NO156045B - Fremgangsmaate for fremstilling av vannfritt aluminiumklorid. - Google Patents

Description

Vannfritt aluminiumklorid (AlCl^) er et verdifullt utgangs-materiale for fremstilling av aluminium-metall ved elektrolyse. Det er kjent flere fremgangsmåter for fremstilling av vannfritt aluminiumklorid. Ved en fremgangsmåte utlutes et aluminiumholdig materiale, f.eks. anorthositt, med en saltsur, vandig løsning slik at aluminium løses ut som aluminiumklorid. Ved å øke HCl-konsentrasjonen kan man få utkrystallisert AlCl^ • 6 H20 (aluminiumklorid-heksahydrat). Denne utfelning av aluminiumklorid-heksahydrat kan også foretas ved å inndampe den aluminiumholdige lut. Det utkrystalliserte aluminiumklorid-heksahydrat må derefter oppvarmes, hvorefter det oppvarmede aluminium-heksahydrat i nærvær av et egnet reduksjonsmateriale oppvarmes i kloratmosfære. Opp-varmningen av aluminiumklorid-heksahydratet er nødvendig for at det skal bli tilstrekkelig reaktivt til å reagere med klor ved en påfølgende oppvarmning med reduksjonsmateriale og klor.

Det er kostbart å utkrystallisere aluminiumklorid-heksahydrat fra den aluminiumholdige lut, og produktet er hygroskopisk hvilket gjør at det er vanskelig å håndtere og lagre.

Det er et formål med foreliggende oppfinnelse å komme frem til en enklere fremgangsmåte som er mindre kostbar, omfatter færre trinn og som ikke medfører fremstilling av det hygroskopiske mellomprodukt aluminiumklorid-heksahydrat. Ifølge foreliggende oppfinnelse tilveiebringes nu en fremgangsmåte for fremstilling av vannfritt aluminiumklorid ved ekstraksjon av et aluminiumholdig råmateriale med saltsyre, utfelling av et aluminiumholdig mellomprodukt fra syre-ekstrakten i høykonsentrert form ved oppvarmning av denne under trykk, og den således dannede feining underkastes på i og for seg kjent måte oppvarmning med et reduksjonsmiddel og klor.

I motsetning til de tidligere kjente, ovenfor omtalte fremgangsmåter som omfattet tre trinn fra aluminiumholdig ekstrakt til vannfritt aluminiumklorid, omfatter foreliggende fremgangsmåte bare to trinn. Mellomproduktet som oppnåes ved utfelning fra den aluminiumholdige syre-ekstrakt under trykk, inneholder forholdsmessig mer aluminium enn aluminiumklorid-heksahydrat og er dessuten ikke hygroskopisk. En annen, vesentlig fordel er at det mellomprodukt som oppnås ved utfeiningen under trykk, er meget reaktivt slik at det lett reagerer med klor under den på-følgende oppvarmning med reduksjonsmiddel og klor.

Det er i og for seg kjent at aluminium kan utfelles fra aluminiumholdige løsninger under trykk, men det er tidligere ikke kjent å utfelle aluminium fra høykonsentrerte løsninger og å opp-varme denne felning med reduksjonsmiddel og klor for å fremstille aluminiumklorid.

Det trykk og den temperatur som benyttes ved oppvarmning av den aluminiumholdige ekstrakt i første trinn, vil kunne variere noe, bl.a. avhengig av konsentrasjonen av aluminium i ekstrakten. Normalt vil ekstrakten oppvarmes til minst 200°C i et lukket kar, og det bør utvikles et trykk på minst 30 bar. Ved denne reaksjon dannes foruten den ønskede aluminiumoksyd-hydroksyd-forbindelse også saltsyre som biprodukt. Denne saltsyre ledes ut av karet (autoklaven) som gass sammen med en del vanndamp. Denne saltsyre samt den saltsure væske som er tilbake efter frafiltrering av aluminiumoksyd-hydroksyd-forbindelsen, kan med fordel anvendes for ny utlutning av aluminium fra aluminiumholdig råmateriale.

Den lut (ekstrakt) som oppnås ved utlutning av et aluminiumholdig materiale med saltsyre, vil foruten aluminium også inneholde en rekke andre metaller, særlig kalsium og til dels også magnesium, natrium og jern. Den temperatur og det trykk som anvendes under trykkutfeiningen, vil til en viss grad være avhengig av innholdet av andre metaller enn aluminium i luten.

Den påfølgende oppvarmning med reduksjonsmiddel og klor foretas hensiktsmessig ved at mellomproduktet fra trykkutfeiningen blandes med f.eks. kull og oppvarmes i kloratmosfæren. Ved 300 - 400°C utvikles sannsynligvis vanndamp som må ledes vekk fra materialet før temperaturen heves ytterligere. Det er viktig at atmosfæren er helt fri for vann før reaksjonen til klorid finner sted. Ved ca. 550 - 580°C reagerer så feiningen med reduksjons-midlet (kull) og klor til aluminiumklorid og karbondioksyd og eventuelt også saltsyre. Aluminiumklorid sublimerer, hvilket skjer ved 178°C. Produktet kan derfor oppsamles i et utløp fra den anvendte ovn, der temperaturen er lavere enn 178°C.

EKSEMPEL

a) 100 ml løsning med 40,3 g Al/l oppvarmes i autoklav til 270°C slik at trykket stiger til ca. 45 bar. Den utviklede

saltsyre avdrives og måles efter kondensering utenfor autoklaven. Efter utfelningen ble sluttløsningen funnet å inneholde 90 g

tørrstoff pr. liter. Forøvrig ble følgende verdier funnet:

Den oppnådde feining veide 8,37 g og inneholdt 3,04 g aluminium. Det utfelte produkt ble analysert til å være A"*"24°ll ^0H' 44C16 ^en nøyaktige sammensetning vil i hvert tilfelle være avhengig av startløsning, trykk og temperatur). b) 5 deler aluminiumfeining fra autoklaven blandes med 2 deler carbon black. 2 g av blandingen legges i et porselensskip og føres inn i en rørovn. Rørovnen er konstruert gasstett og på en slik måte at det er mulig å evakuere rommet rundt skipet. Tørr klor og tørr nitrogen kan doseres uavhengig av hverandre.

I et arrangement ved utløpet av ovnen kan reaksjonsgass ledes ut uten at aluminiumklorid følger med.

Da det i det anvendte forsøksapparatur er vanskelig å opp-samle alt det dannede aluminiumklorid, er det enklest å bestemme den mengde aluminium som har reagert, ved å analysere residuet i veieskipet efter at reaksjonen er ferdig. Tabellen nedenfor illustrerer dette:

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av aluminiumklorid (AlCl^) ved ekstraksjon av et aluminiumholdig råmateriale med saltsyre, utfelning av et aluminiumholdig mellomprodukt fra syre-ekstrakten og oppvarmning i nærvær av et reduksjonsmiddel og klor, karakterisert ved at et aluminiumholdig mellomprodukt utfelles fra syre-ekstrakten i høykonsentrert form ved oppvarmning av denne under trykk, og den således dannede feining underkastes på i og for seg kjent måte oppvarmning med et reduksjonsmiddel og klor.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at syre-ekstrakten oppvarmes til en temperatur på minst 200°C i et lukket kar (autoklav). i

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at det anvendes en autoklav som tillater et trykk på minst 30 bar.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, karakterisert v ed at feiningen blandes med kull før oppvarmning i kloratmosfære til minst 300°C.