DE766062C - Verfahren und Vorrichtung zur Laeuterung von Aluminium - Google Patents

Description

Bei der Raffination des Aluminiums nach dem Dreischichtenverfahren dient als untere anodische Schicht eine Legierung des Aluminiums mit einem oder mehreren spezifisch schwereren Elementen. Gebräuchlich sind Legierungen mit rund 25 bis 33 % Kupfer. Auf diesem Anodenmetall schwimmt der Elektrolyt, z. B. ein Schmelzflussiges Gemisch von Fluoriden und/oder Chloriden, auf dem sich als dritte Schicht das geläuterte Aluminium abscheidet, das als Kathode dient.

Die Beimengunigen des im Laufe des Betriebes der Zelle zum Ersatz des von der Anode zur Kathode übergeführten Aluminiums eingesetzten Rohaluminiums bzw. der eingesetzten Legierung reichern sich in der Anodenschicht an. Mit der Anreicherung an hochschmelzenden Fremdmetallen, z. B. Eisen und Mangan, steigt der Schmelzpunkt der Anodenlegierung an. Um ein Einfrieren der Anodenschicht zu vermeiden, "muß die angereicherte Legierung von Zeit zu Zeit ganz oder teilweise ausgewechselt werden. Der teilweise Austausch des Anodenmetalls kann

zweckmäßig durch besondere in der Zellenauskleidung vorgesehene Zufüllöcher vorgenommen werden.

Wird Hüttenaluminium als Einsatz verwendet, dann geht die Anreicherung der Elemente Eisen und Silicium so langsam vor sich, daß nur wenig verunreinigte Anodenlegierung anfällt, die ohne Schwierigkeiten zu kupferhaltigen Legierungen verschnitten wer-

to den kann. Benutzt .man jedoch die Raffinationszelle zur Aufarbeitung" von Altmetall oder von bei der thermischen Reduktion von Aluminiumerzen anfallenden Legierungen, dann muß man häufiger eine Auswechslung oder Auffrischung der Anodenlegierung vornehmen, weil der Einsatz größere Mengen von hochschmelzenden Verunreinigungen enthält als das Hüttenaluminium.

Führt man beispielsweise den Ersatz des der Anodenlegierung elektrolytisch entzogenen Aluminiums durch Zugabe von einer Legierung L mit 1,2% Kupfer, 0,5% Magnesium, 0,8% Mangan, 0,8°/o Si, 0,5⁰Zo Fe, 95,7% Al durch, dann stellt sich bei einer Tageserzeugung der Zelle von 100 kg Raffinadealuminium und bei einer in entsprechendem Maße erfolgenden Zugabe von der Legierung L das Anodenmetall annähernd auf folgende Zusammensetzung ein:

Entnahme
von 100 kg
Anodenmetall
je Zelle in

A. 2 Tagen

B. 4 Tagen

C. 6 V₂ Tagen

Zusammensetzung Cu Fe Si Mn

30 30

1,5 2,5

3,8

2,4

4.0 6..0

2,4

4.0 6,o

Das Magnesium kann in diesem Falle außer acht gelassen werden, weil es vor dem Einsatz der Legierung in die Zelle nach einem besonderen Verfahren entfernt wird.

Bei einer Monatsproduktion von 30 000 kg fallen an verunreinigtem Anodenmetall an im FaIlA 15 000 kg/Monat, B 7 500 kg/Monat, C 4 600 kg/Monat.

Die Zahl der Auswechslungen, die notwendig ist, um einen ungestörten Betrieb der Zelle aufrechtzuerhalten, hängt außer von der Zusammensetzung der zugesetzten Legierung auch noch von der Temperatur ab, bei der die Zelle betrieben wird. Die vorzugsweise verwendeten Elektrolyse bedingen eine Zellentemperatur von 8oo° C. Wird, die Legierung L in eine bei dieser Temperatur betriebene Zelle eingesetzt, dann macht sich eine Auswechslung der Anodenlegierung nach mindestens 6V2Tagen notwendig, wenn eine störende Ausscheidung hochschmelzender Kristalle am Zellenboden vermieden werden soll. Meistens werden aber die zuzusetzenden Legierungen einen noch höheren Gehalt an hochschmelzenden Bestandteilen aufweisen, so daß die Häufigkeit der Auswechslungen noch größer wird.

Xun stört aber die häufige Entnahme von Anodenlegierung und deren Ersatz die Arbeitsweise der sowieso labilen, mit drei flüssigen Schichten betriebenen Zelle. Diese Schwierigkeiten werden durch die Erfindung beseitigt, und zwar geschieht dies hauptsächlich dadurch, daß das Anodenmetall an bestimmten Stellen der Zelle auf solche Temperaturen eingestellt wird, bei denen ein Ausseigern der Fremdmetalle eintritt, und daß die ausgefallenen Seigerkörner stetig oder von Zeit zu Zeit entfernt werden.

Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor, in der an Hand der Zeichnung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens erläutert ist. In der Zeichnung zeigt

Abb. ι einen senkrechten Schnitt durch die Zelle,

Abb. 2 einen waagerechten Querschnitt und eine Draufsicht.

In der dargestellten Zelle, in der das Reinaluminium die Schicht 1, der aus einem Salzgemisch bestehende Elektrolyt die Schicht 2 und das Anodenmetall die Schicht 3 bilden, besteht der Zellenboden 5 über den Isolier- go steinen 6 aus Kohle und ist an den Pluspol einer Stromquelle angeschlossen. Die Seitenwandung 9 besteht aus Magnesitsteinen und ist vom hinter ihr liegenden. Mauerwerk durch eine aus Magnesitmehl gebildete Isolierschicht 8 getrennt. Das Reinaluminium der Schicht ι ist auf beliebige Weise mit dem Minuspol der Stromquelle verbunden, z. B. durch eine nicht dargestellte, in die Schicht eintauchende Kathode. Die Zelle ist weiterhin mit zwei Vorherden 4 ausgerüstet, deren Verbindungskanäle zum eigentlichen Zellenraum im Betrieb jedoch nur eine Verbindung mit der Schicht 3 schaffen, so daß nur das Anodenmetall in die Vorherde gelangt.

Da der Temperaturbereich, in dem eine Seigerung wirksam ausgeführt werden kann, meistens sehr schmal ist, sind die Vorherde mit Einrichtungen zur Temperaturregelung versehen, durch die man gleichzeitig ein Einfrieren der Anodenlegierung im Verbindungskanal zwischen Zelle und Vorherd vermeiden kann. Diesen Zwecken dient der Deckel 7 mit der Heizvorrichtung 10. Für den Fall, daß beispielsweise auf Grund der Zusammen- _ltg Setzung des Elektrolyt die Zelle bei einer solchen Temperatur betrieben werden kann, daß eine Ausseigerung schon am eigentlichen Zellenboden oder im Verbindungskanal einsetzt, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, dem Zellenboden eine Neigung zum Vorherd hin zu geben und die Verbindung zwischen

dem Vorherd 4 und der eigentlichen Zelle so geräumig auszubilden, daß der Boden der Zelle mit Krählwerkzeugen von dem Vorherd aus bestrichen werden kann.
Die Temperatur des Vorherdes wird so geregelt, daß die Fremdmetalle, deren anteilige Menge in der Anodenschicht entsprechend der fortschreitenden Läuterung des Aluminiums wächst, ausseigern. Die Seigerkörner werden, zweckmäßig in bestimmten, nicht zu großen Zwischenräumen, aus dam Vorherd nach Öffnen des Deckels 7 entfernt, und frische Anodenlegierung bzw. zu reinigendes Aluminium wird in den Vorherd eingebracht. Die Zusammensetzung der Seigerkörner ist bei Verwendung der eingangs genannten Legierung L etwa folgende:

18,3 «/0 Fe, 3,8VoMn, 9,5% Cu, 3,0% Si, Rest Al.

Während also in der das bekannte Verfahren schildernden deutschen Patentschrift 660 653 auf die Notwendigkeit der Erneuerung der Anodenlegierung deswegen hingewiesen ist, weil das zwangsläufige Ausfallen der Seigerkörner insofern keine Vorteile bietet, weil diese an Kupfer so> angereichert sind, daß durch ihre Entfernung der Anodenlegierung ein Zuviel an Kupfer entzogen wird, beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, daß man das zwangsläufige Ausfallen der Seigerköxner, wie es bei Durchführung des aus der genannten deutschen Patentschrift 660 653 bekannten Verfahrens gelegentlich erfolgen wird, dadurch zur Regenerierung des Anodenmetalles ausnutzen kann, daß man die ausgefallenen Seigerkörner aus dem Anodenraum der Zelle entfernt. Diese Erkenntnis wird gemäß der Erfindung so verwirklicht, daß man durch Temperaturregelung an bestimmten Stellen des Ofens die Konzentration der ausseigernden Körner so steuert, daß das für die Elektrolyse unerwünschte Eisen in weitgehendem Maße zur Abscheidung gelangt.

In obigem Falle wird also durch diese temperaturüberwachte Seigerung das Ausfallen von Seigerkörnern bewirkt, die bei i8,3°/o Eisen nur 9,5% Kupfer enthalten, obwohl die zu läuternde Legierung einen Eisengehalt von nur 0,5 °/o aufweist.

Die Erfindung ermöglicht also die Ausscheidung von Kristallen, deren Gehalt an den Schmelzpunkt heraufsetzenden Beimengungen hoch ist.

Claims (2)

1. Patent ANSPK ü ci-ie:

   ι. Verfahren zur Reinigung der bei der Aluminiumraffination nach dem Dreischichtenverfahren sich erheblich an Fremdmetallen anreichernden Anodenlegierung, dadurch gekennzeichnet, daß das Anodenmetall an bestimmten Stellen der Zelle auf solche Temperaturen eingestellt wird, bei denen ein Ausseigern der Fremdmetalle eintritt, und daß die ausgefallenen Seiger körner stetig oder von Zeit zu Zeit entfernt werden.
2. 2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die zur Durchführung des Dreischichtenverfahrens geeignete Zelle über einen nur mit der Anodenschicht verbindenden Kanal ein Vorherd (4) angeschlossen ist, dessen Temperatur unabhängig von der Zellentemperatur regelbar ist.

   Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stande der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

   Deutsche Patentschriften Nr. 600 555,
   660 653.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 969 8.51