DE399454C - Verfahren und Apparat zum Aufschliessen von Ton - Google Patents

Verfahren und Apparat zum Aufschliessen von Ton

Info

Publication number
DE399454C
DE399454C DEW47604D DEW0047604D DE399454C DE 399454 C DE399454 C DE 399454C DE W47604 D DEW47604 D DE W47604D DE W0047604 D DEW0047604 D DE W0047604D DE 399454 C DE399454 C DE 399454C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
aluminum
aluminum chloride
chloride
silicon
melt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DEW47604D
Other languages
English (en)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DEW47604D priority Critical patent/DE399454C/de
Application granted granted Critical
Publication of DE399454C publication Critical patent/DE399454C/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B21/00Obtaining aluminium
    • C22B21/0038Obtaining aluminium by other processes
    • C22B21/0046Obtaining aluminium by other processes from aluminium halides

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Description

  • Verfahren und Apparat zum Aufschließen von Ton. Die technische Verarbeitung von weitverbreiteten Rohstoffen, wie Ton, Kaolin mit Halogenen zum Zwecke der Gewinnung von metallischem Aluminium unter gleichzeitiger zielbewußter Darstellung von Silicium, ist bisher unbekannt. Nach dem Patent a67867 ist zwar ein Verfahren bekannt, nach welchem natürliche Doppelsilikate, wie Orthoklas, Muscovit, Leucit, Sod@al-ith und Gesteine der Feldspatgruppe, gegebenenfalls im Gemenge mit Reduktionsmitteln durch einen Strom von im Ü.berschuß angewandtem Halogengas geröstet und dadurch aufgeschlossen werden, wobei die Chloride usw. derAlkalien, des Aluminiums, Siliciums, Titans und anderer Basen gewonnen werden. Dieses Verfahren hat aber hauptsächlich die Aufschließung von Doppelsilikaten mit Hinblick auf die Gewinnung des löslichen -Alkal,iclrlorids, .insbesondere der löslichen Kaliverbindungen, zum Zwecke. Die zielbewußte -Gewinnurig von metallischem Aluminium und Silicium wird durch dieses Zerfahren nicht angestrebt. Bei dem vorliegenden Verfahren handelt es sich aber um im wesentlichen alkalifreie Silikate. Dadurch wird die Gewinnung von .Aluminium und Silicium zum Hauptzweck, ganz abgesehen davon, daß die technische Gesamtausführung von der des bekannten Verfahrens abweicht, wodurch mit einem erheblich- geringeren Aufwand von Chlor der Aufschluß in einer von Feuchtigkeit freien Atmosphäre erfolgt.
  • Bei der Behandlung der siliciumhaltigen Rohstoffe, wie Ton, hatte nian stets mit dem bisher unüberwindlichen Widerstand zu kämpfen gehabt, den das im Rohstoff vorhandene Silicium der Ausziehurig .des herzustellenden Metalles entgegensetzt, trotzdem es sachlich nicht unbekannt war, daß Siliciumtetrachlorid mit Aluminium bei langsamdauerndem Erhitzen in Silicium und Aluminiumchtorid übergeführt werden kann (vgl. Gmelin-Krauts Handbuch der anorganischen Chemie, 7. Aufl., Band III, Seite 196, wo gesagt wird, daß nach stunden- bzw. tagelangem Erhitzen von Silsciumtetrachlorid mit Magnesium, Aluminium, Beryllium und Zink sich Silicium und Metallchlorid bilden). Die Herstellung von Silicium aber innerhalb des zur Abspaltung von Aluminium ausgeführten Verfahrens im regelrechten Arbeitsgange in mehr oder weniger mechanischer Weise derart zu bewirken, daß die Ausbeute an Aluminium im Kreisprozesse .immer wieder durch die bei Spaltung des Siliciumchlorides erhaltenen Aluminiumbestandteile unterstützt wird, ist bisher un'b'ekannt.
  • De`r Erfindung gemäß werden das sich bei Einwirkung von Chlor o.,dgl. in Gegenwart eines Reduktionsmittels, -wie, Kohlenstoff, in einer von Feuchtigkeit freien Atmosphäre bildende Aluminiumchlorid und S,iliciumtetrachlorid in an sich bekannter Weise auf -Grund ihrer verschiedenen Verfiüchtigungsgrade durch Kondensation bei entsprechend bemessenen Kühlungstemperaturen voneinander getrennt und hierauf wechselweise in eine Schmelze von metallischem Aluminium eingeführt, in welcher <las Aluminiumchlorid wiederholt gereinigt und das Siliciumchlorid systematisch durch Austauschwirkung zerlegt wird, so daß sich Silicium bildet und neue 1Iengen von Aluminiumchlorid entstehen.
  • Man hat auch früher die größere Affinität des Chlors zum Aluminium als zum Eisen zu benutzen versucht, um das ,Aluminiumchlorid vom verunreinigenden Eisenchlorid zu trennen. So erreicht z. B. das Verfahren nach C a s t -n e r (vgl. die amerikanische Patentschrift 4o9668 bzw. die deutsche Patentschrift 527;0) die Abtrennung vom verunreinigenden Eisenchlorid aus Doppelchlorid von Aluminium aus Alkalien auf die Weise, daß es zum geschmolzenen Doppelchlorid so viel metallisches Aluminium hinzufügt, daß das an Eisen gebundene Chlor sich unter dem ,Aluminiummetall zu Aluminiumchlorid umsetzt. Die geschinolzeiien Doppelchloride werden dann von dein entstandenen, mit Aluminium verunreinigten Eisenmetall abgelassen und sind dann im wesentlichen frei von Eisenchlorid.
  • Im vorliegenden Verfahren handelt es sich aber nicht um die Reinigung eines Doppelchlorides aus Natrium- bzw. Ka1,ziumchlorid und Aluminiumchlorid, sondern um Aluminiumchlorid allein, das auf Grund des unterschiedlichen Verflüchtigungsgrades von Siliciumtetrachlorid getrennt wird und das in ganz neuer Weise dadurch gereinigt wird, daß es ;in gasförmigen Zustande geschmolzenes Aluminiummetall von unten nach oben durchstreicht und dabei die `'erunreinigungen, insbesondere das Eisenchlorid als 1lctali an (las geschmolzene Aluminium abgibt.
  • Die so gereinigten Aluminiumchloridmengen werden dann der Elektrolyse unterworfen.
  • Die zur Ausführung des vorliegenden neuen Verfahrens erfindungsgemäß eingerichtete Apparatanlage ist derart getroffen, daß die sich in erster Instanz bildenden Verbrennungsgase zur Heizung verschiedener, der Ofenfeuerung entfernt liegender Apparate ausgenutzt und das sich in letzter Instanz stets frisch bildende Chlorgas selbsttätig dem Chlorierofen zugeführt wird, was an sich ebenfalls nicht neu ist, während die Zuführung des gereinigten Aluiiiäniumchlorids in das elektrolytische , Bad selbst durch mechanisch gesteuerte Mittel derart geregelt wird, daß das Bad stets .in gesättigtem Zustande verbleibt.
  • Bei dem Erfindungsgegenstand handelt es sich daher um eine zur technischen Ausütung bestimmte und geeignete Vereinigung bekannter und neuer Maßnahmen in Amvendung auf und in Anpassung an den bestimmten Ausgangsstoff Ton. Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnung näher erläutert werden, in welcher Abb. i in mehr oder weniger schematischer Weise eine zur Ausführung dieses Verfahrens dienende Apparatanlage veranschaulicht. Abb. 2 stellt,den Chlorierofen im senkrechten Schnitt, Abb. 3 ,in' wagerechten Schnitt nach Linie 3-3 der Abb. 2 (gesehen Zn der durch Pfeile angedeuteten Richtung) dar. "Abb. 4. zeigt den Elektrolysierbehälter im wagerechten Schnitt, Abb. 5 im senkrechten Schnitt nach Linie 5-5 der A.bb. 4 und in der durch Pfeile angedeuteten. Richtung gesehen; Abb. 6 zeigt den Elektrplysierbehälter in größerem Maßstab im Schnitt nach 6-6 der .Abb. 4 und in der durch Pfeile angegebenen Richtung gesehen; Abb. 7 ist ein Horizontalschnitt des zweiten Ofens. und A bb.8 zeigt denselben teilweise im Schnitt nach Linie 8-8 der A:bb. 7 in der durch Pfeile angedeuteten Richtung gesehen.
  • ,Der in Abb. i mit 9 bezeichnete Chlorierungsofen ist, wie aus Abb. 2 und 3 erkennbar. ein Ofen der geschlossenen Art. Es ist für denselben eine Koksbettung io vorgesehen: hier hinein reichen eine Mehrzahl von Elektroden i i-i i durch das Gehäuse finit kreisförmigem Querschnitt, wie in --NU). 3 gezeigt. Jede dieser Kohlenelektroden i i ist in einem Ton- oder Terrakottarohr angeordnet, welches seinerseits in dem Gehäuse aus Chaniotteziea i eingebaut ist. Für jede der Kohlenelektroden ist ein elektrischer Leiter 14 vorgesehen, der röhrenförmig und mit der Elektrode bei 15 verbunden ist; er wird durch ein bei i7 gedichtetes Verbindungsstück 16 gehalten. Der röhrenförmige Leiter wird durch einen, vermittels des Rücklaufrohres i9 eingeführten Wasserstrom gekühlt. Der gebräuchliche isolierte elektrische Leiter 2o kann, wie gezeigt, mit dem Ende des Rohres i4 verbunden sein, so daß bei dieser Entfernung von dem Ofengehäuse der Leiter und seine Isolierung durch die Hitze nicht schädlich heeinflußt werden. Eine Reinigungstür 21 und eine zweckmäßig finit einem Rohr ausgefütterte Beobachtungsöffnung 22 sind vorteilhaft ebenfalls vorgesehen. Die Beschickung wird,in den Chlorierofen mit Hilfe einer Förderschnecke oder -schraube 23, die an dein unteren Ende des Einfülltrichters 24 angeordnet .ist, in den Kanal 25 eingeführt, durch welchen sie auf die bereits erwähnte Koksbettung auffällt.
  • Das Koksbett, auf welchem die Beschickung 26 liegt, ist vorzugsweise so angeordnet, daß der in der Mitte befindliche Koks von herumgelagertem Ton umgeben :ist, wie bei 27 ge- zeigt ist. Die Beschickung mag irgendwelcher Ton sein; jedoch hat es sich gezeigt, daß die höheren Tonsorten, wie Kaolin, von der Formel Al, (Si0,)" dessen Feuchtigkeit ausgetriel en ist, besonders wünschenswert sind. Es ist erwünscht, ein reduzierendes Material einzuführen, und dieses kann geschehen, indem man mit der Beschickung zunächst Kohle mischt. Es ist zu bemerken, daß der Ofen nur den Auslaß.28 hat, und daß das ganze System geschlossen ist. Ein Graphitrohr 29 reicht durch das Scliamottegehäuse des Ofens hindurch und endigt .inmitten der Koksbettung. :Dieses Rohr 29 wird durch das Rohr 30 (Abb. r) aus dem Vorratsbehälter 31 mit Chlor gespeist; die Verbindung wird durch ein venti132 geregelt, so @daß das Chlorgas, welches dem Graphitrohr richtig zugeführt wird, gemeinsam mit :dem ;den Elektroden zugeführten elektrischen Strom, unter unmittelbarer Einwirkung der Hitze, -den Zerfall des Kaolins unter Bildung von tMumi@nitimchl-orid und Siliciumtetrachlorid bewirkt. Durch die Verbindung von Kohlenstoff und aus dem Kaolin frei gewordenem Sauerstog enstelit Kohlenoxyd.
  • Die Reaktion ist hierbei folgende: Al, (SiO4)2+ I2C+24Cl -4 Al Clzl -f- 3 S'CI4+ 12 CO. Die so gebildeten drei Gase streichen durch die Ausl-aßöffnung 28, wie aus Abb. r ersichtlich, nach dem Kondensator 33. Dieser Kondensator hat die Gestalt einer doppelten, geschlossenen Kammer, welche mit der Abtßilung 34 und .der Abteilung 35 versehen ist, die durch eine Scheidelv and. 36 voneinander getrennt sind. Für die, betreffenden Abteilungen des Kondensators ,ist eine geeignete Kühlung vorgesehen. Beispielsweise ist die Abteilung 34 mit einem System von Kühlrohren 37 versehen, welche durch die Decke und von derselben aus abwärts reichen und welche über den ganzen Rauar dieser besonderen Abteilung verteilt sind, um eine vollständige Temperaturregelung zu erzielen. Die Rohre 37 sind an ihrem oberen Ende, außerhalb der Kammer, mit Hilfe des Topfrohres 38 verbunden, und die Zirkulation wind in der gewünschten Weise gesichert. Bei dieser besonderen Kondensationseinrichtung ist das Rohrsystem mit einer Kaltwasserzuleitung verbunden; das Ergebnis ist, da die erwähnten drei Gase ,in und durch die Abteilung 34 gehen, daß das Aluminiumcliloridgas;das bei einer höheren Temperatur kondensiert als das Sil-iciumtetrachlorid, sich als weißes Pulver auf den Rohren 37, 37 absetzt. Es mag hier erwähnt werden, daß es möglich ist, daß bei der Tätigkeit in dem Chlorierungsofen sich zufälligerweise einige andere Siliciumchloride bilden mögen, wie etwa Hexachloriid (Si, Cl,;). Es hat sich aber gezeigt, daß :die Bedingungen derartig sind, daß nur -das SiLiciumtetrachlorid einen beträchtlichen Teil .darstellt.
  • Da die Temperatur, welche durch die Zirkulation des reinen kalten Wassers in den Kühlrohren 37, 37 zur Kondensation von Siliciumtetrachlorid nicht genügend niedrig ist, geht dieses Gas mit dem Kohlenoxyd nach Fier nächsten Abteilung 35 des Kondensators. Es wird also die erste K ondensatorabteilung 34 die Kondensation des Alumi:niumchlori-ds Lesorgen; das weiße, auf den Rohren abgesetzte Pulver, in -welches dieses umgewandelt ist, wird von diesen Rohren mit Hilfe von Schabern 39, 39 entfernt, die durch auf der Außenseite des. Kondensators über geeignete Rollen 41, 41 geführte Treibschnüre 4o auf und ab gezogen werden. Das Pulver fällt auf das Transportband 42, dessen oberer Teil in der Richtung :des Pfeiles 43 bewegt wird, und gelangt auf diese Weise an das Ende der Kondensatorabteilung und durch den an dieser Stelle angeordneten, durch Schieber 46 geregelten Auslaß. 44 nach dem Behälter 45. Dieser Behälter ist durch ein Rohr 47 mit einem Behälter 48 für Druckluft verbunden, der von dem Luftverdichter 49 gespeist wird. Es ist wichtig, wie vorhin angedeutet, daß das System geschlossen ist, und daß verschiedene Funktionen desselbenunter Druck ausgeführt werden, was gerade für das Aluminiumchloric1 vonWichtigkeit ist, da dieses äußerst zerfließlich ist und vor Feuchtigkeit bewahrt werden muß, um Zersetzung und die. Bildung von Chlorwasserstoffsäure zu -vermeiden. Ist Glas System geschlossen, so können diese Unzuträglichkeiten nicht eintreten; dieser Abschluß bewirkt, daß diese flüchtige Substanz in ihrem ursprünglichen Zustand erhalten bleibt.
  • Die Kondensatorkammer 35 ist mit ei!-cm System von Kühlrohren 5o, ähnlich den Rohren 37, ,ausgestattet. Diese Rohre besitzen das gemeinsame obere Leitungsrohr 51 und sind mit den Schabern 52, 52 versehen, die an den über den Rollen 54, 54 bewegten Treibschnüren 53, 53 hängen. Die Kühlrohre 50 werden mit einer Gefriermischung von Eis, Wasser und Salz, anstatt mit reinem kalten Wässer gespeist; in der Kondensatorabteilung 35 ist daher die Temperatur bedeutend niedriger .als die Temperatur ,in der Kondensatorabteilung 34. Die niedrigere Temperatur genügt zur Kondensation des Siliciumtetrachlorids, welches als eine farblose Flüssigkeit herabkommt, ausgenommen, wenn dieselbe durch Verunreinigungen mißfarbig geworden sein sollte. Dieses flüssige Siliciumtetrachlorid fließt auf dem schrägen Boden des Kondensatorbehälters 35 abwärts und gelangt durch den, durch Schieber 56 beci:nflußten Auslaß 55 nach dem Behälter 57. Die Kampier 35 ist wie die Kammer 34 mit Schabern versehen, da es immerhin möglich ist, daß das Aluminiumchlorid auf dem Wege durch die Ab-`,eilung 34 nicht völlig kondensiert ist und so auf den Rohren 5o der Kammer 35 weiterkondensieren kann; es ,ist daher wünschenswert, zeitweise die Schaber 52 in Tätigkeit zu setzen, um diese Kondensate zu entfernen. Die Schaber 39 der anderen Abteilung sind während der ganzen Zeit, in welcher das Svstem arbeitet, in Tätigkeit. Die Kammer 35 ist ebenfalls mit einem Transportband 58 versehen.
  • Das Kohlenoxyd entweicht aus der Kondensatorabteilung 35 durch Rohr 59 und A-'entil 6o zu einer geschlossenen Gaspumpe 6i, von wo es mit 'Hilfe eines Rohres 63 nach einem Wäscher oder Skrubber 62 gelangt; dieser Wäscher stellt einen Behälter mit Kalkwasser dar, der ein - Auslaßrohr 63' besitzt. Die Pumpe 61 kann an irgendeinem geeigneten Punkt in der Apparatenreihe angeordnet sein. Das Auslaßrohr 63' ist m-it einem Ventil 6:1 ausgestattet und führt nach einem atts7iehbaren, z. B. glockenartig ausgebildeten Gas-1-ehälter 65, so daß das Kohlenoxvd unter Druck gehalten werden kann, um durch ein Rohr 66 eine ganze Anzahl von Brennern 67, 68 und 69 zu speisen, die, wie später beschrieben, zu Heizungszwecken benutzt werden können.
  • Nenn in dem Chlorierungsofen noch Chloride gebildet werden, welche bei anderen Temperaturen kondensieren, wie es der Fall ist, wenn ,in dem Ton Eisen oder Titan vorhanden ist, oder wenn andere Materialien bzw. Erze benutzt werden, kann der Kondensator derart eingerichtet und angeordnet sein, daß diese Chloride von den Aluminium- und Siliciumchloriden und auch voneinander durch Vergrößerung der Zahl der Kondensationsräume getrennt werden, die auf den verschiedenen, zur getrennten Ablagerung der Stoffe erforderlichen Temperaturen gehalten werden.
  • Unter dem Behälter 45, in welchem <las Aluminiumchloridpulver sich befindet, ist einer der Brenner 67 angeordnet, und der Behälter ist zweckmäßig mit einer geeigneten Feuerungswand umgeben, so daß er auf einen hohen Hitzegrad erhitzt werden kann. Bei geschlossenem Schieber 46 kann das in dem Behälter 45 befindliche Material von dem Behälter 48 aus unter hohen Druck gesetzt werden, und durch die gemeinschaftliche Wirkung dieses Druckes und der aus dem Kohlenoxvdbrenner herrührenden Hitze schmilzt das Alttminiumehlorid, worauf es für die weiter zu beschreibende Behandlung viel haltbarer und viel leichter zu handhaben .ist.
  • Von dem Behältcr45 führt ein Rohr 70 zu einem Ventil 71, welches (furch ein Rohr 72 in einen Ofen, vorteilhaft des Bodenhauser Dreiphasentypus, mündet. Dieser Ofen ist in seinen Einzelheiten durch Abb. 7 und 8 veranschaulicht und besitzt ein schweres Außengehäuse 73, welches mit einem runden Boden 74 in einen entsprechend geformten Unterbau 75 eingebaut ist. Die Anordnung ist derart, (iaß der Ofen, sobald die Verbindungsrohre zeitweise gelöst sind, gekippt werden kann, um das geschmolzene Metall ablaufen zu lassen. Das Ofenfutter besitzt eine geschlossene Aushöhlung 76 für das geschmolzene Metall, «-elche zwischen röhrenförmigen Wänden 77, 7 7 liegt, in denen die magnetische Stromeinrichtung und die primären Spulen 78 und 7 9 angeordnet sind. Die Einzelheiten dieses Ofens, ausgenommen gewisse 'Neuerungen in Verbindung mit anderen Teilen des Systems, gehören nicht zutn Gegenstand dieser Erfin-(lung; es w=ird jedoch darauf Bezug genommen, weil es ein Ofentypus ist, der zum Gebrauck als ein Teil des Systems gut geeignet ist. Unter der .Annahme, daß das später noch zu erwähnende Ventil 8o geschlossen sei, wird bei geöffnetem Ventil 71 das flüssige Aluminiumchlorid in den Arbeitsraum des Rodenhauser Ofens geleitet, un=i zwar aus folgenden Gründen: Bei der ersten Kondensation des Alumi,niumchlorides in der Kondensatorabteilung 34 sind leicht Unreinlichkeiten, vornehmlich Eisen-y chlorid, vorhanden, wenn nicht mehr als zwei Korn(lensatorabteilungen für angemessen verschiedene Temperaturen torgesehen sind, und es ist der Zweck bei dem jetzt beschriebenen Teil des Verfahrens, dieses Eisen zu beseitigen und die Gewinnung von reinem Aluminiumchlorid zu sichern. Hierfür wird der Bodenhauser Ofen zunächst mit -Aluminium beschickt, und (las geschmolzene Aluminiumchlorid wird in .dieses Ba(1 von geschmolzenem Aluminium nahe am Boden desselben eingeführt; das Aluminiumchlorid wird infolge der Druckentlastung und der Hitze des Bades unmittelbar in ein Gas verwandelt und gelangt durch das geschmolzene Aluminium nach oben. Infolge,der größeren Affinität des Chlors zum Aluminium als zum Eisen oller zur anderen Verunreinigung des Materials verläßt das Chlor das Eisen und verbindet sich mit der entsprechenden Menge Aluminium. Das gereinigteAlutniniumchlorid verläßt dann dasAlttminiumbad und durch das Rohr 81 den Ofen. Dieses Rohr 81 verzweigt sich in die Rohre 82 und 83, die mit den A'entilen@8d. bzw. 85 versehen sind. Wenn das gereinigte Aluminiumchlorid weiter zu reinigen ist, wird Ventil 84 geschlossen und Ventil 85 geöffnet, so daß das Aluminiu.mchloridgas durch das Rohr 83 zurück nach der Kondensatorabteilung 34. zur weiteren Kondensation gelangt, um dann abermals in dem Bodenhauser Ofen, wie beschriehen, gereinigt zu werden, und dieser Prozeß kann wiederholt werden, bis der erforderliche Reinheitsgrad erreicht ist. Nun wird das Ventil 85 geschlossen und das Ventil 84 geöffnet, und das jetzt im wesentlichen reine Aluminiumchlorid wird in einen Endkondensator 84' eingeführt. Dieser Kondensator ist von der gleichen Einrichtung wie die Kondensatorabteilung 34, und das kondensierte Aluminiumchlorid gelangt in Form eines weißen Pulvers in den Behälter 86. In diesem Behälter 86 wird das Aluminiumchlorid unter Anwendung d es aus dem Druckbehälter 48 führenden Rohres 87 unter Druck gesetzt, umgeben mit Feuerwänden auch der durch den Brenner 69 entwickelten Hitze unterworfen. Das so abermals geschmolzene reine Aluminiumchlorid wird alsdann durch ein mit Ventil go ausgestattetes Rohr 89 nach dein Sammelbehälter 88 gedrückt und unter diesem von dem Behälter 86 übermittelten Druck gehalten, wobei es durch eine Kohlenoxydflamme vorn Brenner 68 erhitzt gehalten wird.
  • Aus diesem Vorratsbehälter 88 wird das flüssige Aluin,ini@umchlori@d. durch ein Ventil 9i und ein Verteilungsrohr 92 zu dem Elektrolysierbehälter geführt, der ebenfalls dicht ist, so daß .das Aluminiumchlorid in seiner flüssigen Beschaffenheit erhalten werden kann. Der durch Abb. 4, 5 und 6 in seinen Einzelheiten veranschaulichte Elektrolvsierbehälter besteht aus einem Graphitherd 93 mit umgebenden Chamottewänden 94, 94 mit Magnesitfutter 95, 95; dieser ganze Behälter wird durch umgebende Platten 96 zusammengehalten. Auf entgegengesetzten Seiten des Behälters befinden sich Einlaßöffnungen 97, 97, welche mit Hilfe von Deckeln 98, 98 geschlossen werden; eine Ablaßöffnung 99 ist etwas über dem Boden .des Behälters zu dem hier beschriebenen Zweck vorgesehen und kann durch Pflock: Zoo geschlossen wenden. Ein Chlorablaf ioi ist angeordnet, und, wie aus Abb. i erkennbar, ist dieser Auslaß durch ein Rohr io2 mit Ventil 103 mit einem Chlorkompressor 104 verbunden, welcher weiter durch das Rohr 105 mit einem Chlorkühler io6 in Verbindung steht; diese beiden Teile sind nur schematisch gezeigt. Der Kühler io6 ist in geeigneter Weise durch ein Rohr 107 mit dem bereits erwähnten Behälter 31 für flÜssiges Chlor verbunden, und das Verbindungsrohr 107 ,ist mit einem Ventil io8 versehen.
  • Die aus Abb. 5 und 6 ersichtlichen Anoden iog bestehen aus Graphitblöcken, von welchen jeder durch drei Halter iio gesichert ist, die in einem Chamotteverschlußdeckel i i i geführt sind. Jede Anode ist mit einer Fassung i 12 ausgestattet, welche mit einem losen Kragen 113 in Verbindung steht, der mit Hilfe von Mutterschrauben 114 auf von einem Stopfbüchsendeckel 116 nach aufwärts gerichteten Bolzenstäben 115 auf und ab bewegt wenden kann. Durch diese Anordnung können die Anodenhalter senkrecht eingestellt werden. Kupferne Stabbündel 118, 118 verbinden die oberen Enden der Anodenhalter i io, und auf diese Weise wird der Strom nach dem Bade geführt, während der Graphitherd als Kathode wirkt. Der mittlere jeder drei einen Satz bildender Anodenhalter ist nach Art bekannter Hohlelektroden achsial durchgebohrt, wie bei iig gezeigt, und diese Bohrung ist mit den Verteilungsdurchgängen 120, 120 in dem entsprechenden Graphitblock verbunden. Jede dieser Bohrungen ist mit Hilfe eines Rohres 121 mit dem obenerwähnten Zuleitungsrohr 92 in Verbindung, und in jedem Rohr 121 ist ein Ventil 122 angeordnet, welches durch einen Daumen 123 betätigt wird, der auf einer rotierenden Z`'elle 124 angeordnet ist. Bei Tätigkeit dieser Wellen 12.a_ und bei geöffnetem Ventil 9i für den Durchgang von flüssigem Alumiriuinchlorid wird eine pro Zeiteinheit ständig bleibende Zufuhr des letzteren durch die Durchgangswege 119 und in denElektrolysierbehälter ermöglicht. Natürlich kann die Zufuhr des Aluininitimchlorides auch auf anderem Wege als durch die Bohrungen in den Anoden erreicht werden.
  • Das flüssige Aluminiumchlorid wird auf einer Temperatur von etwa 2oo° C und unter einem Druck von ungefähr 211!.. Atm. gehalten. Die Warmhaltung -des so erhitzten Materials aus dem Vorratsbehälter 88 erfolgt durch heißes öl, welches in einer das Zuführungsrohr 92 umgebenden Leitung 125 enthalten ist, oder mit Hilfe anderer, beispielsweise elektrischer Heizmittel, so daß das Aluminiumchlorid in das Elektroly siergefäß bei der geeigneten Temperatur eintritt. Der Elektrolyt selbst besteht in Lekannter Weise aus einem Bad von geschmolzenem Chlornatrium hoher Temperatur, die durch die Antvenduiig des Stromes aufrechterhalten wird, und das Aluminiumchloridwird durch die oben beschriebene Einrichtung in seiner Zuführungsmenge derart geregelt, d.aß das Bad stets in gesättigtem Zustand bleibt. In dem Elektrolysierbehälter wird .das Aluminium von dem Chlor getrennt, und Chlornatrium bleibt zurück. InfcIge des Unterschiedes in dem spezifischen Gewicht zwischen dem so erhaltenen reinen Aluminium und dem geschmolzenen Natriumchlorid kann das geschmolzene Aluminium ganz einfach durch Entfernung des Stopfens ioo ab und zu abgelassen werden, und man erreicht so den ersten Zweck des Verfahrens, nämlich die Gewinnung ,des Aluminiums in seinem elementaren Zustande aus Ton. Wie vorhin bemerkt, befindet sich die Ablaßöffnung 99 etwas oberhalb des Gefäßbodens, so daß eine Schicht von geschmolzenem Aluminium auf der unteren Elektr,)d-e stets zurückgehalten wird. Da bei diesem .'erfahren Natrium- Chlorid immer zurückbleibt, kann der Elektrolyt unbegrenzt weiterarbeiten. Das frei gemachte Chlor wird nach dem Chlorkompressor io4, dann nach dem Kühler und dann in den Vorratsbehälter geführt, von wo es wieder zur Speisung des Chlorierofens 9, wie bereits beschrieben ist, l:enutzt wird. Der Widerstand des Bades erzeugt die zur Aufrechterhaltung der geeigneten Temperatur während des ganzen Vorganges nötige Hitze; eine äußere Heizquelle mag jedoch gewünschtenfalls vorgesehen sein, namentlich für den Beginn der Arbeit des Apparates.
  • Das nun während dieses Verfahrens abgespaltene Siliciumchlorid, welches in flüssigem Zustand in dem Behälter 57 gesammelt wurde, befindet sich irn Rohr iah, welches durch das bereits erwähnte Ventil So beherrscht wird. Für die Zerlegung dieses Siliciumchlorids wird das Ventil 71 geschlossen und das Ventil 8o geöffnet, so daß das Silicininchlorid in das bereits erwähnte Bad des geschmolzenen Aluminiums im Rodenhauser Ofen 74 eintreten kann, falls es nicht in einer besonderen Aluminiumschmelze behandelt «-erden soll. Sobald das Siliciumchlorid mit dem geschmolzenen Aluminium zusammenkommt, wird es gasförmig und steigt durch das geschmolzene Aluminium in die Höhe, und die chemische Wirkung beginnt auf Grund der größeren Affinität des Chlors zum Aluminium, anstatt zum Silicium, sofort. Das Aluminium ersetzt hierbei das Silicium des Chlorides, und freies Silicium und Aluminiumcliloridgas wenden gebildet. Das freie Silicium wird aus dem Rodenhauser Ofen durch den Ablaß 127 abgelassen, und das Alumnniumchloridgas wird entweder abermals zu dem Kondensatorbehälter 34, falls es weiter gereinigt werden soll, oder aber, falls es genügend rein ist, in Kondensator 8q.' übergeführt und von da wieder nach dem Elektrolysierbehälter zur weiteren Zerlegung.
  • Der Rodenhauser Ofen hat also in diesem Verfahren die zweifache Funktion, nämlich erstens die Reinigung des Aluminiumchlorids vor seiner Zerlegung durch Beseitigung des Eisens oder anderer Unreinlichkeiten mit Hilfe von Aluminium, in welchem Fall die Unreinlichkeiten aus dem Ofen entfernt werden und eine neue Beschickung von reinem Alumib@iuni vorgesehen wird, und zweitens die Abspaltung des Siliciums aus dem Siliciumchlorid durch Aluminium und die sich daraus ergebende GewinnungvonSilicium einerseits undvon neuen Mengen von Aluminiumclilori:d für weitere Bearbeitung des letzteren anderseits. Klan sieht demnach, daß das Verfahren eine in jeder Hinsicht ununterbrochene Arbeitsweise gewährt, und daß das in dem Elektrolysierbehälter stetig sich bildende Chlor immer wieder dein Chlorierungsofen zugeführt,während alsKohlenoxyd (las durch den aus dem Ton in Freiheit gesetzten Sauerstoff und den eingeführten Koks gebildet wird, für die Speisung aller Brenner benutzt wird. Es ist wichtig, daß das System, wie beschrieben, ein geschlossenes ist, uni die Feuchtigkeit auszuschließen und die wirksamen Chloride, besonders das Aluminiumchlorid, zu schützen.
  • Bei der Ausführung des vorliegenden Verfahrens ist ferner die bereits erläuterte Maßnahme wichtig, die Speisung des Elektrolysierbehälters mit geschmolzenem Aluminiumchlorid derart zu bewirken, daß das elektrolytische Rad stets gesättigt erhalten wird und so ein Natriumalum.iniumdoppelclilorid als . Behandlungsmaterial dem elektrischen Strom darbietet.
  • Es wird dein Sachverständigen einleuchten e1 "ein, daß sich dieses -\"erfahren keinesfalls auf die Benutzung der besonders angeführten 1\littel beschränkt. Zum Beispiel kann man an Stelle von geschmolzenem Aluminium, zur Aufschließung des Siliciumchlorides geschinoizenes Zink verwenden und gewünschtenfalls :such einen abweichenden Elektrolyten bemitzen.
  • Für die Beschickung des Chlorierungsofens ist es zweckmäßig, kalzinierten Ton und Kleikikoks in den richtigen Verhältnissen vor der Einbringung in den Ofen zu mischen, und die Mischung von oben her, durch die Decke, hineingelangen zu lassen. Man kann auch ein tiefes Feuer benutzen und den Betrieb bei Weißglut ausführen.
  • Es ':ist ferner auch möglich, len Ton mit Chlor in abweichender Weise zu behandeln, in-(lern man ohne Schwierigkeit auch Chlorverbindungen benutzen kann. Zum Beispiel kann man Kohlenstofftetrachlorid (welches man dadurch herstellen kann, (laß Chlor durch gliihenden Koks geleitet wird) anwenden und -fieses farblose, leicht flüssige 'Material in den Chlorierungsofen mit dem Ton und der Kohle gleichzeitig einführen, oder in die bereits im Ofen enthaltene Mischung von Ton und Kohle einleiten, oder .trockenes Chlorwasserstoffgas selbst kann ebenfalls benutzt werden.
  • Das Aluminium, «-elches in (-lern elektrolytischen Bade schwerer ist, setzt sich am Boden desselben, und die Aluminiumteilchen., die sich über dein Boden bilden, vereinigen sich vielfach zii größeren Massen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Kreislaufverfahren zumAufschließen von Ton, mit Hilfe von Halogenen unter gleichzeitiger Darstellung von Silicium, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei der Einwirkung von Chlor o. dgl. auf den in Gegenwart eines Reduktionsmittels, wie Kohlenstoff, in von Feuchtigkeit freier Atmosphäre erhitzten trockenen Ton sich bildenden gasförmigen Chloride nämlich Aluminiumchlorid und Siliciumtetrachlorid, auf Grund ihrer verschiedenen Verflüchtigungsgrade durch fraktionierte Kondensation voneinander getrennt und hierauf wechselweise in eine Aluminiumschmelze. eingeführt werden, welcher das Aluminiumchlorid, von Verunreinigungen gereinigt, wieder in gasförmigem Zustande entsteigt, worauf es, gegebenenfalls nach Wiederholung dieser Art der Reinigung, nach erneuter Kondensation in einem für die Vornahme der Elektrolyse geeigneten Behälter elektrolytisch in seine Bestandteile zerlegt wird, während das Siliciumchlorid durch Umsetzung mit dem metallischen Aluminium der Sclunelze in Siliciummetall überführt wird, wobei das bei eben dieser Umsetzung sich bildende Aluminiumchlorid seinerseits wiederum abdestilliert und der Elektrolyse zugeführt wird. @. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Reinigung des Aluminiumchlorids und zur Spaltung des Siliciumtetrachlorids dienende Aluminiumschmelze in der Ausführung des Verfahrens derart der elektrolytischen Behandlung vorgeschaltet ist, daß das ihr zugeführte Aluminiumchlorid durch die Hitze cler Schmelze wiederholt in. gasförmigen Zustand überführt werden ann und erst nach vollständliger Reinigung und abermaliger Kondensation derElektrolyse unterworfen wird; während die Einführung des Siliciumtetrachlori.'ds stets an einem Punkt nahe dem Boden der Schmelze erfolgt, so daß dieses Chlorid zwecks voller Erreichung der Austauschwirkung durch das Bad in die Höhe zu steigen gezwungen wird. 3. Zur Ausführung des nach Anspruch i und 2 gekennzeichneten Verfahrens die Verbindung eines zur Aufnahme des mit Kohlenstoff versetzten Rohstoffes dienenden Chlorierofens (9) mit einem zur örtlichen Trennung der aus dem letzteren streichenden Chloride in hintereinanderliegende, verschieden gekühlte Kammern (34,35) geteilten Kondensator (33), der einerseits zwecks Entleerung des im Chlorierofen entwickelten Kohlenoxydgases oder anderer brennbarer Produkte mit einer Gasglocke (65), und anderseits durch regelbar an (lie Kammern (34,35) angelegte Leitungen (44, 55) mit zur Aufnahine der in letzteren getrennten Chloride dienenden Sammelgefäßen (45, 57) in Verbindung steht. 4. Zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i und 2 die weitere Ausbildung der nach Anspruch 3 gekennzeichneten Anlage, derart, daß das zur Aufnahme von Aluminiumchlorid benutzte Gefäß (45) einerseits mit einem Druckluftbehälter (48) und anderseits durch eine durch Ventil (71) beherrschte Leitung (70) mit einer z. B. in einem. Rodenhauser Ofen (74) hergestellten Schmelze von metallischem Aluminium zwecks Reinigung des Aluminiumchlorids in Verbindung steht, während das Siliciumtetrachlorid enthaltende Gefäß (57) mit der gleichen Schmelze zwecks Abspaltung des Siliciums durch eine ebenfalls durch Ventil (8o) regelbare Leitung (r26) verbunden ist, wobei der Schmelzofen (74) durch eine Rückschlußleitung (83) regelbar an den Kondensator (33) und durch eine gleichfalls regelbare Abzweigung (82) an einen Kondensator (84') angeschlossen ist, aus dem das in der Schmelze erforderlichenfalls wiederholt gereinigte Aluminiumchlorid dem Elektrolysierbehälter zugeführt wird. 5. Zur Ausführung des Verfahrens nach .'Anspruch i und 2 die weitere Ausbildung der nach Anspruch 3 und 4 gekennzeichneten Anlage, derart, daß die zur Aufnahme des Aluminiumchlorids dienenden Gefäße (.a.5, 86,88) sowie sonstige im " '\Terfahren zu heizendeApparatteile durch die beim Betriebe sich entwickelnden brennbaren Gase (Kohlenoxydgas) geheizt werden, indem zu diesem Zwecke eingerichtete Brenner (67, 69, 68) von der Gasglocke (65) aus durch eine Hauptleitung (66) gespeist werden. 6. Zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i und 2 die weitere Ausbildung der nach Anspruch 3, 4 und 5 gekennzeichneten Anlage, derart, daß das in dem Endbehälter (88) verflüssigte Aluminiumchlorid dem zwischen Graphitanoden (io9) und einer Graphitkathode (93) untergebrachten Elektrolyten dadurch nach Zeiteinheiten stetig zugeführt wird, daß die mit Achsialbohrungen (i i9) versehenen Anodenstäbe (iio) von einer durch heißes 01 o. dgl. erhitzten Verteilungsleitung (92) mit Hilfe von die einzelnen Anschlüsse (121) regelnden mechanisch (123, 12d.) gesteuerten Ventilen (122) gespeist werden, wobei das sich bei der Elektrolyse entwickelte Chlorgas über einen mit dem Elektrolysiergefäß verbun.denen Verdichter (io4) und Kühler (io6) dem den Chlorierofen (9) speisenden Vorratsbehälter (31) zugeführt wird.
DEW47604D 1916-03-07 1916-03-07 Verfahren und Apparat zum Aufschliessen von Ton Expired DE399454C (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEW47604D DE399454C (de) 1916-03-07 1916-03-07 Verfahren und Apparat zum Aufschliessen von Ton

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEW47604D DE399454C (de) 1916-03-07 1916-03-07 Verfahren und Apparat zum Aufschliessen von Ton

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE399454C true DE399454C (de) 1924-07-23

Family

ID=7604703

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEW47604D Expired DE399454C (de) 1916-03-07 1916-03-07 Verfahren und Apparat zum Aufschliessen von Ton

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE399454C (de)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1101773B (de) Verfahren zur kontinuierlichen Gewinnung von reinem duktilem, grobkristallinem Titan durch Schmelzflusselektrolyse
DE2951720A1 (de) Verfahren zur herstellung von extrem reinem aluminium
DE1065625B (de) Rückgewinnung von Fluoriden aus gebrauchten Aus kleidungen von Alumimumreduktionszellen
EP0003598A1 (de) Verfahren zur Gewinnung von Aluminium durch Schmelzflusselektrolyse
DE897487C (de) Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen und selbsttaetigen Betrieb von OEfen fuer die Schmelzflusselektrolyse, insbesondere fuer die Herstellung von Aluminium
DE399454C (de) Verfahren und Apparat zum Aufschliessen von Ton
DE2451840B2 (de) Verfahren und ofen zur herstellung von reinem magnesiumchlorid
DE3023327C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur elektrolytischen Herstellung von Magnesium und Chlorgas
DE574434C (de) Elektrolytische Zelle zur Herstellung von Magnesium
DE626944C (de) Verfahren und Vorrichtung zum Umschmelzen und Raffinieren von Rohmetallen, vor allem Rohzink
DE1192410B (de) Elektrolysezelle zur Herstellung von Blei-Alkalimetall-Legierungen
DE1147761B (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Titan durch Reduktion von Titantetrachlorid mit auf dem Wege der Schmelzflusselektrolyse erzeugtem fluessigem Magnesium
DE359926C (de) Verfahren und Apparat zur Zersetzung von Erzen
DE357662C (de) Verfahren und Anlage zur Erzeugung von wasserfreiem Magnesiumchlorid durch Einwirkung von Chlor auf ein Gemisch aus Magnesit und Kohle in der Hitze
DE650905C (de) Verfahren zur schmelzflusselektrolytischen Herstellung der Alkali- oder Erdalkalimetalle
DE925345C (de) Verfahren zum Entfernen von anorganischen Verunreinigungen, ins-besondere von Eisen-, Silicium- und Titanverbindungen, aus Stoffen mit hohem Kohlenstoffgehalt, wie Koks oder Anthrazit
DE553162C (de) Behandlung von Eisenpyriten
AT77765B (de) Kreislaufverfahren und Vorrichtung zum Aufschließen von metall- und siliziumhaltigen Rohstoffen, wie Ton und dgl.
DE663685C (de) Verfahren zur Nutzbarmachung des Metallgehaltes von Alkalimetall enthaltenden Stoffgemischen
AT86569B (de) Verfahren und Vorrichtung zur Darstellung von wasserfreiem Magnesiumchlorid.
AT204796B (de) Ofen zur Schmelzflußelektrolyse und Verfahren zur Herstellung von Metallen, insbesondere Aluminium durch Schmelzflußelektrolyse.
DE64409C (de) Verfahren zur Darstellung von Alkalibezw. Erdalkalimetallen und der Hydroxyde derselben aus den entsprechenden Salzen mittelst Elektrolyse unter Anwendung von Quecksilber als Kathode
DE163448C (de)
DE517256C (de) Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Alkalimetallen und Halogenen durch Schmelzflusselektrolyse
AT95334B (de) Vorrichtung zur schmelzflüssigen elektrolytischen Erzeugung von Metallen.