DE3000210A1

DE3000210A1 - Elektrolytisches reinigen von metallen

Info

Publication number: DE3000210A1
Application number: DE19803000210
Authority: DE
Inventors: Kenneth Aaron Bowman
Original assignee: Aluminum Company of America
Current assignee: Howmet Aerospace Inc
Priority date: 1979-01-02
Filing date: 1980-01-02
Publication date: 1980-07-03
Also published as: GB2039300B; NO794321L; FR2445863A1; AU5349679A; CA1151098A; US4214955A; IT8047506A0; JPS55113891A; IT1127327B; SE7910698L; GB2039300A

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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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

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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.

Beispiel 2

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.

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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.

Claims

ALUMINUM COMPANY OF AMERICA, Alcoa Building, Pittsburgh, Pennsylvania, V. St. A. Patentansprüche

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.

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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.

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