DE3042359C2 - Verfahren zum Herstellen von staubfreiem, SiO↓2↓- und Al↓2↓O↓3↓-armen Aluminiumfluorid - Google Patents
Verfahren zum Herstellen von staubfreiem, SiO↓2↓- und Al↓2↓O↓3↓-armen AluminiumfluoridInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F7/00—Compounds of aluminium
- C01F7/48—Halides, with or without other cations besides aluminium
- C01F7/50—Fluorides
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von staubfreiem, SiO2- und AI2Oj-armen Aluminiumfluorid
durch Trocknen und Vorkalcinieren von Aluminiumfluoridhydrat in einer ersten Verfahrensstufe
bis zu einem Wassergehalt im Bereich von AIF3 - 3 H2O bis AIF3 - 03 H2O und anschließendem vollständigen
Entwässern durch !Calcinieren in einer zweiten Verfahrensstufe.
Durch die DE-OS 28 50 176 ist ein kontinuierliches Zweistufenverfahren zur vollständigen Entwässerung
und anschließenden Kalcinierung von Aluminiumfluoridhydraten
bekanntgeworden; diese sollen in einer ersten Stufe bis zum Aluminiumfluorid-Semihydrat
AlFj · 0,5 H2O nach an sich bekannten Verfahren
kalciniert werden, wobei das Aluminiumfluorid-Semihydrat
in einer zweiten Verfahrensstufe mittels Behandlung in einem indirekt beheizten, horizontalen Drehrohrofen
von restlichem Kristallwasser befreit und anschließend bei etwa 500 bis 6(X)0C kalciniert wird. Ebenfalls
entwässert man nach der Lehre der DE-AS 22 37 220 in zwei Abschnitten, wobei im ersten Abschnitt bei
Temperaturen zwischen etwa 200 und 3000C eine Entwässerung des Produktes bis auf einen Wassergehalt
von max. 10 Gcw.-% vorgenommen und in einem zweiten Abschnitt das vorentwässerte Produkt bei
Temperaturen bis zu 6000C in einer Wirbelschicht praktisch vollständig entwässert wird.
Außerdem sind weitere Verfahren bekannt, bei denen eine Hydrolysereaktion weitgehend ausgeschaltet ist, so
daß man Produkte erhält, deren AIFj-Gehalt
>96 Gew.-% beträgt, die aber noch SiO2 im Bereich von um
03 Gew.-% enthalten. Hierzu sei erläuternd angemerkt,
daß bei der Kristallisation von Aluminiumfluorid, AIFj, aus wäßrigen Lösungen Hydrate des Aluminiumfluorids,
u. a. insbesondere Aluminiumfluoridtrihydrat, AIFj ■ 3 H2O, erhalten werden, und die Entwässerung
der Hydrate problematisch ist, da während des Erhitzens auf die Kalzinationstemperatur von üblicherweise
500 bis 6000C in Kontakt mit dem abgespaltenen Wasserdampf eine Hydrolysereaktion abläuft, schematisch
etwa nach der Gleichung
2 AIFj + 3 H2O-Al2Oj + 6 HF
Wird Aluminiumfluoridhydrat in einem direkt beheizten, ausgemauerten Drehrohrofen im Gegenstrom
kalziniert, so entsteht ein kalziniertes Produkt mit einem AIFj-Gehalt von nur 86 bis max. 94 Gew.-%. Der Rest
ist im wesentlichen AI2Oj, gebildet durch die obenerwähnte
Hydrolysereaktion, und SiO2, das bei der Kristallisation von Aluminiumfluoridhydrat mitgefällt
wurde. ; '~:S~: ..'· K-='■-■■ :
Wird Alummiumfluorid in der Aluminiumschmelzflußelektrolyse
direkt oder zur Herstellung von Kryolith, NajAlFfc, für den gleichen Zweck verwendet, so ist ein
Gehalt an SJO2 im AluminiumfUioridvon um 03 Gew.-%
akzeptabel, erwünscht sind jedoch-möglidfist niedrige
SiO2-GehaIte, da SiO2 den Elektrolyseyeriäüf siört und
zu einem nicht für alle Zwecke verwendbaren Rohalüminium führt. Ein höherer Gehalt an AI2Oj im
Aluminiumfluorid würde bei der Elektrolyse an sich nicht störend wirken, da ohnehin Tonerde verwendet
wird, jedoch wird ein möglichst geringer Al2Öj-Gehah
im Aluminiumfluorid aus wirtschaftlichen Gründen angestrebt Es wird versucht, die Ausnützung der zur
Herstellung von Aluminiumfluoridhydrat eingesetzten Fluorkieselsäure, H2SiF6, möglichst hoch zu halten, was
selbstverständlich bei Auftreten der Hydrolyse durch die Fluorwasserstoffabspal tung nicht der Fall ist. __
Angesichts dieser Gegebenheiten lieg\ der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, dessen Produkt einen
AlFj-Gehalt von >96 Gew,-% bei einem niedrigen
SiOrGehalt, vorzugsweise von <0,l Gew.-%, aufweist. Zusätzlich soll dieses Produkt noch staubfrei sein, da
beim Chargieren während der Elektrolyse durch den Wärmestrom und durch den Zug in der Ofenhalle nicht
unerhebliche Mengen — mit den bekannten Nachteilen von Verunreinigungen — in die Luft gewirbelt werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß das vorkalzinierte
Aluminiumfluoridhydrat vor dem vollständigen Entwässern Vom Feinanteil im Korngrüßenbereich von
<40 μσι befreit wird. Als Feinanteil wird hier i. w. Staub
verstanden, dessen Hauptanteil im Bereich <20 μ liegt.
Der Entwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens ging die überraschende Erkenntnis voraus, daß im
feinen AIFj-Staub SiO2 angereichert ist. Durch Entfernen
dieses Feinstaubes ist ein SiOj-reineres AlFj-Produkt
herstellbar. Die Anreicherung des SiO2 ist auf den Kristaiiisationsvorgang des Aluminiumfluoridhydrats
zurückzuführen.
Im folgenden wird eine mögliche Erklärung für diesen
erstaunlichen Effekt gegeben. Während der Kristallisation des Aluminiumfluoridtrihydrats aus der metastabilen
AIFr Lösung ändern sich die Konzentrations- und Dissoziationsverhältnisse in der zurückbleibenden Mutterlauge.
Dabei fällt der pH-Wert. Als Folge davon verschieben sich die Löslichkeitsverhältnisse für das im
stöchiometrischen Überschuß zum HF vorliegende SiF4, hervorgerufen durch den Hexafluorkieselsäureüberschuß
aus der Reaktion
H2SiF6 + 2
-2 AlFj + SiO2+4 H2O
worauf als Wirkung eine Nachfällung von amorphem, sehr feinem und leichtem SiO2 etwa nach der Gleichung
" 3SiF4 + 2H2O-2H2SiF6+SiO2
stattfindet, das dann neben dem kristallinen AIFj · 3 H2O als feiner Niederschlag vorhanden ist und
so den SiO2-Gehalt des erhaltenen Feststoffes anhebt.
bO Für die Kalzination des Aluminiumfluoridtrihydrats
beschreibt die DE-AS 22 37 220 eine Vorrichtung, mit der großtechnisch in einem Tellertrockner bei Kalzinationsiemperaturen
von 190—2000C Trihydrat zum
Halbhydrat überführt wird. Es ist überraschenderweise
b*> gefunden worden, daß durch partielles Luftsichten eine
Abtrennung des SiO2-reichen feinen AIFj-Staubes
möglich ist. Der mit der Luft mitgerissene Feinstaub kann anschließend beispielsweise mittels eines Gewebe-
filters abgeschieden werden.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird einerseits in einer ersten Stufe Aluminiumfluoridtrihydrat mittels
eines Strom.- oder eines TeUettrockners vorgetrocknet
und vorkalziraert sowie die Abtrennung des Feinstaubanteils
des vorgetrockneten und vorkalzinierten Produkts beim Einsatz eines Stromtrockners im Rahmen
einer zweistufigen Abtrennung des Gesamtprodukts mittels Zyklon und Gewebefilter der Zyklon so
eingestellt, daß das in ihm abgeschiedene Material frei von Feinanteilen im Kornbereich
<40 μ ist, während das Feinstaubprodukt im nachgeschalteten Gewebefilter
ganz abgeschieden wird. ■
Beim Einsatz eines Tellertrockners ist die Luftströmung zwischen den Tellern vorteilhaft so einzuregulieren,
daß beim Herunterfallen des Produkts von einem Teller zum nächsten eine Sichtung stattfindet sowie der
Produktfeinanteil im Kornbereich <4<^zuammen mit
den Spülgasen - aus dem Trockner abgesaugt and nachfolgend mittels eines Gewebefilters vollumfärigUch
abgetrennt wird.
Wird das zweckmäßig mittels Zyklon abgeschiedene oder aus dem Tellertrockner ausgetragene staubfreie
und damit bezüglich SiOrGehalt reine, teilentwässerte
Aluminiumfluoridhydrat in der 2. Verfahrensstufe einer
die Hydrolyse effizient unterdrückenden und die vollständige Entwässerung bewirkenden Behandlung
unterzogen, so erhält man ein praktisch wasserfreies Aluminiumfluorid — ein Gehalt von bis etwa 0,2
Gew.-% Restwasser wird toleriert und üblicherweise gar nicht erwähnt — mit einem Fremdphasengehalt von
maximal >4%, üblicherweise <3%, wobei etwa nur 2 - 3% davon SiO2, der Rest AI2O3 ist.
Durch das erfindungsgeniäße Verfahren ergibt sich
ein weiterer Vorteil; die gei'ürchteten, wärmedurchgangshemmenden
Ablagerungen bei -er vollständigen Entwässerung von Aluminiumfluoridhydrat an und
zwischen dsn Wänden der entsprechenden Entwässerungsaggregate, die eine kontinuierliche Kalzination
verhindert, werden unterbunden.
Aluminiumfluoridtrihydrat | 5,9 Gew.-% |
der folgenden Spezifikation | |
Oberflächenfeuchtigkeit: | |
(adsorbiertes Wasser) | 36,7% |
SiebanaIyse:(Gew.-%) | 51,80/o |
>100μπι | 8,1% |
100— 60μπι | 3,4% |
60—40 μπι | |
<40μπι | |
wurde in einem Tellertrockner gemäß DE-AS 22 37 220 getrocknet und zu Aluminiumfluoridhalbhydrat,
AlF3 · 04 H2O, vorkalziniert. Die Temperatur des
vorkalzinierten Produktes am Austrag des Tellertrockners betrug 135° C. Die Luftströmung im Tellertrockner
wurde so einreguliert, daß beim Herunterfallen des Produkts von einem Teller zum nächsten eine Sichtung
stattfand, wobei mit den Abgasen des Trockners Teilchen kleiner als 40 μ ausgetragen wurden. Die
Hauptmenge des Staubfeinkorns lag bei 4 μίτι. Dieser
Staubanteil wurde in einem Gewebefilter völlig abgetrennt, während die Prozeßabgase nach einer
Naßwäscherstufe in die Atmosphäre geleitet wurden.
Das im Tellertrockner gewonnene staubfreie Aluminiumfluoridhalbhydrat
wurde anschließend einem mit Verbrennungsgasen indirekt beheizten Drehrohrofen mit 128 kg pro Stunde aufgegeben und während 10
Minuten auf die Kalzinationstemperatur von 550° C
erhitzt. Die Gesamtverweilzeit des Aluminiumfluorids im Ofen betrug 38,5 Minuten, der Wassergehalt der im
Gegenstrom durch die Kalziniertrommel geführten Spülluft im Abgas 45,5 Gew.-%. Die Abgastemperatur
lag bei 175° G Die Kalziniertrommel war frei von
Anbackungen.
Das kalzinierte Aluminiumfluorid hatte eine Reinheit von 982 Gew.-% und enthielt 0,03 Gew.-% SiO2. Der
Glühverlust betrug 038 Gew.-%. Der Rest von 1,39
Gew.-% waren AI2Os und andere Verunreinigungen in
Sporen wie P2O5, Fe2O3, SO4 2-.
Beispiel 2 t~
256 kg Aluminiumfluoridtrihydrat der gleichen Spezifikation wie im Bereich i wurden mit einei^Schnecke in
das senkrechte Förderrohr eines Strömtrockners eingetragen, dort mit Verbrennungsgasen der Temperatur
von 380° C gemischt und pneumatisch 8 m in die
Höhe gefördert Die Temperatur des geförderten Produkts vor der 2stufigen Abscheidung durch Zyklone
und Gewebefilter betrug 120°C. In der Zyklonstufe wurde der Grobanteil des getrockneten und vorkalzinierten
Aluminiumfluoiidtrihydrats abgeschieden.
> 100 μπι | 354% |
60—100 μΐη | 56,4% |
40—60 μσι | 8,0% |
<40μπι | 0,1% |
d. h, das Produkt war praktisch staubfrei. In einer Gewebefilterstufe wurde der verbleibende Feinstaub
vom Abgas völlig abgetrennt und das Abgas wie in Beispiel 1 weiterbehandelt. Die Hauptmenge der
' abgeschiedenen Feinstaubanteile lag.-m Bereich von 1
bis 10 μπι.
Das feinstaubfreie, vorgetrocknete Aluminiumfluoridhydrat wurde zur weiteren Entwässerung einer mit
Verbrennungsgasen indirekt beheizten Drehtrommel mit 107 kg pro Stunde aufgegeben und während 12
Minuten auf die Kalzinationstemperatur von 550°C erhitzt. Die Gesamtverweilzeit des Aluminiumfluorids
in der Kalziniertrommel betrug 43 Minuten. Der Wasserdampf der im Gegenstrom durch die Kalziniertrommel
geführten Spülluft betrug im Abgas am Ofenaustritt 55,8 Gew.-%, die Abgastemperatur lag bei
185° C. Die Kalziniertrommel war wie in Beispiel I frei
von jeglichen Aluminiumfluoridkrusten.
Auch bei dieser Fahrweise des 2stufigen Entwässerungsverfahrens konnte keine nennenswerte Hydrolyse
zu AI2O3 festgestellt werden. Die Produktanalyse ergab
einen AIF3-GeIIaIt von 97,9 Gew.-%, einen SiOrGehalt
von 0,04 Gew.-% und einen Glühverlust von 034 Gew.-%. Aus der Differenz zu 100 ergibt sich ein Al2O3-
und sonstiger Verunreinigungs-Gehalt von 1,69 Gew.-%.
Die aus den beiden Beispielen erhaltenen AIF3-Produkte
waren staubfrei und ließen sich ohne jede Schwierigkeit für die Alumir.iumschmelzflußelektrolyse
verwenden.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zum Herstellen von staubfreiem, SiO2- und AhO3-armen Aluminiumfluorid durch Trocknen und Vorkalcinieren von Aluminiumfluoridhydrat in einer ersten Verfahrensstufe bis zu einem Wassergehalt im Bereich von AlF3 - 3 H2O bis AlF3 - 03 H2O und anschließendem vollständigen Entwässern durch (Calcinieren in einer zweiten Verfahrensstufe, dadurch gekennzeichnet, daß das vorkalcinierte Aluminiumfluoridhydrat vor dem vollständigen Entwässern vom Feinanteil im Korngrößenbereich von <40 μπι befreit wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19803042359 DE3042359C2 (de) | 1980-11-10 | 1980-11-10 | Verfahren zum Herstellen von staubfreiem, SiO↓2↓- und Al↓2↓O↓3↓-armen Aluminiumfluorid |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19803042359 DE3042359C2 (de) | 1980-11-10 | 1980-11-10 | Verfahren zum Herstellen von staubfreiem, SiO↓2↓- und Al↓2↓O↓3↓-armen Aluminiumfluorid |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3042359A1 DE3042359A1 (de) | 1982-05-13 |
DE3042359C2 true DE3042359C2 (de) | 1983-11-17 |
Family
ID=6116402
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19803042359 Expired DE3042359C2 (de) | 1980-11-10 | 1980-11-10 | Verfahren zum Herstellen von staubfreiem, SiO↓2↓- und Al↓2↓O↓3↓-armen Aluminiumfluorid |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3042359C2 (de) |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2237220B2 (de) * | 1971-09-06 | 1975-11-20 | Lentia Gmbh, Chem. U. Pharm. Erzeugnisse - Industriebedarf, 8000 Muenchen | Verfahren zur Entwässerung von Aluminiumfluoridhydraten |
CH638163A5 (de) * | 1978-10-09 | 1983-09-15 | Alusuisse | Verfahren zur kalzination von aluminiumfluorid-hydraten. |
-
1980
- 1980-11-10 DE DE19803042359 patent/DE3042359C2/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3042359A1 (de) | 1982-05-13 |
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