DE557796C - Herstellung von Aluminiumfluorid - Google Patents

Description

• Herstellung von Aluminiumfluorid Ausgehend von Siliciumfluorid und tonerdehaltigen Materialien, wie Tonerdesilikaten, Bauxit u. dgl., soll in folgendem ein Kreisprozeß beschrieben werden, Aluminiumfluorid aus Lösungen durch Kristallisation zu gewinnen und die hierbei anfallenden schwachen Mutterlaugen von Aluminiumfluorid in zweckmäßiger Weise wieder zu konzentrieren, um sie neuerlich zur Kristallisation zu bringen.
• Es ist bekannt, daß man aus Lösungen von Aluminiumfluorid, wie sie beispielsweise durch Behandlung von Fluor- oder Kieselfluorwasserstoffsäure mit tonerdehaltigen Materialien entstehen, durch Kristallisation zu festen Aluminiumfluoridhydraten gelangen kann. Dabei erhält man im allgemeinen um so kristallwasserärmere Hydrate, je höher die Konzentration der Ausgangslösungen ist. So kann man z. B. aus Lösungen von etwa io° B6 durch Kristallisation bei etwa o° zu einem Hydrat Al F3 - g H2 O gelangen, und es ist auch weiterhin bekannt, daß dieses, dessen Wassergehalt-- noch etwa 6611111 beträgt, durch Verwitterung mit der Zeit in das wasserärmere Hydrat A1F3-3, 5H20 mit einem Wassergehalt von etwa 4301, übergeht. Weist aber dieses so gewonnene Hydrat, speziell bei stark verunreinigten Ausgangslösungen, nicht den erforderlichen Reinheitsgrad auf, so ist man gezwungen, bei Tieftemperatur nochmals umzükristallisieren, durch welche an und für "sich umständliche und kostspielige Maßregel das Velumen der bei dieser Kristallisationsweise erhaltenen sehr verdünnten Mutterlaugen von Aluminiumfluorid - etwa i bis q.° B6 - noch weiterhin vergrößert werden würde.
• Erfindungsgemäß lassen sich diese eben angedeuteten Schwierigkeiten in der Weise beheben, daß man dieses aus Lösungen von etwa io bis 2o11 Be erhaltene und teilweise verunreinigte Hydrat mit etwa 6611111 Wasser bei Temperaturen von über 27° in seinem Kristallwasser schmilzt, die Kristallschmelze, _ welche eine maximale Dichte von etwa q.o° B#' aufweist, erforderlichenfalls filtriert oder dekantiert und sie hierauf bei Temperaturen von unter 27', vorzugsweise bei io°, ausrührt. Dabei kann man die Kristallschmelze beispielsweise durch frische Aluminiumfluoridlösung -von etwa "zoll B8 auch etwas verdünnen, falls diese Maßregel aus betriebstechnischen Gründen erwünscht ist, und erhält ein sich feinkörnig ausscheidendes Hydrat A1 F3 - 3, 5 H2 O, das nunmehr sehr rein ist. Die Ausbeute bei dieser Rekristallisation, die, wie ersichtlich, gleichzeitig mit einer Dehydratisierung verbunden ist, beträgt etwa 8o 11109 und die hierbei anfallenden Mutterlaugen von etwa io° B6 können sofort weiterhin gemeinsam mit frischen Aluminiumfluoridlösungen gleicher Konzentration bei etwa o° wieder zur ersten Kristallisation gebracht werden. Ein- besonderer Vorteil dieser Arbeitsweise durch Kristallschmelze besteht auch darin, daß man tecbnisch leicht herzustellende schwache Aluminiumfluoridlösungen von etwa 1o° Be, ohne dieselben einzudampfen, leicht bis zu 4o° Be. konzentrieren kann und daß die Absclieidung des Hydrats A1 F3 # 3, 5 H=O aus denselben bei gewöhnlicher Temperatur und Atmosphärendruck möglich ist, während beispielsweise nach der amerikanischen Patentschrift I I io 675 die Abscheidung des gleichen Hydrats aus weniger konzentrierten Lösungen nur unter Anwendung von Druck und einer entsprechend hohen Temperatur im Autoklaven gelingt.
• Nun entstehen aber bei allen diesen Kristallisationsprozessen stets stark verdünnte Mutterlaugen von Aluminiumfluorid, die zurückgewonnen, 'd. h. wieder konzentriert werden müssen. So müßte man z. B. bei auskristallisierten Lösungen von etwa q.° Be =;3 des Gesamtvolumens verdampfen, um wieder kristallisierbare. Lösungen von etwa i2° Be zu erhalten, welche Maßnahme aber mit Rücksicht auf den erforderlichen hohen Energieaufwand wirtschaftlich nicht mehr zu rechtfertigen wäre.
• Die hier beschriebene Arbeitsweise - löst diese Schwierigkeit unter vollständiger Umgehung jeder kostspieligen Eindampfarbeit, indem die bekannte Erscheinung, daß sich Metallfluoride durchEinwirkung von Siliciumfluorid in die entsprechenden Silikofluoride verwandeln lassen, dazu benutzt wird, die schwachen Mutterlaugen von Aluminiumfluorid durch Einleiten von gasförmigem Siliciumfluorid in einfachster Weise wieder zu konzentrieren. Besonders zweckmäßig ist diese Maßnahme auch deshalb, weil auf diese Weise gleichzeitig das fluorhaltige Ausgangsprodukt in den Prozeß mit eingeführt wird, etwa gemäß der folgenden Gleichung 2AIF, Lös. + 3 SiFQ Gas - Al. (Si F,), Lös. (I) Mit dem Einleiten von Siliciumfluorid in die zu konzentrierenden Mutterlaugen fährt man so lange fort, bis alles vorhandene einfache Fluorid komplex geworden ist; es. schadet aber auch ein gewisser Überschuß von. Siliciumflüorid, der in diesem Falle zur Bildung von freier Kieselfluorwasserstoffsäure unter gleichzeitiger Abscheidung von Kieselsäure führt, für die Weiterbehandlung der Lösung 'nicht. Diese so erhaltene Lösung von Allzminiumsilikofluorid setzt man dann in belcannter Weise unter Rühren bei höherer Temperatur mit Tonerde oder solche enthaltende Stoffe um nach der Gleichung: Al. (SiFo) 3 Lös. -f- 2A1.03 Fest - 6 A1 F3 Lös. -f- 3 Si O= Fest (II) und trennt hierauf die nun wieder ' konzentrierte Lösung voll Aluminiumfluorid auf bekannfe Weise von der ausgeschiedenen Kieselsäure. Wie aus den Umsetzungsgleichungen ersichtlich, hat sich bei gleichem Volumen die Menge des nunmehr vorhandenen gelösten Aluminiunifluorids verdreifacht, und man hat unter gleichzeitiger Zuführung frischer -Mengeil von Rohmaterialien den gleichen Effekt erzielt, als wenn man =13 des Mutterlaugenvolutncns verdampft hätte. Diese so wieder konzentrierten Lösungen von Aluminiumfluorid können dann wieder bei etwa o° zur Kristallisation gebracht' werden, womit der Kreisprozeß geschlossen ist.
• Die Behandlung der schwachen Aluminiumfluoridlösungen mit gasförmigem Siliciumfluorid läßt sich mit besonderem Vorteil in Superphosphatfabriken durchführen, indem man die Absorbtion der Siiiciumfluorid enthaltenden Abgase nicht wie bisher mit Wasser, sondern in der eben beschriebenen Weise vor sich gehen läßt. Wie ersichtlich, entfällt bei dieser Arbeitsweise die lästige Abscheidung von Kieselsäure, wie sie beispielsweise stattfindet, wenn man gemäß der folgenden Gleichung Siliciumfluorid auf Wasser allein einwirken läßt: .
• 3 Si F,l +:2H,0 -2H=SiFo + Si0= (III) so daß man die entstehenden Lösungen auch leichter transportieren und weiterverarbeiten kann, welch günstiger Umstand beispielsweise auch dann nicht gegeben ist, wenn man. wie inanderen Patentschriften empfohlen (vgl. auch die amerikanische Patentschrift i o36453), die Absorbtion von Siliciumfluorid dur@Ii eine Aufschlämmung von Kaolin u. dgl. vornimmt.
• Durch dieses Verfahren lassen sich billige Rohstoffe, wie Ton, Bauxit usw., Flußspatsorten beliebiger Qualität sowie die Abgase von Superphosphatfabriken, in sehr einfacher und effektvoller Weise, beispielsweise für Zwecke der Aluminiumerzeugung, verwerten. Ausführungsbeispiel iooo 1 einer Aluminiumfluoridlösung mit 74 g AI F3 i. 1 liefern bei der Tieftemperaturkristallisation 16ökg eines Aluminiumfluoridhydrates mit etwa 66 01, Wasser, das beispielsweise bei 35° geschmolzen und bei 15° ausgerührt 88kg eines zweiten Aluminiumfluoridhydrates mit etwa 43 0J, Wasser liefert und das dann getrocknet So kg Aluminiumfluorid gibt. Dabei erhält man bei der zweiten Kristallisation etwa 701 einer Mutterlauge mit 71 g A1 F3 i. I, die neuerlich der ersten Kristallisation zugeführt werden. Von der ersten Kristallisation her erhält man etwa goo 1 Mutterlauge mit y2 g A1F3 i. 1, die nunmehr mit 37 kg gasförmigem Siliciumfluorid unigesetzt und hierauf mit 75 kg eines 35 0jo A1_ 03 enthaltenden Tones bei 8o bis. go° unter Führen zur weiteren Umsetzung gebracht wird. Nach Trennung von der ausgeschiedenen Kieselsäure erhält man von der wieder konzentrierten Lösung etwa goo 1 mit 67 g AI F, i. 1, worauf dieselbe gemeinsam mit den 701 Mutterlauge von der zweiten Kristallisation neuerlich zur-ersten Kristallisation bei etwa o° C gelangt.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Aluininiumfluorid im Kreispro7eß durch Kristallisation seiner Lösungen, ausgehend von Siliciumfluorid und tonerdehaltigen Stoffen, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Kristallisation desselben anfallenden schwachen Mutterlaugen durch Einleiten von gasförmigem Siliciumfluorid in Lösungen von Aluminiumsilikofluorid überführt, dieselben auf bekannte Weise mit tonerdehaltigen Stoffen weiter umgesetzt und. die derart wiedergewonnenen konzentrierten Aluminiumfluoridlösungen nach Abscheidung von der Kieselsäure neuerlich zur Kristallisation gelangen.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kristallschmelze eines durch Kristallisation bei etwa o° erhaltenen Aluminiumfluoridhydrates mit etwa 66 °1o Wasser bei Temperaturen von unter 27°, vorzugsweise bis io°, einer neuerlichen Kristallisation unterwirft, das so gewonnene Aluminiumfluoridhydrat A1 F3 # 3, 5 H2 O von der Mutterlauge abtrennt und dieselbe mit frischer Aluminiumfluoridlösung bei etwa o° neuerlich zur Kristallisation bringt.
3. 3. Verfahre$ nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man die beim AufschluB von Rohphosphaten entweichenden, Siliciumfluorid enthaltenden Abgase durch Lösungen von Aluminiumfluorid absorbiert und dieselben dann nach Anspruch i und 2 weiterverarbeitet.