DE3005031A1

DE3005031A1 - Verfahren zur herstellung von aluminiumchlorid geringen eisengehalts aus aluminium- und eisenionen enthaltenden loesungen

Info

Publication number: DE3005031A1
Application number: DE19803005031
Authority: DE
Inventors: Norvald Gjelsvik; Ingleif Hundere
Original assignee: Elkem Spigerverket AS
Current assignee: Elkem ASA
Priority date: 1979-02-13
Filing date: 1980-02-11
Publication date: 1980-08-21
Also published as: FI800330A; DK32180A; CA1136379A; US4297326A; JPS55109223A; SE8001093L; AU5547880A; NO790460L; GB2042486A; FR2449061A1

Description

— P —

'Verfahren zur Herstellung von Aluminiumchlorid geringen
;Eisengehalts aus Aluminium- und Eisenionen enthaltenden
;Lösungen.

!Bei der Herstellung von Aluminiumoxid aus anderen Rohstoffen als i Bauxit wird oft eine Auslaugung des Aluminiumgehalts des Rohstof-i

,fes mittels Säure vorgenommen. Dazu können Salzsäure, Schwefel- ι säure oder Phosphorsäure, aber auch andere anorganische oder or- _: ^! ganische Säuren dienen. Bei dieser Auslaugung werden jedoch auch ■

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das Aluminium im Rohstoff begleitende Elemente herausgelöst, die . die zu gewinnende Aluminiumverbindung störend verunreinigen. ; Ein.derartig verunreinigendes Element ist Eisen. ;

Bei einer Reihe von Verfahren zur Gewinnung von Aluminiumoxid , ^; aus Aluminium- und Eisenionen enthaltenden Lösungen, die "bei der '■ ' sauren Auslaugung mineralischer Rohstoffe erhalten werden, legt
■ man eine eigene Reinigungsstufe zur Entfernung des Eisens aus deij Auslaugelösung (Lauge) ein, bevor dann das Aluminium als Salz
ausgefällt wird, und bemüht sich, das Eisen möglichst vollstän- ' dig zu entfernen. _;

¹ Eine bekannte Methode ist, daß man Tonerde zunächst mit Schwefelsäure auslaugt, die gewonnene Lösung mit Salzsäure versetzt und
vom Eisen durch Flüssig-flüssig-Extraktion des Eisens reinigt.
Nach der Extraktionsmethode kann der- Eisengehalt der sauren Aluminiumlösung auf unter 0,01 g Eisenionen pro Liter heruntergedrückt werden. Es kommen aber auch weitere Verfahren zur Anwendung, um den Eisengehalt aluminiumhaltiger Lösungen vor Ausfällung des Aluminiums zu reduzieren. Die Ausfällung kann dann durcfy .Einleiten von Chlorwasserstoffgas erfolgen, wobei AlCl^.6H^O
erhalten wird.

ίÜeberraschenderweise wurde jetzt gefunden, daß selbst aus sehr
stark eisenhaltigen sauren Aluminiumlösungen durch Ausfällung
mittels Chlorwasserstoffgas ein Aluminiumchlorid erhalten wird,
das ohne vorangehende Abtrennung des Eisens nur sehr wenig an
Eisen verunreinigt ist, was besonders dann zutrifft, wenn das

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ί Eisen in der Lösung dreiwertig vorliegt.

j Aluminiumlösungen hohen Eisengehalts fallen besonders dann an, J wenn die nach Ausfällung des Aluminiumchloride aus der Lauge des ι Rohstoffs verbleibende Mutterlauge mehrmals im Kreislauf zur i Auslaugung weiteren Rohstoffs wiederverwendet wird. Der sich bei ι Kreislaufführung in der Lauge allmählich aufbauende Eisengehalt [muß dann kontrolliert und in Grenzen gehalten werden, um ein ¹ noch ausreichend eisenarmes Aluminiumchlorid zu erzielen. ¹ Dazu wird der Lauge Eisen entzogen.

I¹Ur die Herstellung eisenarmen Aluminiumchlorids hat sich jetzt herausgestellt, daß dabei nicht das gesamte Volumen der Lauge behandelt zu werden braucht, sondern daß es genügt, nur einem Teilvolumen Eisen zu entziehen und mit dem enteisenten Teilvolumen idas Restvolumen auf eine hinreichend niedrige Eisenkonzentration 'zu verdünnen.

Beträgt die zugestandene Eisenkonzentration in der Lauge z.B. 50 g/l und liegt der analysierte Wert beispielsweise bei 55 g/l₅ genügt es vollkommen, nur etwa den zehnten Voluiaenanteil weitestgehend zu enteisen und die enteisente Lösung zurückzugeben, um 'die Eisenkonzentration in der Lauge unter die Grenzkonzentration zu bringen.

Andererseits genügt es, bei Behandlung des gesamten Volumens der Lauge, 'das Eisen nur teilweise zu entfernen und eine relativ hohe Eisenkonzentration in ihr zu belassen.

Versuche unter Fällung des Aluminiumchlorids mittels Chlorwasserstoffgas aus Lösungen immer höheren Eisengehalts haben jetzt zu dem Ergebnis geführt, daß das durch Calcinieren des gewonnenen Aluminiumchlorids (AlCl,.6HpO) hergestellte Aluminiumoxid eisenarm mit nur weniger als 0,05 Gew./ά an FeJ^₇, verunreinigt ist, welche Reinheit für die Herstellung von metallischem Aluminium ausreicht. Selbst wenn das Aluminiumchlorid aus Lösungen gefällt wird, dxe mehr als 100 g Fe^v /1 enthalten, wird ein Aluminiumoxid akzeptabler Reinheit erhalten. Grund ist, daß Eisen - Eisen(III) in sehr viel stärkerem Maße als Eisen(II) - in der stark salzsauren Lösung anionische Chloro-Koinplexe bildet und daher in Lösung bleibt, während das Aluminium keine ChIοro-Komplexe zu bilden vermag und als Aluminiumchlori "'hexyhydrat ausfällt, ohne

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• Eisen in nennenswertem Maße mitzufallen..

I ·

,Um den niedrigen Eisengehalt zu gewährleisten, muß das isolierte Aluminiumchlorid von anhaftender Mutterlauge besonders gut frei

{ gewaschen werden. Ferner ist darauf zu achten, daß die ausgefällten Kristalle keine Einschlüsse von Mutterlauge enthalten, was :durch sorgsames Fällen zu möglichst perfekten Kristallen erreicht wird.

Beispiel 1

Durch Auslaugen von Anorthosit, das 30 Gew.% AIpO^ und 1 Gew.% Fe^D* enthielt, mit 6 η Salzsäure wurde eine Lauge erhalten, die im Liter 40 g Aluminium- und 2 g Eisenionen enthielt. Aus der Lauge wurde vermittels Einleiten von Chlorwasserstoffgas Aluminiumchlorid (AlCl₇.6HpO) ausgefällt. Das Chlorid wurde isoliert, mit konzentrierter Salzsäure gewaschen und durch Calcinieren bei 1.000⁰C in Aluminiumoxid übergeführt. Dieses Oxid enthielt 0,01 Gew.% Fe^O^. Mit der nach der Abtrennung des Chlorids angefallenen Mutterlauge wurde eine weitere Menge Anorthosit ausgelaugt. Die erhaltene Lauge hatte einen Gehalt von 40 g Aluminium- und 4 g Eisenionen im Liter. Nach Ausfällen von Alaminiumchlorid mittels Chlorwasserstoffgas, Waschen des Chlorids mit konzentrierter Salzsäure und Glühen bei 1.000⁰C wurde ein Aluminiumoxid gewonnen, dessen Eisengehalt nunmehr 0,012 Gew.% Fe^O₇, ausmachte.

Mit der Rückführung von Mutterlauge im Kreislauf und der Herstellung von Aluminiumoxid wurde fortgefahren, ohne dabei den Laugen Eisen zu entziehen, wo durch die Eisenkonzentration in den Laugen beständig stieg.

Tabelle 1 zeigt nun einige Beispiele für den Eisenoxidgehalt des aus Laugen unterschiedlichen Eisengehalts gewonnen Aluminoumoxids.

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j Tabelle 1

	Lauge je Liter	2	O	,012	1	2	0	18	0	,05
Eisengehalt der in g Eisenionen	Al₂O₃	0,01			O,	02		,03
2 3

■ Fur die Darstellung von metallischem Aluminium aus Aluminiumoxid ¹ kann eine Verunreinigung des Oxids an Eisen "bis zu 0,05 Gew.% '. Fe₂O-, hingenommen werden. In allen Fällen nach Beispiel 1 ist somit ein Aluminiumoxid ausreichender Reinheit hergestellt worden.

^:Beispiel 2

I ι

: Eine Versuchsreihe wurde in der gleichen Weise wie nach Bei- ^: spiel 1 ausgeführt, wobei zum erstmaligen Auslaugen statt Salzsäure jedoch 7 η Schwefelsäure angewendet wurde. Nach Ausfällen des AluminiumChlorids wurde aus der Mutterlauge überschüssiger Chlorwasserstoff durch Erhitzen ausgetrieben. Die im Kreislauf zur Auslaugung neuer Mengen an Anorthosit zurückgeführten sauren lösungen waren 5,5 η bezüglich H₂SO^ und 1,5 η bezüglich HGl.

Tabelle 2 zeigt einige Beispiele für den Eisenoxidgehalt des aus Laugen unterschiedlichen Eisengehalts gewonnenen Aluminiumoxids.

Tabelle 2

Eisengehalt der Lauge ρ _R ,,□ ^₂ in g Eisenionen je Liter ^o ια ^d.

Eisengehalt des Al_p0 _{Q Q} _{op 0 Q}. _{0 fi} in Gew.% Fe₀O. ^{d J} ^U'^{UI U}'^{Ucd U}'^{W U}'^Ub

2 D

Beispiel 3

Die nach der Verbrennung von Steinkohle angefallene Asche wurde mit Salzsäure ausgelaugt. Die 20 g Aluminium- und 20 g Eisenionen im Liter enthaltene Lauge wurde mit Chlorwasserstoffgas gesättigt. Das aus dem ausgefällten Aluminiumchlorid hergestellte Aluminiumoxid hatte einen Eisengehalt von 0,03 G-ew.% ΕβρΟ-^.

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Claims

3005031 PATENTANWALT ÜR.-ING. LOTTERHOS «000 FRANKFURT (MAIN)I LICHTENSTEINSTRASSE 3 FERNSPRECHER: (0611) 555061 TELEGRAMME: LOMOSAPATENT UANDESZENTRALBANK 50007149 POSTSCHECK-KONTO FFM. 1667-BOB i/ll/ho FRANKFURT (MAIN), Elkem-Spigerverket a/s Middelthuns gate 27, N Oslo 3 Patentansprüche

1) Verfahren zur Herstellung von Aluminiumchlorid (AlCl^.6HpO) geringen Eisengehalts aus Aluminium- und Eisenionen enthaltenden sauren Lösungen von natürlichen und/oder künstlichen aluminium- und eisenhaltigen Rohstoffen,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Aluminiumchlorid mittels Chlorwasserstoff aus der sauren Lösung gefällt wird, die mindestens 0,1 g/l Eisenionen enthält.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne I,, äaß die saure Lösung nach Abtrennung des Aluminiumchlorids zurückgeführt und erneut zur Lösung der natürlichen und/oder künstlichen aluminium- und eisenhaltigen Rohstoffe angewendet wird.

3) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Rückführung der an Aluminiumchlorid abgereicherten sauren Lösung ein Teil der Eisenionen abgetrennt wird.

4) Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Alumini unichl ο rid aus einer sauren Lösung gefällt wird, die bis zu 100 g/l oder mehr Pe^-Ionen enthält.

5) Verwendung des nach einem der Ansprüche 1 bis 4 hergestellten Aluminiumchlorids zur Herstellung von Aluminiumoxid durch Calcinieren bei 1 000⁰C.

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