AT149967B - Verfahren zur Herstellung von Aluminium. - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Verfahren zur Herstellung von Aluminium. 



   Die Herstellung von Aluminium geschieht bisher ausnahmslos auf elektrolytischem Wege, indem reines, fein verteiltes Aluminiumoxyd in Kryolith und Natriumchlorid aufgelöst und das so erhaltene Bad der Elektrolyse unterworfen wird. An der Kathode scheidet sich dann das Aluminium in flüssiger Form ab. An der Anode entwickelt sich Sauerstoff, der die Elektroden angreift. Zur
Gewinnung von 1 kg Aluminium sind   23. 5 kWh erforderlich.   Dieser theoretische Wert wird jedoch in der Praxis nicht erreicht und der wahre Energieverbrauch ist 28-30   kwh   pro 1 kg Aluminium.
Es ist bereits versucht worden, Aluminium durch Reduktion von Aluminiumoxyd mittels Kohle bei hoher Temperatur herzustellen. Auch ist vorgeschlagen worden, diese Reduktion in einem Wasser- stoffstrome vorzunehmen.

   Diese Versuche scheiterten jedoch, indem die Ausbeute an Aluminium ausserordentlich klein war und sich in der Hauptsache Aluminiumkarbid bildete. 



   Gemäss vorliegender Erfindung gelingt es, Aluminium durch Reduktion seines Oxydes mit
Kohle in einem elektrischen Ofen zu erzeugen, wenn man die Reduktion in einer Atmosphäre von strömendem Schutzgas bei einer Temperatur vornimmt, bei welcher Aluminium verdampft. Das strömende Schutzgas umhüllt die Aluminiumteilchen und befördert sie aus der Reaktionszone, gleichzeitig werden die Reaktionsgase durch das Schutzgas verdünnt. Sobald die Aluminiumteilchen mit den sie tragenden Schutz-und Reaktionsgasen die Reaktionskammer verlassen haben, werden sie gemeinsam mit diesen Gasen abgekühlt, so dass eine Oxydation des Aluminiums durch Kohlenoxyd verhindert wird. Durch eine entsprechende Ausbildung der Reaktionskammer des elektrischen Ofens kann der Weg, den die Aluminiumteilchen (der Aluminiumdampf) zurücklegen, sehr kurz gemacht werden.

   Durch diese Massnahmen wird die Reoxydation des Aluminiums und die Karbidbildung vermieden. 



   Als Schutzgas hat sich besonders Wasserstoff bewährt. Bei der hohen Ofentemperatur bilden sich durch Einwirkung von Wasserstoff und Kohle beträchtliche Mengen Acetylen, das bekanntlich stark reduzierend wirkt. Die Acetylenbildung erfolgt auf Kosten der zugeführten elektrischen Energie, da die Reaktion endothermisch verläuft. Doch ist dies kein Verlust an Energie, denn bei der Mithilfe dieses beim Prozess sich bildenden Gases für die Reduktion des Aluminiumoxydes gewinnt man die aufgewendete Energie zurück. Wird Acetylen bei der Reaktion aufgebraucht, so verschiebt sich das Temperaturgleichgewicht zwischen Wasserstoff, Kohle und Acetylen, somit entsteht sofort wieder Acetylen.

   Der bei der Spaltung von Acetylen entstehende Wasserstoff reagiert mit der Kohle unter neuerliche   Acetylenbildung.   Eine weitere Beschleunigung wird dadurch erzielt, dass Acetylen als Gas leichter zu den Aluminiumoxydteilen gelangt als der feste Kohlenstoff. Die Menge des Schutzgases für den Transport des Aluminiumdampfes und für die Verdünnung der Reaktionsgase braucht keineswegs gross zu sein. Infolge des kleinen Molekulargewichtes des Wasserstoffes ist die Durchschnittsgeschwindigkeit der Wasserstoffteilchen wesentlich grösser als die des Kohlenoxydes und des Aluminiumdampfes. Wasserstoff füllt somit den Raum mehr aus als Kohlenoxyd. Es genügt daher schon ungefähr die doppelte Menge von Wasserstoff bezogen auf Kohlenoxyd, um die Aluminiumteilchen zu   schützen.   



   In der beiliegenden Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Verfahrens und der Einrichtung schematisch dargestellt. 



   Fig. 1 zeigt einen vertikalen Schnitt des Ofens und Fig. 2 einen horizontalen. Der Ofen 1 ist mit einer Metallhülle 2 luftdicht abgeschlossen. Der Aufsatz 3 enthält ein rotierendes Sieb 4, in dem sich die Charge zerkleinert und gemischt befindet. Das Sieb führt soviel Charge dem Ofen zu, als aus demselben verdampft. Durch das Rohr 5 strömt Wasserstoff in vorbestimmter Menge ein und gelangt 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 gemeinsam mit der Charge durch den Kanal 6 in den langgestreckten Reaktionsraum   7,   der die Gestalt einer Rinne hat. Der Reaktionsraum ist in bekannter Weise mit einem feuerfesten Material ausgekleidet, diese Wandung ist durch eingebaute Kühlräume 8 vor allzu grossem Temperaturanstieg geschützt. 



  Der elektrische Strom gelangt durch die Zuleitungen 9 und die Elektroden 10 in die Charge, wodurch   dieselbe als Widerstand hoch erhitzt wird. Oberhalb dieses Reaktionsraumes befindet sieh ein rotierender   wassergefüllter Zylinder 11, der die vorbeiziehenden Schutz-und Reaktionsgase sowie das mitgeführte dampfförmige Aluminium so weit abkühlt, dass das Kohlenoxyd dieses nicht mehr oxydieren kann. 



  Der am Kühlzylinder sich absetzende feinkristalline Aluminiumschnee wird durch einen beweglichen
Schaber 12 abgekratzt. Im Kanal 13 befindet sich eine rotierende Schnecke 14, die das Absetzen des Aluminiums begünstigt und dasselbe als feinkristallines Pulver zu dem Sammelraum 15 befördert. 



  Dieser wird zweckmässig durch Wasser od. dgl. gekühlt, um das darin aufgespeicherte Aluminium auf niedriger Temperatur zu halten. Ein Filter 16 sammelt die letzten Reste von Aluminium, von wo dasselbe durch Klopfen in den Sammelraum gebracht wird. Das durch 17 abströmende Gemisch von Wasserstoff und Kohlenoxyd wird in bekannter Weise vom Kohlenoxyd befreit und es gelangt so der gewonnene reine Wasserstoff wieder als Schutzgas in den Ofen. Aus dem Vorratsbehälter 15 kann das dort angesammelte Aluminium von Zeit zu Zeit durch den Deckel entnommen werden. Der Antrieb der Schnecke erfolgt zweckmässig durch ein Antriebsrad-19. Der gewonnene Aluminiumschnee kann für viele Zwecke direkt Verwendung finden, z. B. in der Pyrotechnik oder für die Zubereitung von Anstrichfarben od. dgl. mehr.

   Für Giessereien ist es   zweckmässiger,   den Schnee auf Barren zu   erschmelzen.   



   Die Reduktion von Aluminiumoxyd gemäss vorliegendem'Verfahren kann auch durch Acetylen allein im Gemenge mit dem Schutzgas, also ohne Kohle oder mit einer ganz geringen Menge an Kohle durchgeführt werden. Für diesen Prozess benötigt man kaum die Hälfte an elektrischer Energie wie beim bisherigen elektrolytischen Verfahren. Man verbraucht wenig Kohlenelektroden, man braucht kein chemisch reines und fein verteiltes Aluminiumoxyd. Das Aluminiumoxyd kann auch gewisse Verunreinigungen haben, vorausgesetzt, dass dieselben bei der Reduktion mit dem Aluminium nicht mitdestillieren. Auch gestaltet sieh das erfindungsgemässe Verfahren durch Benutzung von Wechselstrom einfacher, auch die Installationskosten sind wesentlich geringer als bei Benutzung von Gleichstrom, auf den man bei der Elektrolyse angewiesen ist. 



   Bei Verwendung von genügend reiner Kohle oder bei Verwendung von Acetylen zur Reduktion erhält man sehr reines Aluminium, da es nach der Reduktion destilliert wird. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Aluminium durch Reduktion von Aluminiumoxyd mit Kohle oder Kohlenwasserstoffen in einem Wasserstoffstrome als Schutzgas, dadurch gekennzeichnet, dass das gebildete und verdampfende Aluminium vom Schutzgas umhüllt, so vor Angriff durch Kohle und Kohlenoxyd geschützt, aus dem Reaktionsraum fortgeführt und in einem Lagerraum abgesetzt wird.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Schutzgas auch das Reaktionsgas Acetylen verwendet wird, eventuell in Gegenwart von etwas Kohle.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzgas und die bei der Reaktion entstehenden Gase mit dem Aluminiumdampf auf eine rotierende Kühlfläche aufstossen und dort so stark abgekühlt werden, dass Aluminium nicht mehr oxydiert werden kann, wobei Aluminium zum grössten Teil kristallinisch (Schnee) niedergeschlagen wird und durch eine Abnahmevorrichtung von der Kühlfläche abgenommen und dem Sammelraum zugeführt wird.