CH123730A - Verfahren zur Herstellung von reinem, kristallisiertem Aluminiumoxyd. - Google Patents

Description

      Verfahren    zur Herstellung von reinem, kristallisiertem     Aluminiumoxyd.       Die vorliegende Erfindung betrifft ein  Verfahren zur Herstellung von reinem, kri  stallisiertem Aluminiumoxyd durch Schmel  zen von     aluminiumoxydhaltigem    Rohmaterial  im elektrischen Ofen in Gegenwart von min  destens     einem    Reduktionsmittel und min  destens einer Schwefelverbindung in solchen  Mengenverhältnissen, dass eine Sulfid und  Aluminiumoxyd enthaltende Schmelze ent  steht, aus der beim Erkalten das Aluminium  oxyd auskristallisiert und durch Entfernen  des Sulfides leicht in reinem Zustand gewon  nen     wird.    Ein solches Verfahren ist in der  schweizerischen Patentschrift 104333 be  schrieben.

   Gemäss vorliegender Erfindung  wird die     Schwefelverbindung    mindestens  teilweise in Form einer     Schwefelverbindung     ,des     Eisens    angewendet, welche aus in     alumi-          niumoxydhaltigem    Rohmaterial enthaltenen       Eisensauerstoffverbindungen    vor dem Schmel  zen des Rohmaterials durch Umsetzen mit       schwefelhaltigem    Material erhalten wird.  Hierdurch kann man bei dem nachfolgenden       Schmelzen    ganz oder teilweise Zusätze von  andern schwefelhaltigen Stoffen vermeiden.  



  Enthält das     aluminiumoxydhaltige    Roh-    material grössere Mengen von Feuchtigkeit,  besonders bei Bauxit, was öfters der Fall ist,  so     wird    das Rohmaterial zweckmässig zuerst  geröstet. Dies kann sowohl unabhängig, als  auch im Zusammenhang mit der Umwand  lung der     Eisensauerstoffverbindungen    in       Eisenschwef        elverbindungen    geschehen. In  manchen Fällen ist es auch vorteilhaft die       Eisensauerstoffverbindungen,    zu metallischem  Eisen zu reduzieren und dieses nachher mit  Schwefel oder schwefelhaltigen Stoffen sich  umsetzen zu lassen.

   Wird zum Beispiel als  schwefelhaltiger Stoff Schwefelwasserstoff  zugeführt, so kann man das     aluminiumoxyd-          haltige    Rohmaterial in heissem Zustand mit  dem Schwefelwasserstoff behandeln, ohne  zuerst die Reduktion der     Eisensauerstoffver-          bindungen    zu metallischem Eisen vorzuneh  men. Doch ist es meistens vorteilhafter, zu  erst die     Ferriverbindungen    wenigstens zu       Ferroverbindungen    zu reduzieren, weil sonst  .der Verbrauch an Schwefelwasserstoff un  nötig gross wird.

   Die Umsetzung zwischen       Ferrooxyd    und Schwefelwasserstoff verläuft:  hauptsächlich nach der Formel:       Fe0        -I-        R2S    = Fe     S,        -I-    H20           Man    kann hierdurch den Schwefel viel  vollständiger zur Bildung von     FeS    aus  nützen, als dies bei der Umsetzung zwischen       Ferrioxyd    und Schwefelwasserstoff der Fall  wäre.  



  Die Reduktion der     Eisensauerstoffverbin-          dungen    zu Eisen oder     Ferrooxyd    kann     mit-          telst    festem oder gasförmigen Reduktions  mitteln, zum Beispiel C0, oder mittelst bei  den geschehen, beispielsweise nach dem zur  Herstellung von Eisenschwamm gewöhn  lichen Verfahren unter Benützung von da  bei gebräuchlichen Vorrichtungen. Die Bil  dung des Eisensulfids kann gleichzeitig mit.  der Reduktion, oder auch nachdem die Re  duktion ganz oder teilweise vollendet ist, ge  schehen. Im letzten Falle kann die Bildung  des Sulfides in einem andern Teil der zur  Ausführung des Verfahrens dienenden Appa  rate     stattfinden.     



  Die Umwandlung von     Eisensauerstoffver-          bindungen    des aluminiumhaltigen Rohmate  rials in     Eisenschwefelverbindung    kann zum  Beispiel in einem von dem elektrischen Ofen,  in welchem das Material nachher geschmol  zen wird, unabhängigen Schachtofen erfol  gen. Das aluminiumhaltige Rohmaterial mit  welchem auch Reduktionsmittel, zum Bei  spiel kohlenstoffhaltiges     Material    eingeführt  werden kann, wird in dem obern Teil des  Ofens eingeführt.  



  Die Stoffe können eventuell ganz oder  teilweise dem Ofen in der Form von Briketts  zugeführt werden. Im obern Teil des Ofens  wird dann die     Vorwärmung    oder     Caleinierung     ausgeführt, zum Beispiel durch Verbren  nung von aus der Reduktionszone des Ofens  zu kommenden Kohlenoxyd und eventuell  auch von für diesen Zweck besonders zuge  führten     kohlenoxydhaltigem    Gas. Unter der       Calcinierungs-    und     Vorwärmungszone    wird  eine reduzierende Atmosphäre erzeugt, zum  Beispiel durch Einführung von     kohlenoxyd-          haltigem    Gas oder durch unvollständige Ver  brennung von Kohlenstoff.

   In diese Abtei  lung können Schwefel,     H2S,        CO-S,        CSK     oder andere     schwefelhaltige    Stoffe     eingeführt       werden. Gewöhnlich ist es besser     gasförmige,     schwefelhaltige Stoffe erst in derjenigen  Höhe des Ofens einzuführen, wo die     Rpduli-          tion    -der     Eisensauerstoffverbindungen    schon  ganz oder wenigstens zum grössten Teil be  endigt ist.

   Das für den Prozess erforderliche  schwefelhaltige Material kann ganz oder teil  weise in der Form von     Pyrit    oder einem an  dern     sulfidhaltigen    Produkt, angewendet  werden, welcher schon bei verhältnismässig  niedriger Temperatur Schwefel abspaltet,  das dann in reduzierender Atmosphäre mit  den     Eisensauerstoffverbindungen    unter Bil  dung von Eisensulfid reagiert. Der     Pyrit    soll  erst nach eventueller Rüstung des Bauxit,  zugeführt werden und kann auch eventuell  in Brikettform eingeführt werden, wie oben  erwähnt wurde.  



  Die Zuführung von     Schwefel    in der Form  von     Pyrit    ist besonders vorteilhaft bei der  Behandlung von Bauxiten mit mässigem oder       verhältnismässig    geringem Gehalt von     Eiajn-          Sauerstoffverbindungen,    also zum     Beispiel     von grauen und weissen Bauxiten.  



  An Stelle von     Schachtöfen    kann man für  ,die vorbereitende Behandlung des     aluminium-          oxydhaltigen        Rohmaterials    mit Vorteil auch       Drehrohröfen    verwenden, wobei man bei  spielsweise mehrere     Drelirohröfen    übereinan  der anordnet. Die     Calcinierung,    sowie die       Vorwärmung    wird dann im obersten Ofen  durch Verbrennung von     CO-haltigem    Gas  ausgeführt. Die     Reduktion    der Eisensauer  stoffverbindungen kann darauf im nächsten       Drehrohrofen    geschehen und die Bildung de  Eisensulfides in einem dritten.

   Die beiden  letztgenannten     Vorgänge    können auch beide  im zweiten     Drehrohrofen    vor sich     gehen.          Zwecks    Regulierung der Temperatur im Re  duktionsofen kann dieser eventuell mit einer  elektrischen Heizvorrichtung versehen     sein,     woneben der Reduktionsofen vorzugsweise  mit einer Vorrichtung für Feuerung mit Koh  lenstaub versehen ist.  



  Schachtöfen und     Drebrohröfen    können  auch in Kombination mit einem elektrischen  Ofen, in welchem das Material nachher ge  schmolzen wird, verwendet werden. So kann      man beispielsweise einen Ofen benutzen, der  den bekannten Hochöfen der     "Aktiebolaget     Elektrometall" ähnlich ist, wobei Schwefel  wasserstoff, eventuell zusammen mit anderem  Gas, für die Kühlung des Gewölbes ausge  nützt     werden.    kann.

   Bei Benützung von     Pyrit     oder dergleichen, als schwefelhaltiges Mate  rial     kann        den        Bauxit    zuerst     calcinieren    und  die     Eisensauerstoffverbindungen    in einem  besonderen Ofen zu, Eisen reduzieren.

   Das  erhaltene Produkt wird darauf gemischt oder       brikettiert    zusammen mit Reduktionsmitteln  und     Pyrit    oder anderem hierfür passenden  Sulfiden oder     Sulfiderzen.    Darnach wird  dasselbe in den elektrischen Schmelzofen auf  gegeben, wobei die Verbindung des     ausredu-          zierten    Eisens mit Schwefel im     obern    Teil  des elektrischen Ofens vor dem Schmelzen  der Stoffe stattfindet.

   Bei der Herstellung  einer     Sulfidoxydschmelze,    durch Schmelzen  eines, wie     oben    erwähnt, vorbehandelten       a.luminiumoxydhaltigen    Materials zusammen  mit Reduktionsmitteln im elektrischen Ofen  kann man gleichzeitig auch andere     alumi-          niumoxydhaltige    Stoffe nebst schwefelhal  tigem Material, wie zum Beispiel Magnet  kies,     Bariumsulfid    usw. zusetzen.  



  Es können auch soviel Reduktionsmittel  dem Rohmaterial schon vor der Behandlung  für die Umwandlung der     Eisensauerstoffver-          bindungen    in     Eisenschwef        elverbindüngen    zu  gesetzt werden, dass nach erfolgter Behand  lung noch Reduktionsmittel übrig bleiben,  so dass sie noch als Reduktionsmittel bei dem  nachfolgenden Schmelzen im elektrischen  Ofen 'dienen können.  



  Oben wurde angegeben, dass das     alumi-          niumoxydhaltige    Rohmaterial vor der Be  handlung mit Vorteil zusammen mit Reduk  tionsmitteln, eventuell auch mit schwefel  haltigen Materialien brikettiert werden kann.  Die     Brikettierung    kann     aber    auch erst nach       ,der    Behandlung vorgenommen werden. Da  bei können auch andere Beschickungsbestand  teile für den     Schmelzprozess    mit diesen Bri  ketts eingeführt werden.  



  Für die     Brikettierung    können die ge  bräuchlichen Verfahren benützt werden, wo-    bei Bindemittel zum Beispiel Teer, Kalk,  Ton, Braunkohle, Torf und     -Auflockerungs-          mittel,    wie Sägespäne, Holzkohle zugesetzt  werden können.  



  Als Reduktionsmittel werden vorzugs  weise Kohlenstoff oder kohlenstoffhaltige  Stoffe, wie Anthrazit,     Koks,    Holzkohle,  Braunkohle, Torf und anderes benützt.  



  Die erhaltene     Sulfidoxydschmelze    kann  dann, wie im schweizerischen Patent Nr.  104333 beschrieben, zwecks Gewinn von ge  reinigtem, kristallisiertem Aluminiumoxyd  zersetzt werden, wobei man den dabei ausge  schiedenen Schwefelwasserstoff für die Über  führung der     Eisensauerstoffverbindungen          bezw.    des Eisens in Schwefelverbindungen in  dem     aluminiumoxydhaltigen    Rohmaterial  verwenden kann.  



  Das vorliegende Verfahren eignet sich be  sonders für die Behandlung von eisenreichen       Bauxiten;    es kann aber auch mit Vorteil be  nützt werden für die Behandlung von an  dern Bauxiten, wobei man eventuell deren  Gehalt an     Eisensauerstoffverbindungen    durch  Beimischung von Eisenerz vermehren kann.  Oft kann es     auch        vorteilhaft    sein,     Baryum-          sulfat    oder     Calciumsulfat    oder ein diese Sul  fate enthaltendes Material zum Beispiel  Schwerspat zuzusetzen. Bei der Reduktion  werden dann diese     Sulfate-in    Sulfide umge  wandelt..  



  Ein spezielles Ausführungsbeispiel des  Verfahrens ist hier unten gegeben:  Bauxit, der etwa 25%     Fe20g.    enthält  wird bei<I>700-800  </I> C mit einem Gas behan  delt, das sowohl Schwefelwasserstoff wie  Kohlenoxyd enthält. Dabei wird das Eisen  oxyd in Schwefeleisen     umgewandelt.    Der so  behandelte Bauxit wird nachher mit Magnet  kies     und:        Koks    in .den     Proportionen    1000 kg  Bauxit, 150 kg Magnetkies und 120 kg     Koks     gemischt.

   Die Mischung wird im elektri  schen Ofen geschmolzen, wodurch teils eine  Aluminiumoxyd und Aluminiumsulfid ent  haltende     Schmelze    und teils eine Eisenlegie  rung erhalten     wird.     



  Die     Schmelze    wird dann mit Wasser be  handelt, wobei Aluminiumsulfid in Alumi-           niumoxydrat    unter Zerfallen der Schmelze  übergeht. Der in     kristallisiertem    Zu  stande vorhandene     Aluminiumoxydgehalt    der  Schmelze wird dann durch Behandlung in       \Vasserstroma.pparaten    von dem spezifisch  leichteren     Aluminiumoxydhydrat    abgetrennt  und gegebenenfalls mit Säure gereinigt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von rei nem kristallisiertem Aluminiumoxyd durch Schmelzen von aluminiumoxydhaltigem Rohmaterial im elektrischen Ofen in Gegen wart von mindestens einem Reduktionsmittel und mindestens einer Schwefelverbindung in solchen Mengenverhältnissen, dass eine Sulfid und Aluminiumoxyd enthaltende Schmelze entsteht, aus der beim Erkalten das Alumi niumoxyd auskristallisiert und durch Ent fernen des Sulfides leicht in reinem Zustand gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Schwefelverbindung mindestens teilweise eine solche Schwefelverbindung des Eisens angewendet wird,

   die aus im a.luminium- oxydhaltigen Rohmaterial enthaltenen Eisen sauerstoffverbindungen vor dem Schmelzen des Rohmaterials durch Umsetzung mit schwefelhaltigem Material erhalten wurde. UNTERANSPRüCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohmaterial vor dem Schmelzen zusammen mit Reduk tionsmitteln und schwefelhaltigem Gaser hitzt wird. ?. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohmaterial zu nächst erhitzt und dann im heissen Zu stande in Reaktion mit schwefelhaltigem Material gebracht wird. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine solche Schwefel verbindung verwendet wird, die erhalten wurde durch Umwandlung von Eisen sauerstoffverbindungen durch Schwefel wasserstoff. 4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine solche Schwefel verbindung verwendet wird, die erhalten wurde durch Umwandlung von Eisensauer stoffverbindungen durch Schwefelwasser stoff in Gegenwart von Izolileiio@ydhalti- gem Gas. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass im Rohmaterial vor handenes Eisenoxyd erst. einer Reduktion unterworfen wird, bevor es der Einwir- kung des schwefelhaltigen Materials aus gesetzt wird. 6. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohmaterial vor der Behandlung mit schwefelhaltigem 1fa- terial mit festen kohlenhaltigen Reduk tionsmitteln gemischt wird. 7.

   Verfahren nach Patentanspruch. dadurch gekennzeichnet, dass das Rohmaterial vor der Schwefelung mit solchen Mengen von Reduktionsmitteln gemischt wird, dass da Produkt nach der Bildung von Schwefel eisen noch Reduktionsmittel enthält. B. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohmaterial vor dem Schmelzen zusammen mit Pyrit er hitzt wird. 9. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass dem aluminiumoxyd- haltigen Rohmaterial Eisenerz zugesetzt wird. 10.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das aluininiumoxyd- haltige Rohmaterial mit Baryumsulfathal- tigem Rohmaterial gemischt wird, und dass das Sulfat zu Sulfid reduziert wird.