DE752100C - Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung von reinem Aluminium - Google Patents

Description

• Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung von reinem Aluminium Es sind mehrere Verfahren zur Reinigung von Aluminium bekannt, bei welchen -das Metall aus Hüttenaluminium, einer Legierung oder Mischung mit anderen Metallen, elektrolytisch entfernt und katholisch in reiner Form abgeschieden wird. Nach einem dieser Verfahren wird mit drei übereinan,derliegenden Schichten gearbeitet, von denen das zu reinigende Aluminium die unterste Schicht als geschmolzene Anodenschicht bildet, während das gereinigte Aluminium die oberste Schicht als flüssige Kathodenschicht darstellt. Beide Schichten sind voneinander durch den Elektrolyt getrennt. In der Fachliteratur ist dieses Verfahren ausführlich beschrieben, so z. B. im Handbuch der Technischen Elektrochemie von Engelhardt, Bd.III, S.378 bis 383, »Die Raffination des Aluminiums, Das Hoopes -Verfahren« von Prof. Dr. von Zeerleder.
• Das zu reinigende Aluminium, das z. B. gewöhnliches Hüttenaluminium oder eine Aluminiumlegierung sein kann, muß in diesem Fall mit einem Schwermetall, z. B. Kupfer, Nickel, Silber, oder einer Mischung von Schwermetallen in einem solchen Verhältnis legiert sein, daß es schwerer ist als der Elektrolyt. Der Elektrolyt seinerseits muß schwerer sein als das die oberste Schicht bildende, gereinigte Aluminium.
• Als das elektrolytische Reinigungsverfahren mit drei Schichten zum erstenmal vorgeschlagen wurde, war z. B. ein Elektrolyt vorgesehen, der aus Kryolith und Bariumchlorid bestarid. Später war man der Ansicht, daß der Zusatz anderer Halogenide als Fluoride nicht günstig sei; empfohlen wurde ein Elektrolyt, bestehend aus Kryolitli (Na. Al F.) mit einem Zusatz von. Barium-. Calcium-, Strontium- oder @Iagnesiumfluorid. Es wurde auch vorgeschlagen, statt Kryolith eine an AI F3 etwas reichere Mischung von NaF und AlF, zu benutzen, als sie der Formel NaAl F, entspricht.
• Ein weiterer Vorschlag (Patentschrift 4.88 58:1) betrifft einen Elektrolyt, der bei Abwesenheit von Chloriden einen Zusatz von Barium- oder Strontiumfluo.rid zur Mischung von Natriumeluorid und Aluminiumfluorid aufweist, wobei der Gesamtgehalt an Bariumfluorid oder Strontiunifluorid oder beiden vorzugsweise 2o bis 600%o beträgt. Ein solcher Elektrolyt hat einen Schmelzpunkt von etwa 9o0°.
• Der lediglich aus Fluoriden (Kryoditli mit Zusatz von Ba-, Sr-, Ca- oder Mg-Fluorid) bestehende Elektrolyt. wie er bisher angewendet wurde, hat den Nachteil, einen hohen Schmelzpunkt zu besitzen. Dies trifft auch für den Elektrolyt zu, für dessen Herstellung eine Mischung von Na F und AI F3 verwendet wird, die mehr Al F3 als Kryolith enthält und der erst über 90o° geschmolzen ist. Abgesehen davon, daß die Wärmeabstrahlung größer ist, besteht auch die Gefahr, daß sich merkliche Mengen von Kathodenmetall wieder auflösen und zugleich, daß sich die Verunreinigungen oder absichtlichen Zusätze aus dem Anodeninetall mitauflösen, an der Kathode ebenfalls niedergeschlagen "-erden und somit das Aluminium verunreinigen. Ferner ist der Zellenverschleiß bei höherer Temperatur größer als bei niedriger, ebenso das Abzundern der katholischen Stromzuführungen (Elektroden aus Graphit).
• Im Patent 45.I719 ist der Zusatz von Oxyden, Carbonaten und Superoxyden des Bariums und des Strontiums vorgesehen.
• Vor kurzer Zeit hat man gefunden (Patentschrift 60o 555), daß der Zusatz von Bariumchlorid doch einen guten Elektrolyt ergibt, wenn man dafür sorgt, daß das molekulare Verhältnis zwischen dem Aluminiumfluo@rid und dem oder den :@llcalifluo,riden größer als i :3 gehalten wird. Gute Ergebnisse sollen durch einen Elektrolyt folgender Zusammensetzung erzielt werden:

  AI F3 . . . . . . . . 27 Gewichtsprozente

  NaF ........ 13 -

  Ba Cl, ....... 6o -

  Ein solcher bariumchloridhaltiger Elektrolyt besitzt zwar einen niedrigeren Schmelzpunkt, jedoch läßt sich bei seiner Verwendung die Entwicklung giftiger Dämpfe nicht ganz verhindern, so daß unter Umständen- die Gesundheit der Arbeiter gefährdet ist. Außerdem zersetzt er sich unter Bildung von leicht wegsublimierendem Aluminiumchlorid.
• Vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf die Verwendung eines Elektrolyts. der ebenfalls einen niedrigeren Schmelzpunkt hat als die bisher bekanntes wordenen, ausschließlich aus Fluoriden bestehenden Elektrolyte, nämlich höchstens 780'. Infolge Ab-.wesenheit von Chloriden können :ich aus ihm keine giftigen Dämpfe entwickeln. Der neue l?lektrolyt setzt sich in der Hauptsache zusammen aus einem oder mehreren Alkalifluoriden, aus mehreren Erdalkalifluoriden (-einschließlich NIagnesiumtluorid) und aus einer solchen Menge Aluminiumfluorid, daß auf jedes Alkali-, Erdalkali- und Magnesiumflttoridäquivalent 1,4. bis 1,6, vorzugsweise 1,5 Äquivalente Aluminitumfluorid kommen. Er enthält wesentlich mehr Altiminiumfluorid als der bekannte Elektrolyt, der aus einer Mischung von Na F und Al F., mit Erdalkalihalogen4d,zusätze@n besteht, die etwas mehr .1F3 enthält, als es der Formel Na".Xll#" entspricht.
• Eine günstige Zusaminenstzung ist z.11'. folgende:

  Bariumfluorid . . . . . . . . . . . 3o.57 °/0

  1@Iagnesiumfluorid ....... 1o.870%0

  \atriumfluorid ... ....... 1q..64010

  Aluminiumfluorid ........ .I3,g20iö

  I oo,oo %

  Selbstverständlich ist es möglich, geringe .Iengen anderer Salze diesem Elektrolyt -zuzusetzen, sofern man dadurch den Schmelzpunkt nicht wesentlich erhöht und die günstign Eigenschaften des Elektrolyts beibehalten werden.
• Das Verhältnis der Komponenten in dieser Mischung ist folgendes: i Äquivalent Bariumfluorid, i Äquivalent @lagnesitimfluoricl. i Äquivalent Natriumfluorid, q1/2 Äquivalente Aluminiumfluorid.
• Zu jedem Äquivalent Barium-, 1IagIiesiut1i-und Natriumfluorid kommen also 1i/2 Äquivalente- Alumini.umfluorid hinzu. Der Schmelzpunkt dieses Elektrolyts befindet sich bei 75o°. Die Arbeitstemperatur bei der Elektrolyse beträgt 80o bis 82o'. Die Zusammensetzung in _-#tomprozenten (nur auf die Metalle bezogen)

  4,3 Atomprozent Ba

  14,3 - Mg

  28,6 - \ a

  4.2,8 - Al

  ioo,o Atomprozent

  zeigt, daß in der Mischung im Gegensatz zu anderen Zerfahren das Aluminium stark überwiegt, so daß nur Aluminium und nebenbei kein Alkali- oder Erdalkalimetall abgeschieden wird. Das Verfahren wird praktisch in gleicher Weise ausgeführt wie die bekanntem. Reinigungsverfahren mit drei geschmolzenen Schichten.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung von reinem Aluminium aus unreinem Aluminium oder Aluminiumlegierungen oder Aluminium enthaltenden Mischungen in einem feuerflüssigen, Aluminiumfluorid enthaltenden Bad, das schwerer als das abgeschiedene Beinaluminium, aber leichter als das geschmolzene Anodenmaterial ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein bei höchstens 78o° schmelzender Elektrolyt verwendet wird, der in der Hauptsache aus einem oder mehreren Alkalifluoriden, aus mehreren Erdalkalifluoriden (einschließlich Magnesiumfluorid) und- einer solchen Menge Aluminiumfluorid besteht, daß auf jedes Alkali-, Erdalkali- und Magnesiumfluoridäquivalent 1,4 bis 1,6, vorzugsweise 1,5 Äquivalente Aluminiumfluorid: kommen.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektrolyt verwendet wird, der in der Hauptsache aus rund i Äquivalent Bariumfluorid, i Äquivalent Magnesiumfluorid, i Äquivalent Natriumfluorid und d.1/2 Äquivalenten Aluminiumfluorid besteht. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen -,vo-rden: Deutsche Patentschriften Nr. ¢88 58¢, 600 555, 468 700; französische Patentschrift Nr. 575 =I-63; Hofmann: »Lehrbuch der anorganischen Chemie«, 1931, S. ,463; Fedotiev und Iljinsky : »Beitrag zur Elektrometallurgie des Aluminiums«, Zeitschrift für anorganische Chemie vom März 1913, S. 113 bis 15q., insbesondere S. 150; Diagramm von Fedotiev und Iljinsky (Ann. Inst. Pol. i. Gr. t. 23, S. 407 bis ,423); Ann. Inst Pol. Pierrt 1e Gr. 1915 bis 1923, S. 414; Table s Annuelles ,Internationales de Constantes et Donnees Numeriques, Bd. IV, i. Teil, Jahrgang 1913 bis igi6, S. 162, erschienen 1921.