Способ получения алюминия из глин, боксита и т.п.

 

44t84

АВТОРСНОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ способа получения алюминия из глин, боксита и т. и.!

К авторскому свидетельству А. А, Хакииа, заявленному 6 июня

1928 года (ваяв. свид. № 28605).

О выдаче авторского свидетельства опубликовано 31 декабря 1932 года.

Изобретение касается способов получе- ния 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 соединений алюминия, неочищенных от железа, в каче-, стве же растворйтеля — 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 алю. миний, 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 содержащбмуся 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 прибавлении эквивалентного количества серной печени, все содержащееся в растворе железо осаждается в виде сернистого и удаляется отстаиванием и фильтрованием.

Вариант 2-ой. В освобожденный от свободной кислоты раствор сернокислого железа и алюминия прибавляется серная печень в количестве, произвольно большем эквивалента железа. При этом избыток серной печени осаждает часть глиноI вема,который снова переводится в раствор по окончании осаждения, медленным прибавлением разведенной серной или соля— 2 — ной кислоты или раствора бисульфита натрия, или же других кислот или солей, в слабых растворах растворяющих гидат глинозема но не ейств ю их или слабо действующих на сернистое железо, удаляемое по окончании реакции отстаиванием и фильтрованием.

Р д у щ

В а р и а н т Ç-ий., В раствор сернокислого алюминия и железа прибавляется аммиак, осаждающий окислы железа и глинозем.

Al (SO»)g+6 NH»OH =2AI(OH)з+3(ИН») ВО»

Fe SO»+ 2 NH» OH = Fe (ОН) + (NH») z SO»

Fe (SO»), + б ИН» ОН = 2 Ге (ОН)з+ 3 (ИН») ЯО»

Осадок отделяется отстаиванием и фильтрованием или обрабатывается горячим раствором едкого натра (или калия), растворяющего глинозем:

Al (ОН)з+ Д Иа ОН = Al (Na О)з + 3 Н О; нри этом железо остается в осадке.

А1 (ЯО»)з -+ б Са (ОН)р — — 3-Са БО»+ Al . 3 Са О+ б Н О

Fe SO» + Са (ОН) р = Са 504 + Fe (OH) >

Fe (50») з + 3 Са-(ОН) — — 3 Са SO»+ 2 1 .е (ОН) .

Отфильтрованный осадок всех перечисленных веществ обрабатывается раствором соды или глауберовой соли::

А1 О . 3 Са О + 3 Иа СОЗ (или 3 Na» SO») = 2А1 (Иа 0)з+ 3 Са СОз (или 3 Са S0»);

Из полученного раствора алюмнната н атрия осаждается глинозем действием углекислоты, вызывающей образование

-соды, или естественным распадом наглинозем и едкий натр (вызываемым прибавлением свежеосажденного 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, идущий 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 обработки 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 осажде.нием аммиаком, как это указано при описании варианта 3-ro. Два же последних варианта дают сразу глиноэем, который может быть проработан на чистые алюмиснова для осаждения окисей. Первая часть этого процесса может быть также применена для получения глинозема из очищейного сернистыми щелочами раст ора сернокислого алюминия. В этом сл,чае аммиаком осаждается чистый глинозем, отделяемый фильтрованием; аммиак регенерируется известью и т. д.

В а р и а н т 4.ый. Раствор сернокислого алюминия и железа смешивается с известковым молоком, осаждающим гидраты железа, гипс и алюминат кальция. ниевые соли или непосредственно примевен для получения алюминия. Для прямого получения других чистых солей алюминия серную кислоту для обработки глины можно заменить другой кислотой; так, например, для непосредственного получения хлористого алюми=ния из глины 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 именно глина, так как она не требует дробления, быстро растворяется в кислотах и не связана с определенным месторождением, как боксит и другие минералы.

Из раствора алюминиевой соли алюминий по предлагаемому способу может бать 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 разлагаемой соли в жидкостях, не взаимодействующих с свободными катионами 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 †ван 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 концентрации солей, так и непосредственно от повышения температуры.

Полученйе 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 наполняется 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 4, 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 раствор разлагаемой алюминиевой соли в указанных растворителях, анолитом же —,вода с примесью некоторых нейтральных солей, или другая жидкость, неразлагаемая свободными анионами. Непрерывное насышение солями, подогревание и перемешивание католита достигаются циркуляцией раствора по трубам б и 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 поддержания же постоянного уровня в анодном .пространстве 2 по .трубе 7 непрерывно подается вода.

Алюминиевые катоды, IIo достижении определенной толщины, переплавляются, медные же катоды, соответственно окисленные на 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 алюминий, двойная соль цианйстого алюминия и калия, получаемая растворением глинозема в растворе цианистого калия, алюминат кальция, получаемый неносредственно 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 алюмината натрия в глицерине и проч.

При применении таких растворителей получение алюминия значительно упрошается, 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 в соответствующем растворителе и алектролиз 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 качестве 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. анолита 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, нефйищенные от железа, в качестве же растворителя применяют вещества, не растворяющие соединения железа, как, например, глицерин, щелочные растворы алюминатов и проч.! ип.,Искра".