DE641207C - Verfahren zur Herstellung von Tonerde aus einem Alkalimetallalaun - Google Patents

Description

ist in Anspruch genommen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Tonerde aus einem normalen Alkalimetallalaun. Es ist bereits bekannt, einen normalen Alkalimetallalaun bei hoher Temperatur zu calcinieren, um den Aluminiumsulfatbestandteil des Alauns zu zerlegen und seine Schwefeltrioxydkomponente auszutreiben und darauf die zurückbleibende Tonerde von dem Alkalimetallsulfat durch Auslaugen zu trennen. Weiterhin ist es bekannt, den Schwefel der wahrend der Calcinierung freigemachten Schwefeldioxyd- und Schwefeltrioxydgase als Schwefelsäure zurückzugewinnen und

ig diese Schwefelsäure und das aus der Tonerde bei der Behandlung von Tonerdeerzen abgetrennte Alkalimetallsulfat zu verwenden, um daraus normale Alaune herzustellen. Es ist früher darauf hingewiesen worden, daß

so es bei der Behandlung des normalen Alkalimetallalauns angebracht ist, diesen zuerst durch Rösten bei Temperaturen, welche seinen Wasserbestandteil austreiben, zu entwässern, bevor er bei Calcinierungstemperatüren behandelt wird, die genügend hoch sind, um den Aluminiumsulfatbestandteil des Alauns zu zerlegen. Soweit bekannt, sind jedoch diese Verfahren nicht gewerblich verwendbar und nicht wirtschaftlich durchführbar gewesen, und zwar wegen der stöchiometrisch bedingten Notwendigkeit einer Verdampfung von 4,23 t Wasser je Tonne Tonerde als Wasserdampf bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen und der sich daraus ergebenden Größe der für solche Entwässerung erforderlichen Anlagen.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird der normale Alaun keinen Rost- und Calcinierungstemperaturen unterworfen, um den Alaun zu entwässern und danach seinen Aluminiumsulfatbestandteil zu zerlegen, sondern es wird der normale Alaun in Lösung gebracht und dann die Lösung unter Druck auf eine Temperatur über 140° C (vorzugsweise angenähert 200 ° C) erhitzt, mit dem Ergebnis, daß durch diese Behandlung der normale Alaun zerlegt wird, und zwar unter Bildung eines fein verteilten Niederschlages aus basischem Alaun von der Zusammensetzung

K₂SO₄-3A1₂O₃-4SO₃· 9H₂O

und einer Mutterlauge, aus welcher der basische Alaun gefällt wird und welche aus einer Lösung von ungefähr SS % des Schwefelsäurebestandteils des Aluminiumsulfatbestandteils des behandelten normalen - Alauns und ungefähr 67 % des Alkalimetallsulfat-

bestandteil des behandelten normalen Alauns besteht, wobei außerdem angenähert 87¹^ °/o des Wasserbestandteils des behandelten normalen Alauns ^bei der Bildung des basischen Alauns entfernt werden und in der Mutter-, lauge verbleiben. Der fein verteilte Nieder^ schlag von basischem Alaun wird nach seiner" Abtrennung von der Mutterlauge getrocknet und bei einer Temperatur über 750⁰C und· unter 1000⁰ C calciniert, um die Zerlegung des basischen Aluminiumsulfatbestandteils des basischen Alauns unter Bildung von Schwefel dioxyd- und Schwefeltrioxydgasen zu bewirken, welche vorzugsweise als Schwefelsäure zurückgewonnen werden, worauf das calcinierte Material ausgelaugt wird, um das Alkalimetallsulfat in Lösung zu bringen, die von der zurückbleibenden unlöslichen Tonerde abgetrennt wird. Der bei dem Verfahren gemäß der Erfindung erhaltene Niederschlag von basischem Alaun enthält Wasser in einer Menge, die 12¹I₂ ⁰J₀ des in dem normalen Alaun enthaltenen Wassers nicht übersteigt. - Demgegenüber bleibt bei der Ent-Wässerung eines normalen Alauns vor der Calcinierung ungefähr die Hälfte des Wassers des normalen Alauns in noch gebundener Form zurück. Durch die Ausscheidung der Schwefelsäure und des in dem basischen Alaun vorhandenen Alkalimetallsulfats wird der Umfang des zu calcinierenden Materials beträchtlich verringert, wodurch auch die Größe der erforderlichen Calcinierungsöfen proportional vermindert wird, nicht nur weil viel weniger Wasser zu entfernen ist, sondern auch wegen des verringerten Umfangs des zu behandelnden Materials. Das dahin anfallende Alkalimetallsulfat und Aluminiumsulfat zeigt bei der Calcinierung keine Neigung zur BiI-dung von Pyrosulfaten, wie sie beim Calcinieren von normalen Alaunen eintritt.

Wenn das Verfahren gemäß der Erfindung, wie dies in der Praxis der Fall sein wird, in einem Kreislaufprozeß angewendet wird, der mit der Behandlung eines Tonerdeerzes beginnt, um daraus einen normalen Alaun zu erzeugen, so ist es im allgemeinen notwendig, daß die bei der Durchführung des Verfahrens anfallende Schwefelsäure und bzw. deren Alkalisalze bei der Behandlung des Erzes wieder verwendet werden, um seinen Tonerdebestandteil in Lösung zu bringen und um eine Alaunlösung zu bilden, die nach der Reinigung, z. B. durch Auskristallisieren des Alauns, den beschriebenen weiteren Behandlungen unterworfen wird. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung ist außerdem die Mutterlauge, aus welcher der basische Alkalimetallalaun ausgefällt wird und welche eine Säurestärke von ungefähr 10 °/o hat, ausgezeichnet für die Verwendung bei der Behandlung eines Erzes geeignet, während gegebenenfalls erforderliches zusätzliches Alkalimetallsulfat durch das Alkalimetallsulfat geliefert wird, welches aus der Tonerde abgetrennt ist. • Wenn auch zusätzliche Schwefelsäure erforderlich ist, so kann diese von der Schwefelsäure geliefert werden, die aus den bei der Calcinierung ausgetriebenen Säuredämpfen zurückgewonnen wird, während, wenn eine solche zusätzliche Säure nicht erforderlich ist, es freigestellt ist, ob man die Schwefelsäure zurückgewinnt oder unverwendet läßt. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, das die Behandlung von basischen Alaunen umfaßt, die Alkalimetallsulfate, d. h. Sulfate von Kalium oder Natrium, enthalten.

Während das Verfahren gemäß der Erfindung offensichtlich für die Behandlung irgendeines normalen Alkalimetallalauns als Ausgangsmaterial verwendbar ist, liegt sein praktischer Nutzen vor allem in seiner Eingliederung in ein Kreislaufverfahren, welches die Verwendung eines Tonerdeerzes als Ausgangsmaterial einschließt und welches folgende Stufen umfaßt: Entwässern des Tonerdeerzes und Behandeln des entwässerten Erzes mit einer Schwefelsäurelösung, die geeignet ist, den Tonerdebestandteil des Erzes in Aluminiumsulfat zu verwandeln, wobei die Lösung außerdem genügend Alkalimetallsulfat enthält, um die sich ergebende Lösung in eine Lösung eines normalen Alauns zu verwandeln, Auskristallisieren des normalen Alauns aus einer solchen Lösung, um ihn von Verunreinigungen zu befreien, Erhitzen der Lösung des normalen Alauns auf eine genügend hohe Temperatur, um die Reaktion zu bewirken, die dazu führt, daß der basische Alaun aus der Lösung ausgefällt wird, Calcinieren des basischen Alauns, um die Schwefeltrioxydkomponente des Aluminiumsulfatbestandteils des basischen Alauns zu entfernen, Abtrennung und Rückgewinnung des Alkalimetallsulfats und, falls erwünscht, Rückgewinnung der bei der Calcinierung ausgetriebenen Schwefeldioxyd- und Schwefeltrioxydgase als Schwefelsäure und Verwendung der Mutterlauge, aus welcher der basische Alaun ausgefällt ist, zusammen mit dem zusätzlichen aus der Tonerde zurückgewonnenen Alkalimetallsulfat und, falls erforderlich, mit der bei der Calcinierung weiterer Erzmassen zurückgewonnenen Schwefelsäure.

Nachstehend ist ein Anwendungsbeispiel des Verfahrens gemäß der Erfindung für die Herstellung von Tonerde aus Aluniterzen angegeben.

Zunächst wird das Aluniterz derart zerkleinert, daß es durch ein Sieb mit 9 Maschen je Quadratzentimeter hindurchgeht. Der zerkleinerte Alunit wird hierauf geröstet, um

ihn zu entwässern, was bei einer Temperatur von 600 ° C herbeigeführt werden kann. Der entwässerte Alunit wird dann mit einer Lösung von Schwefelsäure behandelt, die eine 8 °/_oig^e Lösung sein kann und vorzugsweise aus der Mutterlauge besteht, die bei der Bildung des aus basischem Alaun bestehenden Niederschlags erzeugt wird, wobei soviel frische Säure zugesetzt wird, wie erforderlich ist, um die Bildung von Aluminiumsulfat aus den Tonerdebestandteilen des Erzes hervorzurufen. Diese Säure wirkt außerdem als Auslaugmittel, um aus der Erzmasse die löslichen Bestandteile zu trennen, die hauptsächlieh aus Aluminiumsulfat und Kaliumsulfat . ^bestehen. Beim Auslaugen des entwässerten Erzes muß genügend Kaliumsulfat zugesetzt werden, um die Bildung einer Lösung herbeizuführen, welche im wesentlichen die Lösung eines normalen Alauns ist. Dieses zusätzliche Kaliumsulfat wird teilweise von der beim Auslaugen des Erzes verwendeten Mutterlauge geliefert und teilweise durch den Zusatz von soviel Kaliumsulfat, das von der Aus-

as laugung des calcinierten basischen Alauns stammt, wie dies erforderlich ist. Die Alaunlösung wird darauf von allen suspendierten, unlöslichen Verunreinigungen getrennt, indem man sie absetzen läßt und filtriert. Darauf' wird die Temperatur der filtrierten Lösung derart erniedrigt, daß die Kristallisation ihres Gehalts an normalem Alaun erfolgt. Diese Kristallisation wird zu dem Zweck vorgenommen, aus dem Alaun diejenigen löslichen Verunreinigungen auszuscheiden, die durch die Filtrierung nicht entfernt werden können, und ist nicht in allen Fällen erforderlich. Die Mutterlauge, aus welcher der Alaun auskristallisiert ist, kann nutzbar gemacht werden, indem man sie für die Auslaugvorgänge verwendet. Die Kristalle aus normalem Alaun werden darauf in Wasser gelöst, und es wird vorzugsweise eine konzentrierte^ Lösung von etwa 80 °/o Alaun hergestellt. Diese Lösung

+5 wird darauf unter Druck auf eine Temperatur über 140 ° C, vorzugsweise auf eine Temperatur von annähernd 200° C, erhitzt, was dazu führt, daß aus ihr ein fein verteilter Niederschlag gebildet und ausgefällt wird, der aus einem basischen Alaun besteht. Dieser basische Alaun wird nach Abtrennung von seiner Mutterlauge calciniert, und zwar vorzugsweise durch Anwendung einer Ofenbehandlung, die zunächst seine Entwässerung bewirkt und bei einer Temperatur von 600 ° C durchgeführt werden kann, worauf die Temperatur auf 750⁰ bis 1000⁰ C erhöht wird. Bei diesen Temperaturen wird der Bestandteil an basischem Aluminiumsulfat des basischen Alauns zerlegt und sein Schwefeltrioxydbestandteil teilweise als Schwefeltrioxyd und teilweise als Schwefeldioxyd ausgetrieben. Aus diesen Gasen kann mit Hilfe bekannter Verfahren Schwefelsäure gewonnen werden. Nach Entfernung des mit dem basisehen Aluminiumsulfat verbundenen Schwefeltrioxyds wird das calcinierte Material mit Wasser ausgelaugt, um das lösliche Kaliumsulfat zu lösen und von der unlöslichen Tonerde zu trennen. Dieses Auswaschen soll natürlich äußerst vollständig sein, und aus der so hergestellten Lösung kann das Kaliumsulfat leicht durch Verdampfen und Kristallisieren gewonnen werden. Nach der Trennung der Tonerde aus der Kaliumsulfatlösung muß die Tonerde natürlich vollkommen getrocknet werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Tonerde aus einem Alkalimetallalaun, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung von normalem Alaun, z. B. eine etwa 80 °/o normalen Alaun enthaltende Lösung, auf Temperaturen zwischen 140 und 200⁰, vorzugsweise zwischen 180 und 200⁰, erhitzt wird, worauf der ausgeschiedene Niederschlag von basischem Alaun, der annähernd die Zusammensetzung X₂ S O₄ • 3 Al₂ O₃ · 4 S O₃ · 9 H₂ O hat (X bedeutet ein Alkalimetall), von der sauren Mutterlauge getrennt und bei einer Temperatur über 750⁰, aber unter 1000⁰ calciniert und das Reaktionsprodukt ausgelaugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Mutterlauge, aus welcher der basische Alaun abgetrennt worden ist, als auch das Alkalimetallsulfat, das von der Tonerde nach der Calcinierung des basischen Alauns getrennt ist, bei der Behandlung von Tonerdeerzen benutzt wird, um aus ihnen normalen Alkalimetallalaun für die Behandlung gemäß Anspruch 1 zu bereiten.