DE1176108B - Verfahren zur Herstellung reinen Aluminiumammoniumalauns - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: COIf

Deutsche KL: 12 m - 7/76

Nummer: 1176 108

Aktenzeichen: J 20917IV a /12 m

Anmeldetag: 29. November 1961

Auslegetag: 20. August 1964

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung reinen Aluminiumammoniumalauns.

Für bestimmte Zwecke wird Aluminiumalaun mit hoher Reinheit angewendet. Zum Beispiel ist für die Herstellung von Aluminiumoxyd für synthetische Steine (Monokorundum) ein Aluminiumammoniumalaun erforderlich, der keine Schwermetallverbindungen, wie z. B. solche von Blei, Kupfer, Zink usw., enthält. Diese Metalle, die im Rohmaterial enthalten sind oder aus der Apparatur, in der Aluminiumammoniumalaun hergestellt wird, stammen können, verunreinigen immer das technische Produkt.

Zur Zeit werden einige Verfahren zur Herstellung reinen Aluminiumammoniumalauns angewendet, von denen eines auf der Herstellung von Aluminiumammoniumalaun aus sehr reinen Rohstoffen beruht. Bei diesem Verfahren wird das durch Hydrolyse des Natriumaluminats nach dem Bayer-Verfahren erhaltene Aluminiumhydroxyd in reiner, nach dem Kontaktverfahren erzeugter Schwefelsäure gelöst, wonach chemisch reines Ammoniumsulfat zugefügt und die Lösung zum Auskristallisieren des Alauns stehengelassen wird. Aus der Praxis ist es jedoch bekannt, daß sowohl das Aluminiumhydroxyd als auch die Schwefelsäure stets kleine Mengen von Eisensalz enthält, welches den auskristallisierten Alaun verunreinigt. Dieses Verfahren ist außerdem wegen der Notwendigekeit des Anwendens sehr reiner Reagenzien kostspielig.

Ein zweites in der Industrie angewendetes Verfahren zur Herstellung reinen Aluminiumammoniumalauns beruht auf mehrfachem Umkristallisieren technischen Alauns. Da diese Kristallisierung viermal durchgeführt wird und der Anfall aus jeder der Stufen etwa 70°/₀ beträgt, beläuft sich der gesamte Anfall auf kaum 25°/₀ im Verhältnis zu den Ausgangsrohstoffen. (Bei diesem Verfahren ist die Rückführung der Mutterlauge mit Hinsicht auf die in ihr angesammelten Verunreinigungen nicht üblich.) Dieses Verfahren ist kostspielig, wobei man wegen Isomorphie des Aluminiumammoniumalauns und anderen Alaunen ein von Eisen vollständig gereinigtes Erzeugnis nicht erhält.

Die vorstehend angeführten Mängel und Schwierigkeiten zeigen deutlich, daß keines von den bereits erwähnten Verfahren, auch wenn sie in der Industrie zur Zeit angewendet werden, als gute technologische Lösung angesehen werden können.

In der technischen Literatur sowie in Patentschriften sind zahlreiche Vorschläge zu finden, die darauf hinweisen, zum Ausfällen von Eisen-, Kupfer-, Blei- und dergleichen Verunreinigungen von Aluminiumsalzen Verfahren zur Herstellung reinen
Aluminiumammoniumalauns

Anmelder:

Instytut Chemii Ogolnej, "Warschau

Vertreter:

Dipl.-Chem. L. Zellentin, Patentanwalt,

Ludwigshafen/Rhein, Rheinstr. 25

Als Erfinder benannt:
Stanislaw Bretsznajder,
Dipl.-Ing. Janusz Porowski,
Dipl.-Ing. Jan Lis, Warschau

Beanspruchte Priorität:

Polen vom 14. Juli 1961 (96 951)

chemische Reagenzien zu verwenden. Als Reagenzien, die die Verunreinigungen in Gestalt von nicht löslichen Sedimenten ausfällen, wurden insbesondere Eisen-(II)- und Eisen-(III)-cyanverbindungen sowie Hydroxyde oder Sulfide vorgeschlagen. In der Praxis hat sich dieses Verfahren jedoch nicht bewährt, denn Eisen-(II)- und Eisen-(III)-cyanverbindungen sowie Sulfide und Hydroxyde von Schwermetallen werden in kolloidaler Gestalt ausgefällt. Das Abtrennen der Suspension von der Lösung ist in diesem Falle unmöglich, weil die Kolloide alle bei industriellen Einrichtungen verwendeten Filtertücher durchdringen. Im Zusammenhang damit hat das Verfahren des Ausfällens von Schwermetallsalzen in der Technik keine Anwendung gefunden.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der bisher unbekannten Tatsache, daß, wenn man bei der Herstellung des Alauns technisches Aluminiumsulfat verwendet und wenn man zur Lösung von technischem Aluminiumsulfat und Ammoniumsulfat Ammoniumsulfidlösung in einer solchen Menge zusetzt, die zumindest theoretisch der zum Ausfällen der Schwermetallverbindungen benötigten Menge entspricht, die Sulfide dieser Metalle samt dem Siliziumdioxyd in Gestalt eines Niederschlages ausfallen, der sich leicht von der Flüssigkeit trennen läßt. Hierbei ist das Aluminiumsulfat entweder von vornherein oder absichtlich durch Zugabe von Siliziumdioxyd verunreinigt, so daß nach Zusetzen von Ammoniumsulfat zwecks Alaunherstellung die SiO₂-Menge in der Lösung

^; ' ' ^J ■ · ■' 40.9 657/374

mindestens 0,003 Gewichtsprozent beträgt. Unter solchen Bedingungen erfolgt eine vollständige Reduktion des als Verunreinigung bestehenden Eisen-(III)-sulfats zum Eisen-(II)-sulfat, eine partielle Oxydation der Sulfidionen zum kolloiden Schwefel und ein gleichzeitiges Ausfällen der Schwermetallsulfide. Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren im Gegensatz zu den vorstehend erwähnten bekannten Verfahren der Fällung von Niederschlägen in kolloider Form erfolgt wegen der Anwesenheit kleiner Mengen von Siliziumdioxyd eine Koagulation der Suspension. Es bilden sich große Suspensionsteilchen, die ohne Schwierigkeiten weggesaugt oder auf eine andere bekannte Weise von der Alaunlösung abgetrennt werden können. Die Alaunlösung wird nach dem Abtrennen der ausgefällten Suspension der Kristallisierung überlassen. Zu bemerken ist, daß eine vollständige Reduktion des dreiwertigen Eisens zum zweiwertigen eine wesentliche Voraussetzung zur Herstellung reinen Aluminiumammoniumalauns ist.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung vollzieht sich die Koagulation der Suspension sowohl im Falle der Herstellung des Alauns aus einer aus mit Siliziumdioxyd verunreinigten Aluminiumsulfat und Ammoniumsulfat bestehenden Lösung als auch aus einer Lösung von mit Siliziumdioxyd verunreinigten Alaunkristallen.

Durch das Verfahren gemäß der Erfindung kann man reinen Aluminiumammoniumalaun auch aus hergestelltem fertigem technischem Aluminiumammoniumalaun, welcher kein Siliziumdioxyd oder eine nicht genügende Menge derselben enthält, herstellen, sofern gemäß der Erfindung zu der Lösung dieses Alauns zerkleinertes Siliziumdioxyd in einem Quantum von wenigstens 0,003% SiO₂ bezogen auf das Gewicht der Lösung, und danach Ammoniumsulfid zugefügt wird, wonach die ausgefällten Verunreinigungen von der Lösung abgetrennt werden.

40

45

Beispiel

20 kg technisches, 14,3% Al₂O₃ enthaltendes Aluminiumsulfat wurden in so viel Wasser gelöst, daß man 50 1 Lösung erhielt. Die Lösung enthielt in 1 1 0,34 g Siliziumdioxyd in Gestalt einer feinen Suspension. Die Suspension SiO₂ stammte aus dem als Rohstoff zur Herstellung technischen Aluminiumsulfats benutzten Ton. Zu der Lösung wurden 3,8 kg technisches Ammoniumsulfat zugefügt. Eine Analyse hat ergeben, daß die hergestellte Aluminiumammoniumalaunlösung in einem Liter folgende Bestandteile enthielt:

2,46 g Eisen(iri)-sulfat Fe₂(SO₄)₃, 0,22 g Kupfer(II)-sulfat CuSO₄, 0,18 g Blei(II)-sulfat PbSO₄,
0,03 g Mangan(II)-sulfat MnSO₄, 0,02 g Zinksulfat ZnSO₄.

Die Lösung wurde in zwei gleiche Partien geteilt.

a) Zu der ersten Partie der Lösung wurden 0,2 1 einer Ammoniumsulfidlösung mit etwa 50 g Ammoniumsulfid zugefügt, die durch Sättigen von Ammoniakwasser mit Schwefelwasserstoff hergestellt worden war. Unter intensivem Rühren der Flüssigkeit wurde ,1 Stunde lang bei einer Temperatur von 82⁰C und in einem dicht verschlossenen Behälter die Reaktion zwischen den die Lösung verunreinigenden Schwer-. metallverbindungen und dem Ammoniumsulfid durchgeführt. Diese Lösung wurde danach in einer an-

55 gewärmten Filterpresse mittels eines Tuches, auf welches Filterpapier aufgelegt war, filtriert. Das Filtrat wurde unter langsamem Rühren bis auf eine Temperatur von 24°C abgekühlt. Der isolierte kristallisierte Alaun wurde mittels einer Zentrifuge von dem Rest der Lösung abgetrennt und mit 2 1 kalten Wassers durchgewaschen. Man erhielt 9,72 kg Aluminiumammoniumalaun, was im Verhältnis zu dem eingesetzten Aluminiumsulfatquantum einer Ausbeute von 76% entspricht.

Die hergestellten Alaunkristalle waren schneeweiß und enthielten:

Fe 2 ■ 10"⁴ Gewichtsprozent Cu 4 · 10~^e Gewichtsprozent Pb nicht vorgefunden
Zn nicht vorgefunden
Mn nicht vorgefunden.

Das erhaltene Erzeugnis war also sehr rein.

b) Um festzustellen, ob das zerkleinerte, im Aluminiumsulfat enthaltene Siliziumdioxyd in bezug auf das Entfernen der Verunreinigungen (Schwermetalle) von wesentlicher Bedeutung ist, wurde die zweite Partie der Lösung vor der Raffination einer sehr genauen, mit Tuch und Filterpapier in einer Filterpresse durchgeführten Filtration unterzogen. Das erhaltene vollständig klare Filtrat, frei vom Siliziumdioxyd, wurde, genau nach demselben Verfahren raffiniert, nach welchem die erste Partie der Lösung bearbeitet worden ist. Man erhielt fast genau dieselbe Gewichtsmenge von Aluminiumammoniumalaunkristallen, nämlich 9,64 kg, was einer Ausbeute von 75,9 % entspricht.

Der Alaun hatte eine graue Farbe und enthielt:

Fe 7,5 · 10~⁴ Gewichtsprozent

Cu 3,2 · IO-³ Gewichtsprozent

Pb 4 · 10~³ Gewichtsprozent

Mn 1,2 · ΙΟ"⁴ Gewichtsprozent

Zn nicht vorgefunden.

Aus dem Analysenvergleich der Proben a) und b) ist ersichtlich, daß das Ausfällen des Schwermetallsediments aus der Alaunlösung unter Mitwirkung der Siliziumdioxydsuspension zur Herstellung sehr reinen Alauns führt, was man beim Raffinationsverfahren ohne Siliziumdioxyd nicht erreichen kann.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Darstellung von reinem Ammoniumaluminiumalaun aus technischem Aluminiumsulfat unter Verwendung der entsprechenden Menge an Ammoniumsulfat, Fällung der darin enthaltenen Schwermetalle aus der wäßrigen Lösung dieser Salze mit Ammoniumsulfid, Abtrennen des Niederschlages und Kristallisieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Fällung in Gegenwart von mindestens 0,003 % feinkörnigem Siliziumdioxyd, bezogen auf das Gewicht der Lösung, erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus nicht calciniertem Ton, Bauxit od. dgl. hergestelltes Aluminiumsulfat verwendet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 730 636; USA.-Patentschrift Nr. 2 152 597; Gm el in, Bd. Al, Teil B, 8. Auflage, S. 258.

409 657/374 8.64 © Bundesdruckerei Berlin