CH198199A - Verfahren zur Einbringung von Elektrolyt in die Elektrolytschicht bei nach dem Dreischichtenverfahren arbeitenden Aluminiumraffinationsöfen. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Einbringung von Elektrolyt in die     Elektrolytschcht    bei nach dem       Dr        eischichtenverfahren    arbeitenden     Aluminiumraffinationsöfen.       Es sind Verfahren zur     elektrolytischen          Reinigung    von Aluminium bekannt, bei wel  chen mit drei     übereinanderliegenden    Schich  ten gearbeitet wird, von denen das zu rei  nigende     Aluminium    die unterste Schicht als  geschmolzene Anodenschicht bildet, während  das gereinigte Aluminium die oberste Schicht  als flüssige     Kathodenschicht    darstellt.

   Beide  Schichten sind durch -den schmelzflüssigen  Elektrolyt     voneinander    getrennt. Das zu rei  nigende     Aluminium        muss        mit    einem Schwer  metall oder     einer    Mischung von Schwermetal  len 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.    Diese.

   Verfahren sind     in    der       Fachliteratur        ausführlich        beschrieben,    so  zum Beispiel im "Handbuch der Technischen  Elektrochemie" von     Engelhardt,        Bd.    HI, Sei  ten 378 bis<B>383,</B>     ("Die        Raffination    des Alu  miniums - Das     Hoopes-Verfahren"    von  Professor Dr. von     Zeerleder):    Besondere Aus-         führungsarten    sind auch in den Schweizer  Patenten Nr. 172430 und 188371 erläutert.  



  Da in diesen Verfahren der Spannungsab  fall     und    damit der Energieverbrauch durch  die Höhe der -     Elektrolytschicht    wesentlich  beeinflusst wird, ist es notwendig, diese Höhe  in gewissen     Grenzen    zu halten. Ist die Höhe  der     Elektrolytschicht    zu gross; so ist die  Spannung- und somit der Energieverbrauch zu  gross.

   Sikt die     Elektrolytschichthöhe    zu  stark,- so     kann    die Zelle     nicht        mehr    genügend  warm gehalten werden, da die Stromstärke  nicht beliebig gesteigert werden kann; ab  gesehen hiervon, kann es sogar vorkommen,       dass,    sieh -Anoden- und Kathodenmetall bei  der     Bedienung    der Zellen stellenweise ver  mischen. Die günstigste Dicke der     Elektro-          lytschicht    wird empirisch festgestellt.  



       Erfahrungsgemäss    hat man auch bei der       Reinigungselektrolyse    nach dem     Dreischich-          tenverfahren    mit kleinen     Elektrolytverlusten     zu rechnen. Diese Verluste entstehen zum  grossen     Teil    durch     Emporkriechen    des Elek-           trolytes    an den Zellenwänden; es bilden sich  Krusten auf dem Bad, die von Zeit zu Zeit       entfernt    werden müssen, damit die Stromzu  fuhr zum Kathodenmetall in Ordnung bleibt.  Bei Verwendung gewisser Elektrolyte, z. B.

    von solchen, die ausser     Fluoriden    auch Chlo  ride enthalten, können im Elektrolyt Um  setzungen stattfinden, die zur Bildung von  flüchtigen Bestandteilen, zum Beispiel von  Aluminiumchlorid, führen. Diese flüchtigen  Bestandteile können die durch das Empor  kriechen entstehenden Verluste noch erhöhen.  



  Diese     Elektrolytverluste    bedingen nun,  dass die     Elektrolytschichthöhe    langsam ab  nimmt. Eine Ergänzung des     Elektrolytes    ist  infolgedessen von Zeit zu Zeit notwendig.  Das Ergänzen kann nicht einfach, wie bei der       Aluminium-Reduktionselektrolyse,    dadurch  geschehen,     dassi    die Salzmischung auf die       Kathodenmetällschicht    aufgestreut wird. Man  beobachtet in einem solchen Fall, dass die  Salzmischung nur verkrustet, ohne unterzu  sinken; ausserdem läuft man Gefahr, die  Stromzuführungen zum Kathodenmetall zu  verunreinigen. Es war selbstverständlich  naheliegend, den Elektrolyt, ähnlich wie die  Anodenlegierung (siehe z. B. die Schweiz.

    Patente Nr. 109525 und 133252), durch  Trichter oder Rohre aus Kohlenstoff oder  Graphit, die durch die     Kathodenmetallschicht     in die     Elektrolytschicht        hineintauchen,in    ge  schmolzener Form nachzufüllen. Dieses Vor  gehen ist aber mit Nachteilen verknüpft.

   Der  Strom muss während des Einfüllens frischen  Elektrolyts abgestellt werden, da die Gefahr  besteht, dass das     Einfüllrohr    oder der Ein  fülltrichter das Anodenmetall berührt und  einen Kurzschluss     hervorruft.    Wird der  Strom abgestellt und berührt die     Einfüllvor-          richtung    das Anodenmetall, so besteht die  Gefahr, dass das Kathodenmetall beim Her  ausziehen dieser Vorrichtung durch mit  gerissene Anodenlegierung verunreinigt wird.

         Ferner    wird der frische, geschmolzene Elek  trolyt an der Aussenseite des durch die     Ka-          thodenmetallschicht    hindurch eintauchenden  Rohres oder     Graphittrichters    in erheblichem  Masse     emporgedrückt.    Dabei überzieht sich    die     Badoberfläche        (Kathodenmetallschicht)     mit einer     Elektrolytkruste    und diese verun  reinigt die Stromzuführungen zum Kathoden  metall.  



  Diese Nachteile werden vermieden, wenn  der frische Elektrolyt durch einen in der  Ofenwandung angeordneten Schacht unmit  telbar in die geschmolzene     Elektrolytschicht     eingebracht wird.  



  Am einfachsten hat sich jedoch das die  Erfindung bildende Verfahren gezeigt. Nach  der Erfindung wird der zuzusetzende, ge  reinigte Elektrolyt in     grobstückiger,    fester  Form durch die     Kathodenmetallschicht    in die       Elektrolytschicht    eingebracht. Am zweck  mässigsten verfährt man so, dass man die  frischen     Elektrolytstücke    auf die Kathoden  metallschicht gibt. Sie sinken dann sofort un  ter und bleiben in der     Elektrolytschicht    in  der Schwebe, bis sie vollkommen geschmol  zen sind.

   Auf Grund dieses Verhaltens der       Elektrolytstücke    kann jede gewünschte und  vorher ausgewogene Menge     Elektrolyt    der  im Betriebe befindlichen     Raffinationszelle     auf die denkbar einfachste Weise zugefügt  werden. Besondere     Einfüllvorrichtungen    fal  len hinweg und der Strom muss nicht abge  stellt werden.  



  Es ist vorteilhaft, die     Elektrolytstücke     vorher vorzuwärmen, indem man sie zum Bei  spiel auf einen warmen Teil des Ofens legt.  



  Dieses Verfahren hat im übrigen den sehr  grossen Vorteil, dass man nicht bei jedem  Nachfüllen geschmolzenen und gereinigten  Elektrolyt bereithaben muss, da man ihn in  fester Form zuführt und daher in fester  Form     in beliebiger    Menge aufbewahren kann.  Dieses Verfahren ist ganz besonders vorteil  haft, wenn man für die elektrolytische Rei  nigung einen nicht     hygroskopischen    Elektro  lyt verwendet, z.. B.     einen    reinen     Fluorid-          elektrolyt,    wie er durch das Schweizer Patent  Nr. 188371 bekannt geworden ist.  



  Selbstverständlich setzt man nur gerei  nigten Elektrolyt zu, denn es ist klar, dass,  wenn die     Kathodenmetallschicht    eine gute  Reinheit aufweisen soll, auch der unter ihr  befindliche Elektrolyt beim Nachfüllen nicht           verunreinigt    werden darf. Der     Ergänzungs-          elektrolyt    muss     vorgereinigt    werden: Dies ist  um so eher     notwendig,    als es sieh aus wirt  schaftlichen     Gründen    empfiehlt, für die Her  stellung der- Schmelze nur technisch reine  Salze zu verwenden.

   Diese Salze     können    im       gewünschten    Verhältnis zusammengeschmol  zen     und    in bekannter Weise, z. B. durch Be  handlung mit metallischem -     Aluminium        und     langes     Abstehenlassen,        gereinigt    werden.  



  Der zuzusetzende Elektrolyt braucht  nicht genau die Zusammensetzung des in der  Zelle befindlichen     Elektrolytes    zu haben, es  können zum Beispiel solche erstarrte Schmel  zen zugesetzt werden, die an einem oder meh  reren Bestandteilen des im Ofen befindlichen  Elektrolyts reicher oder ärmer     sind.    Ferner  können auch nur einzelne Bestandteile oder       Mischungen    einzelner Bestandteile des im  Ofen befindlichen Elektrolyts zugesetzt wer  den, sofern sie spezifisch schwerer als das ge  schmolzene,     kathodisch    abgeschiedene Alu  minium sind.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Einbringung von Elektro lyt in die Elektrolytschicht bei Aluminium- raffinationsöfen, die nach dem Dreischichten verfahren arbeiten und bei denen die ge schmolzene Anodenlegierung die unterste Schicht,- der schmelzflüssige Elektrolyt die Zwischenschicht und das kathodisch abge schiedene, flüssige Aluminium die oberste Schicht bilden, dadurch gekennzeichnet, dass der zuzusetzende, gereinigte Elektrolyt in grobstückiger, fester Form durch die Katho- dennietallschicht in die Elektrolytschicht ein gebracht wird.

   UNTERANSPRÜCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die frischen Elektro- lytstücke auf die gathodenmetallschicht gegeben werden, so dass sie untersinken und in der Elektrolytschicht in der Schwebe bleiben, bis sie geschmolzen sind. 2. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolytstücke vorgewärmt wer den.