DE738073C - Gewinnung leicht filtrier- und waschbarer Metallhydroxyde - Google Patents

Description

• Gewinnung leicht filtrier- und waschbarer. 1Vletallhydroxyde Es ist bekannt, schwerlösliche Metallhydroxyde, z.B. Aluminiumhydroxyd, in der Weise herzustellen: daß man Salze von Metallen der gewünschten Hydroxyde in fester oder gelöster Form mit zur Fällung dieser geeigneten Verbindungen, wie Ammoniak, insbesondere unter Drück oder in großem überschuß, umsetzt und die hierbei entstandenen Niederschläge, gegebenenfalls nach dem Abfiltrieren der Lösung, durch Wascheis - von den bei' der Umsetzung entstandenen Salzen befreit. Das Filtrieren und Waschen der Niederschläge bereitet hierbei, insbesondere beim Arbeiten in technischem Maßstabe, häufig große Schwierigkeiten, da die Hy droxyde meist in schleimiger, schwer waschbarer Form .erhalten werden. Auch wenn man nach einem anderen bekannten Verfahren das in der> beim Aufschluß aluminiumhaltiger Mineralien mit Salpetersäure gewonnenen Lösungen enthaltene Aluminiumnitrat zunächst durch Erhitzen in basisches Aluminiumnitrat umwandelt und erst danach die Behandlung mit Ammoniak vornimmt, erzielt - man nur eine geringe Verbesserung. Schließlich -hat man vorgeschlagen, aluminiumnitrathaltige Massen unmittelbar oder nach Abspaltung eines Teiles der Salpetersäure aus dem Aluminiumnitrat mit bereits vorhandenem Aluminiumhydroxyd zu- vermischen und daran die Umsetzung 'mit basischen Stoffen zu leicht filtrierbarem Aluminiumhydroxyd anzuschließen. Bei einem solchen Verfahren ist man aber gezwungen, große Mengen von bereits fertigem oder halbfertigem Erzeugnis nochmals in den Arbeitsgang zurückzugeben, und erreicht daher in verhältnismäßig großen Vorrichtungen nur einen kleinen endgültigen Durchsatz. ' Es wurde nun gefunden, daß man unter Vermeidung der angeführten Nachteile auf einem sehr einfachen Wege zu gut filtrier-und waschbaren, schwer- oder unlöslichen Hydroxyden gelangen kann, wenn man aus den Salzen entsprechender Metalle, nachdem man sie durch Erhitzen oder durch Behandlung mit beschränkten Mengen zur Bildung der Hydi oxyde geeigneter Verbindungen zunächst in basische Metallsalze übergeführt hat, die Hydroxyde in Gegenwart einer solchen Menge Wasser mit basischen Verbindungen, die bei der Umsetzung Gase entwickeln, fällt, daß die entstehende Masse Schaumform hat.
• Verwendet man als Metallsalze Nitrate, z. B. Aluminiumnitratlösung, so bilden sich bekanntlich basische Nitrate beim Erhitzen unter Bildung von Salpetersäure und nitrosen Gasen. Zweckmäßig wählt man die Temperatur und die Dauer des Erhitzens derart, daß lediglich Salpetersäure abdestilliert, die unmittelbar wieder zur Herstellung von Aluminiumnitrat aus gealtertem Hydroxyd oder aus Ton dienen kann. Für die Ausfällung der Hydroxyde aus den entstandenen Lösungen oder Kristallaufschlämmungen können. feste, Gase entwickelnde basische Verbindungen, insbesondere des Stickstoffs wie Amri@aniumbica.rbonatoder Ammoniumbäsulfid, oder starke Lösungen solcher Stoffe verwenden werden. Die bei der Fällung frei. werdenden Gase, z. B. Kohlendioxyd oder Schwefelwasserstoff, verursachen einen Schaum, der nach einiger Zeit fest wird und sehr leicht durch Waschen mit Wasser von seinem Salzgehalt befreit werden kann. Zweckmäßig verwendet man als Waschwasser verdünntes Aarimoniakwasser. Der Niederschlag enthält nach dem Auswaschen noch etwas Gas, z. B. Kohlensäure (unter Umständen in gebundener Form), das jedoch durch Trocknen des Hydroxydes leicht entfernt werden kann.
• Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Metallsalze, die in fester Form oder als Lösung oder kristallwasserhaltige Schmelze angewendet werden können, zunächst mit einem Unterschuß an flüssigem, gasförmigem oder gelöstem Ammoniak, zweckmäßig mit etwa 70 bis 85% der stöchiometrisch zur Hydroxydbildung erforderlichen Menge, zu behandeln, und zwar unter solchen Bedingungen, der Menge und Temperatur, daß das Ganze sich nach der Umsetzung in wäßriger Lösung befindet oder eine Aufschlämmung entsteht, worauf das Umsetzungsgemisch mit festem Ammoniumbicarbonat oder einer starken Läsung davon (gegebenenfalls kann auch Ammoniakgas und Kohlensäure verwendet werden) vermischt wird. Der Gehalt des Umsetzungsgemisches an Flüssigkeit soll so groß sein, daß bei der Umsetzung durch Gasentwicklung ein Schaum entsteht, anderseits soll das Gemisch nicht zu dünnflüssig sein, damit eine Verfestigung des Schaumes durch Koagulation noch vor seinem Zerfall erfolgen kann und die poröse Struktur der Masse erhalten bleibt. Arbeitet man mit Metallsalzlösungen, so hängt es von dem Salzgehalt der Lösung ab, ob für die Fällung die basischen Verbindungen in fester Form oder als starke Lösungen verwendet werden.
• Das Verfahren kann beispielsweise bei Verwendung von Nitraten auch in der Weise ausgeführt werden, daß man zuerst durch - Ab- destillieren von Salpetersäure oder nitrosen Gasen eine Lösung basischer Nitrate erzeugt, diese dann mit einem Unterschuß an Ammoniak versetzt und sodann die noch fehlende Restmenge an Basen in Form von Ammonbicarbonat zugibt.
• Man kann ferner in der Vi'eise arbeite, daß man festes kristallwasserhaltiges Aluminiumnitrat Al -(N.0,3),3 9 a q mit etwa 8o% der stöchiometrisch erforderlichen Menge 20%igen Ammoniakwassers versetzt und das Ganze einige Zeit stehenläßt oder verrührt, wobei eine topochemische Umsetzung des Nitrats erfolgt. Das so erhaltene Umsetzungsgemisch wird, gegebenenfalls nach Erwärmen auf 6o bis 70°, wobei Verflüssigung erfolgt, alsdann mit festem Ammoniurnbicarbonat unter Verwendung eines 5%igen überschussec vermischt.
• Leitet man in das als Ausgangsstoff dienende feste kristallwasserhaltige Aluminiumnitrat Ammoniakgas ein, so erfolgt unter dem Einfluß der Umsetzungswärme Verflüssigung; die Flüssigkeit enthält nur wenig ausgeflocktes Aluminiumhydroxyd, wenn man höchstens 7o bis 8o% der stöchiometrisch erforderlichen Ammoniaknienge anwendet. Das aus dieser Lösung durch Verrühren mit festem Ammoniumbicarbonat und Zusatz von Wasser erhaltene schaumige Gemisch ist leicht filtrier-und waschbar. Zum Waschen kann Dampf benutzt werden.
• Zweckmäßig wird die durch Behandeln mit Ammoniak erhaltene starke basische Lösung vor dem Vermischen mit Ammoniumbicarbonat filtriert und sodann gekühlt, so daß ein großer Teil. der Ammonsalze auskristallisiert, worauf die Mutterlauge in der beschriebenen Weise mit Ammonbicarbonat auf Tonerdehydrat verarbeitet wird. Zur Umsetzung der Aluminiumsalze benutzt man vorteilhaft solches gasförmigesi Ammoniak, das unter Benutzung des Wärmeinhalts der zu kristallisierenden Laugen aus flüssigem Ammoniak durch Verdampfen gewonnen ist.
• Man kann ferner in der Weise arbeiten, daß man überschüssiges Ammoniakgas von unten nach oben durch die Aluminiumsalzkristalle leitet, die in hintereinandergeschalteten -Türmen auf Sieb- oder Filterplatten aufgeschichtet sind. Es wird dann, falls der Gasdruck nicht zu hoch ist, unterhalb der Sieb- oder Filterplatten eine Flüssigkeit erhalten, die Ammonsalz und basisches Aluminiumsalz. enthält. Sie wird mit Ammoniumbicarbonat zu einem leicht waschbaren Aluminiumhydroxyd umgesetzt, während die auf den Siebplatten zurückbleibende Masse unmittelbar oder nach dem Trocknen ein gut auswaschbares Aluminiumhydroxyd darstellt, dessen Waschbarkeit durch Überleiten von Kohlendioxyd noch verbessert werden kann und das zweckmäßig in den Türmen mit ammoniakhaltigem Wasser ausgewaschen wird.
• Eine weitere Ausführungsform besteht darin, daß man flüssiges Ammoniak im Unterschuß z. B. auf eine starke Aluminiumnitratlösung vom spezifischen Gewicht 1,35 tropfen läßt, wobei man ein Gemisch aus leicht filtrier - und waschbaren Körnern von Aluminiumhydroxyd und einer ammomnitrathaltigen Lösung von basischem Aluminiumnitrat erhält. Das Gemisch oder die nach Abtrennung der leicht waschbaren Körner hinterbleibende Flüssigkeit wird, gegebenenfalls nach dem Auskristallisieren und Abtrennen eines Teiles des Ammonnitrates aus dieser, in der beschriebenen Weise mit Ammonium-' bicarbonat auf leicht waschbares Aluminiumhydroxyd verarbeitet.
• Für das vorliegende Verfahren kommen in erster Linie Aluminiumsalze, insbesondere das Nitrat oder Chlorid, in Betracht. Das Verfahren kann aber auch mit anderen Metallsalzen, wie solchen des Eisens oder Chroms oder Mischungen dieser, durchgeführt werden. Als Ausgangsstoff können ferner z. B. die beim sauren Aufschluß unlöslicher Aluminiumverbindungen, wie Feldspat, Schlacken, z. B. Generator- oder Hochofenschlacke, Bauxit, Labradorit, Glaukonit; Leucit, insbesondere aber geglühter Tone, erhältlichen, Aluminium und Eisen Enthaltenden Rohlaugen, gegebenenfalls nach völliger oder teilweiser Enteisenung, oder die aus diesen durch Kristallisation erhaltenen festen Aluminiumsalze verwendet werden. Das durch Aufschiuß von Ton mit Säure und Verarbeitung der Aufschlußlauge nach dem vorliegenden Verfahren erhaltene Gemisch der Hydroxyde des Aluminiums und Eisens (sog. künstlicher Bauxit) kann nach dem Verjagen der Kohlensäure in Natronlauge gelöst werden, was ohne Anwendung von Druck möglich ist, und dann nach dein Bayer Verfahren auf eisenfreies Aluminiumhydroxyd oder durch Calcinieren auf Tonerde verarbeitet werden.
• Die nach dem vorliegenden Verfahren und Austreiben der Kohlensäure bei mäßiger Temperatur erhaltenen Metallhydroxyde sind sehr reaktionsfähig. Sie lösen sich sehr leicht in Säuren auf und können daher schon mit einer geringen Menge Säure, z. B. i bis 15 °/ß der stöchiometrisch zur Salzbildung erforderlichen Menge, peptisiert und durch schonendes Trocknen in wasserlösliche Gele übergefühft werden. Durch Erhitzen auf höhere Temperatur, z. B. äoo bis 5oo°, lassen sich irreversible Gele von hoher Adsorptionskraft und katalytischer Wirksamkeit erhalten.

Claims (1)

1. PATENTANSPR'iICIIE i. Verfahren zur Gewinnung leicht filtrier- und'°waschbarer Hydroxyde von Metallen, insbesondere des Aluminiums, durch Umsetzung von Metallsalzen mit zur Bildung der Hydroxyde geeigneten Verbindungen und Auswaschen der gebildeten Hydroxyde, nachdem man die Metallsalze durch Erhitzen oder durch Behandlung mit beschränkten Mengen der zur Fällung geeigneten Verbindungen zunächst in, basische Salze übergeführt hat, dadurch gekennzeichnet, daß man die gewünschten Hydroxyde in Gegenwart einer solchen Menge Wasser mit. basischen Verbindungen, die bei der Umsetzung Gase, entwickeln, fällt, daß die entstehende Masse Schaumform hat. -a. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man die Metallsalze ein fester Form oder als starke Lösungen oder kristallwasserhaltige Schmelzen) mit etwa 7o bis -85% der stöchiomeG.-isch zur Umsetzung erforderlichen Menge flüssigen oder gasförmigen Ammoniaks oder starker Ammoniaklösung derart umsetzt, daß ein flüssiges Gemisch oder eine Aufschlämmung entsteht, worauf die Umsetzungsmasse mit festem Ammoniumbicarbonat verrührt und der gebildete Schaum nach seiner Verfestigung, gegebenenfalls mit ammoniakhaltigem Wasser, gewaschen wird. 3. Verfahren nach Anspruch i und i, dadurch gekennzeichnet, daß d;e beim sauren Aufschluß unlöslicher Aluminiumverbindungen, insbesondere -Schlacken und geglühter Tone, entstehenden, Aluminium lind Eisen enthaltenden Laugen oder die aus diesen durch Kristallisation erhältlichen festen Salze als Ausgangsstoff benutzt werden. q.. Verfahren nach Anspruch i bis 3,. dadurch gekennzeichnet, daß man die gewaschenen, aber noch Kohlensäure enthaltenden Hydroxyde durch schonend Erwärmen von Kohlensäure befreit, sodann peptisiert, gegebenenfalls schonend trocknet und gegebenenfalls zwecks überführung in die irreversible Form auf höhere Temperaturen erhitzt.