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Verfahren zur Herstellung grobkörniger Natrium-Aluminium-Doppelfluoride
Bei der Herstellung von Natrium-Aluminium-Doppelfluoriden, insbesondere Kryolith,
aus Flußsäure, Tonerde und Soda, Natriumfluorid oder Kochsalz erhält man gewöhnlieh
sehr feinkörnige Niederschläge. Nur wenn die Fluß2äure erhebliche Mengen Kieselflußsäure
enthält, können gelegentlich grobkörnige Produkte auftreten, die dann aber stark
mit Nieselsäure verunreinigt sind.
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Es wurde nun gefunden, daß man auch bei Gegenwart von nur .geringen
Mengen Kieseltlußsäure in jedem Fall grobkristallinische, schleuderfähige Niederschläge
erhält, wenn man die Zugabe von Tonerde und Soda zu der vorgelegten Flußsäure so
einrichtet, daß die Soda bzw. das ausihrentstehende Natrium-Auuorid in dem Zeitpunkt
mit :der Tonerde zusammentrifft, wo diese gerade in Lösung begriffen ist. Die Erzeugung
einer grobkristallinischen Verbüidung gelingt also nur, wenn eine - bestimmte Arbeitstveise
ein-"Cr ehälten. wird,. die das richtige Zusammentreffen von Flußsäure, Tonerde
und Soda ermöglicht. Liegt nämlich die Tonerde schon vollständig als A1 F3 in Lösung
vor, so bilden sich feinkörnigere Niederschläge, ist sie dagegen noch nicht von
dei Flußsäure angegriffen, so umhüllt sich die Tonerde mit einer Schicht von Na-Al-Doppelfluoriden,
die sie vor dem weiteren Angriff der Flußsäure schützt.
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Diese Bedingungen werden erreicht, wenn man zunächst nur einen Teil
der erforderlichen Menge Soda abwechselnd mit der Gesamtmenge der Tonerde in die
Flußsäure rasch einträgt und dann erst die restliche Sodainenge zufügt. Mit dem
gleichen Erfolg kann man Tonerde und Soda unter Rühren an verschiedenen Stellen
gleichzeitig in die Flußsäure eintragen, was in der Wirkung einem sehr häufigen
Wechsel entspricht. Bei leicht löslicher Tonerde können auch beide Komponenten gemischt
zugegeben werden, wobei in allen Fällen die für die Erzielung des groben Korns günstigste
Zugabegeschwincügkeit von der Temperatur, der Konzentration der Lösung und von der
Rührgesehwindigkeit abhängig ist. Wesentlich für das Gelingen dieses Verfahrens
ist jedenfalls, daß beim Eintragen von Soda und Tonerde zunächst nur ein Teil der
Soda zugefügt wird, so daß. in der Reaktionslösung niemals
ein üTberschuß
von Natriumfluorid vorhanden sein: kann. Das bei dieser Arbeitsweise erhaltene grobkörnige
Natrium-Aluminium-Doppelfluorid ist auch nicht durch Tonerde veru'nreinügt.
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Überraschenderweise zeigte sich, daß die Entstehung eines grobkörnigen
Natrium-Aluminium-Fluorid-Niederschlags bereits dann gewährleistet ist, wenn mit
der Tonerde zus@ammen nur etwa 1/4 der sich für Kryolith berechnenden Menge Soda
zugegeben wird. Bereits unter diesen Bedingungen tritt vollständige Umsetzung der
Tonerde ein, so daß man es in der Hand hat, durch nachträgliche Zugabe von Soda,
je nach der zugesetzten Menge, grobkörnige Natrium-Aluminium-Fluoride von der Zusammensetzung
des Chioliths (Nas Ale F9 ; bis zu der des Kryoliths (Nag A1 F6) zu erhalten. Man,
kann auch die Soda, die mit der Flußsäure primär Natriumfluorid bildet,' zum Teil
direkt durch diese Verbindung ersetzen, indem man eine entsprechend geringere Menge
Flußsäure vorlegt. Es ist weiterhin möglich, die Soda durch Natriumchlorid zu ersetzen,
wobei wieder mit Vorteil zunächst wechselweise Tonerde und Kochsalz in. die Flußsäure
eingetragen werden, und die Kryolithbildung mit Na Cl zu Ende geführt wird.
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Abgesehen von der einfacheren Herstellung der grobkörnigen Natrium-Aluminium-Doppelverbindungen
gegenüber den bisher dargestellten, bringt das Verfahren noch Vorteile in technischer
und chemischer Hinsicht. -So läßt sich eine weitgehendere Vorentwä,sserung -erreichen,
die es ermöglicht, das Gut in der Bewegung zu trocknen; ferner wird auch die Qualität
verbessert, da die Schwefelsäure, die in der technischen Flußsäure nun einmal vorhanden
ist, praktisch vollkommen entfernt wird, so daß man in jeder Hinsicht ein einwandfreies
reines Produkt erhält.
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Beispiel i Ein hölzerner Rührbottich von 5 cbm Inhalt wird mit 2 t
technischer Flußsäure mit z. B. 25% H F, 2 alo H2 Si F6 und 0,20/0 H2 SO, besclrckt.
Dann werden 350k- Tonerde und 18 o kg Soda abwechselnd in. Portionen von
40 bzw. 2o kg innerhalb 15 Minuten eingestreut, worauf die restlichen 5ookg Soda
zugegeben werden. Der Niederschlag wird geschleudert und so von der Mutterlauge
befreit. Es resultiert ein lockeres weißes Kristallpulver, das sich rasch und einfach
trocknen. läßt. Ausbeute: 875 kg getrockneter Kryolith. Beispiel e Ein Rührbottich
von 2 cbm Inhalt wird mit i t technischer Flußs.äure mit 25 % H F, 2 % H2 Si Fc
und 0,20;o H2 S04 beschickt. Dann werden i75'kg einer leicht löslichen Tonerde und
75 kg Soda miteinander gemischt und innerhalb io Minuten in die auf 8o bis 9o` vorgewärmte
Flußsäure eingetragen. Darauf wird mit Soda neutralisiert, wozu etwa 270
kg notwendig sind. Nach dem Abschleudern und Trocknen erhält man 4q.0 kg reinen
Kryolith. Beispiel 3 Ein Rührgefäß von 5 cbm Inhalt wird mit i5oo'kg Flußeäure mit
25% HF, z% H2 Si F6 und o,2% H2 S04 beschickt. Die Flüssigkeit wird auf 8o° erwärmt.
Dann werden 35o'kg Tonerde und i5okg Soda. gleichzeitig an verschiedenen Stellen
des Gefäßes innerhalb io Minuten in die Flüssigkeit gegeben, darauf weitere Zoo
kg Soda. Nachdem noch 2oo'kg Natriumfluorid eingerührt sind, wird das Produkt ab.geschleudert.
Ausbeute: 8a7 kg Kryolith.
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Beispiel q.
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Ein Behälter von q. cbm Inhalt wird mit 2,3t technischer Flußsäure
mit 250,ö H F beschickt. In die auf 5o° erwärmte Säure werden 35o'kg Tonerde und
25o kg Steinsalz gleichzeitig eingestreut, dann werden weitere 6oo'kg Steinsalz
zugegeben. Der entstandene Kryolith wird ab.geschleudert oder mittels einer Filterpresse
abgepreßt, mit Wasser ausgewaschen und getrocknet. Der gewonnene Kryolith ist von
gleicher Qualität wie der bei Gebrauch von Soda an Stelle von Kochsalz erhaltene.