DE3000210A1 - Elektrolytisches reinigen von metallen - Google Patents
Elektrolytisches reinigen von metallenInfo
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- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
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Description
Elektrolytisches Reinigen von Metallen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Metall und insbesondere ein Verfahren zum elektrolytischen
Abtrennen eines Metalls von Verunreinigungen.
Bisher hat man beispielsweise Siliziumlegierungen von Aluminium
hergestellt, indem man einem Aluminium in handelsüblicher Qualität eine gewünschte Siliziummenge hinzugefügt
hat; auf diese Weise erhielt man ein verhältnismäßig teures Al-Legierungsprodukt. In einem weiteren Verfahren stellt
man Al-Si-Legierungen unmittelbar aus Aluminiumoxid-Siliziumoxid-Erz
her. Beispielsweise lehrt die US-PS 3 661 562, eine Al-Si-Legierung in einem Hochofen herzustellen, indem
man Koks oder ein anderes geeignetes kohlenstoffhaltiges Material in eine Reaktionszone und eine Mischung aus Koks
und Alum±niumoxid-Siliziumoxid-Erz in eine zweite Reaktionszone gibt. Die bei der Verbrennung des Koks entstehenden
heißen Kohlenmonoxidgase werden in die zweite Reaktionszone gegeben, in der sie dasÄluminiumoxid-Siliziumoxid-Erz reduzieren.
Diese und ähnliche Verfahren zur Herstellung von Al-Si-Legierungen ergeben jedoch oft Legierungen mit sehr
hohem Si- Und Fe-Anteil, der danach weiter gesenkt werden
muß» um die Legierung gewerblich verwertbar zu machen. Ein Verfahren, bei diesen Legierungen den Eisenanteil gering
zu halten, ist, Aluminiumoxid-Siliziumoxid-Erze mit niedri-
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gen Eisenanteil zu verwenden. Nach einem weiteren Verfahren senkt man den Eisenanteil durch Anreichern vor der Reduktionsbehandlung.
Wegen der schlechten Wirtschaftlichkeit und der erforderlichen zusätzlichen Schritte beginnt
man vorzugsweise mit einem Aluminiumoxid-Siliziumoxid-Erz
mit hohem Eisengehalt; man erhält dann jedoch wiederum eine Legierung mit hohem Silizium- und Eisenanteil, die weiter
gereiniqt werden muß.
Das Reinigen von Aluminiumlegierungen mit elektrolytischen
Zellen ist bekannt. Beispielsweise lehrt die US-PS 673 364, unreines Aluminium im geschmolzenen Zustand als Anode in
einer Elektrolysezelle und insbesondere in einer solchen einzusetzen, in der der Elektrolyt eine Schmelze aus Aluminiumfluorid
und einem Fluorid eines elektropositiveren Metalls als Aluminium ist. Dann lagert sich nach der genannten
Patentschrift reines Aluminium an der Kathode ab und an der Anode wird Fluor freigesetzt, wenn ein Strom
durch die Zelle fließt.
Nach einem weiteren Verfahren zum Reinigen von Al-Si-Legierunqen
(US-PS 3 798 t40> werden Aluminium und Silizium
elektrolytisch aus Al-Si-Legierungen mit NaCl, KCl und AlF3
oder AlCl3 als Elektrolyt hergestellt. Dabei liegt die Al-Si-Leigerung
als Anode in einem perforierten Graphitanodentiegel vor. Ein perforiertes Graphitgitter ist um die Kathode
und einen Aluminiumoxidtiegel gelegt, damit das bei der
Elektrolyse freiwerdende feinteilige Silizium nicht in den
Kathodenraum strömen kann. Die Produktion des gereinigten Aluminiums ist in diesem Verfahren durch die effektive
Stromdichte begrenzt, die im Chlorid-Fluorid-Elekrolyt nur 1,6 - 2,15 kA/m2 (150 - 200 A/ft.2) beträgt.
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BAD ORIGINAL
-s-
Die vorliegende Erfindung überwindet die Probleme des
Standes der Technik bei der Peinigung von Metallen wie beispielsweise Aluminium oder Blei und ergibt ein Verfahren,
nach dem sich Metalle auf sehr wirLschaftliehe
Weise reinigen lassen.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum elektrolyt
ischen Reiniqen von Metall, indem man (a) ein Verunreinigungen enthaltendes Metall im geschmolzenen Zustand
in einen Behälter mit einer porösen Membran füllt, deren Porosität höher als 48 % ist, die die Metallschmelze zurückhalten
kann und durch die eine Elektrolytschmelze hindurchtreten
kann, und (b) überführt in Gegenwart des Elektrolyten elektrolytisch Metall durch diese Membran hindurch
zur Kathode, so daß Verunrein.iaungen aus dem Metall
im wesentlichen entfernt werden.
Die einzige Figur zeigt als Schnitt eine Ausführungsform
einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung.
Die hier erwähnte Aluminiumlegierung enthält typischerweise nicht mehr als 99,9 Gew.-% Aluminium. Legierungen,
die sich nach r*er vorliegenden Erfindung reinigen lassen,
können jedoch größere Anteile an Verunreinigungen enthalten
- beispielsweise bis zu 50 Gew.-% Si, und auch größere Mengen (beispielsweise 20 Gew,-%) Eisen. Zusätzlich lassen
sich nach der vorliegenden Erfindung andere Legierungsbestandteile entfernen, die gewöhnlich in A]-Legierungen auftreten
- beispielsweise Titan; diese können auf sehr geringe Werte abgesenkt werden. Man erhält a 1 :;o mit der vorliegenden
Erfindung sehr reines Aluminium, auch wenn das Ausgangsmaterial bereits verhältnismäßig rein ist.
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Die Figur zeigt eine Elektrolysezelle 10, in der sich eine Aluminiumlegierung nach der vorliegenden Erfindung
reinigen läßt. Die Zelle hat einen Außenbehälter 20, der mindestens zum Teil aus Graphit oder einem ähnlichen Werkstoff
besteht, der als Kathode der Zelle wirken kann. Beispielsweise kann man die Zelle 10 so aufbauen, daß nur ihr
Boden 21 insgesamt oder zum Teil als Kathode dient. Die Zelle 10 enthält einen zweiten Behälter 30, der über den
Elektrolyten 24 mit der Kathode in Verbindung steht. Der Behälter 30 ist in der Figur dasjenige Gefäß, in dem die
Aluminiumlegierung 32 als Schmelze vorliegt. Der Behälter 30 muß aus einem Material bestehen, das gegen die Al-Legierungsschmelze
32 und den Elektrolyten 24 widerstandsfähig ist, und muß eine Wand bzw.einen Wandteil haben,
durch die bzw, den ein Ion mit einem oder mehreren Al-Atomen hindurchdringen kann, das elektrolytisch durch diese
Wand hindurch zur Kathode übergeführt wird.
Der Behälter 30 kann aus einem leitfähigen oder nichtleitfähigen porösen Material gefertigt sein. Besteht der Behälter
30 aus einem nichtleitfähigen Material oder einer sehr dünnen leitfähigen Membran, muß. eine Anode in die
Al-Legierung 32 eingetaucht werden, damit das Aluminium elektrolytisch zur Kathode transportiert werden kann. Besteht
der Behälter 30 aus einem leitfähigen porösen Material, kann der Behälter selbst als Anode wirken, wie in
der Figur gezeigt.
Was die durchlässige Wand anbetrifft, handelt es sich bei ihr vorzugsweise um ein kohlenstoffhaltiges Material, wenn
Bestandteile wie Silizium, Eisen oder dergleichen von Aluminium getrennt werden sollen. Im Rahmen der Erfindung lassen
sich jedoch andere Materialien verwenden, die für ein
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oder mehrere Al-Ätome enthaltendes Ion durchlässig sind,
die aber eine Al-Schmelze und andere Bestandteile als die oben erwähnten sperrt»
Es hat sich herausgestellt, daß die Porosität der durchlässigen
Wand so hoch wie möglich sein sollte, wenn man das gereinigte Metall mit hohem Wirkungsgrad produzieren
will, denn eine durchlässige Membran mit hoher Porosität
erhöht erheblich die Metallmenge, die übertragen werden kann. Während der Erfinder hinsichtlich der Erfindung
nicht an eine spezielle Theorie gebunden zu sein wünscht,
ergibt sich der verstärkte Metallübergang vermutlich aus der intensiveren Berührung zwischen der Metallschmelze
und dem Elektrolyt; vermutlich vergrößert nämlich die hohe Porosität die aktive Fläche der Schmelzmetallanode.
Weiterhin erlaubt die hohe Porosität der Membran, größere Elektrolytmengen aufzunehmen. Der sehr hohe Metallübergang
ergibt sich daher vermutlich aus dem erheblich verringerten
Widerstand infolge der größeren Oberfläche des aktiven Metallanteils und der größeren Elektrolytmenge
in der Membran.
Die Porosität der Membran kann nach der vorliegenden Erfindung
bis zu 97 % betragen. Mit mehr als 48 % und vorzugsweise etwa 70 bis 95 % erhält man den besten Wirkungsgrad.
Der hier verwendete Ausdruck "Porosität" bezeichnet dabei das Verhältnis des Hohlraumvolumens zum stereometrischen
Volumen der Membran» Typischerweise ist diese Membran weniger
als &,35 mm (1/4 in.), vorzugsweise weniger als 3,175 mm (1/8 in.) dick. Ein Material, aus dem die poröse
Membran bestehen kann, ist Kohlenstoff. Poröser Kohlenstoff, der sich als sehr geeignet erwiesen hat,
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kann unter der Bezeichnung "Reticulated Vitreous Carbon" von der Fa. Chembtronics Internations, Inc., Ann Arbor»
Michigan, V. St. A.,bezogen werden. Auch Filze aus Kohlenstoff-
oder Graphitfasern lassen sich einsetzen. Die Kohlenstoffilze können dabei aus Fasern hergestellt sein,
die ein geeigneter Binder zusammenhält. Derartige Stoffe
sind von der Fa. Fiber Materials Inc.,ßiddeford, Maine, V. St. A., unter der Bezeichnung "GH feit." erhältlich.
Diese Filze sollten ebenfalls eine Porosität von mehr als 50 %, vorzugsweise im Bereich von 70 bi:; 9 7 % haben.
Weiterhin hat sich erwiesen, daß auch gewebte Membranen sich mit zufriedenstellenden Ergebnissen einsetzen lassen;
diese Membranen können mit unterschiedlicher Bindung gewoben sein, wobei eine Köperbindung gute Ergebnisse
ergeben hat. Die gewebten Membranen sind ebenfalls von der Fa. Fiber Materials Inc. erhältlich. Für beste Ergebnisse
sollte die Dicke der gewebten Membran auf weniger als 3,175 mm (t/8 in.) gehalten werden und vorzugsweise
im Bereich von 0,254 - 2,54 mm (0,01 bis 0,1 in.) liegen; ein sehr gut geeigneter Dickenbereich ist 0,508
bis 1,016 mm (0,02 bis 0,04 in.). Gewebte Membranen haben den Vorteil einer höheren Festigkeit bei geringer
Dicke. Typischerweise sollten gewebte Membranen ebenfalls eine Porosität von mehr als 48 %· und vorzugsweise im Bereich
von etwa 70 bis 97 % haben. Schaumstoffmembranen - beispielsweise aus geschäumtem Kohlenstoff - oder
poröse Membranen aus Teilchen (beispielsweise Kohlenstoffteilchen),
die mit einem geeigneten Bindemittel zusammengehalten werden, weisen bei derart geringer Dicke
kaum die erforderliche Festigkeit auf und sind daher weniger bevorzugt.
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Die in der vorliegenden Erfindung eingesetzte poröse Kohlenstoff- oder andere poröse Membran ist weiterhin
dadurch gekennzeichnet, daß sie für die Aluminiumschmelze und deren Bestandteile undurchlässig, für die
als Elektrolyt verwendete Salzschmelze jedoch durchlässig
ist.
Hinsichtlich der Porengröße wird darauf verwiesen, daß diese abhängig von der Druckhöhe, der Temperatur der
Al-Schmelze und der Benetzbarkeit des porösen Elements variieren kann. Weiterhin beeinflussen uuch der eingesetzte
Elektrolyt und die Legierungsbestandteile die Größe der Poren, die für die Al-Schmelze und deren Legierungsbestandteile undurchlässig sein sollen.
Der Elektrolyt 24 ist ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung. Es sollte sich dabei um ein Aluminiumfluorid
oder -Chlorid sowie mindestens eines Salzes der Gruppe Lithium-, Kalium-, Natrium-, Calcium- oder Magnesiumhalogenid
handeln; ein bevorzugter Elektrolyt besteht aus Aluminiumchlorid und Lithiumchlorid. Bei Lithiumchlorid
kann man hohe Stromstärken einsetzen, ohne dabei die Zellfunktion zu beeinträchtigen - wie beispielsweise
durch die Wärmeentwicklung infolge eines hohen Widerstands des Elektrolyten.
Der Elektrolyt kann aus 5 bis 99 Gew.-V, LiCl und 1 bis
Gew.-% AICIt bestehen, Rest mindestens eine Substanz der
Gruppe Natrium-, Kalium-, Calcium- und Magnesiumchlorid. Vorzugsweise setzt er sich aus 85 bis 99 Gew.-% LiCl und
1 bis 15 Gew.-% AlCl- zusammen; AlF-. k£tnn anstelle des
AlClη verwendet werden.
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Die Temperatur des Elektrolyt beeinflußt den Gesamtwirkungsgrad
des Verfahrens. Ist'die Elektrolyttemperatur zur gering, kann es schwierig werden, das gereinigte Aluminium
zu gewinnen. Zu niedrige Temperaturen können auch zu einer zu niedrigen Leitfähigkeit des Elektrolyten und
damit einer niedrigen Zellproduktivitat führen. Zu hohe
Arbeitstemperaturen verkürzen die Lebensdauer dt-r Anode
und der Kathode und lassen das Salz verdampfen. Während also die Temperatur zwischen 675 und 925°C liegen kann,
liegen bevorzugte Arbeitstemperaturen im Bereich von 700 bis 8500C.
Bei dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung läßt die Zelle sich mit hohen Stromstärken betreiben, so daß man
eine hohe Ausbeute des gereinigten Aluminiums erhält. Diese hohen Stromstärken sind möglich, ohne daß ein hoher Widerstand
des Elektrolyten auftritt und dabei viel Wärme freigesetzt wird und Probleme schafft. Die Arbeitsspannung der
Zelle kann 1 - 5 V betragen, und die Stromdichte kann im Bereich von 2,15 - 48,4 kA/m2 (200 bis 4 500 amps/ft1 ) liegen
und in bestimmten Fällen noch hoher sein. Vorzugsweise ist die Zellspannung geringer als 2,0 V und die Zellstromdichte sollte nicht geringer als 2,15 kA/m2 (200 amps/ft2),
vorzugsweise mindestens 3,23 kA/m2.(300 amps/ft2) betragen.
Im Betrieb der Elektrolysezelle wird der geschmolzene Elektrolyt 24 im Behälter 20 vorgesehen und dort vorzugsweise
bei einer Temperatur von 700 - 8500C gehalten. Die Al-Legierungschmelze
wird in den Behälter 30 gefüllt und ein elektrischer Strom von der Anode zur Kathode geschickt. Dabei
tritt Aluminium infolge des Elektrolyten durch die poröse Membran und wandert zur Kathode, wo es sich ablagert
und entnommen werden kann. Die poröse Wandung verhindert
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-JuDurchgang von Legierungsbestandteilen wie Silizium
und Eisen sowie anderer Rückstände und verhindert damit die Verunreinigung des gereinigten Aluminiums bei diesen
Arbeitsbedingungen. Ist der Behälter 30 aus einem leitfähigen
porösen Material hergestellt, darf 'fereinigtes Aluminium 26 sich nicht so hoch im Behälter 20 ansammeln,
daß es den Behälter 30 berührt; es würde die Zelle dann kur ζ s c h1 ieß en.
Für den Fachmann ist einzusehen, daß sich zur Erhöhung der
Zellproduktion eine Anzahl von Anodenbehältern, wie sie
in der Figur gezeigt sind, in den äußeren Buhälter 20, d.h. die Kathode einsetzen läßt. Auch lassen sich andere
Konfigurationen mit der durchlässigen Membran verwenden. Beispielsweise kann man den Behälter 20 aus einem nichtleitfähigen
Stoff herstellen und mit der porösen Membran den Behälter unterteilen, so daß man einen Bereich, der die
unreine Al-Schmelze 32 enthält, sowie einen weiteren Bereich für den Elektrolyten erhält. Das Aluminium kann dann
gereinigt werden, indem man in dem unreinen Aluminium eine Anode und im Elektrolyten eine Kathode anordnet und Strom
zwischen ihnen fließen läßt.
Der Abstand zwischen der Anode und der Kathode sollte in der vorliegenden Erfindung genau eingestellt werden, um
den Spannungsabfall über der Zelle so gering wie möglich zu halten. Dieser Abstand sollte nicht mehr als 25,4 mm
(1 in.) und vorzugsweise nicht mehr als 12,7 mm (o,5 in.) betragen.
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Die vorliegende Erfindung ist dahingehend vorteilhaft, daß sie zusätzlich"zu sehr reinem Aluminium auch sehr,
reines Silizium zu gewinnen gestattet. Weiterhin lassen sich Eisen-Silizium-Verbindungen gewinnen, da diese nicht
durch die poröse Membran hindurchtreten können. Es ist oben angegeben, daß die Erfindung besondeis nützlich ist
für das Reinigen von Aluminiumlegierungen aus Erzen mit hohem Siliziumanteil; man kann damit jedoch auch Aluminiumschrott
reinigen, der Eisen und Silizium enthält. Schließlich kann man nach der Erfindung auch Aluminium
reinigen, das für Kaschierungen und Überzüge verwendet wurde - beispielsweise auf Hartlötlegierungen.
Die Erfindung ist bisher an Aluminium beschrieben worden. Es wird darauf hingewiesen, daß man damit auch andere Metalle
wie beispielsweise Magnesium, Zink, Zinn, Blei, Wismuth, Antimon und Cadmium reinigen kann. Es ist einzusehen,
daß der im Einzelfall eingesetzte Elektrolyt Ionen des an der Kathode abzulagernden Metalls enthalten muß. Andere
Gesichtspunkte zur Wahl des Elektrolyten sind beispielsweise dessen Stabilität, Dichte, Leitfähigkeit und Kosten.
Zur Reinigung von Blei oder Bleilegierungen sollte der Elektrolyt Bleichlorid und mindestens eines der Salze Lithium-,
Natrium-, Kalium-, Aluminium-, Magnesium- oder Calciumchlorid enthalten. Ein typischer Elektrolyt kann etwa 80 Gew.- % Bleichlorid,
etwa 1Ί Gew.-% Kaliumchlorid und etwa 9 Gew.-% Natriumchlorid
enthalten. Zum Reinigen von Blei liegt eine geeignete Arbeitstemperatur für die Zelle zwischen etwa
350 und 7000C» Die erwähnten Bleilegierunoen enthalten
beispielsweise Antimon, Wismuth oder Zinn. Wird eine Bleilegierung
nach der vorliegenden Erfindung gareinigt, lagert
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das Blei sich an der Kathode ab, während das Antimon und
das Wismuth im Anodenbehälter zurückbleiben.
Reinigt man Zink durch Entfernen von Metal J cn wie beispielsweise
Eisen, Zinn und Blei, kann der Elektrolyt Zinkchlorid und mindestens eines der Salze Lithium-, Natrium-, Kalium-,
Aluminium-, Magnesium- oder Calciumchlorid enthalten. Bei der Reinigung erhält man nach der Wahl der geeigneten
Stromdichte Zink an der Kathode, während edlere Metalle im Anodenbehälter verbleiben. Eine typisch«· Arbeitstemperatur
beträgt hier 45G°C. Ein weiteres Beispiel für eine Reinigung,, die sich nach der vorliegenden Kr findung durchführen
läßt, ist die von Magnesium durch Entfernen von Verunreinigungen
wie beispielsweise Aluminium, Silizium, Eisen, Kupfer usw.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung weiter erläutern. Beispiel 1
Eine Al-Legierung mit 0,3 Gew.-% Si, o,8 Gew.-% Fe, o,2 Gew.-%
Cu, 1,5 Gew.-% Mn, 0,03 Gew.-% Cr, 0,01 Gew.-V. Ni, 0,07 Gew.-% Zn und 0,05 Gew.-% Ti wurde als Schmelze im Anodenteil einer
Zelle der in der Figur dargestellten Art verwendet. Es wurden drei verschiedene Reinigungsprüfungen durchgeführt. In
der ersten Prüfung war der Anodenteil aus porösem Kohlenstoff mit einer Porosität von 48%, in der zweiten und dritten
Prüfung aus porösem Graphit mit einer Porosität von 95 % gefertigt. In allen drei Fällen bestand der Elektrolyt aus
90,0 Gew.-% LiCl und 10,0 Gew.-% AlCl3; die Arbeitstemperatur
betrug etwa 750"C. In allen drei Fällen hatte das poröse
Element eine Dicke von etwa 3,175 mm (1/ßin.) bei einem Anoden-Kathoden-Abstand
von 15,875 mm (5/8 in.). Das in der zweiten und dritten Prüfung verwendete poröse Element ist als
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11GH felt" von der Fa. Fiber Materials Inc., Biddeford,
Maine, V. St. A., erhältlich. '
Die Einzelheiten der Prüfungen sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt.
Prüfung
Porosität | 1/ (9 |
Si | 48 | % | 95 % | 0,001 | 91 | i % | ,02 |
Strom dichte (max.) |
1, | Fe | 5 ,6 |
A/cm2 A/in.2) |
1,5 A/cm2 <9,6 A/in.2) |
0,004 | 4,4 (28 |
A/cm2 A/in.2) |
,06 |
Ze11spannung | 18, (2, |
Cu | 8 | - 1,9 V | 0,8 - 0,9 V | 0,011 | 1,8 | - 1,9 V | ,03 |
Leistungs verbrauch |
Mn | 5 34 |
MJ/kg kWh/Ib.) |
10,6 MJ/kg (1,34 kWh/lb.) |
0,15 | 16,7 (2,10 |
MJ/kg kWh/lb.J |
,23 | |
Stromwir kungsgrad |
Cr | 97 | % | 98 % | 0,000 | 100 | % | ,00 | |
Reinheit des Katho denmetalls |
Anteile | Ni | 99 | ,75 % | 99,82 % | 0,000 | 99 | ,64 % | ,00 |
Zn | der Restverunreinigungen im | 0,010 | Kathodenmetall | ,02 | |||||
Ti | 0 | 0,001 | 0 | ,00 | |||||
0 | 0 | ||||||||
0 | 0 | ||||||||
0 | Q | ||||||||
0 | 0 | ||||||||
O1 | 0 | ||||||||
0, | 0 | ||||||||
O1 | 0 | ||||||||
,030 | |||||||||
,044 | |||||||||
,015 | |||||||||
,14 | |||||||||
,002 | |||||||||
,000 | |||||||||
,014 | |||||||||
,003 |
03 0027/0891 BAD ORIGINAL
Wie aus der Aufstellung ersichtlich, erhält man bei gleicher Stromdichte und veränderter Porosität mit einer Membran mit
95 % Porosität einen erheblich geringeren Leistungsverbrauch,
In den Prüfungen 1 und 3 wurde mit maximaler Stromdichte gearbeitet, d.h. derjenigen, bei der die Zelle unmittelbar
vor dem Freisetzen von Cl- an der Anode arbeitet. Wie ersichtlich, erlaubt das hochporöse Material eine nutzbare
Erhöhung der Stromdichte um fast das Dreifache. Diese höhere Stromdichte ist wesentlich, da sie eine weit höhere
Produktivität der Zelle gestattet. ,Weiterhin ist zu ersehen, daß die Anteile der Verunreinigungen von einer hochporösen Membran nicht verschlechtert werden.
vor dem Freisetzen von Cl- an der Anode arbeitet. Wie ersichtlich, erlaubt das hochporöse Material eine nutzbare
Erhöhung der Stromdichte um fast das Dreifache. Diese höhere Stromdichte ist wesentlich, da sie eine weit höhere
Produktivität der Zelle gestattet. ,Weiterhin ist zu ersehen, daß die Anteile der Verunreinigungen von einer hochporösen Membran nicht verschlechtert werden.
Eine Al-Legierung mit 11,7 Gew.-% Si, 0,21 Gew.-% Fe und
kleineren Mengen anderer Verunreinigungen wurde als Schmelze in den Anodenteil einer Zelle gefüllt, wie sie im wesentlichen in der Figur gezeigt ist. Der Anoden toil wurde mit einer Membran aus gewebtem Graphit mit einer Porosität von etwa 70 % und einer Dicke von etwa 0,508 bj;; 1,016 mm
(0,02 - 0,04 in.) hergestellt.- Der Elektrolyt bestand aus 90,0 Gew.-% LiCl und 10,0 Gew.-% AlCl3, "dii; Arbeitstemperatur betrug etwa 7500C. Die Stromdichte begann mit einem Wert von etwa 17,2 kA/m2 (1600 amps/ft.2) und erreichte
kurzzeitig ein Maximum von etwa 53,8 kA/m2 (5000 amps/ft.2). Für die Dauer der Behandlung wurde die Ze I Ie auf etwa 2 V gehalten» An der Kathode konnte dann gereinigtes Aluminium (99,9 Gew.-%) mit 0,010 Gew.-% Si und 0,004 Gew.-% Fe abgenommen werden.
kleineren Mengen anderer Verunreinigungen wurde als Schmelze in den Anodenteil einer Zelle gefüllt, wie sie im wesentlichen in der Figur gezeigt ist. Der Anoden toil wurde mit einer Membran aus gewebtem Graphit mit einer Porosität von etwa 70 % und einer Dicke von etwa 0,508 bj;; 1,016 mm
(0,02 - 0,04 in.) hergestellt.- Der Elektrolyt bestand aus 90,0 Gew.-% LiCl und 10,0 Gew.-% AlCl3, "dii; Arbeitstemperatur betrug etwa 7500C. Die Stromdichte begann mit einem Wert von etwa 17,2 kA/m2 (1600 amps/ft.2) und erreichte
kurzzeitig ein Maximum von etwa 53,8 kA/m2 (5000 amps/ft.2). Für die Dauer der Behandlung wurde die Ze I Ie auf etwa 2 V gehalten» An der Kathode konnte dann gereinigtes Aluminium (99,9 Gew.-%) mit 0,010 Gew.-% Si und 0,004 Gew.-% Fe abgenommen werden.
0S0027/089.1
BAD ORIGINAL,
BAD ORIGINAL,
1000210
Aus diesem Beispiel ist zu ersehen, daß der Si- und Fe-Anteil
im Aluminium erheblich gesenkt werden konnten. Die erzielte Stromdichte war erheblich erhöht, obgleich die Zellspannung
auf etwa 2 V oder weniger qehalten wurde. Wie ersichtlich, läßt sich nach der vorliegenden Erfindung hochreines Aluminium
mit hohen Stromdxchten erzeugen.
©80027/08 91 BAD ORIGINAL
Claims (9)
1. Verfahren zum elektrolytischen Entfernen von Verunreinigungen
aus Metallen, dadurch gekennzeichnet, daß man (a) ein
Verunreinigungen enthaltendes Metall als Schmelze in einen Behälter füllt, der eine poröse Membran enthält, deren Porosität
größer als 48 % ist, die die Schmelze zurückhalten kann und
für einen geschmolzenen Elektrolyt durchlässig ist und (b) in Gegenwart des Elektrolyten elektrolytisch Metall durch die
Membran hindurch zu einer Kathode überführt und dabei die Verunreinigungen aus dem Metall im wosent] Lehen entfernt.
2.Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man eine poröse Wand aus porösem Kohlenstoff verwendet.
030027/0891
BAD ORIGINAL
30002*0
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Porosität der Membran'im Bereich von 50 bis 97 %
liegt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der eingesetzte Elektrolyt mindestens ein Salz, das ein Fluorid oder Chlorid des elektrolytisch zu
überführenden Metalls ist, sowie mindestens ein Salz aus der Gruppe Aluminium-, Natrium-, Kalium-, Lithium-, Calcium-
oder Magnesiumhalogen id enthält.
5. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Metall Aluminium ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
der eingesetzte Elektrolyt aus mindestens einem Salz, d*s
Aluminiumfluorid oder Aluminiumchlorid ist und mindestens
einem Salz aus der Gruppe Natrium-, Kalium-, Lithium-, Calcium- oder Magnesiumchlorid besteht.
7. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt 5 bis 99 Gew.-% LiCl und
1 bis 25 Gew.-% AlCl3 aufweist.
8. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt eine Temperatur im Bereich
von 675 - 925°C hat.
9. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man das geschmolzene Aluminium elektrolytisch
bei einer Stromdichte von nicht weniger als 2,15 kA/m2 (200 amps/ft2) überführt.
030 027/08 91
BAD ORIGINAL
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/000,522 US4214955A (en) | 1979-01-02 | 1979-01-02 | Electrolytic purification of metals |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3000210A1 true DE3000210A1 (de) | 1980-07-03 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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DE (1) | DE3000210A1 (de) |
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GB (1) | GB2039300B (de) |
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