DE716261C

DE716261C - Verfahren zur Aufarbeitung von Aluminiumoxyd oder Siliciumdioxyd enthaltenden Tonen

Info

Publication number: DE716261C
Application number: DEH153182D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Herbert Gruber; Dr Wilhelm Rohn
Original assignee: Heraeus Vacuumschmelze AG
Current assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date: 1937-10-06
Filing date: 1937-10-06
Publication date: 1942-01-20

Description

Verfahren zur Aufarbeitung von Aluminiumoxyd oder Siliciumdioxyd enthaltenden Tonen Es besteht seit langem der Wunsch, Tonerde und Kieselsäure enthaltende Mineralien, insbesondere Kaoline und Tone mit und ohne Eisengehalt, zur Gewinnung reiner Tonerde aufzuarbeiten, die dann beispielsweise für die Gewinnung von Aluminium verwendet werden kann. Ein älterer Vorschlag geht dahin, eisenhaltigen Ton mit beliebigen Reduktionsmitteln, insbesondere Kohlenstoff, gegebenenfalls auch unter Zusatz von Eisen bis auf etwa igoo° zu erhitzen und bei dieser Temperatur die in dem Ton enthaltene Kieselsäure unter Bildung von Ferrosilicium zu reduzieren, welches auch andere Verunreinigungen, z. B. Titan, enthält, und dabei einen tonerdeneichen Rückstand zu erhalten.
Es sind ferner für die Entfernung von Siliciumdioxyd aus Tonerde enthaltenden Gesteinen verschiedene Verfahren bekannt. So wird beispielsweise kieselsäurehaltiges Material mit Flußspat und Schwefelsäure zur Reaktion gebracht, wodurch Silicium als Siliciumfluorid abgetrennt wird. Ein anderes Verfahren besteht darin, daß das quarzhaltige Material mit Zinkblende und Kohlenstoff bei etwa 40o° zur Reaktion gebracht wird, wodurch das Silicium als Zinksiliciumsulfid abgetrennt wird. Es ist auch bekannt, Silicium und Eisen nach Behandlung mit Salzsäure als Chlorid zu @entferneXi.- Ein weiteres Trennungs; verfahren-besteht in der Darstellung von Carbiden, von denen das Aluminiumcarbid durch Wasser unter Bildung van Methan in Aluminiumhydroxyd überführt wird, während das Siliciumcarbid unangegriffen bleibt.
Es wurde nun gefunden, daß, wenn man z. B. Kaolin, der aus etwa 40% Tonerde, etwa 5o% Kieselsäure und .etwa ioo(o Wasser besteht, mit Kohlenstoff reduziert, eine weitgehende Trennung der Tonerde und der Kieselsäure möglich ist. Die Reduktion kann dabei in Gegenwart eines Metallbades stattfinden. So wurde -z. B. beim Reduzieren von Kaolin auf einem Bad von Roheisen mit Kohlenstoff eine so weit gehende Trennung durchgeführt, daß der urreduziert gebliebene Anteil 980;o A120j, enthält. Gleichzeitig wurde in dem Eisenbad .ein Gehalt von nur 20'o Silicium festgestellt. Die Temperatur betrug dabeietwa 220o bis 250o'. Der Rest des Siliciums ist bei dieser Temperatur als Metall oder in Form eines Oxyds verdampft. Die Verdampfung kann in Form von elementarem Silicium oder als Oxyd stattfinden. Durch die Anwesenheit von Kohlenstoff im überscbuß ist die Bildung dampfförmiger Kieselsäure nicht zu erwarten. Es ist aber aus der Patentschrift I S9 83." bekannt, daß durch die Reduktion von Kieselsäure durch Kohle Siliciummon ooxyd verflüchtigt werden kann. In welcher Form die Verdampfung stattfindet, ist ohne Bedeutung. Wesentlich ist, daß es auf diese `leise gelingt, aus dem Kaolin in einem einfachen Arbeitsgang bereits eine sehr weitgehend reine Tonerde zu erhalten. Nach dem Abdampfen des Siliciums kann entweder die Tonerde abgezogen oder ein sich unter dieser befindendes Metallbad abgegossen werden.
Von den Verunreinigungen ist insbesondere von Titan zu erwähnen, daß es bei diesem Verfahren als reduziertes Metall.weitgeh:end im Eisenbade verbleibt.
Die Reduktion wird zweckmäßig in einem Ofen mit einem Herd aus Kohlenstoff oder in einem Tiegel aus Kohlenstoff durchgeführt. Man kann dabei entweder in einem Lichtbogenofen arbeiten oder ebensogut oder besser in einem Induktionsofen. Gegen Ende der Reaktion steigert man zweckmäßig die Temperatur des Reaktionsgemisches so hoch, daß der tonerdereiche Rückstand geschmolzen wird und abgegossen werden kann.
Manche Tone enthalten so viel Eisen, daß sich ein Eisenbad von selbst im Prozeß bildet; andernfalls kann man Eisen als solches zufügen oder zuvor auf dem Boden des Herdes schmelzen. Es ist aber auch möglich, praktisch ganz ohne Gegenwart von Eisen zu arbeiten.
Das Verfahren unterscheidet sich von den anfangs genannten Verfahren, die von nahezu gleichen Rohstoffen ausgehen, wobei aber Eisensilicium gebildet werden soll, während hier eine Verdampfung des Siliciums bzw. eines Siliciumoxyds erreicht wird, dadurch, daß die bekannten Verfahren eine fortlaufende Herstellung der Tonerde bzw. des Eisensiliciums mit einem Lichtbogen vorsehen, wobei immer neue Rohstoffe auf den Lichtbogen gebracht werden, diesen zudecken und somit durch oberflächliche Reaktion ein Gewölbe bilden, durch welches eine Verflüchtigung des Siliciums bzw. eines Siliciumoxyds vermieden wird. Es ist aber nach dem Verfahren der Patentschrift 189833 bekannt, daß bei der Reduktion von Siliciumdioxyd eine vollständige Reduktion vermieden wird, wenn für ein Entweichen des Reduktionsproduktes Besorgt wird. Möglicherweise tritt bei dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung eine solche unvollständige Reduktion des SiliciumdiGxyds .ein.
Erfindungsgemäß wurde beispielsweise von 1201i- Kaolin (460;.ö S102, 400;ö A120. und 140`o H20) und etwa 3o1,:,-, Kohle ausgegangen. Schlackenproben aus dieser Reaktion enthielten 0,970;o C, 60'o SiOo, Rest Tonerde. Ein anderes Mal wurden im Kohleherd 5o ksiliciumfreies Roheisen, 3o kg Kaolin mit ¢7,80'o SiOo, 3501o ALO", Rest Wasser und Verunreinigungen und 711. kg Kohle nach dem Verfahren gemäß der Erfindung behandelt. Es wurden dabei 9y10. A120.- mit 2,201o S10-, in der Schlacke gefunden, während das Roheisen nach der Reaktion 1,90,'o Si enthielt. Das übrige Silicium ist verdampft. 9oo'o der gesamten Menge an A120;, konnte ausgebracht werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Aufarbeitung von Aluminiumoxvd und Siliciumdioxyd enthaltenden Tonen, dadurch gekennzeichnet, daß die Tone, gegebenenfalls in Gegenwart eines Metallbades, insbesondere eines Eisenbades, zusammen mit Kohlenstoff auf eine Temperatur von etwa 220o bis 250o` erhitzt werden, bei der das Silicium als solches oder als Oxyd verdampft, während das Aluminiumoxyd weitgehend urangegriffen bleibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gegen Ende der Reaktion die Temperatur mindestens bis zum Schmelzpunkt des aus nahezu reiner Tonerde bestehenden Rückstandes gesteigert und dieser dann abgegossen wird.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion auf einem aus Kohlenstoff bestehenden Herd durchgeführt wird.