DE2305924C3 - Verfahren zur Herstellung von Aluminium - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her- fernen, die in Legierungen enthalten sind, welche Stellung von Aluminium durch Umsetzung von Alu- 65 durch eine direkte Reduktion von Bauxit oder anminiumoxid mit Kohlenstoff bei erhöhter Tempe- deren Erzen erhalten werden.

ratur in Gegenwart von Metall, um eine Aluminium- Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher

legierung herzustellen. ein Verfahren zur Herstellung von Aluminium durch

U0isetzung von Aluminiumoxid mit Kohlenstoß bei erhöhter Temperatur in Gegenwart von Metall, um eine Aluminiumlegierung herzustellen, das dadurch «kennzeichnet i_st, daß man die Umsetzung bei einer Temperatur im Bereich von 1600 bis 2500° C in Gegenwart von flüssigem Blei und/oder Wismut und in einer Atmosphäre, welche im wesentlichen aus BJei- und/oder Wismutdampf besteht, vornimmt, Warme in die Reaktionszone einführt, um die Charge in dem Temperaturbereich zu halten, inde,a man einen Strom von Blei- und/oder Wismutdampf in die Reaktionszone einführt und Blei- und/oder Wismut aus der Dampfphase in die flüssige Phase in der Reaktionszone kondensieren läßt, die resultierende Legierung aus der Reaktionszone entfernt und daß man das Aluminium aus einer solchen Blei- und/ oder Wismut-Aluminium-Legierung gewinnt.

Aus Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie, 8. Auflage, 1934, System Nr. 35, Aluminium, Teil A, Lieferung 1, S. 114, ist es zwar schon grundsätzlich bekannt, Aluminiumoxid in Gegenwart von Metallen mit Kohlenstoff zu reduzieren und aus der hierbei entstehenden Legierung das Aluminium zu gewinnen, doch werden bei dieiem bekannten Verfahren, das z. 3. mit einem Zujatz von Eisen arbeitet, lediglich Aluminiumlegierungen erhalten, aus denen es praktisch unmöglich ist, den großen Verhältnisteil des Legierungsbestandteils (z. B. Eisen, Kupfer usw.) abzutrennen, um mit wirtschaftlich tragbaren Kosten zu einem Aluminiummetall mit genügender Reinheit zu kommen.

Demgegenüber bringt das Verfahren der vorliegenden Erfindung folgende Vorteile mit sich:

1. Das erfindungsgemäße Verfahren führt zur Bildung einer geschmolzenen Legierung von Aluminium mit Blei und/oder Wismut, die in einfacher Weise in zwei Phasen aufgetrennt werden kann, wenn man auf eine Temperatur in Nähe des Schmelzpunktes von Aluminium abkühlt. Auf Grund der geringen Löslichkeit der Legierungsbestandteile wird nämlich eine aluminiumreiche Schicht gebildet, aus welcher ohne Schwierigkeiten ein relativ reines Aluminium gewonnen werden kann.

2. Die Wärmezuführung für die endotherme Reduktion des Aluminiumoxids du^rch Kohlenstoff wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Weise bewerkstelligt, daß man die Umsetzung in Gegenwart eines Metalldampfes vornimmt, der kondensiert wird, wodurch einmal die erforderliche Wärmeenergie zur Verfugung gestellt wird und zum anderen die Aktivität des in der Reduktionsreaktion erzeugten Aluminiums vermindert wird.

bei 660 C, dem Erstarrungspunkt des Aluminiums, nur 0,2 Atomprozent Pb (1,5 Gewichtsprozent) enthält. Obgleich dieser Wert erheblich höhei liegt, als daß den Reinheitsanforderungen des Aluminiums

Genüge getan werden könnte, ist es andererseits aber nur eine erheblich geringe Menge eines Materials, um es aus Aluminium in einer Endreinigungsstufe zu entfernen.

Da Blei bei 1743° C und Wismut bei 1579 C

ίο (bei einem Druck von 1 at) siedet, während die Reduktion des Aluminiumoxids durch Kohlenstoff bei etwa 2000° C stattfindet, wird es ersichtlich, daß Al-Pb- und/oder -Bi-Legierungen nicht in einem Hochofen hergestellt werden können, der zur Atmo-

sphäre offen ist. Jedoch entsteht in einem geschlossenen System eine vollkommen verschiedene Situation. Blei als Beispiel genommen kann bei jeder gewünschten Temperatur zum Sieden gebracht werden, indem man den Druck in dem System einstellt.

Die Schmelzreaktion verläuft nach folgender Gleichung: _{A1 o} + 3 C =*= 2 Al + 3 CO (D

i Λ

Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird somit eine Legierung des Aluminiums mit Blei und/oder Wismut durch eine direkte thermische Reduktion von Aluminiumoxid in Gegenwart der Pämpfe von Blei und/oder Wismut und in Gegenwart von flüssigem Blei und/oder Wismut gebildet, so daß eine Legierung des Aluminiums mit Blei und/oder Wismut in der thermischen Reduktionsstufe gebildet wird. Diese Metalle können sehr weitgehend von der geschmolzenen Blei-Aluminium-Legierung durch Abkühlung abgetrennt werden. So trennen sich z. B. unterhalb 1400° C Pb-Al-Legierungen in zwei Schichten auf. wobei die Oberschicht Das Gleichgewicht wird (bei einer gegebenen Temperatur) nach rechts verschoben, wenn man die »5 Aktivität des Aluminiums (durch Legierung) erniedrigt und/oder wenn man den Partialdruck des CO erniedrigt. Der Bleidampf dient zur letzteren Funktion, indem er das Kohlenmonoxid verdünnt.

Die endotherme Schmelzreaktion bewirkt, daß sich Blei aus dem Dampf kondensiert. Das auf diese Weise gebildete flüssige Blei legiert sich nun mit dem Aluminium, wodurch dessen Aktivität erniedrigt wird. Das Blei erfüllt daher gleichzeitig zwei Funktionen: Das flüssige Blei dient einmal als Legierungsmittel, um die Aktivität des gebildeten Aluminiums zu vermindern, und das gasförmige Blei dient andererseits dazu, um das Kohlenmonoxid in der Gasphase zu verdünnen und aus der Reaktiooszone herauszutragen. Ferner wird der Reaktionszone durch die latente Kondensationswärme des Bleis aus der Dampfphase in die flüssige Phase Wärme zugeführt. Genügend Wärme, daß die Reaktion fortschreitet, kann durch Kondensation des Blechdampfes zugeführt werden, so daß keine weitere Erhitzung der Charge erforderlich ist. Wenn die gesamte Wärme für das System durch das siedende Blei zur Bildung von Bleidampf zugeführt wird, dann werden die elektrischen Eigenschaften der Charge, die für einen Bogenofenbetrieb sehr wichtig sind, irrelevant.

Bei dem Verfahren der Erfindung wird Blei- und/ oder Wismutdampf bei einer Temperatur im Bereich von 1600 bis 2500° C und entsprechend erhöhtem Druck kontinuierlich über eine Aluminiumoxid-Kohlenstoff-Charge geleitet, wo ein Teil davon kondensiert und Wärme abgibt. Die resultierende Legierung (die etwa 10 Atomprozent Al bei optimalen Bedingungen enthält) fließt zum Boden des Reaktionsgefäßes ab, während das nicht kondensierte Blei und/oder Wismut durch die Charge strömt und durch Abkühlen des Gases wiedergewonnen wird. Die Legierung wird vorzugsweise in den Metalldampfgenerator zurückgeleitet, bis die Aluminiumkonzentration sich auf ungefähr 25 Atom-65 prozent erhöht hat. Diese Schmelze wird abgestochen, abgekühlt, in zwei Schichten aufgetrennt und die Blei- und/oder Wismutschicht wird zurückgeführt. Die Temperatur, bei welcher der Schmelz-

prozeß durchgeführt wird, regelt sich durch den Druck, der in dem System aufrechterhalten wird. Dies kontrolliert die Temperatur, bei welcher das Blei (und/oder das Wismut) siedet und bei welcher der Metalldampf in der Aluminiumoxid-Kohlenstoff-Masse kondensieren kann, um die notwendige Wärme zur Bildung einer Legierung zuzuführen. Das Sieden des Bleis (und/oder des Wismuts), gekoppelt mit der Kondensation des Metalldampfes an einer Stelle außerhalb der Charge, ergibt eine Druckdifferenz quer über die Charge, um Kohlenmonoxid aus der Reaktionszone zu entfernen, so daß keine Notwendigkeit für die Verwendung mechanischer Pumpen oder Gebläse für die heißen Gase besteht.

Das Diagramm zeigt ein Fließschema für das erfindungsgemäße Verfahren.

Aluminiumoxid und Kohlenstoff werden in aufeinanderfolgenden Teilmengen in ein vertikales Gefäß 1 gebracht. Darin ist die Charge 2, welche den einfachen Durchtritt eines Gases gestatten muß, auf einem Gitter 3 gelagert. Dieses ist oberhalb eines Sumpfes von siedendem Blei 4 angeordnet, zu welchem Wärme in jeder beliebigen herkömmlichen Weise zugeführt wird. Wie bereits ausgeführt, kondensiert sich ein Teil des Bleidampf es in der Charge 2 und fließt mit dem gelösten Aluminium zum Sumpf 4 zurück, während der restliche Bleidampf und das Kohlenmonoxid, welches durch Reduktion von Aluminiumoxid gebildet wird, durch den Kondensator geleitet wird, von dem das kondensierte Blei zweckmäßigerweise, jedoch nicht zwingend, in den Reaktor zurückgeführt wird. Der Kondensator 5 kann in der oberen Zone des Reaktors 1 angeordnet sein. Das permanente Gas, hauptsächlich Kohlenmonoxid, welches im wesentlichen den gleichen Druck aufweist wie im Gefäß 1, kann ferner abgekühlt werden, bevor es durch eine Druckminderungsvorrichtung in einem Gasspeicher gesammelt wird.

Die Blei-Aluminium-Legierung wird periodisch aus dem Sumpf 4 zu einem Abkühlungsgefäß 6 abgezogen, in welchem sie durch Abkühlen auf etwa 700° C, d. h. auf eine Temperatur etwas oberhalb des Schmelzpunktes des Aluminiums, zwei Schichten bildet. Die Bleischicht, welche eine geringe Menge Aluminium enthält, wird sodann in den Sumpf 4, vorzugsweise durch den Schacht 1, zurückgeführt. Das flüssige Blei kann in den Kondensator 5 gesprüht werden, so daß es im wesentlichen auf die Reaktionstemperatur wiedererhitzt wird, bevor es in Berührung mit der AlummramoxJd-Kohlenstoff-Charge kommt. Die Aluminiumschicht (welche eine kleine Menge von Blei enthält) wird sodann zur Reinigung and Entfernung der geringen zurückgebliebenen Bleimeogen entnommen.

Im wesentlichen bleifreies Aluminium kann durch fraktionierte Kristallisation der alummramreichen Schicht aus dem Gefäße edialten werden. Das geschmolzene Metall wird in ein aufrecht stehendes Gefäß geleitet, welches sich vom Aufgabe- zum Bodenende verjüngt Durch langsames Abkühlen in diesem Gefäß bildet sich auf der Oberfläche eine im wesentlichen bleifreie Schicht von festem Aluminium, welches in jeder geeigneten Weise entfernt werden kann, wenn es za etwa 80 bis 90·/· erstarrt ist. Frisches geschmolzenes Metall wird sodann zugesetzt uri8 der Prozeß kann wiederholt werden, bis sich am Boden des Gefäßes genügend Blei abgeschieden hat, daß seine Zurückführung lohnt.

Die Kohlenstoffelektrode bei dem herkömmlichen elektrolytischen Prozeß besteht aus Petroleumkpks, der mit Pech gebunden ist. Bei dem vorliegenden Verfahren wird Petroleumkoks vorzugsweise als Koh lenstoffquelle in der Ofenchaxge verwendet, da er nur geringe metallische Verunreinigungen enthält. Auch anderes relativ reines Kohlenstoff material ist verwendbar. Es ist erforderlich, daß der Koks mit dem Aluminiumoxid zu Stücken geformt wird, welche, groß und

ίο fest genug sind, daß das Gas und das geschmolzene Blei dazwischen strömen können und daß sie nicht zerfallen.

Zur Herstellung der Charge wird in das gereinigte Aluminiumoxid, welches in herkömmlicher Weise

»5 nach dem Bayer-Verfahren hergestellt worden ist, vorzugsweise Rückstandsöl vor dem Verkoken eingearbeitet Die Verkokung des Öls ergibt ein sehr inniges Gemisch von Aluminiumoxid und Koks. Das Aluminiumoxid enthaltende Koksprodukt wird zu der erfor-

ao derlichen Größe gebrochen. Die Kosten für das Pech, das normalerweise als Bindemittel für die Anoden bei dem herkömmlichen elektrolytischen Verfahren verwendet wird, können auf diese Weise vermieden werden.

as Im Reaktor wird bei folgenden Bedingungen gearbeitet:

1. Bleilegierung hat einen Bleidampfdrack, welcher gleich dem Gesamtdruck in dem System ist;

2. die Legierung sollte an Al nicht so reich sein, daß mit der Kohlenstoff auskleidung, wenn Kohlenstoff für solche Zwecke verwendet wird, Al₁C₅ gebildet wird;

3. jeder Punkt der Charge in der Kolonne 2 kommt an die Bedingungen des Massengleichgewichts,

des Wärmegleichgewichts, des Gleichgewichts zwischen dem Pb in der Legierung und dem Pb-Dampf in dem Gas sowie des Gleichgewichts zwischen Al in der Legierung, Al₂O₃, C und CO in der Gasphase heran. Diese vier Bedingungen

lassen keinen Freiheitsgrad mehr übrig, und die Temperatur und die Zusammensetzung der Legierung werden an allen Niveauwerten der Säule bzw. Kolonne hinsichtlich der Bedingungen in

den benachbarten Regionen bestimmt.

4. Die Charge muß fest bleiben, wenn eine vertikale Kolonne bzw. Säule der Chaarge verwendet wird, welche in der gezeigten Weise angeordnet ist Dies begrenzt in der Praxis den Temperatur-

bereich des eintretenden Metalldampfes auf eine Temperatur im Bereich von 1600 bis 2040° C, mn ein Schmelzen des Aluminiamoxids zu vermeiden. Hinsichtlich der thermischen Wirksamkeit wäre ein Schmelzen zweckmäßig. Es wird

jedoch bei einer Temperatur oberhalb 1600° C, vorzugsweise oberhalb 1700° C, aber unterhalb 2040° C gearbeitet. Vorteilhafteirweise wird die Temperatur des eintretenden MetaOdampfes auf 2000° C gehalten.

Es sind unter Verwendung von verfugbaren therraodynamischen Daten Berechnungen angestellt worden, wobei angenommen wurde, daß (a) die Charge and das flüssige Blei bei 677° C (950° K) in den Konver ter eintreten and daß (b) das Blei, welches aus dem Verdampfer abgestochen und auf eine Temperatur zur Abscheidung des Aluminiums abgekühlt worden ist, immer noch 1,5·/» Al enthält, wenn es zurückgeführt wird.

Bei einem Gesamtdruck von 2,75 at und einem Flüssigkeits-Dampf-Verhältnis von 0,62 (Verhältnis von flüssigem Blei, welches in die Oberseite der Reaktionszone eintritt, zu gasförmigem Blei, das in den Boden der Reaktionszone eintritt) wurde festgestellt, daß der Boden der Kolonne der Charge bei 1917° C betrieben wurde und die ablaufende Legierung 9.92 Atomprozent Al enthielt. Die obere Region der Chargenkolonne war 1793° C heiß. 20,4 °/o des verdampften Bleis waren noch in der Gasphase. 6,312MoI Blei wurden aus dem Verdampfer verdampft, damit 1 Mol Aluminium aus der Kolonne entfernt werden konnte. Jedoch wurden 3,9 °/o dieses Aluminiums nicht gewonnen, wenn das Produkt abgekühlt worden war, und das Blei wurde von oben in die Kolonne zurückgeführt. Der Wirkungsgrad betrug somit 0,961. Die erforderliche Energie war die latente Wärme der Verdampfung des Bleis plus diejenige Wärme, die erforderlich war, um die Temperatur der zurückgeschickten flüssigen Bleilegierung auf die Verdampfertemperatur zu erhöhen, geteilt durch den Wirkungsgrad. Die erforderliche Bleiverdampfertemperatur betrug 2010° C und die Legierung darin enthielt 27,6 Atomprozent Aluminium. Die Aktivität des Aluminiums in dieser Legierung ist 0,529, während der kritische Wert für die Bildung von Al₄C₃ mindestens 0,533 beträgt. Daher sollte sich kein Al₄C₃ bilden. Das zu zirkulierende Blei beträgt 2,733 Mol je Mol gebildetes Aluminium oder 21,0 kg Blei je kg Aluminium.

Das Eutektikum zwischen Al₂O₃ und Al₄O₄C liegt bei 1904° C. Zwischen diesem Punkt und dem Schmelzpunkt von reinem Al₂O₃ (2042° C) liegt eine Linie, welche die feste und die flüssige Phase trennt. Aus den vorhandenen Informationen erscheint ersichtlich, daß bei einer Temperatur von 1917° C am Boden der Charge die Legierung an dieser Linie 9,95 Atomprozent Al enthält. Da die Legierung an diesem Punkt 9,92 Atomprozent Al enthält, sollte die Charge fest bleiben.

Die angegebenen Bedingungen sind gerade etwa Optimalbedingungen. Bei einem Verhältnis von 0,62 ist ein Druck von 2,75 at gerade annehmbar, und zwar sowohl angesichts dessen, daß die Charge fest bleibt, als auch angesichts dessen, daß in dem Verdampfer kein Al₄C₃ gebildet wird. Wenn der Druck erhöht wird, dann schmilzt die Charge. Wenn er erniedrigt wird, dann kann sich Al₄C₃ bilden. Bei höheren Verhältnissen und höheren Drücken können annehmbare Bedingungen mit niedrigerem Energiebedarf gefunden werden, doch müssen zusätzliche Mengen von flüssigem Blei gehandhabt werden. Zur allgemeinen Einfachheit wird bevorzugt, bei einem Druck im Bereich von 2,7 bis 2,8 at und einem Flüs sigkeits-Dampf-Verhältnis im Bereich von 0,55 bis 0,7 zu arbeiten. In diesem Bereich beträgt die Energieaufnahme, die zur Bildung von Metalldampf erforderlich ist, etwa 5,5 kWh/0,45 kg Aluminiumprodukt.

Wie bereits ausgeführt, befindet sich die Legierung, die von dem Verdampfer nach dem Beispiel abge stochen wird, bei einer Temperatur von 2010° C und sie enthält 27,6 Atomprozent Al. Der Dampfdruck beträgt 2,75 at. Zur Abtrennung des Aluminiums muß sie auf unterhalb 700° C abgekühlt werden. So weit wie möglich sollte die Legierung durch Abdampfen des Bleis abgekühlt werden.

Ein Vorteil des Abdampf ungskühlens besteht darin, daß hierdurch nicht nur die Wärme von dem System, sondern auch Blei entfernt wird. Dies verbessert die Gesamtwirksamkeit, da das verdampfte Blei kein Aluminium an das Kopfende des Reaktors zurückführt. Das verdampfte Blei wird zunächst in den flüssigen Zustand abgekühlt und sodann in den Strom des flüssigen Bleis eingeführt, welcher zum Reaktor zurückgeschickt wird.

ίο Da die Charge aus Bayer-Aluminiumoxid und Petroleumkoks besteht, gibt es nur zwei Hauptverunreinigungen, die in das System eintreten. Das Aluminiumoxid enthält ungefähr 0,5 %> Na₂O und der Koks enthält 1 bis 4°/o Schwefel. Beide Verunreinigungen werden aus der Charge verflüchtigt, und zwar das Natrium als Na-Atome und der Schwefel als COS- und PbS-Moleküle. Bei der Temperatur, auf welche das Gas abgekühlt werden muß, um das Blei aus dem Dampf zu entfernen, reagiert das Na mil den Schwefelverbindungen unter Bildung von Na₂S. Etwa zurückbleibender Schwefel bleibt als PbS zurück, das unerwünscht ist.

Vorzugsweise ist daher Sorge zu tragen, Na und S in äquivalenten Mengen vorhanden zu haben, so daß

»5 die Bildung von Na₂S vollständig ist und daß keiner dieser Stoffe zurückbleibt, wodurch eine Abgabe von Schwefel in die Atmosphäre vermieden wird. Das Natrium und den Schwefel in das stöchiometrische Gleichgewicht zu bringen, ist nicht schwierig, indem eine Zugabe von Soda oder einem Alkalimetalloxid oder einem Carbonat zu der Charge erfolgt.

Die vorstehenden Ausführungen und Beispiele haben sich auf die Verwendung von Blei bezogen. Es kann vorteilhaft sein, Wismut zum Blei zu geben, und zwar trotz eines niedrigeren Siedepunkts und des folglich höheren Drucks in dem System. Wenn dies erfolgt, dann enthält die Schmelze, die in der Charge 2 kondensiert, Bi. Dies ist von Vorteil, da hierdurch die Löslichkeit von Al und Pb erhöht wird (d.h. Zugaben

♦o von Bi erniedrigen den Aktivitätskoeffizienten des Al). Der entsprechende Nachteil der Erhöhung der Löslichkeit von Al in der Legierung bei der Temperatur, bei welcher die Abscheidung erfolgt, wird gemindert, da das Wismut während des Abdampfungskühlens der Legierung, welche dem Abkühlungsgefäß 6 entnommen wird, vorzugsweise verdampft wird.

Es werden folgende Vorteile des Verfahrens der Erfindung ersichtlich:

1. Der Energiebedarf ist einem herkömmlichen elektrolytischen Verfahren vergleichbar oder liegt darunter.

2. Das Verfahren benötigt zwar nahezu die doppelte Menge an Petroleumkoks wie das herkömmliche Verfahren, doch wird, wenn die vor- geschlagene Herstellungsmethode der Charge berücksichtigt wird, dies zum Teil ausgeglichen, daß kein Pech als Bindemittel verwendet wird.

3. Es werden keine Fluoride verwendet, wodurch sowohl Kosten als auch Einrichtungen für die

Verschmutzungskontrolle eingespart werden.

4. Die relativen Verhältnisse von Soda und Schwefel in den Bestandteilen können ohne weiteres so kontrolliert werden, daß der Schwefel aus dem Koks in konzentrierter Form als Natriumsulfid zurückbleibt, was von großem Vorteil ist, um eine Verschmutzung auf Grund der Freisetzung von Schwefel an die Atmosphäre zu verhindern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

1 2 Die Herstellung von Aluminium nach dem HaIl-Patentanspruche: Heroult-Verfahren ist bislang im Prinzip unver-

1. Verfahren zur Herstellung von Aluminium ändert geblieben. Obgleich schon eine Anzahl von durch Umsetzung von Aluminiumoxid mit Koh- Versuchen durchgeführt worden Kt, um neue Wege lenstoff bei erhöhter Temperatur in Gegenwart 5 für die technische Herstellung voa Aluminium mit von Metall, um eine Aluminiumlegierung her- niedrigeren Kosten als bei dem Hall-Heroult-VerzusteUen, dadurch gekennzeichnet, daß fahren aufzufinden, haben sich doch diese Verman die Umsetzung bei einer Temperatur im suche zur Entwicklung bis zur technischen Her-Bereich von 1600 bis 2500° C in Gegenwart stellung als nicht erfolgreich gezeigt.

von flüssigem Blei und/oder Wismut und in einer io Für die Durchführbarkeit eines neuen Verfahrens

Atmosphäre, welche im wesentlichen aus Blei- zur Herstellung von Aluminium müssen viele Fak-

und/oder Wismutdampf besteht, vornimmt, toren in Betracht gezogen werden, darunter die Wärme in die Reaktionszone einführt, um die folgenden:

Charge in dem Temperaturbereich zu halten, in- _{a) Kosten der} Rohmaterialien,

dem man einen Strom von Blei- und/oder Wis- 15 ^i Energiebedarf

mutdampf in die Reaktionszone einführt und \ Kapitalanlage'

Blei und/oder Wismut aus der Dampfphase in _d) ^; _WaVt_Ungskosten der Anlage,

die flüssige Phase in der Reaktionsizone konden- i _KontroIi_e der Verschmutzung,

sieren läßt, die resultierende Legierung aus der _{f) Betriebskosten} der Anlage.

Reaktionszone entfernt und daß man Aluminium ao

aus einer solchen Blei- und/oder Wismut-Alu- Während der Hauptnachteil des Hall-Heroult-

minium-Legierung gewinnt. Verfahrens in den hohen Kapital- und Betriebskosten

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- liegt, führt die Verwendung von Fluorid-Flußmitteln kennzeichnet, daß man in einer Reaktionszone zu erheblichen Problemen bei der Verhinderung der eine Charge in Form von festen Stücken eines 35 Emission von Fluoriden in unzulässigen Mengen,
innigen Gemisches von Kohlenstoff und Alu- Sämtliche üblichen Metalle treten in der Natur als miniumoxid aufrechterhält, einen Sumpf von Oxiderze oder als Sulfide auf, die ohne weiteres in siedendem Blei und/oder Wismut in einer Oxide umgewandelt werden können. Bei vielen di-Dampferzeugungszone aufrechterhält, den gebil- rekten Reiduktionsschmelzprozessen wird Koh!enstoff deten Metalldampf in die feste Charge einleitet, 30 als Reduktionsmittel verwendet und zu CO oder CO₂ um die Temperatur der Charge im Bereich von oxidiert.

1600 bis 2040° C zu halten, flüssiges Blei und/ Die weniger reaktiven Metalle (Fe, Cu, Pb usw.)

oder Wismut in Berührung mit der Charge auf- können direkt in einem Gebläseofen oder einem rschterhält, damit sich eine Legierung mit dem elektrischen Ofen hergestellt werden. Die stärker in der Reaktionszone gebildeten Aluminium 35 reaktiven Metalle (Al, Na, Mg) werden gewöhnlich bildet, diese Legierung aus der Reaktionszone durch Elektrolyse hergestellt, wobei der elektrische in die Dampferzeugungszone leitet, aus der Strom zur Erhöhung der Energie des Systems ver-Dampferzeugungszone aluminium-angereichertes wendet wird. Die direkte thermische Reduktion eines Blei und/oder Wismut in eine Abkühlungszone Metalloxids hai offensichtlich erhebliche wirtschaftleitet, auf eine Temperatur etwas oberhalb des 40 liehe Nachteile gegenüber einem elektrolytischen Schmelzpunktes des Aluminiums abkühlt, wo- Verfahren. Legierungen mit ungefähr 50⁰O Al köndurch das entnommene Metall eine aluminium- nen ohne Schwierigkeiten in einem Lichtbogenofen reiche Schicht und eine blei- und/oder wismut- hergestellt werden. Die Herstellung von reinem Alureiche Schicht bildet, das blei- und/oder wismut- minium ohne Legierungselemente durch direkte Rereiche Metall im flüssigen Zustand in die Reak- 45 duktion scheint aber auf Grund der Bildung von tionszone zurückleitet, um es dort in Gegen- Aluminiumcarbid und überschüssigen Mengen von Stromrichtung zu dem Strom des Metalldampfes Dämpfen u. dgl. nicht möglich zu sein. Die grundfließen zu lassen, das aus der Reaktionszone legende Einfachheit und Wirtschaftlichkeit der theraustretende Gas abkühlt, um das Blei und/oder mischen Reduktion stellt nichtsdestoweniger einen Wismut in den flüssigen Zustand zu konden- 5° starken Anreiz dar, eine Legierung durch direkte eieren, permanentes Gas aus dem System ent- thermische Reduktion herzustellen und sodann aus fernt und das kondensierte Blei und/oder Wismut der Legierung reines Aluminium zu erhalten,
ebenfalls in die Reaktionszone zurückführt, die Der offensichtlichere Weg, um reines Aluminium

abgekühlte aluminiumreiche Schicht des Metalls aus einer solchen Legierung zu erhalten, ist die Exaus der Abkühlungszone entnommen wird und 55 traktion des Aluminiums aus der Legierung, da tür Entfernung des Bleis weiter behandelt wird. hierdurch zur gleichen Zeit eine Reinigung des AIu-

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge- miniums bevirkt wird. Die Alternative hierzu ist kennzeichnet, daß in der Reaktionszone ein die Extraktion des legierenden Materials aus der Druck von 2,7 bis 2,8 at aufrechterhalten wird Legierung, wobei das Aluminium als Rückstand zu- und das Eintrittsverhältnis des flüssigen Bleis zu 60 rückbleibt. Diese Alternative wird bei dem Verfahdem Bleidampf auf 0,55 bis 0,7 eingestellt wird. ren der vorliegenden Erfindung verwendet.

Es besteht keine Möglichkeit, die Elemente Fe,

Si usw. in einem wirtschaftlichen Verfahren zu ent-