DE1913642B2 - Lithiumhaltiges aluminiumoxid zur beschickung und verwendung in schmelzelektrolysebaedern fuer die aluminiumherstellung - Google Patents
Lithiumhaltiges aluminiumoxid zur beschickung und verwendung in schmelzelektrolysebaedern fuer die aluminiumherstellungInfo
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Description
25
Die Erfindung betrifft lithiumhaltiges Aluminiumoxid, das für die Beschickung von Schmelzelektrolysebädern
für die Gewinnung von Aluminium vorgesehen ist. Insbesondere betrifft die Frfindung ein Aluminiumoxid,
welches Lithiumoxid in feinster Verteilung aufweist, wobei das Aluminiumoxid aus einer gereinigten und
Lithiumionen enthaltenden Aluminatlauge ausgefällt und kalziniert ist.
Bei der Gewinnung von Aluminium durch Elektrolyse von Aluminiumoxid in einem kryolithischen Schmelzbad
ist es bekannt, dem Schmelzflußelektrolyten Lithiumverbindungen zuzusetzen. Hierdurch werden der
Schmelzpunkt des Elektrolysebades, die Dichte der Schmelze, der elektrische Widerstand und die Viskosität
der Schmelze verringert. In wirtschaftlicher Weise werden hierbei nicht unbeträchtliche Einsparungen an
elektrischer Energie, eine Senkung des Elektroden- und Schmelzmittelverbrauches und eine Verminderung der
Fluoremission erzielt.
Bei Verzicht oder teilweisem Verzicht auf diese Vorteile können auch Steigerungen der Produktionsleistung
um bis zu 15% herbeigeführt werden. Als Nachteil des Lithiumzusatzes zu Schmelzbädern ist anzusehen,
daß die Löslichkeit des Aluminiumoxids in Schmelzelektrolyten vermindert wird. Hierdurch kann es zur Bildung
von Korund-Verkrustungen im Ofen kommen, die zu erheblichen Betriebsstörungen führen können. Derartige
Störungen stehen unmittelbar im Zusammenhang mit der Art des Einbringens der Lithiumverbindungen, wie
Lithiumkarbonat oder Lithiumfluorid, in die Elektrolysezelle. Man ist daher bestrebt, das Konzentrationsgleichgewicht im Schmelzbad möglichst wenig zu
stören. Bekannte Vorschläge sehen daher vor, die notwendige Lithiumsalzmenge in mehrere Portionen
und in gleichen zeitlichen Abständen verteilt, möglichst gleichmäßig auf die Badoberfläche aufzugeben. Dabei
ist es auch bekannt, statt des reinen Lithiumfluorids komplexe Fluoride wie Lithiumkryolith bzw. Natriumiithiumfluoraluminat
als Badkomponente bei der Aluminiumelektrolyse einzusetzen. Das Einbringen des fts
Lithiums in den Schmelzelektrolyten als Komponente der Schmelzsalzmischung stellt jedoch nur eine relativ
geringfügige und auch keine sehr gleichmäßige Verdünnung dar. Es ist ferner bekannt, Lithium auch
zusammen mit dem Aluminiumoxid in den Schmelzflußelektrolyten einzutragen. Hierzu wird beispielsweise
nach der US-PS 15 66 694 eine Mischung von Aluminiumoxid und entweder Lithiumsulfid oder Lithiumchlorid
in ein Schmelzbad aus Lithiumkryolith und Kalziumfluorid eingebracht. Nach einem weiteren
bekannten Verfahren (GB-PS 3 03 755) wird ein Aluminiumoxid in die Schmelzflußelektrolyse zur
Gewinnung von Aluminium eingesetzt, das aus einem aluminiumoxidhaltigen Material wie Bauxit gewonnen
wurde, welches mit den Oxiden. Hydroxiden oder Karbonaten von wenigstens zwei Alkalimetallen, wie
Natrium und Lithium, aufgeschlossen und aus der Aufschlußlauge des Doppelaluminates ausgefällt wurde.
Dieses Aluminiumoxidhydrat wird in an sich bekannter Weise kalziniert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Aluminiumoxid bereitzustellen, das einen Lithiumanteil
in homogener und feinster Verteilung enthält und in wirtschaftlicher Weise herzustellen ist. Hierzu sieht die
Erfindung ein Lithiumverbindungen enthaltendes Aluminiumoxid zur Beschickung und Verwendung in
Schmelzelektrolysebädern für die Gewinnung von Aluminium vor, das einen Gehalt von 0,01 bis 0,5%
Lithium in Form von Lithiumoxid aufweist.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen lithiumhaltigen Aluminiumoxids durch gemeinsame Fällung von
Lithiumhydroxid und Aluminiumhydroxid wird das Lithiumsalz zweckmäßig einer wäßrig-alkalischen Bauxit-Aufschlußlauge
nach der Rotschlammfiltration und vor dem Ausrührprozeß zugeführt. Es ist dabei vorteilhaft, von einer wäßrigen Lösung von Lithiumkarbonat
oder Lithiumhydroxid auszugehen. Es können hierbei auch lithiumchloridhaltige, gegebenenfalls verunreinigte
Eindampf- oder Schmelzrückstände verwendet werden. Im Verlauf der gemeinsamen Ausfällung
bildet sich eir Niederschlag der neben
Al(OH)3 · χ H2O
Lithium in Form von
Lithium in Form von
LiH(AIO2J2 · 5 H2O
in sehr feiner Form im Aluminiumhydroxid verteilt enthält. Beim Kalzinieren geht dieses Produkt in ein
Produkt der Formel
Li2O · 2 Al2O3
über, welches im Aluminiumoxid in äußerst feiner und gleichmäßiger Verteilung sodann enthalten ist.
Mit der Verwendung des erfindungsgemäßen lithiumhaltigen Aluminiumoxids werden sowohl alle Vorteile
bewirkt, welche die Verwendung von lithiumhaltigen Aluminiumelektrolysebädern mit sich bringt, wie Senkung
der Badtemperatur, damit Verminderung der Fluoremission, Verringerung der Energieverbrauchszahlen bzw. Steigerung der Produktionskapazität.
Darüber hinaus werden aber alle Nachteile vermieden, die auf eine ungleichmäßige Konzentration der
Lithiumionen in den Schmelzbädern zurückzuführen sind und die im allgemeinen den Elektrolysebetrieb von
mit lithiumhaltigen Schmelzelektrolyten beschickten öfen sehr erheblich erschweren. Derartige öfen neigen
wegen der durch den Lithiumzusatz verringerten Löslichkeit der Tonerde sehr leicht zum Aufbau von
Korundstöcken. Da die Löslichkeit der Tonerde in der Schmelzsaizmischung sehr stark von der Konzentration
an Lithiumionen abhängig ist, wird bei vorbekannten
Verfahren der Ofengang durch ungleichmäßigen Lithiumzusatz empfindlich gestört. Mit dem erfindungsgemäßen Aluminiumoxid erfolgt der Üthiumzusatz
kontinuierlich nach Maßgabe des Verbrauches mit dem Eintrag des lithiumhaltigen Aluminiumoxids in das
Schmelzbad und es werden Örtliche Konzentrationsund damit Löslichkeitsunterschiede völlig ausgeschlossen. Gleichzeitig vermeidet diese Arbeitsweise das
Eindringen unerwünschter Fremdionen, wie dies beim Zusatz von Lithiumchlorid oder Lithiumsulfid der Fall
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht schließlich darin, daß das aus der Aluminatlauge ausgefällte
Aluminiumoxid den eingesetzten Lithiumanteil in voller Höhe im Aluminiumoxid enthält und keine Verluste
auftreten.
Zur Herstellung eines Aluminiumoxids mit einem Gehalt von 0,65 kg LbO/to Aluminiumoxid werden
1,6 kg Lithiumkarbonat in 160 Liter Wasser gelöst. Diese Lösung wird sodann in 4 m3 filtrierter Aui'schluS-lauge. enthaltend 125 gAlzOyLiter und 130 g Na2O/Liter, eingetragen. Das beim Ausrühren gewonnene
Fällungsprodukt führte nach dem Kalzinieren zu einer Tonerde mit 0,065% Li2O-GeIIaIt. Die Analyse zeigt die
völlige Aufnahme des zugesetzten Lithiumcarbonate in
der Tonerde.
Anstelle der Lithiumkarbonatlösung kann auch eine Lösung verwendet werden aus 1,82 kg LiOH · H2O
bzw. 2,38 kg L12SO4 in mindestens 91 Wasser oder eine
Lösung von 1,82 kg LiCl in mindestens 2,51 Wasser.
Claims (3)
- Patentansprüche:t. Lhhiumhaltiges Aluminiumoxid zur Beschikkung und Verwendung in Schmelzelektroiysebädern s für die Aluminiumherstellung, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 0,01 bis 0,5% Lithium in Form von Lithiumoxid.
- 2. Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumoxids nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ι ο man aus einer mit Lithiumsalz versetzten Lösung eines Aluminats, insbesondere eines Alkalialuminats, das Lithium und Aluminium als Oxidhydrat gemeinsam ausfällt und das abgetrennte Produkt kalziniert.
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkalialuminatlösung eine vom Rotschlamm abfiltrierte alkalische Bauxit-Aufschlußlauge verwendet wird.
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