DE970919C - Verfahren zur Rueckgewinnung von Kryolith aus den Abgasen bei der Schmelzflusselektrolyse des Aluminiums - Google Patents

Verfahren zur Rueckgewinnung von Kryolith aus den Abgasen bei der Schmelzflusselektrolyse des Aluminiums

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DE970919C
DE970919C DESCH11444A DESC011444A DE970919C DE 970919 C DE970919 C DE 970919C DE SCH11444 A DESCH11444 A DE SCH11444A DE SC011444 A DESC011444 A DE SC011444A DE 970919 C DE970919 C DE 970919C
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DE
Germany
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cryolite
exhaust gases
aluminum
alumina
recovery
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DESCH11444A
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Dr-Ing Bruno Schmidl
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BRUNO SCHMIDL DR ING
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BRUNO SCHMIDL DR ING
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/22Collecting emitted gases

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  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
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Description

  • Verfahren zur Rückgewinnung von Kryolith aus den Abgasen bei der Schmelzflußelektrolyse des Aluminiums Die Gewinnung von Aluminium erfolgt, wie bekannt, in der Weise, daß man reines Aluminiumoxyd in geschmolzenem Kryolith auflöst und den Schmelzfluß bei etwa iooo° C elektrolysiert. Dabei bildet sich kathodisch geschmolzenes-Aluminium, während anodisch ein Gemisch von CO und CO, entsteht.
  • Da der Kryolith als Lösungsmittel an der Elektrolyse nicht beteiligt ist, dürfte auch kein nennenswerter Verbrauch desselben erfolgen. Tatsächlich kann dieser, auf erzeugtes Aluminium bezogen, bis zu 5 % betragen. Das kommt daher, daß bei der hohen Schmelztemperatur eine bereits spürbare Zersetzung des Kryoliths stattfindet, wobei sich leicht flüchtige fluorhaltige Abgase bilden, deren Fluorgehalt pro cbm etwa io bis 30 mg F beträgt, die also außerordentlich verdünnt sind.
  • Man ist nun neuerdings dazu übergegangen, diese schwach sauren Abgase einer intensiven alkalischen Waschung zu unterziehen, wobei man Lösungen von Na F erhält, die man dann auf die eine oder andere Weise in Kryolith überführt.
  • Alle diese nassen Rückgewinnungsverfahren von Kryolith weisen entscheidende technische und wirtschaftliche Nachteile auf. Es müssen große Mengen an Abgasen angesaugt und zentral weitergeleitet werden, worauf in entsprechend groß dimensionierten Waschtürmen die stark verdünnten Abgase mit großen Flüssigkeitsmengen gewaschen werden. Die Endlösungen sind bei der geringen Löslichkeit von NaF sehr verdünnt und enthalten zusätzlich beträchtliche Mengen an Na H C 03, Nag C 03, Nag S04, Nag si 0, u'sw., so daß eine entsprechend große Weiterverarbeitungsanlage erforderlich wird, während die vorhandenen Verunreinigungen die Gewinnung eines reinen Kyroliths durch- Behandlung mit Aluminiumsalzen außerordentlich erschweren.
  • Diese Nachteile, die den angestrebten wirtschaftlichen Effekt sehr problematisch gestalten, sollen erfindungsgemäß in einfachster Weise dadurch ausgeschaltet werden, daß man die Abgase nicht naß, sondern trocken auffängt und weiterverarbeitet und im übrigen wie folgt verfährt: Man filtriert die Abgase einzelner oder gruppemweise zusammengefaßter Öfen durch Tonerdehydrat in seiner üblichen oder aktivierten Form, wobei diese Filter das Abgasfluor - auch in nur sehr geringer Konzentration - überraschend vollständig, einfach und selbsttätig in reinen Kryolith überführen. Dabei wird zuerst das in den Abgasen enthaltene Natriumbifluorid niedergeschlagen bzw. absorbiert, woran anschließend die eigentliche Kryoli thbildungsreaktion einsetzt nach,der Gleichung 3NaF-HF+AI(OH)3=Na3A1F6+3H20. Eine weitere wesentliche Funktion dieser Filter besteht in deren selektiver Wirkung, indem sie andere gasförmig vorhandene Verbindungen, wie C O, C 02,S 02, S 03, Si F4, reaktionslos passieren läßt und lediglichdas Fluor dem Gasgemischenüzieht.
  • Ist das Tonerdehy dratfilter zu etwa 5 bis 5o % aufgebraucht und dementsprechend mit Kryolith beladen, wird es ausgetauscht und durch ein neues, unverbrauchtes ersetzt.
  • Nunmehr wird der gebrauchte Filterinhalt langsam bis zur beginnenden Sinterung des darin enthaltenen Kryoliths erhitzt, wodurch nicht nur das Reaktions- und Konstitutionswasser entfernt werden, sondern auch noch allenfalls unter diesen Bedingungen leicht flüchtige Verunreinigungen.
  • Zweckmäßig stellt man vor der Kalzination des verbrauchten Filterinhalts das darin enthaltene Natrium und Fluor fest. Soweit dieses Verhältnis i : 6 beträgt oder ihm nahekommt, kann derselbe sofort kalziniert werden. Ergibt sich hingegen aus bestimmten Fabrikationsbedingungen heraus ein Mangel an Alkali, mischt man das aufgebrauchte Tonerdehydrat mit wasserfreier Soda gemäß den gefundenen Daten und der Gleichung 4 A1 F3 + 3 Nag C 03 = 2 (Na3 A1 F6) +A120,3+3C02 und kalziniert anschließend. Auf diese Weise lassen sich auch Abgase einfach verwerten, die Fluor ausschließlich als HF enthalten.
  • Der geschilderte Absorptionseffekt tritt auch bei Verwendung von wasserfreier, kalzinierter Tonerde auf, soweit dieselbe nicht gesintert oder geschmolzen ist, doch bleibt es in diesem Falle bei der bloßen Absorption. Ferner lassen sich auch Gemische aus Tonerdehydrat und wasserfreier kalzin.ierter Tonerde als Filtermasse verwenden.
  • Das so gewonnene Endprodukt, :ein Gemisch von Kryolith und wasserfreier Tonerde, wird zur Kompensierung der eingetretenen Fluorverluste wieder den Bädern zugesetzt, auf welche Weise man 8o bis go %: des sonst verlorengegangenen Kryoliths wieder zurückführt. Dieses Gemisch enthält, bei einer Umsetzung des Tonerdefilters zwischen 5 bis 5o"/9, an Kryolith 2o bis 8o%, so daß ein genügend großer Spielraum für einen optimalen Absorptionseffekt gegeben ist.
  • Ein besonderer Vorteil dieses Verfahrens besteht unter anderem darin, daß das als Filtermaterial erfindungsgemäß verwendete Tonerdehydrat nicht eigens hergestellt zu werden braucht, sondern als Zwischenprodukt bei der Erzeugung von reinem Aluminiumoxyd für die Aluminiumelektrolyse anfällt. Absorptions- und Reaktionsvermögen des Tonerdehydrates werden erhöht, wenn man es in an sich bekannter Weise auf Temperaturen von 40o bis 6oo' C erhitzt.
  • Vom apparativem Standpunkt aus gesehen, ist sowohl eine zentrale umfangreiche Gaswäsche als auch die eigentliche Kryolithanlage überflüssig. Beide Funktionen erfüllen in einfachster Weise auf trockenem Wege die Tonerdehydratfilter selbst. Es ist nur notwendig, die Abgase in einer über den Öfen angebrachten Blechhaube abzufangen, worauf sie durch ein als Filter dienendes Abzugsrohr praktisch fluorfrei entweichen.
  • Um den aus den Öfen selbst und deren Umgebung mitgeführten Kohlestaub und sonstige Schwebestoffe von dem Filter fernzuhalten, kann man diesem ein Schutzfilter aus feiner Metallwolle oder sonstigen geeigneten Materialien vorschalten.
  • Das Tonerdehydrat wird zweckmäßig in tablettierter Form verwendet, um durch Senkung des Durchgangswiderstandes den normalen Auftrieb der warmen Ofengase technisch zu verwerten. Ausführungsbeispiele i. Die Abgase eines Aluminiumofens mit einer täglichen Produktion von ioo kg Aluminium werden durch ein Filter geschickt, das ioo kg Al (O H)3 enthält. Das Filter wird nach 4 Wochen ausgewechselt und der Inhalt durch vorsichtiges Erhitzen auf unter iooo° C entwässert. Man erhält 88 kg wasserfreie Tonerde mit einem Kryolithgehalt von 34% = 3o kg Kryolith. Dieses Gemisch wird dem Aluminiumofen wieder zugegeben, womit etwa 8o bis go % der während dieser Arbeitsperiode entstandenen Kryolithverluste wieder ersetzt sind.
  • 2. Unter gleichen Bedingungen und in gleicher Weise wird das Filter nach 2 Wochen ausgewechselt und seine Beschickung weiterverarbeitet. Man erhält 77 kg eines Kalzinats von der Zusammensetzung: 2o% Kryolith zu 8o"/o Tonerde.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Rückgewinnung von Kryolith aus den Abgasen der Öfen für die Schmelzflußelektrolyse des Aluminiums, dadurch gekennzeichnet, daß die Ofenabgase durch Filter aus Tonerdehydrat geleitet werden, anschließend die verbrauchte Filtermasse, gegebenenfalls nach korrektivem Zusatz von Alkali, kalziniert und die so gewonnene kryolithhaltige Tonerde zur Deckung der entstandenen Fluorverluste den Öfen wieder zugeführt wird. a. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß das Tonerdehydrat vor seiner Verwendung durch Erhitzen auf q.oo bis 6oo° aktiviert wird. 3. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wasserfreie kalzinierte, jedoch nicht gesinterte Tonerde verwendet wird. q.. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Filtermasse ein Gemisch aus Tonerdehydrat und wasserfreier kalzinierter Tonerde verwendet wird. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die Filtermasse in tablettierter Form verwendet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: U 1 l m a n n : »Enzyklopädie der technischen Chemie«, 1928, Bd. 1, S. 311, Abs. 6.
DESCH11444A 1953-01-08 1953-01-08 Verfahren zur Rueckgewinnung von Kryolith aus den Abgasen bei der Schmelzflusselektrolyse des Aluminiums Expired DE970919C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1107946B (de) * 1957-01-02 1961-05-31 Elektrokemisk As Verfahren zum Reinigen von Gasen aus OEfen fuer die schmelzelektrolytische Aluminium-erzeugung
DE2834950A1 (de) * 1977-11-28 1979-05-31 Kaiser Aluminium Chem Corp Integriertes verfahren zur rueckgewinnung von aluminium, alkalimetall und fluor aus abfaellen der elektrolytischen aluminiumreduktion

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1107946B (de) * 1957-01-02 1961-05-31 Elektrokemisk As Verfahren zum Reinigen von Gasen aus OEfen fuer die schmelzelektrolytische Aluminium-erzeugung
DE2834950A1 (de) * 1977-11-28 1979-05-31 Kaiser Aluminium Chem Corp Integriertes verfahren zur rueckgewinnung von aluminium, alkalimetall und fluor aus abfaellen der elektrolytischen aluminiumreduktion

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