-
Trennung von Aluminium und Phosphorsäure Gegenstand der Erfindung
ist ein Verfahren zur getrennten Gewinnung von Aluminium und Phosphorsäure aus diese
Bestandteile enthaltenden Stoffen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Trennung
des Aluminiums von der Phosphorsäure aus Lösungen, die Aluminium in Form eines be-Iiebigen
Salzes und freie Phosphorsäure oder ein lösliches Phosphat enthalten, durch Ausfällen
des Aluminiums in Form eines Doppelfluorides mit Hilfe von Fluoralkaliverbindungen
erfolgt.
-
Es ist schon vorgeschlagen worden, aus durch Aufschluß von tonerdehaltigen
Rohstoffen mit Mineralsäure erhaltenen Lösungen von Aluminium- und Eisensalzen in
Gegenwart freier Mineralsäure (nicht Phosphorsäure) durch Zugabe von Fluorverbindungen
und Natrium- oder haliumsalzen Aluminium in Form eines eisenfreien Aluminiumnatrium-oder
Aluminiumkalium-Doppelfluarides auszufällen.
-
Auch ist schon vorgeschlagen worden, zur Trennung des Aluminiums von
vorhandener Phosphorsäure das Aluminium aus den phosphorsäurehaltigen Lösungen,
z. B. vermittels Ammoniak, auszufällen. Indessen hat es sich gezeigt, daß hierbei
nicht nur Aluminiumhydroxyd und eine Lösung von Ammoniumphosphat, sondern stets
auch ein größerer Anteil von unlöslichem Aluminiumphosphat entsteht, wodurch die
Trennung unmöglich gemacht wird.
-
Nach der Erfindung erfolgt die Trennung des Aluminiums von der Phosphorsäure
aus Aluminiumsalz und Phosphorsäure oder Phosphate enthaltenden Lösungen ohne jede
Schwierigkeit durch Ausfällung des Aluminiums in Form eines Doppelfluorides, z.
B. als Aluminiumnatriumfluorid (nach Art des Iiryoliths), wobei die Ausfällung des
Aluminiums eine vollständige ist, ohne daß Phosphorsäure mit in den Niederschlag
geht.
-
Erfindungsgemäß wird folgendermaßen gearbeitet i. Zu einer Lösung
von Aluminiumsalz, z. B. -sulfat, und Phosphorsäure wird, z. B. bei normaler Temperatur
oder in der Wärme, so viel Natriumfluorid in fester Form oder z. B. in gesättigter
Lösung gegeben, dafr 6 Mol. oder mehr NaF ,auf i Atom Aluminium kommen. Das ausfallende
Aluminiumnatriumfluorid kann leicht abfiltriert werden. Im Filtrat verbleibt die
gesamte Menge der Phosphorsäure und das Natriumsalz derjenigen Säure, an die das
Aluminium gebunden war.
-
Die Reaktion verläuft hierbei z. B. bei Verwendung -einer Lösung von
Aluminiumsulfat und Phosphorsäure wie folgt: Al., (S04)3 + x H3 P04 -E- z2 NaF =
2 (AlF, . 3 NaF) + 3 (Na, S04) -E- x H,P04. 2. Oder die Lösung wird mit so viel
Chlornatrium versetzt, daß auf i Atom vorhandenes Aluminium 3 Mole oder mehr Chlornatrium
kommen. Hierauf wird zu der zweckmäßig
erhitzten Lösung Fluorwasserstoffsäure
gegeben, und zwar mindestens so viel, wie zur Bildung von A1F3 # 3 NaF aus dem vorhandenen
Aluminiumsalz und Chlornatrium notwendig ist. Die Reaktion verläuft dabei nach der
Gleichung: Al.@ (S03 -[- 6 NaCl + 1.2 HF - z (A1F3 # 3 NäF) + 3 H.,
S04 -f- 6 HCl oder nach der Gleichung: Al. (S04)3 + I2 NaCl + z2 HF - 2 (A1F3 #
3 NaF) -f- z2 HCl +,3 Na., S04 oder auch, je nach der Menge des vorhandenen
Na Cl, nach einer beliebigen Zwischengleichung.
-
3. Wenn das Aluminium von Anfang an als Fluorid in der Lösung vorliegt,
empl-ehlt es sich, der Lösung nur diejenige Menge Fluornatrium in fester Form oder
in Lösung hinzuzufügen, die einem Molekularverhältnis von 3 Mol. NaF auf i Mol.
A1F3 entspricht. Ein Überschuß an Fluornatrium beschleunigt die Ausfällung des Aluminiumnatriumfluorids.
-
Die Möglichkeit, nach dem beschriebenen Verfahren Aluminium aus Phosphorsäure
b.zw. phosphathaltigen Lösungen in Form einer unlöslichen Verbindung vollkommen
abzuscheiden, gewinnt ihre besondere technische Bedeutung dadurch, daß auf diesem
Wege die reichlich vorkommenden, natürlichen tonerdehaltigen Phosphate auf ihre
wertvollen Bestandteile, Tonerde und Phosphorsäure, verarbeitet werden können, was
bisher nicht möglich war. Auch konnten solche Phosphate nicht auf Düngemittel verarbeitet
werden, weil die nachträgliche Bildung von unlöslichen Verbindungen des Aluminiums
mit der Phosphorsäure die Aufschlußwirkung wieder zurückgehen läßt.
-
Die entstehende aluminiumfreie Phosphorsäure- bzw. Phosphatlösung
kann nach bekannten Verfahren z. B. auf konzentrierte Phosphorsäure oder auf Phosphate
oder auf Doppelsuperphosphat verarbeitet werden.
-
Das abgeschiedene Aluniiniumnatriumflu_ orid kann als solches verwendet
werden, z. B. als Flußmittel bei der Aluminiumelektrolyse oder zur Herstellung von
Milch-oder Emailleglas. Auch können daraus die Bestandteile in verwertbarer Form
wiedergewonnen werden, z. B. nach bekannten Verfahren durch Umsetzung mit Calciumcarbonat
oder -oxyd in der Hitze zu Natriumaluminat und Calciumfluorid.
-
Aus der hierbei erhaltenen Lösung des Aluminats wird durch Einleiten
von Kohlensäure Tonerde und Soda gebildet. Das erhaltene Calciumfluorid wird mit
Siliciumtetrafluorid und Chlornatrium zu N.atriumsilicofluz)rid umgesetzt und dies
durch Erhitzen aufgespalten einerseits in Natriumfluorid, welches wieder zur Ausfällung
von Aluminiumnatriumfluorid benutzt werden kann, und anderseits -in Silidumtetrafluorid,
welches mit neuem Calciumfluorid und Chlornatrium wiederum zu Kieselfluornatrium
umgesetzt werden kann.
-
Das durch Wärmespaltung -des Kieselfluornatriums entstandene Siliciumtetrafluorid
kann auch zum Teil zum Aufschluß des Rohmaterials verwendet werden, während das
gleichzeitig gebildete Fluornatrium zur späteren Ausfällung von Aluminiumnatriumfluorid
benutzt werden kann. Das überschüssig verbliebene Siliciumtetrafluorid kann von
neuem mit Calciumfluorid aus der Kryolithaufspaltung und Chlornatrium zu Kieselfluornatrium
umgewandelt werden.
-
Beim Arbeiten nach dem oben beschriebenen Verfahren stellt man zweckmäßig
aus dem beim Aufschluß des Kryoliths anfallenden Calciumfluorid mit der Schwefelsäure
die für den Aufschluß z. B. von Aluminiumphosphat benötigte Flußsäure dar.
-
B eispiel iooo kg eines Rohmaterials, das 25o kg A1203 (als Phosphat
und Silikat) und 30o kg P205 (als Aluminium- und Calciumphosphat) sowie iookg CaO
(.als Phosphat oder Carbonat) enthält, werden mit 89o kg H2 S O4, z. B. in Form
einer Säure, spez. Gew. 4530, aufgeschlossen. Nach dem Auswaschen erhält man
3,5 bis q. cbm einer Lösung, die 230 kg A1203 als Sulfat und 285 kg
P205 als Phosphorsäure (H3 P O4) enthält. Die unlöslichen Rückstände (Kieselsäure
und Calciumsulfat) werden nach bekannten Verfahren, z. B. durch Filtration oder
Dekantation von der Lösung abgetrennt.
-
Der Lösung setzt man nun i2oo kg Natriumfluorid in fester Form ,oder
in Form einer z. B. 'konzentrierten Lösung zu. Es entstehen 940 kg Kryolith,
die sich sehr leicht von der übrigen Lösung abtrennen lassen. In dieser bleiben
1025 kg Natriumsulfat und 285 kg P205 als Phosphorsäure gelöst.
-
Der Kryolith wird als solcher, gegebenenfalls nach vorheriger Raffmation,
weiterverwandt oder aber nach bekannten Methoden, z. B. mittels Calciumcarbonat,
auf Tonerde, Flußspat und Soda verarbeitet. Es entstehen hierbei 220 kg A1203,
1035 kg Calciumfluorid und 715 kg Soda.
-
Das Calciumfluorid wird z. B. nach bekannten
Verfahren
auf Kieselfluornatrium und Natriumfluorid verarbeitet. So wird die gesamte, als
Fluornatrium in das Verfahren eingebrachte Fluormenge wiedergewonnen.
-
Die Phosphorsäurelösung kann z. B. zur Herstellung phosphorsaurer
Salze oder zur Herstellung von Doppelsuperphosphat verwendet werden. Im ersten Fall
wird z. B. die gesamte vorhandene Phosphorsäure bereits in der Lösung in primäres
Natriumphosphat umgewandelt, indem langsam etwa so viel Calciumcarbonat zugesetzt
wird, wie einem Drittel der vorhandenen Phosph.crsäure äquivalent ist. Es entsteht
primär eine Lösung von Monocalciumphosphat, aus der das Calcium sofort durch Umsetzung
mit dem vorhandenen Natriumsulfat als Calciumsulfat ausgefällt wird. In der Lösung
verbleibt die Phosphorsäure als primäres Natriumphosphat.
-
Durch Zusatz von 2ookg Calciumcarbonat zu obiger Lösung kann so die
vorhandene Phosphorsäure in 555 kg Mononatriumphosphat (NaH4P04. H.0) verwandelt
werden. Der entstandene Gips wird von der Lösung abgetrennt, letztere dann eingedampft
und das Natriumphosphat durch Kristallisation gewonnen.