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Verfahren zur Herstellung von reaktionsfähigem Aluminiumhydroxyd
Bei
der Herstellung von Salzen, insbesondere basischen Salzen, vorzugsweise organischer
Säuren, oder von reversibel kolloiden Hydroxyden des Aluminiums durch Auflösen von
Aluminiumhydroxyd in Säuren oder durch Behandlung mit Peptisationsmitteln muß das
Aluminiumhydroxyd eine gewisse Reaktionlsfälhigkeit aufweisen, da es andernfalls
d. h. in sog. gealtertem Zustand, von schwachen Säuren oder unterschüssigen Mengen
starker Säuren entweder überhaupt nicht oder nur bei hoher Temperatur im Autoklaven
in ausreichendem Maße angegriffen wird. Auch bei seiner Verarbeitung auf adsorptionsfähige
oder katalytisch wirksame poröse Massen, z. B. Aktivtonerde, muß man zwecks Erzielung
sehr wirksamer Erzeugnisse von möglichst reaktionsfähigem, nicht gealtertem Aluminium-:hydroxyd
ausgehen. Ein solches Hydroxyd kann man aus Alkalialuminatlösungen mittels Kohlensäure
in üblicher Weise, d. h. bei Temperaturen zwischen 50 und 900, meist 800, nicht
erhalten.
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Benutzt man zur Umsetzung der Aluminatlösungen starke Säuren, so ist
es nachteilig, daß die dabei entstehenden Alkalisalze der starken Säuren im Kreislaufverfahren
nicht verarbeitet werden können.
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Aluminiumhydroxyd mit einer wesentlich höheren Reaktionsfähigkeit
als die der im Handel erhältlichen Erzeugnisse läßt sich auch bei der üblichen Ausfällung
mit Kohlensäure erhalten, wenn man die Hauptmenge der entstandenen Carbonatlösung
rasch abtrennt und das noch frische Tonerdehydtat seiner noch vorhandenen Alkalität
entprechend mit einer starken Mineralsäure, insbesondere Salzsäure, gegebenenfalls
im Überschuß versetzt, wobei der Überschuß nachträglich mittels Soda, Natronlauge
oder Aluminat, besser aber mit Ammoniak praktisch wieder entfernt wird, und die
Masse sodann gründlich wäscht und gegebenenfalls schonend trocknet. Die Reaktionsfähigkeit
auch dieses Erzeugnisses läßt aber noch für manche Zwecke zu wünschen übrig.
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Es wurde nun gefunden, dQB man durch Umsetzung von Alkalialuminatlösungen
mit Kohlensäure oder Alkalibicarbonaten oder Ammoniumcarbonaten ein sehr reaktionsfähiges,
auf Aluminiumsalze oder reversibel kolloides Aluminiumhydroxyd sowie auf adsorptionsfä'hige
oder katalytisch wirksame poröse Massen leicht zu verarbeitendes Aluminiumhydroxyd
erhält, wenn man bei der Umsetzung eine Reaktionstemperatur von 20 bis 400, vorzugsweise
300, aufrechterlhält und den Alum,iniumhydroxydniederschlag möglichst schnell der
schädlichen Einwirkung der alkalisch reagierenden Alkaliverbindungen (Alkalialuminat,
-hydroxyd und -carbonate) entzieht, da diese eine Alterung hervorrufen. Dies geschieht
vorteilhaft in der Weise, daß der Niederschlag nach seiner Abtrennung von der Mutterlauge
durch Absetzen, Filtrieren oder Schleudern und nach kurzem Nachwaschen mit einer
der in ihm enthaltenen Alkalimenge äquivalenten Menge Säure, z. B. Salz- oder Salpetersäure,
zweckmäßig unter Aufschlämmen, behandelt und sodann gründlich gewaschen wird. Eine
Alterung findet dann während des Waschens nicht statt. Noch besser verwendet man
einen kleinen Überschuß an Mineralrsäure, und stumpft diesen dann durch Behandlung
des Niederschlags mit Ammoniak oder basisch reagierenden Ammoniumsalzen, z. 13.
Ammoniumcarbonaten minbestens so weit ab, Idaß Filtration un-d Waschen., vorteil'haft
mit Ammoniak oder Ammoniumcarbonate enthaltendem Wasser, gut vonstatten gehen.
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Diese Arbeitsweise hat den Vorteil, daß man sowohl mit der Säure als
auch mit Ammoniak oder Ammoniumsalzen überdosieren darf, weil in einem ammoniakalischen
Medium Tonerdehydrat sehr viel langsamer altert als in einem Medium, dessen Alkalität
durch Hydroxyde der Alkalimetalle bedingt ist. Statt mit starken Säuren und dann
mit Ammoniak kann man den Niederschlag auch mit Ammoniumsalzen starker Säuren, z.
B. Ammoniumchlorid oder -nitrat, behandeln. Die auftretende hohe Reaktionswärme
beseitigt man beispielsweise mittels Kühlmänteln oder Kiihlschlangen oder in der
Weise, daß man die zur Fällung dienende Kohlensäure in festem Zustand, z.B. als
sog.
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Trockeneis, anwendet oder indem man in den Reaktionsraum kaltes Wasser
einspritzt. Es können auch mehrere dieser Maßnahmen angewendet werden. Eine zu niedrige
Reaktionstemperatur setzt die Filtrationsgeschwindigkeit zu stark herab, eine zu-
hohe Reaktionstemperatur hat ein zu starkes Altern des Hydroxyds schon bei seiner
Bildung zur Folge. Als Fällungsmittel haben sich Ammonium-und Natriumbicarbonat,
insbesondere aber Kohlensäure bewährt.
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Die bei der ersten Abtrennung und kurzem Nachwaschen erhaltene Alkalicarbonatlösung
läßt sich, gegebenenfalls nach Überführung in Alkalihydroxyd, zur Herstellung von
nlkalialuminatlösung aus Iden Rohstoffen, z. B. Bauxit, Schlacken od. dgl., benutzen.
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Der feuchte, rein gewaschene Niederschlag kann ohne weiteres oder
nach einem Trocknen bei z. B.
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50 bis I20° bis auf einen Gehalt von zweckmäßig nur 45 bis 55 O/o
Al203 oder Glühen, an das sich ein weiteres Waschen und Trocknen anschließen kann,
in bekannter Weise weiterverarbeitet werden.
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Beispiel 1 In 5001 Wasser, die sich in einem geschlossenen, mit einem
Kühlmantel und mit Kühlschlangen versehenen Rührgefäß befinden, läßt man unter starkem
Rühren im Verlauf von 1/2 bis I Stunde 40001 Aluminatlösung,.die im Liter 2 Mol
Al203 und I,5 Mol N O enthält, von oben einfließen, während in der gleichen Zeit
von unten her in die Flüssigkeit etwa doppelt soviel Kohlendioxydgas eingeblasen
wird, wie theoretisch zur Umsetzung des Alkalis in Soda erforderlich ist; Hierbei
wird so stark gekühlt, daß die Temperatur des (;emisches dauernd 300 beträgt.
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Nicht umgesetztes Kohlendioxyd wird in ein zweites Fällungsgefäß oder
in den Gasometer zurückgepumpt. Nach 1/2 bis I Stunde werden Teile des Umsetzungsgemisches
dem Fällungsgefäß entnommen, und der Niederschlag wird mit einem Drehfilter, auf
dem er auch kurz nachgewaschen wird, von der Mutterlauge befreit, sodann unter Aufschlämmen
in Wasser mit Salzsäure schwach angesäuert. Sodann wird der pH-Wert der Suspension
mit Ammoniak auf einen Wert zwischen 7 und 8 gebracht und das Gemisch erneut filtriert.
Der Rückstand wird gründlich gewaschen und sodann bei IIoO auf einen Gehalt von
5o0/o Also, getrocknet.
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Das Erzeugnis eignet sich zur Herstellung von Anstrichmitteln, insbesondere
solchen mit Phosphorsäure als Bindemittel. Es ist besonders nach Erhitzen auf 300
bis. 6000 zur Schönurxg (Entbleiung und 'Entarsenung) - von Wein und Fruchtsäften
geeignet.
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Löst man das nach der zweiten Waschung oder Trocknung erhaltene Erzeugnis
in der zur Billdung eines basischen Salzes von der Zusammçnsetzung Al(OH)2C1 oder
A12(OH)3C13 theoretisch erforderlichen Menge Salzsäure und dal-npft die- Lösung
ein, so erhält man wasserlösliche basische Sal,-;die zum Gerben brauchbar sind.
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Beispiel 2 Das nach der zweiten Waschung oder Trocknung gemäß Beispiel
1 erhaltene Erzeugnis wird zusammen mit 0,I bis 20/o der zur Herstellung von Aluminiumnitrat
oder -formiat erforderlichen Menge Salpeter- bzw. Ameisensäure und in Anwesenheit
von so viel Wasser homogenisiert, daß sich beim Mahlen in der Kugelmühle eine streichbare
Paste oder beim Kneten ein steifer, in der Strangpresse verarbeitbarer Teig bilden
kann, wobei erforderlichenfalls noch durch Erhitzen des Trockengutes auf 300 bis
6000 hergestellte feinpulverige Erzeugnisse beizumischen sind; das Produkt wird
dann in Bleche gestrichen und mittels Strangpresse zu zylindrischen Strängen oder
Hohlsträngen geformt, die in gleichseitige Zylinder oder Hohlzylinder zerlegt werden.
Die Masse wird einige Zeit sich selbst überlassen, wobei sie erhärtet, sodann zunächst
bei I00° und dann bei 3000 getrocknet, mit 50/oigem Ammoniakwasser behandelt und
dann mit heißem Kondenswasser nochmals gründlich gewaschen und auf 400 bis 6000
erhitzt. Man erhält vorzügliche Aktivtonerde, die sich nach Beladung mit Chrom-oder
Molybdänverbindungen zur Dehydrierung von Butan und Benzin eignet.