DE1567470C3 - Process for the production of basic chlorides of aluminum and / or iron - Google Patents

Process for the production of basic chlorides of aluminum and / or iron

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Description

3535

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung basischer Chloride des Aluminiums und des Eisens durch Hydrolyse der entsprechenden Chloride, welches auf trockenem Wege zu frei fließenden Pulvern führt.The invention relates to a process for the production of basic chlorides of aluminum and iron by hydrolysis of the corresponding chlorides, which on the dry route to free-flowing powders leads.

Die seither bekannten Verfahren zur Herstellung basischer Chloride des Aluminiums sind meist »nasse Verfahren«, nach welchen man saure Aluminiumchloridlösungen mit Basen oder mit metallischem Aluminium neutralisiert oder elektrolysiert, wobei mit Konzentrationslösungen von 15 bis 25% Aluminiumchlorid gearbeitet wird. Sowohl für die Reaktion als auch Tür die Verdampfung der verhältnismäßig großen Wassermengen nach beendeter Reaktion ist ein erheblicher Energieaufwand erforderlich, da diese großen Mengen Wasser verdampft werden müssen, um Tür Lagerung und Transport ein Erzeugnis in trockener Form zu erhalten.The processes known since then for the production of basic chlorides of aluminum are mostly wet Process, according to which acidic aluminum chloride solutions with bases or with metallic Aluminum is neutralized or electrolyzed, using concentration solutions of 15 to 25% aluminum chloride is being worked on. For both reaction and door the evaporation of the proportionate large amounts of water after the reaction has ended, a considerable amount of energy is required because These large amounts of water need to be evaporated in order to door storage and transport a product in dry form.

Diese Nachteile lassen sich durch ein anderes bekanntes Verfahren zur Herstellung eines basischen Aluminiumchlorides auf trockenem Wege in gewissem Umfange vermeiden, indem Aluminiumchlorid-Hexahydrat (AlCl3 · 6H2O) bei einer Temperatur von 150 bis 170° C erhitzt wird, bis der Gewichtsverlust etwa 60% beträgt, worauf die Erhitzung abgebrochen wird. Bei diesem »trockenen Verfahren« wird als Ausgangsstoff ein kristallisiertes Aluminiumchlorid in Pulverform verwendet, welches auch bei nur teilweiser Verdrängung des Kristallwassers und des Chlorwasserstoffes unmittelbar das gewünschte basische Aluminiumchlorid in trockener und gebrauchsfertiger Pulverform ergibt.These disadvantages can be avoided to a certain extent by another known process for producing a basic aluminum chloride by dry means, in that aluminum chloride hexahydrate (AlCl 3 · 6H 2 O) is heated at a temperature of 150 to 170 ° C. until the weight loss is approximately 60%, whereupon the heating is stopped. In this "dry process" a crystallized aluminum chloride in powder form is used as the starting material, which immediately results in the desired basic aluminum chloride in dry and ready-to-use powder form even if the water of crystallization and hydrogen chloride are only partially displaced.

Nachteilig fällt jedoch auch bei letzterem Verfahren ins Gewicht, daß kristallisiertes Aluminiumchlorid erst aus seiner durch Auflösen des Metalls oder Oxydes in Salzsäure erhältlichen wäßrigen Lösung als Hexahydrat durch Eindampfen auskristallisiert werden muß, wobei folglich immer noch ein Teil des Energieaufwandes des Naßverfahrens in dieser Vorstufe erforderlich ist.However, a disadvantage of the latter process is that crystallized aluminum chloride only from its aqueous solution obtainable as hexahydrate by dissolving the metal or oxide in hydrochloric acid must be crystallized out by evaporation, with consequent still part of the energy expenditure of the wet process is required in this preliminary stage.

Die Erfindung ging nun von der Aufgabenstellung aus, ein Verfahren zur Herstellung basischer Chloride des Aluminiums und/oder Eisens durch Hydrolyse der entsprechenden Chloride anzugeben, welches bei geringem Energieaufwand die Herstellung der basischen Chloride auch aus solchen Ausgangsprodukten ermöglicht, welche bei industriellen Verfahren als Rückstände anfallen.The invention was based on the task, a process for the production of basic chlorides of aluminum and / or iron by hydrolysis of the corresponding chlorides to indicate which at The production of basic chlorides from such starting materials is also possible with little energy consumption which arise as residues in industrial processes.

Das Kennzeichnende der Erfindung ist darin zu sehen, daß wasserfreie Chloride mit Wasser in hohem Verteilungszustand bei Temperaturen im Bereich des Siedepunktes des Wassers behandelt werden, wobei teilweise hydratisierte, basische Chloride und Salzsäure erhalten werden.The characteristic of the invention is to be seen in the fact that anhydrous chlorides with water in high State of distribution to be treated at temperatures in the range of the boiling point of water, whereby partially hydrated, basic chlorides and hydrochloric acid can be obtained.

Wasserfreie Chloride des Aluminiums bzw. des Eisens stehen als Abfallstoffe in großen Mengen zur Verfügung, z. B. Friedel-Crafts-Katalysatoren oder Chlorierungsrückstände, und müssen oft unter finanziellen Aufwendungen, verbunden mit technischen Schwierigkeiten, vernichtet werden, da diese Verbindungen heftig mit Wasser reagieren.Anhydrous chlorides of aluminum and iron are available in large quantities as waste materials Available, e.g. B. Friedel-Crafts catalysts or chlorination residues, and often have to under financial Expenses associated with technical difficulties are annihilated as these connections react violently with water.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht aus zwei Teilschritten:The method according to the invention consists of two sub-steps:

1. Teilweise Hydratisierung (Wasseraufnahme) der wasserfreien Salze bei Temperaturen unter 110° C und1. Partial hydration (water absorption) of the anhydrous salts at temperatures below 110 ° C and

2. Teilhydrolyse der teilhydratisierten Produkte bei Temperaturen oberhalb 110° C.2. Partial hydrolysis of the partially hydrated products at temperatures above 110 ° C.

Die Hydrolyse läßt sich auch einstufig durchführen ohne vorhergehende Teilhydratisierung, wobei jedoch die Produkte stärker zur Sublimation neigen und damit die Ausbeute geringer wird, sofern das Sublimat nicht in den Reaktionsraum zurückgeführt wird.The hydrolysis can also be carried out in one stage without previous partial hydration, but with the products have a greater tendency to sublimation and thus the yield is lower, provided that the sublimate is used is not returned to the reaction chamber.

Die Teilhydratisierung der wasserfreien Salze bei Temperaturen unter 110° C erfolgt mit Wasserdampf, vorzugsweise mit überhitztem Wasserdampf, oder mit fein verdüstern, flüssigem Wasser. Da die Ausgangsmaterialien sehr hygroskopisch sind und stark zum Klumpen neigen, wird dieser Verfahrensschritt zweckmäßigerweise in einer Zerkleinerungsvorrichtung ausgeführt, z. B. in einer Kugelmühle, einem Drehrohr, welche mit Schabern ausgestattet ist. Bei vorliegendem Verfahren erfolgt die erste Stufe der Teilhydratisierung der wasserfreien Salze zweckmäßigerweise bei Temperaturen unterhalb 110° C, vorzugsweise bei 70 bis 80° C, da nämlich bei sofortiger Anwendung von höheren Temperaturen die Hydrolyse in geringerem Ausmaße eintritt, wobei außerdem gewisse Mengen an Metallsalzen aus der Apparatur ausgetragen werden.The partial hydration of the anhydrous salts at temperatures below 110 ° C takes place with steam, preferably with superheated steam, or with finely atomized, liquid water. As the raw materials are very hygroscopic and have a strong tendency to clump, this process step becomes expediently carried out in a crushing device, for. B. in a ball mill, a Rotary barrel, which is equipped with scrapers. In the present process, the first stage is carried out Partial hydration of the anhydrous salts expediently at temperatures below 110 ° C., preferably at 70 to 80 ° C, since hydrolysis occurs when higher temperatures are used immediately occurs to a lesser extent, in addition, certain amounts of metal salts from the apparatus be carried out.

Die zweite Stufe der Teilhydrolyse der in der ersten Stufe bei niedrigeren Temperaturen teilhydratisierten Produkte erfolgt dann bei wenig höheren Temperaturen oberhalb 110° C, vorzugsweise bei 110 bis 130° C. Diese Arbeitstemperaturen erwiesen sich gegenüber den Temperaturen von 150 bis 170° C bei dem obengenannten bekannten trockenen Verfahren als wesent-The second stage of the partial hydrolysis of those partially hydrated in the first stage at lower temperatures Products are then made at slightly higher temperatures above 110 ° C, preferably at 110 to 130 ° C. These working temperatures turned out to be compared to the temperatures of 150 to 170 ° C in the case of the above known dry processes as essential

:h günstiger, da sonst größere Mengen an Metalllzen aus der Apparatur weggeführt werden, welche e entstehende Salzsäure, die nach bekannten Verhren wieder gewonnen werden kann, verunreinigen. Ferner ist es bei vorliegendem Verfahren möglich, e Wasseranlagerung mengenmäßig so zu steuern, iß. die Mol-Verhältnisse AlCl3:H2O etwa 1:1,0 s 1:2,5 betragen, wobei im Gegensatz zu dem .'kannten Verfahren das Hexahydrat nicht gebildet id zur Hydrolyse eingesetzt zu werden braucht, mdern gleich von einer niedrigeren Hydratationsufe ausgegangen wird.: h cheaper, since otherwise larger amounts of metal salts are carried away from the apparatus, which contaminate the hydrochloric acid formed, which can be recovered according to known methods. Furthermore, with the present method it is possible to control water accumulation in terms of quantity in such a way that iß. the molar ratios AlCl 3 : H 2 O are about 1: 1.0 s 1: 2.5, whereby, in contrast to the known process, the hexahydrate is not formed and needs to be used for hydrolysis, but a lower one Hydration level is assumed.

Durch Variieren der aufgegebenen, in hohem Verilungszustand befindlichen Wassermenge sowie der ydrolysedauer und -temperatur können somit basihe Chloride der verschiedensten Bruttozusammentzung erhalten werden, wie aus Beispiel 2 zu ersehen t. By varying the amount of water given in, which is in a high state of dilution, as well as the duration and temperature of hydrolysis, basic chlorides of the most varied gross compositions can be obtained, as can be seen from Example 2 .

Die beiden Verfahrensschritte können in einem der mehreren Reaktionsgefäßen ausgeführt werden. ür eine kontinuierliche Arbeitsweise erweist es sich s zweckmäßig, die wasserfreien Salze im Gegenrom mit Wasserdampf zu behandeln.
Das Verfahren ist nicht nur auf reine Chloride, mdern auch auf Chloridgemische anwendbar. So innen z. B. die bei der Chlorierung von Eisenlizium-Legierungen anfallenden Rückstände, welche 1 wesentlichen aus einem AlCl3 — FeCl3-Gemisch B. mit dem Mol-Verhältnis 2:1 bestehen, nach fliegendem Verfahren behandelt werden. Man erhält -ibei ein Gemisch basischer Chloride des Eisens und is Aluminiums (s. Tabelle, Versuch 7, bei welchem is Eisen in Aluminiumäquivalente umgerechnet urde).
The two process steps can be carried out in one of the several reaction vessels. For a continuous mode of operation it proves to be expedient to treat the anhydrous salts in countercurrent with steam.
The process is not only applicable to pure chlorides, but also to chloride mixtures. So inside z. B. the residues resulting from the chlorination of iron-silicon alloys, which 1 essentially consist of an AlCl 3 - FeCl 3 mixture B. with a molar ratio of 2: 1, are treated by an on-the-fly method. -Ibei a mixture obtained basic chlorides of iron and aluminum is (s. Table, Experiment 7, wherein iron is in aluminum equivalents converted urde).

Die nach dem Verfahren erhaltenen basischen hloride stellen frei fließende Pulver dar, die sich nach Basizität unter mehr oder weniger Wärme- :twicklung gefahrlos in Wasser lösen lassen. Diese isungen können für alle seither üblichen Zwecke !gesetzt werden, insbesondere auf dem Gebiet der Abwasserreinigung, bei welcher durch deren Zugabe zum Klärgut durch die pH-Verschiebung die Hydroxyde ausgefällt werden und eine wesentliche Verkürzung der Trockenzeit des Klärschlammes bewirkt wird.The basic chlorides obtained by the process are free-flowing powders that are after basicity with more or less heat development: let it dissolve safely in water. These Settings can be used for all purposes that have been customary since then, especially in the field the wastewater treatment, in which by adding them to the sewage due to the pH shift the Hydroxides are precipitated and causes a significant shortening of the drying time of the sewage sludge will.

Beispiel 1example 1

In einer Kugelmühle werden 200 g wasserfreies Aluminiumchlorid mit 54 ml Wasser, welches innerhalb einer Stunde verdampft und der entstehende Dampf auf etwa 1500C überhitzt wird, behandelt. Dabei wird das Reaktionsgut auf einer Temperatur von 70 bis 80°C gehalten und danach 1,5 Stunden auf oberhalb 110° C erhitzt.In a ball mill, 200 g of anhydrous aluminum chloride are treated with 54 ml of water, which evaporates within an hour and the resulting steam is superheated to about 150 ° C. The reaction mixture is kept at a temperature of 70 to 80.degree. C. and then heated to above 110.degree. C. for 1.5 hours.

337 g (= 96,5% der Theorie) frei fließendes weißes Pulver werden erhalten, das einen Aluminiumgehalt von 23,2% und einen Chlorgehalt von 45,6% aufweist.337 g (= 96.5% of theory) of free-flowing white powder are obtained which have an aluminum content of 23.2% and a chlorine content of 45.6%.

Beispiel 2Example 2

Bei gleicher Arbeitsweise wie im Beispiel 1 werden unter Variierung der aufgegebenen Wassermenge, der Hydrolysedauer und -temperatur folgende basischen Chloride erhalten:Using the same procedure as in Example 1, varying the amount of water added, the hydrolysis time and temperature obtained the following basic chlorides:

MolverhältnisMolar ratio Hydrolysehydrolysis TempeTempe ReaktionsproReaction pro 11 2,02.0 Versuchattempt AlCl3: H2OAlCl 3 : H 2 O raturrature duktduct 11 1,61.6 Nr.No. Dauerduration ("C)("C) AtomverhältnisAtomic ratio 11 1,51.5 130130 Al: ClAl: Cl 11 1,31.3 1 :1,01: 1.0 (Std.)(Hours.) 110110 11 1,01.0 11 1:2,01: 2.0 1,51.5 110110 11 1,51.5 22 1 :2,01: 2.0 1,01.0 125125 11 1,31.3 33 1:1,51: 1.5 1,51.5 150150 44th 1:2,01: 2.0 1,51.5 120120 55 1:2,51: 2.5 2,02.0 130130 61)2)6 1 ) 2 ) 1:2,01: 2.0 1,01.0 71)7 1 ) 1,01.0

') FeSi-Chlorierungsrückstand;') FeSi chlorination residue;

Molverhältnis AlCl3 : FeCl3 = 2:1.
2) Ohne vorhergehende Hydratation.
AlCl 3 : FeCl 3 molar ratio = 2: 1.
2 ) Without previous hydration.

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung basischer Chloride des Aluminiums und/oder Eisens durch Hydrolyse der entsprechenden Chloride, dadurch gekennzeichnet, daß die wasserfreien Chloride in einer ersten Stufe mit Wasserdampf oder überhitztem Wasserdampf oder fein verdüstern Wasser bei Temperaturen unter 110° C, insbesondere bei etwa 70 bis 80° C, teilweise hydratisiert werden und die weitere Hydrolyse anschließend in einer zweiten Stufe bei Temperaturen oberhalb 110° C, insbesondere bei 120 bis 130° C, vorgenommen wird.1. Process for the production of basic chlorides of aluminum and / or iron by hydrolysis the corresponding chlorides, characterized in that the anhydrous chlorides in a first stage with steam or superheated steam or finely atomize Water can be partially hydrated at temperatures below 110 ° C, especially at about 70 to 80 ° C and then the further hydrolysis in a second stage at temperatures above 110 ° C, in particular at 120 to 130 ° C, made will. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wasserfreien Chloride bis zu einem Molverhältnis AlCl3: H2O von etwa 1 :1,0 bis 1 :2,5 hydratisiert werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the anhydrous chlorides are hydrated up to a molar ratio AlCl 3 : H 2 O of about 1: 1.0 to 1: 2.5. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilhydratisierung und/oder die Hydrolyse des teilhydratisierten Produktes in Geräten mit Zerkleinerungseffekt vorgenommen wird.3. Process according to Claims 1 and 2, characterized in that the partial hydration and / or the hydrolysis of the partially hydrated product in devices with a comminution effect is made. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserfreie Chlorid im Gegenstrom mit Wasserdampf oder mit verdüstern Wasser behandelt wird.4. Process according to claims 1 to 3, characterized in that the anhydrous chloride is treated in countercurrent with steam or with atomized water. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilhydratisierung des wasserfreien Chlorids und die Hydrolyse des teilhydratisierten Produktes in einem Drehrohr mit verschiedenen Temperaturzonen erfolgt.5. Process according to claims 1 to 4, characterized in that the partial hydration of the anhydrous chloride and the hydrolysis of the partially hydrated product in a rotary kiln with different temperature zones.
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