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Verfahren zur Herstellung von .Aluminiumsulfat Die Herstellung von
festem Aluminiumsulfat geschieht in der Regel in der Weise, daß man die durch Auflösen
von Tonerdehydrat in Schwefelsäure entstandene, verdünnte Aluminiumsulfatlösung
zunächst auf die gewünschte Konzentration, meist auf einen Gehalt von 1.4 bis 18%
A203, eindampft und diese Schmelze in Wannen erstarren läßt. Das erstarrte Produkt
ist mehr oder weniger feinkristallin und ist undurchsichtig.
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Für den Verbraucher wäre es jethoch erwünscht, ein glasiges Produkt
zu erhalten, da er sich bei einem solchen Aluminiumsulfat bedeutend besser durch
Augenschein vom dessen Reinheit überzeugen kann, als dies beim kristallin erstarrten
Produkt der Fall ist. Man weiß zwar, daß beim Erstarren von Aluminiumsulfatschmelze
glasige Produkte erhalten werden, sofern man sie vorher auf einen Gehalt von etwa
19% Al. 0. und darüber eindampft oder eine gesättigte, wäßrige Aluminiumsulfatlösung
mittels flüssiger Luft bei -igo° erstarren läßt. Die höhere Eindickung auch üher
i90 /o A1203 erfordert aber nicht nur einen größeren Wärmeaufwand, sondern ist auch
sonst mit erheblichen technischen Schwierigkeiten verbunden, so daß die Herstellung
von glasigem Aluminiumsulfat mit dieser hohen Konzentration bisher unterlassen.
worden ist. Die Methode des Ausfrierens mittels flüssiger Luft ist für den Tonerdeindustriebetrieb
noch weniger geeignet, da sie die Aufstellung ihm fremder, sowohl in der Anschaffung
wie im Betrieb kostspieliger Anlagen verlangt.
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Demgegenüber beruht die Erfindung auf der Feststellung, daß die Herstellung
vom, Aluminiumsulfat von glasiger Form in technischem Maßstabe durchaus möglich
ist, wenn man eine auf übliche Konzentration eingedickte Aluminiumsulfatlösung
auf
eine wandernde Fläche im. dünner Schicht auffließen und durch schnelle Abkühlung
erstarren läßt. Auf diesem Wege gelingt tes sogar, Schmelzen mit A1203 Gehalten
unter 17°/o glasig erstarren zu lassen, sofern dafür gesorgt wird, d'aß eine möglichst
dünne Schicht mit einem Kühlmittel von niedriger Temperatur, wie Wasser oder Kühlsole,
abgekühlt wird.
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Die Verwendung derartiger wandernder gekühlter Flächen zur Überführung
von Schmelzen von Salzen oder anderen anorganischen Stoffen in feste Form ist wiederholt
beschrieben worden. So wurde die Benutzung eines. in, Muldenform gebrachten endlosen
Bandes beschrieben, wobei der Mulde kontinuierlich am einen Ende eine Salzlösung
zugeführt und am anderen Ende das erstarrte Kristallisat abgestreift wird. Auch.
ist es bekannt, zwecks. Ers.tarren.s von geschmolzenem Kalksalpeter, wie er durch
Eindampfen von Salpeterlösungen erhalten wird, die geschmolzene Masse zunächst einem
energischen Abkühlungsprozeß zu unterwerfen, wodurch ein Brei aus erstarrten und
nicht erstarrten Teilchen erzeugt wird, und diese breiförmige Masse in dünner Schicht
auf eine mit einem Abstreicher versehene wandernde Kühlfläche, vorzugsweise. eine
rotierende gekühlte Walze, zu übertragen, von welcher der Kalksalpeter in Form dünner
Schalen abgeschabt wird. Zur Überführung eines inkongruent schmelzenden Salzhydrates
in stücki,ge Form wurde ein Verfahren beschrieben, bei dem das feinkristalline Salz
aufgeschmolzen und der Schmelze urgeschmolzenes Salz zugesetzt, der so gewonnene
Kristallbrei in einer Misch- und Knetmaschine durchgeknetet und dann auf einem gekühlten
Stahlband zum Erstarren gebracht wird. Weiterhin ist es bekannt, Natriumsulfidi
oder ähnliche Chemikalien in Körper von bestimmter Form und Größe überzuführen,
indem man das geschmolzene Salz in sehr dünner Schicht auf eine gekühlte Trommel
aufbringt oder auf temperierte Flächen, z. B. bewegte Platten oder Bänder, auftropfen
läßt.
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In allen diesen Fällen wird jedoch das kristallwasserhaltige bzw.
kristallwasserfreie Salz in der kristallinen, stückigen Form erhalten. Auch bei
der ebenfalls bekannten Verfestigung von flüssigem Schwefel durch kontinuierliches
Auftragen auf eine sich stetig fortbewegende gekühlte Fläche in dünner Schicht,
von der die Masse abgeschabt wird, wird ein, undurchsichtiges Produkt in Form von
Pulver, Grieß oder Schuppen erhalten. Da das Aluminiumsulfat bei der bisher üblichen
Herstellungsweise ebenfalls stets kristallin erstarrte, war nicht vorauszusehen,
daß durch Auftragen eingedickter Aluminiumsulfatlösung auf eine wandernde gekühlte
Fläche in dünner Schicht ein glasiges Produkt erhalten werden könnte.
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Die Durchführung eines derartigen. Verfahrens mit Schmelzen mit über
r7%A1203 bereitet allerdings bei Verwendung einer Kühlwalze gewisse Schwierigkeiten.
Die Schichten erstarren zwar glasig, sie lassen sich aber selbst nach intensivster
Kühlung und langer Abkühl- und Erstarrungszeit nur schwer von der Walzenoberfläche
abheben. Andererseits ist die Leistung einer solchen Walze auch sehr klein, da das
abgekühlte Produkt noch eine längere Zeit braucht, um aus dem plastischen in den
starren Zustand überzugehen.
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Gemäß der Erfindung wird deshalb das Verfahren so durchgeführt, daß
man eine auf einem Aluminiumoxydgehalt von über 16%, vo:rzugsweise über 17%, eingedickte
AluminiumsuIfatlösung auf ein wanderndes Förderband in dünner Schicht von etwa 5
bis 15 mm, vorzugsweise 'von 5 his io mm, Dicke aufließen und durch schnelle Abkühlung
erstarren läßt und die erstarrte Schmelze an der Umkehrstelle des Förderbandes in
Schollenform abnimmt.
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Ist die Schichtdicke geringe- als 5 mm, so ist ein Entfernen des erstarrten
Materials vom Band schwierig. Stärkere Schichtdicken als 15 mm sind insofern unzweckmäßig,
als sich bei normalen Abkühlungsbedingungen, z. B. bei Verwendung von Wasser von
etwa io bis 12° C, die obersten Teile nur sehr langsam abkühlen, da die dem Band
am nächsten liegenden erstarrten Schichten infolge ihrer schlechten Wärmeleitung
dem Abtransport der Wärme großen Widerstand entgegensetzen. Eine in dieser Weise
behandelte Ware ist nicht mehr durchsichtig, sondern trüb.. Erst mit Flüssigkeiten,
die eine tiefere Temperatur als io° C besitzen, können auch dickere Schichten als
io mm noch einseitig so abgekühlt werden, daß durchsichtige Schichten entstehen.
Durch zweiseitige Kühlung können jedoch auch stärkere Schichthöhen gewählt werden,
wobei die Leistung der Anlage beträchtlich wächst.
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Dies ist z. B. dadurch möglich, daß ein zweites Kühlband. verwendet.
wird, das über der Aluminiumsulfatschicht mit dem unteren Band umläuft, so daß die
Schmelze von oben und unten gekühlt wird. Auch kann man eine Kühlkammer verwenden,
in der das Band mit der erstarrenden Schmelze durch eine Gaszone geführt wird, die
auf tiefere Temperatur gekühlt ist.
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Eine Leistungssteigerung des Kühlbandes ist außerdem noch zu erreichen,
wenn die Alumin,iumsulfatschmelze vor dem Auftragen auf das Band so weit heruntergekühlt
wird, daß die Temperatur noch oberhalb des Erstarrungspunktes liegt. In diesem Falle
ist auch die Abnahme der erstarrten Masse von der Bandoberfläche leichter durchzuführen.
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Statt eines Förderbandes kann als Kühlfläche auch eine horizontal
liegende Scheibe, z. B. eine Kreisscheibe, verwendet werden, die sich um eine senkrechte
Achse dreht. Das Abplatzen des erstarrten Materials wird hier durch Rollen oder
Erschütterungen der Scheibe herbeigeführt. Ausführungsbeispiele i. Auf ein verkupfertes
Stahlband von 42,5 m Länge, das an der Unterseite mit Wässer von i i ° C besprüht
und das mit einer Geschwindigkeit von 1,3 m -pro Minute fortbewegt wurde, wurde
Aluminiumsulfatschmelze mit 17,3'% A1203 in einer
Schichthöhe von
8 mm aufgetragen. An den Bandrändern angebrachte Wülste verhinderten das überfließen
der flüssigen Masse über den Bandrand. Beim Führen des Bandes um die i9 m von der
Auftragsstelle entfernt angebrachte Umlenkrolle platzte das erstarrte Aluminiumsulfat
in großen glasklaren Schollen von der Bandoberfläche ab..
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2. Aluminiumsulfatschmelze, die auf einen Gehalt von 16,5 % A12 03
eingedampft war, wurde zunächst durch ein gekühltes Rohr geleitet, wobei sie auf
95° C abkühlte. Die so vorgekühlte, noch flüssige Masse wurde auf das in Ausführungsbeispiel
i beschriebene Band in 6 mm Schichthöhe aufgetragen, wobei das Band von unten mit
einer Kühlsole, die eine Temperatur von -3° C besaß, bespült wurde. Die Laufgeschwindigkeit
des Bandes wurde auf 3 m pro Minute eingestellt. Das erstarrte Material platzte
beim Führen des Bandes um die Umlenkrolle in glasklaren Schollen von der Bandoberfläche
ab.