Aluminiumoxid

In verschiedenen Prozessschritten während des Raffinationsprozesses kommt Kalk zum Einsatz, um Bauxiterz in hochreines, pulverförmiges Aluminiumoxid (Al₂O₃) umzuwandeln, das als Ausgangsmaterial für Aluminiumschmelzen verwendet wird.

Beim Aufschluss von aluminiumhaltigem Bauxiterz wird Natriumhydroxid (NaOH), auch Ätznatron genannt, verwendet, um das Erz bei hohen Temperaturen und unter hohem Druck aufzulösen, um die Tonerde als lösliches Natriumaluminat zu lösen. Ein Teil der Siliziumdioxid-Mineralien löst sich ebenfalls auf und fällt als Sodalith, auch bekannt als Entkieselungsprodukt (DSP), wieder aus.

Dieser Fällungsprozess ist wichtig, da er Silikat aus der Lösung entfernt. Die Ausfällung von Kieselsäure als Sodalith führt jedoch auch zum Verlust von Natrium (Na⁺), das nicht als NaOH regeneriert werden kann. Um diesem Natriumverlust entgegenzuwirken, geben einige Anlagen gelöschten Kalk in den Aufschluss, wobei Ca(OH)₂ bewirkt, dass das gelöste Silizium als Hydrogranat ausgefällt wird, das eher Kalzium als Natrium enthält, wodurch der Natriumverlust durch Siliziumausfällungen verringert wird.

Das beim Aufschluss verwendete NaOH wird aufgrund von Reaktionen mit dem im Bauxiterz enthaltenen organischen Material und aufgrund der Reaktion mit CO₂ aus dem Kontakt mit der Luft in Na₂CO₃ umgewandelt.

Zu hohe Na₂CO₃-Konzentrationen wirken sich nachteilig auf die Aluminiumoxidauflösung aus. Ca(OH)₂ wird verwendet, um Na₂CO₃ in einer Kaustifizierungsreaktion in NaOH umzuwandeln, wodurch Na₂CO₃ reduziert und eine ausreichend hohe NaOH-Konzentration im Aufschluss aufrechterhalten wird, um die Ausfällung von Aluminiumoxid zu vermeiden.

Aluminiumoxid Bayer-Raffinerien verwenden die Filtration, um feine (<5 Mikrometer) schwebende Partikelverunreinigungen zu entfernen, die nicht durch die Schwerkraftabscheidung in Eindickern entfernt werden. Die Filtration erfolgt vor der Ausfällung von Aluminiumoxid (Al₂O₃) und zielt darauf ab, feine Eisen- und Kieselsäurepartikel zu entfernen.

Der Filtrationsprozess wird durch sogenannte „Filterhilfsmittel“-Partikel verbessert, die aus Tri-Calcium-Aluminat (Ca₃[Al(OH)₆]₂) bestehen, das durch Reaktion eines kleinen Nebenstroms der hochfesten Prozessflüssigkeit (bei 95 – 105 °C), die Natriumaluminat NaAl(OH)₄ enthält, mit Ca(OH)₂ hergestellt, das als Kalkmilch/Kalkschlamm hinzugefügt wird.

Das Bauxiterz enthält mehrere organische Komponenten, was auf die geringe Tiefe der Bauxitlagerstätten zurückzuführen ist. Beim Bayer-Verfahren werden die meisten organischen Stoffe schließlich zu Oxalat abgebaut.

Oxalat ist die feuerfesteste organische Verbindung und ein wichtiges Kontaminat in Bayer-Prozessraffinerien. Einige Anlagen verwenden gelöschten Kalk, um den Oxalatgehalt im Kreislauf durch Ausfällung als Calciumoxalat (CaC₂O₄.H₂O) zu kontrollieren.