DE56913A - Verfahren zur kontinuirlichen Darstellung von Aluminium auf elektrischem Wege unter Benutzung einer mit Alkalinitraten oder Alkalisulphiden versetzten Mischung einer thonerdehaltigen Verbindung und Kohle - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

KLASSE 40: Hüttenwesen.

Verbindung und Kohle.

Gegenstand vorliegender Erfindung beruht in einem Verfahren zur Darstellung ■ von metallischem Aluminium durch blofse Anwendung der Elektricitä't und zur gleichzeitigen Reinigung desselben, indem man während der Operation eine entsprechende Menge von Natrium- oder Kaliumnitrat zusetzt. Dabei ist der benutzte elektrische Strom von sehr geringer Spannung und sehr hoher Intensität.

Bei Gegenwart einer ruducirend wirkenden Substanz, wie z. B. Kokspulver, welche zugleich auch den Strom leitet, werden thonerdehaltige Körper, wie Kryolith, Bauxit, Websterit, Thonerdesulfat, roher Thon oder Ziegelpulver, Kaolin oder Schmirgel, ohne Zuhülfenahme von Wärme reducirt, indem die Ent wickel ung der erforderlichen Wärmemenge durch einen elektrischen Strom von hinreichender Stärke hervorgebracht wird, dessen elektromotorische Kraft niemals über 50 Volt steigt und je nach der benutzten Substanz zwischen 20 und 50 Volt schwankt.

Bei der Ausführung des Processes verfährt man in folgender Weise:

Ein Gemenge von fein gepulvertem Koks oder Kohle, Natrium- oder Kaliumnitrat, Schwefelkalium - oder Schwefelnatrium und einer der vorstehend angegebenen fein gepulverten aluminiumhaltigen Substanzen wird in einen Graphittiegel zwischen zwei gut leitende Elektroden aus dichter Kohle eingeführt. Durch diese Mischung läfst man einen elektrischen Strom von 20 bis 50 Volt Spannung und 1000 bis 10000 Ampere Stärke, je nach den benutzen Substanzen, hindurchgehen.

Die Gegenwart von Kohlenstaub macht die Masse leitend; die aluminiumhaltigen Körper schmelzen und scheiden am negativen Pol das metallische Aluminium aus, welches geschmolzen und im flüssigen Zustande als Wärmeregulator dient. Gleichzeitig werden die fremden Metalle und das Silicium, welche bei Anwendung von Thon und Ziegeln auftreten, durch die Nitrate verbrannt und scheiden sich als Oxyde aus.

Diese Wirkung der Nitrate beruht in der Eigenschaft des metallischen Aluminiums, sich selbst in geschmolzenem Zustande nur oberflächlich zu oxydiren und sich in Salpetersäure nicht zu lösen, während metallisches Eisen durch erwärmte Salpetersäure unter Entwickelung von Stickoxyd zu Oxydsalz umgewandelt und Silicium beim· Glühen zu Kieselsäure verbrannt bezw. durch das vorhandene Alkali in kieselsaures Salz umgewandelt wird. Bekanntlich bilden aber das Eisenoxyd und die Kieselsäure bezw. die kieselsauren Salze die Componenten der Schlacke und bleiben daher als solche beim Abfliefsenlassen des reinen Aluminiums zurück.

Bei Anwendung der Alkalisulphide vollzieht sich die Ueberführung der verunreinigenden Metalle, z. B. des Eisens, in die Schlacke in der Weise, dafs zunächst die Schwefelverbindungen, ζ. Β. Schwefeleisen, gebildet werden, welche dann entweder zum Theil direct als solche oder zum Theil, nachdem sie zu Oxyd

verbrannt sind, in die Schlackenbildung eintreten.

Bei den Versuchen in gröfserem Mafsstabe verfährt man so, dafs man den .Schmelzofen, welcher vorzugsweise einen rechtwinkligen Querschnitt besitzt und an dessen unterem Ende sich ein Abstichloch befindet, ein Gemenge der eben genannten Substanzen in folgenden Gewichtsverhältnissen einbringt:
Kryolith .... 90 kg,
Retortenkohle . 5 Bauxit...... 5 - ■

Der Schmelzofen ist unter Anwendung von Kohlenplatten so construirt, dafs er die negative Elektrode bildet; man senkt dann die positive Elektrode in Gestalt einer Platte, eines Blockes oder einer Stange aus Kohle in die aus kleinen Stücken bestehende Mischung ein und lä'fst den elektrischen Strom hindurchgehen.

Die Mischung und die positive Elektrode werden bald glühend, und man hat, da der Strom durch ein Amperemeter geht, darauf zu sehen, dafs er möglichst constant bleibt. Nach Verlauf weniger Minuten wird die ganze Masse so flüssig wie Wasser. Man fügt nunmehr Bauxit zu und bemerkt, dafs derselbe schmilzt und sich in dem Bade mit dem geschmolzenen Kryolith vermischt. Wendet man an Stelle des Bauxits irgend eine andere Aluminiumverbindung an, z. B. Schmirgel oder Ziegelstein, Thon u. s. w., so ist die Art und Weise des Verfahrens die gleiche wie für Bauxit.

Hat der elektrische Strom, dessen man sich bedient, keine sehr grofse Intensität, so dafs die Mischung nicht gut schmilzt, so kann man so verfahren, dafs man zur Unterstützung des Schmelzprocesses auf gewöhnlichem Wege erzeugte Hitze zu Hülfe nimmt, indem man den Schmelztiegel aufs Feuer setzt, nachdem man denselben, um ihn vor Verbrennung zu schützen, mit Thon oder Graphit versehen hat. Indessen ist es unter allen Umständen vorzuziehen, sich nicht der gewöhnlichen Wärme zu bedienen, sondern einen Strom von ausreichender Intensität, z. B. von 1500 bis 2000 Ampere, anzuwenden, wobei man darauf zu achten hat, dafs die positiven Elektroden genügend grofs sind, um einen Strom von dieser Stärke passiren lassen zu können.

Sobald der Procefs gut in Gang gekommen, d. h. sobald der Strom ganz constant und das Bad recht flüssig und starkrothglühend geworden, setzt man dem letzteren allmälig eine weitere Menge von 95 kg Bauxit oder irgend einer anderen thonerdehaltigen Verbindung zu und, wenn auch diese in dem geschmolzenen Bade sich vollständig aufgelöst hat, schliefslich 2 kg Natrium- oder Kaliumnitrat.

Nach Verlauf einiger Minuten öffnet man das Abstichloch des Schmelzofens; es fliefst das reine Aluminium dann heraus, und zwar in einer Menge von 1 g für je 2 Amperestunden.

Nachdem alles Aluminium entfernt worden ist, giebt man von neuem Bauxit zu. Der Kryolith kann fortdauernd im Procefs verbleiben, ohne erneuert werden zu müssen. Sollte beim Ablassen des flüssigen Aluminiums eine kleine Menge Kryolith mit ausgelaufen sein, so fügt man dieselbe dem Ofeninhalte wieder zu.

Die positive Elektrode, wird während des Processes nach und nach aufgebraucht und mufs daher von Zeit zu Zeit einmal durch eine neue ersetzt werden, während der Schmelzofen an sich sehr lange in brauchbarem Zustande verbleibt. Am zweckmäfsigsten ist es, den letzteren so zu construiren, dafs er aus einzelnen auswechselbaren Kohlenplatten in einer gufseisernen Umhüllung besteht.

Wie aus vorstehendem ersichtlich ist, soll die Erzeugung des Aluminiums eine continuirliche sein, indem dasselbe nach Mafsgabe seiner Entstehung entfernt und die betreffende thonerdehaltige Substanz beständig zugegeben wird.

Um ein reines Aluminium von 99 pCt. zu erhalten, erscheint es geboten, Gefäise von Kalk, Magnesia und Graphit anzuwenden, damit eine Beimengung von Silicium vermieden werde, welche sich bei Anwendung von Gefäfsen aus gewöhnlichem feuerfesten Thon . einstellen würde.

Bei Anwendung von Ziegeln verschwindet durch Benutzung von Natriumnitrat auf oben dargelegte Weise das Silicium und man erhält reines Aluminium von 100 pCt.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Ein Verfahren zur continuirlichen Darstellung von Aluminium, dadurch gekennzeichnet, dafs der nach Mafsgabe des Verbrauches zu erneuernden Mischung einer thonerdehaltigen Verbindung und Kohle, welche der Wirkung eines elektrischen Stromes von geringer Spannung und hoher Intensität ausgesetzt wird, Alkalinitrate bezw. Alkalisulphide zugesetzt werden, um durch letztere die das ausgeschiedene Aluminium verunreinigenden Metalle (Eisen, Silicium u. s. w.) zu verbrennen bezw. in die Schwefelverbindung überzuführen und dann zu verbrennen.