Соли алюминия. 
Соединения алюминия и алюминатные растворы

Сульфат алюминия Al2(SO4)3 (безводный) устойчив выше 104 0С. При обычной температуре устойчив кристаллогидрат A12(SO4)3 * 18Н2О, а ниже 9,5 °С — A12(SO4)3 * 27Н2О.

При нагреве до 600 °C безводный сульфат алюминия начинает разлагаться:

Al2(SO4)3 = Al2O3 + 3SO3.

Разложение протекает очень медленно и заканчивается при температуре около 1200 °C. В присутствии восстановителя (СО, Н2 и др.) разложение ускоряется и заканчивается при более низкой температуре.

Сульфат алюминия хорошо растворяется в воде, с повышением температуры растворимость его увеличивается.

Сырьем для получения сульфата алюминия в промышленности служит глина. Глину обжигают при 700 — 800 °C, а затем обрабатывают 75% - ной серной кислотой при 100 — 117 °C. Раствор сульфата отделяют от нерастворивщегося остатка и упаривают. При охлаждении упаренного раствора из него выпадают кристаллы Al2(SO4)3*I8H2O [12]. Этим способом получают очищенный сульфат алюминия. Неочищенный продукт получают, обрабатывая необожженную глину концентрированной серной кислотой при 100 — 105 °C.

Алюминиевые квасцы образуются при добавке к раствору сульфата алюминия сульфатов одновалентных оснований. Химическая формула квасцов — Me2SO4 * Al2(SO4)3 * 24Н2О, где Me —катион одновалентного металла (К, Na и др.) или NH4+.

Алюминиевые квасцы хорошо растворяются в горячей воде. С понижением температуры их растворимость резко падает. Это свойство алюминиевых квасцов может быть использовано для очистки гидроокиси алюминия от соединений железа и других примесей. При кристаллизации алюминиевых квасцов из насыщенного раствора примеси в осадок не переходят, а остаются в растворе.

Гидроокись алюминия из квасцов выделяется при обработке их аммиачным раствором:

(NH4)2 SO4*Al2(SO4)3 * 24H2O + 6NH4OH = 2Al (ОН)3 + 4(NH4)2SO4 + 24H2O.

Нитрат алюминия Al (NO3)3 при температуре от — 16 до 70 °C устойчив в виде кристаллогидрата Al (NO3)3 * 9Н2О. При 75 — 105 °C из его водных растворов выделяется Al (NO3)3*8Н2О, выше 105 °C — Al (NO3)3*6H2O.

Добавка к раствору нитрата азотной кислоты снижает его растворимость. В зависимости от концентрации свободной азотной кислоты изменяется состав кристаллогидратов, выпадающих из раствора.

При нагреве до 135 °C Al (NO3)3 * 6Н2О начинает разлагаться с выделением окислов азота и паров воды. Удаление окислов азота заканчивается при 300 — 400 °C, в остатке остается окись алюминия.

В промышленности нитрат алюминия получают растворением гидроокиси алюминия в азотной кислоте. Раствор нитрата упаривают. При охлаждении, а также при добавке к упаренному раствору азотной кислоты из него выкристаллизовывается Al (NO3)3*9H2O.

Хлористый алюминий АlСl3 получают хлорированием обезвоженного каолина, боксита или окиси алюминия в присутствии восстановителя при температуре около 1000 °С:

Аl2О3 * 2SiO2 + 3С + 3С12 = 2А1Сl3 + 3СО + 2SiO2.

При нагреве до 180 °C А1С13 возгоняется, не плавясь.

Хлористый алюминий хорошо растворяется в воде. Из пересыщенного раствора А1С13 кристаллизуется в виде кристаллогидрата А1С13*6Н2О. Насыщением раствора хлористым водородом можно практически полностью перевести хлорид алюминия в осадок.

Получить безводный А1С13 нагревом А1С13 * 6Н2О не удается, так как происходит гидролиз хлорида с образованием окиси алюминия, хлористого водорода и паров воды:

2 (А1С13 * 6H2O) = А12О3 + 6HCI + 9H2O.

Указанная реакция протекает при температуре около 180 °C [4−5].

Нитрид алюминия AlN получает нагревом алюминия вместе с аммиаком:

2Al +NH3 = 2AlN + 3H2.

Чистый нитрид алюминия представляет собой белый порошок, устойчивый до 2000 °C.

Нитрид алюминия может быть также получен нагревом смеси окиси алюминия или боксита с углем до 1700 °C и выше в токе азота:

Аl2О3 + 3С + N2 = 2A1N + 3СО.

В щелочном растворе нитрид алюминия разлагается с образованием аммиака и алюмината натрия:

A1N + NaOH + 2Н2О = NaAlO2 + NH4OH.

Из раствора алюмината натрия может быть выделена гидроокись алюминия и регенерирована щелочь. Переработка боксита через нитрид алюминия предлагалась в свое время для получения гидроокиси алюминия и аммиака.

Сульфид алюминия A12S3 может быть получен нагревом окиси алюминия вместе с сульфидом другого металла в присутствии восстановителя:

Аl2О3 + 3FeS + 3С = Al2S3 + 3Fe + 3СО.

Сульфид алюминия плавится при 1100 °C; в расплавленном состоянии он хорошо растворяет глинозем [14].

При нагревании на воздухе A12S3 сгорает до А12О3 и SO3. Водой он полностью разлагается по реакции.

A12S3 + 6Н2О = 2Al (ОН)3 + 3H2S.

На приведенных реакциях получения сульфида алюминия и его разложения водой основан способ получения глинозема, предложенный Хаглундом.

Шихта, состоящая из боксита, кокса, пирита FeS2 и железного скрапа, вводится в электропечи при 1500 — 1600 °C.

Пирит плавиться в шихту из расчета образования около 20% Al2S3 от Al2O3, содержащегося в шихте. Непрореагирвавшая окись алюминия растворяется в сульфиде алюминия [14].

Наряду с сульфидно-глиноземным шлаком в печи образуется ферросплав, в который переходит восстановившееся железо, кремний и титан. Большая разность удельных весов между ферросплавом и шлаком позволяет выпускать их из печи отдельно.

При последующей обработке остывшего шлака водой сульфид алюминия разлагается с образованием гидроокиси алюминии и сероводорода, а окись алюминия остается без изменения.

Окись алюминия отделяют от гидроокиси в классификаторе.

Так как гидроокись алюминия загрязнена примесями и очень дисперсна, то ее возвращают в шихту восстановительной плавки.