Verfahren zur Herstellung von Aluminiumoxyd durch Schmelzen von aluminiumoxydhaltigem Rohmaterial in einem elektrischen Ofen. Es sind verschiedene Versuche gemacht worden zum Schmelzen und zum Reduzieren von aluminiumoxydhaltigem Rohmaterial in einem elektrischen Ofen.
Als aluminiumoxydhaltige Rohmaterialien kommen vor allem Bauxite verschiedener Art, so wie Tone in Betracht. Die in diesen Roh materialien enthaltenen Stoffe sind - ausser dem Aluminiumoxyd - vor allem Kieselsäure und Eisenoxyd. Insbesondere Eisenoxyd ist eine gefährliche Verunreinigung. Es sind Versuche gemacht worden, das Eisenoxyd zu entfernen zum Beispiel hat man beim Schmelzen in elektrischen Ofen Kohle in einer solchen Menge zugesetzt, dass eine ziemlich voll ständige Reduktion der Kieselsäure und des Eisenoxydes erfolgte. Es schied sich Kieseleisen am Boden der Schmelze ab, während das Aluminiumoxyd als Schlacke oben auf blieb. Das Kieseleisen wie das Aluminiumoxyd wurden abgezapft.
Mit diesem Verfahren konnte kein befriedigendes Resultat erreicht werden, es gelang nur durch Zufall den Eisenoxydgehalt unter 1% zu bringen, wäh- rend der zulässige Gehalt nur 0,1 bis 0,2% ist.
Gemäss vorliegender Erfindung wird nun der Schmelzvorgang derart geleitet, dass beim Beginn des Schmelzvorganges ein Mangel an Reduktionsmittel vorliegt, und dass kurz vor Beendigung des Schmelzvorganges ein kohlen- haltiges Reduktionsmittel hinzugefügt wird, und zwar in einer grössere Menge ,als zur Reduktion der in der Schmelze noch vor handenen, oxydischen Verunreinigungen erfor derlich ist.
Dieses Verfahren kann zum Beispiel in folgenderWeise ausgeführt werden. Nachdem das Niederschmelzen von in üblicher Weise bemessenen Mengen von aluminiumoxyd- haltigem Rohstoff und Reduktionsmittel so weit stattgefunden hat, dass es beinahe abge schlossen ist, wird so viel eines kohlen- haltigen Reduktionsmittels hinzugefügt, dass die fertige Schmelze mehr Kohle enthält, als zur Reduktion sämtlicher in der Schmelze noch vorhandener oxydischerVerunreinigungen erforderlich ist. Hierbei greift die Kohle auch einen Teil des Aluminiumoxydes unter Bildung von Aluminiumkarbid an.
Beim Erkalten kristallisiert reines Aluminiumoxyd aus, wäh rend das Aluminiumkarbid den Hauptteil der Verunreinigungen enthält. Bereits durch diese kräftige Reduktion der Schmelze mittelst eines Überschusses an Kohle wird ein wesentlich reineres Aluminiumoxyd erhalten als wenn in der Schmelze oxydierende Ver hältnisse vorliegen.
Durch eine besondere Nachbehandlung der Schmelze können aber die Ergebnisse noch verbessert werden. Diese Behandlung besteht darin, dass wenn der Ofen zum Entleeren fertig ist, Eisenerz, welches mit einer zur Reduktion derselben erforderlichen Menge von kohlenhaltigem Stoff gemischt ist, zugesetzt wird. Das Eisenerz wird hierbei unmittelbar in der Schlacke aufgelöst und das Eisen scheidet sich beinahe augenblicklich aus und fällt auf den Boden der Schmelze, wobei es die letzten Spuren der in der Schmelze schwebenden Metalle mitreisst. Der Eisengehalt der für gewöhnlich in dem in üblicher Weise hergestellten Aluminiumoxyd vorhanden ist, kommt daher, dass das Eisen dort als Kiesel eisen vorkommt, das ungefähr dasselbe spezi fische Gewicht wie die Schmelze hat.
Die fallenden Tröpfchen aus ziemlich reinem Eisen reissen die Legierungen nach dem Boden der Schmelze mit. Bei dem Abzapfen des Alumi- niumoxydes ist es zweckmässig dasselbe in Wasser zu granulieren, wodurch das Produkt leicht zerquetscht werden kann.
Das gewonnene Aluminiumoxyd, das als reine Kristalle auftritt enthält sowohl eine grössere oder kleinere Menge von Aluminium karbid, das den grössten Teil der Verun reinigungen aufgenommen hat, wie auch sehr kleine, zwischen den Kristallen liegende Metallkügelchen, die hauptsächlich aus Kiesel eisen bestehen. Nach Zerquetschung des ge gebenenfalls granulierten Aluminiumoxydes wird dasselbe zweckmässig mit einer Säure; beispielsweise Schwefelsäure oder Chlorwasser stoffsäure, behandelt, wodurch das Aluminium- karbid und seine Verunreinigungen unmittel bar zersetzt wie auch die letzten Spuren der Metallegierungen aufgelöst werden.
Hierbei wird zweckmässig das zerquetschte Alumi niumoxyd zuerst mit Schwefelsäure von zum Beispiel<B>1,71</B> spezifisches Gewicht behandelt, wobei alles Karbid zersetzt wird, während die erwähnten Kügelchen (das Kieseleisen) nicht erwähnenswert angegriffen werden. In dieser Weise wird ein marktfähiges Alumi niumsulfat mit verhältnismässig niedrigem Eisengehalt gewonnen, das von dein Alumi niumoxyd, zum Beispiel durch Filtrieren getrennt wird, das Aluminiumoxyd wird dann mit verdünnter Schwefelsäure oder Chlor wasserstoffsäure (konzentriert oder verdünnt) behandelt, wobei die letzte Spur von ver unreinigenden Metallen ausgelöst wird.
Nach Waschen und Trocknen ist das Produkt (das Aluminiumoxyd) zur Herstellung von Aluminium fertig. Der Grehalt an Eisenoxyd in demselben kann auf diese Weise unter 0,1% hinuntergebracht werden.
Process for the production of aluminum oxide by melting raw material containing aluminum oxide in an electric furnace. Various attempts have been made to melt and reduce alumina-containing raw material in an electric furnace.
As raw materials containing aluminum oxide, bauxites of various types, such as clays, come into consideration. The substances contained in these raw materials are - apart from aluminum oxide - mainly silica and iron oxide. Iron oxide in particular is a dangerous contaminant. Attempts have been made to remove the iron oxide, for example, when smelting in an electric furnace, carbon was added in such an amount that the silica and iron oxide were fairly completely reduced. Silica iron was deposited at the bottom of the melt, while the aluminum oxide remained on top as a slag. The silica iron and the aluminum oxide were drawn off.
A satisfactory result could not be achieved with this process; it was only by chance that the iron oxide content was brought below 1%, while the permissible content is only 0.1 to 0.2%.
According to the present invention, the melting process is now conducted in such a way that there is a shortage of reducing agent at the beginning of the melting process and that a carbon-containing reducing agent is added shortly before the end of the melting process, in a greater amount than to reduce the amount in the melt any oxidic impurities still present is required.
This method can be carried out, for example, in the following manner. After the usual amount of aluminum oxide-containing raw material and reducing agent has been melted down to such an extent that it is almost complete, so much of a carbon-containing reducing agent is added that the finished melt contains more coal than all of the coal would be used to reduce it Oxydic impurities still present in the melt is required. The carbon also attacks part of the aluminum oxide with the formation of aluminum carbide.
On cooling, pure aluminum oxide crystallizes out, while the aluminum carbide contains most of the impurities. Already by this strong reduction of the melt by means of an excess of coal, a much purer aluminum oxide is obtained than if oxidizing conditions are present in the melt.
However, the results can be further improved by a special post-treatment of the melt. This treatment consists in that when the furnace is ready to be emptied, iron ore mixed with an amount of carbonaceous matter necessary to reduce it is added. The iron ore is dissolved directly in the slag and the iron separates out almost instantly and falls to the bottom of the melt, carrying away the last traces of the metals floating in the melt. The iron content that is usually present in the aluminum oxide produced in the usual way is due to the fact that the iron occurs there as silica iron, which has approximately the same specific weight as the melt.
The falling droplets of fairly pure iron carry the alloys with them to the bottom of the melt. When drawing off the aluminum oxide, it is advisable to granulate it in water, so that the product can be easily crushed.
The aluminum oxide obtained, which appears as pure crystals, contains a larger or smaller amount of aluminum carbide, which has absorbed most of the impurities, as well as very small metal spheres between the crystals, which mainly consist of silica iron. After crushing the optionally granulated aluminum oxide, the same is expediently treated with an acid; For example sulfuric acid or hydrochloric acid, treated, whereby the aluminum carbide and its impurities are immediately decomposed and the last traces of the metal alloys are also dissolved.
In this case, the crushed aluminum oxide is expediently first treated with sulfuric acid of, for example, 1.71 </B> specific gravity, all of the carbide being decomposed, while the aforementioned spheres (the silica iron) are not attacked worth mentioning. In this way, a marketable aluminum sulfate with a relatively low iron content is obtained, which is separated from the aluminum oxide, for example by filtering, the aluminum oxide is then treated with dilute sulfuric acid or hydrochloric acid (concentrated or diluted), the last trace of ver contaminating metals.
After washing and drying the product (the aluminum oxide) is ready for the production of aluminum. The content of iron oxide in it can in this way be brought down below 0.1%.