DE148627C

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE

GUSTAVE GIN in PARIS.

Vorliegendes Verfahren bezweckt die Gewinnung von Aluminium auf elektrolytischem Wege mit ununterbrochener Wiederbildung des Elektrolyten und der Hilfsstoffe.
Das Verfahren besteht in der Elektrolyse eines geschmolzenen Gemenges von Natrium-Fluoraluminat und Natrium-Schwefelaluminat von der Formel:

i. Al₂ F₆, 6NaF + Al₂ S₃, 3 Na₂ S.

Dieses Gemenge erhält man durch die gegenseitige Einwirkung von 2 Molekülen Aluminiumfluorid und 6 Molekülen Schwefelnatrium. Die Formel lautet:

2. 2 Al₂ F₆ + 6 Na₂ S

— AL₂ F₆, 6NaF+ Al₂ S₃, 3 2Va₂ S.

Das Schwefelaluminat, dessen Bildungswärme bedeutend unter der des Fluoraluminats liegt, wird allein durch den Strom zersetzt; die Formel hierfür ist:

Al₂ S₈,

3 Na₂S = 3Na₂S + 2 Al + 3

Das frei gewordene Schwefelnatrium wirkt alsdann auf das Fluoraluminat, und es bildet sich von neuem Schwefelaluminat, das wiederum durch den Strom zersetzt wird und so fort, bis alles Aluminium und der Schwefel ausgeschieden und das Natrium in Fluorid umgewandelt ist:

Der zweite Zersetzungsvorgang läßt sich durch folgende Formel ausdrücken:

4. Al₂F,, 6NaF+ 3 Na₂ S

= 12NaF + 2 Al + 3.S. 40

Das Gesamtergebnis aber läßt sich in folgender Gleichung zusammenfassen:

5. Al₂ F₀, 6NaF + Al₂ S₃, 3 TVa₂ S

= 12 2VaF+ 4 Al + 6 S.

Um den Elektrolyten zum Schmelzen zu bringen und das Bad während der Elektrolyse auf einer Temperatur von etwa 850⁰ C. zu erhalten, genügt ein Gleichstrom von 5 bis 6 Volt Spannung und eine Stromdichte von o,ß Amp. pro Quadratzentimeter.

Als Rohstoff dient Bauxit, aus welchem zunächst das Aluminiumfluorid auf folgende Weise gewonnen wird:

Der rohe Bauxit wird getrocknet, fein gepulvert und bei gewöhnlicher Temperatur in einem Mischer mit Fluorwasserstoffsäure behandelt, so daß sich Fluoraluminium, Fluoreisen, Aluminiumfluorsilikat und Aluminiumfluortitanat nach folgenden Formeln bildet:

6. AL₂ O₃ + 6 HF = Al₂ F₆ + 3 H₂ O,

7. Fe₂O₃ + 6HF=, Fe₂F₆ + 3H₂O, .

8. Al₂O₃ + 3 Si O₂ + 18 H F '

= 3 SiF^ Al₂F₆ + 9H₂O,

9. Al₂ O₃ + 3 Ti O₂ + 18 H F

= 3 Ti F₄, Al₂ F₆ + 9 Η^η- Ο.

Setzt man der erhaltenen Lösung Aluminiumoxyd oder aufgeschlämmten Bauxit, welcher etwas weniger rasch wirkt, zu, so werden das Eisen, die Kiesel- und Titansäure nach folgenden Formeln gefällt:

ίο. Fe₂ F₆ + AL₂ O₃ = Pe₈ O₃ + Al₂ F₆,

ΐΐ. 3 ^ ^Fi> ^Ak F₆ + 2 Al₂ O₃

= 3 Si O₂ + 3 AL₂ F₆,

12. 3 Ti F₄, ,4Z₂ F₆ -f 2 ^Z₂ O₃

= 3 Ti 0_s + 3^Z₂F₁₁.

Die Reaktionen vollziehen sich bei gewöhnlicher Temperatur, doch kann man sie ίο. durch Erwärmen der Lösung auf ungefähr OQ^CrTiescHfeünigen"

fipie ■...dekantierte. und durch Eindampfen

kign-zHitrierte'Losung liefert einen unlöslichen

' Niederschlag, von . Aluminiumflorid, der von der Mutterlauge getrennt, vorgetrocknet und dann in einem Muffelofen durch Erhitzen auf Rotglut von allen Wasserspuren befreit wird.

Die Mutterlauge wird zwecks Weiterverwendung aufgehoben.

Nachdem der Hauptbestandteil des Elektrolyten auf die beschriebene Weise erhalten wurde, gewinnt man andrerseits durch Reduktion von wasserfreiem Natriumsulfat nach der bekannten Formel:

13. Na₂ S O₄ -f 2 C = Na₂ S + 2 C O₂

,g. das Schwefelnatrium.

Die zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Hilfsstoffe, Natriumsulfat und jlußsäure, werden im Lauf des Verfahrens »stets wieder gewonnen und beschreiben somit _t einci.i, Kreislauf.

Es werden nämlich die bei der Elektrolyse an den Anoden sich entwickelnden Schwefeldämpfe in bekannter Weise zur Gewinnung von Schwefelsäure benutzt, welche ihrerseits zur Darstellung von Flußsäure dient. ■
' Die Fluorwasserstoffsäure, deren Verwendung zur Erzeugung des Aluminiumfluorids oben angegeben wurde, wird durch die Einwirkung von konzentrierter Schwefelsäure auf das Natriumfluorid, das bei der Elektrolyse als Rückstand verbleibt, gewonnen nach der Formel:

14. H₂ S O₄ -f 2 Na F = JVa₂ S O₄ + 2 HF.

Die Fluorwasserstoffsäure wird auf bekannte Weise kondensiert, und es bleibt wasserfreies Natriumsulfat, das wie oben erwähnt, ^v zur Erzeugung von Schwefelnatrium verwendet wird.

Alle Stufen des geschlossenen Kreislaufes, die vorliegendes Verfahren kennzeichnen, lassen sich folgendermaßen zusammenfassen: Erste Stufe: Herstellung des Elektrolyten :

15. Al₂O., + 6HF= 3H₂O + AL₂ F₆

3 Na₂ SO_i + 6 C = 6 CO₂ + 3 Na₂ S.
Zweite Stufe: Elektrolyse:

16. Al₁ F₆ + 3 Na₂ S

— 6 Na F + 3 S -f 2 Al.

Dritte Stufe: Rückbildung der Hilfsstoffe:

17. 3 5 + 9 O + 3 H₂ O = 3 H₂ S O₄, ^6s

18. 6 Na F + 3 S O₄ H₂

= 3 Na₂ SO₄ + 6HF.

Im Grunde genommen wird also nur Kohle und Bauxit verbraucht, da die übrigen Stoffe, abgesehen von den zur Einleitung des Verfahrens und den zur Ausgleichung von Betriebsverlusten erforderlichen Mengen, wie bereits erwähnt, stets wiedergewonnen werden.

Claims

Patent-An Sprüche:

1. Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung von Aluminium, gekennzeichnet durch die Verwendung eines durch Verschmelzen von Aluminiumfluorid mit Schwef elnatrium, im Verhältnis von 2 Molekülen Aluminiumfluorid und 6 Molekülen Schwefelnatrium, erhaltenen Elektrolyten.

2. Verfahren zur Darstellung und fortgesetzten Neubildung des Elektrolyten und der erforderlichen Hilfsstoffe, dadurch gekennzeichnet, daß roher Bauxit mit Fluorwasserstoffsäure behandelt wird zwecks Bildung von Fluoraluminium, welches von seinen aus Eisen, Kiesel- und ~ Titansäure bestehenden Verunreinigungen durch Zusatz von Aluminiumoxyd befreit wird, und daß die angewendete Fluorwasserstoffsäure durch die Zersetzung des als Rückstand der Elektrolyse verbleibenden Natriumfluorids mittels Schwefelsäure, die durch die Oxydation des an der Anode frei werdenden Schwefels erhalten wird, gewonnen wird, während das Schwefelnatrium weiterhin durch Reduktion des aus der Behandlung des Natriumfluorids resultierenden Natriumsulfate gebildet wird.