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Verfahren zur Herstellung von Aluminiumhydroxyd, insbesondere aus
kieselsäurereichen aluminiumhaltigen Rohstoffen Vorliegende Erfindung betrifft ein
Verfahren zur Herstellung von reinem Aluminiumhydroxyd aus aluminiumhaltigen Rohstoffen
durch Behandlung mit Schwefelsäure. Das Verfahren ist besonders verwendbar zur Herstellung
von solchem Hydroxyd aus solchen aluminiumreichen Rohstoffen, welche infolge ihres
hohen Gehaltes an Kieselsäure nicht zweckmäßig nach derNatronlaugemethode von Bayer
behandelt werden können, kann natürlich aber auch zur Behandlung von kieselsäurearmen
Rohstoffen verwendet werden.
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Das Verfahren besteht in der Hauptsache darin, daß aus der bei der
Behandlung der Rohstoffe mit Schwefelsäure erhaltenen Aluminiumsulfatlösung mit
gegebenenfalls Schwefelnatrium enthaltender Natriumsulfhydratlösung zunächst unreines
Aluminiumhydroxyd unter Bildung von Natriumsulfat und Schwefelwasserstoff niedergeschlagen
wird, worauf man das von der Lösung abgetrennte Aluminiumhydroxyd in Schwefelnatriumlösung
löst und nach Abfiltrieren des ungelösten Rückstandes aus dem Filtrate zweckmäßig
in der Wärme mit Schwefelwasserstoff reines Aluminiumhydroxyd unter Gewinnung von
Natriumsulfhydratlösung ausfällt. Die Ausfällung des unreinen Aluminiumhydroxydes
kann hierbei zweckmäßig so ausgeführt werden, daß warme Aluminiumsulfatlösung gegebenenfalls
in Form von dünnen Strahlen in warme Natriumsulfhydratlösung eingeführt wird.
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Theoretisch können bei diesem Verfahren die verwendeten Chemikalien
vollständig wiedergewonnen werden, in der Praxis entstehen aber natürlich einige
Verluste. Ist in der Aluminiumsulfatlösung Eisen vorhanden, so erhält man dieses
in der Form von FeS, woraus der Schwefel aber durch Brennen in der Form von S02
wiedergewonnen werden kann. In der Praxis geht natürlich ein Teil der Schwefelsäure
verloren, welcher zweckmäßig durch eingekaufte Säure oder durch Brennen von Schwefel
oder Pyrit hergestelltes Schwefeldioxyd oder Schwefelsäure ersetzt wird. Verlorenes
Natron wird zweckmäßig durch Natriumsulfat ersetzt.
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Zur Klarstellung des Verfahrens soll nachstehend ein Ausführungsbeispiel
beschrieben werden. Es wird dabei angenommen, daß als Rohmaterial gewöhnlicher kalkfreier
Ton verwendet wird. Dagegen wird angenommen, daß der Ton eisenhaltig ist. Aus dem
Ton wird zunächst eine Aluminiumsulfatlösung hergestellt durch Behandlung des Tones
in bekannter Weise mit Schwefelsäure, so daß man eine etwa zoo ° C warme Aluminiumsulfatlösung
erhält, deren Sättigung derjenigen entspricht, was bei etwa 9o ° C gelöst wird und
deren Eisengehalt, auf A1203 bezogen, 5 % Fe203 oder mehr betragen kann.
Eine
abgemessene Menge der vorerwähnten, etwa ioo ° C warmen Aluminiumsulfatlösung wird
durch ein oder mehrere Rohre in eine ebenfalls ioo ° C warme, abgemessene Lösung
von Natriumsulfhydrat eingepumpt, welche so berechnet ist, daß auf = Mol. S04 in
der Sulfatlösung 2 Mol. NaSH in der Natriumsulfhydratlösung.. kommen, am besten
mit einem geringen Überschuß von NaSH, so daß alles Aluminium als Hydroxyd vollständig
ausgefällt wird. Die Natriumsulfhydratlösung kann gegebenenfalls auch etwas Schwefelnatrium
enthalten. Während dieser Operation wird die Natriumsulfhydratlösung am besten in
lebhafter Bewegung gehalten, z. B. in einer gewöhnlichen geschlossenen Mischvorrichtung.
Bei der Reaktion entweicht die der Schwefelsäuremenge äquivalente Menge H,S in Gasform,
und es bildet sich eine Fällung von A1203H3 + FeS + Na20 - A1203 ' S102 -I- 9 H20
usw. und in der Lösung Na2S04, und zwar alles in äquivalenten Mengen, wobei die
Lösung außerdem auch den Überschuß von NaSH enthält. Der Schwefelwasserstoff wird
abgeleitet, teils um zu dem hier unten angegebenen Zwecke verwendet und teils um
in bekannter Weise durch Verbrennung in Schwefelsäure übergeführt zu werden, zwecks
Deckung des größten Teiles der für die Fabrikation erforderlichen Schwefelsäuremenge.
Die auf diese Weise erhaltene Aluminiumhydroxydfällung ist sehr leicht filtrierbar
unter der Voraussetzung, däß die Aluminiumsulfatlösung in die Natriumsulfhydratlösung
eingeführt worden ist und nicht umgekehrt, so daß man zur Ausscheidung der Fällung
aus der Natriumsulfatlösung fast alle denkbaren Filtriervorrichtungen verwenden
kann. Da es aber nicht besonders wichtig ist, alles Natriumsulfat aus der Fällung
vollständig auszuwaschen, so kann das Filtrieren und Waschen zweckmäßig mittels
ununterbrochen arbeitender, z. B. umlaufender Filter, ausgeführt werden. Die erhaltene
Natriumsulfatlösung wird eingedampft, und das erhaltene Natriumsulfat wird gegebenenfalls
mit einer weiteren Menge von Natriumsulfat zur Dekkung der Fabrikationsverluste
versetzt, reduzieit, so daß man wieder Schwefelnatrium erhält, welches bei einer
nachstehend beschriebenen Operation wiederum in den Prozeß eingeführt wird.
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Die beim Filtrieren erhaltene schwefeleisenhaltige und gegebenenfalls
auch natriumsulfathaltige Alurniniumhydroxydfällung wird hierauf z. B. in einer
geschlossenen Mischvorrichtung gelöst, welche am besten mit einer Erhitzungsvorrichtung
für direkten Dampf versehen sein soll und Schwefelnatriumlösung mit einer Temperatur
von etwa ioo ° C enthält. Die Lösung wird etwa beim Siedepunkt oder etwas darüber
gehalten, solange Aluminiumhydroxyd in Lösung geht. Theoretisch würde hierzu nur
eine so große Menge Na2S-Lösung erforderlich sein, daß auf i Mol. A1203 2 Mol. NazS
kommen. Da aber die NazS-Lösung gewöhnlich etwas Karbonat und Sulfat usw. enthält
und da nicht ausschließlich NaAIOZ, sondern in der Regel auch etwas Na303A1 gebildet
wird, so soll man etwas mehr Schwefelnatriumlösung, in der Regel q. bis 5 Mol. Na2S
verwenden. Nachdem alles Aluminium, welches gelöst werden kann, gelöst worden ist,
wird das ungelöste Schwefeleisen und andere Verunreinigungen abfiltriert, und das
so erhaltene Filtrat wird bei einer Temperatur von etwa ioo ° C durch Einführen
von Schwefelwasserstoffgas gefällt, und zwar zweckmäßig solches, welches von einer
vorhergehenden Operation erhalten worden ist. Sobald alles Aluminium auf diese Weise
als Hydroxyd ausgefällt worden ist, ist die Operation fertig. Das ausgefällte Aluminiumhydroxyd,
welches besonders leicht filtrierbar ist, wird darauf durch Filtrieren und Waschen,
z. B. in Nutschen oder Filterpressen, von der Natriumhydratlösungvollständig getrennt.
Das Waschen, welches am besten mit warmen Waschflüssigkeiten und warmem Wasser ausgeführt
werden soll, wird (gegebenenfalls ohne Aufbewahrung des dünnsten Filtrates) fortgesetzt,
bis die Fällung von Schwefel chemisch frei wird. Das so erhaltene Aluminiumhydroxyd
ist nun genügend rein, z. B. zur Herstellung von reinem Aluminiumoxyd. Eine Voraussetzung
hierfür ist natürlich, daß die verwendete Schwefelnatriumlösüng die erforderliche
Reinheit besitzt. In der Schwefelnatriumlösung gegebenenfalls vorhandenes Karbonat
kann natürlich durch Kaustizieren mit Kalk mit darauffolgendem Abfiltrieren des
ausgefällten Karbonates zum größten Teil entfernt werden.
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Die bei diesem Verfahren erhaltene Natriumsulfhydratlösung wird in
der oben beschriebenen Weise zur Herstellung von Aluminiumhydroxyd aus der Aluminiumsulfatlösung
usw. verwendet.