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Herstellung von künstlichem Kryolith. Künstlicher Kryolith enthält
weniger Verunreinigungen als natürlicher Kryolith und ist daher für viele Zwecke
vorzuziehen, z. B. für die Herstellung von Emaillen.
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Isiinstlicher Kryolith ist durch :Mischung eii)er Lösung von Alurniniumfluorid
mit einer Lösung von ;N atriumfluorid in stöchiometr ischein Mengenverhältnis oder
von den Sulfaten des Aluminiums und -Natriums bzw. den Chloriden mit Ammoniumfluorid
erzeugt worden, aber dies setzt die voraufgegangene Erzeugung vors Aluminiumfluorid
und von Natriumfluorid bzw. Ammoniumfluorid voraus, was für die gewerbliche Herstellung
unerwünscht ist. Die Notwendigkeit, zunächst N atriumfluorid und Aluminiumfluorid
herzustellen, konnte auch bereits jetzt so vermieden werden, daß Aluminiumhydrat,
Flußsäure und :\ atriuml<arbonat miteinander umgesetztwerden: A10, - 3H-0 -i-
raHF + 3fia=CO., AI_F, - 6N aF + 9H0 -j- 3C0_. Aber dieses Verfahren besitzt den
Nachteil, daß man verhältnismäßig kostspieliges Natriumcarbonat braucht. Man hat
zwar ferner versucht, Natriumehlorid an Stelle von Natriumcarbonat zu benutzen,
aber der dann erhaltene künstliche Krvolith ist kein eigentlicher Krvolith, sondern
weist einen beträchtlich größeren Gehalt an Aluminium auf, als der Formel
AU, - 6NaF entspricht.
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Die Patentschrift 948a.9 erwähnt bereits die Herstellung von Kryolith
aus denselben Ausgangsstoffen bei der Gewinnung von Fluoriden. Indessen lassen die
hierauf bezüglichen Angaben unberücksichtigt, daß zur Erzielung der Reinheit des
Kryoliths und der Einheitlichkeit seiner Zusammensetzung von wesentlicher Bedeutung
ist, daß in einem neutralen oder annähernd neutralen Reaktionsgemisch ständig gearbeitet
und insbesondere dafür Sorge getragen wird, daß die starke Mineralsäure, welche
durch die Einwirkung der Flußsäure frei wird, gebunden wird.
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Die Erfindung besteht also darin, künstlichen Kryolith unter Benutzung
eines billigen Natriumsalzes einer starken Mineralsäure aus Aluininiumfluorid, Flußsäure
und Ammoniak in der Weise herzustellen, daß Flußsäure und Ammoniak gleichzeitig,
aber getrennt, in das Reaktionsgefäß eingeleitet werden, derart, daß die Reaktion
stets neutral verläuft.
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Mit dem Verfahren selbst sind natürlich alle Vorteile verbunden, welche
oben für- das arbeiten in neutraler Lösung geltend gemacht «-orden sind. Außerdem
wird durch das Verfahren, und das ist von besonderer Wichtigkeit, der Betrieb sehr
einfach gestaltet, da weder Verluste an Ammoniak noch an Flußsätiregas eintreten,
so daß die zugesetzten Mengen genau geregelt und kontrolliert werden können. Schließlich
ist es möglich, das vorliegende Verfahren als kontinuierliches auszubilden, so daß
rationeller gearbeitet werden kann als bei absatzweiser Beschickung der Blase.
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Die Verwendung von gasförmiger Flußsäure oder von gasförmigem Ammoniak
macht :#s ferner möglich, bei höheren Konzentrationen
zu arbeiten,
als es bisher durchführbar war, so daß bei gleicher. Produktion geringere Flüssigkeitsmengen
zu bewältigen sind und die Gey@-lnmingAes Ammonsalzes aus den :'Ablaugen erleichtert
und verbilligt wird.
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Beispiel. Es wird eine Lösung von Aluminiumfluorid in Flußsäure hergestellt
(i 1o1. A1203 # 3H20 und 12 Mol. HF). Ferner wird getrennt davon eine Lösung von
N atriumchlorid in Wasser (6 1o1. N aC1 Gehalt) hergestellt. Die Aluminiumfluoridlösung,
die mehr F1uB-säure enthält, als erforderlich ist, um das Natriumchlorid der Natriumchloridlösung
in N atriumfluorid umzusetzen, wird dann unter beständigem Rühren der Natriumchloridlösung
zugesetzt, während gleichzeitig Ammoniak in die Mischung eingeführt wird, wobei
die Ammoniakzufuhr so geregelt wird, daß das Reaktionsgemisch schwach sauer bleibt,
damit ein Ammoniakv erlust vermieden wird. Man verfährt so, bis die ganze Aluminiumfluoridlösung
zugegeben worden ist, worauf hinreichend Ammoniak eingeführt wird, um das Reaktionsgemisch
vollständig zu neutralisieren. Ist die Reaktion beendigt und das Reaktionsgemisch
neutralisiert, dann wird der entstandene Kryolith von der Flüssigkeit abgeschieden,
ausgewaschen und getrocknet; die Mutterlaugen und Waschwässer werden auf Ammoniumchlorid
verarbeitet. Die Zusammensetzung des erhaltenen Kryoliths entspricht im wesentlichen
der Formel Al. F, # 6NaF. Die Reaktion kann bei Zimmertemperatur durchgeführt
werden und die Konzentration der benutzten Lösung innerhalb weiter Grenzen schwanken.
Es empfiehlt sich aber, möglichst hoch konzentrierte Lösungen zu verwenden, um große
Mengen von Lösungen bei der Gewinnung des Ammoniumsalzes zu vermeiden. Immerhin
sollten die Lösungen so wenig konzentriert sein, daß alle Bestandteile des Reaktionsgemisches
in Lösung verbleiben, ausgenommen der Kryolith.
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Es ist ersichtlich, daß auch andere Natriumsalze als Natriumchlorid
benutzt werden können. Wird Natriumnitrat angewendet, dann sind die entstehenden
Produkte die gleichen, abgesehen davon, daß Ammoniumnitrat an Stelle von Ammoniumchlorid
gebildet wird. Wird Natriumsulfat benutzt, dann entsteht Ammoniumsulfat als Nebenprodukt.
Wird Natriumbisulfat (Salpeterkuchen) benutzt, dann löst man es zunächst in Wasser
und noutralisiert die Lösung mit Ammoniak, worauf letztere in der gleichen Weise
behandelt wird wie die Lösungen anderer Natriumsalze. Auch andere Natriumsalze als
die obenerwähnten können benutzt werden.