DE2537969A1

DE2537969A1 - Verfahren zur herstellung von natriumaluminat

Info

Publication number: DE2537969A1
Application number: DE19752537969
Authority: DE
Inventors: Nikolaj Iwanowitsch Jeremin; Leonid Semjonowitsch Nisse; Ilja Sacharowitsch Pewzner; Alexandr Stepanowitsc Ryschkow; Dmitrij Jefimowitsc Subotschew; Witalij Jakowlewits Tumarinson
Original assignee: VNI I PI ALJUMINIJEWOJ MAGNIJE
Current assignee: VNI I PI ALJUMINIJEWOJ MAGNIJE
Priority date: 1975-08-26
Filing date: 1975-08-26
Publication date: 1977-03-10
Also published as: DE2537969B2; DE2537969C3

Description

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON NATRIUMALUMINAT Die vorliegende Erfindung bezieht sicn auf die Herstellung von anorganischen Verbindungen, insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung von Natriumaluminat.
Natriumaluminat wird weitgehend bei der Papiererzeugung, 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 Aluminiumhydroxyd mit Soda zwischen 800 und 9000C (GB-PS'e 403719, 427459). Wegen der hohen Kosten der Ausgangsstoffe und großen Enerieaufwandes ist dieses Verfahren uneffektiv. Man benötigt nämlich zusätzliche Arbeitsgänge zum Abkühlen, Brechen und Zerkleinern des Sinterguts.
Das genannte 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 Eristallisation aus Aluminatlösungen oii einer Konzentration an kaustischem Na2O von 500 bis 550 g/l und einem Molekularverhältnis von kaustischem zu Al2O3 wie 20 bis 30 ( GB-PS 381971).
Um Aluminatlösungen der genannten Konzentration 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 Mutterlauge ist außerdem mit bedeutenden technischen Schwierigkeiten verbunden, weil die Mutterlauge eine hohe Viskosität aufweist. Das Endprodukt enthält bis 3S IiIurlauge, bei deren Waschen die teilweise Auflösung des kristallinen Produkts erfolgt.
Der Erfindung liegt 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 dadurch gelöst, daß ein Verfahren zur Herstellung von Natriumaluminat vorgeschlagen wird, in dem man erfindungsgemäß die Aluminatlösung bei einer Konzentration an kaustischem Na20 von 45 bis 350 g/l und einem Molekularverhältnis von kaustischem Na20 zu Al2O3 wie 1,1 bis 1,8 der Wirbelschichttrocknung bei einer Temperatur von 250 bis 400°C unterwirft.
Unter Einhaltung der genannten BedingunOen wird das trockene Natriumaluminat als staubförmiges oder granuliertes Material hergestellt, dessen Gehalt an Hauptprodukt Natriumaluminat 9 bis 9o' 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 28C g/l und einem Molekularverhältnis von kaustischem Na2O zu Al2O3 wie 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 Sonderstaubfängern ermöglicht.
Vor dem Trocknen sind Aluminatlösungen mit einer Konzen -trat ion an kaustischem Na2O von 45 bis 180 g/l auf eine Konsentration von 250 bis 350 g/l zweckmäßigerweise zu entwässern, wodurch der spezifische Brennstoffverbrauch vermindert wird.
Das Verfahren zur Herstellung von Natriumaluminat wird wie folgt durchgeführt.
Im Verfahren kommen Aluminatlösungen zur Verwendung, die durch Auslaugung von Bauxiten oder Sintern bei der Tonerdegewindung erhalten werden. Die Konzentration solcher Lösungen an kaustischem Na20 liegt zwischen 45 und 160 g/l bei einem Molekularverhältnis von kaustischem Na20 zu Al203 wie 1,5 bis 1,8. Vor dem Trocknen können 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 verwirklicLen. Aluminatlösungen mit einer Konzentration an kaustischem Na2O von 250 bis 350 g/l und einem Zolekularverhältnis von kaustischem Na20 0 zu Al2O3 wie l,l bis 1,8 lassen sich unmittelbar während der Auslaugung der Bauxiten und Sintern herstellen.
Die Konzentration an kaustischem Na20 von 45 g/l ist für die besonders schwachen Lösungen der Tonerdegewinnunn ('.7aschwässer) charakteristisch, und die Konzentration an kaustischem Na2O von 350 g/l gilt als Grenzkonzentration, bei der der befriedigende Betrieb der Verdampfungsanlage noch gesichert wird.
Die genannten Aluminatlösungen werden einem Wirbelschichtapparat mittels einer Zerstäubungseinrichtung, beispielsweise einer Düse, zugeführt. Das zerstäubte Material gelangt in die .Virbelschicht, wo sein Entwässern erfolgt.
Das trockene Material wird unmittelbar aus der Wirbelzone (als Granalien) oder über ein Entstaubungssystem (als Staub) ausgetragen. Man hält die Temperatur des Materials in der Wirbelschicht zwischen 250 und 40000. Bei einer unter 25000 liegenden Temperatur kommt es dazu, daß die Apparatfläche mit Stoffteilchen bedeckt wird und sich eine Kruste bildet. Die Betriebsveise bei einer über 40000 liegenden Temperatur ist mit einem unnötigen Wärmeverbrauch verbunden.
Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich vorteilhaft von den bekannten Verfahren durch eine hohe Leistungsfähigkeit von Ausrüstungen und einen kleineren spezifischen Wärmeverbrauch (um das 2- bis 2,5fache) gegenüber den bekannten Verfahren, was für die Wirbelschichtverfairen charakteristisch 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 einstafig.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in die technologischen Schemata der Tonerdeherstellung nach dem Bayer-Verfahren und des Sinterns wirtschaftlich eingegliedert, Zum besseren Verstehen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend konkrete Beispiele angeführt, die das erfindungsgemäße Verfahren erläutern.
Beispiel 1 Die nach dem Bayer-Verfahren hergestellte Aluminatlösung (Waschwasser) mit der Konzentration an kaustischem NO von 45 g/l und dem Molekularverhältnis von kaustischem Na20 zu Al203 wie 1,6 wird auf einen 350 g/l betragenden Gehalt an kaustischem Na2O (beim ursprünglichen Molekularverhältnis) verdampft. Man führt die verdampfte Lösung dem .Virbelschichtapparat zum Trocknen bei 25000 zu. Das erhaltene Natriumaluminat hat die folgende Zusammensetzung (in Gewichtsprozent): kaustisches Na2O 47,2 kohlensaures Na2O 1,8 Al2o3 48,5 Die Glühverluste betragen 2,0 Gew.%; das Na2O/A1203-Molekularverhältnis macht 1,6 aus.
Beispiel 2 Die nach dem Bayer-Verfahren hergestellte Aluminatlösung, die eine Konzentration an kaustischem Na2O von 260 g/l hat und das Molekularverhältnis von kaustischem Na2O zu A1203 1,1 beträgt, wird dem Wirbelschichtapparat zum Trocknen bei 270°C zugeführt. Das erhaltene Natriumaluminat hat die folgende Zusammensetzung (in Gewichtsprozent): kaustisches Na 0 38,4 kohlensaures Na2O 1,5 Al2O3 57,3 Die Glühverluste betragen 2,2 Gew.%; das Na2O/Al2O3-Molekularverhältnis macht 1,1 aus.
Be isp iel 3 Die nach dem Bayer-Verfahren hergestellte Aluminatlösung die eine Konzentration an kaustischem Na2O von 160 g/l hat und das Molekularverhältnis von kaustischem Na2O zu Al2O3 1,8 beträgt, wird auf einen 280 g/l betragenden Gehalt an kaustischem Na2O (beim ursprünglichen Molekularverhältnis) verdampft.
Man führt die verdampfte Lösung dem Wirbelschichtapparat zum i1rocknen bei 31000 zu. Das erhaltene Natriumaluminat hat die Zusammensetzung (in Gewichtsprozent): kaustisches N%O 49,5 kohlensaures Na2O 2,2 Al2O3 45,2 Die Glühverluste betragen 2,1 Gew.%; das Na2O/Al2O3-Molekularverhältnis macht 1,8 aus.
Beispiel 4 Die Aluminatlösung (Waschwasser), angefallen beim Sintern nach dem kombinierten Bayer-Sinterverfahren, mit der Konzentration an kaustischem N%O von 50 g/l und dem Molekularverhältnis von kaustischem Na2O zu Al2O3 wie 1,3 wird dem Wirbelschicht apparat zum Trocknen bei 39000 zugeführt.
Das erhaltene Natriumaluminat hat die Zusammensetzung (in Gewichtsprozent): kaustisches N0 41,2 kohlensaures Na2O 1,8 Al2O3 53,4 Die Glühverluste betragen 2,3 Gew.%; das Na2O/Al2O3-Molekularverhältnis macht l,)

Claims

PATENTANSPRÜCHE: Verfahren zur Herstellung von Natriumaluminat, d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daI3 eine Aluminatlösung mit einer Konzentration an kaustischem Na2O von 45 bis 350 g/l und einem Molekularverhältnis von kaustischem Na2O zu Al2O3 wie 1,1 bis 1,8 einer Wirbelschichttrocknung bei einer Temperatur von 250 bis 400°C unterworfen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e , daß eine Aluminatlösung,in der die Konzentration an kaustischem Na2O zwischen 250 und 280 g/l liegt und das Molekularverhältnis von kaustischem Na2O zu Al2O3 1,1 bis 1,3 beträgt, zur Verwendung kommt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß vor dem Trocknen die Aluminatlösung mit einer Konzentration an kaustischem Na2O von 45 bis 180 g/l auf eine zwischen 250 und 350 g/l liegende Konzentration an kaustischem Na2O entwässert wird.