DE487584C

DE487584C - Verfahren zur Herstellung von Aluminium und Aluminiumlegierungen

Info

Publication number: DE487584C
Application number: DEH101888D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1924-11-15
Filing date: 1925-05-13
Publication date: 1929-12-09
Also published as: US1772937A; FR604355A; GB242958A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Aluminium oder Aluminiumlegierungen durch Schmelzelektrolyse eines Gemisches von amorpher mit kristallinischer oder kristallisierter Tonerde. Das wesentliche Erfindungsmerkmal besteht darin, daß der kristallinische oder kristallisierte Anteil des Tonerdegemisches gegenüber dem amorphen Anteil größer oder mindestens relativ groß ist.

Unter kristallinischem bzw. kristallisiertem Aluminiumoxyd soll im Sinne der Erfindung Aluminiumoxyd mit hohem spez. Gewicht verstanden werden, vor allem solches Oxyd, das aus einem Schmelzbad auskristallisiert, wie Korund, der beispielsweise nach dem in der schwedischen Patentschrift 56 743 angegebenen Verfahren hergestellt ist.

Gemäß dieser schwedischen Patentschrift wird beispielsweise zwecks Herstellung von

ao kristallisiertem Aluminiumoxyd Bauxit zusammen mit solchen Mengen Magnetkies und Koks geschmolzen, daß ein Teil des Aluminiumoxyds gemäß der Reaktion Al₂O₃ + 3 Fe S + 3 C =- Al₂S₃ + 3 Fe + 3 CO zur Bildung von AIuminiumsulfid umgesetzt wird. Das restierende Aluminiumoxyd wird von diesem Aluminiumsulfid aufgelöst und kristallisiert bei der Abkühlung der Schmelze in Form von kleinen voneinander durch Sulfid getrennten Kristall-Individuen aus. Der Sulfidgehalt der Schmelze kann beispielsweise durch Behandlung der Schmelze mit Wasser zersetzt und dann durch Naßaufbereitung von den Aluminiumoxydkristallen abgetrennt werden. Die restierende Aluminiumoxydkristallmasse wird dann nötigenfalls durch Behandlung mit Säuren gereinigt und getrocknet. Das kristallisierte Aluminiumoxyd hat gegenüber dem amorphen den Vorzug der Billigkeit und der großen Staubfreiheit.

Unter amorphem Aluminiumoxyd wird Oxyd mit niedrigerem spez. Gewicht verstanden, beispielsweise solches, das durch Glühen von Aluminiumhydrat oder Aluminiumsalzen erhalten wurde.

Die beiden Oxydsorten können entweder vor dem Beschicken gemischt oder auch jedes für sich dem elektrolytischen Bade zugeführt werden, wobei nach einer Ausführung der Erfindung das amorphe Oxyd vorzugsweise unmittelbar nach dem kristallisierten oder kristallinischen Oxyd zugesetzt wird, so daß es eine dieses Oxyd überdeckende Schicht bildet.

Die Zumischung von geringeren Mengen Alundums, also eines aus Bauxit durch Reduktion eines Teiles der verunreinigenden Oxyde im elektrischen Ofen hergestellten noch sehr verunreinigten kristallinischen Aluminiumoxyds ist zwecks Verdünnung der Verunreinigungen des Alundums durch große Mengen reinen

amorphen Oxyds bereits früher vorgeschlagen worden.

Im Gegensatz hierzu bezweckt das neue Verfahren nicht eine Verdünnung von Verunreinigungen, die z. B. bei dem nach dem in der schwedischen Patentschrift 56 743 angegebenen Verfahren hergestellten kristallisierten Aluminiumoxyd auch ganz überflüssig wäre, da dieses Oxyd selbst von genügender Reinheit ist, sondem es werden Verbesserengen des elektrolytischen Vorganges erstrebt, die erst durch Beimischung von großen Mengen kristallisierten Aluminiumoxyds erreicht werden können. Der technische Fortschritt des Verfahrens nach der Erfindung besteht in der Beseitigung der ungünstigen Eigenschaften der beiden Tonerdeprodukte. Technische Nachteile treten nämlich sowohl bei der Verwendung von kristallisierter Tonerde allein als auch bei der Verwendung ao von amorpher Tonerde allein auf. Eine Beseitigung der Nachteile des amorphen Oxyds wird aber nicht durch Zusatz von geringen Mengen kristallisierten Oxyds, wie es für anderen Zweck früher vorgeschlagen ist, erreicht, as sondern erfordert große Mengen derartigen Oxyds. Das amorphe Aluminiumoxyd hat nämlich die Neigung zur Staubbildung, die gemäß der Erfindung durch Beimischung eines beträchtlichen Anteils an kristallisiertem AIuminiumoxyd verringert wird. Die Verminderung der Staubverluste tritt bei kleinen Zusatzmengen in erheblichem Umfang nicht ein, was wohl mit dem hohen Volumgewicht des kristallisierten Oxyds gegenüber dem amorphen zusammenhängt. Geringere Gewichtsprozente entsprechen nämlich nur halb so vielen Prozenten in Volum gerechnet. Die Staubverluste nehmen mit steigendem Prozentgehalt eingemischten kristallisierten Oxyds ab, und zwar in prozentual wesentlich höherem Grad als der Zuwachs der Zusätze. Ein anderer Nachteil des amorphen Oxyds ist die Gefahr des Einfrierens des Elektrolytbades durch Übersättigung mittels Oxyds. Zusätze von kristallisiertem Oxyd in beträchtlichen Mengen zu dem amorphen Oxyd bewirken eine Verzögerung der Auflösungsgeschwindigkeit und verhindern damit eine Übersättigung des Bades.

Bei der Elektrolyse von kristallisiertem Oxyd allein bildet sich an der Oberfläche des elektrolytischen Bades eine härtere Kruste von erstarrtem Gut, als dies bei der Elektrolyse von amorphem Aluminiumoxyd der Fall ist. Dies rührt offensichtlich daher, daß die flüssige Schmelze sich in den Porenraum zwischen den Tonerdekristallen viel leichter hineindrängt als in den Porenraum zwischen den einzelnen amorphen Tonerdekörnchen. Dieser Unterschied des Verhaltens beruht in erster Linie auf den verschiedenen Löslichkeitsverhältnissen der beiden Tonerdesorten. Bei amorpher Tonerde löst die eindringende Schmelze sofort beträchtliche Mengen Tonerde auf, bekommt dadurch eine höhere Erstarrungstemperatur und erstarrt infolgedessen schon im unteren Teil der Oxydschicht zu einer zähen Masse. Erst mit der Auflösung dieser zähen Masse im Elektrolytbad können weitere Mengen der Schmelze in dem zugeführten amorphen Tonerdematerial hineinkommen. Die erstarrte Masse bleibt immer zähe, weil sie von einer wärmeisolierenden Schicht leichteren amorphen Oxyds bedeckt ist. Die Schichthöhe dieses wärmeisolierenden amorphen Oxyds ist. wegen des niedrigeren Volumengewichts beträchtlich höher als bei Verwendung von kristallisiertem Oxyd.

Bei Verwendung von kristallisierter Tonerde dringt die Schmelze viel tiefer in dem zugeführten Oxydmaterial ein. Die Lösungsgeschwindigkeit ist hier nämlich bedeutend geringer, weshalb eine Sättigung erst nach längerer Berührungszeit erfolgt. Wegen der geringen Schichthöhe der kristallisierten Tonerde dringt die Schmelze beinahe bis zur Oberfläche vor und wird dabei von der Luft so abgekühlt, daß die erstarrte Schmelze sehr hart wird. Dazu kommt, daß beim Durchstoßen dieser harten Kruste die flüssige Schmelze zuweilen herausfließt und dann als harte Kruste über einen großen Teil des Bades erstarrt. Bei amorpher Tonerde gibt die weiche Kruste immer nach, so daß ein Herausfließen der Schmelze gar nicht eintreten kann.

Schon ein verhältnismäßig geringer Anteil von zu dem kristallisierten Oxyd beigemischtem amorphen Oxyd verringert wesentlich den Nachteil dieser Krustenbildung. Gute Ergebnisse in dieser Hinsicht werden z. B. mit einem Anteil an amorphem Oxyd von 10 bis 40 °/₀ der Gesamtmenge des Aluminiumoxyds erzielt. Der prozentuale Gehalt an amorphem Oxyd kann aber in sehr weiten Grenzen verändert werden.

Gemäß einer wahlweisen Ausführungsform der Erfindung werden die beiden Oxydsorten getrennt dem elektrolytischen Bade zugeführt, wobei das amorphe Oxyd erst nach dem kristallisierten zugesetzt wird. Diese Beschickungsweise bezweckt die Bildung einer porigen wärmeisolierenden Schicht von amorpher Tonerde über der auf dem kristallisierten Aluminiumoxyd und einen Teil des Elektrolytbades gebildeten Kruste, so daß diese aufgeweicht wird und den Höhenänderungen des Badspiegels folgen kann.

Claims

Patentansprüche:

i. Verfahren zur Herstellung von Aluminium oder Aluminiumlegierungen durch • Schmelzelektrolyse eines Gemisches von amorpher mit kristallinischer oder kristallisierter Tonerde, dadurch gekennzeichnet, daß der kristallisierte oder kristallinische

Anteil des Tonerdegemisches gegenüber dem amorphen Anteil größer oder mindestens relativ groß ist.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß beim Eintragen des Aluminiumoxyds in das elektrolytische Bad zuerst das kristallisierte oder kristallinische Oxyd und dann das amorphe Oxyd zugeführt wird, so daß das letzte eine das erste überdeckende Schicht bildet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 bis_2, dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Oxyd etwa 10 bis 40% der Gesamtmenge des zugeführten Aluminiumoxyds ausmacht.