DE198707C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

Bei der Herstellung von Tonerdeverbindungen aus Tonen hat man bisher die Tone

: entweder mit Mineralsäuren, besonders Schwefelsäure, oder mit Alkalibisulfaten behandelt. Diese Verfahren haben jedoch alle den Fehler, daß sie nicht kieselsäurefreie Präparate liefern und nicht ohne Aufwendung besonders hoher .. Kosten gute Ausbeute geben.

Dieses Verfahren wurde, theoretisch betrachtet, von J. Heibling im Jahre 1893 verbessert. Die Patentschrift 70549 beschreibt, nicht nur ein Verfahren zur Herstellung von Kalialaun aus Tonen mittels der Alkalibisulfatmethode, sondern auch eine Methode zur Darstellung von Tonerdehydrat aus Kalialaun, die billiger ist als die früher beschriebenen. Das Verfahren Heiblings besteht kurz darin,

^: daß eine Paste von Ton, Ammoniumsulfat und Kaliumsulfat/gemischt im Verhältnis von

so' ι Molekül Tonerde zu 3 Molekülen Ammoniumsulfat und 1 Molekül Kaliumsulfat, bis auf 300⁰ C. erhitzt wird, so daß sich Ammoniak entwickelt unter Bildung von Kalialaun. Die Reaktion hierbei besteht darin, daß bei der Erhitzung sich das Ammoniumsulfat zerlegt in Ammoniak, das sich verflüchtigt, und in Schwefelsäure, die sich mit dem Kaliumsulfat zu saurem schwefelsaurem Kali vereinigt. Diese letzte Verbindung vereinigt sich danach mit der Tonerde des Tones, so daß Kalialaun entsteht. Der hierbei entstandene Kalialaun wird dann nach Enteisenung mit gelbem Blutlaugensalz mit bei der Erhitzung entstandenem Ammoniak behandelt, so daß Tonerdehydrat ausfällt und eine Lösung von dem verwendeten Ammoniumsulfat und Kaliumsulfat wiedergewonnen wird. Dieses Verfahren unterscheidet sich also theoretisch von den früheren Alkalibisulfatmethoden dadurch, daß bei Hei b-Iing in ein und derselben Erhitzung teils saures schwefelsaures Kali für die Tonzersetzung, teils Ammoniak für die Ausfällung des Tonerdehydrates aus dem Kalialaun gebildet werden. Dieser Methode haften indessen folgende große praktische Übelstände an. Sie gibt eine schlechte Ausbeute, und die erhaltenen Präparate sind nicht genügend frei von Kieselsäure. Die Auswaschung des erhaltenen Aluminiumhydrates ist wegen der Schwerlöslichkeit des Kaliumsulfates nicht praktisch ausführbar ohne große Kosten; übrigens wird die Enteisenung auch zu teuer, wenn die Methode auf eisenhaltige Tone angewandt wird. Aus diesen Gründen hat die Methode Heiblings keine praktische Ver-55 Wendung erhalten. ■;

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, .^: das auf der bisher nicht bekannten Tatsache basiert, daß tonerdehaltige Substanzen, besonders Tone, direkt mit Ammoniumsalzen zersetzbar sind, und das nicht die beschriebenen Übelstände der Hei bl ing sehen Methode hat.

Im wesentlichen besteht das Verfahren darin, daß tonerdehaltige Substanzen, wie Tonerdesilikate, Bauxit, Kaolin, Feldspat usw., fein gepulvert, mit einem Ammoniumsalze innig

gemischt und darauf bis nahe zur Dissoziationsbzw. Reaktionstemperatur des letzteren erhitzt werden. Dabei zersetzt sich das Ammoniumsalz, unter Abscheidung von Ammoniak, und die Säure des Ammoniumsalzes zersetzt in statti nascendi die Tonerdeverbindungen derart, daß sich unter Abscheidung von Kieselsäure das entsprechende Tonerdesalz bildet.

Die tonerdehaltigen Substanzen können ίο roh oder in gebranntem Zustande (Schamotte) verwendet werden.

Von den Ammoniumsalzen eignen sich" namentlich diejenigen der Mineralsäuren.

Als das billigste Ammoniumsalz kommt für die Praxis inbesondere Ammoniumsulfat in . Betracht.

Verwendet man beispielsweise Ammoniumsulfat, so gestaltet sich das Verfahren wie folgt:

ao Man mischt .z. B. fein gepulverte Tone mit ebenso fein gepulvertem Ammoniurnsulfat sehr innig, bringt das Gemisch in geeignete Apparate und erhitzt zweckmäßig bei Gegenwart von überhitztem Wasserdampf allmählich durch irgendeine Wärmequelle auf die Reaktionstemperatur des Ammoniumsulfats. *

Die sich durch Entwicklung von Ammoniak

anzeigende Reaktion beginnt bei etwa 270°.

Praktisch treibt man die Temperatur bis auf ungefähr 400⁰, da die Reaktion dann er-. fahrungsgemäß bessere Resultate gibt. Bei

der Erhitzung findet folgende Reaktion statt:

35

40

Al₂ O₃ (Si Oj OJ 6

_{2 3}
= Al₂ (SOJ₃

j_x+ 3 (N HJ₂ S O, 6NH₃+ (SiOJ_x + Z

Tatsächlich verläuft die Reaktion aber nicht in dieser einfachen Weise, sondern das Aluminiumsulfat bildet im Augenblicke des Entstehens mit weiterem Ammoniumsulfat Ammoniakalaun, ein Doppelsalz, das bis zu etwa 400⁰ beständig ist und sich erst etwa bei und oberhalb dieser Temperatur derart zersetzt, daß das bis zu höherer Temperatur beständige Aluminiumsulfat entsteht.
Die Alaunbildung verläuft wie-folgt: '■ y.

:^; Al₂ (SOJ₃ + (NHJ₂ SO,

■;.: =2 (Al NHt 2 S O₄).

■ ^: Da nun Ammoniumalaun bekanntlich die

Eigenschaft besitzt, eisenfrei aus einer eisen-

j ^:: : : haltigen Lösung auszukristallisieren, wenn die

.-.■■■■ Lösung nicht mehr Ammoniumsulfat enthält als für die Bildung von AlNH₄ 2 SO, nötig

[■:'■ ist, so kann man diesen Umstand benutzen,

Γ 55 um eisenfreie Tonerdeverbindungen aus eisen-

[."'.'■ haltigen Materialien zu gewinnen. Darum

}.: arbeitet man so, daß alles Aluminiumsulfat

;: Animoniumalaun bildet; dazu hat man theo-

L retisch für 102 Gewichtsteile Tonerde 528 Ge-

t 60 wichtsteile Ammoniumsulfat zu nehmen.

Enthält aber die tonerdchaltigc Substanz neben Tonerde starke Basen, welche auch Sulfate bilden, so. muß die anzuwendende Menge von Ammonsulfat auch zur Deckung dieser Basen' ausreichen.

Die praktische Ausführung der Umsetzung verläuft zweckmäßig nach folgender Reaktion:

Al₂ 0.JSiOJ_x + 4(NHJ₂ SO, = 2 AlNH, 2 SO,+6 NH_S + 3 H₂ O (SiOJ

Der die Tonercleverbindung, je nachdem in Form von Ammoniumalaun (Al NH, 2 S OJ oder Aluminiumsulfat (Al₂ [SÖ,]₃), enthaltende feste Rückstand wird mit Wasser ausgelaugt. 75, Der Ammoniakalaun oder das Aluminiumsulfat geht dabei in Lösung, und als Rückstand hinterbleibt die unlösliche Kieselsäure und die hauptsächlichste Eisenmenge in Form von Oxyd.

Aus der Lösung gewinnt man den Animoniumalaun oder das Aluminiumsulfat beispielsweise durch Kristallisation.

Diese Salze können nun ohne weiteres als solche verwertet werden. Man kann sie jedoch auch nach hierfür bekannten Verfahren in andere Tonerdeverbindungen überführen.

Das bei der Reaktion entstehende Ammoniak kann in üblicher Weise kondensiert werden.

Zweckmäßig führt man es aber sofort wieder in Ammoniumsulfat über, indem man es durch Schwefelsäure absorbiert. Man kann auch die erhaltene Ammoniumalaun- oder Aluminiumsulfatlösung, eventuell nach Umkristallisieren der Verbindungen, zur Absorption des Ammoniaks benutzen. Das so gewonnene Ammoniumsulfat wird dann wieder in den Kreislauf zurückgeführt.

Bei der etwaigen Verarbeitung von Ammoniumalaun auf Al₂ O₃ in bekannter Weise durch Erhitzen kann man die entweichende Mischung von Ammoniak, Schwefelsäure und Wasser mit dem bei der Reaktion entstandenen Ammoniak kondensieren, wobei Rückbildung von Ammoniumsulfat stattfindet, so daß man auch hierbei einen Kreisprozeß erzielt.

. Die geringen Mengen an Alkalien, die im ..'■ Rohmaterial etwa vorhanden sind, gehen bei der Auslaugung als Sulfate in Lösung und können als solche in bekannter Weise nutzbar gemacht werden.

Um die Reaktion zu befördern und die Ausbeute an Tonerde zu erhöhen, empfiehlt es sich, die Erhitzung der Mischung von Ton und Ammoniumsulfat bei Gegenwart von überhitztem Wasserdampf vorzunehmen, weil dieser, wie bekannt, die Tone hydratisiert und die Löslichkeit der Tonerde dadurch- erhöht.

Dieser Zusatz von Wasserdampf regelt ferner die .Reaktionstemperatur, wenn· man eine schwankende Wärmequelle benutzt. wo

Ein weiterer Vorteil ist, daß das Ammoniak leichter entfernt und die Reaktionsfähigkeit der ^Schwefelsäure in statu nascendi erhöht wird.

Bei Verwendung anderer Ammoniumsalze gestaltet sich das Verfahren in der Ausführung ähnlich.

Wird aber z. B. Ammoniumchlorid benutzt, so muß man wegen dessen Flüchtigkeit in geschlossenen Gefäßen unter Druck arbeiten. Bemerkt sei schließlich noch, daß die Reaktionunverändert verläuft und nicht beeinflußt wird durch die Gegenwart von indifferenten Substanzen wie Calciumsulfat, Kalialaun, Kupferkies. Diese Stoffe nehmen an der Reaktion nicht teil, auch wenn sie durch Einfluß der Temperatur und des Wasserdampfes selber verändert werden.

Claims (2)

Patent-Anspküchh:

1. Verfahren zur Herstellung von Tonerdeverbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß tonerdehaltige Substanzen mit Ammoniumsalzen allein bis auf etwa 400⁰ C. er-'hitzt werden, so daß sich das Tonerdesalz der betreffenden Säure des Ammoniumsalzes unter Entwicklung von Ammoniak bildet.

2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Ammonsulfat.