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Verfahren zur Gewinnung von Aluminiumhydroxyd Die vorliegende Erfindung
bezieht sich auf die Herstellung von Aluminiumhydroxyd aus mineralischen Stoffen,
die Aluminiumverbindungen enthalten. Nach dem gleichen Verfahren können z. B. aus
Beryllium, Titan oder Magnesium enthaltenden Mineralien Beryllium- und Titanhydroxyde,
auch Magnesiumverbindungen, erhalten werden.
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Das Hauptziel der Erfindung ist das Verfügbarmachen eines neuen und
verbesserten Verfahrens zur Herstellung von Aluminiumhydroxyd aus Mineralstoffen,
die Aluminiumverbindungen, wie die verschiedenen Aluminiumsilicate, enthalten, also
aus Ton, Tonschiefer usw.
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Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren, das bequem
in Verbindung mit den üblichen Verfahren zur Herstellung von Portlandzement ausgeführt
werden kann. In diesem Zusammenhang liefert das Verfahren ein Silicätprodukt, das
bei der Herstellung gewisser Arten von Portlandzernent unmittelbar verwandt werden
kann.
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Das Verfahren der Erfindung hat den Vorzug, daß es mit einer überall
verfügbaren gewöhnlichen Apparatur ausgeführt werden kann.
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Einzelheiten der Erfindung sind aus der Zeichnung und der folgenden
Beschreibung ersichtlich, in der die Herstellung von Aluminiumhydroxyd im einzelnen
beschrieben ist. Die Zeichnung ist im wesentlichen ein Arbeitsschema, das die geeigneten
Apparate zur Ausführung des Verfahrens aufzeigt: Die Zeichnung stellt lediglich
ein Beispiel .für Mittel zur Ausführung des
Verfahrens dar. Es können
: auch -andere Apparate statt der gezeigten verwendet werden und auch im Verfahren
gewisse Variationen und Abänderungen angebracht werden, ohne daß damit der Bereich
der Erfindung verlassen würde.
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Im allgemeinen besteht das Verfahren gemäß der Erfindung darin, daß
bestimmte Materialien erhitzt werden, die zum Teil Aluminiumverbindungen enthalten
und zum Teil andere Stoffe, die dazu bestimmt sind, geeignete chemische Reaktionen
unter dem Einfluß der Hitze hervorzurufen, wobei eine lösliche Aluminiumverbindung
erzeugt wird, wie z. B. Natriumaluminat, das aus den erhitzten Materialien extrahiert
oder herausgewaschen werden kann. Die sich ergebende Lösung wird dann vorzugsweise
der Einwirkung von Gasen unterworfen, um Alttminiumhydroxyd zu fällen. Es können
dazu die aus der Erhitzung des Rohmaterialien sich ergebenden kohlendioxydhaltigen
Gase verwendet werden. Das Aluminiumhydroxyd wird von der Lösung getrennt, so daß
es dann nach bekannten Verfahren zur Herstellung von metallischem Aluminium weiterbehandelt
werden kann.
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Im einzelnen verläuft das Verfahren unter Benutzui,g der in der Zeichnung
angegebenen Apparatur wie folgt: E;ne leicht verfügbare mineralische Substanz, die
eine Aluminiumverbindung enthält, d. h. eine Substanz, die Aluminium in der einen
oder anderen Form in Verbindung mit anderen Elementen enthält, wie z. B: ein Aluminiumsilicat,
wird zusammen mit Kalkstein oder Kalk, einer geeigneten Alkaliverbindttng,' wie
Natriumsulfat, und einer fluorhaltigen Verbindung oder Mineral . fein vermahlen.
Als Aluminiumverbindungen enthaltender Stoff können z. B. Aluminiumsilicate, wie
Ton, verwandt werden. Die Mengenverhältnisse der verwendeten Substanzen hängcn von
der Menge der verschiedenen in dem Ton oc'.cr den anderen Rohmaterialien enthaltenden
Stoffe ab. Im allgemeinen wird eine Menge Kalk oder eines chemisch äquivalenten
Stoffes hinzugefügt, die ausreicht, um theoretisch mit dem Siliciumdioxyd bei dem
anschließenden Erhitzen oder Brennen ein Calciumsilicat zu ergeben. Natriumsulfat
oder eine andere Alkaliverbindung, z. B. eine Kaliumverbindung, wird in genügender
Menge hinzugefügt, um sich mit dem Aluminium zu Natriumaluminat oder anderen Alkalialuminaten
zu verbinden. In manchen Fällen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, auch eine Lithiumverbindung
mitzuverwenden, wie sie in manchen Glimmern vorkommt. Durch den Lithiumzusatz wird
die Umsetzung des im Ausgangsmaterial vorliegenden Silicats bzw. je nach der Art
des herzustellenden Metallhydroxydes die Bildung der löslichen Metallverbindung,
z. B. Alkalialuminat, begünstigt, die durch Auslaugen abgetrennt werden soll.
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Der Zweck des Zusatzes einer fluorhaltigen Verbindung oder Minerals,
das z. B. Calciumfluorid sein kann, besteht darin, daß das Aluminium entweder durch
eine katalytische Wirkung oder durch Bildung einer Verbindung mit anderen der vorhandenen
Elemente freigemacht wird, um mit dem Natrium reagieren zu können.
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Wie vorher angegeben, werden die obenerwähnten Materialien am besten
zusammen in einer Mühle gemahlen, wie sie unter i (erste Mühle) in der ,Zeichnung
angegeben ist. Dies kann vorzugsweise ein nasses Mahlen sein, wobei das Wasser in
der Mühle den Materialien hinzugefügt wird. Das Material muß fein gemahlen werden,
z. B. werden zufriedenstellende Resultate erreicht, wenn 9o0,7, ein Sieb mit 6400
Maschen je Quadratzentimeter passieren. Bei diesem Mahlen wird eine gründliche Mischung
der Materialien erzielt.
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Aus der ersten Mühle können die gemahlenen Rohmaterialien in geeignete
Vorratsbehälter 2 geleitet werden und gelangen von da aus in den Brennofen 3. Ein
gewöhnlicher Zementofen ist dazu geeignet. in diesem Ofen werden die Rohmaterialien
auf eine Temperatur erhitzt, bei der die Aluminiumverbindungen sich spälfen; man
bleibt jedoch knapp unterhalb der Temperatur, bei der sich verglaste Körper bilden,
die das nachfolgende Auswaschen des Alkalialuminats, das sich beim Erhitzen bildet,
verhindern würden.
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Das aus dem Erhitzungsprozeß hervorgegangene calcinierte Produkt wird
am besten nach einem geeigneten Vorratsbehälter 4 geleitet. Aus diesem Behälter
kann das calcinierte Material je nach Bedarf einer zweiten Mühle 5 zugeführt werden,
wo das Material genügend gemahlen wird, um mit Wasser das Natriumaluminat oder andere
Alkalialuminate herauswaschen zu können. Das Mahlen in der zweiten Mühle ist nicht
immer notwendig und hängt von der Beschaffenheit des aus dem Brennofen kommenden
calcinierten Materials ab. Das Material wird zu einem Filter oder anderen geeigneten
Apparat 7 gebracht und dann Wasser hindurchgeleitet, um das N atriumaluminat oder
andere Alkalialuminate zu extrahieren oder herauszuwaschen. Der Filterkuchen kann
herausgenommen und in einen bei 8 angegebenen Behälter gebracht werden; er bildet
eine unlösliche Masse, die im Hinblick auf ihren hohen Gehalt an Calciumsilicaten
ein wertvolles Rohmaterial für die Herstellung von Portlandzement darstellt.
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Man kann diese unlösliche Masse auch in einer in der Zeichnung nicht
erläuterten Weise auf Siliciumdioxyd und auf Magnesium verarbeiten, wenn im Ausgangsmaterial
eine ausreichende Menge Magnesiumverbindungen enthalten war. Die unlöslichen Stoffe
werden hierzu mit einer verdünnten Lösung eines Alkalicarbonats, wie Natriumcarbonat,
oder eines Alkalihydroxyds behandelt, um ein lösliches Silicat zu erhalten. Man
kann hierzu auch die im weiteren Verlaufe der Verfahrensbeschreibung noch zu erwähnende
Alkalicarbonatlösung verwenden, die sich nach Abtrennung des nach Kohlendioxydeinwirkung
ausfallenden Metallhydroxyds ergibt.
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Das durch die Umsetzung mit dem Alkalicarbonat erhaltene lösliche
Silicat wird in genügender Weise abgezogen und mit verdünnter Säure behandelt; um
Siliciumdioxyd zu gewinnen. Der dann verbleibende Rückstand enthält Magnesium- und
Calciumverbindungen. Wenn Magnesiumverbindungen in genügender Menge vorhanden sind,
können diese gewöhnlich von Calciumcarbonat und von Verunreinigungen durch Flotation
getrennt werden.
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Das nach Abtrennung der nach diesen Methoden verarbeitbaren unlöslichen
Masse verbleibende Filtrat, das Natriumaluminat oder andere Alkalialuminate enthält,
wird in einen geeigneten Behälter 9 geleitet,
von wo aus es in kleinere
Behälter io kommt, die je nach Bedarf abwechselnd benutzt werden. Die kleineren
Behälter sind mit Vorrichtungen i i versehen, die zur Leitung von Abgasen aus dem
Brennofen in die kleinen Behälter dienen, derart, daß die Gase durch das Filtrat
hindurchgeleitet werden können. Eine geeignete Pumpe 12 kann in der Gasleitung ii
angebracht werden, um das Gas aus dem Abzugsrohr des Ofens in die kleinen Behandlungsbehälter
io und durch die darin befindliche Flüssigkeit zu drücken.
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Die Brennofengase enthalten einen hohen Prozentsatz an Kohlendioxyd,
das die Fällung von Aluminiumhydroxyd bewirkt. Aus den kleinen Behältern können
der Niederschlag und die Lösung in einen Filter oder eine Zentrifuge 14 geleitet
werden, um dort die flüssigen und festen Bestandteile zu trennen. Die nach der Fällung
der Aluminiumverbindung sich ergebende Lösung kann mittels der Leitung 15 in die
erste Mühle zurückgeleitet werden und kann dort das Natriumsulfat oder eine andere
Alkaliverbindung und Wasser ersetzen, wodurch der weitere Zusatz dieser letzteren
Materialien im weiteren Verlauf des Verfahrens mir in verringerten Mengen notwendig
wird.
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Man kann geeignete Vorrichtungen, wie z. B. einen Gaswäscher iti oder
einen ähnlichen Apparat, in die Gasleitung i i einbauen, um störende Stoffe, wie
Staub, unerwünschte Dämpfe und ähnliches, aus dem Gas zu entfernen, bevor es durch
das Filtrat geleitet wird, wodurch die Verunreinigung des Fertigproduktes auf ein
Mindestmaß herabgesetzt wird.
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Das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung ist auch für die Herstellung
anderer Metallhydroxyde aus Silicaterzen geeignet; z. 13. können Beryllium- und
Titanhydroxyde aus geeigneten Erzen, die diese Substanzen in Form von Silicatverbindungen
enthalten, hergestellt werden. Magnesium in Form von Magnesiumverbindiingen läßt
sich gewinnen, wenn die nach dein Verfahren behandelten Erze Magnesium enthalten.