DE581310C

DE581310C - Verfahren zur Herstellung von Aluminium und Halogen

Info

Publication number: DE581310C
Application number: DEI36208D
Authority: DE
Inventors: Dr Johannes Brode; Dr Erich Buettgenbach; Dr Carl Wurster
Original assignee: IG Farbenindustrie AG
Current assignee: IG Farbenindustrie AG
Priority date: 1928-11-22
Filing date: 1928-11-23
Publication date: 1933-07-25

Description

AUSGEGEBEN AM
25. JULI 1933

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 40 c GRUPPE 6

136208 VIf40 c

I. G. Farbenindustrie Akt.-Ges. in Frankfurt a. M.*) Verfahren zur Herstellung von Aluminium und Halogen

Patentiert im Deutschen Reiche vom 23. November 1928 ab

Es ist vorgeschlagen worden, Aluminium durch Elektrolyse des wasserfreien Chlorids herzustellen, das man zur Erniedrigung des Schmelzpunktes durch Zusatz äquimolekularer Mengen von Alkali- oder Erdalkalihalogenid in Doppelhalogenide überführt. Aus derartigen Schmelzen erhält man jedoch das Aluminium in nicht zusammenhängender Form, insbesondere als Flitter, und das Verfahren hat sich gegenüber der üblichen, auf ausländische Rohmaterialien angewiesenen Bauxitschmelzfluß-Elektrolyse nicht durchsetzen können.

Es wurde nun gefunden, daß die Elektrolyse des Aluminiumhalogenids mit großen Vorteilen im Dauerbetrieb durchgeführt werden kann, wenn man solche Schmelzen verwendet, die mehr als 1 Mol Aluminiumhalogenid auf 1 Mol Alkali- oder Erdalkalihalogenid enthalten. Unter Umständen kann es von besonderem Vorteil sein, dem AIuminiumhalogenid nicht ein einzelnes Alkalioder Erdalkalihalogenid, sondern Mischungen mehrerer solcher in der erforderlichen Menge zuzusetzen. Diese Gemische haben einen sehr tiefen, zum Teil sogar unter ioo° liegenden Schmelzpunkt und gleichzeitig überraschenderweise einen sehr geringen Dampfdruck an Aluminiumhalogenid, so daß das an' der Anode entwickelte Gas keine oder nur geringe Mengen Aluminiumhalogenid mitführt.

Das unter Umständen mitgefühlte Aluminiumhalogenid kann aus dem Gas leicht abgeschieden werden. Besonders einfach gelingt dies, wenn man das entbundene Halogengas zur Überführung weiterer für die Herstellung des zu elektrolysierenden Aluminiumhalogenids dienender Mengen tonerdehaltiger Ausgangsstoffe in Aluminiumhalogenid verwendet. Durch die Anwendung eines solchen Kreislaufs gestaltet sich das Verfahren für die Herstellung von metallischem Aluminium in jeder Hinsicht sehr vorteilhaft.

Die Abscheidung des Aluminiums erfolgt bei den üblichen Stromdichten leicht in schwammiger Form, das nur schwer an der Kathode haftet, sich leicht im Bade verteilt und dann zum großen Teil verlorengeht. Bei geringerer Stromdichte wächst das abgeschiedene Aluminium zu Dendriten aus, die die Neigung haben, von der Kathode abzufallen; erst bei ganz niederer Stromdichte kann man das Metall in einer festhaftenden zusammenhängenden Form gewinnen, in welchem Falle ■ aber unerwünscht große Apparaturen erforderlich sein würden. Man kann nun kompaktes, gut haftendes Aluminium auch bei höheren Stromdichten erhalten, wenn man dafür sorgt, daß die Kathode und der Elektrolyt sich relativ zueinander bewegen, was beispielsweise geschehen kann durch Rühren des Bades oder Bewegung der Elektroden

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden: Dr. Johannes Brodef, Dr. Carl Wurster und Dr. Erich Büttgenbach in Ludwigshafen a. Rh.

usw. Sehr vorteilhaft ist es z. B., die Kathode mehr oder weniger'stark rotieren zu lassen. Es gelingt durch, die Verwendung bewegter Elektroden oder Elektrolyse, das AIuminium unmittelbar in einer solchen Beschaffenheit niederzuschlagen, daß man gewünschtenfalls die Niederschläge für Zwecke der Galvanoplastik oder Galvanostegie verwenden kann.

ίο Bei der Elektrolyse verarmt das Bad allmählich an Aluminiumhalogenid, während eine Anreicherung der Verunreinigungen eintritt. Es wurde gefunden, daß man, um stets mit reinen Schmelzen zu arbeiten, zweckmäßig in der Weise verfährt, daß man laufend oder zeitweise einen Teil der Schmelze aus dem Bade entfernt, diesen mit frischem Aluminiumhalogenid versetzt und die Mischung in geeigneter Weise reinigt, z. B. durch Zusatz von metallischem Aluminium oder anderen Reduktionsmitteln, welche Eisen auszufällen vermögen, oder durch Elektrolyse oder sonstwie, und sie dann der Schmelze in der Elektrolysierzelle wieder zusetzt. Es ist zwar bereits bekannt, die Raffination von Rohaluminium elektrolytisch durchzuführen, indem man einen Körper aus Rohaluminium in einer Schmelze, die der oben für das vorliegende Verfahren angebenen Zusammensetzung entspricht, anodisch auflöst und das Aluminium, dessen Verunreinigungen nicht in Lösung gehen, in reinem Zustand an der Kathode abscheidet. Da indessen zwischen der elektrolytischen Aluminiumraffination und der hier in Betracht kommenden elektrolytischen Aluminiumherstellung aus Aluminiumsalzen wesentliche Unterschiede bestehen, insofern, als dort das Aluminium bei der Elektrolyse schon als solches vorliegt, während es hier erst durch die Elektrolyse aus seiner chemischen Verbindung in Freiheit gesetzt wird, so ließ das bekannte Verfahren keine Rückschlüsse hinsichtlich der Durchführbarkeit der Aluminiumerzeugung auf diesem Wege zu. Abgesehen von der Erniedrigung des Schmelzpunktes des Bades besteht bei dem vorliegenden Verfahren eine Reihe von Vorteilen, die bei der erwähnten Raffination nicht in Erscheinung treten können. Die anzuwendende Schmelze hat nämlich ein so geringes Lösungsvermögen für Chlor, daß sich das an der Anode entbundene Chlor praktisch nicht mit dem an der Kathode abgeschiedenen Aluminium wieder zu Aluminiumchlorid vereini- 5S gen kann. Ferner bewirkt die Schmelze auch bei hohen Stromdichten keinen Anodeneffekt im Gegensatz zu anderen Chloridschmelzen ähnlicher Zusammensetzung, wie z. B. Berylliumchlorid und Alkalichlorid, und schließlich findet an der Kathode keine Abscheidung von Alkalimetallen statt, selbst bei hohen Stromdichten nicht, obwohl bei der Aluminiumherstellung wesentlich höhere Gesamtspannungen als bei der Raffination und demzufolge höhere Kathodenspannungen anzuwenden sind.

Beispiel

Eine aus etwa 14 °/₀ Chlornatrium, etwa 6 °/₀ Chlotkalium und etwa 80 °/₀ Chloraluminium bestehende Schmelze wird· unter Verwendung eines Graphitkörpers als Anode und eines aus Metall ader Graphit bestehenden zylindrischen Körpers als Kathode bei ungefähr ioo° elektrolysiert. Bei einer kathodischen Stromdichte von 1 Amp. pro qdm wird mit ruhender Kathode Aluminium als schlecht haftender Schwamm, mit rotierender Kathode als kompaktes, gut haftendes Metall erhalten. Auch bei erheblich höheren Stromdichten kann man mit rotierender Elektrode das Aluminium noch als gut haftendes Metall- _ erhalten.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Aluminium und Halogen durch Elektrolyse von Aluminiumhalogenid und Alkali- oder Erdalkalihalogenid enthaltenden Schmelzen, dadurch gekennzeichnet, daß man go solche Schmelzen verwendet, die mehr als ι Mol Aluminiumhalogenid auf 1 Mol Alkali- oder Erdalkalihalogenid enthalten.

2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kathode und Elektrolyt relativ zueinander bewegt werden.

3. Ausführungsform des Verfahrens gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Ersatzes des ν erbrauchten Aluminiumhalogenids ein Teil des Elektrolyten abgezweigt, mit neuem Aluminiumhalogenid¹ versetzt, von störenden Verunreinigungen befreit und dann der Schmelze in der Elektrolysierzelle wieder zugesetzt wird.