DE304281C

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Publication number: DE304281C
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Metallhydroxydniederschläge eignen sich technisch nur dann zur Verwertung, insbesondere zur Gewinnung der entsprechenden Oxyde, wenn ihre chemische und physikalische Beschaffenheit kein Hindernis bildet, sie in operativer Hinsicht leicht und sicher, in wirtschaftlicher Hinsicht aber ohne erhebliche Verteuerung der Herstellungskosten von den bei ihrer Herstellung entstandenen verunreinigenden

ίο Fällungssalzen zu befreien.

Es hat sich nun gezeigt, daß man dieses

Ziel in geradezu vollkommener Weise erreichen kann, wenn man feste Metallsalze, die die

■ Eigenschaft besitzen, in wässerigen Lösungen durch Basen fällbar zu sein, mit Ammoniak unter Druck behandelt. Hierbei tritt sofort Umsetzung zwischen dem Ammoniak und dem Metallsalz ein, selbst wenn nur wenig Wasser zugegen ist, um Metallhydroxyd und Ammoniaksalz bilden zu können.

Dieser Vorgang ist in Anbetracht des Umstandes, daß es sich bei der Ausfällung von Metallhydroxyd mittels Ammoniak aus Metallsalzen um eine Ionenreaktion handelt und daß beide Komponenten-zum überwiegenden Teil in nicht dissoziertem Zustande vorhanden sind, sehr überraschend. Noch überraschender muß aber die günstige Wirkung erscheinen, weil eigentlich anzunehmen war, daß der Verlauf der Reaktion durch die Bedingungen, die den Erfindungsgegenstand darstellen, gehindert werden würde. Dadurch nämlich, daß das Ammoniak unter Druck einwirkt, besteht die Möglichkeit, daß das bei der Umsetzung erzeugte Ammonsalz in sehr dichtem Zustande entsteht und eine so undurchdringliche Hülle um das feste Metallsalz bzw. das entstandene Metallhydroxyd bildet, daß der Weiterlauf der Umsetzung sehr behindert, ja geradezu aufgehoben würde. Von einer solchen Beschränkung der Reaktion ist aber nichts zu bemerken, selbst dann nicht, wenn man nicht feinkörniges, sondern grobstückiges Metallsalz verwendet, oder wenn man es unterläßt, die Reaktionsmasse während des Verlaufs der Reaktion zu bewegen.

Das Verfahren kommt dadurch zur Ausführung, daß man die Metallsalze in druckfeste Gefäße einfüllt und dann flüssiges Ammoniak zulaufen oder gasförmiges einwirken läßt. Das Ammoniak wird sofort von dem Metallsalz aufgenommen, wobei sich Metallhydroxyd und Ammonsalz bildet.

Setzt man wasserfreie Metallsalze mit Ammoniak um, so muß man für Anwesenheit der zur Bildung von Metallhydroxyd und Ammonsalz erforderlichen Menge Wasser sorgen.

Führt man aber die Reaktion mit Wasserhaltigen Metallsalzen, z. B. mit kristall wasserhaltigen Metallsalzen aus, so erübrigt sich die Zugabe von Wasser.

Die Reaktion verläuft außerordentlich rasch, wobei eine lebhafte Erwärmung der Reaktionsmasse eintritt. Durch Bewegung, . Rühren,

Schütteln UsW., also Behandlung der Reäktionsrriässe mit geeigneten Vorrichtungen) läßt sich der Verlauf beschleunigen.

Zweckmäßig arbeitet man mit einem großen Überschuß von Ammoniak, der an der Reaktionsmasse alsdann festhäftet, aber nach Durchführung der Umsetzung durch Erwärmen¹ der Reaktionsmasse, Überleiten von Luft oder Absäugen entfernt werden kann. Dabei stellt

ίο sich heraus, daß das anhaftende überschüssige Ammoniak restlos wieder aus der Reaktionsmasse entfernt werden kann. Ein Überschuß von Ammoniak ist auch bei solchen Metallsalzen erforderlich, bei denen hierdurch die Bildung von schleimigen Niederschlägen in Form von Ammonmetalldoppelsalzverbindungen vermieden wird, bei deren Anwesenheit die Metallhydroxydniederschläge sehr schwer filtrierbar und sehr Schwer auswaschbar sind.

Nimmt man an Stelle von flüssigem Ammoniak gasförmiges, so wird dieses vorteilhaft in das zu behandelnde Metallsalz unter Druck eingepumpt, wobei der Druck je nach der Geschwindigkeit, mit der man das Ammoniak einführt, ansteigt. Praktisch arbeitet man mit Drucken von 5 bis 6.Atmosphären. Auf diese Weise kann man auch den oben erwähnten Überschuß von Ammoniak zur Durchführung einer neuen Reaktion jeweils verwenden. Es wird einfach das abgeblasene, herausgetriebene oder abgesaugte Ammoniakgas mit einer Druckpumpe in ein neu beschicktes Umsetzungsgefäß gedrückt.

Die bei_/ der Reaktion entstandenen Ammonsalze werden beispielsweise durch Auswaschen mit Wasser oder Dampf vollkommen entfernt. Sie lassen sich mit verhältnismäßig geringen Mengen Wasser oder Dampf entfernen, da der nach der geschilderten Arbeitsweise erhaltene Metallhydroxydniederschlag sehr leicht filtrierbar und auswaschbar ist. Er hat eine körnige Struktur, enthält verhältnismäßig wenig Quellungswasser, hingegen reichliche Mengen Metalloxyd, etwa 19 bis 20.Prozent, je nach der Art der verwendeten Metallsalze, sehr geringe Mengen Säure und wenig Ammoniak. Das gereinigte Metallhydroxyd, insbesondere das Aluminiumhydroxyd, besteht vornehmlich aus der körnigen Modifikation und enthält im Gegensatz zu den Niederschlägen, die nach anderen Methoden gewonnen werden, keinerlei verunreinigende, schleimige Metallhydroxydmodifikationen komplexer Natur.

Mittels dieses Verfahrens gelingt es beispielsweise, aus Eisen-, Zink-, Chrom-, Aluminium-, Zirkon-, Magnesiumsalzen körnige, leicht filtrierbare und leicht auswaschbare Metallhydroxydniederschläge zu erzeugen.

Folgende Beispiele sollen die Durchführung erläutern.

¹In einen mit Rührwerk versehenen, zweckmäßig homogen verbleiten Autoklaven ' trägt ■ man 100 kg festes körniges Al₂ (S0₄)₃ -f- 18 H₂ O ■ ein und läßt nach gas- und druckdichtem Abschluß der Apparatur 15,3 kg flüssiges Ammoniäk einfließen. Schon während des Zufließens des Ammoniaks und der Dauer der Umsetzung hält man die Reaktionsmasse in steter Bewegung. Nach Beendigung der Umsetzung saugt man das Amnioniaksalz ab und entfernt das noch anhaftende Ammonsulfat von dem körnigen Aluminiumhydroxyd durch Auswaschen mit Wasser.

Bei Überschußarbeit verfährt man zunächst wie angegeben, nimmt aber beispielsweise die dreifach äquivalente Menge — 46 kg — flüssiges Ammoniak. Nach Beendigung der Umsetzung läßt man das überschüssige N H₃ abströmen, bis der Druck im Autoklaven gleich dem jeweiligen Atmosphärendruck geworden ist, und entfernt das noch adhärierende Ammoniak, wovon ein Teil auch in dem Kristallwasser des Aluminiumsulfats gelöst ist, durch Abpumpen aus den Autoklaven. Das noch weiter anhaftende wässerige Ammoniak kann man mit dem Ammonsulfat durch Auswaschen mit Wasser entfernen. Man kann auch das gesamte überschüssige, freie Ammoniak sofort nach Beendigung der Umsetzung abpumpen und zur Durchführung weiterer Reaktionen verwenden.

In diesem Fall dient es als gasförmiges Reaktionsmittel. Man drückt dabei für glatte Umsetzung in den geschlossenen Autoklaven auf 100 kg wasserhaltiges Aluminiumsulfat ebenfalls 15,3 kg Ammoniakgas.

Für kristallwasserfreies Aluminiumsulfat kämen bei Überschuß (dreifach äquivalenter Menge) folgende Zahlen in Frage: 100 kg Salz, 35 kg Wasser und 89,5 kg Ammoniak in 10c flüssiger Form.

Das bereits bekannte Verfahren, Zinkoxyd aus Zinkerzen mit konzentrierten Ammoniaklösungen zu lösen und zu extrahieren,, hat mit dem vorliegenden Verfahren keinerlei Berührungspunkte, vielmehr verfolgt es ein geradezu entgegengesetztes Ziel, nämlich Metalloxyde zu lösen, anstatt sie zu fällen. Es ist der Natur der sich abspielenden chemischen Prozesse nach abhängig von wässerigen Am,-moniaklösungen, während die Durchführung der neuartigen Fällungsoperationen mit wasserfreiem flüssigen oder wasserfreiem gasförmigen Ammoniak möglich, sogar im solches gebunden ist. Gemäß der chemischen Natur der nach dem erst genannten Verfahren erhaltenen komplexen Zinkammoniakverbindungen wird das Ammoniak außerordentlich festgehalten und kann nur durch umständliche Operationen, so z. B. durch andauerndes Erhitzen

daraus entfernt werden, während bei dem beanspruchten Verfahren das Ammoniak nur, soweit: es adsorbiert oder gelöst ist, haftet und demgemäß sehr leicht entfernbar ist.
In technischer Hinsicht bietet das neue Verfahren erhebliche -Vorteile. Durch die Verwendung von flüssigem oder gasförmigem Ammoniak unter Druck wird vor allem eine Vereinfachung und Verminderung der Apparatur erzielt, ihre Leistungsfähigkeit erhöht, die Menge der bewegten Massen herabgesetzt, die Verluste von Ammoniak auf ein Minimum reduziert und eine Ersparnis an Waschwasser und Kohle erreicht.

Claims

P ATENT-Ansprüche:

i. Verfahren zur Herstellung körniger, leicht filtrierbarer und leicht auswaschbarer Metallhydroxydniederschläge, dadurch gekennzeichnet, daß man durch Basen ausfällbare feste Metallsalze mit Ammoniak unter Druck in passenden Gefäßen behandelt und nach erfolgter Umsetzung die entstandenen Ammonsalze durch geeignete Maßnahmen entfernt.
2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung unter Druck mit flüssigem Ammoniak vornimmt.
3. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung unter Druck mit gasförmigem Ammoniak vornimmt.
4. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man im Falle der Verwendung wasserfreier Metallsalze die zur Umsetzung erforderliche Menge von Reaktionswasser zufügt.
5. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man Ammoniak im Überschuß anwendet, nach erfolgter Umsetzung das nicht verbrauchte Ammoniak entfernt und gegebenenfalls nach Anspruch 3 weiter verwendet.
6. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktionsmasse während der Umsetzung durch geeignete Vorrichtungen in Bewegung hält.

Serum, gedruckt in deh rEichsdruckerei.