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Thermische Zerlegung von Aluminiumnitrat Die vorliegende Erfindung
betrifft die thermische Zerlegung von Aluminiumnitrat, wodurch Tonerde hergestellt
wird.
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Die Herstellung von Tonerde aus Aluminiumsalzen durch thermische Zerlegung
an sich ist bekannt. Man hat vorgeschlagen, Aluminiumsulfat oder auch Aluminiumchlorid
zu verwenden. Beide Verfahren haben sich technischer Schwierigkeiten wegen nicht
durchführen lassen. Auch der Vorschlag, Aluminiumsulfat unter Überleiten überhitzten
Wasserdampfes thermisch zu zerlegen, führte zu keinem befriedigenden Ergebnis. Geringere
Schwierigkeiten bereitet die thermische Zerlegung von Aluminiunmitrat, allerdings
ist hier der Übelstand festzustellen, daß ein erheblicher Teil der Salpetersäure
zu Nitrose abgebaut wird und somit immer gewisse Salpetersäuremengen verlorengehen.
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Die bekannten Verfahren, nach welchen, ausgehend vom Aluminiumnitrat,
Tonerde hergestellt wird, liefern also bei der Aluminiumnitratzersetzung erhebliche
Mengen nitroser Gase, die auch auftreten, wenn, ausgehend von einer Aluminiumnitratlösung,
in zwei Stufen gearbeitet wird, d. h. zunächst Eindampfen der Lösung unter teilweiser
Abtreibung der Salpetersäure und anschließend thermische Zerlegung des Aluminiumnitrates.
Auch die Benutzung des gasverdünnten Raumes in der ersten Stufe liefert kein erheblich
besseres Ergebnis. Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß die thermische
Zerlegung von Aluminiumnitrat dadurch erheblich verbessert werden kann, wenn während
des Erhitzens indifferente Gase über das Zersetzungsgut geleitet werden. Auf diese
Weise wird überraschenderweise die Nitrosebildung weitgehend zurückgedrängt, die
überdestillierenden Gase stellen zu einem ganz erheblichen Teil - wesentlich größer
als ohne Benutzung dieser Maßnahmen - Salpetersäure dar, welche nur kondensiert
zu werden braucht, um wieder nutzbar gemacht zu werden.
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Das Verfahren wird beispielsweise derart geleitet, daß Aluminiumnitrat
bzw. Aluminiumnitratlösung auf Temperaturen bis zu 500° erhitzt wird, wobei während
des Erhitzens indifferente Gase (Stickstoff, Kohlensäure, Luft) übergeleitet werden.
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Es ist wichtig, daß die während der Erhitzung des Aluminiumnitrates
überzuleitenden Gase nicht als Wärmeüberträger dienen. In einem solchen Falle müssen
nämlich sehr große Gasmengen, die auf sehr hohe Temperaturen erhitzt werden müssen,
befördert werden, wodurch hohe Anforderungen an die Pumpe sowie auch an die Absorptionsapparatur
gestellt werden, vor allem aber in weit größerem Umfange nitrose Gase zwangsläufig
entstehen. Dies war auch der Hauptnachteil eines bereits gemachten Vorschlages,
nach welchem geschmolzenes oder pulverförmiges
Aluminiumnitrat in
einem heißen Gasstrom zersetzt werden .sollte, wozu, wie von dem betreffenden Erfinder
selbst angegeben, ein auf iooo° -und höher erhitzter Gasstrom erforderlich ist.
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Eine weitere Verbesserung der thermischen Zerlegung ist gegeben durch
Arbeiten im gasverdünnten Raum. Hierbei ist es möglich, die Erhitzungstemperaturerheblich
niedriger zu halten und auch in kürzerer Zeit die thermische Zerlegung zu Ende zu
führen. Gleichzeitig ergibt sich aber der weitere Vorteil, daß die Menge der entstehenden
nitrosen Gase weiter ganz erheblich vermindert wird.
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Vorteilhaft ist die Durchführung der thermischen Zerlegung, ausgehend
von Aluminiumnitratlösungen, welche beispielsweise durch Einwirkung von Salpetersäure
auf Ton oder tonerdehaltige Stoffe erhalten worden ist, in zwei Stufen, daß man
in der ersten die beim Aufschluß erhaltenen und vom Rückstand getrennten Nitratlösungen
weitgehend eindampft, bis nur noch eine in ihrem Kristallwasser geschmolzene Masse
von Aluminiumnitratkristallen vorliegt und die so erhaltene Schmelze unter Überleiten
indifferenter Gase höher @erhitzt. Bei dieser Arbeitsweise können unmittelbar die
abdestilherenden Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen in hochkonzentrierter Form gewonnen
werden, :es fällt also unmittelbar eine starke Salpetersäure an. Auch bei der Durchführung
der thermischen Zerlegung in zwei Stufen wird man vorteilhaft unter Anwendung des
gasverdünnten Raumes arbeiten, d. h. also das Eindampfen der Nitratlösungen in Vakuumapparaten
vornehmen.
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Gegebenenfalls kann im Laufe des Verfahrens eine Befreiung des Aluminiumnitrates
von Verunreinigungen, insbesondere vom Eisen, mit vorgenommen werden. Man ka:in
beispielsweise den beim Eindampfen ierhaltenen Rückstand von Nitraten mit konzentrierter
Salpetersäure waschen, wodurch Eisen und andere verunreinigende Basen, wie Calcium,
herausgeschafft werden.
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Anderseits ist es auch möglich, das Zersetzungsprodukt einer Sonderbehandlung
zwecks Eisenentfernung zu unterwerfen, beispielsweise durch Behandlung der Tonerde
mit Natronlauge, gegebenenfalls unter Erhitzen im Druckgefäß und Selbstfällung der
Tonerde aus der erhaltenen, vom Ungelösten abgetrennten Natriumaluminatlauge. Ausführungsbeispiele
i. 5 kg Aluminiumnitrat der Zusammensetzung Al (N 03) 3 9 H_, O werden 3 Stunden
lang .auf 50o° erhitzt, wobei gleichzeitig etwa 40 1 Luft übergeleitet werden. Es
werden 0,75 kg Tonerde erhalten, die abdestillierenden Gase, die in einer
Vorlage kondensiert werden, bestanden zu 8q.0/0 aus Salpetersäure.
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2. Unter den gleichen Arbeitsbedingungen wie nach Beispiel i wurden
5 kg Aluminiumnitrat ,aufgespalten, wobei unter Anwendung eines Vakuums von etwa
2oomm Wassersäule gearbeitet wurde und ebenfalls etwa 40 1 Luft über das Zersetzungsgut
geleitet wurden. Erhalten wurden o, 7 5 kg .Tonerde; im Destillat wurden gr,5o/o
Salpetersäure wieder-,gefunden.
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Die üblichen Arbeitsweisen - ohne Anwendung der Sondermaßnahmen gemäß
der Erfindung - ergaben bei gleichen Arbeitsbedingungeneinen. Abbau von etwa 29%
der Salpetersäure zu Nitrose.