СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЧИСТОГО ГЛИНОЗЕМА И ЕГО СОЛЕЙ ИЗ СИЛИКАТОВ ГЛИНОЗЕМА, ПРОСТЫХ ГЛИН И. Т.П. Советский патент 1925 года по МПК G01M13/04 

Предлагаемый способ имеет целью получить чистый глинозем и его соли из силикатов глинозема, простой глины и др. распространенных и дешевых минералов, вместо редкого и дорогого боксита, являющегося обычным исходным материалом для получения чистого глинозема.

Причина, по которой в промышленности пользуются для получения глинозема бокситом, оставляя без внимания прочие, наиболее распространенные материалы, лежит в том обстоятельстве, что эти материалы представляют собою трудно разложимые силикаты глинозема; разложение этих силикатов на составные окислы является весьма сложной операцией, связанной с большими расходами, вследствие чего полученный этим путем глинозем обходится гораздо дороже глинозема, приготовленного из боксита, несмотря на более дешевый исходный материал. Однако, страны, не имеющие своих месторождений боксита, находятся в особо невыгодном положении при изготовлении имеющего столь большое применение в промышленности продукта, как глинозема, так как на стоимость готового глинозема тяжело ложатся расходы по доставке боксита. Вышеприведенное обстоятельство, равно как и сравнительно высокая стоимость требующихся более или менее чистых бокситов, заставляют изыскать способ выгодного получения глинозема из таких повсеместно распространенных материалов, как силикаты глинозема, наиболее чистым представителем которых является каолин.

Из произведенных авторами опытов выяснилась необходимость переведения глинозема при плавке в такое соединение, которое в одно и то же время было бы легкоплавно, как шлак, и было бы легко разложимо для возможности последующего выделения чистого глинозема. Произведенные исследования показали, что наиболее соответствующими приведенным требованиям являются соединения глинозема с окислами щелочно-земельных металлов, из которых наиболее подходящей является окись бария, образующая легко разложимые алюминаты.

Процесс получения чистого глинозема из его силикатов по предлагаемому способу делится на две стадии, из которых первая состоит из плавки силиката глинозема в электрической печи, служащей для переведения всего кремнезема данного силиката в кремний, а всего глинозема в алюминат бария; вторая же стадия операции заключается в разложении алюмината бария, выполняемого с помощью или выщелачивания водой и гидролиза, или с помощью обработки едкими щелочами и кислотами, или, наконец, с помощью щелочных карбонатов и сульфатов. Плавка силикатов глинозема, из которых по своей чистоте является наиболее пригодным каолин, производится согласно предлагаемому способу в электрической печи типа, выработанного для плавки ферросилиция, при вольтаже, примерно, в 40-50 вольт и плотности тока, примерно, в 4 ампера на кв. сантиметр сечения электрода, при чем с равным успехом может быть применен как переменный, так и постоянный токи. Загружаемая в печь шихта состоит предпочтительно из каолина, какого-либо бариева минерала, напр., тяжелого шпата или витерита, угля и железа; соединение бария в таком количестве, чтобы на одну молекулу глинозема в шихте приходилось от одной до трех, предпочтительно две, молекулы бария. Уголь прибавляется в количестве, точно расчитанном на восстановление кремнезема смеси в кремний, а железо прибавляется в количестве, нужном для получения предпочтительно 50% ферросилиция. Полученные алюминаты бария являются мало стойкими соединениями, легко распадающимися на составные окислы, почему разложение и разделение их может быть выполнено самыми разнообразными способами. По мнению авто-ров, наиболее целесообразными из этих способов разложения являются два:

Согласно первому из них, алюминаты бария подвергаются при нагревании и под давлением его или без него обработке водой, при чем происходит гидролитическое расщепление алюминатов, в результате которого барий переходит в виде гидрата окиси в раствор, а водяной глинозем остается в осадке.

Согласно второму из предлагаемых способов, полученные алюминаты обрабатываются раствором сульфатов щелочных металлов также при нагревании и под давлением или без него. После обработки весь барий выделяется в виде сернокислой соли, а глинозем остается в растворе в виде алюмината щелочного металла. Дальнейшее выделение глинозема из раствора алюмината выполняется с помощью уже известных способов, состоящих или в пропускании через раствор алюмината угольной кислоты (способ Deville-Pechinery′a), или во введении в раствор алюмината не-большого количества водного глинозема, вызывающего дальнейшее выделение водной окиси алюминия (способ Bayer′a). При этом в первом случае в качестве побочного продукта производства получается щелочный карбонат, а во втором едкая щелочь. Барий, полученный после окончания операции в виде нерастворимого соединения, поступает после сушки для нового цикла операций, в случае же получения раствора гидрата окиси бария, последний обрабатывается угольной кислотой, а полученный карбонат бария высушивается и поступает для новой плавки. Таким образом, соединения бария не расходуются на ведение процесса и после окончания одного цикла операций могут быть вновь введены в дело.

1. Способ получения чистого глинозема и его солей из силикатов глинозема, простых глин и т.п. или корундов, содержащих примеси кремнезема, путем восстановительной плавки в электрической печи, в целях переведения всего кремнезема проплавляемых материалов в сплав кремня с железом, отличающийся тем, что к шихте добавляются соединения бария в количестве, достаточном для образования алюминатов бария, содержащих на одну частицу глинозема от одной до трех частиц окиси бария, после чего полученные алюминаты бария подвергаются разложению путем обработки водой, кислотами или щелочными сульфатами и карбонатами.

2. При способе, изложенном в п. 1, прием превращения алюминатов бария в алюминаты щелочных металлов, отличающийся тем, что полученные, согласно пункту 1-му, алюминаты бария обрабатываются при нагревании раствором сульфата щелочного металла, с прибавлением или без него некоторого количества едкой щелочи, при чем количества прибавляемых материалов расчитываются таким образом, чтобы вся окись бария перешла в сульфат, а весь глинозем в щелочный алюминат.