Способ получения алюминия из глин, боксита и т.п. Советский патент 1932 года по МПК C01F7/34 

Изобретение касается способов цолунения алюминия из глины, боксита и т. п. путем осаждения алюминия, электролитом

из растворов его солей. Согласно предлагаемому способу в качестве электролита применены растворы солей осаждаемых металлов в жидкостях, неразлагаемых этими металлами в момент их выделения (например, глицерине, ацетоне и т. п.) Изобретение предусматривает применение в качестве электролита соединенийалюминия, неочищенных от железа, в каче- стве же растворителя-веществ, не растворяющих соединения железа (глицерин, щелочные растворы алюминатов и проч.) На чертеже изображен вертикальный разрез ванны, употребляемой для получения алюминия электрическим способом.

Разложение глины производится разложением серной кислотой кремнекислого алюминия глины. Для этого измельченная глина обливается избытком серной кислоты, затем добавляется вода, смесь перемешивается и оставляется в покое. Отстоявшийся кремнезем выпадает в осадок в виде, песка высокой чистоты (пригодного для выработки оптического стекла), раствор же, содержащий сернокислый алюминий, сернокислое железо и остаток свободной серной кислоты, фильтруется

и переливается в резервуары для очистки от железа, производящейся одним из четырех вариантов.

Вариант 1-ый. Остаток серной кислоты нейтрализуется прибавлением гашеной извести и в раствор прибавляется серная печень (сернистый натр, калий или аммоний) в виде слабого водного раствора, в количестве, эквивалентном содержащемуся в растворе железу, определяемому для каждой загрузки лабораторным путем. При этих условиях сернистые щелочи реагируют прежде всего с солями железа, осаждая сернистое железо и, вследствие этого, не успевают реагировать с солями алюминия Таким образом, при при5авле1|ии эквивалентного количества серной печени, все содержащееся в растворе железо осаждается в сернистого и удаляется отстаиванием и фильтрованием.

Вариант 2-ой. В освобожденный o-t свободной кислоты раствЛр сернокислого железа и алюминия прибавляется серная печень в количестве, произвольно большем эквивалента железа. При этом избыток серной печени осаждает часть глинозема, который снова переводится в раствор по окончании осаждения, медленным прибавлением разведенной серной или солямой кислоты или раствора бисульфитаслабо действующих на сернистое железо,

натрия, или же других кислот или солей,удаляемое по окончании реакции отстаив слабых растворах растворяющих гид-ванием и фильтрованием) рат глинозема, но ие действующих или

Вариант 3-ий. , В раствор сернокислого алюминия и железа прибавляется аммиак, осаждающий окислы железа и глинозем:

Al, (504)3 -f 6 NHi ОН 2 Al (ОН)з + 3 (NH.), SOjFa SO4 + 2,NH4 OH Fe (OH)2 -f (NH4)2 SO4 Fe (504)3 + 6 NH4 OH 2 Fe (ОН)з-b 3 (NH4)2 SO

Осадок отделяется отстаиванием и фильтрованием или Обрабатывается го рячим раствором едкого натра (или калия), растворяющегр глинозем:

А1 (ОН)з-f Na ОН А1 (Na О)з + 3 Н, О,при этом железо остается в осадке.

Из полученного раствора алюмината натрия осаждается глинозем действием углекислоты, вызывающей образование х;оды, или естественным распадом на глинозем и едкий натр (вызываемым прибавлением свежеосаждённого глинозема). В первом случае сода, действием извести, переводится также в едкий натр, который снова идет для растворения глинозема. Первый фильтрат (раствор сернокислого аммония), обработкой гашеной известью, разлагается на гипс и аммиак, идущи

,АЬ (5О4)з + б Са (ОН)2 3 Са 504 + АЬ , 3 Са О + 6 На О

Fa 5О4-Ь Са (ОН)2- Са SO4 + Fe (ОН)2 Fe2 (ЗО4)з-f 3 СаЧОН)2 3 Са 5О4 + 2 Fa (OHJ3.

Отфильтрованный осадок всех перечисленных йеществ обрабатывается раствором соды tijfi.K глауберовой соли: ,

Ala Оз . 3 Са О + 3 Na2 СОз или 3 Na2 50 2 AI (Na О)з + 3 Са СОз или 3 Са SO,;

при этом железо и гипс остаются в осадке с углекислой известью, а раствор алюмината натрия сливается и разлагается действием углекислоты на раствор соДы и глинозем, при чем раствор соли снова идет для сАработки алюмината кальция.

Первые два варианта дают в результате очищенный раствор сернокислого алюминия, из которого может быть получен глинозем, например, выпариванием и прокаливанием сернокислой соли или осаждением аммиаком, как это указано при описании варианта 3-го. Два же последних варианта дают сразу глинозем, который может быть проработан на чистые алюмиснова для осаждения окисей. Первая часть этого процесса может б,ыть также применена для получения глинозема из очищенного сернистыми щелочами раствора сернокислого алюминия. В этом случае аммиаком осаждается чистый глинозем, отделяемый фильтрованием; аммиак регенерируется известью и т. д.V

Вариант 4- ый. Раствор сернокислого алюминия и железа смешивается с известковым молоком, осаждающим гидраты железа, гипс и алюминат кальция. ,

ниевще соли или непосредственно примавен для получения алюминия. Для прямого получения других чистых солей алюминия серную кислоту для обработки глины можно заманить другой кислотой; так, например, для непосредственного получения хлористого алюминия из гливы последнюю можно обрабатывать соляной кислотой и полученный раствор очищать от примесей железа сернистыми щелочами.

Кроме глины, этим же способом можно обрабатывать боксит и другие содержащие алюминий минералы, хотя наиболее выгодна для обработки предлагаемым

способом именнр глина, так как она не требует дробления, быстро растворяется Б кислотах и не связана с определенным месторождением, как боксит и другие мннералы.

Из раствора алюминиевой соли алюминий по предлагаемому способу может бмть получен электролизом мокрого пути. Этот способ электролиза основан на том явлении, что самые электро-отрицательные металлы могут выделяться в совершенно чистом виде из неводных растворов, т.-е. растворов разлах аемой соли в жидкостях, не |Взаимодействующих с свободными катирнами в момент выделения, как, например, глицерин, гликоль и другие одноатомные спирты, ацетон и другие аналогичные кетоны, уксуснокислый и другие амилы.

Для возможно большего приближения условий электролиза: таких растворов к условиям электролиза водных-ванны подогреваются. Этим достигается повышение растворимости солей и, следовательно, облегчение возможности - поддержания высоких концентраций растворов, уменьшение вязкости таких растворителей, как глицерин, и увеличение электропроводности, происходящее как от повышения концентргщии солей, так и непосредственно от повышения температуры.

Получение металлов из растворов их соединений по этому способу (электролизом с нерастворимыми анодами) производится в ванне с пористой перегородкой, при чем, в случае выделения взаимодействующих с растворителем анионов, раствором разлагаемой соли в соответствующем растворителе наполняемся только катодное пространство; анодное же наполняется водным раствором выделяемого на аноде продукта,К которому, для увеличения электропроводности, могут быть прибавлены нейтральные соли или кислоты.

Электролиз производится в ванне, схематически изображенной на чертеже. Ток подводится к катоду , представляющему алюминиевый или медный лист, и к свинцовому, угольному или магнетитовому аноду 5. Катодное / и анодное 2 пространства разделены пористой перегородкой 3, при чем католитом служит растворразлагаемой алюминиевой соли в указанных растворителях, анолитом жет-вода с примесью некоторых нейтральных солей, или другая жидкость, неразлагаемая свободными анионами. Непрерывное насыщение солями, подогревание и перемешивание католнта достигаются циркуляцией раствора по трубам 6 н 9 через нагреваемый резервуар большой емкости, на дне которого постоянно находится избыток алюминиевой соли. Образующаяся на поверхности анода 5 Серная кислота, хлор или какой-либо другой анодный продукт отводится по трубам 8, расположенным так, что они захватывают наиболее близко лежащие к аноду слом жидкости, т.-е. отводят наиболее концентрированный раствор анолита. Для поддержання же постоянного уровня в анодном -пространстве 2 по трубе 7 непрерывно подается вода.

Алюминиевые катоды, по достижении определенной толщины, переплавляются, медные же катоды, соответственно окисленные а поверхности, допускают легкое снятие алюминиевого слоя. Таким образом, этот способ дает возможность прямого получения листового алюминия. Электролизу подвергается раствор сернокислого алюминия глинозема (растворяющегося в растворах щелочей в глицерине). Хлористый алрминий, двойная соль цианистого алюминия и калия, получаемая растворением глинозема в растворе цианистого калия, алюминат кальция, получаемый непосредственно при выщелачивании глицерином осадка гипса, окислов железа и алюмината.

Применяя подходящий растворитель для электролиза, можно устранить процесс очистки алюминиевых соединений от железа. Для этого означенный растворитель должен растворять определенные соли алюминия, но не растворять таких же солей железа. Например, для сернокислого алюминия и железа такими растворителями являются уксуснокислый амил, глицерин, для окиси алюминия и железа-щелочной раствор адюмината натрия в глицерине и проч.

При применении таких растворителей получение алюминия значительно упрощается, так как при этом процесс состоит всего из двух операций: обработки глины кислотой, сливания раствора и выпаривания его или осаждения нечистого глинозема и растворения полученной соли

/ ,

растворителе и элекв соответствующем тролиз раствора.

Предмет изобретения.

1. Способ получения алюминия из глин, боксита и т. п. .путем осаждения алюминия из растворов солей алюминия электролизом, отличающийся тем, что в ка.честве электролита применяют растворы солей осаждаемых металлов в жидкостях, неразлагаемых этими металлами в момент их выделения, например, глицерине или ацетоне и т. п., при чем, в случае выделения взаимодействующих с.электролитом анионов при эЛектролизе с нерастворимыми анодами, ванну разделяют пористой перегородкой и в качестве анЬлита применяют раствор анодного продукта в воде или другую жидкость , неразлагаемую свободными анионами, а в качестве католита - раствор алюминиевой соли в указанных растворителях.

2. Электролитический способ получения алюминия согласно п. 1, отличающийся тем, что в качестве электролита применяют соединения алюминия, не)6 ищенные от железа, в качестве же растворителя применяют вещества, не растворяющие соединения железа, как, например, глицерин, щелочные раЬтворы алюминатов и проч.,