DE551073C - Herstellung von Kieselflusssaeure und Fluoriden - Google Patents

Herstellung von Kieselflusssaeure und Fluoriden

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DE551073C
DE551073C DEL63806D DEL0063806D DE551073C DE 551073 C DE551073 C DE 551073C DE L63806 D DEL63806 D DE L63806D DE L0063806 D DEL0063806 D DE L0063806D DE 551073 C DE551073 C DE 551073C
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/08Compounds containing halogen
    • C01B33/10Compounds containing silicon, fluorine, and other elements
    • C01B33/103Fluosilicic acid; Salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B7/00Halogens; Halogen acids
    • C01B7/19Fluorine; Hydrogen fluoride
    • C01B7/191Hydrogen fluoride

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Description

  • Herstellung von Kieselflußsäure und Fluoriden Die Kieselflußsäure stellt an sich ein sehr brauchbares Ausgangsmaterial dar, um zu Fluorverbindungen zu gelangen.
  • j# ZD C Man gewinnt Kieselflußsäure in der Technik fast ausschließlich aus den Abgasen der Superphosphatfabrikation. Sie ist dort ein billiges Abfallprodukt; aber die gewinnbaren Mengen sind gering weil die Rohphosphate nur weni- Fluor enthalten und weil dieses züm Teil in die Abgase übergeht.
  • Zur unmittelbaren Darstellung von Kieselflußsäure aus Fluorcalcium stehen zwei bekannte Wege offen: über Flußsäure oder über Siliciumfluorid. Man zersetzt nämlich entweder Flußspat mit konzentrierter Schwefelsäure, destilliert die Flußsäure ab, fängt sie in Wasser auf und löst in dieser wässerigen Flußsäure Kieselsäure auf, oder man zersetzt ein Gemisch von Flußspat und Kleselsäure mit hochkonzentrierter Schwefelsäure -, treibt das Siliciumfluorid über und bringt es mit Wasser in Berührung` wobei Kieselflußsäure und hydratische Kieselsäure entstehen. Bei dem letztgenannten Verfahren muß man fast wasserfreie Schwefelsäure anwenden, wenn man nur einigermaßen brauchbare Ausbeuten erhalten will.
  • Abgesehen von den schlechten Ausbeuten-, die beide Verfahren kennzeichnen, ist auch die Apparatur ziemlich kompliziert. In beiden Fällen muß man mit dem Zersetzungsgefäß, dem Gasüberleitungsrohr und der Ad-C sorptionsanlage rechnen, die noch dazu aus Sondermaterialien sein müssen; schließlich liefern beide Verfahren einen im Großbetriebe sehr unangenehmen, an den Retorten festbackenden Gipsrückstand. Das Entleeren der Retorten ist schwierig und wegen der zurück---ehaltenen Fluor-ase -esundheitsschädlich. Daher werden beide Verfahren zur Herstellun 'g von Kieselflußsäure in der Technik kaum benutzt.
  • Es ist auch ein Verfahren bekannt, aus Flußspat, Kieselsäure und Salzsäure Silikofluoride herzustellen. Der Flußspat wird nach diesem Verfahren zunächst mit Chlorcalcium zusammengeschmolzen; die entstandene erstarrte Schmelze wird fein gepulvert und mit reaktionsfähi '-er (gefällter) Kieselsäure oder mit Kieselgur inni- gemischt. Diese Mischung wird dann mit Salzsäure erhitzt. Das Verfahren hat den großen Nachteil, daß es eine Anzahl von vorbereitenden, technisch. sehr unbequemen Operationen (Herstellung der Schmelze und Vermahlen des Schmelzkuchens) erfordert; es liefert ferner keine reine Kieselflußsäure, sondern eine Lösung, die außer Sil76- und H-Ionen sehr groß#e Mengen Ca- und CI-Ionen enthält und die daher nur auf sehr umständlichem Wege auf Fluoride weiterverarbeitet werden kann.
  • Es ist weiterhin ein Verfahren beschrieben worden, bei dem gefälltes Fluorcalcium mit gefällter Kieselsäure, Kochaalz und Salzsäure b in IGeselfluornatrium übergeführt wird. Dieses Verfahren ist als Teilprozeß eines Verfahrens zur Gewinnung von Soda gedacht, bei welchem gefälltes Fluorcaleium im Kreisprozeß stets wiedergewonnen wird. Zur Herstellung von Fluorprodukten aus dem mineralischen Rohstoff ist es demnach nicht für brauchbar gehalten worden.
  • Es wurde nun gefunden, daß man unter Vermeidung der Mängel der bekannten Verfahren auf technisch einfachern. Wege zu praktisch reiner Kieselflußsäure gelangt,wenn man ein Gemisch von Flußspat und Kieselsäure in verdünnter Schwefelsäure anstatt mit konzentrierter erhitzt und dafür sorgt, daß die gasförmigen Reaktionsprodukte nicht aus dem Reaktionsraum entweichen. Man kann beispielsweise am Rückflußkühler oder im Autoklaven arbeiten. Es ist vorteilhaft, die Kieselsäure im überschuß hinzuzugeben. Man kann entweder mineralische Kieselsäure (Sand) oder gefällte Kieselsäure anwenden; im letzteren Falle nimmt man mit Vorteil die enige Kieselsäure, die entsteht, i ZD wenn man die Kieselflußsäure einer vorangegangenen Operation in der unten beschriebenen Weise mit Ammoniak zersetzt.
  • Die Reaktion zwischen der Schwefelsäure und dem Gemenge von Flußspat und Kieselsäure setzt schon bei mittlerer Temperatur, schätzungsweise bei 5o' C, ein. Die während des Prozesses entstehenden unlöslichen Ausscheidungen sind so locker, daß man mit Rührwerk arbeiten kann. Nach deraAbkühlen läßt sich der Rückstand, der aus Gips und überschüssiger IGeselsäure besteht, leicht von der Kieselflußsäurelösung duTch Filtration trennen.
  • Das Verfahren hat zunächst den großen Vorzug, daß man keine Gase und Dämpfe überzuleiten, und aufzufangen braucht; es arbeitet ferner mit verdünnter Schwefelsäure und bei mäßigen Temperaturen und ist dadurch wirtschaftlicher als die bisher bekannten Verfahren.
  • Die Kieselflußsäure ist nun ein sehr geeignetes Ausgangsmaterial zur Herstellung von anderen Fluorverbindungen, besonders von Fluoriden.
  • Man hat bereits aus Kieselflußsäure odeT deren Salzen Fluoride hergestellt, z. B. Fluornatrium aus Kieselfluornatrium. Das warwirtschaftlich, nur dann möglich, wenn man von der billigen Abfall-Kieselflußsäure ausging, wie sie z. B. in den Superphosphatfabriken anfällt. Dagegen war die Herstellung von Fluoriden über Kieselflußsäurie, wenn man vom Flußspat ausging, bisher unwirtschaftlich; denn es wäre ein sinnloser Umweg gewesen, wenn man aus dem Flußspat an Stelle der Flußsäure zunächst in ebenso unbequemer Arbeitsweise hätte Siliciumfluorid überdestillieren und aus diesem erst Kieselflußsäure und weiterhin Fluoride hätte herstellen wollen.
  • Anders liegt die Sache, wenn man die Kieselflußsäure nach dem Verfahren, das oben beschrieben worden ist, herstellt; denn dieses Verfahren ist viel einfacher und wirtschaftlicher als die direkte Herstellung von Flußsäure aus dem Spat. Die gewonnene Kieselflußsäure läßt sich ohne Schwierigkeit in Fluoride überführen. Man erhält z. B. durch Behandeln von Kieselflußsäure mit Ammoniak in bekannter Weise sofort eine Lösung von Ammo-nfluorid neben einem Kieselsäuregel von hoc.hadsorptiven Eigenschaften. Das Ammonfluorid wiederum ist derAusgangsstoff für eine Reihe anderer Fluoride. Es steht also jetzt ein bequemer und billiger Weg vom Flußspat über die Kieselflußsäure zu den Fluoriden offen. Dieser Weg hat - neben den schon bei der Herstellung der Kieselflußsäure aufgeführten - den weiteren großen Vorzug, daß man nun zur Gewinnung reiner Fluoride nicht mehr, wie bisher, den reinsten, kieselsäureärmsten Flußspat zu beschaffen braucht. Vielmehr sind für das vorliegende Verfahren der Fluoridgewinnung gerade die schlechtesten, kieselsäurereichsten Spate besonders geeignet. Bekanntlich kostet ein Spat von z. B. nur 8o% CaF2 nur den fünften bis sechsten Teil des Preises eines Spates von 98% CaF2. Diese gewaltige Kostenersparnis sichert dem Verfahren im Verein mit den übrigen Vorteilen der vereinfachten Apparatur und der Vermeidung gesundheitlicher Gefahren einen großen Vorsprung vor den alten Methoden.
  • Auch zur Gewinnung adsorptiven Kieselsäuregels aus Kieselsäuremineralien gibt das Verfahren einen bequemen Weg.
  • Bisher stellte man adsorptive Kieselsäure entweder durch alkalischen Aufschluß der Mineralkieselsäure und Zersetzung des entstandenen Wasserglases her, odeT man gewann es durch Zersetzung des SiF4. Den letztgenannten Weg schlug man auch nur dann ein, wenn es galt, SiF4, das als Nebenprodukt anfiel, zu verwerten, z. B. in den Ab- gasen der Superphosphatfahrikation. So gewonnene Kieselsäure war natürlich durch Flugstaub verunreinigt.
  • Dagegen erhält man nun ein reines Kie-selsäuregel, wenn man die nach dem vorgeschlagenen Verfahren gewonnene IGeselflußsäure in an sich bekannter Weise mit Ammoniak zersetzt. Die Menge des so erhaltenen, von der Ammonfluoridlösung abfiltrierten Gels ist, auf die Einheit Fluor berechnet, doppelt so groß als diejenige, die man erhält, wenn man SiF4 mit Wasser zersetzt. Die Kieselsäure ist sehr rein, weiß, von hoher Adsorptionskraft und nach dem Trocknen ein Pulvervon sehr geringem Schüttgewicht.
  • Z> Beispiel i 46g Flugspat von 880,lo Rein 'gehalt und 24 9 Quarzpulver werden am Rückflußkühler Mit 120 - Schwefelsäure 5oüi'o il!'., Stunden lang auf etwa 8o' erhitzt. Die Reaktion geht sofort lebhaft vonstatten. Die Verstopfung des Kühlers durch Kieselsäure muß durch irgendein geeignetes Mittel dauernd verhindert werden. Nach dem Erkalten - damit sich der Gips vollständig ausscheiden kannwird filtriert. Das Filtrat enthält 16,2 Kieselflußsäure=65% der Theorie. Die Ausbeute läßt sich durch Verbesserung der Apparatur leicht auf über goo/lo steigern. Die Kieselflußsäure wird mit starker Ammoniaklösung oder mit Ammoniakgas in der berechneten oder etwas überschüssigen Menge versetzt; es fällt reines Kieselsäuregel aus, das durch Filtration von der Ammonfluoridlösung getrennt wird.
  • Beispiel 2 794 g Flußspat von 58,9% Reingehalt werden ohne besondere Kieselsäurezugabe - da der im Spat vorhandene Gehalt genügt - mit ggo - Schwefelsäure von 65,3% im Autoklaven 3 Stunden lang auf i2o#' erhitzt, der Druck steigt auf etwa 5 atü. Die Verarbeitung geschieht wie im ersten Beispiel. .,Iusbeute an F in der Kieselflußsäure 920ilo.

Claims (2)

  1. PATriNTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Gewinnung von Fluoriden und KieselSäuregel. dadurch gekennzeichnet, daß Flußspat bei Gegenwart von Kieselsäure mit verdünnter Schwefelsäure ohne Abdestillation der gasförmigen Produkte erwärmt, die Flüssigkeit von den Rückständen und Niederschlägen getrennt, die so gewonnene Kieselflußsäure in bekannter Weise mit Ammoniak behandelt, das ausgeschiedene Kieselsäuregel abfiltriert und die Fluorammonlösung gegebenenfalls in geeigneter Weise weiterverarbeitet wird.
  2. 2. Verfahren zur Gewinnung von Kieselflußsäure, dadurch gekennzeichnet, daß Flußspat bei Gegenwart von Kieselsäure mit verdünnter Schwefelsäure ohne Abdestillation der gasförmigen Produkte erhitzt wird.
DEL63806D 1925-08-09 1925-08-09 Herstellung von Kieselflusssaeure und Fluoriden Expired DE551073C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1004598B (de) * 1953-12-24 1957-03-21 Kali Chemie Ag Verfahren zur Herstellung von feinteiliger, aktiver Kieselsaeure

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1004598B (de) * 1953-12-24 1957-03-21 Kali Chemie Ag Verfahren zur Herstellung von feinteiliger, aktiver Kieselsaeure

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