DE1913642A1

DE1913642A1 - Lithiumverbindungen enthaltendes Aluminiumoxid fuer die Schmelzflusselektrolyse zur Gewinnung von Aluminium

Info

Publication number: DE1913642A1
Application number: DE19691913642
Authority: DE
Inventors: Bauer Dr Dipl-Chem Richard
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1969-03-18
Filing date: 1969-03-18
Publication date: 1970-09-24
Also published as: CH546829A; NL7003754A; IT942049B; DE1913642B2; BE747573A; FR2035029B1; SE364735B; DE1913642C3; GB1304582A; AT296637B; FR2035029A1

Description

LuiT ALLGEcjjiLISCHAd¹! Frankf urt/li. , den 17.3.69

Aktiengesellschaft ,

Frankfurt a.M. -Ur.Ml/Μ,/ι

rieuterweg 14

6143 ι.:

Lithiumverbindungen enthaltendes Aluminiumoxid für die dcnwelzflusselektrolyse zur Gewinnung von Aluminium.

Die Erfindung betrifft Lithiumverbindungen enthaltendes Aluminiumoxid, das für die Beschickung von dchmelzelektrolysebildern für die Gewinnung von Aluminium vorgesehen ist. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Aluminiumoxid, welches die Lithiumverbindung in feinster Verteilung aufweist und das Lithiumoxid in einem Aluminiumoxid enthalten ist, welches aus einer gereinigten und Lithiumionen enthaltenden Aluminatlauge ausgefällt und kalziniert ist. ITach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das kalzinierte Aluminiumoxid aber auch in inniger luischung und feinster Verteilung Lithiumoxid, Lithiumhydroxid, Lithiumkarbonat, ferner Lithiumfluorid oder in komplexer i?orm gebundenes Lithiumfluorid enthalten.

Bei der 'J-owinnung von Aluminium durch Elektrolyse von Aluminiumoxid in einoiu icryolithischen Jchmelzbad ist es bekannt, dem iJchmelzflusselektrolyton Lithiumverbindungen zuzusetzen, hierdurch werden der Schmelzpunkt des Elektrolysebades, die Diente der Schmelze, dor elektrische 7/iderstand und die Viskosität der Jchmelze verringert. In wirtschaftlicher Weise werden hierbei nicht unbeträchtliche Einsparungen an elektrischer Energie, eine Senkung des Elektroden- und Schmelzmittelverbrauches und eine Verminderung der ?luoremission erzielt.

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3ei Verzicht oder teilweisem Verzicht auf diese Vorteile können auch. Steigerungen der Produktionsleistung um bis zu 15 ^:.'o herbeigeführt werden. Als llachteil des Lithiumzusatzes zu ochmelzbädern ist anzusehen, dass die Löslichkeit des Aluminiumoxids in ochmelzele.ctrolyten vermindert wird. Hierdurch kann es zur Bildung von Korund-Yerkrustungen im Ofen kommen, die zu erheblichen Betriebsstörungen führen können. Derartige störungen stenen unmittelbar im Zusammenhang mit; der Art des Einbringens der Lithiumverbindungen, wie Lithiumkarbonat oder Lithiumfluorid, in die Elektrolysezelle. Han ist daher bestrebt, das Konzentrationsgleichgewicht im Schmelzbad möglichst wenig zu stören. Bekannte Vorschläge sehen daher vor, die notwendige Lithiumsalzmenge in mehrere Portionen und in gleichen zeitlichen Abständen verteilt, möglichst gleichmässig auf die Badoberfläcne aufzugeben. Dabei ist es auch bekannt, statt des reinen Litniumfluorids komplexe fluoride wie -bithiumiiryolith bi:w. Ilatriumlithiumfluoraluminat als Ladkomponente bei der Alaminiumelektrolyse einzusetzen. Das einbringen des Lithiums in den bchnelzelektrolyten als Komponente der Schmelzsalziniäcnung stellt jedoch nur eine relativ geringfügige und auch keine sehr gleichmässige /erdünnung dar. Js ist ferner bekannt, Lithium auch zusammen mit dem Aluminiumoxid in den Schmelzflusselektrolyten einzutragen. Hierzu wird beispielsweise nach UoP 1 566 694 eine LIischung von Aluminiumoxid und entweder Lithiumsulfid oder Lithiumchlorid in ein ochmelzbad aus Lithiumkryolith und Kalziumfluorid eingebracht. Uacn einem weiteren bekannten Verfahren ( Brit.Iat. 303 755) wird ein Aluminiumoxid in die tJchmelzflusselektrolyae zur Gewinnung von Aluminium eingesetzt, das aus einem aluminiumoxidhaltigen Material wie Bauxit gewonnen wurde, welches mit den Oxiden, Hydroxiden oder Karbonaten von wenigstens zwei Alkalimetallen, wie Natrium und Lithium, aufgeschlossen und aus der Aufschlusslauge des Doppelaluminates ausgefällt wurde. Dieses Aluminiumoxidhydrat wird in an sich bekannter Y/eise kalziniert.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Aluminiumoxid bereitzustellen, das einen Lithiumanteil in homogener und feinster Verteilung enthält und in wirtschaftlicher Weise herzustellen ist. Hierzu sieht die Erfindung ein Lithiumverbindungen enthaltendes Aluminiumoxid zur Bescnickung und Verwendung in dchmelzelektrolysebüdern für die Gewinnung von Aluminium vor, bestehend aus geringen !,!engen Lithiumoxid enthaltendem Aluminiumoxid, das aus einer gereinigten, insbesondere von Hotschlamm befreiten und mit Lithiumionen versetzten Aluminatlauge ausgefällt und kalziniert ist, oder geringe I-engen Lithiumoxid, Lithiumhydroxid, Lithiumkarbonat oder Lithiumfluorid, bzw. in komplexer Form gebundenes Lithiumfluorid in inniger Lischung enthaltendem kalziniertem Aluminiumoxid.

Der Anteil der Lithiumverbindung, als Lithiummetall in Qc:.; kalzinierten Aluminiumoxid gerechnet, beträgt 0,01 bis Ο,ί; '·. Zur Herstellung des erfindungsgemässen lithiumnaltigen Aiuminiuaoxids durch gemeinsame Fällung von Lithiumhydroxid und Aluminiumhydroxid, wird das Lithiumsalz zweckmässig einer wässrig-alkaliachen .Bauxit-Aufscnlusslauge nach der Ro ~i, schlamm filtration und vor dem Ausrührprozess zugeführt hs ist dabei vorteilhaft, von einer wässrigen Lösung von Lithiumkarbonat cder Lithiumhydroxid auszugeben. 3s können hierbei auch lithiuachloridhaltige, gegebenenfalls verunreinigte Eindampf- oder Schmelzriickstilnde verwendet werden. Im Verlauf der gemeinsamen Ausfällung bildet sich ein Niederschlag der neben AlC'::),

Lithium in ?crm von LiH (AlOg)₂* -- -^^{0 in} ^seiiT feiner Jena im Aluminiumhydroxid verteilt enthiiix. Beim Kalzinieren geht dieses Produkt in ein Produkt der Formel Li₂0«2 Al₂O^ über, welches im Aluminiumoxid in äueserst feiner und gleichmässiger Verteilung sodann enthalten ist.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Lithiuiaverbindung aber auch in Mischung mit dem kalzinierten Aluminiumoxid vorliegen. Die LithiumkomponenteH-

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besteht in diesen i'alle aus Lithiumoxid, Lithiumhydroxid oder Lithiumkarbonat, ferner aus Lithiumfluorid oder komplexen Lithiumfluoriden, wie Lithiumkryolith. Die Herstellung derartiger liiscnungen erfolgt nach üblicher i.iischungstechnik. Auch in diesem Falle liegt die Lithiumkomponente in feinstverteilter Form vor und wird in homogener Verdünnung in das üchmelzbad eingebracht. .Die i.enge der in das kalzinierte Aluminiumoxid eingemischten Lithiumverbindung beträgt 0,01 bis 0,5 /ί, gerechnet als Lithiummetall.

kit der Verwendung des erfindungsgemässen lithiumhaltigen Aluminiumoxids werden sowohl alle Vorteile bewirkt, welche die Verwendung von lithiumhaltigen Aluminiumelektrolysebädern mit sich bringt, wie Senkung der Badtemperatur, damit Verminderung der /luoremission, Verringerung der Energieverbrauchszahlen bzw. Steigerung der Produktionskapazität. Darüber hinaus werden aber alle Nachteile vermieden, die auf eine ungleichmassige Konzentration der Lithiumionen in den iichmelzbädern zurückzuführen sind und die im allgemeinen den Elektrolysebetrieb von mit lithiumhaltigen Schmelzelektrolyten beschickten öfen sehr erneblich erschweren. Derartige öfen neigen wegen der durch aen Litniumzusatz verringerten Löslichkeit der Tonerde sehr leicht zum Aufbau von Korundstöoken. Da die ojöslichkeii, der '. onerde in der ;ichmelzsalzmischung sehr stark von der Konzentration an Lithiumionen abhängig ist, wird bei vorbekannten Verfahren der Ofengang durch ungleichmässigen Litniumzusatz empfindlich gestört. Lit dem erfindungsgemässen Aluminiumoxid erfolgt der Litniumzusatz kontinuierlich nach Maßgabe des Verbrauches mit dem Eintrag des lithiumhaltigen Aluminiumoxid^ in das Sciimelzbad und es werden örtliche Konzentrations- und damit LOslichkeitsunterschxede völlig ausgeschlossen. Gleichzeitig vermeidet diese Arbeitsweise das Eindringen unerwünschter Fremdionen, wie dies beim Zusatz von Lithiumchlorid oder Lithiumsulfid der Fall ist.

3in weiterer Vorteil der Erfindung besteht schliesslich darin, dass das aus der Aiuminatlauge ausgefällte Aluminiumoxid den eingesetzten Lithiumanteil in voller r.öhe im Aluminiumoxid enthält und keine Verluste auftreten.

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Beispiel;

Zur Herstellung eines Aluminiumoxids mit einem G-ehalt von 0,65 kg LipO/to Aluminiumoxid werden 1,6 kg LithiumkarlDonat in 160 Liter Wasser gelöst. Diese Lösung wird sodann in 4 m filtrierter Aufschlußlauge enthaltend 125 g Al₂O,/Liter und 130 g NapO /Liter eingetragen. Das "beim Ausrühren gewonnene Fällungsprodukt führte nach dem Kalzinieren zu einer 'ionerde mit 0,065 '/ο LipO-Gehalt. Die Analyse zeigt die völlige Aufnahme des zugesetzten Lithiumcarbonate in der Tonerde.

Anstelle der Lithiumkarbonatlösung kann auch eine Lösung verwendet werden aus 1,82 kg LiOH· H₂O bzw. 2,38 kg Li₂UO. in mindestens 9 1 V/asser oder eine Lösung von 1 _}ö2 kg Li Gl in mindestens 2,5 1 Wasser.

-6-Patentanspräche

BAD ORiQtNAl.

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Claims

-6-fatentansprüche

) Lithiumverbindungen enthaltendes Aluminiumoxid zur Beschickung und Verwendung in ricnmelzelektrolysebädern für die Aluminiumherstellung,bestehend aus geringen I-engen Lithiumoxid enthaltendem Aluminiumoxid, das aus einer gereinigten, insbesondere von Ίΐοΐ schlamm befreiten und mit Lithiumionen versetzten Aluminatlauge ausgefällt und kalziniert ist, oder geringe mengen Lithiumoxid, Lithiumhydroxid, Lithiumkarbonat oder Lithiumfluorid bzw. in komplexer Form gebundenes Lithiumfluorid, in inniger Lischung enthaltendem kalziniertem Aluminiumoxid.
2) Lithiumverbindungen enhaltendes Aluminiumoxid nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen 3-ehalt von 0,01;' bis 0,5 ;-> Lithium ( als _etali gerechnet].

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