DE965993C

DE965993C - Verfahren zum Ausfaellen von Tonerde mit einem chemischen Faellungsmittel

Info

Publication number: DE965993C
Application number: DES17279D
Authority: DE
Inventors: Jean Paul Seailles
Original assignee: Ciments Francais SAS
Current assignee: Ciments Francais SAS
Priority date: 1942-04-20
Filing date: 1943-04-10
Publication date: 1957-07-04
Also published as: FR976555A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 4. JULI 1957

S 17279 IVa/i2m

Jean Paul Seailles, Paris

ist als Erfinder genannt worden

Es ist bekannt, Tonerde in Form von Aluminiumoxydtrihydrat aus unterkühlten konzentrierten Alkalialuminatlösungen nach dem Bayerverfahren durch Impfen der Lösungen mit Kristallen der obigen Zusammensetzung auszufällen, wobei die Impfkristalle zu größeren festen Kristallgebilden wachsen.

Der Nachteil dieser physikalischen Ausfällungsweise durch Hydrolyse besteht darin, daß aus einer konzentrierten Lösung bei jedem Arbeitsgang immer nur ein Teil des Aluminiurnoxyds ausgefällt wird, was noch dazu im allgemeinen mehr als ioo Stunden pro Ausfällung bedingt.

Bei der chemischen Tonerdeausfällung mittels Säuren, insbesondere Kohlensäure, war nun früher die Ansicht vorherrschend, daß, um nitrierbares Aluminiumoxyd zu erhalten, die Alkalialuminatlauge mehr als 90 g/l Al₂ O₃ enthalten muß, während bei Verwendung schwächerer Lauge, vor allem, wenn dieselbe nicht genügend heiß ist, nur schleimige Niederschläge erhalten werden.

Wenn diese Vorstellung auch durch die neuere Forschung nicht bestätigt wurde, so kam diese doch zu der Feststellung, daß bei der Tonerdefällung mittels Kohlensäure aus verdünnten warmen Alkalialuminatlösungen, z. B. mit einem Gehalt von weniger als 80 g/l Al₂O₃, oder aus sehr verdünnten Lösungen, z. B. mit einem Gehalt von weniger als 30 g/l Al₂O₃, schwerlich ein verwendbares Produkt zu erhalten ist.

709 572/76

Diese Schwierigkeit ist in der französischen Patentschrift 616 395, S. i, Zeile 48 bis 57, und S. 2, Zeile 66 bis 71, mit folgenden Worten aufgezeigt: »Das auf diese Weise erhaltene Tonerdehydrat war so feinst verteilt, daß es das Aussehen eines zwischen den Fingern nicht fühlbaren Pulvers· hatte und folglich eine zu große Menge dieser Tonerde beim Calcinieren, und beim Beschicken des elektrischen Ofens als Staub verlorenging.« Auch die Ausfällung aus heißer konzentrierter Alkalialuminatlauge ergibt so lockere Kristallgebilde, daß nach dem Calcinieren unzulässig viel Staub anfällt.

Endlich erschien die Verdünnung der Natriumaluminatlösung auch bis zu äußerst kleinen Werten hinab, z. B. weniger als 1 g/l Tonerde, in bezug auf die technische Eignung des Produkts zunächst keinen Erfolg zu versprechen.

Bei näherer Prüfung dieser Frage hat man jedoch festgestellt, daß die unter den genannten Verhältnissen aus verdünnten Lösungen ausgefällte Tonerde trotz ihrer Feinheit kristalline Beschaffenheit besitzt, wie die Röntgenuntersuchung beweist. Die aufgestellten Diagramme unterscheiden sich jedoch grundsätzlich vom Diagramm der kristallisierten Tonerde der Formel Al₂ O₃ · 3 H₂ O. Auch die physikalisch chemischen Eigenschaften sind durchaus verschieden, da die Aluminiumoxydtrihydratkristalle sich in konzentrierter Aluminatlösung zu entwickeln und zu wachsen vermögen.

Jedoch wurde nun gefunden, daß die genannten

feinen Tonerdeteilchen in einem ziemlich engen Temperaturbereich ebenfalls wachsen können, welche Erscheinung den bisherigen Beobachtern aus diesem Grunde entgangen ist.

Das Wachsen der Tonerdeteilchen beginnt nämlich, aber noch sehr langsam, bei Temperaturen von annähernd 40⁰, alsdann nimmt die Wachstumsgeschwindigkeit mit der Temperatur zu, um bei etwa 65° ihren Höhepunkt zu erreichen. Bei weiterem Ansteigen der Temperatur nimmt das Wachstum wieder ab und hört oberhalb 70⁰ fast ganz oder ganz auf.

Auf dieser Beobachtung fußend wurde nun gefunden, daß man bei der chemischen Tonerdeausfällung, ζ. B. mittels Kohlensäure, aus Alkalialuminatlaugen mit einer Verdünnung von weniger als 80 g/l Tonerde, in einem Bruchteil der bei dem Bayerverfahren benötigten Zeit zu größeren und dichteren Tonerdeteilchen, als man sie nach diesem Verfahren erhält, gelangen kann, wenn das Ausfällen zwischen Temperaturen von 40 und 75°, zweckmäßig zwischen etwa 55 und 65⁰, erfolgt. Hierbei werden einer Flüssigkeit, die bereits ausgefällte Tonerdeteilchen enthält, nacheinander weitere Mengen Aluminatlösung zugesetzt und der Fällung unterworfen, wobei von den größeren Kristallen periodisch abdekantiert wird, während die die feinen Kristalle enthaltende dekantierte Flüssigkeit erneut der Einwirkung des Fällungsmittels ausgesetzt wird.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens besteht darin, daß die anfallenden Niederschlage abgeschieden und unter Einschaltung eines Abscheiders für die größeren Teile kontinuierlich in frische Lösungen wieder eingebracht werden, so daß nur die kleinen Niederschlagsteilchen im Umlauf belassen werden.

Nach dem Verfahren der Erfindung werden nun Tonerdehydratkristalle mit geringerem Kristall-Wassergehalt als Tonerdetrihydrat und von einer Korngröße, Dichte und Härte erhalten, die sie wegen der geringeren Staubentwicklung, als sie alle anderen bisher bekannten Produkte aufweisen, hervorragend zur Aluminiumherstellung im Elektroofen geeignet macht.

Ferner erfordert das Verfahren weder die langen Ausfällungszeiten noch die umfangreichen Anlagen des Bayerverfahrens, während es der bekannten Säurefällung aus konzentrierten Lösungen in der Wärme sowohl in der Güte des Erzeugnisses als auch durch den geringeren Wärmebedarf bei weitem überlegen ist.

Beispiel

Es wurde ein Aluminiumoxyd bei 65° mittels C O₂ aus einer Lösung mit 15 g/l Al₂ O₃ in vier getrennten Bottichen ausgefällt. Der erste Bottich erhielt einen Teil Frischlauge und eine entsprechende Menge des erforderlichen CO₂, was einen Aluminiumoxydschleier ergab. Der zweite Bottich erhielt den Inhalt des ersten unter Zusatz von CO₂ und Frischlauge, der dritte den Inhalt des zweiten unter Zusatz von C O₂ und Frischlauge und der letzte den Inhalt des dritten unter Zusatz von CO₂ und Frischlauge. Bei jedem Abziehen der Reaktionsfiüssigkeit aus einem Bottich wurde von den ausgeschiedenen gröberen Teilchen abdekantiert. Das Einleiten des CO₂ in jeden Bottich beanspruchte I¹Ai Stunden, was eine Gesamtversuchsdauer von 5 Stunden ergibt. Das Verfahrensprodukt besteht aus harten, kompakten und gleichzeitig sehr schweren Knöllchen. Bei der Calcinierung liefert es nur wenig Staub, so daß die Körner bis zum Ende derselben ihre Form und Größe bewahren, wodurch nur ein geringer Verlust durch Staubbildung in den Elektrolysezellen entsteht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Verfahren zum Ausfällen von Tonerde mit einem chemischen Fällungsmittel, z. B. mittels Kohlensäure, aus Alkalialuminatlösungen mit einer Verdünnung von weniger als 80 g/l Tonerde, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausfällen zwischen Temperaturen von 40 und 75⁰, zweckmäßig zwischen 55 und65°, erfolgt, wobei einer Flüssigkeit, die bereits ausgefällte Tonerdeteilchen enthält, nacheinander weitere Mengen Aluminatlösung zugesetzt und der Fällung unterworfen werden, wobei von den größeren Kristallen periodisch abdekantiert wird, während die die feinen Kristalle enthaltende dekantierte Flüssigkeit erneut der Einwirkung des Fällungsmittels ausgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die anfallenden Niederschlage

abgeschieden und unter Einschaltung eines Abscheiders für die größeren Teilchen kontinuierlich in frische Lösungen wieder eingebracht werden, so daß nur die kleinen Niederschlagsteilchen im Umlauf belassen werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 377 664, 43 977; französische Patentschrift Nr. 616935;

Zeitschrift für anorgan. Chemie, Bd. 41, 1904, 10 S. 221;

Anorgan. Chemie, »Aluminium«, Gmelin, 1934, Teil B, Abt. I, S. 30, 34.35;

»Chemische Industrie«, 17, 1894, S. 89, 91;

»Traite de Chimie Minerale«, Pascal, Bd. 7, 15 1932, S. 368.

© 709 572/76 6.