eine leichte Minderung der Filtrierbarkeit, jedoch
eine sehr große
Kosteneinsparung. Die Tests 4A, 6A und 8A weisen eine durchschnittliche
Verbesserung der Filtrierbarkeit von rund 37%, 41% und 46% gegenüber ihrem
entsprechenden Blindtests auf. Das läßt sich sehr vorteilhaft mit
dem reinen Dextran als Behandlungsmittel vergleichen.
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Testreihe
B lieferte noch bessere Ergebnisse. Test 2B zeigt eine durchschnittliche
Verbesserung der Filtrierbarkeit von 46,1%, wobei das Behandlungsmittel
eine wäßrige Lösung von
Dextran ist. Die Tests 4B und 6B zeigen eine Verbesserung der Filtrierbarkeit
von 55% und 45%, wenn das Dextran mit 50% bzw. 75% Stärke gemischt
wird. Das läßt sich
natürlich äußerst günstig mit
dem Dextran als Behandlungsmittel vergleichen.
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Demgemäß ist klar,
daß selbst
kleine Zusätze
von Stärke
zu dem Polysaccharid als Behandlungsmittel zu sehr großer Kosteneinsparung
ohne jede wesentliche Abnahme der Filtrierbarkeit der Grünlauge führen. Die
Ergebnisse sind ganz überraschend,
da sich bei Verwendung des rein aus Stärke bestehenden Behandlungsmittels
ohne jedes Dextran, wie in Test 10A gezeigt ist, keine Verbesserung bei
der Filtrierbarkeit der Grünlauge
gegenüber
einer unbehandelten Lauge ergibt.
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Es
ist vorgesehen, daß die
dein Polysaccharid zugesetzte Stärkemenge
ziemlich hoch sein kann, selbst 9 mal so hoch wie die Menge des
Polysaccharids, wie in den Tests 8A und 6B gezeigt ist, die ein Dextran/Stärke-Verhältnis von
25/75 aufweisen, und es besteht eine minimale Auswirkung auf die
Filtrierbarkeit der Grünlauge
gegenüber
dem reinen Dextran als Behandlungsmittel.
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Testreihe
C
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Es
wird auch auf die Ergebnisse der in Tabelle 3 und 1 gezeigten
Testreihe C verwiesen, die den Einfluß eines Dextran/Stärke-Verhältnisses
beim Filtrieren der Lauge offenbaren.
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Diese
Tests wurden unter Verwendung eines Nalco-Druckfilters ausgeführt. Es
wurde eine 13%-ige wäßrige Lösung von
Dextran (85711) in verschiedenen Verhältnissen mit einer Lösung von
14 Gew.-% Stärke
(PE200) gemischt.
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Als
Maß für die Effektivität des Behandlungsmittels
wurden sowohl die Filtrierungsbeständigkeit des Filtermediums
(d.h. der Draht- oder Stoffunterlage) und die Filtrierungsbeständigkeit
des Kuchens (des roten Schlamms) gemessen, der sich auf dem Filtermedium
angesammelt hatte. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 und 1 gezeigt.
Beim Vergleich der Testläufe
2C, 4C und 5C, bei denen die Dextran/Stärke-Mischung verwendet wird,
ist erkennbar, daß wenig
Veränderung
in der Beständigkeit
des Filtermediums oder der Beständigkeit
des Kuchens im Vergleich zu Lauf 1C besteht, bei dem eine wäßrige Lösung nur
von Dextran als Behandlungsmittel verwendet wird. Mit anderen Worten,
wieder einmal kann dem Polysaccharid Stärke als Behandlungsmittel zugesetzt
werden, um eine sehr große
Kosteneinsparung ohne jede wesentliche Minderung der Filtrierbarkeit
der Grünlauge
bereitzustellen. Test 6C zeigt, daß das ganz überraschend ist, da das nur
aus der wäßrigen Stärkelösung bestehende
Behandlungsmittel die Filtrierbarkeit, zumindest bezüglich der
Beständigkeit
des Kuchens, wesentlich zu vermindern scheint.
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Für den Fachmann
ist erkennbar, daß sich die
vorliegende Erfindung auch in anderen spezifischen Formen verkörpern kann,
ohne vom Wesen oder Umfang der erfindungsgemäßen Idee abzuweichen. Beispielsweise
kann Dextran durch ein anderes Polysaccharid wie Pullulan, Alginat,
Zooglan, Lactam oder Mischungen derselben in dem Behandlungsmittel
ersetzt werden. Es ist auch vorgesehen, daß die vorliegende Erfindung
für verschiedene
Filtrierungsarten in dem Bayer-Verfahren, beispielsweise für den Kelly-Druckfilter,
den Sandfilter usw., geeignet ist.
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