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Verfahren zur ununterbrochenen Herstellung von -Alkali- oder Erdalkalialuminat
und Ammoniak aus Aluminiumnitrid mit Alkali- oder Erdalkalihydroxyden in der Wärme.
Es ist bekannt, daß Aluminiumnitrid durch alkalische Lösungen zersetzt wirrt, rasch
im konzentrierten, -langsam im verdünnten Zustand. Es bildet sich hierbei neben
freiem Ammoniak ein Aluminat.
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Da die Zersetzung bei Atmosphärendruck selbst mit ziemlich konzentrierten
und heißen Lösungen sehr langsam vor sich geht, hat man versucht, unter Druck in
Autoklaven zu arbeiten. Derartige Verfahren sind in den französischen Patentschriften
427110 und q.18059 beschrieben.
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Die Anwendung von Aütoklaven für die Zersetzung von Aluminiumnitrid
durch alkalische Lösungen geschieht aber nicht ohne viele Unzuträglichkeiten. Die
Autoklaven müssen mit mechanischem Rührwerk versehen sein und stellen teure und
ziemlich gefährliche Apparate dar; sie gestatten übrigens nicht, die Temperatur
von 15o ° C erheblich zu überschreiten, und unter diesen Bedingungen erfordert
die Zersetzung, um vollständig zu sein, noch eine ziemlich lange Zeit. Dagegen erhält
man eine sehr rasche Zersetzung selbst unter gewöhnlichem Druck; wenn man bei einer
Temperatur oberhalb 20o°, z. B. zwischen Zoo bis 25o°, mit sehr konzentriertem Atznatron,
d. h. mit höchstens 2o bis qo Prozent Wasser über seinem Konstitutionswasser,also
mit 6o- bis 8oprozentigem NaOH, arbeitet. Man weiß ja aus Erfahrung aus der 'Industrie
des festen Ätznatrons, daß die Lauge mit qo Prozent Wasser bei etwa Zoo ° und die
mit 2o Prozent Wasser bei _ etwa 250' siedet.
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Auch dieses Verfahren ist an sich bekannt. Neu ist dagegen das folgende
Verfahren, nach welchem unter Anwendung des bekannten Aluminiumnitrids im ununterbrochenen-
Betriebe rasch in Aluminat und Ammoniak verwandelt wird.
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Eine zylindrische Eisen- oder Stahlröhre, horizöntal oder geneigt
gelagert und in langsamer Drehung, wird auf eine' über 2ö0° liegende Temperatur,
wobei man bis 300' und darüber gehen kann, entweder durch elektrische Heizung
mittels des Widerstandes ihrer eigenen Wandung oder durch irgendein anderes geeignetes
Mittel, elektrisch oder nicht elektrisch, erhitzt.
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An einem Ende dieser Röhre, wo dieselbe höher liegt, falls die Röhre
etwas geneigt ist, führt man stetig oder in regelmäßigen Zeitzwischenräumen eine
hochkonzentrierte Natronlauge und pulverisiertes Aluminiumnitrid, getrennt oder
vorher vermischt, in den der Zusammensetzung des Natriumaluminats, das mau. darstellen
will, entsprechenden Mengen ein.
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Unter dem Einfluß der Wärme konzentriert sich die Lauge weiter, d.
h. sie verliert Wasserdampf
und wird teigig, zugleich macht sie
Ammoniak aus der Zerlegung des Nitrids frei.-Die Mischung wird durch Schaber, welche
das. an der Röhre- backende#Mgt@rial entfernen, und durch Stahlkugelg"_@vei@he,
die, von den Schabern abgelösten Süb@e zenahlen; unterstützt. Diese Schaber werden
von einer .festen, im Innern der sich drehenden Röhre befindlichen und zur Achse
dieser Röhre parallelen Welle getragen; durch die Rotation derselben schaben die
Schaber das Gemisch von Natron, noch nicht zersetztem Nitrid und bereits gebildetem
Natriumaluminat ab. Die Stahlkugeln, die durch einen oder mehrere Vollzylinder aus
Stahl oder anderem von den Alkalien wenig angegriffenen und schweren Stoff ersetzt
werden können, zermahlen das- von den Schabern abgeschabte Material und pressen
es von neuem gegen die warme Röhrenwand, so daß allmählich das ganze Nitrid zersetzt
wird und das am anderenEnde austretende Material nur Natriumaluminat und die Verunreinigungen
des verwendeten Nitrids enthält.
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Man führt etwas Wasser oder Wasserdampf am Austrittsende oder in der
Nähe eines jeden Schabers ein durch die in regelmäßigen Abständen befindlichen Öffnungen
(Spritzdüsen) einer Wasser- oder Wasserdampfleitung, die mit der die Schaber tragenden
Welle verbunden ist. Der so in die Röhre eingeführte. Wasserdampf oder der sich
sofort unter dem Einfluß der über 2oo° liegenden Temperatur auf das flüssig eingeführte
Wasser bildende Wasserdampf wirkt entweder chemisch, indem er die Zersetzung des
Nitrids in den* Teilen des zu sehr entwässerten Gemisches beschleunigt, oder physikalisch,
indem er den Materialien mehr Plastizität verleiht und so ihre Mischung und Fortbewegung
in der Röhre begünstigt.
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Das entwickelte Ammoniak, vermischt mit dem Wasserdampf und der Luft,
wird durch die saugende Wirkung eines am Ende angebrachten Ventilators aus der Röhre
abgeführt und weiterverwertet.
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Das andererseits erhaltene Natriuinaluminat wird durch Auslaugen in
Lösung gebracht und die erhaltene,. zur Abscheidung der in Ätznatron unlöslichen
Verunreinigungen des Aluminiumnitrids dekantierte und filtrierte Lösung in an sich
bekannter Weise weiter verarbeitet.
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Führt man anstatt Ätznätron ein Gemisch von Soda und Ätzkalk in den
Zersetzungsapparat°ein, so kann man die späterhin erforderliche Kaustifizierung
der Soda durch Kalk gleichzeitig mit der Zersetzung des Aluminiumnitrids ausführen:
Man kann auch an Stelle von Ätzalkali oder eines zur Bildung von Ätzalkali bestimmten
Gemisches Ätzkalk oder ein Gemisch von Alkalioxyden und Erdalkalioxyden in den Zersetzungsapparat
einführen, so daß man ein Erdallkalialuminat oder ein Gemisch von Alkalialuminat
und Erdalkalialuminat erhält. Die so erhaltenen Erdalkalialuminate können dann anderweitig
in Alkalialuminate nach bekannten Verfahren umgesetzt werden.