DE380234C - Verfahren zur Herstellung von Tonerde unter Aufschluss von Ton mit Schwefelsaeure - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Tonerde unter Aufschluß von Ton mit Schwefelsäure. Die Anwendung von Ton als Rohmaterial für die Aluminiumindustrie ist mit gewissen technischen Schwierigkeiten verbunden. Dies hat dazu geführt, daß die Aluminiumdarstellung hauptsächlich noch auf die Anwendung anderer Rohmaterialen gegründet ist, die nur in einer geringen Anzahl Fundorten vorhanden sind.
• Bei dem vorliegenden Verfahren zur Darstellung von Tonerde wird gewöhnlicher Ton als Rohmaterial verwendet, und es sind für die Durchführung des Verfahrens überhaupt keine selten vorkommenden Rohmaterialien erforderlich. Außerdem fällt jegliche Verwendung schwer durchführbarer chemischer, wärmetechnischer oder mechanischer Verfahren fort, so daß das ganze Verfahren sehr einfach durchgeführt werden kann.
• Weiterhin vermeidet das Verfahren alle Eindampfungsvorgänge. Hierdurch wird nicht nur angestrebt, Brennmaterial zu ersparen, sondern es werden auch Apparatschwierigkeiten, die durch die stark angreifende Wirkung der einzudampfenden Flüssigkeiten auf Metalle bewirkt werden, vermieden.
• Man erreicht dadurch, daß trotz des im Vergleich zu anderen Verfahren dieser Art geringen Tonerdegehalts des Tons kein größerer Brennstoffverbrauch eintritt, als ihn die Aluminiumdarstellung aus den genannten selten vorkommenden Rohmaterialien, die nahezu den vierfachen Gehalt Tonerde haben, erfordert.
• Das Wesen des Verfahrens besteht darin, daß der Kaligehalt des Tons zur Bildung von Kalialaun derart verwertet wird, daß das hierdurch gewonnene Kaliumsulfat zum größeren Teil in dem Verfahren als Darstellungsmittel für Alaun verwendet werden kann. Im Vergleich mit dem bekannten Ammoniakverfahren zur Darstellung von Aluminiumoxyd aus Ton hat das Verfahren den sehr großen Vorteil, daß das Kalium-in dem Verfahren im Kreislauf zirkulieren kann, was mit Ammoniak nicht möglich ist. Hierzu kommt noch, daß die Verwendung des Ammoniaks für die Alaunbildung Eindampfungen bedingt.
• Das Verfahren zerfällt in drei Hauptteile. Im ersten Teil des Verfahrens wird der Ton mittels Schwefelsäure aufgeschlossen, so daß ein Gemisch von Sulfat und freier Kieselsäure gebildet wird, welches durch Filtration getrennt wird, so daß man eine Lösung von Kalialaun nebst einem im wesentlichen wertlosen eisenhaltigen und kieselsäurehaltigen Schlamm erhält.
• Die nächste Stufe des Verfahrens besteht in der Ausfällung des Kalialauns, derart, daß praktisch eisenfreier Kalialaun gebildet wird.
• In dem dritten und letzten Teil des Verfahrens wird dieser Kalialaun in Aluminiumoxvrl, Scliwefeloxydgase und Kalitnusulfat zersetzt, «-elch letzterer Körper wieder gewonnen wird, um in der zweiten Stufe des Verfahrens bei der Alaunfällung Verwendung zu findest, während der Uberschuß ein wertvolles Nebenprodukt des Verfahrens bildet.
• Es ist bereits bekannt, Ton mit Schwefelsäure aufzuschließen, das hierbei gebildete Aluminiumsttlfat durch Kaliumsulfat in Alaun überzuführen und den gefällten Alaun in Tonerde, Kaliumsulfat und Schwefeloxyde durch Wärme zu zersetzen.
• Die Erfindung besteht nun darin, daß ein kalireicher Ton verwendet, und claß das bei Zersetzung des Alauns gewonnene Kaliumsulfat im Kreisprozeß zur weiteren Fällung von Alaun benutzt wird.
• Zweckmäßig verfährt man in der Weise, daß nur lufttrockner, zerkleinerter Ton mit einer theoretisch nicht ganz ausreichende>> Menge von Kammersäure vermischt wird, das Gemisch etwa 24 Stunden lang stehen gelassen und dann zwecks Unlöslichmachens der Kieselsäure auf etwa 200' erhitzt wird.
• Es hat sich gezeigt, daß die Durchführung des Verfahrens in dieser Weise eine Reihe technischer Vorteile bietet, die im folgenden beschrieben sind.
• Man geht von einem Ton aus, welcher ungefähr 1G Prozent Tonerde, etwa 8 Prozent Eisenoxyd, etwa 3 Prozent Kali und etwa ,3( Prozent Kieselsäure nebst solchen Bestandteilen enthält, die keinen wesentlichen Einfluß auf den Verlauf des Verfahrens haben.
• Der Ton wird zunächst luftgetrocknet und zerkleinert und sodann mit Kammersäure vermischt (die X"erwendung einer stärkeren Säure hat sich nicht als zweckmäßig erwiesen). Die Erfahrung zeigt, daß tnasi einen Überschuß von Ton der Säure gegenüber benutzen muß. weil man hierdurch die Aufschließung einer größeren Tonerdemenge erreicht, als wenn man. mit den theoretischen Mengenverhältnissen arbeitet. Außerdem wird die aufgelöste Ilengr Eisensulfat erheblich vermindert, man erhält eine feste, leicht zu behandelnde Masse, und die Masse wird neutral. Die Schwefelsäure, welche sonst an Eisen gebunden werden würde, verwertet man bei dieser Arbeitsweise zum Aufschließen der Aluminium- und Kaliverbindungen.
• Das Vermischen mit Säure kann auf be- liebige Weise stattfinden, in Haufen oder mittels Trommel oder Rührwerke. I?s werden erhebliche Wärtnetnengen entwickelt, so daß die Temperatur des gebildeten Gemisches biss auf i.lo° ansteigt. Es ist von Bedeutung, daß Ton nur in lufttrockenem, nicht aber in kalziniertem Zustand verwendet wird, weil alsdann das bei der Einwirkung der Schwefelsäure auf das Eisenoxydul gebildete Ferrosulfat keinen Alaun bildet. Bei der Aufschließung wird zwar vorzugsweise Ferrosulfat gebildet, da der Ton Eisenoxydul enthält, aber im Verlauf des Verfahrens kann jedoch etwas Ferrosulfat zu Ferrisulfat oxydiert werden. Dieses Ferrisulfat wird indessen bei Vorhandensein von Ton in Überschuß als basische Ferrisulfat ausgefällt werden. Das letztere kann deshalb abfiltriert werden. Die Lösung wird somit von alaunbildendem Ferrisulfat frei.
• Bei der Reaktion werden auf bekannte Weise die Silikate unter Bildung entsprechender Sulfate und freier Kieselsäure zersetzt. Die Reaktion wird in zwei Stufen durchgeführt, indem man zweckmäßig nach der Hauptreaktion eine \Tachreaktion im Laufe von etwa 24 Stunden stattfinden läßt, wodurch die Bildung der Sulfate vervollständigt wird. Hierbei erhärtet die Masse zu harten Klumpen.
• Die nächste Stufe des Aufschließungsvorganges besteht in einer Erhitzung der Reaktionsmasse auf etwa Zoo' C, um die Kieselsäure in amorphe, leicht abfiltrierbare Form überzuführen. Gleichzeitig wird die möglicherweise noch vorhandene Schwefelsäure sich in Sulfat umsetzen, so daß jede Spur von Schwefelsäure entfernt wird, was von wesentlicher Bedeutung für die nachfolgend;: Filtration ist. Die Durchführung dieses Erhitzungsvorganges kann in einer offenen rotierenden Trommel mit schwacher Neigung von der Beschickungsstelle für die 'Tasse nach dem anderen Ende zu erfolgen, wo die Trommel mit der Feuerung oder mit einer Leitung für heiße Gase in Verbindung steht.
• Die Masse befindet sich nun in einem solchen Zustande, daß sie nach der Auflösung filtriert werden kann. Man löst in heißem Wasser unter Umrühren auf, und zwar mit so viel Wasser, daß die filtrierte Lauge ein spezifisches Gewicht von etwa i.3 bis i,.i (etwa 35y leauzne) hat. Die Lauge enthält dann etwa 8o bis 9o g Aluminiumoxyd im Liter. Das Waschwasser wird zum Auflösen weiterer Metzgen von Reaktionsmasse benutzt.
• Die auf diese Weise erhaltene noch warnte Lauge wird auf gewöhnliche Temperatur abgekühlt, wodurch Kalialaun zumKristallisieren gebracht wird im Verhältnis zu der Kalimenge, die zur Auflösung gebracht worden ist (für i ooo kg Ton etwa 200 bis 25o1",- Kalialaun) ; der Alaun wird darauf auf einem Vakuumfilter abfiltriert. Bei diesem Kristallisationsvorgang wird ungefähr ein Viertel des Gehalts von Aluminiumoxyd in der Lauge gewonnen. Die Kristallisation findet unter Kühlung und Bewegung der Flüssigkeit statt.
• Die im Vakuumfilter vorhandene Lauge wird nun mit pulverisiertem Kaliumsulfat (welches auf einer späteren Stufe des Verfahrens erhalten wird) in kaltem Zustande und unter Umrühren versetzt. Im Laufe einiger Stunden wird dabei die dem zugefügten Kalisulfat entsprechende Menge Alaun ausgefällt und auf einem Vakuumfilter abfiltriert. Die Mutterlauge, die Eisensulfat nebst etwas Alaun enthält, kann auf irgendeine Weise in dem Verfahren verwendet werden (z. B. beim Aufschließen des Tons), sie kann aber auch selbständig verwertet werden.
• Der bei den beiden Kristallisationen erhaltene Alaun enthält noch wenige Prozente Eisensulfat, welches entfernt werden muß. Zu diesem Zweck wird der Rohalaun in einer möglichst geringen Menge heißen Wassers aufgelöst und unter Kühlung und Bewegung der Flüssigkeit wieder zum Kristallisieren gebracht. Der umkristallisierte Alaun, welcher nun weniger als o,oi Prozent Eisen enthält, wird auf einem Vakuumfilter abfiltriert, und die zurückbleibende Lauge geht zu dem Behälter zurück; worin die Auflösung der Reaktionsmasse stattfindet.
• Nun folgt die dritte Hauptstufe des Verfahrens, bei der es sich darum handelt, die Zersetzung des Alauns auf möglichst wirtschaftliche Weise zu bewirken. Bevor diese Zersetzung durchgeführt wird, hat es sich aus technischen Gründen erforderlich erwiesen, den Alaun seines Kristallwassers zu berauben, da eine unmittelbare Zersetzung des wasserhaltigen Alauns außerordentlich große Apparatschwierigkeiten verschiedener Art herbeiführt, besonders die, daß der zersetzte wasserhaltige Alaun eine zähe, harte Masse bildet, die zusammenbackt und an allen Apparatteilen festklebt. Um das Kristallwasser aus dem Alaun auszutreiben, wird dieser an die heißeste Stelle eines Ofens gebracht, also an das Ende des Trommelofens, wo die Feuerung stattfindet. Das plötzliche scharfe Erhitzen bewirkt ein Zersprengen der Kristalle, und deren Neigung zum Zusammenbacken wird vollständig aufgehoben.
• Die Zersetzung findet nun dadurch statt, daß der wasserfreie Alaun auf 7oo bis 8oo° C erhitzt wird, was ebenfalls in einem rotierenden Trommelofen erfolgen kann. Hierdurch wird die an das Aluminiumoxyd gebundene Schwefelsäure in Form von Schwefeloxyden abgegeben, während das in dem Alaun vorhandene Kaliumsulfat unverändert bleibt. Die erhaltenen Schwefeloxydgase werden auf bekannte Weise zu Schwefelsäure verarbeitet, die im ersten Teil des Verfahrens Verwendung findet.
• Der so erhaltene zersetzte Alaun wird nun zusammen mit kaltgesättigter Kaliumsulfatlösung bis auf ioo° erwärmt. Diese Kaliumsulfatlösung löst das in dem zersetzten Alaun vorhandene Kaliumsulfat, und man kann nun das Aluminiumoxyd in einer Filterpresse abfiltrieren. Das Auswaschen mit Kaliumsulfat bezweckt eine Erhöhung der Konzentration der zuerst verwendeten kaltgesättigten Lösung. Hierauf wird die heißgesättigte Kaliumsulfatlösung abgekühlt, so daß Kaliumsulfat auskristallisiert. Es wird auf einem Vakuumfilter abfiltriert, während die Lauge aufs neue im Verfahren verwendet wird. Wie oben erwähnt, wird der größere Teil des so erhaltenen Kaliumsulfats in dem Verfahren verwendet zur Kaltfällung von Alaun im zweiten Teil des Verfahrens, während das übrige aus der Fabrikation geht und ein wertvolles Nebenprodukt bildet.
• Der gesamte Verlauf des Verfahrens, wie in dem obigen Beispiel beschrieben, kann zweckmäßig durch das beigefügte Schema vera schaulicht werden.

Claims (3)

1. PATENT-ANSPRÜCIiE: i. Verfahren zur Herstellung von Tonerde unter Aufschluß von Ton mit Schwefelsäure, Fällung des hierbei gebildeten Aluminiumsulfats durch Kaliumsulfat und Wärmezersetzung des gefällten Alauns in Tonerde, Kaliumsulfat und Schwefeloxyde, dadurch gekennzeichnet, daß kalireicher Ton verwendet, und daß das bei Zersetzung des Alauns gewonnene Kaliumsulfat im Kreisprozeß zur weiteren Fällung von Alaun benutzt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß nur luftgetrockneter, zerkleinerter Ton mit einer theoretisch nicht ganz ausreichenden Menge von Kammersäure vermischt wird, das Gemisch 24. Stunden stehen bleibt und dann zwecks Unlöslichmachens t der Kieselsäure auf etwa 2oo° erhitzt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auslaugung des Zersetzungsproduktes des Alauns eine kaltgesättigte Lösung von Kaliumsulfat benutzt wird.