PL32555B1 - - Google Patents

Description

Wydano Z5 marca 1Ó44 U RZAD PATENTOWY w WARSCHAU OPIS PATENTOWY Nr 32555 ^lr-^-mr^" I. G. Farbenindustrie flktiengesellschaft, Frankfurt n, M.Sposób wytwarzania glinianów Zgloszono c) lipca li»:is l dzielono 2j styczniu 1D44 PiiTws/.-.-rtsIwu: 'J. lutego lytf* (\V:elk;i Ilrytani.-i) Znany jest juz szereg sposobów, w któ¬ rych do rozkladu bauksytu lub innych mi¬ neralów glinkowych s losu je sie zamiast drogiej sody siarczan sodu i wegiel. Jed¬ nakze zaden ze znanych dotychczas spo¬ sobów nie pozwalal na otrzymywanie pro¬ duktów, któreby nie zawieraly znacznej domieszki siarczku sodu, wskutek czego nie udawalo sie otrzymywac wolnych od zela-* za lugów glinianowych, wytworzonych ze stopu, poniewaz siarczek sodu tworzy z siarczkiem zelaza (FeS), zawsze obec¬ nym w tych lugach, rozpuszczalne sole po¬ dwójne. Przypuszczano dotychczas, ze przy rozkladzie gliny kwasem siarkowym i re¬ dukcji wytworzonej z tego mieszaniny siar¬ czanu glinu i siarczanu sodu za pomoca wegla nie uda sie otrzymac roztopionych soli wolnych od siarczków, wiec tez umysl¬ nie przeprowadzano proces tak, aby moz¬ liwie chronic siarczek sodu, który uzyski¬ wano przez krystalizacje. W zwiazku z tym nie mozna bylo równiez zapobiec zanieczy¬ szczeniu roztworów glinianów zelazem. W koncu próbowano równiez przeprowadzac tego rodzaju procesy tak, aby siarke od¬ zyskiwac w postaci SO. Aby to osiagnac, dodaje sie jako srodka redukujacego badz siarczku zelaza, badz innych siarczków, al¬ bo tez wegla w niedomiarze. Okazalo sie jednak, ze tego sposobu nie mozna prowa¬ dzic tak, aby powstawal jedynie SO, a po¬ zostalosc byla wolna od siarczków i siar¬ czanów; mianowicie obok dwutlenku siar¬ ki powstaje zawsze siarka i siarkowodór, jak równiez siarczek i siarczan sodu. Zresz-ta stwierdzono, ie podwyzszajac tempera- ture ponad 800—1000° w ogóle nie mozna uzyskac zadowalajacego wyniku z powodu wystepujacego w tych warunkach spiekania, Z tych samych przyczyn nie mozna bylo przeprowadzac redukcji mieszanin siarcza¬ nów wapnlilowców i siarczany glinu.Zestawiajac powyzsze nalezy tedy stwierdzic, ze z mineralów glinkowych wzglednie z .wytworzonego z nich siarcza¬ nu i^linii nie mozna bylo dotychczas otrzy¬ mywac czystego tlenku glinu przez stoso¬ wanie redukcji w obecnosci siarczanów po- tasowców lub wapniowców i przechodzenie poprzez glinian, przy czym nie osiagano* zadowalajacego odzyskiwania siarki pod postadia S02f co ma decydujace znaczenie pod wzgledem oplacallnosci sposobu.Stwierdzono, ze mozna uniknac wymie¬ nianych na poczatku trudnosci, jezeli re- dukqje mieszanin mineralów glinkowych, np. baufesyltu, alunitu, siarczanów glinu lub siarczynów glinu, z zastosowaniem siarcza¬ nów potasowców ii (lub) wapniowców, przeprowadza sie stopniowo w temperatu¬ rach do 1000—1300° unikajac spiekania.Slosuje sie przy tym w znany sposób sta¬ le wzglednie ciekle i (Ikilb) gazowe ilub tez stale i ciekle srodki redukujace, przy czym material w temperatuirach powyzej okolo 800—1000° styka sie obok srodków redukujacych równiez i z para wodna lub dwutlenkiem wegla. Poniewaz chodzi o to, aby glówna czesc redukcji przeprowadzac w mozliwie niskich temperaturach, przy czym jednoczesnie mozliwie duza ilosc siarki ma uchodzic bezposrednio jako S02f wilec material ojgrzewa sie w pierwszej strefie pieca dio temperatury okolo 600— 700°, w drugiej — do temperatury okolo 1000° i w trzeciej — do temperatury oko¬ lo 1000—1300°, przy czym pierwsza strefa dziala celowo z lekka utleniajaco, druga przy zastosowaniu wegla — obojetnie, a trzecia — redtikuljaco, Przy uzyciu tylko gazowych srodków redukujacych stosuje sie je W drugiej strefie w niedomiarze, aby uniknac redukcji utworzonego dwutlenku siarki. Rediikcje koncowa nalezy przepros wadzac dopiero w temperaturach powyzej 1000°, aby mozliwie calkowicie uniknac tworzenia sie siarczku sodu. Mianowicie, jezeli proces prowadzi ^sie tak, ze prak¬ tycznie biorac powstaje 'tylko dwutlenek siarki, wówczas uzyskuje sie i te korzysc, ze z góry unika sie powstawania tleno- siarczku wegla i innych zwiazków, beda¬ cych truciznami kontaktowymi w procesie wytwarzania kwasu siarkowego. Dzieki te¬ mu zostaje uproszczony nadzór nad pier¬ wsza strefa utleniajaca.Stosunek ilosciowy C do SO* wynosi okolo 1 : 1—(2, to znaczy, ze w drugiej stre¬ fie wegiel znajduje sie równiez w niedo^ miarze, a to w celu mozliwego ulatwienia powstawania SO^. Produkt az do tempera¬ tury 1000° sklada sie przewaznie z glinia¬ nu potasowica i (luih) glinianu wapniowca.Poniewaz przy tym wieksza czesc siarki zo¬ stala juz odpedzona, wiec mozna bez oba¬ wy spowodowania spieczenia ogrzac do temperatury okolo 1200—1300°, przy czym przy ipornJdcy pary wodnej wzglednie dwu¬ tlenku wegla uzyskuje sie calkowita prze¬ miane przy jednoczesnym uwolnieniu resz- )ty siarki. Siarkowodór powstajacy ewen¬ tualnie przy tym zostaje spalony na dwu¬ tlenek siarki w strefie utleniania, przez która przeplywa.Stosunek ilosciowy Al2Os : Na20 wzgle¬ dnie CaO : C w mieszaninie wynika z roz¬ wazan nastepujacych.W przypadku mieszaniny o stosunku AI203 : Na20 = 1 : 1, a praktycznie biorac 1 : 1,1—1,2, przy uwzgledniieniu obecnosci tlenku zelazowego i tlenku tytanu, powstan ly ^glinian sodu nie daje sie calkowicie rozr puscic w wodzie, poniewaz czesc glinianu ulega przy tym rozszczepieniu hydrolliltycz- nemu. Jednakze w przypadku zastosowa¬ nia mieszania mozna calkowita ilosc glinu otrzymac w roztworze, Przy zastoso- — 2 —W£niu siarczanów WapnloWców stosunek Al203 : CaO wynosi 1:1 do 1 : okolo 3, sto¬ sownie do miozliwydH glinianów CaO . AI203, 2 CaO . Al203 i 3 CaO . A/203.Przy wiekszym sitosunku AI203 : Na20 na¬ lezy oczywiscie isitosowac odpowiednio wie¬ cej wegla.Al203 : Na20 : C = 1 : 1 : 2—4 A/203 : Na20 : C = 1 : 1,5 : 2,25—4,5 itd.Rodzaj uzywanego wegla ma równiez pewne znaczenie; najlepiej nadaje isie czy¬ sty koks, przy czym w przypadku .stoso¬ wania go uzyskuje sie okolo 90—95% ca¬ lej ilosci siarki bezposrednio pod postacia S02. Mozna jednak równiez stosowac kaz¬ dy inmy^cdlowo ubogi w popiól gatunek we¬ gla, przy czyim najlepiej nadaja sie wegle dbogie w skladniki lotne i popiól.Do rediukcji stosuje sie celowo piec obrotowy z jednostronnym zamknieciem szczelnym na gaz, do którego mozna do¬ prowadzac gaz i powietrze w rozmaitych miejscach. Jest rzecza jasna, ze mozna równiez stosowac i inne piece, np. piece szybowe, o ile doprowadzanie gazu i po¬ wietrza uskutecznia sie w sposób odpowia¬ dajacy powyzszym warunkom. W piecu wytwarza sie przy tym pozadane strefy przez odpowiednie regulowanie doplywu gaz,u i powietrza.Jezeli rozkladiowi poddaje sie bauksyt, zawierajacy krzemionke, wówczas dodaje sie w znany sposób CaO lub tez CaSO^ w ilosci odpowiadajacej Si02.Przyklad I. Mieszanine 342 czesci (w Ilosc wegla jest zawarta korzystnie p<^ miedzy wartosciami wynikajacymi z naste¬ pujacych równan: przdliczienilu na suchy material) siarczanu (glinu zawierajacega zelazo, 142 czesci siar¬ czanu sodu i 30 czesci koksu (85% C) wprowadza sie po stronie zaladowania do pieca obrotowego, ogrzewanego gazem wodnym. Przez odpowiednie uregulowanie doprowadzania gazu i powietrza w piecu wyttwarza sie 3 strefy, przy czym nasta¬ wienie palników kontroluje sie kazdorazo¬ wo za pomioica analizy gazów. W pierwszej, górnej strefie pieca utrzymuje sie niewiel¬ ki nadmiar powietrza, druga strefa jest obojetna, a w trzeciej utrzymuje sie wa¬ runki slabo redukujace. Gaz uchodzacy z pieca zawiera okolo* 10% S02 i 1% 02, reszte stanowi para wodna, dwutlenek we- gla i azot; uchodzacy gaz nie zawiera in¬ nych zwiazków siarki. Produkt jest calko¬ wicie zredukowany, zawiera niewielkie ilo-,. sci weglanu oraz zelazo jako nierozpu¬ szczalny siarczek zelazawy, który dzieki swej pirofor^icznósci przemienia. sie w tle¬ nek zelazowy wskutek zetkniecia sie z fk*- wietrzem. Glinian traktuje sie przeciwpra- dowo rozltworem dó~wytracania, przy czym otrzymuje sie roztwór praktycznie biorac zupelnie wolny od siarczku i zelaza. Na^ stepnie przerabia sie g< wedlug znlanyclh sposotów na czysta glinke i weglan sodu wz^ledriie wodorotlenek sodu. Gazy opu¬ szczaj aoe piec miesza sie z 40—50% po¬ wietrza i za pomoca sposobu komtakitowe- 1) A/2(SOJ3 -+ 1,5 C = Al203 + 3 S02 + 1,5 C02 Na2S04 + 0,5 C = Na20 + S02 + 0,5 C02 A/2(SOJ3 + Na2SOt + 2 C = Al203Na20 + 4 S02 + 2 C02 2) A/2(SOJ3 + 3 C .= Al203 + 3 S02 + 3 CO Na2S04 + C = Na20 + S02 + CO At2{S04)3 + Na2SO, + 4 C = Al203Na20 + 4 S02 + 4 CO - 3 -go przerabia na kwas siarkowy, który sie stosuje dio noweigo procesu rozkladania.Zamiast wspomnianego powyzej gazu wod¬ nego mozna równiez stosowac np. wodór, gaz swietLay, gaz generatorowy, pyl we¬ glowy i podobne materialy.Jezeli w procesie stosuije sie wedlug przyklada niniejszego temperatury konco¬ we okolo 1200°, to nailezy wziac pod uwa¬ ge, ze rozltwory glinianowe zostaja zanie- czysziczlone siarczanem sodu utworzonym z siarczanu zelazowego. Jezeli jednak tem¬ peratury podwyzszy sie do okolo 1300°, wówczas siarka z siarczku zelaza zostaje tez odpedzona, tak iz pozostaje jedynie tlenek zelazowy.Przyklad II, Do pieca obrotowego, ogrzewanego paleniskiem na pyl weglowy, laduje sie mieszanine 666 czesci siarczanu glinu [A/2(S04)3, 18 H20] zawierajacego zelazo, 272 czesci siarczanu wapnia i 32 czesci koksu z wegla kamiennego. Przez odpowiednie regulowanie doprowadzania gazu i powietrza wytwarza sie 3 strefy (o temperaturze koncowej okolo 1300°), których stan kontroluje sie za pomoca ana¬ lizy gazów. W pierwszej, górnej strefie pa¬ nuja warunki utleniajace, w sredniej -— obojetne, a w ostatniej — redukujace. Gaz uchodzacy z pieca zawiera obok pary wod¬ nej, dwutlenku wegla i azotu okolo 10% dwutlenku siarki i 1% tlenu. Powstaly po redukcji spieczony glinian wapniowy jest praktycznie biorac calkowicie pozbawiony siarki i zawiera obok tlenku zelazowego je¬ dynie takie zanieczyszczenia, jak popiól z wegla. Produkt po rozdrobnieniu daje sie z latwoscia lugowac. Mozna go wprowa¬ dzac na goraco do roztworu sody. Korzyst¬ nie jest przy tym stosowac nadmiar okolo 100% roztworu sodu, zawierajacego je¬ szcze nieco wodotlenku sodu, przy czym calowe jest prowadzenie procesu ^przeciw- pradowa Przyklad III. Mieszanine 666 czesci siar¬ czanu glinu zawierajacego zelazo, 104 cze¬ sci siarczanu wapnia, 31,3 czesci siarczanu sodu i 26 czesci koksu przerabia sie w spo¬ sób opisany w przykladzie II. PL

Claims (5)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób 'wytwarzania glinianów z mi-, neralów glinkowych, np. z bauksytu i alu- rftu, alllbo z wytworzonych z nich siarcza¬ nów albo siarczynów glinu, za pomoca re¬ dukcji mieszanin tych zwiazków z siarcza¬ nami potasowców i (lub) wapniowoów, zna¬ mienny tym, ze redukcje przeprowadza sie za pomoca stalych i (albo) gazowych srod¬ ków stopniowo, bez spiekania, w tempera¬ turach do okolo 1300°C, przy czym glów¬ na irediuklcje przeprowadza sie w tempe¬ raturze ponizej okolo 1000°C przy niedo¬ miarze srodków redukujacych, a redukcje koncowa przeprowadza sie tylko przy po- molcy gazowych srodków redukujacych w dbeonosoi pary wodnej i (lub) dwutlenku wegla.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze material ogrzewa sie w strefie podgrzewania w warunkach lekko utlenia¬ jacych do temperatury okolo 600—700°C, w strefie redukcji glównej — do tempera¬ tury okolo 1000°C i w strefie redukcji kon¬ cowej — do temperatury okolo 1000— 1300°C.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1—2, zna¬ mienny tym, ze na 1 mol S04 stosuje sie mnliej, niz 1 mol C.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1—3, zna¬ mienny tym, ze przerabia sie materialy wyjsciowe, w których stosunek ilosciowy At203 : Na20 wynosi okolo' 1:1.
5. 5. Sposób wedlug zastrz, 1—3, zna¬ mienny tym, ze przerabia sie materialy wyjsciowe, w których stosunek ilosciowy Al203 : CaO wynosi okolo 1 : 1—3. I. G. Farlbenindustrie A k t i e n g e s e 1 1 s c h a f t Zastepca: inz, J. Wyganiowski rzecznik patentowy 41248—7547^111.44—100 PL