DE487584C - Verfahren zur Herstellung von Aluminium und Aluminiumlegierungen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Aluminium und AluminiumlegierungenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Aluminium oder Aluminiumlegierungen
durch Schmelzelektrolyse eines Gemisches von amorpher mit kristallinischer oder
kristallisierter Tonerde. Das wesentliche Erfindungsmerkmal besteht darin, daß der kristallinische
oder kristallisierte Anteil des Tonerdegemisches gegenüber dem amorphen Anteil größer oder mindestens relativ groß ist.
Unter kristallinischem bzw. kristallisiertem Aluminiumoxyd soll im Sinne der Erfindung
Aluminiumoxyd mit hohem spez. Gewicht verstanden werden, vor allem solches Oxyd, das
aus einem Schmelzbad auskristallisiert, wie Korund, der beispielsweise nach dem in der
schwedischen Patentschrift 56 743 angegebenen Verfahren hergestellt ist.
Gemäß dieser schwedischen Patentschrift wird beispielsweise zwecks Herstellung von
ao kristallisiertem Aluminiumoxyd Bauxit zusammen mit solchen Mengen Magnetkies und Koks
geschmolzen, daß ein Teil des Aluminiumoxyds gemäß der Reaktion Al2O3 + 3 Fe S + 3 C =-
Al2S3 + 3 Fe + 3 CO zur Bildung von AIuminiumsulfid
umgesetzt wird. Das restierende Aluminiumoxyd wird von diesem Aluminiumsulfid aufgelöst und kristallisiert bei der Abkühlung
der Schmelze in Form von kleinen voneinander durch Sulfid getrennten Kristall-Individuen
aus. Der Sulfidgehalt der Schmelze kann beispielsweise durch Behandlung der Schmelze mit Wasser zersetzt und dann durch
Naßaufbereitung von den Aluminiumoxydkristallen abgetrennt werden. Die restierende
Aluminiumoxydkristallmasse wird dann nötigenfalls durch Behandlung mit Säuren gereinigt
und getrocknet. Das kristallisierte Aluminiumoxyd hat gegenüber dem amorphen den
Vorzug der Billigkeit und der großen Staubfreiheit.
Unter amorphem Aluminiumoxyd wird Oxyd mit niedrigerem spez. Gewicht verstanden,
beispielsweise solches, das durch Glühen von Aluminiumhydrat oder Aluminiumsalzen erhalten
wurde.
Die beiden Oxydsorten können entweder vor dem Beschicken gemischt oder auch jedes
für sich dem elektrolytischen Bade zugeführt werden, wobei nach einer Ausführung der Erfindung
das amorphe Oxyd vorzugsweise unmittelbar nach dem kristallisierten oder kristallinischen
Oxyd zugesetzt wird, so daß es eine dieses Oxyd überdeckende Schicht bildet.
Die Zumischung von geringeren Mengen Alundums, also eines aus Bauxit durch Reduktion
eines Teiles der verunreinigenden Oxyde im elektrischen Ofen hergestellten noch sehr verunreinigten
kristallinischen Aluminiumoxyds ist zwecks Verdünnung der Verunreinigungen des Alundums durch große Mengen reinen
amorphen Oxyds bereits früher vorgeschlagen worden.
Im Gegensatz hierzu bezweckt das neue Verfahren nicht eine Verdünnung von Verunreinigungen,
die z. B. bei dem nach dem in der schwedischen Patentschrift 56 743 angegebenen Verfahren hergestellten kristallisierten Aluminiumoxyd
auch ganz überflüssig wäre, da dieses Oxyd selbst von genügender Reinheit ist, sondem
es werden Verbesserengen des elektrolytischen Vorganges erstrebt, die erst durch
Beimischung von großen Mengen kristallisierten Aluminiumoxyds erreicht werden können. Der
technische Fortschritt des Verfahrens nach der Erfindung besteht in der Beseitigung der ungünstigen
Eigenschaften der beiden Tonerdeprodukte. Technische Nachteile treten nämlich sowohl bei der Verwendung von kristallisierter
Tonerde allein als auch bei der Verwendung ao von amorpher Tonerde allein auf. Eine Beseitigung
der Nachteile des amorphen Oxyds wird aber nicht durch Zusatz von geringen Mengen kristallisierten Oxyds, wie es für anderen
Zweck früher vorgeschlagen ist, erreicht, as sondern erfordert große Mengen derartigen
Oxyds. Das amorphe Aluminiumoxyd hat nämlich die Neigung zur Staubbildung, die gemäß
der Erfindung durch Beimischung eines beträchtlichen Anteils an kristallisiertem AIuminiumoxyd
verringert wird. Die Verminderung der Staubverluste tritt bei kleinen Zusatzmengen
in erheblichem Umfang nicht ein, was wohl mit dem hohen Volumgewicht des kristallisierten
Oxyds gegenüber dem amorphen zusammenhängt. Geringere Gewichtsprozente entsprechen nämlich nur halb so vielen Prozenten
in Volum gerechnet. Die Staubverluste nehmen mit steigendem Prozentgehalt eingemischten
kristallisierten Oxyds ab, und zwar in prozentual wesentlich höherem Grad als der
Zuwachs der Zusätze. Ein anderer Nachteil des amorphen Oxyds ist die Gefahr des Einfrierens
des Elektrolytbades durch Übersättigung mittels Oxyds. Zusätze von kristallisiertem
Oxyd in beträchtlichen Mengen zu dem amorphen Oxyd bewirken eine Verzögerung der Auflösungsgeschwindigkeit und verhindern
damit eine Übersättigung des Bades.
Bei der Elektrolyse von kristallisiertem Oxyd allein bildet sich an der Oberfläche des elektrolytischen
Bades eine härtere Kruste von erstarrtem Gut, als dies bei der Elektrolyse von amorphem Aluminiumoxyd der Fall ist. Dies
rührt offensichtlich daher, daß die flüssige Schmelze sich in den Porenraum zwischen den
Tonerdekristallen viel leichter hineindrängt als in den Porenraum zwischen den einzelnen
amorphen Tonerdekörnchen. Dieser Unterschied des Verhaltens beruht in erster Linie
auf den verschiedenen Löslichkeitsverhältnissen der beiden Tonerdesorten. Bei amorpher Tonerde
löst die eindringende Schmelze sofort beträchtliche Mengen Tonerde auf, bekommt dadurch
eine höhere Erstarrungstemperatur und erstarrt infolgedessen schon im unteren Teil
der Oxydschicht zu einer zähen Masse. Erst mit der Auflösung dieser zähen Masse im Elektrolytbad
können weitere Mengen der Schmelze in dem zugeführten amorphen Tonerdematerial hineinkommen. Die erstarrte Masse bleibt
immer zähe, weil sie von einer wärmeisolierenden Schicht leichteren amorphen Oxyds bedeckt
ist. Die Schichthöhe dieses wärmeisolierenden amorphen Oxyds ist. wegen des niedrigeren Volumengewichts beträchtlich höher
als bei Verwendung von kristallisiertem Oxyd.
Bei Verwendung von kristallisierter Tonerde dringt die Schmelze viel tiefer in dem zugeführten
Oxydmaterial ein. Die Lösungsgeschwindigkeit ist hier nämlich bedeutend geringer,
weshalb eine Sättigung erst nach längerer Berührungszeit erfolgt. Wegen der geringen
Schichthöhe der kristallisierten Tonerde dringt die Schmelze beinahe bis zur Oberfläche
vor und wird dabei von der Luft so abgekühlt, daß die erstarrte Schmelze sehr hart wird.
Dazu kommt, daß beim Durchstoßen dieser harten Kruste die flüssige Schmelze zuweilen
herausfließt und dann als harte Kruste über einen großen Teil des Bades erstarrt. Bei
amorpher Tonerde gibt die weiche Kruste immer nach, so daß ein Herausfließen der
Schmelze gar nicht eintreten kann.
Schon ein verhältnismäßig geringer Anteil von zu dem kristallisierten Oxyd beigemischtem
amorphen Oxyd verringert wesentlich den Nachteil dieser Krustenbildung. Gute Ergebnisse
in dieser Hinsicht werden z. B. mit einem Anteil an amorphem Oxyd von 10 bis 40 °/0 der
Gesamtmenge des Aluminiumoxyds erzielt. Der prozentuale Gehalt an amorphem Oxyd kann
aber in sehr weiten Grenzen verändert werden.
Gemäß einer wahlweisen Ausführungsform der Erfindung werden die beiden Oxydsorten
getrennt dem elektrolytischen Bade zugeführt, wobei das amorphe Oxyd erst nach dem kristallisierten
zugesetzt wird. Diese Beschickungsweise bezweckt die Bildung einer porigen wärmeisolierenden
Schicht von amorpher Tonerde über der auf dem kristallisierten Aluminiumoxyd und einen Teil des Elektrolytbades gebildeten
Kruste, so daß diese aufgeweicht wird und den Höhenänderungen des Badspiegels folgen kann.
Claims (3)
- Patentansprüche:i. Verfahren zur Herstellung von Aluminium oder Aluminiumlegierungen durch • Schmelzelektrolyse eines Gemisches von amorpher mit kristallinischer oder kristallisierter Tonerde, dadurch gekennzeichnet, daß der kristallisierte oder kristallinischeAnteil des Tonerdegemisches gegenüber dem amorphen Anteil größer oder mindestens relativ groß ist.
- 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß beim Eintragen des Aluminiumoxyds in das elektrolytische Bad zuerst das kristallisierte oder kristallinische Oxyd und dann das amorphe Oxyd zugeführt wird, so daß das letzte eine das erste überdeckende Schicht bildet.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 bis_2, dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Oxyd etwa 10 bis 40% der Gesamtmenge des zugeführten Aluminiumoxyds ausmacht.
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