Verfahren zur Einbringung von Elektrolyt in die Elektrolytschcht bei nach dem Dr eischichtenverfahren arbeitenden Aluminiumraffinationsöfen. Es sind Verfahren zur elektrolytischen Reinigung von Aluminium bekannt, bei wel chen mit drei übereinanderliegenden Schich ten gearbeitet wird, von denen das zu rei nigende Aluminium die unterste Schicht als geschmolzene Anodenschicht bildet, während das gereinigte Aluminium die oberste Schicht als flüssige Kathodenschicht darstellt.
Beide Schichten sind durch -den schmelzflüssigen Elektrolyt voneinander getrennt. Das zu rei nigende Aluminium muss mit einem Schwer metall oder einer Mischung von Schwermetal len in einem solchen Verhältnis legiert sein, dass es schwerer ist als der Elektrolyt. Der Elektrolyt seinerseits muss schwerer- sein. als das die -oberste Schicht bildende gereinigte Aluminium. Diese.
Verfahren sind in der Fachliteratur ausführlich beschrieben, so zum Beispiel im "Handbuch der Technischen Elektrochemie" von Engelhardt, Bd. HI, Sei ten 378 bis<B>383,</B> ("Die Raffination des Alu miniums - Das Hoopes-Verfahren" von Professor Dr. von Zeerleder): Besondere Aus- führungsarten sind auch in den Schweizer Patenten Nr. 172430 und 188371 erläutert.
Da in diesen Verfahren der Spannungsab fall und damit der Energieverbrauch durch die Höhe der - Elektrolytschicht wesentlich beeinflusst wird, ist es notwendig, diese Höhe in gewissen Grenzen zu halten. Ist die Höhe der Elektrolytschicht zu gross; so ist die Spannung- und somit der Energieverbrauch zu gross.
Sikt die Elektrolytschichthöhe zu stark,- so kann die Zelle nicht mehr genügend warm gehalten werden, da die Stromstärke nicht beliebig gesteigert werden kann; ab gesehen hiervon, kann es sogar vorkommen, dass, sieh -Anoden- und Kathodenmetall bei der Bedienung der Zellen stellenweise ver mischen. Die günstigste Dicke der Elektro- lytschicht wird empirisch festgestellt.
Erfahrungsgemäss hat man auch bei der Reinigungselektrolyse nach dem Dreischich- tenverfahren mit kleinen Elektrolytverlusten zu rechnen. Diese Verluste entstehen zum grossen Teil durch Emporkriechen des Elek- trolytes an den Zellenwänden; es bilden sich Krusten auf dem Bad, die von Zeit zu Zeit entfernt werden müssen, damit die Stromzu fuhr zum Kathodenmetall in Ordnung bleibt. Bei Verwendung gewisser Elektrolyte, z. B.
von solchen, die ausser Fluoriden auch Chlo ride enthalten, können im Elektrolyt Um setzungen stattfinden, die zur Bildung von flüchtigen Bestandteilen, zum Beispiel von Aluminiumchlorid, führen. Diese flüchtigen Bestandteile können die durch das Empor kriechen entstehenden Verluste noch erhöhen.
Diese Elektrolytverluste bedingen nun, dass die Elektrolytschichthöhe langsam ab nimmt. Eine Ergänzung des Elektrolytes ist infolgedessen von Zeit zu Zeit notwendig. Das Ergänzen kann nicht einfach, wie bei der Aluminium-Reduktionselektrolyse, dadurch geschehen, dassi die Salzmischung auf die Kathodenmetällschicht aufgestreut wird. Man beobachtet in einem solchen Fall, dass die Salzmischung nur verkrustet, ohne unterzu sinken; ausserdem läuft man Gefahr, die Stromzuführungen zum Kathodenmetall zu verunreinigen. Es war selbstverständlich naheliegend, den Elektrolyt, ähnlich wie die Anodenlegierung (siehe z. B. die Schweiz.
Patente Nr. 109525 und 133252), durch Trichter oder Rohre aus Kohlenstoff oder Graphit, die durch die Kathodenmetallschicht in die Elektrolytschicht hineintauchen,in ge schmolzener Form nachzufüllen. Dieses Vor gehen ist aber mit Nachteilen verknüpft.
Der Strom muss während des Einfüllens frischen Elektrolyts abgestellt werden, da die Gefahr besteht, dass das Einfüllrohr oder der Ein fülltrichter das Anodenmetall berührt und einen Kurzschluss hervorruft. Wird der Strom abgestellt und berührt die Einfüllvor- richtung das Anodenmetall, so besteht die Gefahr, dass das Kathodenmetall beim Her ausziehen dieser Vorrichtung durch mit gerissene Anodenlegierung verunreinigt wird.
Ferner wird der frische, geschmolzene Elek trolyt an der Aussenseite des durch die Ka- thodenmetallschicht hindurch eintauchenden Rohres oder Graphittrichters in erheblichem Masse emporgedrückt. Dabei überzieht sich die Badoberfläche (Kathodenmetallschicht) mit einer Elektrolytkruste und diese verun reinigt die Stromzuführungen zum Kathoden metall.
Diese Nachteile werden vermieden, wenn der frische Elektrolyt durch einen in der Ofenwandung angeordneten Schacht unmit telbar in die geschmolzene Elektrolytschicht eingebracht wird.
Am einfachsten hat sich jedoch das die Erfindung bildende Verfahren gezeigt. Nach der Erfindung wird der zuzusetzende, ge reinigte Elektrolyt in grobstückiger, fester Form durch die Kathodenmetallschicht in die Elektrolytschicht eingebracht. Am zweck mässigsten verfährt man so, dass man die frischen Elektrolytstücke auf die Kathoden metallschicht gibt. Sie sinken dann sofort un ter und bleiben in der Elektrolytschicht in der Schwebe, bis sie vollkommen geschmol zen sind.
Auf Grund dieses Verhaltens der Elektrolytstücke kann jede gewünschte und vorher ausgewogene Menge Elektrolyt der im Betriebe befindlichen Raffinationszelle auf die denkbar einfachste Weise zugefügt werden. Besondere Einfüllvorrichtungen fal len hinweg und der Strom muss nicht abge stellt werden.
Es ist vorteilhaft, die Elektrolytstücke vorher vorzuwärmen, indem man sie zum Bei spiel auf einen warmen Teil des Ofens legt.
Dieses Verfahren hat im übrigen den sehr grossen Vorteil, dass man nicht bei jedem Nachfüllen geschmolzenen und gereinigten Elektrolyt bereithaben muss, da man ihn in fester Form zuführt und daher in fester Form in beliebiger Menge aufbewahren kann. Dieses Verfahren ist ganz besonders vorteil haft, wenn man für die elektrolytische Rei nigung einen nicht hygroskopischen Elektro lyt verwendet, z.. B. einen reinen Fluorid- elektrolyt, wie er durch das Schweizer Patent Nr. 188371 bekannt geworden ist.
Selbstverständlich setzt man nur gerei nigten Elektrolyt zu, denn es ist klar, dass, wenn die Kathodenmetallschicht eine gute Reinheit aufweisen soll, auch der unter ihr befindliche Elektrolyt beim Nachfüllen nicht verunreinigt werden darf. Der Ergänzungs- elektrolyt muss vorgereinigt werden: Dies ist um so eher notwendig, als es sieh aus wirt schaftlichen Gründen empfiehlt, für die Her stellung der- Schmelze nur technisch reine Salze zu verwenden.
Diese Salze können im gewünschten Verhältnis zusammengeschmol zen und in bekannter Weise, z. B. durch Be handlung mit metallischem - Aluminium und langes Abstehenlassen, gereinigt werden.
Der zuzusetzende Elektrolyt braucht nicht genau die Zusammensetzung des in der Zelle befindlichen Elektrolytes zu haben, es können zum Beispiel solche erstarrte Schmel zen zugesetzt werden, die an einem oder meh reren Bestandteilen des im Ofen befindlichen Elektrolyts reicher oder ärmer sind. Ferner können auch nur einzelne Bestandteile oder Mischungen einzelner Bestandteile des im Ofen befindlichen Elektrolyts zugesetzt wer den, sofern sie spezifisch schwerer als das ge schmolzene, kathodisch abgeschiedene Alu minium sind.