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Verfahren zur Herstellung von Natrium-Lithiumfluoraluminaten die zur unmittelbaren Verwendung in elektrolytischen Bädern für die Aluminiumerzeugung geeignet sind Die Erfindung bezieht sich auf ein neues für die Verwendung in elektrolytischen Bädern zur Aluminiumerzeugung geeignetes Erzeugnis und auf die Zubereitung dieses Erzeugnisses.
Insbesondere besteht dieses Erzeugnis aus Natrium- und Lithiumfluoraluminat, in welchem das Natrium, das Lithium, das Aluminium und das Fluor in passenden, im voraus festgesetzten Prozentsätzen enthalten sind, so dass es für die direkte Verwendung in den elektrolytischen Bädern zur Aluminiumerzeugung, zum Zwecke die Betriebsverhältnisse der Bäder selbst zu verbessern und deren Betriebskosten zu verringern, geeignet ist.
Das metallische Aluminium wird heute auf industriellem Wege durch Schmelzflusselektrolyse erzeugt, indem Aluminiumoxyd (AlOg) elektrolysiert wird, das in einem Schmelzbar von Fluoriden (Konzentration Aluminiumoxyd im Bad 2-6 Gew.-lo) gelöst wird, wobei diese Fluoride aus Kryolith (NaAlF) und Aluminiumfluorid (AIF) bestehen.
Um die Elektrolyse zustande zu bringen, wären theoretisch 1, 8 V genügend, praktisch aber ist es notwendig, eine viel höhere Spannung anzuwenden (4, 7-5V), um die verschiedenen sich in der Zelle bildenden Widerstände zu überwinden, die vom Anodeneffekt, von den Verbindungen der Elektroden mit den Stromschienen und vor allem vom Elektrolytwiderstand, der für sich allein 1, 9 V von den angewendeten 4, 7 V verlangt, herrühren. In andern Worten, um 1 kg Aluminium auf elektrolytischem Wege zu erzeugen, werden ungefähr 18 kWh verbraucht, von denen etwa 400/0 allein auf den Elektrolytwiderstand entfallen.
Es ist bekannt, dass, wenn dem Elektrolysenbad eine Lithiumverbindung hinzugefügt wird, wie z. B.
Lithiumkarbonat, Lithiumhydroxyd, Lithiumfluorid oder Lithiumkryolith, der Elektrolytwiderstand abnimmt, so dass deshalb der für die Erzeugung einer gewissen Aluminiummenge nötige Energieverbrauch verringert wird, mit erheblichem wirtschaftlichem Vorteil für das Verfahren. Ausserdem hat man noch andere Vorteile, wie z. B. die Möglichkeit, die Stromdichte und demzufolge die in jeder Zelle erzeugte Aluminiummenge zu erhöhen, die Erstarrungstemperatur des Bades zu senken und deshalb die Möglichkeit, die Zellen bei niedrigeren Temperaturen zu betreiben mit darausfolgender Verminderung der thermischen Verluste, höheren Stromleistungen, kleinerem Anodenverbrauch usw.
Die Anwesenheit von Lithium im Bad verursacht allerdings auch einige Anstände. Zum Beispiel nimmt die Löslichkeit von Aluminiumoxyd (AI203) im Bad mit der Konzentrationserhöhung des Lithiumsalzes im Bad selbst ab ; in einem elektrolytischen Bad, in dem z. B. der Natriumkryolith (Na3AlF 6) voll - ständig durch Lithiumkryolith ersetzt worden ist, ist die Löslichkeit des Aluminiumoxydes so gering, dass die Elektrolyse, wenn nicht unmöglich, so doch sehr schwierig wird.
Demzufolge ist normalerweise das Lithium im Elektrolyt in einer Menge enthalten, die gleich derjenigen Menge ist, die durch Hinzufügung von Lithiumfluorid zum geschmolzenen Elektrolyt in einer Menge zwischen 2 und 20 Grew.-%, vorzugsweise zwischen 3 und 8 Gew. -0/0, d. h. zwischen 0, 8 und 2,15go, wenn als Lithium ausgedrückt, entstehen würde.
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Es ist auch bekannt, dass die Zusammensetzung eines elektrolytischen Bades sich mit der Zeit ver- ändert, durch Verluste, die durch das Schleppen im Rauch und durch Verflüchtigung seiner Bestandteile hauptsächlich infolge der hohen Temperatur (über 900 C) bei der Elektrolyse entstehen ; die Verluste stellen sich auf 4 kg der Bestandteile, die das Bad bilden, für je 100 kg des erzeugten Aluminiums. Es ist deshalb notwendig, immer wieder die anfängliche Zusammensetzung des Bades durch periodische Hinzufügung der Bestandteile herzustellen. Unter normalen Bedingungen, d. h. wenn die Elektrolyse in einem Bad ausgeführt wird, welches einfach aus Natriumkryolith (NaAlFg) und Aluminiumfluorid (AIF.) besteht, ist es notwendig, periodisch der Zelle diese zwei Verbindungen beizufügen.
Wenn dagegen auch in Anwesenheit von Lithiumsalzen gearbeitet wird, wird es notwendig sein, periodisch auch letztere hinzuzufügen.
Die periodische Zugabe irgend eines Lithiumsalzes in ein überwiegend aus Natriumkryolith bestehendes Bad verursacht, aus den bereits angeführten Gründen, schwere Anstände, die z. B. auf die unumgänglichen Veränderungen zurückzuführen wären, die man örtlich in der Konzentration des Lithiumsalzes im Bad hätte, mit nachfolgender örtlicher und periodischer Verminderung der Löslichkeit der Tonerde, sowie Änderungen der elektrischen Leitfähigkeit und der Dichte des Schmelzbades, u. zw. in der Gegend, wo das Lithiumsalz eingesetzt wird. Alle diese Erscheinungen stören das Gleichgewicht der Elektrolyse eine gewisse Zeit lang, bis die Verhältnisse zwischen den Badbestandteilen wieder hergestellt sind. u. zw. bis das Lithiumsalz sich nicht gleichmässig im Schmelzbad verteilt hat.
Diesen bereits beschriebenen Anständen fügt sich derjenige hinzu, der davon herrührt, dass, wenn in die Zellen ein reines Lithiumsalz eingeführt wird, die Verluste an Lithiumsalz infolge Verflüchtigung und wegen der mechanischen Verluste, die in den Ladungs-, Entladungs- und Zufuhrapparaten und in den Speichern immer vorkommen, viel höher sind. Diese Verluste sind sehr wichtig für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens in Anbetracht der sehr hohen Kosten der Lithiumsalze.
Zweck der Erfindung ist die Erzeugung von Natrium-Lithiumfluoraluminaten, die zur unmittelbaren Verwendung in elektrolytischen Bädern für die Aluminiumerzeugung geeignet sind.
Dieser Zweck wird gemäss der Erfindung durch Verbindungen erreicht, welche aus Fluor, Aluminium, Lithium und Natrium bestehen, d. h. Lithium-Natriumfluoraluminat, in welchem die Bestandteile in den geeigneten Verhältnissen enthalten und chemisch zusammen verbunden sind, die man im elektrolytischen Bad erhalten will.
Dieses Natrium-Lithiumfluoraluminat ist keine mechanische Mischung der entsprechenden einfachen Fluoraluminate, noch der entsprechenden Kryolithe, sondern eine chemische Verbindung mit eigenen Eigenschaften, insbesondere auch Gittereigenschaften. Wenn dieses Erzeugnis der röntgenographischen Analyse gemäss den Standardmethoden der Analyse unterworfen wird, zeigt das Spektrum Linien, die man in den Spektren von Verbindungen, wie Natriumfluorid, Lithiumfluorid, Aluminiumfluorid, Natriumkryolith und Lithiumkryolith nicht antrifft.
Das Erzeugnis, Gegenstand der Erfindung, entspricht derallgemeinenchemischenFormel NaxLi AlzFn, wobei der Prozentsatz von Na zwischen 16, 4 und 32, 4%, derjenige von Lithium zwischen 0, 26 und 5, 14%, derjenige von Al zwischen 13 und 16, 2% und derjenige von F zwischen 54, 5 und 62, 310 beträgt. Um den Nichtspezialisten die chemische Zusammensetzung zu verdeutlichen, kann obige Formel auch in folgender Weise angegeben werden : aLigALj. bNa AlF. cAlF . Beispielsweise, eine Verbindung, in welcher a gleich 1 ist, b gleich 4, 37 und c gleich 0 ist, wird 27, 9% Na, 1, 93% Li, 13, 410 Al und 56, 8% F ent- halten und wird einer Verbindung entsprechen, welche 15% LI. AIF, und 85% Na, AlF, enthält.
Eine Verbindung, in welcher a gleich l, b gleich 14, 6 und c gleich 0 ist, wird 31, 2% Na, 0, 64% Li,
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AlNaAlF enthält.
Eine Verbindung, in welcher a gleich l, b gleich 6, 18 und c gleich 1, 92 ist, wird 26, 3% Na, 1, 28% Li, 15, 2% Al und 57, 2% F enthalten und deshalb einer Verbindung entsprechen, die 10% LigAlF6, 80% NA, AIF, und 101o A1F. enthält.
Die Vorteile, die man infolge Verwendung dieser Fluoraluminate in einer elektrolytischen Zelle, die in Anwesenheit von Lithium arbeitet, erreicht, sind zahlreich und liegen auf der Hand.
Wie bereits erwähnt und durch Beispiele erläutert, kann die Verbindung die gleiche Zusammensetzung der Schmelze haben, so dass beim Einsetzen desselben, um die durch Verflüchtigung der das Bad bildenden Erzeugnisse verursachten Verluste wieder zu ergänzen, keine örtlichen Veränderungen der Badzusammensetzung auftreten werden und alle Anstände, die durch die Verwendung von reinen Lithiumsalzen herstammen und die bereits aufgeführt wurden, vermieden werden.
Die Führung der Zelle wird vereinfacht, da durch eine einzige Behandlung und ohne die verschiede-
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nen Bestandteile getrennt dosieren zu müssen, das Bad wieder in den anfänglichen Stand gebracht wird. Auch die mechanischen Verluste, vor allem was die Lithiumeinheit anbetrifft, die bei weitem die teuerste ist, werden auf das kleinste beschränkt und sind mit weniger Aufwand verbunden, da in den erfindungsgemäss erhaltenen Verbindungen das Lithium immer mit geringeren Prozentsätzen, als diejenigen, die das Lithium in einem seiner reinen Salze hätte, enthalten ist, und folglich wird bei gleichem Gewicht an verlorengegangener Verbindung der Verlust an Lithium immer geringer sein.
Um weiterhin die mechanischen Verluste der erfindungsgemässen Verbindungen zu reduzieren, vor allem während der für die Einführung in die Zellen vorzunehmenden Handlungen, trägt erheblich die Tatsache bei, dass die erwähnten Verbindungen gewöhnlich in Form von Körnern vorliegen, im Gegensatz zu den reinen Lithiumsalzen, die im allgemeinen pulverförmig sind. Auch die Verluste an Lithiumeinheiten infolge thermischer Verflüchtigung werden geringer sein als diejenigen, die sich bei Verwendung von Natriumkryolith und einem Lithiumsalz getrennt ergeben, da in dem Lithium- und Natriumfluoraluminat, Gegenstand der Erfindung, das Lithium chemisch mit den andern Elementen, die das Erzeugnis bilden, gebunden ist, weshalb dieses einen eigenen Schmelzpunkt, schnelle Löslichkeit und Lösungsgleichförmigkeit im Schmelzbad hat.
Um die erfindungsgemäss herzustellenden Lithium-Natriumfluoraluminate zuzubereiten, können als Rohstoffe, passend dosiert, z. B. folgende Verbindungen verwendet werden : Fluorwasserstoffsäure, Aluminiumhydroxyd, Aluminiumoxyd, Aluminiumfluorid, Natriumaluminat, Lithiumaluminat, Natriumfluoraluminat, Lithiumfluoraluminat, Natriumkarbonat, Natriumhydroxyd, Lithiumkarbonate, Lithiumhydroxyd, Natriumfluorid, Lithiumfluorid.
Es ist bekannt, dass, wenn man einfach in Lösung verschiedene Reagenzien mischt, welche Lithium, Natrium, Aluminium und Fluor enthalten, der Niederschlag eines Stoffes stattfinden wird, dessen Zusammensetzung nicht vorauszusehen ist, in Anbetracht der Weitläufigkeit der möglichen Reaktionsgleichgewichte. Diese Gleichgewichte können in der Tat, merkbar und unvorhergesehen, durch Änderungen der Temperatur, bei der die Reaktion erfolgt, durch Änderungen der Konzentration, in der Lösung der verwendeten Reagenzien, durch Änderungen der Behandlungsmodalitäten usw. beeinflusst werden.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Natrium-Lithiumfluoraluminaten, die zur unmittelbaren Verwendung in elektrolytischen Bädern für die Aluminiumerzeugung geeignet sind, wobei Verbindungen des Natriums, Lithiums, Aluminiums und Fluors in dem Gewichtsverhältnis, das dem Gewichtsverhältnis dieser Elemente in der gewünschten Endverbindung entspricht, miteinander zur Reaktion gebracht werden und das dadurch gekennzeichnet ist, dass als Reaktionspartner Verbindungen von Na, Li, Al und F eingesetzt werden, die als Nebenprodukte der Reaktion flüchtige Verbindungen oder Wasser liefern und diese Reaktionspartner in einen geschlossenen Kreislauf von Mutterlaugen eingebracht werden, wo man die Reaktion bis zur vollständigen Umsetzung der Ausgangsprodukte zu dem gewünschten Endprodukt ablaufen lässt,
worauf das gebildete Natrium-Lithiumfluoraluminat ausgetragen wird.
Zur Aufklärung wird nachfolgend eines der möglichen Arbeitsschemata beschrieben. Dieses Arbeits- schema sieht die Verwendung von Aluminiumhydroxyd, wasserfreier Fluorwasserstoffsäure, Lithiumkarbonat und Natriumkarbonat als Rohstoffe vor.
In den mit Rührwerk versehenen Reaktor 1 (Fig. l) werden kontinuierlich Aluminiumhydroxyd, wasserfreie Fluorwasserstoffsäure und die vom Speicher 2 herkommenden Mutterlaugen eingespeist. Das Aluminiumhydroxyd löst sich in der Fluorwasserstoffsäure und bildet eine saure Lösung von Aluminiumfluorid. Die Reaktion ist exothermisch, und die Temperatur der erhaltenen Lösung liegt zwischen 80 und 1200C. Vom Reaktor 1 geht die wegen der Fluorwasserstoffsäure saure Aluminiumfluoridlösung in die Neutralisationsanlage 3 über, in welcher kontinuierlich eine wässerige Suspension einer im Behälter 4 zubereiteten mechanischen Mischung, bestehend aus Lithiumkarbonat und Natriumkarbonat, eingeführt wird. Der Neutralisator wird mittels eines zweckmässigen Systems, durch welches der Lösung Wärme entzogen wird, bei einer Temperatur zwischen 30 und 600C gehalten.
In diesem Neutralisator neutralisieren das Lithiumkarbonat und das Natriumkarbonat die freie anfänglich in der vom Reaktor 1 herkommenden Lösung enthaltenen Fluorwasserstoffsäure, und durch gleichzeitige Reaktion mit dem anwesenden Aluminiumfluorid bilden sie den Niederschlag des gewünschten Natrium-Lithiumfluoraluminates. Dieser Niederschlag wird durch Filtration (Filter 5) von seinen Mutterlaugen getrennt, dann getrocknet und daraufhin bei einer Temperatur zwischen 400 und 5500C kalziniert. Die Mutterlaugen behalten gelöst eine gewisse Menge Lithium, Natrium und Fluor zurück, Mengen, die von der Temperatur, bei welcher der Niederschlag erfolgt, und im allgemeinen von den andern Bedingungen, bei welchen die Reaktion vor sich gegangen ist, abhängen.
Diese Mutterlaugen werden wieder zum Reaktor 1 befördert, indem sie durch den Speicher 2 durchgehen, so dass die in ihnen enthaltenen Mengen Lithium, Natrium und Fluor beim Gleichgewicht den nötigen Puffer bilden, der in der Lage ist, quantitativ als Natrium-Lithium-
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f1uoraluminat sämtliches zum Reagieren eingesetztes Lithium, Natrium, Aluminium und Fluor niederzuschlagen.
Aus obiger Darlegung ist ersichtlich, dass das einzige Erzeugnis, das aus dem System austritt, das Li- thium-Natriumf1uoraluminat ist, das also alles Lithium, Natrium, Aluminium und Fluor enthalten muss, das überhaupt in das System eingeführt wurde. Unter System wird hier der ganze Umfang von Vorgängen verstanden, aus dem das beschriebene Verfahren besteht. Alle Mutterlaugen und folglich alle in ihnen gelösten Bestandteile müssen vollständig in Umlauf gesetzt werden.
Damit alle Mutterlaugen in Umlauf gesetzt werden können und deshalb ihr Volumen konstant erhalten können, genügt es, die in das System hinzugefügte neue Menge zu regulieren (in diesem Fall diejenige, die notwendig ist, um die Lithiumund Natriumkarbonate in Suspension zu halten), so dass diese, zu dem Wasser hinzugefügt, das durch die verschiedenen Reaktionen entsteht, gleich ist, aber nie mehr beträgt, als das aus dem System in Form von Feuchtigkeit des Natrium-Lithiumfluoraluminat-Kuchens herausgebrachte Wasser. Das hat auch den Vorteil, dass Verluste an Reagenzien ausgeschlossen sind, Verluste, die sich im Falle von Lithium wegen der hohen Kosten besonders ungünstig auswirken würden.
Indem in passender Weise die Reihenfolge der Vorgänge abgeändert wird, können als Rohstoffe alle diejenigen Verbindungen von Lithium, Natrium, Fluor und Aluminium verwendet werden, welche gestatten, die Reaktion und/oder die Reihenfolge von verschiedenen Reaktionen im geschlossenen Kreislauf zu verwirklichen, so dass, aus den bereits angeführten Gründen, das einzige austretende Erzeugnis das Natrium-Lithiumfluoraluminat ist, welches die vier Bestandteile Lithium, Natrium, Aluminium und Fluor in den gleichen Verhältnissen enthält, in welchen die erwähnten vier Bestandteile in den eingespeisten Rohstoffen enthalten waren.
An Hand der Fig. 2 wird ein anderes Verfahren beschrieben, das, obwohl andere Rohstoffe verwendet werden, doch ebenfalls die oben angeführten Bedingungen erfüllt und deshalb im Rahmen der Erfindung liegt.
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terlaugen, die vom Speicher 2 herkommen, eingeführt. In den gleichen Reaktor wird kontinuierlich eine im Behälter 3 zubereitete wässerige Suspension von Lithiumfluorid eingeführt. Die Temperatur des Reaktors wird zwischen 40 und 800C gehalten. Nach einer genügenden Konditionierungszeit wird die Trübe filtriert (Filter 4) ; der Kochen aus Natrium-Lithiumfluoraluminat wird getrocknet und bei 400 bis 5500C kalziniert, während die Mutterlaugen vollständig wieder verwendet werden, indem sie durch den Speicher 2 wieder in den Reaktor 1 befördert werden.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden durch die folgenden Beispiele erläutert :
Beispiel 1 : Es soll Natrium-Lithiumfluoraluminat mit folgender Zusammensetzung zubereitet werden : Li0, 64% ; Na 31, 20% : AI 13, 03% ; F55, 13%.
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stammenden Mutterlaugen eingespeist. Die Zusammensetzung der Mutterlauge ist folgende : Li 0, 6 g/l ; Na 2, 15 g/l ; F 2, 55 g/l.
In den Reaktor werden, ebenfalls kontinuierlich, 376 kg/h Aluminiumhydroxyd und 593 kg/h 98% igue Fluorwasserstoffsäure eingespeist. Infolge der exothermen Reaktion stellt sich die Temperatur im Reaktor auf einen Wert von etwa 90 bis 950C ein. Es bildet sich so eine Lösung von Fluoraluminiumsäure, welche durch einen Überlauf in den mit Hartgummi bekleideten Reaktor 3 von 5 m3 gelangt, wohin die im Apparat 4 zubereitete Suspension von Lithium- und Natriumkarbonat eingespeist wird.
Die Zufuhrmenge der Suspension der erwähnten Alkalikarbonate ist folgende : Li CO (98, 50/oig) 34, 7 kg/hi Na CO (980/0ig) 732 kg/h ; H O 583 kg/h.
Die Temperatur beträgt 40 C, und die Konditionierungszeit der Suspension beträgt etwa 2 h.
Die Trübe, welche die Mischung der so gebildeten Fluoraluminate enthält, wird im Filter 5 filtriert.
Es werden so 2000 kg/h feuchten Kuchens (Feuchtigkeit = 500/0) und 2000 kg/h Mutterlaugen getrennt, die die gleiche Zusammensetzung wie die Speisungsmutterlaugen haben, d. h. Li 0. 6 g/l ; Na 2, 15 g/l ; F 2, 55 g/l.
Der filtrierte Kuchen wird getrocknet und bei 5500C kalziniert ; nach der Kalzinierung erhält man
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:Beispiel 2: Es soll Natrium-Lithiumfluoraluminat mit folgender Zusammensetzung hergestellt werden :
Li 3, 22% : Na 24,63%; Al 13,81%; F 58,34%.
Man geht in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise vor, wobei dieselben Apparate verwendet werden.
In den Reaktor 2 werden 2000 kg/h Mutterlaugen eingespeist, die folgende Zusammensetzung haben :
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Infolge der exothermen Reaktion stellt sich die Temperatur auf einen Wert von etwa 90 bis 950C ein.
Die sich durch die Reaktion bildende Fluoraluminiumsäure gelangt durch den Überlauf in den Reak-
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Die Konditionierungszeit der Trübe im Reaktor beträgt etwa 2 h, und die Temperatur bleibt bei 400C.
Durch Filtration werden 2000 kg/h Mutterlaugen getrennt, welche die identische Zusammensetzung wie die Mutterlaugen des Wiederumlaufes haben, und 2000 kg/h feuchte Kuchen (Feuchtigkeit = 50%),
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duzieren, das folgende Zusammensetzung hat :
Li 3,22%; Al 13,81%; Na 24,63%; F 58,34%.
Die von der Filtration herkommenden Mutterlaugen werden wieder in den Vorratsbehälter 2 in Umlauf gesetzt.
Beispiel 3 : Es soll Natrium-Lithiumfluoraluminat mit folgender Zusammensetzung zubereitet werden :
Li1,28% ;Na26,31%;Al15,17%;F57,24%.
Man geht in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise vor und verwendet dieselben Apparaturen.
In den Reaktor 2 werden 2000 kg/h Mutterlaugen gespeist, die folgende Zusammensetzung haben :
Li 0, 55 g/l ; Na 1,50 g/l; F 1,60 g/l.
Es werden ferner 438 kg/h A1 (OH) s und 616 kg/h 98% igue Fluorwasserstoffsäure gespeist. Die Temperatur hält sich auf 950C.
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Wert zwischen 40 - 450C gehalten. Durch Filtration erhält man 2000 kg/h Mutterlaugen von der gleichen Zusammensetzung der Speisungsmutterlaugen, u. zw. :
Li 0, 55 g/l ; Na 1, 50 g/l ; 1, 60 g/l.
Die erwähnten Mutterlaugen werden wieder in den Vorratsbehälter 2 geführt.
Durch Filtration werden 2000 kg/h feuchte Kuchen (Feuchtigkeit = 50%) erzeugt, welche sich nach vorangehender Kalzinierung bei 4800C auf 1000 kg/h des trockenen gewünschten Erzeugnisses von der Zusammensetzung :
Li1,28% ;Na26,31%;Al15,17%;F57,24% reduzieren.
Beispiel 4 : Es soll Lithiumfluoraluminat: Li AlF der Zusammensetzung: Li 12,86%; Al 16,65%; F 70,49% 3 6 zubereitet werden.
Man geht in der im Beispiel 1 beschriebenen und in Fig. 1 dargestellten Weise vor.
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tur stellt sich in dieser Weise auf 950C.
Die Lösung der sich durch die Reaktion bildenden Fluorwasserstoffsäure gelangt durch Überlauf in den Reaktor 3, in den eine Suspension von Lithiumkarbonat gespeist wird.
Die stündliche Leistung der genannten Suspension, welche vom Apparat 4 herkommt, bei dem sie überläuft, ist folgende :
Li2CO3 (98,5%ig) 696 kg/hi H 0 474 kg/h.
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Die Konditionierungszeit beträgt etwa 2 h ; die Temperatur wird auf 400C gehalten.
Die sich so bildende Suspension von Lithiumfluoraluminat wird im Filter 5 filtriert ; die Mutterlaugen (2000 l/h) mit der identischen Zusammensetzung, wie diejenigen der Speisung, kommen wieder in Umlauf. Der Kuchen (2000 kg/h mit Feuchtigkeit = 50ça) wird getrocknet und bei 5300C kalziniert ; man erhält 1000 kg/h des gewünschten Erzeugnisses von folgender Zusammensetzung :
Li 12, 86lo ; Al 16, 65ja ; F 70, 491o.
Beispiel 5 : (s. Fig. 2) Man will 1000 kg/h Natrium-Lithiumfluoraluminat von der Zusammensetzung Lii, 93% ; Na27, 89% ; All3. 40% ; F56. 871o zubereiten.
Zu diesem Zweck werden in einen Hartgummi-Reaktor mit einem Inhalt von 7 m3, vom Vorratsbehälter 2, 2000 1/h Mutterlaugen eingespeist, die von der Filtrierung der Trübe im Apparat 4 herkommen.
Die Zusammensetzung der Mutterlaugen ist folgende : Li0, 55% ; Na 1, 5% ; Fil, 6%.
In den Reaktor wird ebenfalls eine Suspension von Natriumfluoraluminat eingespeist. Die Leistungen und die Titel sind folgende :
Molar-Verhältnis NaF/AIF3 des Natriumfluoraluminates : 2, 46
Zufuhrmenge Natriumfluoraluminat 928 kg/h
Zufuhrmenge Wasser 800 kg/h
Die Elementar-Analyse des Natriumfluoraluminates ergab folgende Werte :
Na 30, 10% ; AI 14, 45% ; F 55,45go.
In den Reaktor werden ebenfalls 73, 9 kg/h Lithiumfluorid, in 200 kg Wasser suspendiert, eingespeist.
Die Konditionierungszeit der Trübe im Reaktor beträgt 2 h, die Temperatur ist 40 C.
Die Trübe, die kontinuierlich aus dem Reaktor 1 kommt, wird im Filter 3 filtriert ; es werden
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5000C auf 1000 kg/h des gewünschten Erzeugnisses der Zusammensetzung Lil, 93% : Na 27,89%; Al 13,40%; F 56,78% reduziert.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Natrium-Lithiumfluoraluminaten, die zur unmittelbaren Verwendung in elektrolytischen Bädern für die Aluminiumerzeugung geeignet sind, wobei Verbindungen des Natriums, Lithiums, Aluminiums und Fluors in dem Gewichtsverhältnis, das dem Gewichtsverhältnis dieser Elemente in der gewünschten Endverbindung entspricht, miteinander zur Reaktion gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass als Reaktionspartner Verbindungen von Na, Li, Al und F eingesetzt werden, die als Nebenprodukte der Reaktion flüchtige Verbindungen oder Wasser liefern und diese Reaktionspartner in einen geschlossenen Kreislauf von Mutterlaugen eingebracht werden, wo man die Reaktion bis zur vollständigen Umsetzung der Ausgangsprodukte zu dem gewünschten Endprodukt ablaufen lässt,
worauf das gebildete Natrium-Lithiumfluoraluminat ausgetragen wird.