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Verfahren zur Gewinnung der im gebrauchten Ofenfutter der Aluminium-Elektrolyse-Schmelzofen enthaltenen Aluminium-Fluor-Verbindungen.
Zur Auskleidung der zur Gewinnung von Aluminium durch Elektrolyse benutzten Schmelzöfen verwendet man bekanntlich ein Kohlefutter. Dieses Kohlefutter der Aluminium-Elektrolyse-Schmelz- öfen reichert sich mit der Zeit an Substanzen, die in den Schmelzbädern enthalten sind, z. B. an Kryolith oder Tonerde, an und muss dann ausgewechselt werden.
Es wurde nun gefunden, dass man aus einem derartigen zum Zweck der Aluminiumgewinnung nicht mehr verwendbaren Ofenfutter auf einfache Weise die darin angereicherten Aluminiumverbindungen zurückgewinnen und gleichzeitig wieder in verwertbare Form überführen kann. Zu diesem Zweck wird das Ofenfutter mit wässerigen Lösungen von mineralsauren Salzen des Aluminiums, gegebenenfalls bei gleichzeitiger Anwesenheit freier Mineralsäure oder mit freier Mineralsäure allein zweckmässig in der Wärme ausgelaugt. Der auf diese Weise erhaltene Auszug wird zu AluminiumFluor-Salzen, wie Kryolith u. dgl., weiter verarbeitet.
Folgende Arbeitsweise hat sich als besonders vorteilhaft zur Aufarbeitung der im Ofenfutter der Aluminium-Elektrolyse-Schmelzöfen angereicherten Aluminiumverbindungen erwiesen.
Man zieht das gemahlene Ofenfutter mit Aluminiumsalzlosung in der Wärme aus oder, da meist genügend AIOg im Futter enthalten ist, mit verdünnter Mineralsäure und verrührt den so erhaltenen Auszug mit Flusssäure und Kochsalzlösung in solchem Verhältnis, dass sich Kryolith bildet, z. B. nach folgender Gleichung :
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salzlösung oder zum direkten Ausziehen des Ofenfutters verwendet, wenn letzteres bereits, wie es meistens der Fall ist, die entsprechende Menge Al203 enthält.
Beispiel 1 : 500 leg gemahlenes Ofenfutter, welche 2101cl Kryolith enthalten, werden mit 2500l4'1% Al203-haltiger Aluminiumchloridlösung in der Wärme verrührt. Gegenwart freier Mineralsäure beschleunigt den Lösungsvorgang. Die filtrierte Lösung wird mit 360 kg Steinsalz sowie 800 kg 30% iger Flusssäure verrührt, wodurch Kryolith ausfällt. Es werden 635 kg reiner Kryolith erhalten, wovon rund 205 kg dem Ofenfutter entstammen.
Beispiel 2 : 300 gemahlenes Kohlefutter, welche 99 kg Kryolith sowie 81 Tonerde ent-
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fast fluor-und tonerdefrei. Die filtrierte Lösung wird zweckmässigerweise auf Kryolith weiter verarbeitet, indem sie mit 1600 leg 25%iger Sole und 532 kg 32%iger Flusssäure verrührt wird. Es werden so 402 leg reiner Kryolith erhalten, wovon auf Grund der zugesetzten Menge HF rund 98 kg Kryolith sowie die gesamte Tonerde der 402 kg Kryolith dem Ofenfutter entstammen.
Beispiel 3 : 350 leg gemahlenes Kohlefutter, welche 115 leg Kryolith sowie 111 Tonerde enthalten, werden mit 1520 kg 25% iger Schwefelsäure unter Dampfzufuhr ausgezogen und dann filtriert.
Der ungelöste schwarze Kohlefutterrückstand ist praktisch fluorfrei und enthält nur wenig überflüssige Tonerde. Die klare Lösung des Auszuges wird beispielsweise so auf Kryolith weiterverarbeitet, dass
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Elektrolyse-Schmelzöfen arbeitet in der Weise, dass der gemahlene Rückstand zunächst mit Alkali- lösung versetzt und dann mit dieser zum Sieden erhitzt wird, worauf nach Abtrennung der erhaltenen
Lösung der darin enthaltene gelöste Kryolith durch Säurezusatz ausgefällt wird.
Dieses Verfahren besitzt jedoch wesentliche Nachteile gegenüber dem erfindungsgemässen Ver- fahren. Das Kohlefutter enthält bekanntlich nicht nur Kryolith, sondern auch Aluminium und
Aluminiumverbindungen, wie Tonerde u. dgl. Soweit sich diese Stoffe in der Alkalilauge auflösen, gelangen sie zwar aus dem Kohlefutter in die erhaltene Lösung. Sie werden aber bei Säurezusatz nicht als Kryolith ausgefällt, sondern bleiben entweder in Lösung oder verunreinigen in Gestalt von anders- artigen Fällungsprodukten den sich abscheidenden Kryolith. Ferner bietet die für die Wirtschaftlich- keit des Verfahrens wichtige Regeneration der Mutterlauge hier erhebliche Schwierigkeiten und
Umstände.
Im Gegensatz hiezu wird nach dem erfindungsgemässen Verfahren alles aluminiumhaltige
Material gleich welcher Verbindungsform, durch die Behandlung mit saurer Aluminiumsalzlösung oder mit Säure aus dem Kohlefutter herausgeholt. Durch den anschliessenden Zusatz von Flusssäure und
Kochsalz werden dann zwei Prozesse in einem vereinigt : Es findet nämlich gleichzeitig die Ausfällung des gesamten Aluminiumgehalts der Lösung in Form von Kryolith oder andern Aluminium-Fluor-
Doppelverbindungen statt, und ausserdem wird durch denselben Vorgang auch die Regeneration der
Lösung erreicht, indem sich freie Mineralsäure bildet, auf Grund deren die Mutterlauge sofort wieder zur Behandlung neuer Mengen von Kohlefutter bereit ist.
Besondere Zusatzstoffe oder Verfahren zur
Regeneration der Lösung sind hier also nicht erforderlich.
Es war weiterhin bekannt, dass sich aluminiumhaltige Schmelzrückstände mit Säuren auslaugen und die erhaltenen Auszüge weiter auf Aluminium-Fluor-Verbindungen verarbeiten lassen. Diese Sehmelzrückstände sind aber keineswegs in Vergleich zu stellen mit dem Kohlefutter der AluminiumElektrolyse-Schmelzöfen. Denn die in diesem Kohlefutter enthaltenen Aluminiumverbindungen sind durch vielfaches und längere Zeit wiederholtes Glühen selbst geschmolzen und kalziniert worden und befinden sich demgemäss in einem Zustande, von dem jeder Chemiker annehmen musste, dass eine Auflösbarkeit solcher Verbindungen in Säuren von vornherein nicht in Frage kommt.
Dagegen versteht man unter Aluminiumsehmelzrückständen Rückstände von der Ausschmelzung des Aluminiums, die also selbst nicht zu so hoher Temperatur erhitzt oder gar geglüht worden sind, dass sie dadurch selbst geschmolzen und damit säureunlöslich wurden.
Durch die vorliegende Erfindung wird demgegenüber gezeigt, dass es möglich ist, das Säurebehandlungsverfahren auf das Kohlefutter anzuwenden, und dass die Anwendung dieses Verfahrens zu einer technisch unvergleichlich vorteilhafteren Verarbeitungsmöglichkeit des Kohlefutters führt, als sie nach dem bekannten alkalischen Verfahren ermöglicht wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Gewinnung der im gebrauchten Ofenfutter der Aluminium-ElektrolyseSchmelzöfen enthaltenenAluminium-und Fluor-Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, dass das Ofenfutter mit der wässerigen Lösung einer Mineralsäure oder eines mineralsauren Aluminiumsalzes oder des Gemisches beider zweckmässig unter Anwendung von Wärme ausgelaugt und dass in an sich bekannter Weise durch Zusatz von Flusssäure und Kochsalzlösung das im Auszug enthaltene Aluminium und Fluor in Form der gewünschten Verbindung, z. B. als Kryolith, ausgefällt wird.