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Verfahren zur Herstellung von Tonerde aus Aluminiumnitratlösungen.
Bei den technischen Verfahren zur Gewinnung von Tonerde aus.den in der Natur vorkommenden
Rohstoffen werden verschiedene Mittel angewendet, um die Tonerde in Lösung zu bringen.
So wird in einigen Fällen Salpetersäure als Lösungsmittel benutzt, und es entsteht
dann eine mehr oder weniger reine Aluminiumnitratlösung. Die Erfindung betrifft
die Gewinnung von Tonerde aus einer derartigen Lösung.
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Es hat sich nämlich gezeigt, daß man auf einfache und wirtschaftliche
Weise die Tonerde unter gleichzeitiger Wiedergewinnung der Hauptmenge der zur Auflösung
angewendeten Salpetersäure gewinnen kann.
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Wenn man eine Tonerdenitratlösung ein dampft, wird allmählich das
spezifische Gewicht der Lösung steigen, während gleichzeitig Salpetersäuredämpfe
abdestillieren. Der Siedepunkt der Nitratlauge steigt hierbei; wenn dieser 145 bis
=5o° C erreicht hat, wird die Masse fest. Es zeigt sich dann, daß nur etwa 25 Prozent
der gebundenen Salpetersäure abgespalten sind. Treibt man indessen das Eindampfen
nicht so weit, daß man eine feste Masse bekommt, leitet aber Wasser oder Wasserdampf
in irgendeiner Form zu, so daß die Nitratlauge auf einer konstanten Temperatur kochend
gehalten wird, so bleibt die Masse flüssig, und man kann bedeutend mehr Salpetersäure
abtreiben; die zurückbleibende Nitratmasse wird dann stets basisch. So haben Versuche
gezeigt, daß, wenn die Siedetemperatur auf 140 ' C gehalten und Wasserdampf durchgeleitet
wird, man über 7o Prozent der gebundenen Salpetersäure abspalten kann, ohne daß
die Masse erstarrt. Bei einer bestimmten Basizität wird die Hauptmenge der Tonerde
in- Form eines wasserarmen, kristallinischen, basichen Aluminiumnitrates ausgefällt
werden. Diese kristallinische Masse hat gegenüber dem gewöhnlichen Tonerdeniederschlage
den sehr wesentlichen Vorteil, daß sie sehr leicht filtrierbar ist. Der Niederschlag
kann von der Lösung abfiltriert werden und wird bei eventueller Erhitzung unter
Entwicklung von nitrosen Gasen gespalten, ohne zu schmelzen. Das vollständige Abtreiben
dieser Gase macht deshalb keine Schwierigkeiten. Die Gase können selbstverständlich
zur Herstellung neuer Mengen Salpetersäure benutzt werden.
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Die Ausführung der Erfindung kann innerhalb weiter Grenzen wechseln.
Es hängt in jedem einzelnen Falle von der Zusammensetzung der Nitratlösung ab, wie
weit man eindampfen muß, ehe die Fällung beginnt. Ferner sind die in der Lösung
enthaltenen fremden Bestandteile dafür entscheidend, wie weit es sich die Fällung
und Abspaltung der Salpetersäure zu treiben lohnt. Wenn die Lösung Eisen enthält,
wird weniger Eisen mit der Tonerde ausgefällt als man nach der Zusammensetzung der
Lösung erwarten
dürfte, besonders ist der ausgefällte Niederschlag
sehr eisenarm. Treibt man die Ausfällung immer weiter, so vermehrt sich der Eisengehalt
des Niederschlages stark. Man kann aber auch andere Verfahren zur Gewinnung der
letzten Reste der Tonerde anwenden und hat dann im vorliegenden Prozeß eiri Mittel,
um, praktisch gesprochen, eisenfreie Tonerde aus eisenhaltigen Nitratlösungen zu
gewinnen. Da die Rohstoffe für die Aluminiumherstellung in der Regel Eisen enthalten,
ist es leicht ersichtlich, einen wie großen Vorteil das vorliegende Verfahren bietet.
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Die Abtreibung von Säure kann auch nur zu einem Teil unmittelbar geschehen,
während der Rest der Säuremenge, die entfernt werden soll, mit Kalkstein, gebranntem
Kalk oder anderen Basen abgestumpft werden kann. Die Fällung kann ferner dadurch
erreicht werden, daß Aluminiumnitrat von zweckmäßiger Basizität in Autoklaven behandelt
wird. Um die richtige Basizität zu erreichen, kann man vor der Autoklavbehandlung
entweder die gewünschte Säuremenge durch Erhitzung bzw. Eindampfen abtreiben oder
die Nitratlösung in entsprechendem Grad mit Basen oder Salzen, wie Kalkstein u.
dgl., neutralisieren.
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Es kann zweckmäßig sein, daß die Fällung in Lösungen vorgenommen wird,
die außer Aluminiumnitrat auch Nitrate enthalten, die bei der betreffenden Temperatur
in Lösung bleiben, wie z. B. Calciumnitrat und Natriumnitrat. Dies bewirkt, daß
sich die Lösung dünnflüssig erhalten wird und man deshalb mehr Tonerde ausfällen
kann.
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Nachstehend ist das Verfahren in einer Ausführungsform dargestellt.
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Als Ausgangsmaterial wird eine Aluminiumnitratlösung angewandt, die
ungefähr 6,5 g AI20" 3 g Ca0 auf je ioo ccm nebst kleinen Mengen Fe und Na enthält.
Die Lösung wird in einen geeigneten Eindampfbottich, z. B. aus säurefestem Kieseleisen,
gebracht und zum Sieden erhitzt. Das Sieden wird derart geleitet, daß die, Siedetemperatur
sich konstant auf i4o° C hält. Dies wird dadurch erreicht, daß frische Lösung zugeleitet
wird, wenn die Temperatur steigt. Während des Kochens wird kristallinisches basisches
Aluminiumnitrat ausgeschieden, das durch kontinuierliches Ablassen eines Teils der
Lösung mit dem darin enthaltenen Niederschlag entfernt wird, oder dadurch, daß der
Niederschlag in anderer Weise entfernt wird. Das in der Lösung befindliche Calciumnitrat
bzw. Natriumnitrat bleibt in Lösung und wird deshalb mit dem Nitrat erhalten. Während
des Kochens destilliert Salpetersäure von einer Konzentration von etwa 18 g HNO3
pro ioo ccm ab. Diese wird in bekannter Weise kondensiert und gesammelt, um zur
Lösung neuer Mengen Rohstoffe Verwendung zu finden. Die abdestillierte Salpetermenge
entspricht ungefähr 6o Prozent des anwesenden Aluminiumnitrates. Die übrigen 40
Prozent bleiben in dem abfiltrierten Niederschlag und werden in Form von nitrosen
Gasen durch weitere Erhitzung des basischen Aluminiumnitrates zurückgewonnen, wodurch
dieses zu Tonerde gespalten wird. Die Tonerde wird getrocknet und bei iooo° C calciniert,
und man hat dann, praktisch gesprochen, reines A120" das sich unter anderem vorzüglich
zur Aluminiumfabrikation eignet.
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Die nitrosen Gase, die man durch Spaltung des basischen Tonerdenitrates
erhält, werden in bekannter Weise absorbiert und dienen zur Herstellung von Salpetersäure.
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Das Filtrat von dem ausgeschiedenen basischen Aluminiumnitrat enthält
2o bis 30 Prozent der ursprünglichen Tonerde in Form eines schwach basischen
Aluminiumnitrates samt Calciumnitrat und Natriumnitrat. Zu diesem Filtrat wird so
viel Salpetersäure zugesetzt, wie nötig ist, um normales Nitrat zu bilden, worauf
die Lösung so weit eingedampft wird, daß man eine Kristallisation von Ale (N03)
, i5 aq. erhält. Die Kristalle werden ausgeschieden, und die zurückgebliebene Lösung,
die ungefähr 2 bis 3 Prozent der ursprünglichen Tonerde samt Ca(N03) 2 und Na N03
enthält,wird eingedampft. Die erhaltenen Salze werden gesammelt. Sie eignen sich
vorzüglich als Düngemittel.
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Das kristallisierte Aluminiumnitrat kann entweder als solches angewandt
werden. oder wird zu der ursprünglichen Lösung zurückgeführt. Man gewinnt so gemäß
vorliegender Erfindung praktisch die ganze Menge Tonerde der Nitratlösung, und erhält
gleichzeitig 6o Prozent der als Aluminiumnitrat gebundenen Salpetersäure unmittelbar
zurück als ungefähr 2oprozentige Salpetersäure. Der Rest wird in Form von nitrosen
Gasen wiedergewonnen.
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Anstatt das ausgefällt basische Aluminiumnitrat durch Erhitzung in
Tonerde zu überführen, kann man selbstverständlich auch andere bekannte Verfahren
zu diesem Zweck anwenden.