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Verfahren zur Herstellung einer hoehreaktionsfähigen Tonerde.
Vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine hochreaktionsfähige Tonerde herzustellen. Diese ist für viele Industriezweige, hauptsächlich für die Papierindustrie, die grosse Mengen Aluminiumsalze gebraucht, von grosser Wichtigkeit. Die Herstellung von Aluminiumsalzen erfolgt heute durchweg aus Aluminiumhydroxyd, wie es z. B. nach dem bekannten Bayer-Prozess gewonnen wird.
Ein derartiges Aluminiumhydroxyd ist aber wenig reaktionsfähig. Seine Verarbeitung auf Tonerdesalze bereitet daher manche Schwierigkeiten, so dass die Industrien, die hauptsächlich Aluminiumsalze verbrauchen, in der Regel darauf verzichten, sich diese selbst herzustellen. Sie überlassen dies Spezialwerken, von denen sie die fertigen Salze beziehen, obgleich sie wissen, dass diese gewöhnlich verhältnismässig arm an Alla03 und daher mit hohen Frachtkosten belastet sind.
Die Erfindung weist nun einen Weg, der es ermöglicht, eine hochreaktionsfähige Tonerde herzustellen, die z. B. von den Verbrauchern von Aluminiumsalzen bezogen und von diesen selbst infolge ihrer Löslichkeit leicht in Aluminiumsalze umgewandelt werden kann. Eine solche hochreaktionsfähige Tonerde besitzt auch bemerkenswerte katalytische Eigenschaften und eine gute und schnelle Löslichkeit in geschmolzenen Salzen, z. B. in Kryolith, so dass sie ausser für die Aluminiumsalzfabrikation für manche andere Zwecke Verwendung finden kann.
Um diese hochreaktionsfähige Tonerde zu erhalten, lag es nahe, die bekannten hoehbasischen Aluminiumsulfite auf Tonerde zu verarbeiten, um so mehr, als bereits Verfahren bekannt waren, Tonerde aus diesen hochbasischen Aluminiumsulfiten zu gewinnen. So hat man beispielsweise bereits eine reine Tonerde aus einem hochbasischen Aluminiumsulfit der Zusammensetzung 5 Al203. 3 S02 durch Erhitzen auf eine Temperatur von über 9000 erhalten. Es ergab sich aber, dass die Tonerde, die aus diesen hochbasischen Aluminiumsulfiten gewonnen wurde, nicht reaktionsfähig war, so dass sie sich z. B. zur Weiterverarbeitung auf Aluminiumsalze nicht eignete.
Es wurde nun gefunden, dass man ein hochreaktionsfähiges Aluminiumoxyd erhalten kann, wenn man von dem einbasischen Aluminiumsulfit ausgeht, das man auf Temperaturen bis höchstens etwa 850 erhitzt.
Dieses einbasische Aluminiumsulfit war bis vor kurzem noch gänzlich unbekannt. Es ist eine feste kristallinische Verbindung, die auf 1 Mol Tonerde neben Wasser 2 Mol SO2 enthält, also die Formel A1203. 2 SOs aufweist. Sie wird in der Weise hergestellt, dass Aluminiumsulfitlösungen unter ganzer oder teilweiser Aufrechterhaltung ihres SO-GehaItes erhitzt werden, wobei auf 1 Mol Alla03 mindestens immer 2 Mol SO, vorhanden sein müssen.
Erhitzt man dieses einbasische Aluminiumsulfit, so beginnt oberhalb 1000 die Abspaltung von Wasser und schwefliger Säure. Die Erhitzung kann unter gewöhnlichem oder auch vermindertem Druck erfolgen. Sie geschieht zweckmässig unter Luftabschluss. Man kann die Abspaltung der schwefligen Säure auch durch Einleiten von inerten oder reduzierenden Gasen oder Dämpfen in das Erhitzungsgefäss oder Zugabe von Stoffen zum Kalzinationsgut, die solche erzeugen, unterstützen. Von etwa 300 an bis hinauf zu etwa 8500 hinterbleibt ein weisser pulveriger Rückstand, der einen Salzgehalt von etwa
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oder in wässeriger schwefliger Säure praktisch vollkommen. Geht man aber mit der Erhitzung noch höher hinauf, also über 8500, so verändert sich die innere Struktur der Tonerde.
Die Reaktionsfähigkeit der Tonerde lässt nach und die Säureloslichkeit fällt immer mehr, bis schliesslich gänzliche Säureunlös-
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das Auftreten der bekannten Interferenzlinien.
Die Erhitzung des einbasischen Aluminiumsulfits zwecks Bildung von Tonerde ist bereits an anderer
Stelle beschrieben, doch geschieht hier die Herstellung der Tonerde aus zwei auf verschiedene Weise her- gestellten einbasischen Aluminiumsulfiten, um den Beweis zu erbringen, dass totgebrannte Tonerde aus dem einen einbasischen Aluminiumsulfit ein anderes Schüttgewicht aufweist als die aus dem andern einbasischen Aluminiumsulfit gewonnene. Hier ist nicht erkannt, dass man eine hochreaktionsfähige
Tonerde erhalten kann, wenn man einbasisches Aluminiumsulfit auf Temperaturen, die nicht über 850 liegen, erhitzt.
Um den Unterschied in der Reaktionsfähigkeit der aus hochbasischen und der aus einbasischen
Aluminiumsulfiten gewonnenen Tonerde klarer hervortreten zu lassen, seien noch folgende Versuche angeführt :
Es wurden je ein hochbasisches und ein einbasisches Aluminiumsulfit bei 6000 C geglüht und dann die Löslichkeit bzw. die Lösegeschwindigkeit der Glühprodukte in überschüssiger 10% iger Schwefel- säure bei +40'bestimmt. Die Ergebnisse sind in der beiliegenden Zeichnung wiedergegeben. Die obere
Kurve zeigt die Lösuiigsverhältnisse (Löslichkeit und Lösegeschwindigkeit) der aktiven Tonerde, die aus dem einbasischen Aluminiumsulfit, und die untere die der Tonerde, die aus dem hochbasischen. Alu- miniumsulfit gewonnen ist.
Die Lösungsgeschwindigkeit der aktiven Tonerde aus dem einbasisehen
Aluminiumsulfit ist bedeutend grösser als die der Tonerde aus dem hochbasischen Ahiminiumsu1fit, denn während z. B. die erstere nach 1-5 Minuten bereits zu 50% gelöst ist, zeigt die letztere nach dieser Zeit noch kaum eine Spur einer Löslichkeit. Erst nach 40 Minuten sind 50% gelöst. Während ferner die
Tonerde aus dem einbasischen Aluminiumsulfit praktisch vollständig löslich ist, beträgt die Löslichkeit der Tonerde aus dem hochbasischen Aluminiumsulfit nur 81%. Die vollständige Lösung der ersteren tritt bereits nach 30 Minuten ein, während von der letzteren zu dieser Zeit erst 40% gelöst sind.
Wird einbasisdies Aluminiumsulfit auf Temperaturen von 1100 erhitzt, so gehen von der so gewonnenen Tonerde mit 10% iger Schwefelsäure selbst beim mehrstündigen Kochen nur 0'5% in Lösung.
Zur Gewinnung einer hochreaktionsfähigen Tonerde, die sich z. B. ohne Schwierigkeiten auf andere
Tonerdeverbindungen, namentlich auf Aluminiumsalze, weiterverarbeiten lässt, ist also die aus dem ein- basischen Aluminiumsulfit hergestellte weit besser geeignet als die aus dem hochbasischen Aluminium- sulfit durch ähnliche Kalzinationstemperaturen gewonnene.
Weitere Versuche ergaben, dass die selbst durch vorsichtig thermische Spaltung aus ändern
Aluminiumsalzen, z. B. Aluminiumnitrat, Aluminiumchlorid usw., gewinnbaren tonerdereichen Rück- stände nicht an die Reaktionsfähigkeit der durch Glühen von einbasischem Aluminiumsulfit gemäss vor- liegender Erfindung erhaltenen Tonerde heranreichen.