DE2407922B2 - Verfahren zur Herstellung wäßriger Lösungen von basischen Aluminiumsalzen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung wäßriger Lösungen von basischen Aluminiumsalzen

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DE2407922B2 DE2407922A DE2407922A DE2407922B2 DE 2407922 B2 DE2407922 B2 DE 2407922B2 DE 2407922 A DE2407922 A DE 2407922A DE 2407922 A DE2407922 A DE 2407922A DE 2407922 B2 DE2407922 B2 DE 2407922B2
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Description

Die Erfindung betriftt ein Verfahren zur Herstellung wäßriger Lösungen von basechen Aluminiumsaizen, bei welchem eine Aufschlämmung von Aluminiumhydroxid und/oder eines Aluminiumtrioxid enthaltenden Minerals und Chlorwasserstoff- oder Salpetersäure mit einer solchen Geschwindigkeit durch ein indirekt bis mindestens zum Siedepunkt der jeweiligen wäßrigen Lösung der basischen Aluminiumsalze beheiztes Reaktionsrohr geleitet wird, daß sich die Aufschlämmung nicht absetzt.
Basische Aluminiumsalze der allgemeinen Formel:
worin X für ein Cl- oder NOj-Anion steht, 3/7 größer ist als /77 und das chemische Äquivalentverhältnis Al zu X, d. h. 3/7/3/7 — /n, im Bereich von etwa 1P. bis etwa 6 liegt, eignen Mittel.
Der als Koagulationsmittel zur Klärung von Abwässern, Imprägniermittel, Klebemittel und Schweiß steuernde Mittel.
Der Bedarf an solchen basischen Aluminiumsalzen hat in den letzten Jahren stark zugenommen.
Wäßrige Lösungen basischer Aluminiumsalze wurden bisher dadurch hergestellt, daß Aluminiumtrioxid und ekle Mineralsäure, wie Chlorwasserstoff* oder Salpetersäure, In einem mit Glas ausgekleideten Autoktaven chargenweise reagieren gelassen wurden. Da jedoch Aluminiumtrioxid mit Mineralsäuren schlecht reagiert, waren in der Regel zur Umsetzung der beiden Temperaturen über 1200C erforderlich. Nachteilig an bekannten, in einem mit Glas ausgekleideten Autoklaven durchgeführten Verfahren ist jedoch, daß die Umsetzung durch die Wärmeübertragung gesteuert wird, daß zur Beendigung der Umsetzung in der Regel eine extrem lange Zeit, z. B. 5 bis 20 si, erforderlich ist und daß sich der mit Glas ausgekleidete Autoklav kaum mit einem EiI)InB für die Aust'angsmateriaiien und
einem Auslaß für die Reaktionsprodukte versehen läßt, so daß die Umsetzung unmöglich kontinuierlich durchgeführt werden kann. Darüber hinaus ist die Durchführung des bekannten Verfahrens unzweckmäßig kostspielig, da die Auskleidung großdimensionierter Autoklaven mit Glas sehr teuer ist
Aus der DE-OS 21 07 970 ist ein Verfahren zur Herstellung sulfathaltiger, basischer Alumin'umchloride der allgemeinen Formel
[Al(OH)1Ck(SO4)^],,
wobei χ + y + ζ — 3 ist und y + ζ einen Wert zwischen 1 und 2 sowie ζ einen Wert zwischen 0,02 und 03 bedeutet in Form von wäßrigen Lösungen bzw. in
;5 fester Form, bekannt Es handelt sich also um ein Verfahren zur Herstellung basischer Aluminiumchloride, die zusätzlich noch Sulfationen enthalten. In einem Druckreaktor werden wäßrige Lösungen von Aluminiumchlorid mit festem Aluminiumhydroxid und mit Schwefelsäure unter Einhaltung eines Verhältnisses zwischen O und SO4 (y: z/2) von 8 : t bis 80 :1 versetzt Die Gemische werden unter dem Eigendruck auf eine Temperatur zwischen 130 und 2000C erhitzt sodann wird noch vorhandenes Aluminiumhydroxid abgetrennt und gegebenenfalls werden die Lösungen durch Verdampfen des Wassers in feste Produkte überführt
Dieses Verfahren weist alle Nachteile von Verfahren auf, die in einem geschlossenen Reaktionsgefäß einheitlich ablaufen. So können in dem Gefäß beispielsweise !feine Nachbehandlung beziehungsweise Nachreaktionen durchgeführt werden.
Aus der DE-OS 19 37 392 ist ein Verfahren zum nassen sauren, alkalischen oder neutralen Aufschluß von Mineralien oder Erzen oder anderen Stoffen, die in den
« entsprechenden Reagenzien lösliche Bestandteile aufweisen, mit Ausnahme der Extraktion von Bauxit mit Natriumaluminatlauge, bekannt In diesem Verfahren wird der Aufschluß in einem langgestreckten Rohr bei turbulenter Strömung der Fesuuff-Flüssigkeits-Sus pension durchgeführt
Die Druckschrift befaßt sich unter anderem mit der Extraktion von Aluminiumoxid aus bei 7000C vorcalcinierten Tonen mit Schwefelsäure oder anderen Säuren, Abtrennung der Kieselsäure und Aufarbeitung der erhaltenen Aluminiumsalzlösung auf Aluminiumoxid in an sich bekannter Weise.
Ein langgestrecktes Reaktorrohr weist den Nachteil auf, daß relativ geringe Umsatzgeschwindigkeiten erzielt werden und der Transport der Stoffe im Rohr
% Probleme bereitet Zudem ist bei Verwendung von langen Reaktionsrohren ein großer Apparate- und damit Kostenaufwand zu betreiben.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung wäßriger Lösungen von basischen Alumini umsalzert zu schaffen, bei welchem eine Aufschlämmung von Aluminiumhydroxid und/oder eines Aluminiumtrioxid enthaltenden Minerals und Chlorwasserstoff- oder Salpetersäure mit einer solchen Geschwindigkeit durch ein indirekt bis mindestens zum Siedepunkt der
M> jeweiligen wäßrigen Lösung der basischen Aluminiumsalze beheiztes Reaktionsrohr geleitet wird, daß sich die Aufschlämmung nicht absetzt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei Verwendung von Aluminiumhydroxid pro Mol
<>5 Aluminiumhydroxid 1 bis 5 Mole Chlorwasserstoffsäure oder Salpetersäure oder bei Verwendung eines Aliiminiumtrioxid enthaltenden Minerals pro Mol + FejOi t bis 5 Mole Chlorwasscrstoffsäure oder
Salpetersäure verwendet werden, daß die Feststoffkonzentration in der Aufschlämmung 5 bis 60Gew.-% beträgt und diese dem Reaktorrohr mit einer Fließgeschwindigkeit von mindestens 0,1 cm/sec, vorzugsweise von 04 bis 400 cm/sec, zugeführt wird und daß im Anschluß an das Reaktionsrohr eine Nachbehandlungs- beziehungsweise Nachreaktionszone vorgesehen ist, die zumindest auf der Temperatur des Siedepunkts der wäßrigen Lösung des basischen Aluminiumsalzes gehalten wird.
Der Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, daß sich stark basische wäßrige Lösungen basischer Aluminiumsalze in einem kurzen Reaktionsrohr herstellen lassen, wenn man einen Teil der Umsetzung des Aluminiumtrioxids mit Aluminiumchlorid oder Aluminiumnitrat, das heißt den zu Beginn der Umsetzung entstehenden Produkten, bei einer solchen Fließgeschwindigkeit durchführt, daß das Aluminiumtrioxid, das infolge der Umsetzung eine kleinere Korngröße angenommen hat, nicht ausfällt, sondern maximal suspendiert bleibt.
Eine Vorreaktion wird üblicherweise dadurch abteufen gelassen, daß man die Aufschlämmung mindestens 1 Minute lang, vorzugsweise 10 Minuten bis 30 Stunden lang, bei einer Temperatur von Normaltemperatur bis zum Siedepunkt der gebildeten wäßrigen Lösung des basischen Aluminiumsalzes stehen läßt Wenn die Reaktionstemperatur unter Normaltemperatur liegt wird die Umsetzungsgeschwindigkeit niedrig. Wenn die Reaktionstemperatur Ober dem Siedepunkt der wäßrigen Lösung des basischen Aluminiumsalzes liegt, muß das Vorreaktionsgefäß druckbeständig sein.
Als Vorreaktionsgefäß wird üblicherweise ein mit einen: Rührer ausgestatteter und mit Glas oder Gummi ausgekleideter Tank verwendet Andererseits kann aber auch ein geschlossener, mit Gummi ausgekleideter Tank oder ein mit Glas ausgekleideter Autoklav verwendet werden.
Die erhaltene Aufschlämmung des Vorreaktionsprodukts mit einer Mineralsäurekonzentration von unter etwa 20Gew.-% im Falle von Chlorwasserstoffsäure und unter etwa 50 Gew.-% im Falle von Salpetersäure wird dann entweder so, wie sie ist, oder nach Zusatz von frischem Aluminiumausgangsmaierial zur Bildung eines basischen Aluminiumsalzes durch ein indirekt auf eine Temperatur von oberhalb 1200C erhitztes Reaktorrohr geleitet Vorzugsweise liegt die Konzentration der Chlorwasserstoffsäure mindestens bei 10Gew.-%, insbesondere bei 20 bis 35 Gew.-%. Die Konzentrationen der Salpetersäure sollen vorzugsweise bei mindestens 20 Gew.-%, insbesondere bei 50 bis 100% liegen.
Die Feststoffkonzentration in der dem Reaktorrohr zugeführten Aufschlämmung hängt von der Mineralsäurekonzentration und dergleichen ab, Zweckmäßigerweise wird sie auf einem Wert von 5 bis 60 Gew.-°/o, vorzugsweise 10 bis 50Gew.-%, gehalten. Wenn die Feststoffkonzentration unter 5 Gew.-% liegt, sinkt die Produktivität pro Reaktorvolumeneinheit ab. Wenn die Feststoffkonzentration über 60 Gew.-% liegt, fließt die Aufschlämmung nur schwierig durch das Reaktorrohr und kann dieses verstopfen.
Die Aufschlämmung aus dem Aluminiumausgangsmaterial und der Mineralsäure oder des Vorreaktionsprodukts wird durch das Reaktorrohr mit einer solchen Fließgeschwindigkeit geleitet, daß die in der Aufschlämmung enthaltenen Teststoffe nicht ausfallen. Die Fließgeschwindigkeit beträgt in einem solchen Falle mindestens 0,1 cm/sec, vorzugsweise 0,5 bis 400 cm/sec.
Die Temperatur des Reaktorrohrs beträgt minde
stens etwa 12O0C, das heißt, sie liegt mindestens pm Siedepunkt der erhaltenen wäßrigen Lösung des basischen Aluminiumsalzes. Vorzugsweise beträgt die Temperatur des Reaktorrohres 150° bis 2200C. Wenn die maximale Temperatur des Reaktorrohrs unter 1200C liegt, wird eine lange Reaktionszeit benötigt
Die Aufenthaltsdauer der Aufschlämmung in dem Reaktorrohr ist je nach dem Molverhältnis Mineralsäure zu Aluminiumausgangsverbindung und der maxima-
M) len Temperatur im Reaktor verschieden. Wenn beispielsweise das Molverhältnis Mineralsäure zu Aluminiumtrioxid 3 :1 ist, können etwa 80 Gew.-% der Aluminiumausgangsverbindung bei einer Temperatur von 120° C in 2 bis 3 st bei einer Temperatur von 1400C in 1 st, bei einer Temperatur von 1600C in 20 min und bei einer Temperatur von 180° C in 10 min gelöst werden. Etwa 95 Gew.-°/c der Aluminiumausgangsverbindung können bei einer Temperatur von 1400C in 4 st, bei einer Temperatur von 160° C in 1 st und bei einer Temperatur von 1800C in 15 πύα sowie bei einer Temperatur von 2200C in einigen Minuten gelöst werden. Die Aufenthaltsdauer der Aufschlämmung in dem Reaktorrohr wird nach dem gewünschten Lörungsgrad der Aluminiumausgangsverbindung gewählt
Die Länge des Reaktorrohres ist insofern begrenzt als sie für die Aluminiumausgangsverbindung eine ausreichende Aufenthaltsdauer im Hinblick auf den gewünschten Umwandlungsgrad gewährleisten muß. Üblicherweise beträgt die Länge des Reaktorrohres 5 m
jo bis 500 m. Der Durchmesser des Reaktorrohres ist nicht besonders kritisch, er beträgt in der Regel 5 bis 400 mm.
Die Aufschlämmung des derart hergestellten, eine
niedrige Basizität aufweisenden und noch nicht umgesetzte Aluminiumausgangsverbindung emhalten den basischen Aluminiumsalzes wird dann zu der erfindungswesentlichen Nachbehandlungs- beziehungsweise Nachreaktionszone geleitet Dort löst sich die (bisher noch) nicht gelöste Aluminiumausgangsverbindung, wobei ein basisches Aluminiumsalz hoher
Basizität erhalten wi'd.
Im Rahmen des Verfahrens gemäß der Erfindung kann als Ausgangsmaterial beispielsweise Aluminiumhydroxid, Bauxit, Alaun oder Ton verwende* werden. Vorzugsweise wird das nach dem B?yer-Verfahren erhaltene Aluminiumhydroxid als Ausgangsmaterial verwendet Das nach dem Bayer-Verfahren erhaltene Aluminiumhydroxid besitzt eine durchschnittliche Korngröße von in der Regel unter 150 Mikron und kann entweder als solches oder in Form feinerer Körnchen zum Einsatz gebracht werden. Der Bauxit Ton und dergleichen wird vorzugsweise in einer Korngröße von unter 150 Mikron verwendet
Die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Verwendung von Aluminiumhydroxid eingesetzte Salzsäure sollte pro Mol Aluminiumhydroxid V bis 5 Mol Chlorwasserstoffsäure aufweisen. Bei Verwendung von Aluminiumtrioxid enthaltenden Mineralien sollen pro Mol AI2O3 + FetOi 1 bis 5 Mole Chlorwasserstoffsäure oder Salpetersäure eingesetzt werden. Wenn die
M) Mineralsäurekonzentration unter den angegebenen Werten liegt, verlangsamt sich die Reaktionsgeschwindigkeit unzweckmäßig stark.
Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung folgt die Nachbehandlungs- beziehungsweise
n'i Nachreaktionszone auf das Reaktorrohr, in dem sich hauptsächlich die Bildung der basischen Aluminiumverbindung abspielt. Die Nachbehandlungs- bzw. Nachreaktionszone dient dazu, die Vorreaktionsprudukte,
d. h. Aliiminiumchlorid oder Aluminiumnitrat, oder das schwach basische Aluminiumsalz mit der nicht umgesetzten Aluminiumausgangsverbindung bei einer solchen Fließgeschwindigkeit umzusetzen. daß die Aluminiumausgangsverbindung, deren Korngröße bei der Umsetzung in dem Reaktorrohr abgenommen hat. niciit ausfällt, sondern maximal suspendiert bleibt. Die Fließgeschwindigkeit in der Nachbehandlungs- bzw. Nachreaktionszone ist einerseits niedriger als die Fließgeschwindigkeit am Zufuhrteil zu dem Reaktorrohr und gcsiattet andererseits kein Absetzen der Aluminiumausgangsverbindung. Die Nachbehandlungs- bzw. Nachrcaktions- bzw. Hallezone kann derart ausgebildet sein, daß an das Ende des Reaktorrohrs ein Rohr, Autoklav oder sonstiges Gefäß mit größerem Innendurchmesser, als ihn das Reaktorrohr aufweist, angeschlossen ist oder indem die hintere Hälfte des Reaktorrohres einen größeren Durchmesser erhiilt al«, die vordere iiaifte.
Die Temperatur in der Nachbehandlungs- bzw. Nachreaktionszone liegt mindestens bei etwa 120X". d. h. beim Siedepunkt der erhaltenen wäßrigen Lösung des basischen Aluminiumsalzes, vorzugsweise bei 150" bis 220" C. Wenn die Temperatur der Nachbehandlungsbzw. Nachreaklionszone niedriger ist als die Siedetemperatur der wäßrigen Lösung des basischen Aluminiumsalzes, treten verschiedene Nachteile auf. Diese Nachteile bestehen beispielsweise darin, daß zum Auflösen der Aluminiumausgangsverbindung eine extrem lange Zeil erforderlich ist, daß die Basizität des erhaltenen basischen Aluminiumsalzes nicht erhöht werden kann und daß die Ausbeute, bezogen auf die Menge an Aluminiumausgangsverbindung, sinkt. Wenn andererseits die Temperatur in der Nachbehandlungsbzw. Nachreaklionszone höher ist als 2200C, wird der Betriebsdruck übermäßig hoch, was zu wirtschaftlichen Nachteilen führt.
Die Aufenthaltsdauer der Aufschlämmung in der Nachbehandlungs- bzw. Nachreaktions- tvw. Haltezone hängt von der Temperatur, der Menge an Aluminiumausgangsverbindung und dergleichen ab. In der Regel verbleibt jedoch die Aufschlämmung in dieser Zone, bis mindestens 95% der Aluminiumausgangsverbindung gelöst sind.
Wenn erfindungsgemäß eine Nachbehandlungs- oder Nachreaktionszone vorgesehen ist, läßt sich die Umsetzung unter Verwendung eines bei gleichbleibendem Durchmesser weit kürzeren Reaktionsrohrs als ohne Nachbehandlungs- oder Nachreaktionszone durchführen.
Das Reaktionsrohr und die Nachbehandlungs- oder Nachreaktionszone können aus beliebigen säurefesten Materialien bestehen. Beispiele für solche Materialien sind mit Tantal ausgekleidete Rohre, rostfreie Stahlrohre, mit säurefesten Harzen ausgekleidete Rohre, mit säurefesten keramischen Materialien ausgekleidete Rohre und mit Glas ausgekleidete Stahlrohre. Aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten werden jedoch vorzugsweise mit Glas ausgekleidete Stahlrohre verwendet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Fließbildes näher erläutert.
Bei dem in der Zeichnung schematisch dargestellten Verfahrensablauf werden die Aluminiumausgangsverbindung und die Mineralsäure durch Leitungen 1 bzw. 2 einem Vorreaktionsgefäß 3, d.h. einem mit einem Rührer ausgerüsteten und mit Gummi ausgekleideten Tank, zugeführt Die erhaltene Aufschlämmung wird in
dem Tank auf eine Temperatur von etwa 25" bis 100"C erwärmt und einer Vorreaktion unterworfen, um die Konzentration der Mineralsäure in der Aufschlämmung (bis im Falle von Chlorwassersloffsäurc eine Konzentralion von weniger als etwa 20 Gew.-% erreichl ist) zu erniedrigen. Die Vorreaktion isi jedoch nichl immer erforderlich.
Die Aufschlämmung des erhaltenen Vorrcnklionsprodukls wird dann mil Hilfe einer Pumpe 5 über Leitungen 4 und 6 mit einer derartigen Geschwindigkeit, normalerweise mil einer Geschwindigkeit von mindestens 0.1 ciTi/scc, Rcaklorrohren 7, 8 und 9 zugeführi. daß die Aluininiiimausgangsverbindung nichl ausfällt.
Die Reaklorrohre 7, 8 und 9 sind miteinander durch Leitungen 10 und Il verbunden. In der Zeichnung sind zwar drei miteinander kombinierte Reaktionsrohre dargestellt, es braucht jedoch nicht ausdrücklich betont zu werden, daß selbstverständlich auch ein einziges Reaktorrohr oder eine Kombination mehrerer Reaktorrohre verwende! werden kann. .Sämtliche Reaklorrohre 7, 8 und 9 weisen einen Mantel auf und sind so konstruiert, daß sie durch Einführen eines Heizmediums. z. B. von Hochdruckdampf, Diphcnylälher, eines flüssigen organischen Mediums oder einer Salzschmelze, erhitzt w erden können, wobei dann auch die Aufschlämmung z'ir Bildung eines basischen Aluminiumsalzes erwärmt wird.
In der Zeichnung ist als Heizeinrichtung ein Doppelrohrwärmetauscher dargestellt, sclbslvcrsländlieh können auch andere Heizeinrichlungen verwendet werden. Im Falle, daß bei Verwendung von Reaktorrohren des in der Zeichnung dargestellten Typs eine maximale Temperatur von mindestens I8O°C erreichl werden soll, können die Ausgangstcmpcraluren der Reaktorrohre 7, 8 und 9 in der Regel auf etwa IOO°C". t50cCbzw. 180°C gehalten werden.
Das in den Reaktoren gebildete, noch nicht gelöste Aluminiumausgangsverbindung enthaltende, basische Aluminiiimsalz wird über eine Leitung 12 einer Nachbehandlungs- oder Nachreaktionszone 13 zugeführt, damit dort die nicht gelöste Aluminiumausgangsverbindung gelöst wird. Die Nachbehandlungs- oder Nachreaktionszone war bis zu der oder über die Maximaltemperatur des Reaktorrohrs erhitzt oder bei einer solchen Temperatur gehalten worden und ist so konstruiert, daß darin eine niedrigere Fließgeschwindigkeit herrscht als in dem Reaktorrohr. Wenn die Fließgeschwindigkeit in der Nachbehandlungs- bzw. Nachreaktionszone etwa die Hälfte der Fließgeschwindigkeit am Einlaßteil des Reaktorrohres beträgt -ind wenn ein Reaktorrohr anstelle der Nachbehandlungsbzw. Nachreaktionszone verwendet wird, sollte das Reaktorrohr zweimal länger gemacht werden als die Nachbehandlungs- bzw. Nachreaktionszone. Dies zeigt die Tatsache, daß der erfindungsgemäß erzielbare Effekt ganz erheblich ist. Die Nachbehandlungs- oder Nachreaktionszone ist mit einem Mantel umgeben und so konstruiert, daß in den Mantel zum Erwärmen der Aufschlämmung ein Heizmedium, zum Beispiel Hochdruckdampf, Diphenyläther, ein flüssiges organisches Heizmedium oder eine Salzschmelze, eingeführt werden kann. Das in der Nachbehandlungs- bzw. Nachreaktionszone verwendete Heizmedium kann auch zum Aufheizen der Reaktorrohre verwendet werden.
Das in der geschilderten Weise hergestellte basische Aluminiumsalz wird dann über eine Leitung 14 einem Kühler 15 vom Doppelrohnvärmetauschertyp zugeführt, darin indirekt über ein in den Mantel eingeführtes
Kühlmedium gekühlt und schließlich als basisches Aliiminiumsalzprodukt aus einer Leitung 16 entnommen.
Die in der Zeichnung dargestellten, aus einem einzigen Rohr bestehenden Reaktoren können selbstverständlich auch durch aus mehreren Rohren bestehende Reaktoren ersetzt werden. Auch der Kühlvorgang kann in einem aus mehreren Rohren bestehenden Kühler durchgeführt werden. Das Erhitzen oder Abkühlen kann auch ohne Verwendung ei-ves Doppcl rohrwärmetautchers erfolgen, sofern die jeweils gewählte Maßnahme ein indirektes Erhitzen oder Abkühlen der im Rohrinneren fließenden Aufschlämmung gestattet. Insbesondere das Abkühlen erfolgt zweckmäßigerweise mit einem Kühlmedium, das sich durch Eigenverdampfung abkühlt, so daß die gewonnene Wärme bei der Reaktion wiederverwendet werden kann. Die Reaktorrohre können auch mit Ra«chig-Ringen oder anderen Füllmaterialien gepackt sein, um die Wärmeübertragungsgeschwindigkeit und die Reaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen.
Im Falle, daß als Aluminiumausgangsverbindung Aluminiumhydroxid verwendet wird, ist es möglich, das basische Aluminiumsalz frei von nicht gelösten Substanzen herzustellen. Bei Verwendung von Bauxit und dergleichen enthält jedoch das gebildete Produkt ungelöste Substanzen. In einem solchen Falle kann es einer Feststoff/Flüssigkeits-Trennung durch Filtrieren und dergleichen unterworfen werden.
Das :n der geschilderten Weise hergestellte basische Aluminiumsalz kann als solches oder, falls erforderlich, nach Erhöhung der Konzentration an Aluminiumverbindungen und der Basizität durch Zumischen von Aluminiumsulfat oder einem nach einem anderen Verfahren hergestellten basischen Aluminiumsalz zum Einsatz gelangen.
Wie die vorherigen Ausführungen gezeigt haben, lassen sich erfindungsgemäß wäßrige Lösungen basischer Aluminiumsalze im Gegensatz zu der bisher einzig möglichen chargenweisen Herstellung kontinuierlich herstellen.
Bei dem unter Verwendung eines Autoklaven durchgeführten bekannten Verfahren benötigt man zur Umsetzung etwa 5 bis 20 st Im Gegensatz dazu läßt sich die Umsetzung im Rahmen des Verfahrens gemäß der Erfindung in der Regel in 10 min bis 2 st beenden, das heißt, erfindungsgemäß läßt sich die Reaktionszeit stark verkürzen.
Die im Rahmen des Verfahrens gemäß der Erfindung verwendeten Reaktorrohre besitzen eine extrem kurze Länge und lassen sich folglich in vorteilhafter Weise leicht herstellen und gut warten. Da das Verfahren gemäß der Erfindung mit extrem kleindimensionierten Reaktorrohren durchgeführt werden kann, stellen sich zudem zahlreiche wirtschaftliche und technologische Vorteile ein.
Das folgende Beispiel soll das Verfahren gemäß der Erfindung näher veranschaulichen.
Beispiel
Bei einer entsprechenden Anlage, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist, wurde als Vorreaktionsgefäß 3 ein Kessel mit einem Innenvolumen von 71 verwendet Als Reaktorrohre 7, 8 und 9 wurden Doppelrohrwär-
40
v> melauscherrcaklorrohre eines Innendurchmessers von 20 mm und einer Länge von 2,1 m verwendet. Als Nachbehandlungs- bzw. Nachreaktionszone 13 wurde ein mit Glas ausgekleidetes und in geeigneter Weise wärmeisoliertes Rohr eines Innendurchmessers von 150 mm und einer Länge von 80 cm verwendet. Das Vorreaktionsgefäß 3 wurde auf eine Temperatur von 800C erwärmt Die Reaktorrohre 7, 8 und 9 wurden so stark erhitzt, daß ihre Auslaßtemperaturen 100° C, 150°C bzw. 1800C betrugen, das Innere der Nachbehandlungs- bzw. Nachreaktionszone wurde auf einer Temperatur von 1800C gehalten. Schließlich wurde noch als Kühler 15 ein Kühler vom Doppelrohrwärmetauschertyp eines Innendurchmessers von 20 mm und einer Länge von 6 m verwendet, welcher die Temperatur der über die Leitung 16 abgezogenen wäßrigen Lösung des basischen Aluminiumsalzes auf 70° C hielt.
!η d»«·. VorreskiicKsssfäB 3 τπτάε eine Aufschlämmung mit einer Chlorwasserstoffsäurekonzentration von 35Gew.-% und 313Gew-% eines nach dem Bayer-Verfahren hergestellten Aluminiumtrioxidtrihydrats einer durchschnittlichen Korngröße von 60 μ to min lang einer Vorreaktion unterworfen, um die Chlorwasserstoffsäurekonzentration auf 7 Gew.-% zu erniedrigen und die durchschnittliche Korngröße des Aluminiumtrioxidtrihydrats auf 10 μ zu verkleinern.
Mit Hilfe der Pumpe 5 wurde die Aufschlämmung dann mit einer Geschwindigkeit von 3,6 cm/sec durch die Leitungen 4 und 6 zu den Reaktorrohren 7,8 und 9 geleitet Die aus dem Reaktorrohr 9 austretende, eine Temperatur von 180° C aufweisende und noch eine kleine Menge an ungelöstem Aluminiumtrioxidtrihydrat enthaltende Aufschlämmung wurde über die Leitung 12 in die Nachbehandlungs- bzw. Nachreaktionszone 13 überführt und dort 20 min lang bei einer Fließgeschwindigkeit von 0,06 cm/sec gehalten. Die Umsetzung wurde in der geschilderten Weise kontinuierlich durchgeführt Die über die Leitung 16 abgezogene wäßrige Lösung von basischem Aluminiumxhlorid besaß eine Basizität (ausgedrückt als m/3n)von 46,1 % und einen Aluminiumhydroxidlösungsgrad von 99,5%. Der Druck im Inneren der Reaktorrohre betrug 8 kg/cm2.
Zu Vergleichszwecken wurden die geschilderten Maßnahmen ohne die Nachbehandlungs- bzw. Nachreaktionszone 13 wiederholt Die hierbei über die Leitung 16 abgezogene wäßrige Lösung von basischem Aluminiumchlorid besaß eine Basizität von 43,9% und einen Aluminiumhydroxidlösungsgrad von 95,5%.
Diese Ergebnisse zeigen klar und deutlich, daß sich durch Ausnutzung einer Nachbehandlungs- bzw. Nachreaktionszone die Basizität und der Aluminiumhydroxidlösungsgrad der erhaltenen wäßrigen Lösung von basischem Aluminiumchlorid erhöhen lassen.
Sofern unter Verwendung eines Reaktionsrohres mit einem Innendurchmesser, wie ihn auch die Reaktionsrohre 7 bis 9 aufweisen (anstelle der Nachbehandlungsoder Nachreaktionszone 13) eine wäßrige Lösung von basischem Aluminhinichlorid eine Basizität von mehr als 46,1% hergestellt werden soll, muß das anstelle der Nachbehandlungs- bzw. Nachreaktionszone 13 verwendete Reaktionsrohr eine Länge von mehr als 40 m aufweisen. Somit muß also ein extrem langes Reaktionsrohr verwendet werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zur Herstellung wäßriger Lösungen von basischen Aluminiumsalzen, bei welchem eine Aufschlämmung von Aluminiumhydroxid und/oder eines Aluminiumtrioxid enthaltenden Minerals und Chlorwasserstoff- oder Salpetersäure mit einer solchen Geschwindigkeit durch ein indirekt bis mindestens zum Siedepunkt der jeweiligen wäßrigen Lösung der basischen Aluminiumsalze beheiztes Reaktionsrohr geleitet wird, daß sich die Aufschlämmung nicht absetzt dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Aluminiumhydroxid pro Mol Aluminiumhydroxid 1 bis 5 Mole Chlorwasserstoffsäure oder Salpetersäure oder bei Verwendung eines Aluminiumtrioxid enthaltenden Minerals pro Mol AI2Oj + Fe2O3 1 bis 5 Mole Chlorwasserstoffsäure oder Salpetersäure verwendet werden, daß die Feststoffkonzentration in der Aufschlämmung 6 ,bis 60Gew.-% beträgt und diese dem Reaktorrohr mit einer FHeßgesehwindigkeii von mindestens 0,1 cm/sec, vorzugsweise von 0,5 bis 400 cm/sec, zugeführt wird und daß im Anschluß an das Reaktionsrohr eine Nichbehandlungs- beziehungsweise Nachreaktionszone vorgesehen ist, die zumindest auf der Temperatur des Siedepunkts der wäßrigen Lösung des basischen Aluminiumsalzes gehalten wird.
DE2407922A 1973-02-26 1974-02-19 Verfahren zur Herstellung wäßriger Lösungen von basischen Aluminiumsalzen Expired DE2407922C3 (de)

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