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Herstellung von Lösungen der Komplexverbindungen von Fluor und Aluminium
Es ist bekannt, aus aluminiumhaltigem Material, insbesondere Ton, und einer verdünnten
Säure, z. B. Schwefelsäure, eine Aluminiumsalzlösung in der Weise herzustellen,
daß geringe Mengen von zur Bildung von Flußsäure geeigneten Fluorverbindungen, wie
z. B. Flußspat, zugesetzt werden. Die Flüorverbindung dient hierbei gewissermaßen
als Katalysator. Bei dieser Arbeitsweise gelangt nur wenig Fluor in die Alu-miniumsalzlösung,
und die letztere besitzt die Eigenschaft einer solchen. Nach einem anderen bekannten
Verfahren wird konzentrierte Schwefelsäure auf kieselsäure- und aluminiumhaltige
Stoffe in Gegenwart von Fluorcalcium zur Einwirkung gebracht, wobei das gesamte
anwesende Fluor in Form von Fluorsilicium gasförmig entweicht. Weiter ist es bekannt,
zur nassen Aufschließung von schwer aufschließbaren Silicaten mittels eines Gemisches
aus Mineralsäure und Fluorverbindungen der Mineralsäure sehr geringe Mengen Kieselflußsäure
zuzusetzen. Die zugesetzte Kieselflußsäure dient hierbei lediglich als Katalysator
und findet sich in der Lösung wieder, ohne daß ein Verbrauch derselben stattgefunden
hat. Es wurde ferner eine Arbeitsweise beschrieben, die darin besteht, durch Einwirkung
von Aluminiumchloridlösung auf schwer lösliche Fluorverbindungen Lösungen herzustellen,
in denen ein Komplex von der Zusammensetzung AlF, # AICl3 anzunehmen ist. a%,
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Es hat sich gezeigt, daß es zur Herstellung derartiger Aluminium und Fluor
enthalten-. der löslicher Komplexverbindungen nicht erforderlich ist, von löslichen
Aluminiumsalzen auszugehen, sondern daß man diese in einfacher Weise auch erhält,
wenn man wäßrige Mineralsäuren auf ein Gemisch von tönerdehaltigen Rohstoffen, wie
Rohton, Glühton, Bauxit usw., und genügenden Mengen Fluorverbindungen, wie Flußspat,
Aluminiurüfluorid usw., einwirken läßt. Man erreicht auf diese Weise in einem einzigen
Arbeitsgang den gleichzeitigen Aufschluß der schwer löslichen Fluor- und Alumüiiumver-.bindüng,
während diese einzeln sich bekanntlich nicht leicht mit verdünnten Säuren aufschließen
lassen. Bei dem beanspruchten Verfahren bleibt die in den mineralischen Rohprodukten
enthaltene Kieselsäure vollkommen und in bequem abscheidbarer Form ungelöst zurück.
Die gewonnenen Komplexlösungen lassen sich beliebig lange in der Kälte und in der
Wärme aufbewahren, ohne daß eine Veränderung derselben stattfindet. Beispiele i.
So Teile Calciumfluorid, Zoo Teile Ton (Zusammensetzung Si 02 46,1 °/a, A12 03 39,11/0,
Fe203 1,5'1" Ca0 0,404, H20 13,7 °4) , 475 Teile konzentrierte Salzsäure und 40o
Teile Wasser werden etwa 2 Stunden gekocht. Dann wird abgesaugt, der Rückrsen(9
zewaschen, bis die Waschwässer keine
Reaktion auf Aluminium mehr
zeigen. Der bei ioo° getrocknete Rückstand beträgt i2o Teile und besteht im wesentlichen
aus aluminiumfreier Kieselsäure. Die unverdünnte Mutterlauge hat ein Volumen von
etwa 70o ccm mit einem Gehalt von 6o g Aluminiumoxyd und 339 Fluor. Das Verhältnis
von Aluminiumoxyd zu Fluor ist also 1 . 1,48.
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2. 8o Teile Calciumfluorid, Zoo Teile Ton der gleichen Zusammensetzung
wie in Beispiel i, q.5o Teile Salpetersäure vom spezifischen Gewicht 1,4 und 5oo
Teile Wasser werden wie in Beispiel 1 2 Stunden gekocht. Der Rückstand beträgt iio
Teile. Durch vorsichtiges Versetzen der Lösung mit Calciumhydroxyd kann man das
in Lösung gegangene Eisen weitgehend ausfällen, ohne daß Aluminium mitfällt. Die
unverdünnte Mutterlauge hat ein Volumen von etwa 750 ccm mit einem Gehalt
von etwa 55 g Aluminiumoxyd und 29 g Fluor. Das Verhältnis Aluminiumoxyd zu Fluor
beträgt also 1 : 1,41.
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3. 6ooTeileTon,2ooTeileFlußspat,6ooTeile konzentrierte Schwefelsäure,
2ooo Teile Wasser werden unter Rühren 2 Stunden erwärmt. Der abgesaugte und ausgewaschene
Rückstand enthält kein Fluor mehr. In der Mutterlauge sind 1 50 g Aluminiumoxyd
gelöst. Die unverdünnte Mutterlauge hat ein Volumen von etwa 2 1 und enthält etwa
150 g Aluminiumoxyd und 82 g Fluor. Das Verhältnis von Aluminiumoxyd zu Fluor
beträgt also 1 1,46.
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Die Fortschritte, die mit dem neuen Verfahren erzielt werden, sind
die folgenden: i. Herstellung der Doppelsalzlösungen in einer einzigen Operation,
2. Gewinnung konzentrierter Lösungen gegenüber dem bekannten Verfahren, infolgedessen
Ersparnis an Eindampfkosten bei der Verarbeitung der Lösungen, z. B. auf Kryolith,
3. bessere Filtrierfähigkeit des Aufschlußrückstandes, q.. bessere Tonerdeausbeute
beim Aufschluß tonerdehaltiger Stoffe.
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Ein weiterer wichtiger Vorteil des neuen Verfahrens besteht ferner
darin, daß der aufgeschlossene Prozentsatz des tonerdehaltigen Materials wesentlich
größer ist, wenn die zur Komplexsalzbildung nötige Menge Flußspat schon beim Aufschluß
zugegeben wird; folgende Versuche zeigen dies: 19o g Bauxit der folgenden Zusammensetzung:
54,4 'to A1203, 5,7 % Fe20, 23,7 'to Si02, 13,5 01, Hydratwasser wurden mit
368 g 960toiger Schwefelsäure, die auf 11 Wasser verdünnt war, und 168 g Flußspat
durch 2stündiges Kochen aufgeschlossen. Es gingen 75 % der Tonerde in Lösung. Bei
Verwendung derselben Menge Bauxit und Schwefelsäure, aber unter Zusatz von nur 84g
Flußspat, gingen nur 64%, bei Verweh= dung von 42 g Flußspat 57 oto und bei 2 1
g Flußspat 44% in Lösung, obgleich infolge des niedrigeren Verbrauches an Schwefelsäure
bei den Versuchen mit weniger Flußspat mehr freie Säure vorhanden war wie beim ersten
Versuch. Die Rückstände der mit mehr Flußspat angesetzten Versuche filtrierten wesentlich
besser wie die mit weniger Flußspat hergestellten.