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Verfahren zur Darstellung von Tonerde. Zur technischen Darstellung
von Aluininiumverbindungen aus Mineralien, die lieben Aluminium auch Ilälium, Natrium
oder ähnliche Metalle enthalten, hat man bisher gewöhnlich das Verfahren der Ausfällung
des Aluminiums als Hydroxy d verwendet.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Durchführung
einer solchen Trennung unter Anwendung anderer als bisher in der Technik gebräuchlicher
Mittel. Nach .diesem wird eine Überführung der Metalle in Nitrate durchgeführt,
die nachher einer teilweisen Zersetzung bei geeigneter Temperatur unterworfen werden.
Kristallwasserhaltiges Aluminiumnitrat beginnt nämlich schon bei etwa 14o° C Salpetersäure
oder nitrose Gase abzugeben, aber erst bei etwa 300° C ist :die Zersetzung in Al,
O, nebst wasserarmen Hydroxyden und nitrosen Gasen vollständig, entgegen älteren
Literaturangaben, die niedrigere Zersetzungstemperaturen nennen. Die übrigen vorhandenen
Nitrate von Kalzium, Kalium, Natrium u. dgl. werden nicht so leicht zersetzt. So
beginnt z. B. die Zersetzung von Ca(N03), nach den diesbezüglichen Angaben in der
Literatur erst bei 36o° C (in Wirklichkeit liegt die Temperatur beginnender Zersetzung
tiefer, besonders bei Anwesenheit von Tonerde, die zur Bildung von Kalziumaluminaten
Anlaß geben kann). Auch die übrigen Nitrate zwei- oder einwertiger Metalle weiden
bei einer so niedrigen Temperatur wie bei etwa 300° C nicht zersetzt. Nach der Erhitzung
auf etwa 300° C entsteht deshalb eine Masse, die außer Tonerde die übrigen Metalle
in Form von unzersetzten Nitraten enthält, die sich leicht von der Tonerde durch
Auswaschen (Dekantation oder Filtration) trennen lassen. Die Tonerde wird bei diesem
Verfahren in einer sehr leicht filtrierbaren Form erhalten im Gegensatz. zu dem
gelatinösen Niederschlag, den man von den gewöhnlichen Fällungsverfahren her kennt.
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Das Verfahren beruht somit auf der Entdeckung, daß zwischen der Temperatur
der vollständigen Spaltung von Aluminiumnitrat und der Temperatur beginnender Spaltung
der anderen eben genannten Nitrate ein gewisses, wenn auch kleines Temperaturintervall
besteht.
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Die bei der Zersetzung neben Salpetersäure entweichenden nitrosen
Gase können mit Leichtigkeit absorbiert, für die Darstellung neuer Salpetersäure
verwendet und gegebenenfalls ebenso wie die unmittelbar zurückgewonnene Salpetersäure
in das Verfahren wieder eingeführt werden.
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Etwa vorhandenes Eisen kann auf zweierlei Weise von Aluminium getrennt
werden: a) durch die Nutzbarmachung der leichteren Zersetzbarkeit des Eisennitrats
beim Erhitzen, indem man nach einem kurzen Erhitzungsvorgang bei etwa 15o° C unlösliche
Eisenverbindungen erhält, die auf bekannte Weise von den löslichen Salzen getrennt
werden können, b) durch Nutzbarmachung der leichteren
Auflösbarkeit
des Eisenoxyds im Vergleich zu Aluminiumoxyd, indem man das nach dem obigen Verfahren
erhaltene rohe Aluminiumoxyd mit Säuren behandelt und es dadurch vom Eisen befreit.
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Die Verwendung von Plagioklasgesteinen für die Darstellung von Aluminiumverbindungen
ist bereits beschrieben worden, indem gefunden wurde, daß solche Gesteine zu diesem
Zweck sehr geeignet sind, weil das vorhandene Eisen im Vergleich zu der Tonerde
in schwer löslicher Form vorhanden ist (und zwar als Hypersten, Almandin, Diallag,
Epidot o. dgl.) unddeshalb beider Behandlung mit einer Mineralsäure geeigneter Konzentration
nicht oder nur in relativ .geringer Menge in Lösung geht.
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Das obengenannte Verfahren zur Trennung des Aluminiums von Kalzium,-
Kalium, Natrium u.,dgl. ist für die Darstellung von Tonerde aus diesen Gesteinen
sehr wohl geeignet. Für die Durchführung dieser Darstellung behandelt man somit
die Gesteine mit Salpetersäure geeigneter Konzentration und gewinnt die Nitrate
entweder durch Eindampfen oder auch mittels Konzentration. Je nachdem man die Nitrate
nachträglich im nassen oder wasserarmen Zustande zersetzt, kann man aus den entweichenden
Gasen entweder verdünnte oder konzentrierte Salpetersäure gewinnen.
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Die Ausführung des Verfahrens sei an folgendem Beispiel erläutert:
Durch Behandlung von pulverisiertem Labrador mit Salpetersäure wird zunächst eine
Nitratlösung hergestellt, : die ungefähr folgende Zusammensetzung hat: A12 03 -
7 g, Ca O -3,5 g, Nag O - o,7 g in ioo ccm. Die Lösung wird, nachdem man
gegebenenfalls dasEisen in bekannter Weise entfernt hat, so weit eingedampft, bis
die Kon7entration der Lösung i i g A12 OZ in ioo ccm beträgt. Wenn das Eindämpfen
vorsichtig ausgeführt wird, entsteht kein Verlust an Salpetersäure. Die Temperatur
wird nun allmählich auf 300° C gesteigert. Dabei entweicht zunächst verdünnte Salpetersäure,
dann konzentrierte Säure von ungefähr 55 Prozent HNO3, und schließlich entweichen
nitrose Gase. Die Salpetersäure wird in einer Vorlage aufgefangen und kann sofort
zur Auflösung neuer Mengen Labrador verwendet werden. Die nitroseri Gase werden
in bekannter @Veise in Salpetersäure übergeführt.
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Der Rückstand besteht aus Al(OH)3 oder A:12 0s und Ca (N03) , sowie
kleinen Mengen Na N03. Durch Auslaugen mit Wasser werden die Nitrate entfernt, zur
Trockene eingedampft und evtl. als Düngemittel verwandt. Der Rückstand wird bei
iooo° C kalziniert und stellt ein reines A12 03 dar, das weniger als z Prozent Verunreinigungen
enthält und sich vorzüglich zur Darstellung von Aluminium eignet.
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Es ist klar, daß die praktische Durchführung des Verfahrens auf verschiedene
Weise abgeändert werden kann. Wenn es sich als vorteilhaft erweist, kann man z.
B. die Zersetzung unter vermindertem Druck durchführen.
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Die Ausführung .des Verfahrens bleibt die gleiche wie in dem eben
beschriebenen Beispiel, nur wird die Nitratlösung in einen.-Vakuumverdampfer gebracht
und dort unter vermindertem Druck so lange eingedampft, bis die Konzentration der
Lösung auf z i g Ale 03 in ioo ccm gestiegen ist. Die eingedampfte Lösun,- wird
dann wie oben beschrieben weiter behandelt.
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Die bei der Auslaugung des Zersetzungsrückstandes erhaltene Lösung
von Kalzium-, Kalium-, Natriumnitrat u. dgl. kann entweder für die Darstellung eines
gemischten Düngemittels, für .die Darstellung der einzelnen Nitrate oder auch für
die Wiedergewinnung der Salpetersäure auf bekannte Weise verwendet werden.