DE424701C

DE424701C - Process for the production of pure metallurgical alumina from iron-containing alumina silicates by digestion with ammonium sulfate

Info

Publication number: DE424701C
Application number: DEG49951D
Authority: DE
Original assignee: JD Riedel AG
Current assignee: Honeywell Riedel de Haen AG
Priority date: 1919-12-31
Filing date: 1919-12-31
Publication date: 1926-01-29

Description

Verfahren zur Herstellung von reiner metallurgischer Tonerde aus eisenhaltigen Tonerdesilikaten durch Aufschließen mit Ammoniumsulfat. Das Verfahren stellt einen Kreislaufprozeß dar, der die Herstellung eisenfreier Tonerde aus heimischen Tonerdesilikaten bei ständiger Regeneration der wirksamen Agenzien Ammoniumsulfat und Ammoniak zum Zweck hat.Process for the production of pure metallurgical alumina from ferrous Alumina silicates by digestion with ammonium sulphate. The procedure represents one Circular process, which is the production of iron-free clay from domestic alumina silicates with constant regeneration of the effective agents ammonium sulfate and ammonia for Purpose.

Es ist zwar schon früher versucht worden, einen Kreislaufprozeß beim Aufschluß des Tones unter Benutzung und Regeneration von Ammoniumsulfat und Kaliumsulfat zur Durchführung zu bringen. Man entfernte jedoch hierbei das Eisen durch eine Lösung von Ferrocyankalium, wodurch, abgesehen @-on der schwierigen Filtration des kolloidalen Berlinerblaus, auch die genügende Abtrennung des Eisens infolge der unbedingt erforderlichen genauen Dosierung des Ferrocyankaliums bei wechselndem Eisengehalt technisch ' kaum durchführbar erscheint. Des weiteren ist die dort angegebene Gewinnung von Tonerde aus ihrer Lösung durch Ausfällung mittels Ammoniaks technisch nicht durchführbar, weil die hierbei entstehende gallertartige Form des Tonerdehydrats große Adsorptionskraft besitzt und einer genügenden Reinigung unüberwindliche Hindernisse entgegenstellt.Attempts have been made before to use a circulatory process Digestion of the clay using and regeneration of ammonium sulphate and potassium sulphate to bring to implementation. However, the iron was removed by a solution of potassium ferrocyanide, which, apart from @ -on the difficult filtration of the colloidal Berlin blue, also the sufficient separation of the iron as a result of the absolutely necessary exact dosage of ferrocyanic potassium with changing iron content technically 'hardly seems feasible. Furthermore, there is the extraction of alumina specified there technically not feasible from their solution by precipitation with ammonia, because the resulting gelatinous form of the alumina hydrate has great adsorptive power possesses and poses insurmountable obstacles to sufficient purification.

Ferner ist auch schon bekannt, zwecks Abscheidung des Eisens aus dem Ton zur Aluminiumsulfatlösung nur- so viel Amutoniumsulfat hinzuzufügen, wie zur Bildung von Ammoniumaluminiumalaun erforderlich ist. Der so gewonnene Alaun bedarf aber zur weiteren Reinigung vom Eisen noch der Umkristallisation. Die erstere DZaßnahme führt somit nicht zum Ziel, sondern nur zu einer ungenügenden Verringerung des Eisengehaltes. Nur durch die Verwendung eines großen Überschusses an Ammoniumsulfat unter Störung der Kristallisation und Überführung der Eisenoxydsulfate in basische Sulfate erreicht man die genügende Abtrennung des Eisens, ohne daß eine Umkristallisation des Alauns erforderlich wäre.It is also already known for the purpose of separating the iron from the Clay to the aluminum sulfate solution only add as much ammonium sulfate as for Formation of ammonium aluminum alum is required. The alum obtained in this way needs but for further purification of the iron still recrystallization. The former D measure thus does not lead to the goal, but only to an insufficient reduction in the iron content. Just by using a large excess of ammonium sulfate under disruption the crystallization and conversion of the iron oxide sulfates into basic sulfates is achieved sufficient separation of the iron without recrystallization of the alum would be required.

Das vorliegende Verfahren besteht darin: r . daß man die natürlichen oder geglühten Tonerdesilikate im Gemisch mit Ammoniumsulfat oder mit Gemengen von Alkali- und Atnmoniumsulfat zur Aufschließung der Tonerde auf 28o bis 370° C erhitzt oder die Dämpfe von Ammoniumsulfat auf Tonerdesilikate ohne oder in Gemischen mit Alkalisulfaten bei derselben Temperatur einwirken läßt. Die Umsetzung, bei der sich die Sulfate der Tonerde bzw. des Eisens und außerdem Ammoniak bilden, der in den Prozessen unter 2 Verwendung findet, kann auch unter Mitwirkung von Wasserdämpfen erfolgen, um die Zersetzung des Ammoniaks zu verhindern. Das Reaktionsprodukt laugt man mit Wasser aus und filtriert.The present procedure consists of: r. that one is natural or calcined alumina silicates mixed with ammonium sulphate or with mixtures of Alkali and ammonium sulphate heated to 28o to 370 ° C to break down the alumina or the vapors of ammonium sulphate on alumina silicates without or in mixtures with Allow alkali sulfates to act at the same temperature. The implementation in which the sulfates of the clay or iron and also form ammonia, which is in the Processes under 2 is used, can also with the participation of water vapors to prevent the ammonia from decomposing. The reaction product leaches one with water and filtered.

2. daß man die so erhaltene eisen- und tonerdesulfathaltige Lösung auf eisenfreie oder auf eisenhaltige Tonerdehydrate verarbeitet. Wenn man diese Hydrate durch Zusatz von Laugen bis zur alkalischen Reaktion ausfällt, so erhält man die Hydrate in technisch nicht verwertbarer, schwer filtrierbarer, gallertartiger Form. Diese gallertartige Form kann man vermeiden, wenn man die Hydrate aus den Lösungen zuerst als feste Verbindungen abscheidet bzw. in unlösliche basische Sesquioxydsulfate überführt und dann erst diese Verbindungen durch Ammoniak zu Hydraten weiter zersetzt. Auf diese Weise erhält man kompaktere Hydrate, die sich leicht filtrieren und reinigen lassen.2. that the so obtained iron and alumina sulfate solution processed on iron-free or iron-containing alumina hydrates. If you have this Hydrate precipitates through the addition of alkalis until an alkaline reaction is obtained the hydrates in technically unusable, difficult to filter, gelatinous Shape. This gelatinous form can be avoided by removing the hydrates from the Solutions first separates out as solid compounds or in insoluble basic sesquioxide sulfates and only then these compounds are further decomposed to hydrates by ammonia. In this way, more compact hydrates are obtained that are easy to filter and clean permit.

Man kann dieses Ziel erreichen: a) indem man aus den Lösungen nach oder ohne Entfernung des Eisens die Alaune herstellt und diese in fester Form durch Einwirkung von Ammoniak bzw. von ammoniakalischer Ammoniumsulfatlösung zersetzt und das erhaltene sulfatarme Tonerdehydrat durch Waschen mit Ammoniak von Schwefelsäure reinigt oder b) indem man durch teilweise Abstumpfung der Sesquioxydsulfatlösungen mit Ammoniak entweder nach oder ohne Entfernung des Eisens zuerst ein (bei Abwesenheit von Eisen) leicht erkennbares milchweißes basisches Sulfat ausfällt, das man dann im Fällungsgemisch sofort durch weiteren Ammoniakzusatz zu kompakterem Tonerdehydrat bzw. eisenhaltigem Tonerdehydrat zersetzt. Man verfährt folgendermaßen: Man setzt zu den konzentrierten Lösungen des Tonerdesulfats, die außerdem noch andere Chloride, Sulfate und Nitrate enthalten können, unter Erhitzen Ammoniak, bis ein nicht wieder lösbarer Niederschlag entsteht, den man so lange erhitzt, bis er eine bei Abwesenheit von Eisen leicht erkennbare milchweiße Farbe angenommen hat und bis die zuerst gallertartige Form des Niederschlages verschwunden ist. Durch weiteren Zusatz von Ammoniak, das aus dem Prozeß unter i stammt, kann man die gesamte Menge der Tonerde in diese milchweiße Form überführen, die scheinbar aus basischen Sulfaten besteht. Diese Form ist technisch nicht filtrierbar, da sie infolge ihrer äußerst geringen Teilchengröße jedes Filter passiert. Man kann jedoch diese kolloidale Form filtrierbar machen, wenn man einen Überschuß von Ammoniak hinzufügt. Hierdurch wird das basische Sulfat zum Teil zersetzt und liefert ein kompaktes, leicht filtrierbares, sulfatarmes Hydrat, das auf dem Filter durch heiße Ammoniaklösung leicht vollständig von Schwefelsäure zu reinigen ist.One can achieve this goal: a) by looking from the solutions or produces the alums without removing the iron and through them in solid form Exposure to ammonia or ammoniacal ammonium sulfate solution decomposes and the obtained low-sulfate alumina hydrate by washing with ammonia from sulfuric acid or b) by partially blunting the sesquioxide sulfate solutions with ammonia either after or without removal of the iron first (in the absence of iron) easily recognizable milk-white basic sulphate precipitates, which one then in the precipitation mixture immediately to more compact alumina hydrate by adding further ammonia or ferrous alumina hydrate decomposed. One proceeds as follows: One bets to the concentrated solutions of alumina sulphate, which also contain other chlorides, Sulphates and nitrates can contain ammonia, with heating, until one does not return Dissolvable precipitate is formed, which is heated until it becomes one in the absence has taken on a milk-white color, easily recognizable by iron, and until it is gelatinous at first Form of precipitation has disappeared. By further addition of ammonia, the comes from the process under i, you can put the entire amount of clay in this milk-white Convert form that apparently consists of basic sulfates. This form is technical not filterable, as they are any filter due to their extremely small particle size happened. However, you can make this colloidal form filterable if you have a Adds excess ammonia. This partially decomposes the basic sulphate and provides a compact, easily filterable, low-sulfate hydrate that is based on the The filter can easily be completely cleaned of sulfuric acid using a hot ammonia solution is.

Bei beiden Prozessen unter 2 wird somit durch Einwirkung von Ammoniak, das nach Prozeß i entstanden ist, auf Sesquioxydsulfatlösungen das zur Zersetzung neuer Mengen Ton erforderliche Ammoniumsulfat regeneriert.In both processes under 2, the action of ammonia, that was created after process i, on sesquioxide sulfate solutions that for decomposition regenerated ammonium sulphate required for new amounts of clay.

3. daß man das so erhaltene eisenfreie Tonerdehvdrat durch Glühen im Wasserdampfstrom kalziniert oder das eisenhaltige Tonerdelnydrat durch Aufschließen mit Lauge nach dem Bayer-Prozeß auf eisenfreie Tonerde verarbeitet und dann glüht.3. that the iron-free alumina substrate thus obtained is obtained by annealing calcined in a stream of steam or the ferrous alumina hydrate by digestion processed with lye according to the Bayer process on iron-free clay and then glowed.

Als Beispiele dienen folgende Angaben: Zu Prozeß i. i Teil Kaolin wird mit 2 Teilen Ammoniumsulfat mit oder ohne Zusatz von i bis 2 Teilen Alkalisulfat auf 28o bis 370° C erhitzt.The following information serves as examples: Regarding process i. i part kaolin is with 2 parts of ammonium sulfate with or without the addition of 1 to 2 parts of alkali metal sulfate heated to 28o to 370 ° C.

Zu Prozeß 2a. Man laugt unter Zugabe von 15 bis 30 g und mehr Ammoniumsulfat auf 5o g A12 (S04)3 # 18 H20 und von dem Eisen entsprechenden Mengen Ammoniak aus, kühlt ab unter Störung der Kristallisation und gewinnt einen praktisch eisenfreien Ammoniumalaun in feinkristallinischer Form, den man durch stark ammoniakalischeAmmoniumsulfatlösung zersetzt und auf dem Filter mit heißer Ammoniaklösung wäscht. Das entstehende Tonerdehydrat enthält nur geringste Spuren Schwefelsäure.To process 2a. It is leached with the addition of 15 to 30 g and more ammonium sulfate to 50 g of A12 (S04) 3 # 18 H20 and the amounts of ammonia corresponding to the iron, cools with disturbance of the crystallization and wins a practically iron-free ammonium alum in fine crystalline form, which one decomposed by strongly ammoniacal ammonium sulphate solution and washes on the filter with hot ammonia solution. The resulting alumina hydrate contains only the smallest traces of sulfuric acid.

Zu Prozeß 2b. Man fügt zu- der eisenfreien bzw. eisenhaltigen Tonerdesulfatlösung entweder nach oder ohne Zusatz von weiteren Salzen der Sulfate, Nitrate und Chloride der alkalischen Erden oder Alkalien in der Hitze ungefähr so viel Ammoniak, daß ein Drittel der Schwefelsäure der Sesquioxydsulfate neutralisiert wird. Es wird dann ein Niederschlag entstehen, der sich nicht wieder löst und beim Erhitzen in die beschriebene milchweiße Form übergeht. Nach allmählichem Zusatz einer weiteren ungefähr gleichen Menge Ammoniak beginnt die Flüssigkeit alkalisch zu reagieren, und es ist dann die Überführung der Tonerde in die milchweiße Form beendet. Durch weiteren Zusatz von Ammoniak in der Hitze geht die milchweiße, basische Tonerdesulfatform in ein sulfatärmeres Hydrat über, das auf dem Filter durch Waschen mit heißem Ammoniak sulfatfrei gemacht wird.To process 2b. The iron-free or iron-containing alumina sulphate solution is added either after or without the addition of further salts of sulfates, nitrates and chlorides of the alkaline earths or alkalis in the heat about so much ammonia that one third of the sulfuric acid of the sesquioxide sulfate is neutralized. It will then a precipitate forms that does not dissolve again and when heated in the milk-white form described passes over. After the gradual addition of another about the same amount of ammonia the liquid begins to react alkaline, and the conversion of the clay into the milk-white form is then complete. By Further addition of ammonia in the heat is the milk-white, basic alumina sulphate form into a lower sulfate hydrate, which is placed on the filter by washing with hot ammonia is made sulfate-free.

Zu Prozeß 3. Das eisenfreie Tonerdehydrat glüht man unter Zuleitung von Wasserdampf, um die Tonerde dichter zu gestalten. Das eisenhaltige Tonerdehydrat löst man durch Lauge, wobei die Trennung von dem Eisenoxydhydrat eintritt, filtriert und rührt nach dem Bayer-Prozeß den größten Teil des Tonerdehydrates in kristallinischer Form aus, die durch Glühen in wasserfreie Toner-de übergeht.Regarding process 3. The iron-free alumina hydrate is annealed while being fed of water vapor to make the clay more dense. The ferrous alumina hydrate one dissolves with lye, whereupon separation from the iron oxide hydrate occurs, filtered and stirs most of the alumina hydrate in crystalline form according to the Bayer process Form, which is transformed into anhydrous toner by glowing.

Claims

PATENT CLAIM: A process for the production of pure metallurgical alumina from iron-containing alumina silicates by digestion with ammonium sulfate, characterized in that the iron-containing alumina solutions obtained by leaching the digestion product, either directly or after the iron has been separated off by the action of ammonium sulfate and ammonia, is temporarily converted into solid alumina sulfate compounds or insoluble ones basic sesquioxide sulfates and these compounds are then also decomposed by the action of ammonium sulfate and ammonia or ammonia to form solid hydrates of the sesquioxides, whereupon either the pure alumina hydrate obtained under the action of steam or the iron-containing alumina hydrate after it has been purified from iron by the Bayer- Process is glowing.