DE1112055B

DE1112055B - Verfahren zum Reinigen von Aluminiumoxyd

Info

Publication number: DE1112055B
Application number: DEA28077A
Authority: DE
Inventors: Michael John Fenerty
Original assignee: Aluminium Laboratories Ltd
Current assignee: Alcan Research and Development Ltd
Priority date: 1956-10-24
Filing date: 1957-10-10
Publication date: 1961-08-03
Also published as: CH372647A; US2887361A; NL112899C; GB864009A; FR1184744A; NL221774A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Reinigen von Aluminiumoxyd. Für verschiedene Zwecke soll Aluminiumoxyd, z. B. calciniertes Aluminiumoxyd, einen sehr niedrigen Gehalt an Natriumverbindungen haben, insbesondere wenn es als Hauptbestandteil hochwertiger, keramischer Körper, wie z. B. Zündkerzenisolatoren, verwendet wird. Ein häufig verwendetes Ausgangsmaterial für Aluminiumoxyd ist Aluminiumoxydtrihydrat, wie es nach dem Bayerverfahren oder ähnlichen Verfahren erhalten wird, bei welchem Bauxit oder anderes aluminiumhaltiges Material so behandelt wird, daß eine Lösung von Natriumaluminat entsteht, aus der das Aluminiumoxydtrihydrat ausgefällt und abgetrennt wird. Das Trihydrat wird gewöhnlich zur Gewinnung von wasserfreiem Aluminiumoxyd calciniert, jedoch hat das dabei erhaltene Produkt einen Natriumoxydgehalt von 0,4 bis 0,6ⁿ/o und mehr, der in keramischen Stoffen, z. B. für den obengenannten Verwendungszweck, viel zu hoch ist.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, dem in feinverteilter Form längs eines bestimmten Weges unter Wärmezufuhr geförderten Aluminiumoxyds schon vor dem Einbringen in das Eintragende des Drehofens einen Zuschlag von Fluorid beizumengen, wobei die Natriumverbindungen mit dem Fluorid reagieren und eine zusammen mit den Gasen austretende Natriumverbindung bilden. Dieses Verfahren ist jedoch auf die Gewinnung vollkommen wasserfreier Tonerde und weniger auf die Reinigung derselben von Natriumverbindungen abgestellt. Es wurde nachgewiesen, daß die Zufügung von Aluminiumfluorid in der bekannten Weise nicht für die Herstellung von Aluminiumoxyd mit einem befriedigend niedrigen Natriumoxydgehalt geeignet ist.

Bei einem anderen bekannten Verfahren werden zur Gewinnung von Natriumaluminat aus Alkali-Aluminium-Silicaten die letzteren mit Kalk, Natriumoxyd und einem Fluorid auf hohe Temperatur erhitzt und die erhaltene Masse ausgelaugt. Aus der nach diesem Verfahren erhaltenen Aluminatlauge läßt sich ziemlich reine Tonerde gewinnen.

Ein weiteres Verfahren zur Reinigung von Tonerde von Natriumverbindungen arbeitet ebenfalls naß, indem das aus einer Lösung ausgefällte, eine gelöste Natriumverbindung enthaltende Aluminiumoxyd durch Auslaugen mit einer Lösung aus Fluorborsäure oder einem Gemisch aus Fluorwasserstoffsäure gereinigt wird.

Das Verfahren gemäß der Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß sich durch das Einbringen des Fluorids in die heißeste Zone des Drehofens bedeu-

Anmelder:

Aluminium Laboratories Limited,
Montreal, Quebec (Kanada)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Hoffmann, Patentanwalt,
München 22, Widenmayerstr. 34

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 24. Oktober 1956

Michael John Fenerty, Arvida, Quebec (Kanada),
ist als Erfinder genannt worden

tend bessere Ergebnisse erzielen lassen. Dies kann so geschehen, daß das Aluminiumfluorid am heißen Ende des Ofens in feinverteilter Form mit den heißen Gasen zusammen dem Al₂O₃ entgegengeführt wird.

Das Verfahren gemäß der'Erfindung ist zwar zur Behandlung von Aluminiumoxydtrihydrat besonders geeignet. Als Ausgangsmaterial kann jedoch auch Aluminiumoxyd mit einem beliebigen Hydratisierungsgrad (von Null aufwärts) dienen, z. B. teilweise oder völlig calciniertes Aluminiumoxyd.

Zur Durchführung des Verfahrens benutzt man am besten einen Drehofen, obwohl auch andere Einrichtungen verwendbar sind. Wesentlich ist, daß das feinverteilte Aluminiumoxydtrihydrat auf eine hohe Temperatur gebracht wird, während es ununterbrochen längs einer bestimmten Bahn geleitet wird. Der Zusatzstoff wird in dispergiertem Zustand in das erhitzte Aluminiumoxyd eingebracht, so daß er sofort mit dem heißen Aluminiumoxyd reagieren kann.

Im folgenden wird an Hand von Vergleichsbeispielen die Erfindung näher erläutert.

Es wurde zunächst ein Gemisch aus feinverteiltem Aluminiumoxydtrihydrat und feinverteiltem Aluminiumfluorid — letzteres in einer Menge von 4,5% des Aluminiumoxyds (wobei sowohl in diesem Falle als auch bei allen vor- und nachstehend gegebenen Prozentangaben Gewichtsprozent zu verstehen sind — in das kalte Ende eines Drehofens eingeleitet, der in der üblichen Weise geringfügig zu seinem entgegengesetzten Ende nach unten geneigt gebaut war. Diese

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Zufuhr erfolgte mit einer Geschwindigkeit von 5,08t/Std. (bezogen auf Al₂O₃), wobei das Material im Gegenstrom durch den Ofen gefördert wurde, dessen Länge etwa 60 m betrug und der mit einer am heißen Ende in den Ofen gerichteten Ölflamme direkt beheizt wurde. Die Temperatur des Aluminiumoxyds im Bett des Ofens in der am stärksten erhitzten Zone betrug etwa 1400° C. Entsprechend der bekannten Übung und mit der Absicht, das Zusatzmittel soweit als möglich auszunutzen, wurde eine bestimmte Menge aus den am kalten Ende austretenden Gasen gesammelter Staub in sogenannten Multizyklonstaubabscheidern gesammelt und dem Ofen mit der Charge wieder zugeführt. Das zugeführte Aluminiumoxydtrihydrat hatte einen Natriumoxydgehalt von etwa 0,5 bis 0,6%. Nach einem Betrieb von 8 Stunden betrug der durchschnittliche Gehalt an Natriumoxyd, bezogen auf das Aluminiumoxyd, 0,48⁰Zo. Aus einer größeren Anzahl von untersuchten Proben, die zu verschiedenen Zeitpunkten während des Betriebs entnommen wurden, wurde als niedrigster Gehalt an Na₂O 0,43% ermittelt.

Im Gegensatz zu dem vorstehend beschriebenen sei nun ein Beispiel gegeben, bei dem das Verfahren gemäß der Erfindung Anwendung gefunden hat. Es wurde in ähnlicher Weise Aluminiumoxydtrihydrat in das kalte Ende eines Drehofens gleicher Bauart mit einer Geschwindigkeit von 5 t/Std. (bezogen auf Al₂O₃) im Gegenstrom zu den heißen Gasen eingebracht. Aluminiumfluorid in Form eines feinen Pulvers und mit einer Menge von 4,8% des Aluminiumoxydtrihydrats wurde in die sogenannte Primärluft am heißen Ende des Ofens eingeblasen, d. h. in die Luft, die in die flammenerzeugende Düse des Brenners gerichtet wurde. Die Temperatur des Aluminiumoxyds in der heißesten Zone des Ofens betrug etwa 1400° C. Es wurde der am Zuführungsoder kalten Ende gesammelte Staub entfernt. Nach einem Betrieb von 6 Stunden zeigte das anfallende Aluminiumoxyd einen Durchschnittsgehalt von nur 0,1% Natriumoxyd. Zu verschiedenen Zeitpunkten während des Betriebes entnommene Stichproben ergaben folgende Natriumoxydmengen im ausgetragenen Aluminiumoxyd: 0,10, 0,02, 0,09, 0,11, 0,13 und 0,19%. Das gesamte Produkt war ein kristallines Aluminiumoxyd mit einer Durchschnittsgröße der Einzelkristalle von 10 μ. Die Kristallisation des Produkts war der bei der Beschickung am kalten Ende deutlich überlegen.

Eine Probe des aus den Staubabscheidern, denen die Rauchgase aus dem kalten Ende des Ofens bei dem erfindungsgemäßen Beispiel zugeführt wurden, entnommenen Staubs wurde einer Röntgenanalyse unterzogen. Das Röntgenbeugungsbild ergab, daß der Staub einen sehr beträchtlichen Gehalt, d. h. etwa 20%, an Natriumaluminiumfluorid hatte. Daraus folgt, daß bei dem vorliegenden Verfahren das Aluminiumfluorid für die Abtrennung der Natriumverbindungen aus dem Aluminiumoxyd sehr wirksam ist.

Obwohl die Verwendung von AlF₃ als Zusatzmittel besonders gute Ergebnisse bringt, ist das Verfahren auch mit gutem Wirkungsgrad mit anderen Fluoriden, wie Ammonfluorid, oder mit Fluorwasserstoff durchführbar.

Es hat den Anschein, daß bei der Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung selbst Spuren von Aluminiumfluorid Natriumoxyd bis zur äquivalenten Menge in Form von Natriumaluminiumfluorid entfernen. Es ist jedoch sehr zu empfehlen, das Zusatzmittel in den vorstehend angegebenen Prozentsätzen zu verwenden, nämlich Aluminiumfluorid mit etwa 4 bis 6% des Gewichts des dem Ofen zugeführten Aluminiumoxyds. Im allgemeinen lassen sich wirtschaftlich befriedigende Ergebnisse bei Verwendung von Aluminiumfluorid mit 1 bis 10% des Gewichts des dem Ofen zugeführten Aluminiumoxyds oder von entsprechenden Mengen der anderen obengenannten Zusatzstoffe erzielen.

Die Erfahrung zeigt, daß geeignete Betriebstemperaturen im Bereich von 1000 bis 1500⁰C liegen, obwohl auch eine etwas höhere Temperatur ohne nachteilige Wirkung auf den chemischen Vorgang verwendet werden kann; jedoch verringert sich dann im allgemeinen wegen des übermäßigen Wärmebedarfs der Wirkungsgrad.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Reinigen des Aluminiumoxyds von im Ausgangsmaterial enthaltenen Natriumverbindungen durch Erhitzen im Drehrohrofen od. dgl. unter Zugabe eines Fluorids oder von Fluorwasserstoffsäure zum feinverteilten Aluminiumoxyd, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluorid bzw. die Fluorwasserstoffsäure dem zu reinigenden Ausgangsmaterial im Gegenstrom zusammen mit den Flammengasen zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Fluorid Aluminiumfluorid ist.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des verwendeten Fluorids zwischen 1 und 10 Gewichtsprozent des Aluminiumoxyds beträgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 165 612;
schweizerische Patentschrift Nr. 217 476;
kanadische Patentschrift Nr. 462193.