DE1036238B - Verfahren zur Herstellung von reinstem Aluminiumhydroxyd - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von reinstem Aluminiumhydroxyd In verschiedenen Industrien wird in zunehmendem Maße ein besonders reines Aluminiumoxyd benötigt. Dieses kann auf bekannte Weise hergestellt werden, indem Rein- oder Reinstaluminium mit einer wäßrigen Quecksilbersalzlösung amalgamiert und dann durch Behandlung mit Wasser in Aluminiumhydroxyd verwandelt wird, das durch Glühen in das wasserfreie Oxyd übergeführt werden kann. Dieses Verfahren ist sehr langwierig und umständlich. Der Angriff des Wassers auf das amalgamierte Aluminium geht nur langsam vor sich; das Verfahren kann deshalb nicht kontinuierlich durchgeführt werden, so daß für größere Umsätze große Apparaturen notwendig sind. Zudem ist das Arbeiten mit Quecksilber unangenehm. Es wird auch ein Produkt erhalten, das mit geringen Mengen Quecksilber, in freier Form und als Oxyd, verunreinigt ist.
• Es ist auch bekannt, reines Aluminiumhydroxyd durch Hydrolyse von Aluminiumalkoholaten (Aluminiumalkoxyverbindungen) herzustellen. Die Herstellung der Alkoholate ist jedoch nicht in allen Fällen einfach und billig. Es ist so, daß die Alkoholatbildung mit den höheren Alkoholaten leichter und mit den billigen, niedrigen Alkoholaten am schwersten vor sich geht. Das Aluminium muß für die Alkoholatbildung mit Jod, Quecksilbersalzlösung oder Aluminiumchlorid aktiviert werden. Diese Aktivatoren sind aber eine Quelle für Verunreinigungen im Hydrolyseprodukt. Die Hydrolyse des Alkoholates wird üblicherweise mit einem Überschuß an Wasser durchgeführt. Zur Rückführung des Alkohols in den Produktionskreislauf muß deshalb ein Wasser-Alkohol-Gemisch getrennt werden. Es wurde schon vorgeschlagen, zu diesem Zweck einen höheren, in Wasser schwerlöslichen Alkohol, z. B. Amylalkohol zu verwenden, aber auch aus diesem Alkohol müssen die Wasseranteile durch Destillation entfernt werden, wenn man den Alkohol wieder verwenden will.
• Erfindungsgemäß wird nun reinstes Aluminiumhydroxyd dadurch gewonnen, daß als Aluminium-alkoxyverbindung ein Aluminium-monoalkylglykolat der Hydrolyse unterworfen wird. Die Aluminium-monoalkylglykolate sind alkoholatähnliche Verbindungen, bei denen Aluminium mit 1 bis 3 Mol Glykolmonoalkyläther über deren freie OH-Gruppe verbunden ist. Als Glykole kommen neben dem einfachsten, dem Äthylenglykol, auch die höheren Glykole in Frage, z. B. Propylenglykol und Butylenglykol oder die polymeren Glykole, z. B. Diäthylenglykol, deren eine OH-Gruppe mit Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Butyl- oder einem höheren, einwertigen Alkohol veräthert ist. Es hat sich gezeigt, daß diese Aluminiumverbindungen durch einfaches Auflösen von Aluminium in einem Glykolrnonoalkyläther unter Wasserstoffentwicklung nach folgender Gleichung:

  Al +3HO-CHZ-CHZ-OCH3

  --#, Al (0 - CH, - CH, - O C H3)3 +11/z Hz

  hergestellt werden können. Der Äthylenglykol-monomethyläther löst Reinaluminium (99,5 °/o) schon bei 60° C vollständig auf. Die Äthyl-, Propyl- und Butyläther lösen Reinaluminium beim Erhitzen auf Siedetemperatur. Die Reaktion setzt nach einer gewissen Inkubationszeit unter Wärmeentwicklung ein. Die Inkubationszeit kann aber wesentlich abgekürzt werden, wenn man dem Lösungsmittel schon gebildetes Aluminium-monoalkylglykolat zusetzt, z. B. 1 °/a, bezogen auf die Menge des eingesetzten Al. Reinstaluminium (99,99 °/o) wird durch Äthylenglykolmonomethyläther schon bei Zimmertemperatur nach einer Inkubationszeit von etwa 72 bis 120 Stunden j e nach Bedingungen angegriffen.
• Zur Herstellung der Aluminium-monoalkylglykolate benötigt man keine Aktivatoren wie bei der gewöhnlichen Alkoholatbildung, so daß die Reinheit des durch Hydrolyse gebildeten Aluminiumhydroxydes praktisch nur von der Reinheit des verwendeten Aluminiums abhängig ist. Es werden keine Verunreinigungen durch Aktivatoren, z. B. Quecksilber und Chlor, eingeführt. Magnesium, Calcium und Natrium als mögliche Verunreinigungen des Aluminiums werden ebenfalls gelöst und mit dem Aluminiumhydroxyd ausgefällt. Dagegen bleiben die Hauptverunreinigungen Eisen, Zink, Titan und Silicium ungelöst und können von der Reaktionslösung abfiltriert werden. Von besonderer Bedeutung ist die Abwesenheit von Eisen im Hydrolyseprodukt. Bei der Amalgammethode werden sämtliche im Aluminium vorhandenen Verunreinigungen mit dem Aluminiumhydroxyd ausgefällt; zur Herstellung von reinstem Hydroxyd muß deshalb auch von Reinstaluminium ausgegangen werden. Dagegen ist es beim erfindungsgemäßen Verfahren je nach Anforderung auch möglich, nur von billigerem Reinaluminium auszugehen, dessen wesentliche Verunreinigungen Eisen, Silicium und Titan nicht ins Hydrolyseprodukt gelangen. Bei Verwendung von Reinstaluminium entstehen dank der geringeren Verunreinigungen niedrigere Filtrationskosten gegenüber der Verwendung von Reinaluminium bei höherem Einstandspreis des Reinstaluminiums.
• Die Hydrolvse kann entweder mit der stöchiometrischen Menge Wasser oder mit einem Wasserüberschuß durchgeführt werden. In beiden Fällen fällt weißes Aluminiumhydroxyd aus, das abfiltriert und in bekannter Weise getrocknet und zu Aluminiumoxyd geglüht werden kann. Bei Zugabe der stöchiometrischen Menge Wasser zum Aluminium-monoalkylglykolat fällt neben Aluminiumhydroxyd Glykolmonoalkyläther an

  Al (O - C H2 CH, - O C H3)3 -f-- 3 H,0

  -- 3. Al (OH)3+3HO-CH2-CH2-OCH3,

  der praktisch wasserfrei ist, da ja alles Wasser für die Hydrolyse benötigt wird, und der nach einer einfachen Trocknung mit Silicagel wieder zur Auflösung von neuem Aluminium verwendet werden kann. Dieses Alkylglykol enthält etwas Aluminium-monoalkylglykolat gelöst, das bei der folgenden Lösungsreaktion als Aktivator wirkt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß das ausfallende Hydroxyd gewisse Mengen Lösungsmittel und Aluminiumglykolat einschließt, die verlorengehen. Nur das Lösungsmittel kann bei der Trocknung des Hydroxyds wieder zurückgewonnen werden.
• Günstiger ist die Hydrolyse mit einem Überschuß an Wasser. Es fällt ein leichter filtrierbares Produkt an, und das Lösungsmittel-Wasser-Gemisch kann durch eine einfache Destillation getrennt werden, da der Siedepunkt des Äthylenglykol-monomethyläthers bei 135° C und die Siedepunkte der höheren Äther noch höher liegen. Beispiel l 54 g Reinstaluminium in Form von Schnitzeln trägt man portionsweise in 456 g, auf 60° C erwärmtes Methylglykol ein und läßt es reagieren. Das entstandene flüssige Reaktionsprodukt wurde von ungelöstem Eisen und Silicium heiß abfiltriert und mit der doppelten stöchiometrischen Menge Wasser versetzt. Das ausgefällte Aluminiumhydroxyd wurde abfiltriert, getrocknet und bei 1300° C geglüht, wobei in praktisch quantitativer Ausbeute 102 g Aluminiumoxyd A1203 erhalten wurden.
• Beispiel 2 27 g Reinstaluminium wurden eng gefaltet und in 4-oder 8fach gefaltetem Zustand in Streifen geschnitten, und zwar so, daß die Streifen durch- die sich verzahnenden Schnittkanten zusammenhingen. Mehrere solcher Streifenbündel wurden in einem Erlenmeyerkolben dicht nebeneinander gelegt und mit 228 g Methylglykol übergossen. Bei völlig wasserfreiem Methylglykol tritt nach 3tägigem Stehen bei etwa 40° C eine Reaktion ein. Das Reaktionsprodukt wurde wie im Beispiel 1 aufgearbeitet.

Claims (2)

1. PATENTANSPROCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von reinstem Aluminiumhydroxyd durch Hydrolyse einer Aluminiumalkoxyverbindung, dadurch gekennzeichnet, daß Aluminium in einem mäßig erwärmten Glykolmonoalkyläther aufgelöst und das entstandene Aluminium-monoalkylglykolat nach Abtrennung unlöslicher Bestandteile hydrolysiert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflösung des Aluminiums im Glykolmonoalkyläther unter Zusatz von vorgebildetem Aluminium-monoalkylglykolat als Aktivator erfolgt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 801154, 883 744, 902263, 903 691, 909 934, 940 346.