DE1592099B2 - Verfahren zur ausfaellung von aluminiumfluorid aus dessen uebersaettigten loesungen - Google Patents

Description

zu Beginn der Fällungsreaktion zur Gänze zugegeben wird oder indem das Aluminiumoxid zu einem Teil zur Hauptfällung und zum anderen Teil zur Restfällung zugegeben wird.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Verfahren aber auch zweistufig durchgeführt werden, indem die Ausfällung in zwei Stufen vorgenommen wird, indem in erster Stufe in an sich bekannter Weise als die Kristallisation förderndes Mittel Aluminiumfluoridtrihydrat und in zweiter Stufe Aluminiumoxid angewendet wird. Der Niederschlag aus der ersten Stufe kann vor der Fällung in der zweiten Stufe, z. B. durch Abfiltrierung, entfernt werden. Man kann aber auch den Filtriervorgang auslassen und die Lösung der ersten Stufe mit dem gebildeten'Niederschlag direkt zur Fällung in die zweite Stufe überführen.

Beispiel

1000 kg 5°/oige Flußsäure wurden mit Al(OH)₃ so vollständig umgesetzt Hierdurch entstand eine Lösung, die 70 kg AlF₃ enthielt. Dieser Lösung wurden 250 kg Al₂O₃ zugefugt Die Reaktion wurde 4 Stunden lang unter heftigem Rühren in Gang gehalten. Hierbei wurde der Gehalt an gelöstem AlF₃ auf etwa 1 kg reduziert.

Nach dem Filtrieren, Trocknen und Calcinieren wurden 319 kg eines Produktes erhalten, das 69 kg AlF₃ und 250 kg Al₂O₃ enthielt Dieses Produkt wurde als Rohmaterial für die schmelzelektrolytische Herstellung von Aluminium verwendet

Die Erfindung gestattet die Ausnutzung von Rohstoffen mit geringem HF-Gehalt Man kann infolgedessen mit Vorteil die HF-Lösung verwenden, die beim Waschen von Abgasen aus Aluminiumelektrolyseöfen mit Wasser anfallen. Diese Lösungen, die die Bezeichnung Turmsäuren führen, enthalten etwa 3 bis 5% HF.

Die Erfindung bietet auch die Möglichkeit zur Rückgewinnung des Fluors in Abgasen aus Aluminiumelektrolyseöfen. Es können aber auch andere HF-haltige Lösungen Verwendung finden, z. B. Lösungen, die sich durch pyrohydrolytische Spaltung von kohlenstoffhaltigen Abfallmaterialien der Aluminiumindustrie ergeben. Die Erfindung kann in Verbindung mit jeglicher niederkonzentrierter Lösung von HF zur Erzielung besserer Fällungsausbeuten Verwendung finden.

Claims (1)

1 592 099

* ²

tionskeim wurde eine Restkonzentration von etwa

r -D-U -^g A1F₃/1 erzielt. Dies entspricht einer Ausfällung

j Patentansprüche: _VOQ j^^ _{8Qo/o des} Fi_UOrgehaltes der Ausgangs-

(} lösung.

j! 1. Verfahren zur Ausfällung von Aluminium- S Es wurde nun gefunden, daß es möglich ist, die

jj fluorid aus übersättigten A1F₃-Lösungen unter Ausfällgeschwindigkeit von Aluminiumfiuorid zu er-

•j Anwendung eines die Kristallisation fördernden höhen und dessen Restkonzentration zu vermindern

! Mittels, dadurch gekennzeichnet, daß und demgemäß reichere Ausbeuten zu erzielen, wenn

die Ausfällung in Gegenwart von Aluminiumoxid als die Kristallisation förderndes Mittel nicht

< vorgenommen wird, indem bei Einsatz von han- io AlF₃ · 3 H₂O, sondern Al₂O₃ angewendet wird.

j delsüblicher Tonerde diese in einem ziemlich gro- . Auf dem Gebiet der Herstellung von AlF₃ · Al₂O₃

; ßen Überschuß anzuwenden ist und .bei Einsatz ist es aus der USA.-Patentschrift 3 006 724 bekannt,

' von niedercalcinierten, reaktiveren Aluminium- AlCl₃ und CaF₂ miteinander umzusetzen und in

oxidtypen diese in erheblich geringerem Über- erster Verfahrensstufe AlF₂Cl und CaCl₂ herzustel-

schuß bis herunter zur stöchiometrischen Menge 15 len und das AlF₂Cl mit Al(OH)₃ zu 3 AlF₂OH und

angewendet werden. AlCl₃ umzusetzen. Es handelt sich hierbei um eine

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- chemische Umsetzung unter Einsatz von Al(OH)₃

kennzeichnet, daß die Ausfällung in zwei Stufen und nicht um die physikalische Anwendung von

vorgenommen wird, indem in erster Stufe in an Al(OH)₃ zum Zwecke der Fällung. Dieses bekannte

sich bekannter Weise Aluminiumfluorid-Trihydrat 20 Verfahren unterscheidet sich außerdem von dem Ver-

und in zweiter Stufe Aluminiumoxid angewendet fahren der Erfindung dadurch, daß AI(OH)₃ nicht

werden. auf AlF₃, sondern auf AlF₂Cl zur Einwirkung gebracht wird. Auch muß bei dem^- bekannten Verfahren der zweiten Verfahrensstufe streng darauf geach-

25 tet werden, daß die Umsetzung zwischen AlF₂OH

und AlCl₃ in dem bestimmten pH-Bereich von" 1,2 bis 4 ausgeführt wird. Ein weiterer Unterschied zwischen den bekannten Verfahren und dem der Erfin-

Die Erfindung betrifft die Ausfällung von Alumi- dung liegt darin, daß erst in der dritten Verfahrensniumfluorid aus dessen übersättigten Lösungen. 30 stufe aus AlF₂OH in einem Calcinierofen AlF₃ und Aluminiumfluorid wird im allgemeinen dadurch Al₂O₃ entsteht. Schließlich lehrt die genannte USA.-hergestellt, daß aus einer übersättigten Lösung von Patentschrift auch noch, daß Aluminiumhydroxid Aluminiumfluorid AlF₃-SH₂O ausgefällt und dieses und Aluminiumchlorofluorid entweder in stöchio-Hydrat getrocknet und calciniert wird. metrischen Verhältnissen oder mit einem Überschuß Die übersättigte Lösung von Aluminiumfluorid 35 an Aluminiumchlorofluorid gegenüber Aluminiumwird im allgemeinen durch Umsetzung von Stoffen hydroxid anzuwenden sind.

wie Aluminiumhydroxyd, Bauxit oder Aluminium- Der Klarheit wegen sei auch noch hervorgehoben, metall mit fluorhaltigen Rohstoffen wie HF, H₂SiF₆ daß bei dem bekannten Verfahren Aluminiumhergestellt. Die Fluorkonzentration in den fluorhalti- hydroxid, bei dem Verfahren der Erfindung hingegen gen Rohstoffen liegt bei den bekannten Methoden 4° Aluminiumoxid eingesetzt wird,
verhältnismäßig hoch und ist von einer Größenord- Das Verfahren der Erfindung zur Ausfällung von nung, die etwa 15 % HF entspricht. Wenn eine Säure, Aluminiumfluorid aus übersättigten A1F₃-Lösungen die 15% HF enthält, mit Al(OH)₃ reagiert, enthält unter Anwendung eines die Kristallisation fördernden die resultierende Lösung etwa 220 g AlF₃/!. Beim Mittels ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ausfäl-Ausf allen von Aluminiumfluorid aus einer übersät- 45 lung in Gegenwart von Aluminiumoxid vorgenommen tigten Lösung bilden sich Produkte mit unterschied- wird, indem bei Einsatz von handelsüblicher Tonerde Iichem Gehalt an Kristallwasser. Zur Erzielung der diese in einem ziemlich großen Überschuß anzuwenbestmöglichen Fällung wird die Fällung im allgemei- den ist und bei Einsatz von niedercalcinierten reaktinen im Temperaturbereich von 75 bis 100° C durch- veren Aluminiumoxidtypen diese in erheblich geringeführt. 50 gerem Überschuß bis herunter zur stöchiometrischen

Es ist bekannt, daß die Ausfällgeschwindigkeit bei Menge angewendet werden.

Zugabe von Kristallisationskeimen von AlF₃-3 H₂O Bei der Anwendung von handelsüblicher Tonerde

steigt. muß man einen ziemlich großen Überschuß an Ton-

Im Temperaturgebiet von 75 bis 100° C beträgt . erde gegenüber Aluminiumfluorid anwenden. Jedoch

die Löslichkeit des Aluminiumfluorids etwa 10 bis 55 bei der Anwendung von niedercalcinierten reaktive-

15 g AlF₃/!. Es hat sich jedoch in der Praxis erwie- ren Oxidtypen ist der Überschuß erheblich geringer

sen, daß die Fällungsreaktion aufhört oder eine sehr und kann bei einigen Qualitäten auf stöchiometrische

geringe Geschwindigkeit annimmt, wenn eine Kon- Mengen zurückgehen, wobei trotzdem praktisch eine

zentration von etwa 20 bis 30 g A1F₃/1 erreicht ist. quantitative Fällung des Aluminiumfluorids erziel-

Dies besagt, daß man bei der Anwendung einer Aus- 60 bar ist.

gangslösung mit etwa 200 g AlF₃/! einen Füllungs- Wenn der Zusatz an Al₂O₃ groß genug ist, ver-

grad bis zu 90 % erzielen kann. Bei einer Ausgangs- läuft die Fällungsreaktion mit zufriedenstellender

lösung mit niedrigerem Fluorgehalt liegt der Fäl- Geschwindigkeit bis auf etwa 1 g AlF₃Zl. Legt man

lungsgrad niedriger. Bei Anwendung von 5%iger z.B. 5%iges HF entsprechend einer übersättigten

Flußsäure als fluorhaltigem Rohstoff können über- 65 Lösung mit etwa 70 g A1F₃/1 zugrunde, so kann man

sättigte Lösungen hergestellt werden, die etwa 70 g auf diese Weise 99% des Fluorgehaltes gewinnen.

AlF₃/! enthalten. Durch Fällung dieser Lösung bei Das Verfahren der Erfindung kann einstufig durch-

90° C unter Zusatz von AlF₃-3 H₂O als Kristallisa- geführt werden, indem das Aluminiumoxid entweder