DE82355C

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Publication number: DE82355C
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Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

KLASSE 40: Hüttenwesen.CLASS 40: Metallurgy.

Wege.Ways.

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, durch Reduktion auf elektrolytischem Wege Aluminium aus seinen Verbindungen zu gewinnen. Dasselbe besteht darin, dafs man einen elektrischen Strom durch ein Schmelzbad schickt, welches eine geeignete Halogenverbindung von Aluminium erhält, wodurch die Schmelze elektrolysirt wird, und hierbei gleichzeitig Wasserdampf in dieselbe einleitet. Für das Verfahren eignen sich besonders gut Chlor- und Fluoraluminium. .The present invention relates to a method by reduction to electrolytic Ways to extract aluminum from its compounds. The same thing consists in that one sends an electric current through a molten bath, which is a suitable halogen compound obtained from aluminum, whereby the melt is electrolyzed, and at the same time Introduces water vapor into the same. Chlorine- and fluoroaluminum. .

Als Beispiel soll die Reduktion von Aluminium aus dem Chlorid und die Anwendung von Dampf behandelt werden.As an example, the reduction of aluminum from the chloride and the application treated by steam.

Beiliegende Zeichnungen stellen ebenfalls nur als Beispiel eine zur Ausführung des Verfahrens geeignete Anlage dar:The accompanying drawings are also only an example for carrying out the method suitable system:

Fig. ι ist eine Schnittdarstellung des Apparates. Fig. Ι is a sectional view of the apparatus.

Fig. 2 zeigt im Schnitt eine geänderte Ausführungsform desselben.Fig. 2 shows in section a modified embodiment of the same.

F ist eine Feuerung mit der Feuerkiste f und der Oeffnung/¹ in der Decke derselben zur Aufnahme eines konischen Schmelztiegels A. T ist ein Kessel, Dampf kasten oder anderer Dampferzeuger, von welchem Dampf durch ein Rohr H in durch den Hahn t regelbarer Menge entnommen werden kann. F is a furnace with the fire box f and the opening / ¹ in the ceiling of the same to accommodate a conical crucible A. T is a boiler, steam box or other steam generator, from which steam is withdrawn through a pipe H in an amount that can be regulated by the tap t can be.

S S¹ sind die Klemmen für die Leitungen NP. B ist die Schmelze in dem Tiegel, durch welche der elektrische Strom geschickt wird. SS ¹ are the terminals for the lines NP. B is the melt in the crucible through which the electric current is sent.

Die Schmelze wird bei der Reduktion von Chloraluminium durch Schmelzen in dem Tiegel A von Chloraluminium und dem Chlorid eines Alkalimetalles (zweckmäfsig Natrium) oder eines Alkalierdmetalles mit Fluoraluminium und Fluornatrium hergestellt. Ein bequemer Weg, eine geeignete Schmelze zu erzeugen, ist, das Doppelchlorid von Aluminium und Natrium (von der Formel 2 Na Cl, Al₂ Cl₆) mit dem mineralischen Kryolith zusammenzubringen. Es empfiehlt sich, der genannten Mischung einen weiteren Zusatz von Chlornatrium im Ueberschufs gegenüber der Menge beizugeben, die nothwendig ist, um das Doppelchlorid zu bilden. Diese Ingredienzien werden zweckmäfsig in folgenden Verhältnissen gemischt:During the reduction of chloroaluminum, the melt is produced by melting in crucible A of chloroaluminum and the chloride of an alkali metal (expediently sodium) or of an alkaline earth metal with fluoroaluminum and fluorosodium. A convenient way of producing a suitable melt is to bring the double chloride of aluminum and sodium (of the formula 2 Na Cl, Al ₂ Cl ₆ ) together with the mineral cryolite. It is advisable to add to the mixture mentioned a further addition of sodium chloride in excess of the amount which is necessary to form the double chloride. These ingredients are conveniently mixed in the following proportions:

Doppelchlorid von AluminiumDouble chloride of aluminum

und Natrium . . . 15 Theile,and sodium. . . 15 parts,

Kryolith 55 - ,Cryolite 55 -,

Chlornatrium 30 - ;Sodium chloride 30 -;

die Mengenverhältnisse dieser Stoffe können innerhalb weiter Grenzen, ohne das Verfahren wesentlich zu beeinflussen, geändert werden.the proportions of these substances can be within wide limits, without the process to influence significantly, be changed.

Der Grund der Anwendung von Kryolith oder der Fluoride von Aluminium und Natrium in der Schmelze liegt in der bekannten Thatsache, dafs bei Eintreten der Elektrolyse das Aluminium schmilzt und zu Kugeln zusammerifliefst, während, wenn die Schmelze nur die genannten Chloride enthält, das Aluminium in Form von Pulver erhalten wird, das noch weiter zu behandeln ist, um das marktfähige Aluminium zu gewinnen. Der Zweck des Zusatzes von Chlornatrium im Ueberschufs zu der Schmelze ist, dieselbe flüssiger zu machen;The reason for using cryolite or the fluorides of aluminum and sodium in the melt lies in the well-known fact that when the electrolysis occurs this Aluminum melts and flows together into spheres, while when the melt is only the contains called chlorides, the aluminum is obtained in the form of powder, which is still must be treated further in order to obtain the marketable aluminum. The purpose of the addition there is an excess of sodium chloride in the melt to make it more fluid;

auch dient dasselbe zum Verdünnen des Kryoliths. Für Chlornatrium oder einen Theil desselben kann man einen gewissen Antheil von Chlorkalium (der die Schmelze flüssiger macht) oder eines anderen Chloralkalimetalles anwenden. Bei diesem Ersatz der Bestandtheile der Schmelze sind die Antheile aller Bestandteile erforderlichen Falles geeignet zu bemessen. So werden z. B., wenn das Chlorkalium an Stelle eines Theiles des Chlornatriums gebraucht wird, die Bestandteile zweckmäfsig in folgenden Verhältnissen gemischt: it also serves to dilute the cryolite. For sodium chloride or a part A certain amount of potassium chloride (which makes the melt more fluid) can be found in this power) or another chlor-alkali metal. With this replacement of the components The proportions of all constituents are suitable for the melt, if necessary measured. So z. B. if the chlorine potassium in place of a part of the chlorine sodium is used, the components are mixed appropriately in the following proportions:

Kryolith 55 Theile,Cryolite 55 parts,

Chloraluminium 12 - ,Chloro aluminum 12 -,

Chlornatrium 19 - ,Sodium chloride 19 -,

Chlorkalium 14 - .Potassium Chloride 14 -.

Auch hier kann das Mischungsverhä'ltnifs der Stoffe innerhalb weiter Grenzen geändert werden.Here, too, the mixing ratio of the substances can be changed within wide limits will.

Der zur Anordnung kommende Schmelztiegel A besteht aus einem Eisenkessel, welcher mit verdichteter Kohle ausgelegt ist. Dieser Kohlebelag L dient als Kathode, indem das Eisen des Kessels durch die Leiter N mit dem negativen Pol der Elektricitätsquelle O verbunden wird. Die Anode C ist ein Kohlerohr, das theilweise in das Bad B eintaucht. Diese Anode C wird zweckmäfsig an einer Eisenstange D aufgehängt, die über dem Schmelztiegel von hölzernen Trägern E gehalten wird. Die Stange D ist durch die Leitung P mit dem positiven Pol der Elektrictätsquelle verbunden. Durch das Anodenrohr tritt auch der Wasserdampf in die Schmelze ein. Unter Umständen kann auch eine Anzahl getrennter Kohlen C C ... C₄ die Anode bilden, die an die Stange D aufgehängt sind. An Stelle einer Kohleanode kann auch eine Anode aus irgend einem anderen Stoff, wie Platin, angewendet werden.The crucible A to be arranged consists of an iron kettle which is lined with compressed coal. This carbon coating L serves as a cathode, in that the iron of the boiler is connected to the negative pole of the electricity source O through the conductor N. The anode C is a carbon tube which is partially immersed in the bath B. This anode C is expediently suspended from an iron rod D , which is held by wooden supports E above the crucible. The rod D is connected by the line P to the positive pole of the electricity source. The water vapor also enters the melt through the anode tube. Under certain circumstances, a number of separate coals CC ... C ₄ , which are suspended from the rod D, can also form the anode. Instead of a carbon anode, an anode made of any other material, such as platinum, can also be used.

Die Feuerung F bringt die eingebrachten Substanzen zum Schmelzen und erhält sie auf matter Rothglut. Indessen kann man die Ingredienzien der Schmelze auch in einem getrennten Apparate schmelzen und dieselben geschmolzen in den Behälter bringen, wobei für die Aufrechterhaltung der Schmelze zu sorgen ist.The furnace F melts the substances introduced and keeps them on dull red embers. However, the ingredients of the melt can also be melted in a separate apparatus and brought into the container in molten form, care being taken to maintain the melt.

Wenn der elektrische Strom durch die Schmelze geht und diese zersetzt, so wird Aluminium an der Kathode niedergeschlagen und die Halogene (besonders Chlor) werden an der Anode freigesetzt. Um diese schädlichen Gase zu beseitigen, wird der Schmelze Wasserdampf zugeleitet, der zweckmäfsig unter der Oberfläche der Schmelze und der Anode nahe austreten gelassen wird. Es wird zweckmäfsig eine der Länge nach durchbohrte Kohlestange C als Anode angewendet und der Dampf wird durch dieselbe wie durch ein Rohr streichen gelassen, indem dasselbe mit dem Dampfrohr H in Verbindung gebracht wird.When the electric current passes through the melt and decomposes it, aluminum is deposited on the cathode and the halogens (especially chlorine) are released on the anode. In order to remove these harmful gases, the melt is supplied with water vapor, which is expediently allowed to escape below the surface of the melt and the anode. A carbon rod C pierced lengthwise is expediently used as the anode, and the steam is passed through it as if through a pipe by bringing it into connection with the steam pipe H.

Der Dampf kann eventuell auch durch ein besonderes Rohr M (Fig. 2) zugeleitet werden. Wo die Zuführung des Dampfes an der Oberfläche der Schmelze erfolgt, kann er durch das Rohr M¹ (Fig. 2 punktirt) geleitet werden, in welchem Falle das Rohr M fortfallen kann.The steam can possibly also be fed through a special pipe M (Fig. 2). Where the supply of the steam takes place at the surface of the melt, it can be passed through the tube M ¹ (Fig. 2 dotted), in which case the tube M can be omitted.

Es kann das Dampfrohr auch ganz entbehrt und zerstäubtes Wasser auf die Oberfläche der Schmelze gerichtet werden, da dasselbe schnell verdampft. Man kann endlich auch den Dampf dadurch erzeugen, dafs man kleine Eisstückchen auf die Oberfläche der Schmelze fallen läfst. Die Erfindung soll demnach auf irgend eine bestimmte Methode der Dampfzuführung zu der Schmelze nicht beschränkt werden.It can also dispense entirely with the steam pipe and spray water onto the surface of the Melt be directed, as the same evaporates quickly. You can finally use the steam by letting small pieces of ice fall on the surface of the melt. The invention is therefore directed to some particular method of supplying steam the melt cannot be restricted.

Da der Dampf während des Verfahrens unter oder an der Oberfläche der Schmelze zerlegt wird, so wird der für das Verfahren nothwendige Wasserstoff fortgesetzt zur Bindung der Halogene erzeugt.Because the steam decomposes during the process under or on the surface of the melt the hydrogen necessary for the process continues to bind which generates halogens.

Wenn diese durch die Elektrolyse der Schmelze freigesetzt sind, so verbinden sie sich augenblicklich mit dem Wasserstoffantheil des Dampfes und entweichen an der Anode in Form von Chlor- oder Fluorwasserstoffsäuren (besonders ersterer). Diese Gase können in den entwickelten Mengen unschwer bewältigt werden, so dafs sie weder den Apparat noch die Arbeiter angreifen. Dies geschieht z. B. durch einen mit Verkleidung J versehenen Abzug K mit kräftigem Zuge; oder es können mit Wasser gesättigte Tücher oder andere Aufnahmestoffe über dem Schmelztiegel derart aufgehängt werden, dafs die entweichenden Gase durch das Wasser absorbirt werden. ^: When these are released by the electrolysis of the melt, they instantly combine with the hydrogen content of the vapor and escape at the anode in the form of hydrochloric or hydrofluoric acids (especially the former). These gases can easily be dealt with in the quantities they develop, so that they do not affect either the apparatus or the workers. This happens e.g. B. by means of a trigger K provided with cladding J with a powerful pull; or cloths saturated with water or other absorbing materials can be hung over the crucible in such a way that the escaping gases are absorbed by the water. ^:

Es empfiehlt sich, den Dampf bezw. Wasser oder Eis nur in einer solchen Menge zuzuführen, die eben ausreicht, den Wasserstoff für die Verbindung mit den Halogenelementen zu liefern.It is advisable to use the steam or Only add water or ice in such an amount which is just enough to supply the hydrogen for the connection with the halogen elements.

Es hat sich bei der praktischen Ausführung des Verfahrens gezeigt, dafs bei der Benutzung der vorgenannten Schmelzen an der Anode fast ausschliefslich Chlorwasserstoffsäure mit nur geringen Spuren Fluor oder Fluorverbindungen erzeugt wird. Hierdurch ist bewiesen, dafs das an der Kathode niedergeschlagene Aluminium hauptsächlich von dem Chloraluminium in der Schmelze herrührt, so dafs durch zeitweisen ausreichenden Zusatz von Chloraluminium (AL₂ Cl₆) zu der Schmelze man dieselbe so weit ergänzen kann, dafs das Verfahren eine längere Zeit hindurch continuirlich durchgeführt werden kann. Ein Ueberschufs an Chloraluminium hat keine nachtheiligen Folgen, da er nach und nach aufgebraucht wird.During the practical execution of the process it has been shown that when the abovementioned melts are used at the anode almost exclusively hydrochloric acid with only small traces of fluorine or fluorine compounds is produced. This proves that the aluminum deposited on the cathode comes mainly from the chloroaluminum in the melt, so that by adding sufficient chloroaluminum (AL ₂ Cl ₆ ) to the melt from time to time it can be supplemented to such an extent that the process can last longer can be carried out continuously. An excess of chloroaluminum has no detrimental consequences, since it is used up gradually.

Wie angegeben, wird das Aluminium an^!.der Kathode niedergeschlagen, wo es schmilzt undAs stated, the aluminum is on ^! .deposited the cathode where it melts and

Claims

Forms spheres that collect on the bottom when the said melt is used, since they are heavier than this. The removal is done by a coated with carbon Spoon or by pulling it out of an opening in the floor. Becomes a melt of higher specific gravity treated like aluminum, the aluminum rises to the surface and can be easily removed from here.

In the method described, an electric current of suitably low electromotive force is generated Force, usually 4 to 10 volts, applied; the voltage, however, depends on the size and shape of the electrodes and the composition of the melt. It is only necessary to use a current sufficient to connect the aluminum of the bath to decompose electrolytically under the conditions that occur. The electric current is used in the present Process exclusively for the purpose of electrolysis. The supply of steam can take place before or after the passage of the current or at the same time. The consequence of the operations is irrelevant for the implementation of the procedure.

The applied steam is when using an oxidizable substance as In any case, cause the anode to oxidize. If the oxidizability of the same but is not exactly very great, the wear of the anode will usually be much less than it would if it were the anode would be exposed to the action of the free halogens.

Pa τ ε ν τ - A ν s ρ R υ c η:

A modification of the electrolytic process patented under No. 82148 Reduction of aluminum compounds in a molten way, characterized by that a halogen compound of aluminum alone or a mixture thereof with such compounds of an alkali or alkaline earth metal containing electrolyte, water vapor is supplied.

1 sheet of drawings.