DE913237C

DE913237C - Verfahren zur Gewinnung von Aluminium

Info

Publication number: DE913237C
Application number: DEV1993D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Ernst Justus Kohlmeyer; Dr Walter Schaller
Original assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Current assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Priority date: 1940-01-06
Filing date: 1940-01-06
Publication date: 1954-06-10

Description

Verfahren zur Gewinnung von.Aluminium Nach bekannten Verfahren kann metallisches Aluminium durch Erhitzen von Aluminiumkarbid mit Aluminiumoxyd erhalten werden. Bei den bisherigen Versuchen zur Ausübung dieses und ähnlicher Verfahren hat sich aber stets nur eine geringe Ausbeute an Aluminium ergeben. Die Ursache lag darin, wie es bereits im Hauptpatent ausgeführt wurde, daB die bisher angegebenen Verfahren einer genauen Regelung des Reduktionsvorganges entbehrten. Im Hauptpatent haben die Anmelder dargelegt, daB es durch bestimmte Regelung des Reduktionsvorganges möglich ist, ein aluminiumoxydreiches Aluminiummetall enthaltendes Dampfgemisch zu erzeugen, aus welchem bei der Abkühlung im Gefälle der Ofentemperatur zusammengeflossenes Aluminium zur Abscheidung gebracht werden kann.
Weitere Untersuchungen über den Reduktionsvorgang haben nun ergeben, daB auch die Tonerdeschmelze selbst so weit an Metall angereichert sein kann und unter Zurückdrängung einer Verdampfung von Aluminium, daB diese an Metall angereicherte Schmelze selbst durch einfaches Ausschmelzen weiterverarbeitet werden kann.
Die Regelung des Reduktionsvorganges ergibt sich aus der gewonnenen Erkenntnis über folgende Einzelvorgänge: Bei dem Schmelzen von Tonerde in Gegenwart von Kohle verliert die Tonerdeschmelze so viel Sauerstoff, daß sie aus der Zusammensetzung A1.0. zunächst in diejenige von etwa AIO übergeht. Der Aluminiumgehalt des Schmelzbades steigt dadurch von 53 °% Al in der Tonerde auf etwa 63 °/o Al in der teilweise reduzierten Schmelze.
Unter weiterer Einwirkung von Kohlenstoff wird nun der Sauerstoff weiter abgebaut, zunächst unter geringer Aufnahme von Kohlenstoff durch die Schmelze in Form von Aluminiumkarbid. Das Aluminiumkarbid reagiert dann weiter in bereits bekannter Weise mit dem Sauerstoff der Schmelze unter Bildung von Aluminium und Kohlenoxyd. Bei einem l;Jberschuß von Kohlenstoff und bei sehr hoher Temperatur wird das frei werdende Aluminium sehr rasch wiederum in Aluminiumkarbid übergeführt, aus welchem Grunde die erhaltenen Schmelzprodukte der bekannten Verfahren überwiegend aus Aluminiumkarbid bestanden, zumal das noch freie Aluminium zum größten Teil verdampfte.
Das neue Verfahren will nun die Reduktion bei einer möglichst niedrigen Temperatur vorschreiben, und zwar einer solchen, bei welcher gerade noch die oxy d-und karbidhaltige Schmelze sich im flüssigen Zustande befindet. Durch Regelung der Zugabe frischer Tonerde zu der Schmelze kann die Temperatur niedrig gehalten und der Sauerstoffgehalt der Schmelze geregelt werden. Schließlich soll auf diese Weise eine Schmelze hergestellt werden, welche Sauerstoff und Kohlenstoff im Gleichgewicht enthält und in welcher ein Aluminiumgehalt von über etwa 88 °/o Al enthalten ist. Eine solche Schmelze enthielt z. B. 2,5 °,o Kohlenstoff neben 7,2 °/o Sauerstoff. Der Al-Gehalt kann bei Anwesenheit von Fe und Si etwas niedriger ausfallen.
In einer solchen Schmelze ist das Aluminium in einer Form enthalten, aus welcher es auch nach erfolgter Abkühlung, selbst bis zur Erstarrung, auf leichte Weise metallisch abgeschieden werden kann, z. B. dadurch, daß es unter einer Salzschmelze zusammengeschmolzen wird oder daß es noch einer nachfolgenden Elektrolyse untenworfen wird, gegebenenfalls nach vorherigem Waschen mit Wasser oder verdünnten Säuren.
Dieses Verfahren unterscheidet sich auch weiter dadurch von bekannten Verfahren, daß es bei Atmosphärendruck vorgenommen wird, ja, es kann sogar der Abbau des Sauerstoffes des tonerdehaltigen Stoffes unter Druck vorgenommen werden.
Es soll noch einmal klar herausgestellt werden, worin sich das neue Verfahren von den bekannten unterscheidet. Bei den bekannten Verfahren ist in der Hauptsache von Aluminiumkarbid, A1,,C3, ausgegangen bzw. ist dieses Aluminiumkarbid aus Tonerde eigens hergestellt worden. Aluminiumkarbid, A1"C3, enthält 75 °/o Aluminium und 25 °/p Kohlenstoff. Es vermag zwar Aluminium zu lösen und mit diesem eine Verbindung A1gC3 zu bilden, die 87,1°/o Aluminium, also immer noch 12,9 °/o Kohlenstoff enthält. Diese Zusammensetzung war auch bereits als messinggelbe Kristallart bekannt und bei den meisten Reduktionsversuchen wohl erhalten worden. In ihr verteilt hat sich dann die bisher unzulängliche Ausbeute an metallischem Aluminium befunden. Die starke Kohlenstoffbindung ist die Ursache, daß man nur wenig Aluminium daraus abscheiden konnte.
Demgegenüber liegt das Wesen des neuen Verfahrens darin, daß durch einen Sauerstoffgehalt in der Schmelze der Kohlenstoffgehalt herabgedrückt wird, was dadurch geschieht, daß beide nebeneinander im homogenen Schmelzfluß nicht enthalten sein können. Dadurch, daß ein Teil Kohlenstoff bis 7 Teile Aluminium bindet, aber ein Teil Wasserstoff nur etwa ein Teil Aluminium, erklärt sich in einer solchen Schmelze die stärkere Anreicherung an freiem Aluminium, das nun in größerer Menge zusammenfließen kann und in metallischer Form ausbringbar ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Gewinnung von Aluminium durch Schmelzen von tonerdehaltigen Stoffen mit Kohle nach Patent 880 211, dadurch gekennzeichnet, daß man in einer Schmelze des tonerdehaltigen Stoffes durch Gegenwart von Kohlenstoff den Sauerstoffgehalt des tonerdehaltigen Stoffes vermindert, wobei die Menge des vorhandenen Kohlenstoffes so bemessen wird, daß sich durch Abgabe von Sauerstoff aus dem Aluminiumoxyd über Aluminiumsuboxyd eine Schmelze mit einem Aluminiumgehalt von mehr als etwa 63 °/a, vorzugsweise über etwa 88 °/o, bildet.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man bei einer Temperatur arbeitet, bei der sich gerade noch die oxyd- und karbidhaltige Schmelze im flüssigen Zustand befindet.
3. Verfahren nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Arbeitstemperatur sowie den Sauerstoffgehalt der Schmelze durch Zugabe frischer Tonerde zu der Schmelze regelt. q..
Verfahren nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die hoch aluminiumhaltige Schmelze durch Einbringen in eine Salzschmelze von ihrem Gehalt an metallischem Aluminium befreit wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß . man die hoch aluminiumhaltige Schmelze vor dem Einbringen in die Salzschmelze mit Wasser oder schwachen Säuren behandelt.
6. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die hoch aluminiumhaltige Schmelze einer Nachbehandlung durch Schmelzflußelektrolyse unterworfen wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verminderung des Sauerstoffgehaltes des tonerdehaltigen Stoffes unter Druck erfolgt.