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Verfahren zur Darstellung von Aluminium aus seinem Oxyd durch feuerflüssige
Elektrolyse.
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grosser Hitzegrad erforderlich ist, um die Reduktion auszuführen, und dass die Temperatur sodann derart hoch ist, dass dabei das reduzierte Metall verflüchtigt wird. Es wurden auch Versuche angestellt, Aluminiumoxyd für sich zu schmelzen und durch Elektrolyse zu zersetzen.
Der hohe Schmelzpunkt hat jedoch die Verwendung dieses Verfahrens im Gross- betriebe verhindert, indem er einerseits grossen Stromverbrauch bedingt und indem sich anderseits das reduzierte Meta) ! bei der hohen Temperatur, welche zur Ausführung der Reduktion notwendig ist, zum Tci ! verflüchtigt, zum Teil aber sich mit der Elektrodenkohle verbindet, wodurch sich ein grosser Verlust an Metal) ergibt.
Es ist auch vorgeschlagen
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Kraft erforderlich ist, um die lösende Fluoridverbindung in geschmolzenem Zustande zu erhalten, wobei das Aluminiumoxyd verflüssigt und schliesslich elektrolytisch zersetzt wird.
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und sodann nach dem Schmelzen zu zersetzen oder elektrolytisch zu zersetzen, indem der Stromaufwand bis über jenen erhoben wird, der notwendig ist, die Substanz bis zu einem
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stÜnde zu beseitigen, werden nach vorliegender Erfindung Hilfsmittel angewendet, mittels deren die Eh'ktrolyso von Aluminiumoxyd in geeigneterer und ökonomischerer Weise in der Art durchgeführt werden kann,
dass als Losungsmittel für das schwer schmelzbare Ahnniniumoxyd rasch schmelzbare Sanerstoffverbindnngen solcher Metalle verwendet werden.
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barere Oxyd, welches das zu reduzierende Motalloxyd in flüssigem Zustande enthält, der Einwirkung eines elektrischen Stromes unterworfen, der imstande ist, das letztere zu zersetzen und das gewünschte Metall abzuscheiden, ohne das lösende Metalloxydbad, welches aus dem grössere Affinität zum Sauerstoff besitzenden Metall besteht, zu zersetzen.
Bei Durchführung des vorliegenden Verfahrens zur Darstellung von Aluminium werden Lithium- und Kalziumoxyd im Verhältnis von vier Teilen des ersteren auf einen Teil des letzteren verwendet und dieselben auf irgendeine ökonomische Weise, vorteilhaft durch einen eleKtrischen Wechselstrom, der zwischen Elektroden durch die Oxyde durchgeführt wird, erhitzt, wobei dieser Wechselstrom solche Eigenschaft besitzt, dass er kein Metall aus der geschmolzenen Substanz abscheidet.
Nach dem Schmelzen wird dem Bade Aluminiumoxyd zugesetzt, das sich darin rasch auflöst, und gleichzeitig wird dieses gelöste
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Aluminiumoxyd, welches unter der Einwirkung der vereinigten lösendon Substanzen unter seinem normalen Schmelzpunkt verflüssigt worden ist, der Einwirkung eines elektrischen
Stromes unterworfen, der imstande ist, das verflüssigte Aluminiumoxyd elektrolytisch zu zersetzen und daraus das Aluminium abzuscheiden.
Hiebei wird nochmals bemerkt, dass das bei der Reduktion von Aluminiumo :. yd verwendete lösliche Bad von Metalloxyde aus Oxyden jener Metalle bestehen muss, welche eine grössere Affinität zum Sauerstoff haben als Aluminium.
Die hl1uptsl1chlichsten Metalle, welche grössere Affinität zum Sauerstoff haben als Aluminium, sind : Lithium, Kalzium und Magnesium.
Von Vorteil ist es jedoch, das lösende Bad zur
Reduktion von Aluminiumoxyd aus einer Mischung oder Verbindung von Lithium-und
Kalzinmoxyd, wie oben angegeben, zu bilden, u. zw. aus dem Grunde, weil das Lithiumoxyd die Dichte oder das spezifische Gewicht des Kalziumoxydes vermindert, sowie auch dessen
Schmelzpunkt herabsetzt und ermöglicht, dass sich das innerhalb seiner Masse durch die Zer- setzung des Aluminiumoxydes abgeschiedene Aluminium rasch auf den Boden absetzen kann, so dass es von Zeit zu Zeit erforderlichenfalls abgezogen werden kann, ohne dass ein.
Verlust durch
Oxydation zu befürchten wäre, welche Oxydation dann eintreten würde, wenn das Metall inner- halb eines dichter geschmolzenen Materiales einige Zeit hindurch suspendiert bleiben würde, da dieses Metall zufolge der Strömung bis an die Badoberfläche gelangen und in Gegenwart des
Sauerstoffes der Luft verbrennen kann. Weiters wird dadurch erzielt, dass Verluste an Metall vermieden werden, welches sonst mit den flüssigen Massen beim Kühlen vermengt bleiben würde.
Für die Ausführung des vorliegenden Verfahrens wird vorteilhaft ein Apparat ver- wendet, wie er in beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist. In diesen Zeichnungen ist Fig. 1 eine Oberansicht, Fig. 2 ein senkrechter Querschnitt nach der Linie ss-. ss in Fig. l :
Fig. 3 ist ein Längenschnitt nach der Linie 8-8 in Fig. 1, während die übrigen Figuren andere Schalteinrichtungen zeigen, In diesen Figuren bedeutet A einen vorteilhaft aus
Eisen hergestellten und mit einer Substanz B, wie z. B. Kohle, ausgekleideten Behälter zur
Aufnahme des Aluminiumoxydes und des zum Lösen desselben dienenden chemischen Bades.
Das Lösungsmittel wird in den Apparat durch die Öffnungen E eingeführt, welche durch isolierende Deckel oder Pfropfen F abgeschlossen sind.
Letztere sind in dem isolierenden Abschlussdeckel-Y eingepasst, durch welchen die Elektroden 6 ? und 7'dringen. Diese bestehen vorteilhaft ans Kohle oder enthalten Kohle. Der Behälter A ist als Kathode geschaltet. während die Elektroden G als Anoden dienen, wenn ein Gleichstrom in dem Stromleiter zur elektrolytischen Zersetzung von Aluminiumoxyd verwendet wird. Beim Anlassen des
Apparates bzw. beim Beginn des Verfahrens wird durch die abwechselnden Koblenstäbe oder Elektroden 7'und die Kohlenauskleidung des Behälters 4 ein Wechselstrom von solcher Beschaffenheit geleitet, dass derselbe kein Metall von den verwendeten Substanzen abscheidet.
Sodann wird ein Funken zwischen den genannten Elektroden 7'und der Kohlen- auskleidung des Behälters A dadurch zum Entstehen gebracht, dass diese Elektroden T von der Kohlenauskleidung des Behälters etwas abgehoben werden ; hierauf werden die lithium- und Kalziumoxyde eingeführt, welche rasch geschmolzen werden und sich in dom mit Kohle ausgekleideten Behälter ansammeln, der mit den Elektroden T durch die eingebrachten
Oxyde in Verbindung steht, durch welche nach dem Schmelzen der elektrische Strom hindurchgeht, sobald die Elektroden immer weiter und weiter von der Innenwand (Boden) des mit Kohle ausgekleideten Behälters entfernt werden, wobei zwischen den Elektroden der Wechselstrom übertritt und genügend grosse Hitze erzeugt, um das lösende chemische
Bad zu schmelzen und im geschmolzenen Zustande zu erhalten,
aber ohne Zersetzung.
Sobald das lösende Bad in passendem, geschmolzenem Zustande ist, wird von Zeit zu Zeit in dasselbe durch die Öffnungen E, deren Deckel F herausgezogen werden, Aluminiumoxyd t'ingeführt, welches nahezu unmittelbar darauf durch die Einwirkung des lösenden Bades verflüssigt wird. Sobald das Aluminiumoxyd verflüssigt ist, wird durch das geschmolzene
Bad ein Gleichstrom zwischen den Anoden G und den die Kathode bildenden Kohlenwänden des Behälters A durchgeführt.
Dadurch ist man imstande, den flüssigen Zustand des lösenden
Bades bei einer Temperatur unterhalb des normalen Schmelzpunktes des Aluminiumoxydes zu erhalten, u. zw. infolge der Wirkung eines Wechselstromes, der kein Metall von den verwendeten Substanzen abscheiden kann, während der gesamte Gleichstrom zu elektrolytischen
Zwecken nutzbar gemacht wird, u. zw. zum Zersetzen oder zur Elektrolyse des Aluminium- oxydes. Ein Vorteil wird auch dadurch erzielt, dass die lösende Verbindung, nämlich Lithium- und Kalziumoxyd, mit geringerem Energieaufwande schmelzbar fbt a'ls jener Energieaufwand, welcher erforderlich ist, um die kostspieligeren und widerstandsfähigeren, bisher verwendeten
Fluoridverbindungen in geschmolzenem Zustand zu erhalten.
Ein weiterer Vorteil, der durch das vorliegende Verfahren erzielt wird, besteht darin, dass die Lösungswirkung des geschmolzenen Oxydbades dreimal grösser ist als jene aes Fiuoridbades, wodurch die Menge des Lösungsmittels zum Verflüssigen einer gegebenen Mcn \on Aluminiumoxyd erheblich verringert und somit an Energie gespart wird, gegen-
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über den Verfahren, bei welchen eine grössere Masse des kostspieligeren Fluoridlösungsmittels in geschmolzenem Zustand während des Reduktionsprozessos erhalten worden muss. Das reduzierte Aluminium wird von Zeit zu Zeit durch die Öffnung K in den Trog L abfliessen gelassen, indem der Pfropfen I herausgezogen wird. Die gasförmigen Nebenprodukte entweichen durch Rohre M, N.
Anstatt das chemische Lösungsbad in der Weise zum Schmelzen zu bringen, dass ein Wechselstrom von der Auskleidung B zu und von den abwechselnden Elektroden T durch das geschmolzene Bad geschickt wird, wie mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben wurde, kann man auch die Elektroden T abwechselnd als Wechselstromelektroden schalten, indem der Wechselstromkontakt von der Auskleidung B abgehoben wird und jede abwechselnde Elektrode T zu Bestandteilen der direkten Hauptverbindung mit den entgegengesetzten Polen des Wechselstromgenerators gemacht wird, derart, dass der Wechselstrom von und zu den abwechselnden Elektroden T. durch das Bad unter den Elektroden G passiert, durch welche Elektroden G ein Gleichstrom durch das geschmolzene Bad zu der die Kathode bildenden Behälterauskleidung geleitet wird, wie in Fig.
4 ersichtlich ist, in welcher Figur die Richtung des erhitzenden und kein Metall abscheidenden Wechselstromes durch kleine Pfeile zwischen den abwechselnden Elektroden T u. zw. durch das Bad hindurch angedeutet ist. Diese Figur soll bloss eine andere Art des Scbmelzens der Substanzen in dem Behälter veranschaulichen, wobei ein kein Metalt abscheidender oder Wechselstrom durch das Bad zwischen den Elektroden hindurchgeführt wird, welche
Elektroden unabhängig und isoliert sind von dem Behälter und der Auskleidung desselben.
Wenn das lösende Bad durch einen kein Metall abscheidenden oder Wechselstrom, der durch dieses Bad zwischen der Auskleidung und den Elektroden T hindurchzuführen ist. geschmolzen wird, so wird der Behälter mit dem Wechselstromleiter durch die Klemme 1l elektrisch verbunden, während die Elektroden T mit dem zweiten Leiter des Wechselstrom- generators verbunden sind, wie dies in Fig. 1, 2,3 angedeutet ist. Die Verbindung bei Il wird jedoch enthahrlich, wenn das in den Fig. 4-7 dargestellte System verwendet wird.
Die Elektrolyse des durch die Einwirkung des lösenden chemischen Bades verflüssigten Aluminiumoxydes wird dadurch herbeigeführt, dass der Behälter in einem Gleichstromleiter als Kathode verwendet und mit diesem durch die Klemme I) verbunden wird, wobei die Elektroden G mit dem anderen Pole des Gleichstromgenerators verbunden sind und während des Stromdurchtrittes und der Elektrolyse Nes Aluminiumoxydes die Elektroden bilden.
Die Elektroden 7', < ? werden mit ihren verschiedenen elektrischen Generatoren durch Metallstäbe in Verbindung gesetzt. Die Elektroden, welche mit den geschmolzenen Substanzen in leitender Verbindung stehen, bestehen vorteilhaft aus Kohle, wobei diese Kohlenelektroden, wenn sie als Anoden während der Elektrolyse benutzt werden, mit dem entwickelten Sauerstoff, sobald derselbe mit ihnen in Berührung tritt, sich verbinden und das entstehende Produkt als gasförmiges Kohlenoxyd durch die Auslassrohre J/, A"entweicht.
In den Fig. 5, 6 und 7 ist eine andere Einrichtung dargestellt, mittels deren die Substanzen in geschmolzenem Zustande dadurch erhalten werden, dass durch dieselben ein Wechselstrom zwischen den von dem Behälter durch die Isolierung 0 unabhängig gemachten und gesonderten Elektroden 7'hindurchgeschickt wird. Durch die dargestellte Einrichtung können alle senkrechten Kohlenelektroden G als Anode in dem Gleicbstromleiter eingeschaltet werden, wodurch eine grössere elektrolytische Ausbeute erzielt wird.
Es hat sich gezeigt, dass gewisse l\Ietallall1minate, wie z. B. Natrium- und Kaliumaluminat, für sich durch die Elektrolyse zersetzt werden, jedoch hat sich in diesen Fällen ergeben, dass das Natrium oder Kalium zuerst abgeschieden wird, wegen seiner geringeren Affinität zum Sauerstoff als Aluminium unter diesen vorhandenen Umständen, wobei als Rückstand ein nicht zu metallischem Aluminium reduziertes, schwer schmelzbares Aluminiumoxyd zurückbleibt, welcher Rückstand nur bei ausserordentlich hohen Temperaturen unter der
Einwirkung von Kohle reduzierbar ist und einen Verlust an Aluminium durch Verdampfen oder Verbinden mit Kohle, wobei sich Aluminiumkarbid bildet, verursacht.
Werden Aluminate, mit Kohle gemischt, auf hohe Temperatur gebracht, so scheident sich, wofern die Kohle nicht im starken Überschuss ist, das Aluminat, wenn es schmilzt, von der Masse ab und
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das Verfahren für den Grossbetrieb ungeeignet wird.
Wenn Lithium-und Kalziumoxyd, um das gemäss vorliegender Erfindung vorteilhafteste Lösungsbad für Aluminiumoxyd zu bilden, zusammengeschmolzen werden, wie oben beschrieben, so scheinen sich dieselben zu verbinden, um ein lösendes Bad zu bilden, welches Aluminiumoxyd auflöst, jedoch ohne Bildung von Aluminaten. Sollten sich jedoch ans irgendeinem Grunde Aluminate bilden, so sind dieselben nur Übergangsprodukte im Laufe der Reduktion und werden in dem geschmolzenen Bade der Oxyde von Metallen, die eine grössere Affinität zum Sauerstoff haben als Aluminium, aufgelöst. Dies bildet einen weitnr & n wesentlichen Vorteil des vorliegenden Verfahrens.
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Durch Zusetzen von Kupferoxyd zum Aluminiumoxyd oder von Kupferaluminat zum lösenden Oxydbad können Kupferaluminiumlegierungen durch Elektrolyse hergestellt werden oder es können durch Zusetzen von Aluminaten anderer Metalle oder von Mischungen anderer Oxyde von Metallen geringerer Affinität zum Sauerstoff als Aluminium auch andere Aluminiumlegierungenerzengtwerden.
Bei Verwendung von Kohlenanoden zur Reduktion von Aluminiumoxyd, das in einem Dado von geschmolzenen Oxy Verbindungen eines solchen Metalles aufgelöst oder suspendiert ist, welches grössere Affinität zum Sauerstoff hat, wird die Kohle eingetaucht und durch ein mechanisches Mittel bis unter die Oberfläche der geschmolzenen Masse tauchend erhalten, so dass der Unterschied in den spezifschen Gewichten der Kohle und geschmolzenen Substanzen keine Trennung der einander berührenden Stoffs während des Redcktionsverfahrens verursachen kann. Diese Differenz in den spezifischen Gewichten würde sonst ein Schwimmen der leichteren Kohle auf der Oberfläche der geschmolzenen Masse herbeiführen.
Anstatt geschmolzene Lithium-und Kalziumoxyde oder auch diese enthaltende Substanzen in der angegebenen Weise als lösendes chemisches Bad zu benützen, können auch geschmolzene LithiumGlyziumoxyde oder dieselben enthaltende Substanzen in Fällen verwendet werden, wo eine besondere Leichtigkeit oder geringes spezifisches Gewicht des Bades gewünscht wird.
Auch kann man irgendein Oxyd oder Oxyde mit Verbindungen derselben mischen oder zusammensetzen, sowie irgendeine Oxyverbindung von Metallen im geschmolzenen Zustand als chemisches Bad benützen, in welchem die Reduktion des Metalles durchgeführt wird, insolange als das genannte geschmolzene Bad aus einer Oxyverbindung oder Verbindungen
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der Gleichstrom so reguliert wird, dass er das Abscheiden von Metall aus der Verbindung bewirkt, welches geringere Affinität zum Sauerstoff hat als das Metall des geschmolzenen Bades. In allen diesen Fällen wird das Wesen der Erfindung nicht verändert.
Bei der Reduktion von schwer schmelzbarem Aluminiumoxyd, welches, wie angegeben, in einem geschmolzenen Bade von chemischen Stoffen aufgelöst ist, wird das schwer schmelzbare Oxyd durch die lösende Wirkung des geschmolzenen chemischen Mittels zur Auflösung gebracht und die Verflüssigung oder das Schmelzen dieses Metalloxydes unter seinem normalen Schmelzpunkt wird durch die direkte lösonde Wirkung des chemischen Bades ohne Aufwand von Hitze oder elektrischer Energie zur. Durchführung des Schmelzens ausgeführt.
Die Vertliissigung des schwer schmelzbaren Metalloxydes wird daher durch ein anderes Hilfsmittel als durch die Wirkung eines elektrischen Stromes herbeigeführt. Anstatt ein geschmolzenes Had on Oxyd oder Oxyden von solchen Metallen für sich, welche grössere Affinität zum Sauerstoff haben als das zu reduzierende Metall, als Lösungsmittel bei dem oben angegebenen Verfahren zu verwenden, kann man in Verbindung mit dem letzteren auch inerte Verdünnung-
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PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Darstellung von Aluminium aus seinem Oxyd durch feuernüssige Eissktrolyse, dadurch gekennzeichnet, dass als Lösungsmittel für das Oxyd SauerstoffVerbindungen solcher Metalle angewendet werden, deren Affinität zum Sauerstoff grösser ist als die Affinität des Aluminiums.
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Process for the preparation of aluminum from its oxide by means of hot liquid
Electrolysis.
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a high degree of heat is required to carry out the reduction, and that the temperature is then so high that the reduced metal is volatilized. Attempts have also been made to melt aluminum oxide by itself and to decompose it by electrolysis.
The high melting point, however, has prevented the use of this process in large-scale operations, as it causes high power consumption on the one hand and the reduced meta)! at the high temperature which is necessary to carry out the reduction, to the Tci! volatilized, but in part combines with the electrode carbon, resulting in a large loss of metal).
It is also suggested
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Force is required to maintain the dissolving fluoride compound in a molten state, whereby the aluminum oxide is liquefied and finally electrolytically decomposed.
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and then to decompose or electrolytically decompose after melting, in that the current expenditure is raised above that which is necessary, the substance up to one
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To eliminate standing, aids are used according to the present invention, by means of which the Eh'ktrolyso of aluminum oxide can be carried out in a more suitable and economical manner in the manner
that rapidly fusible sanitary compounds of such metals are used as solvents for the difficult-to-melt ammonium oxide.
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Barer oxide, which contains the Motalloxyd to be reduced in liquid state, subjected to the action of an electric current, which is able to decompose the latter and deposit the desired metal, without the dissolving metal oxide bath, which consists of the metal which has a greater affinity for the oxygen, to decompose.
In practicing the present process for preparing aluminum, lithium and calcium oxides are used in the ratio of four parts of the former to one part of the latter and heated in some economical manner, advantageously by an alternating electrical current passed between electrodes through the oxides , this alternating current has such a property that it does not deposit metal from the molten substance.
After melting, aluminum oxide is added to the bath, which quickly dissolves in it, and at the same time it is dissolved
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Aluminum oxide, which under the action of the combined dissolving substances has been liquefied below its normal melting point, the action of an electrical one
Subject to current, which is able to electrolytically decompose the liquefied aluminum oxide and to deposit the aluminum from it.
It should be noted here again that in the case of the reduction of aluminum:. yd the soluble bath of metal oxides used must consist of oxides of those metals which have a greater affinity for oxygen than aluminum.
The main metals, which have greater affinity for oxygen than aluminum, are: lithium, calcium and magnesium.
However, it is advantageous to use the dissolving bath
Reduction of aluminum oxide from a mixture or compound of lithium and
To form calcine oxide as indicated above, u. for the reason that the lithium oxide reduces the density or the specific weight of the calcium oxide, as well as its
It lowers the melting point and enables the aluminum deposited within its mass due to the decomposition of the aluminum oxide to quickly settle on the ground, so that it can be removed from time to time if necessary without a.
Loss through
Oxidation would be feared, which oxidation would occur if the metal remained suspended for some time within a more densely molten material, since this metal would reach the bath surface due to the flow and in the presence of the
Oxygen in the air can burn. This also ensures that metal losses are avoided, which would otherwise remain mixed with the liquid mass during cooling.
An apparatus as shown in the accompanying drawings is advantageously used for carrying out the present method. In these drawings Fig. 1 is a top view, Fig. 2 is a vertical cross-section along the line ss-. ss in Fig. l:
Fig. 3 is a longitudinal section along the line 8-8 in Fig. 1, while the remaining figures show other switching devices. In these figures, A denotes an advantageous
Iron produced and with a substance B, such as. B. coal, lined container for
Absorption of the aluminum oxide and the chemical bath used to dissolve it.
The solvent is introduced into the apparatus through the openings E, which are closed by insulating covers or plugs F.
The latter are fitted in the insulating cover-Y through which the electrodes 6? and 7 'penetrate. These advantageously consist of coal or contain coal. The container A is connected as a cathode. while the electrodes G serve as anodes when a direct current is used in the current conductor for the electrolytic decomposition of aluminum oxide. When starting the
Apparatus or at the beginning of the process, an alternating current of such a nature is passed through the alternating Koblen rods or electrodes 7 'and the carbon lining of the container 4 that it does not separate any metal from the substances used.
A spark is then created between the electrodes 7 'mentioned and the carbon lining of the container A in that these electrodes T are lifted somewhat from the carbon lining of the container; then the lithium and calcium oxides are introduced, which are rapidly melted and accumulate in the carbon-lined container with the electrodes T through the introduced
Oxides, through which the electrical current passes after melting, as soon as the electrodes are removed further and further from the inner wall (bottom) of the carbon-lined container, with the alternating current passing between the electrodes and generating sufficient heat to the solvent chemical
To melt the bath and keep it in the molten state,
but without decomposition.
As soon as the dissolving bath is in a suitable, molten state, aluminum oxide is introduced into it from time to time through the openings E, the cover F of which is pulled out, which is liquefied almost immediately afterwards by the action of the dissolving bath. As soon as the aluminum oxide is liquefied, it is melted by the
Bath, a direct current is carried out between the anodes G and the carbon walls of the container A forming the cathode.
Thereby one is able to the liquid state of the dissolving
To maintain the bath at a temperature below the normal melting point of the alumina, u. zw. As a result of the action of an alternating current, which cannot separate any metal from the substances used, while the entire direct current becomes electrolytic
Purposes is made usable, u. between the decomposition or the electrolysis of the aluminum oxide. An advantage is also achieved in that the dissolving compound, namely lithium and calcium oxide, can be melted with less expenditure of energy than the expenditure of energy which is required to make the more expensive and more resistant ones previously used
To obtain fluoride compounds in the molten state.
Another advantage achieved by the present process is that the dissolving effect of the molten oxide bath is three times greater than that of a fluoride bath, whereby the amount of solvent for liquefying a given amount of aluminum oxide is considerably reduced and thus energy is saved , against-
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on the methods in which a greater mass of the more expensive fluoride solvent must be obtained in a molten state during the reduction process. The reduced aluminum is allowed to drain off from time to time through the opening K into the trough L by pulling out the plug I. The gaseous by-products escape through pipes M, N.
Instead of melting the chemical solution bath in such a way that an alternating current is sent from the liner B to and from the alternating electrodes T through the molten bath, as described with reference to FIG. 2, the electrodes T can be alternated as alternating current electrodes by lifting the alternating current contact from the lining B and making each alternate electrode T part of the direct main connection to the opposite poles of the alternator, such that the alternating current to and from the alternating electrodes T. through the bath under the Electrodes G, through which electrodes G a direct current is passed through the molten bath to the container lining forming the cathode, as shown in Fig.
4 it can be seen in which figure the direction of the heating and no metal-depositing alternating current is indicated by small arrows between the alternating electrodes T u. is indicated between the bathroom. This figure is merely intended to illustrate another way of melting the substances in the container, whereby a non-metal separating or alternating current is passed through the bath between the electrodes, which
Electrodes are independent and isolated from the container and liner thereof.
When the dissolving bath is carried out by a non-metallic or alternating current to be passed through this bath between the liner and the electrodes T. is melted, the container is electrically connected to the alternating current conductor through the terminal 11, while the electrodes T are connected to the second conductor of the alternating current generator, as indicated in FIGS. 1, 2, 3. The connection at II is revealed, however, when the system illustrated in Figures 4-7 is used.
The electrolysis of the aluminum oxide liquefied by the action of the dissolving chemical bath is brought about by using the container in a direct current conductor as a cathode and connecting it to this through the terminal I), the electrodes G being connected to the other pole of the direct current generator and during the passage of current and electrolysis Nes aluminum oxide form the electrodes.
The electrodes 7 ', <? are connected to their various electrical generators by metal rods. The electrodes, which are in conductive connection with the molten substances, advantageously consist of carbon, these carbon electrodes, when they are used as anodes during electrolysis, combine with the evolved oxygen as soon as the same comes into contact with them, and the resulting Product escapes as gaseous carbon oxide through outlet pipes J /, A ".
In FIGS. 5, 6 and 7 another device is shown, by means of which the substances are obtained in the molten state in that an alternating current is passed through them between the electrodes 7 ′ which are made independent of the container by the insulation 0 and are separate. With the device shown, all vertical carbon electrodes G can be switched on as anodes in the DC conductor, whereby a greater electrolytic yield is achieved.
It has been shown that certain metal minates, such as B. sodium and potassium aluminate, are decomposed by the electrolysis, but in these cases it has been found that the sodium or potassium is deposited first, because of its lower affinity for oxygen than aluminum under these existing circumstances, with a not as a residue Aluminum oxide which is reduced to metallic aluminum and which is difficult to melt remains, which residue only occurs at extremely high temperatures below the
Exposure to carbon is reducible and causes loss of aluminum by evaporation or bonding with carbon to form aluminum carbide.
If aluminates, mixed with coal, are brought to a high temperature, then, provided the coal is not in great excess, the aluminate separates from the mass when it melts
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the process becomes unsuitable for large-scale operations.
When lithium and calcium oxide are melted together to form the most advantageous solution bath for alumina according to the present invention, as described above, they appear to combine to form a dissolving bath which dissolves alumina, but without the formation of aluminates. However, should aluminates be formed for any reason, they are only transitional products in the course of the reduction and will be dissolved in the molten bath of oxides of metals, which have a greater affinity for oxygen than aluminum. This constitutes a further essential advantage of the present method.
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By adding copper oxide to the aluminum oxide or copper aluminate to the dissolving oxide bath, copper-aluminum alloys can be produced by electrolysis, or other aluminum alloys can be produced by adding aluminates of other metals or mixtures of other oxides of metals with a lower affinity for oxygen than aluminum.
When using carbon anodes for the reduction of aluminum oxide, which is dissolved or suspended in a dado of molten oxy compounds of such a metal, which has a greater affinity for oxygen, the carbon is immersed and preserved by a mechanical means dipping below the surface of the molten mass so that the difference in the specific gravity of the coal and molten substances cannot cause separation of the contacting substances during the reduction process. This difference in specific gravity would otherwise cause the lighter coal to float on the surface of the molten mass.
Instead of using molten lithium and calcium oxides or substances containing them as a dissolving chemical bath in the specified manner, molten lithium and calcium oxides or substances containing them can also be used in cases where a particular lightness or low specific weight of the bath is desired.
Also, any oxide or oxides can be mixed or compounded with compounds thereof, and any oxy compound of metals can be used in the molten state as a chemical bath in which the reduction of the metal is carried out, so long as the said molten bath of an oxy compound or compounds
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the direct current is regulated so that it causes the separation of metal from the compound which has less affinity for oxygen than the metal of the molten bath. In all of these cases the essence of the invention is not changed.
In the reduction of hard-to-melt aluminum oxide, which, as stated, is dissolved in a molten bath of chemical substances, the hard-to-melt oxide is brought to dissolve by the dissolving action of the molten chemical agent and the liquefaction or melting of this metal oxide below its normal The melting point is set by the direct dissolving effect of the chemical bath without the use of heat or electrical energy. Performing the melting carried out.
The dissolution of the difficult-to-melt metal oxide is therefore brought about by an aid other than the action of an electric current. Instead of using a molten had-on oxide or oxides of such metals for themselves, which have greater affinity for oxygen than the metal to be reduced, as a solvent in the above-mentioned process, one can also use inert dilution in connection with the latter.
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PATENT CLAIMS:
1. A method for the preparation of aluminum from its oxide by fire-liquid ice electrolysis, characterized in that the solvent used for the oxide is oxygen compounds of metals whose affinity for oxygen is greater than the affinity of aluminum.