DE2606979B2

DE2606979B2 - Verfahren zur Herstellung von Aluminium durch elektrolytische Reduktion von calciniertem Aluminiumoxid

Info

Publication number: DE2606979B2
Application number: DE2606979A
Authority: DE
Inventors: Kaloo Raj Kumar Arvida Quebec Bhilotra (Kanada)
Original assignee: Alcan Research and Development Ltd
Current assignee: Alcan Research and Development Ltd
Priority date: 1975-02-25
Filing date: 1976-02-20
Publication date: 1979-12-20
Also published as: NL170755C; SU695566A3; AU503047B2; SE7602016L; AR206080A1; CA1082125A; MX3272E; ZA76733B; NL7601685A; NL170755B; NO143108B; DE2606979A1; HU174661B; NO760548L; NO143108C; FR2302352B1; AT362594B; IT1055891B; SE416964B; DE2606979C3

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Aluminium durch elektrolytische Reduktion von calcinierteim Aluminiumoxid, bei dem man das Aluminiumoxid in bestimmter Weise vor der Verwendung in der Schmelzelektrolyse behandelt. v,

Für die elektrolytische Reduktion von Aluminiumoxid verwendet man in der Praxis vielfach Bauxit, der nach dem Bayer-Verfahren aufgeschlossen wurde. Bei diesem Verfahren wird das Erz bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck mit Natriumhydroxid aufgeschlossen mi und aus der erhaltenen Natriumaluminatlösung w:.rd Aluminiumoxidtrihydrat durch Animpfen mit feinen Aluminiumoxidtrihydratteilchen und Abkühlen der Lösung ausgefällt. Das so erhaltene Aluminiumoxidirihydrat wird dann calciniert, wobei das Kristallwasser h^r, vertrieben wird, und stellt dann ein für die elektrolytische Reduktion geeignetes Ausgangsmaterial dar.

In der elektrolytischen Reduktionszelle wird das Aluminiumoxid reduziert, indem man Ströme mit niedriger Spannung und sehr hohen Stromstärken durch einen Elektrolyten aus einer Lösung von Aluminiumoxid in einen aus NaF und AIF3 in einem vorgewählten Verhältnis zusammengesetzten Elektrolyten leitet Der Strom fließt dabei zwischen einer oder mehreren über Kopf angeordneten Kohlenstoffanoden und einer Kathode, die die Auskleidung der Zelle bildet Auf der Oberfläche der Zelle bildet sich eine Kruste von erstarrtem Elektrolyten. Auf dieser Kruste wird frisches Aluminiumoxid aufgebracht und in den geschmolzenen Elektrolyten eingeführt, in dem die Kruste periodisch aufbricht

Es ist bekannt, daß das für diesen Zweck verwendete Aluminiumoxid so weit wie möglich in Form eines groben, vollständig calcinierten und frei fließenden Pulvers vorliegen sollte, damit die Bildung von unerwünschten harten Krusten auf der Oberfläche des geschmolzenen Elekt^rolyien in den Zellen vermieden wird.

Die Calcinierung von Aluminiumhydroxid kann in zirkulierenden Wirbelschichten durchgeführt werden. Steigende Qualitätsanforderungen an das für die Schmelzflußelektrolyse zur Aluminiumgewinnung benötigte Aluminiumoxid haben zu verbesserten Wirbelschichtverfahren zur Entwässerung von Aluminiumhydroxid geführt Bei der Calcinierung des Aluminiumhydroxids muß dessen feine Körnung berücksichtigt werden. Die gebräuchlichen Oxide haben eine Korngrößenverteilung, bei der fast alle Teilchen kleiner als 100 μηι sind, wobei der Feinstaubanteil der Oxide mit weniger als 5 μπι Durchmesser, welcher durch Zyklone praktisch nicht mehr erfaßt werden kann, kaum mehr als 1 bis 2% beträgt (Chemie Ing. Technik, 42. Jahrg., 1970, Nr. 7, Seiten 446-451).

Es ist wünschenswert, daß der Restkristallwassergehalt des calcinierten Aluminiumoxids niedrig ist, damit Fluorverluste in den elektroiytischen Reduktionszellen durch Bildung von Fluorwasserstoff vermieden werden. Der Kristallwassergehalt von für elektrolytische Reduktionszweclce verwendetem Aluminiumoxid soll deshalb unterhalb 2% liegen.

Die Calcinierung von Aluminiumoxidtrihydrat erfolgt normalerweise bei einer Temperatur in der Größenordnung von 1100°C und in einer Drehofen- oder Wirbelschichtbettcalciniervorrichtung. Auf diese Weise wird ein sandartiger freifließender Aluminiumoxidtyp erhalten. Wenn ein fließfähiges Aluminiumoxid, das im wesentlichen aus «-Aluminiumoxid besteht, gewünscht wird, dann wird die Calcinierung bei einer Temperatur von 1200⁰C oder höher vorgenommen. In beiden Fällen werden in den Abgasen der Calcinierungseinrichtungen erhebliche Mengen von feinen Teilchen mitgerissen und diese Teilchen werden gewöhnlich nicht ganz vollständig in Aluminiumoxid umgewandelt, da diese feinen Teilchen in der Calcinierungseinrichtung eine relativ kurze Verweilzeit aufweisen, bevor sie mit dem Abgasstrom mitgerissen werden. Die Feinstoffe werden zur Vermeidung einer Luftverschmutzung mittels zyklonartigen mechanischen Ausfällungseinrichtungen oder elektrostatischen Ausfällungseinrichtungen aus dem Abgas entfernt und die auf diese Weise gesammelten Feinstoffe werden aus wirtschaftlichen Gründen zu der Masse der gröberen Aluminiumoxidteilchen zurückgegeben, die von den Calcinierungseinrichtungen weggenommen werden, oder sie werden zurück in die Calcinierungseinrichtungen geleitet. Wenn die Anwesenheit dieser Feinstoffe in dem calcinierten

Aluminiumoxid als störend angesehen wird, ist es üblich, das Bayer-Verfahren so zu führen, daß die als Produkt erhaltenen Aluminiumoxidtrihydratteilchen weniger als etwa 15 Gew.-% Teilchen einer Größe unterhalb 44 μπι enthalten. Bei einer typischen Betriebsweise eines Drehofens macht der Anteil der aus dsm Abgas abgetrennten Feinstoffe 3 bis 10% des Aluminiumoxids aus, wobei typischerweise ein Hauptgewichtsanteil in einem Größenbereich von unterhalb 44 μπι liegen kann, obgleich 10% oder mehr etwas größer als 44 μπι sein können. Da diese Teilchen nur teilweise calciniert werden, haben sie den Effekt, daß sie den Wassergehalt des calcinierten Aluminiumoxids von etwa 1% auf nahezu 2% erhöhen. Der Wassergehalt dieser gesammelten Feinstoffe kann sich von etwa 5 bis zu etwa 25% erstrecken. Wenn eine Wirbelschichtbett-Calcinierungseinrichtung verwendet wird, dann kann der Anteil der gesammelten Feinstoffe erheblich größer sein, was auf das größere Aufbrechen der agglomerierten AluTiiniumoxidtrihydratteilchen während der Calcinierung in dieser Einrichtung zurückzuführen ist Jedoch ist gewöhnlich dann der Wassergehalt niedriger.

Die Anwesenheit von feinen Teilchen, z. B. von Teilchen mi* weniger als 44 μη Durchmesser bringt in den darauffolgenden Stufen zahlreiche Probleme mit sich. Aufgrund des Vorliegens dieser Feinstoffe stellt das Aluminiumoxid sowohl beim Transport von der Anlage des Bayer-Verfahrens zu der elektrolytischen Reduktionszelle als auch beim Betrieb der Reduktionsze'le ein stark staubendes Produkt dar. Mit den Abgasen der Reduktionszellen werden daher erhebliche Mengen von Feinstoffen mitgerissen, was weitere Probleme bei der Kontrolle der Luftverschmutzung mit sich bringe. Untersuchungen haben gezeigt, daß bis zur Hälfte der Feinstoffverluste in verschiedenen Stufen zwischen der Anlage des Bayer-Verfahrens und der Endreduktion zu Aluminium auf gesammelte Feinstoffe zurückzuführen sind, die aus der Calcinierungseinrichtung in das Aluminiumoxidprodukt zurückgegeben werden oder in die Calcinierungseinrichtung zurückgeschickt werden. Diese Verluste werden auf etwa die Hälfte vermindert, wenn man die gesammelten Feinstoffe nicht zu dem Produkt der Calcinierungseinrichtung zurückgibt, das selbst einen Gehalt von bis zu 10% an Teilchen unterhalb 44 μπι hat. Diese Verluste, die hauptsächlich aus Teilchen in einem Größenbereich unterhalb 44 μΐη Durchmesser auftreten, treten entweder beim Transport oder beim Betrieb der elektrolytischen Reduktionszellen auf, so daß das Vorhandensein von solchen Feinstoffen in den Aluminiumoxid nicht nur zu einem technisch schlechteren Produkt (aufgrund von Staubproblemen, die beim Transport auftreten, und von Schwierigkeiten beim Betrieb der Reduktionszellen) führt, sondern auch zu einem erheblichen Verlust an Aluminiumoxid.

Der Hauptteil der Verluste an Staub erfolgt in der elektrolytischen Reduktionsanlage. Man hat geschätzt, daß bis zu 50% der Verluste während und nach dem Transport des calcinierten Aluminiumoxids von den Lagerungsbehältern zu der Kruste der Reduktionszellen mit Einschluß von sehr erheblichen Mengen von Feinstoffen, die in den Abgasen der Zellen verloren gehen oder in der Zellauskleidung eingefangen werden, erfolgen. Weitere große Staubmengen gehen beim Transport des calcinierten Aluminiumoxids zu der elektrolytischen Reduktionsanlage von der Calcinierungseinrichtung der Aluminiumoxidanlage verloren. Wenn die elektrolytische Reduktionsanlage von der Aluminiumoxidanlage entfernt angeordnet ist, dann gehen erhebliche Staubmengen an den Stellen des Beladens und Entladens des Aluminiumoxids von Schiffen und/oder Landfahrzeugen verloren. Der Kauf eines Alummiumoxids mit vermindertem Feinstoffgehalt bringt daher für den Verbraucher einen erheblichen direkten wirtschaftlichen Vorteil sowie den indirekten wirtschaftlichen Vorteil, daß eine Luftverschmutzung durch Aluminiumoxidstaub vermieden wird, mit sich.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Aluminium durch elektrolylische Reduktion von calciniertem Aluminiumoxid zu zeigen, bei dem Aluminiumoxidverluste aufgrund von Staubbildung und damit auch eine Luftverschmutzung weitgehend vermieden wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient das in den Patentansprüchen beschriebene Verfahren.

Erfindungsgemäß wird eine Feinteilfraktion, bei der ein Hauptgewichtsteil der Teilchen kleiner als 44 μπι ist, aus dem Austrittsgasstrom in der Calcinierungsstufe gesammelt und verdichtet, wodurch einzelne grobe Körner erhalten werden. Diese Feinteilfraktion wird gewöhnlich nicht vollständig calciniert (oder sie wird nur teilweise dehydratisiert) und sie besitzt in typischer Weise einen Kristallwassergehalt im Bereich von etwa 5 bis 20%, obgleich in einem Vielstufen-Sammlungssystem die feinste Fraktion, die in einer elektrostatischen Ausfälleinrichtung gesammelt wird, einen Wassergehalt haben kann, der so hoch wie 25% sein kann. Diese groben Körner werden in Mengen von bis zu 50% des Gesamtaluminiumoxidbedarfs einer Reduktionszelle verwendet. Für die kontinuierliche Verfahrensführung wird es bevorzugt, die Verwendung von solchen Körnern auf weniger als 25%, vorzugsweise höchstens etwa 10%, der Gesamtbeschickung für die Zelle zu begrenzen. Es stellt eines der überraschenden Merkmale der vorliegenden Erfindung dar, daß grobe Körner mit einer Größe von bis zu etwa 5 mm (5000 μπι), die bis zu 25% Kristallwasser enthalten können, zu dem Elektrolyten einer Reduktionszelle mit Erfolg gegeben werden können, ohne daß eine Akkumulierung von ungelösten Sumpfprodukten am Boden der Zelle bewirkt wird, d. h. praktisch nicht mehr Sumpfprodukte, als sie sich in einer Zelle ansammeln, wenn auf herkömmliche Weise hergestelltes Aluminiumoxid verwendet wird.

Die Verdichtung der Feinstoffe kann in üblichen walzenartigen Verdichtungsmaschinen vorgenommen werden, wobei man Granulate oder Platten erhall, die dann aufgebrochen werden. Durch anschließendes Klassieren kann man dann Fraktionen erhalten, die durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 4760 μΐη hindurchgehen und von einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von 150μηι zurückgehalten werden. Natürlich können auch andere Klassieningsvcr fahren mit anderen Bereichen angewendet werden.

Die Verdichtung der Teilchen erfolgt entweder im vollständig abgekühlten Zustand oder auch noch im warmen oder heißen Zustand, z. B. bei I8O"(". Hs treten keine Schwierigkeiten auf, wenn das Material 7ii festen Pellets oder Platten verdichtet wird, die Granulienings techniken unterworfen werden können, um Körner mit dem gewünschten Größenbereich ni bilden, ohne daß zugleich zu große Mengen von Staub gebildei worden. vora"sgesetzt. daß Maßnahmen getroffen werden, um den Verdichtungsvorgang der Teilchen in gründlich entlüftetem Zustand vorzunehmen. Obglcirh ev unnötip ist, irgendein Bindemittel zu verwenden, kann c«· m

manchen Fällen zweckmäßig sein, eine geringe Menge Wasser oder eines anderen geeigneten Bindemittels zuzusetzen, um den Verdichtungsvorgang zu unterstützen. Errechnungen aufgrund von Lastkräften, die auf die Walzen der Verdichtungsvorrichtung angelegt werden, -, weisen darauf hin, daß der Druck, der auf die Aluminiumoxidfeinstoffe in der Walze für eine zufriedenstellende Granulierung zur Bildung von genügend starken Pellets oder gewellten Platten ausgeübt werden soll, in der Größenordnung von 1575—4725 kg/cm², vorzugsweise 2360—3940 kg/cm², ist.

Obgleich der Verdichtungsvorgang nur auf die Aluminiumoxid-Calcinierungseinrichtungs-Feinstoffe
allein angewendet werden kann, kann es doch in manchen Fällen zweckmäßig sein, die Feinstoffe mit ·,-, einem Teil vollständig calcinierter Teilchen, die von dem Produkt der Calcinierungseinrichtung abgenommen werden, zu vermischen. Alternativ kann die Verdichtung auch auf das ganze Abgabeprodukt der Calcinierungsvorrichtung oder einen Hauptteil davon angewendet werden, wenn dieses einen großen Anteil, z. B. 30% oder mehr, Teilchen mit einer Größe von weniger als 44 μίτι enthält. Es kann in diesem Falle eine weitere Fraktion mit weniger als 44 μηι durch eine Luftaufschlämmung des Produkts der Calcinierungseinrichtung erhalten werden.

Es hat sich gezeigt, daß Körner, die vollständig aus gesammelten Calcinierungseinrichtungs-Feinstoffen mit einem Wassergehalt von bis zu 25% gebildet worden sind, ohne besondere Schwierigkeiten in Mengen von m mindestens 10% des gesamten Aluminiumoxids, das in die elektrolytische Reduktionszelle eingebracht wird, zugesetzt werden können und daß sogar noch höhere Mengen, beispielsweise bis zu etwa 25% oder sogar bis zu 50% oder mehr, in bestimmten Fällen zugesetzt j-, werden können, ohne daß eine zu starke Rauchbildung durch Umsetzung des Wassers mit dem Fluoridelektrolyten der Zelle bewirkt wird. Da die gesamten gesammelten Feinstoffe, die bei dem Betrieb der Drehofen-Calcinierungseinrichtung anfallen, normalerweise nur 3— i0% des Abgabeprodukts der Calcinierungseinrichtung ausmachen, können folglich die von den Abgasen gesammelten Feinstoffe in Form von Körnern für den Betrieb von nur einem Teil der Zellen verwendet werden, welche normalerweise von der -r> Calcinierungseinrichtung beschickt werden, und der Rest der Zellen kann mit Aluminiumoxid beschickt werden, zu dem keine gesammelten Feinstoffe rückgegeben worden sind und das folglich einen niedrigeren Staubgehalt aufweist. In den meisten Fällen werden -,0 jedoch die Körner in einer solchen Menge zu dem gesamten Abgabeprodukt der Calcinierungseinrichtung gegeben, daß sie mindestens 2% ausmachen. Das Abgabeprodukt der Calcinierungseinrichtung ist daher an Feinstoffen im Vergleich zu einem Produkt verarmt, bei dem sämtliche gesammelten Feinstoffe rückgegeben worden sind.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die Körner der verdichteten Feinstoffe mit dem groben Calcinierungsprodukt in unterschiedlichen Verhältnis- ω mengen wieder gemischt, so daß Aluminiumoxidproduktfraktionen mit relativ hoher Reinheit und solche mit relativ niedriger Reinheit erhalten werden. Nach einer weiteren Alternative werden die verdichteten Feinstoff-Körner gesondert gehalten und sie können sodann als entsprechender Teil der Aluminiumoxidbeschickung zu diesen elektrolytischen Zellen zugesetzt werden, die bereits ein Aluminiumprodukt mit relativ niedriger Reinheit abgeben.

Um beim Ausfällungskreislauf des Bayer-Verfahrens eine größere Produktivität zu erhalten, führen einige Aluminiumoxid-Hersteller das Verfahren so, daß Aluminiumoxidtrihydral mit einem Gehalt an feinen Aluminiumoxidtrihydralteilchen (weniger als 44 μιη) erhalten wird, das bis zu 40% der Trihydratbeschickung für die Calcinierungseinrichtung bildet. Solche Trihydrate führen zu einem sehr hohen Anteil an Teilchen mit weniger als 44 μιη in den Teilchen, die aus den Abgasen gewonnen werden. Die Verdichtungstechnik der vorliegenden Erfindung ist für solche Fälle von besonderem Vorteil, da sie eine hohe Produktivität des Ausfällungskreises gestattet, ohne daß die vollständigen Nachteile in Kauf genommen werden müssen, die von der extremen Staubigkeit des Produkts herrühren.

Somit kann es in einigen Fällen zweckmäßig sein, die Ausfällungsstufe in einer solchen Weise in Betrieb zu nehmen, daß 10 Gew.-% oder mehr des ausgefällten Aluminiumoxidtrihydratprodukts (nach Abtrennung des Teils der Feinstoffe, der zum Impfen benötigt wird) in Form von Feinstoffen vorliegen, d. h. als Teilchen mit weniger als 44 μηι, was zu einer Zunahme der teilweise dehydratisierten Feinstoffe führt, die aus den Abgasen der Calcinierungsvorrichtung gewonnen werden. Dabei ist zu beachten, daß aufgrund des Aufbrechens der Teilchen in der Calcinierungseinrichtung ein Ausfällungs-Trihydratprodukt, das 6 Gew.-% Teilchen mit einer Größe von <44 μηι enthält, in typischer Weise zu einem Produkt führt, das 10% oder mehr Teilchen mit <44μπι nach der Calcinierung (mit Einschluß der rückzugesetzten gesammelten Feinstoffe) enthält. Die Anwendung von Ausfällungsbedingungen, die zu einem größeren Teil von Feinstoffen in dem Abgabeprodukt der Calcinierungseinrichtung führt, ist noch akzeptierbarer, wenn diese Feinstoffe (oder ein großer Teil davon) gesammelt und durch Verdichtungsverfahren zu Körnern umgewandelt werden.

Die Zeichnung zeigt ein Fließschema einer Anlage zur Durchführung der Erfindung.

In einer herkömmlichen Aluminiumoxidanlage nach dem Bayer-Verfahren wird feuchtes Aluminiumoxidtrihydrat aus der Ausfällungsstufe bei 1 in das obere Ende eines geneigten Drehofens 2 eingegeben und ein calciniertes Aluminiumoxidprodukt wird bei 3 abgezogen. Brennstoff und Luft werden in das Bodenende des Ofens 2 bei 4 eingespeist. Das Abgas wird in ein Staubsammlersystem 5 der ersten Stufe eingeleitet, wo etwa 95% der Feststoffe abgetrennt werden, die in den Abgasen eingefangen sind. Diese Teilchen werden in das Beschickungsende des Calcinierungsofens zurückgeführt

Das Abgas aus dem Sammlersystem 5 der ersten Stufe wird in ein Sammlersystem 6 der zweiten Stufe eingeleitet, das aus Multizyklon-Separatoren zusammengesetzt ist, worin die teilweise dehydratisierten Feinstoffe, die zum großen Teil im Größenbereich von <44 μιη liegen, unter stärkeren Schwerkraftsbedingungen gesammelt werden als in der ersten Stufe. Das Abgas aus der zweiten Stufe 6 kann dann in eine elektrostatische Ausfällungseinrichtung 7 eingeleitet werden, bevor es durch einen Schornstein 8 an die Atmosphäre abgelassen wird. Die elektrostatische Ausfällungseinrichtung sammelt Teilchen einer Größe im wesentlichen unterhalb 33 μιη. Diese haben typischerweise einen Wassergehalt von 17 bis 22%, da sie in der Calcinierungseinrichtutng eine geringere Verweilzeit aufweisen. In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein,

die Trennung der zweiten Stufe mit der elektrostatischen Ausfällungseinrichtung zu einer einzigen elektrostatischen Ausfällungsstufe zu kombinieren.

Das System ist, soweit es oben beschrieben wurde, herkömmlicher Art. Bei der herkömmlichen Praxis würden die teilweise dehydratisierten Teilchen, die in der zweiten Stufe gesammelt worden sind, und die 3 bis 5% des in den Drehofen 2 eingespeisten Aluminiumoxids ausmachen, mit dem calcinieren Aluminiumoxidabgabeprodukt vom unteren Ende des Ofens kombiniert. Die erheblich feineren Teilchen, die in der elektrostatischen Ausfällungseinrichtung 7 gesammelt worden sind, würden in manchen Fällen mit dem Produkt vermischt und in anderen Fällen in das Bayer-Verfahren zurückgeschickt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden jedoch die teilweise dehydratisierten Aluminiumoxidteilchen von der zweiten Stufe 6 und dem elektrostatischen Separator 7 zu einem Beschickungsbehälter 9 befördert, wo eine primäre Entlüftung erfolgt. Es stellt ein wichtiges Merkmal der Erfindung dar, daß die gesammelten Feinstoffe in dem Beschickungsbehälter 9 gründlich entlüftet werden und daß sie ohne Wiederbelüftung zu einem Beschickungstrichter 10 geleitet werden, wo die Entlüftung mit einer Beschickungsschraube 11 vervollständigt wird, bevor das Produkt in einen Standardwalzenverdichter 12 eingeleitet wird, und zu harten Flocken umgewandelt wird. Obgleich naturgemäß auch andere Entlüftungsmaßnahmen bzw. -einrichtungen möglich sind, wurde doch festgestellt, daß die Retention der Teilchen über einen Zeitraum von mindestens 3ⁿ min in einem Bett mit einer Tiefe von etwa 60 bis 120 cm bei einem kontinuierlichen Verfahren, bei dem die Teilchen von dem Separator der zweiten Stufe im kontinuierlichen Strom dem Behälter zugeführt werden, eine angemessene Entlüftung ergibt.

Die Flocken fallen von dem Verdichter 12 in den rotierenden Käfig eines Granulators 14, worin sie mittels eines im Gegensinn rotierenden Messers aufgebrochen werden. Das in dem Granulator 14 gebildete Material wird durch einen Becherförderer 15 zu einer Reihe von Sieben 16 gefördert, wo die Teilchen mit Übergröße abgetrennt und über die Leitung 17 in den Granulator 14 zurückgeschickt und die Teilchen mit Untergröße ebenfalls abgetrennt und über die Leitung 18 in die Verdichtungseinrichtung 12 zurückgefördert werden.

Die Körner im Größenordnungsbereich von 2362 bis 220 μΐη (oder einem anderen ausgewählten Teilchengrößenbereich) werden zu einem Vorratsbehälter 19 gefördert, von dem sie mittels einer Fördereinrichtung 20 zu einer beliebigen Transporteinrichtung 21 und zu der elektrolytischen Reduktionsanlage gefördert werden.

Wie aus den obigen Erläuterungen hervorgeht, können die Körner direkt mit dem Produkt von dem Drehofen 2 wieder gemischt werden oder sie können gesondert gehalten werden. Es wird ersichtlich, daß in jedem Fall der Gehalt an teilweise dehydratisiertem Aluminiumoxidstaub in dem calcinierten Aluminiumoxidprodukt im Vergleich zu dem Abgabeprodukt eines üblichen Aluminiumoxidcalcinierungssystems, das mit dem gleichen Aluminiumoxidtrihydratausgangsmaterial arbeitet, vermindert ist

Beispiel 1

Das normale Beschickungsmaterial für zwei elektrolytische Reduktionszellen war 907 kg/Tag calciniertes

Aluminiumoxid mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 1 bis 2%. Bei einer Versuchsreihe wurde ein Teil der Aluminiumoxidbeschickung für eine Zelle durch 90,7 kg/Tag dichtete Multizyklon-Staubkörner ersetzt, welche 10% der Beschickung für die Zelle bildeten. Zu der anderen Zelle wurden 454 kg/Tag Körner und 454 kg/Tag normales Aluminiumoxid gegeben. Beide Zellen wurden normalerweise 33 Tage im Betrieb gehalten. Der Anteil der verdichteten Staubgranulate, die in die zweite Zelle eingegeben wurden, wurde dann auf 680 kg/Tag (75% der Gesamtbeschickung für die Zelle) erhöht. Die Zelle arbeitete weiterhin zufriedenstellend, mit der Ausnahme, daß mehr Dampf während des Aufbrechens der Kruste abgegeben wurde, als beim Normalbetrieb (Betrieb mit normalem calcinierten Aluminiumoxid). Daraus kann geschlossen werden, daß die Körner von verdichteten teilweise dehydratisierten Aluminiumoxidfeinstoffen nicht mehr als 50% der Aluminiumoxidbeschickung für die Zelle auf regulärer Grundlage bilden sollten, obgleich ein zufälliger Überschuß keine Fehlfunktion der Zelle bewirken würde.

In beiden Zellen fiel der Verbrauch an AIF3 nicht aus dem Rahmen des Verbrauchs heraus, der für einen . normalen Betrieb der Zelle erwartet wird. Die Reinheit des erzeugten Metalls mit Einschluß der Eisen- und Siliziummengen war ebenfalls normal. Es gab einige Anhaltspunkte, daß die Verwendung von verdichteten Körnern die Gebrauchszeit der Zellauskleidung erhöhte.

Beispiel 2

Bei einer weiteren Versuchsreihe wurden zwei identische, in Reihen angeordnete Reduktionszellen verwendet. Die Zellen der Reihe A wurden mit ungefähr 907 kg/Tag normalem calcinierten Aluminiumoxid (mit Einschluß von etwa 5% teilweise dehydratisiertem rückgegebenen Staub) beschickt. Die Zellen der Reihe B wurden mit 862 kg/Tag calciniertem Aluminiumoxid (das von gesammeltem Staub frei war) und 45,4 kg/Tag verdichteten Staubfeinstoffen des Separators der zweiten Stufe im Größenbereich von 2362 bis 220 μπι beschickt. Die verdichteten Staubkörner wurden somit in einer Menge zugesetzt, die der Menge des zurückgegebenen Staubs entsprach, die in normalem, in einem Drehofen calcinierten Aluminiumoxid enthalten ist.

Bei einem Langzeitversuch wurde festgestellt, daß kein statistisch signifikanter Unterschied der HF-Verluste zwischen der Reihe A und der Reihe B bestand.

Die Emissionsprodukte der Zellen in jeder Reihe wurden gemessen, wobei folgende Ergebnisse erhalten wurden:

Teilchenförmige und gasförmige Emissionsprodukte

	Reihe A (normal)	Reihe B (Erfindung)
Gesamte teilchenförmige Produkte: kg/Zelle/Tag	20,0	11,93
Gasförmiges Fluor: kg/Zelle/Tag	6,17	5,62
Freies Al₂O₃: kg/Zelle/Tag	5,17	2,22
Al-Ionen (als Al₂O₃): kg/Zelle/Tag	8,2	3,95
SO₂: kg/Zelle/Tag	12,7	12,0
Abgasmenge: mVmin/Zelle	77,1	68,9

Es wird ersichtlich, daß eine sehr beachtliche Abnahme der Emission der gesamten teilchenförmigen Produkte aus der Zelle erfolgte und daß insbesondere eine beachtliche Abnahme der Emission von Aluminiumoxidstaub (freies Al₂O₃) erfolgte.

Hinsichtlich der anderen Betriebsparameter, z. B. der Stromleistung und der Zellspannung, wurde kein merklicher Unterschied festgestellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Aluminium durch elektrolytische Reduktion von calciniertern Aluminiumoxid, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zufuhr des Aluminiumoxids für die elektrolytische Reduktionszelle 2 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das gesamte zugeführte Aluminiumoxid, körniges Aluminiumoxid einer Größe von 5000 bis 150 um, gebildet durch Verdichten von Teilchen, die in der Hauptmenge weniger als 44 μηι groß sind, enthalten sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das körnige Aluminiumoxid einen Kristallwassergehalt im Bereich von 5 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht, hat

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Beirieb eine*· Gruppe von elektrolytischen Reduktionszellen die Verhältnismenge der Körner, die in die Zellen eingespeist werden, entsprechend der Reinheit des Metalls, das in den einzelnen Zellen erhalten wird, einregelt und einen größeren Verhältnisteil von Körnern den Zellen zuführt, die ein Metall mit niedrigerer Reinheit ergeben.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Körner durch Verdichten einer feinverteilten Aluminiumoxidteilchenfraktion aus den Abgasen eines Aluminiumoxid- «1 trihydrat-Calcinierungsofens gebildet worden sind und die Teilchen entweder allein oder nach dem Vermischen mit calcinierten Aluminiumoxidprcduktteilchen verdichtet wurden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn- r> zeichnet, daß die Körner in der Weise hergestellt worden sind, daß ein Strom der gesammelten Aluminiumoxidteilchen einer Walzenverdichtungseinrichtung ?:ugeführt und dort zu einer kontinuierlichen Platte verformt wird, die Platte unter Bildung von Körnern aus verdichteten Teilchen zerbrochen und die Körner auf einen Größenbereich von 150 bis 5000 μιη klassiert werden und die Körner mit Untergröße zu der Verdichtungseinrichtung und die Körner mit Übergröße in die Disintegrierungsstufe -r> zurückgeführt werden.