DE167419C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE

Ein Produkt von der größten Verwendbarkeit für viele Industriezweige ist ein Aluminiumsulfat, welches bedeutend weniger Schwefelsäure enthält als der Formel Al₂ O₃ · 3 5O₃ entspricht. Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines in Wasser leicht löslichen kristallinischen Aluminiumsulfats, welches auf jedes Molekül ^1Z₂ O₃ nur zwei Moleküle SO_a enthält, dessen Formel also Al₂O₃' 2 SO₃ ist.

Es ist eine wohlbekannte Tatsache, daß die Tonerde der gewöhnlich benutzten Rohmaterialien — Bauxit und mineralisches Aluminiumhydroxyd des Handels — unter gewohnlichen Verhältnissen nicht in nennenswerter Menge in Lösungen von neutralem oder basischem Aluminiumsulfat löslich ist, wenigstens nicht ohne einen die gewerbliche Nutzanwendung ausschließenden Verlust an Al₂O₅ und 5O₃ in unlöslicher Form. Aus diesem Grunde enthalten die Aluminiumsulfate des Handels selten mehr als 3 oder 4 Prozent ihrer Gesamttonerde als basische Tonerde (d. h. als den Überschuß der Tonerde, welche theoretisch erforderlich ist, um mit der vorhandenen Schwefelsäure neutrales Sulfat zu bilden), es sei denn, daß eine höhere Basizität durch Zusatz von Soda, Magnesia oder einer anderen löslichen Base erzeugt worden wäre.

Das vorliegende neue Verfahren beruht auf folgender Erkenntnis:

Zur Erzeugung einer neutralen Lösung von Aluminiumsulfat durch Behandlung von Tonerde enthaltenden Rohmaterialien mit heißer Schwefelsäure unter Druck ist das Vorhandensein einer bestimmten Menge Tonerde erforderlich. Wenn außer dieser Menge Tonerde, welche erforderlich ist, um sich mit der verwendeten Schwefelsäure zu dem neutralen Aluminiumsulfat zu verbinden, ein Überschuß von ungefähr 15 bis 30 Prozent über die vorerwähnte Menge Tonerde zur Verwendung kommt, so wird ein sehr großer Teil dieses Überschusses an Tonerde als basisches Sulfat in Lösung gehen. In dieser Weise kann bei Verwendung von Bauxit eine Basizität von 10 bis 12 Prozent erhalten werden, d. h. eine Lösung, welche 10 bis 12 Prozent weniger Schwefelsäure enthält, als theoretisch nötig ist, um sich mit der in Lösung vorhandenen Tonerde zu neutralem Sulfat zu verbinden. Durch Anwendung eines größeren Überschusses von tonerdehaltigem Material kann man einen noch höheren Grad von Basizität erzielen, jedoch ist der Verlust an Tonerde größer, je größer der Überschuß des verwendeten Materials ist.

Das Wesen des neuen Verfahrens besteht also darin, daß von Beginn an ein Überschuß von Tonerde der Einwirkung von Schwefelsäure unter Druck ausgesetzt wird, wodurch eine basische Aluminiumsulfatlösung erhalten wird.

Die so gewonnene Lösung kann filtriert und eingedampft und das kristallisierte Sulfat daraus durch Abkühlung erhalten werden.

Beispiel:

2082 kg Bauxit, welche 65 Prozent Tonerde enthalten, werden innig mit 5677 kg Schwefelsäure von einem spezifischen Gewicht 1,475 bei 35⁰¹C. gemischt, die Mischung wird in einen mit Blei gefütterten Autoklaven abgelassen. In diesen wird dann Dampf eingelassen, bis der Druck auf 1,4 kg pro ι qcm steigt, worauf die Reaktionswärme genügt, die Reaktion zu vollenden, so daß der Dampf abgesperrt werden kann. Der Druck steigt schnell und erreicht ein Maximum von 5)5 kg pro ι qcm ungefähr 10 Minuten nach der Abstellung des Dampfes. Von ,diesem Maximum ab fällt der Druck allmählich in ungefähr 2 Stunden auf 2,8 kg pro 1 qcm. Der Inhalt des Autoklaven hat dann eine Basizität von 10,2 Prozent. Dieser Autoklaveninhalt wird dann in einen mit Blei gefütterten Behälter abgeblasen und bis auf ein spezifisches Gewicht von 1,3g bei 90⁰ C. verdünnt. Der Überschuß an Tonerde über die mit der vorhandenen Schwefelsäure zur Erzeugung des neutralen Sulfats nötige Menge Tonerde war 17 Prozent und der Verlust an ungelöster Tonerde, welcher sich aus der Basizität der Lösung berechnen läßt, war 5 Prozent von der sämtlichen zur Verwendung gekommenen Tonerde.

Jedoch geben die auf diese Weise erhaltenen Lösungen keine vorteilhaften Verhältnisse bezüglich der prozentualen Ausbeute an kristallisiertem, basischem Sulfat, da die Trennung des basischen, kristallisierenden Sulfats von dem gewöhnlichen oder neutralen Sulfat sich nicht leicht vollzieht, wenn die Basizität eine zu niedrige ist, was verständlich ist, wenn man in Betracht zieht, daß ζ. B. eine Basizität von 11 Prozent einer theoretischen Ausbeute von 33 Prozent der sämtlichen Tonerde als kristallisiertes, basisches Aluminiumsulfat entspricht.

Zur Erzielung einer vorteilhafteren und besseren Ausbeute an basischem Sulfat empfiehlt es sich, die Basizität noch mehr, auf 22 bis 28 Prozent zu steigern.

Eine solche Basizität wird leicht und praktisch erhalten, indem man zu Lösungen, die so stark basisch sind, als bei sparsamem Materialverbrauch praktisch erhältlich, genügend Kalk in feiner Zerteilung — besonders kommt hierfür Karbonat in Betracht — zusetzt. Das Calciumkarbonat, welches als Um-Setzungsmittel dient, wird derart hergestellt, daß CaO als gebrannter Kalk oder Hydrat feuchter Luft ausgesetzt wird, worauf sich die Kohlensäure der Luft mit dem Ca H₂ O₂ oder Ca O zu Calciumkarbonat verbindet. Anstatt den Kohlensäuregehalt der Luft zu benutzen, kann auch künstliche Kohlensäure verwendet werden. Das Calciumkarbonat, das vorzugsweise als Milch zur Verwendung kommt, wird zweckmäßig in eine heiße Lösung von basischem Aluminiumsulfat von einem spezifischen Gewicht von 1,35 bis 1,-10 unter ' lehhaftem Rühren eingebracht. Die entstehende Lösung kann dann leicht von den suspendierten unlöslichen Substanzen mittels einer Filterpresse oder in anderer geeigneter Weise getrennt werden. Da bereits bedeutende Basizität durch die frühere Lösung eines Überschusses von Al.₂O_a vorhanden ist, so ist nur ein geringer Zusatz von Calciumkarbonat nötig; es entsteht daher nur eine geringe Menge des niedergeschlagenen Calciumsulfate. Wenn die gewünschte Basizität nur durch Zusatz von Kalk hergestellt werden würde, so würde die Menge von unlöslichen Substanzen ein großer Übelstand sein. Für die im Beispiel zur Verwendung kommenden Mengen von Tonerde und Schwefelsäure ist 700 kg von Calciumkarbonat (wovon ungefähr 80 Prozent ausgenutzt werden) eine geeignete Menge. Die Basizität wird durch diesen Zusatz auf ungefähr 25 Prozent erhöht.

Eine heiße und starke Lösung von basischem Aluminiumsulfat zeigt bei längerem Stehen mit dem Niederschlag von Calciumsulfat die Neigung, eine unlösliche Form der Tonerde zurückzubilden ■■. und diese niederzuschlagen ; es empfiehlt sich daher, die basische Lösung tunlichst schnell von der suspendierten unlöslichen Substanz zu trennen. Das unveränderte neutrale Aluminiumsulfat hat eine merklich niederschlagende Wirkung auf das basische Sulfat, und aus diesem Grunde als auch, um die Arbeit des Entfernens der Unreinigkeiten zu erleichtern, ist es ratsam, den Prozentgehalt an basischer Tonerde nicht allzu sehr dem theoretischen von 33 Prozent zu nähern.

Die klare Lösung wird, nachdem sie —· am besten in Vakuumapparaten — bis zu einem spezifischen Gewicht von etwa 1,45 bei 70⁰C. eingekocht ist, gekühlt, um die Abscheidung der Kristalle von basischem Aluminiumsulfat zu bewirken. Eine Bewegung der Flüssigkeit während des Abkühlens beeinflußt die Bildung von Kristallen günstig. Wenn der entstandene Brei genügend abgekühlt ist, werden die Kristalle in bekannter Weise von der Mutterlauge getrennt. Die Mutterlauge, welche gewöhnliches Aluminiumsulfat zusammen mit etwas basischem Aluminiumsulfat enthält, kann in üblicher Weise zur Wiedergewinnung und Benutzung der wertvollen, in ihr enthaltenen Stoffe weiter behandelt werden.

Wenn das verwendete Aluminiumsulfat beträchtliche Mengen Eisenoxydsulfat enthält,

so ist es zweckmäßig, dieses zu Eisenoxydulsulfat zu reduzieren, da hierdurch die Qualität des. basischen Sulfats verbessert wird. Diese Reduktion kann bequem mittels eines Zusatzes von etwas Calciumsulfit in Gestalt von Sodarückständen zu der Flüssigkeit vor dem Filtrieren bewirkt werden. Dieser Zusatz steigert die Basizität und trägt auch zur Herstellung eines reinen Endproduktes bei,

ίο indem er bei Verwendung von arsenhaltiger Schwefelsäure das Arsen als Schwefelarsen abscheidet.

Das in der vorstehend beschriebenen Weise erhaltene kristallisierte, basische Aluminiumsulfat eignet sich vorzüglich zur Verwendung in verschiedenen Industriezweigen und zur Herstellung anderer Aluminiumverbindungen. Es ist leicht löslich in Wasser und kann leicht getrocknet werden, so daß man es mit einem sehr hohen Prozentgehalt
halten kann.

an Tonerde er-

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Verfahren zur Darstellung eines kristallisierbaren, basischen, in Wasser leicht löslichen Aluminiumsulfats

   ■ 2 SO_n

   dadurch gekennzeichnet, daß Tonerde im Überschuß von ungefähr 15 bis 30 Prozent über die mit der vorhandenen Schwefelsäure zur Bildung des neutralen Sulfats erforderliche Menge der Wirkung von unter Druck stehender heißer Schwefelsäure ausgesetzt und der erhaltenen Lösung eine genügende Menge Calciumkarbonat oder Calciumhydroxyd zugesetzt wird, um die Basizität auf ungefähr.20 bis 28 Prozent zu erhöhen.