Processchema van een fabriek voor de aluminiumbereiding en zuivering

t

I

\

Processchema va n een fa briek voor de aluminiumbereiding en zuivering

door

J. v, Wil l ige n Duy v e1sga t ,24, DELFT

I :

~

.

~

:

~

J

~

!

, LJ .r -I . :.L _

_{_}

_{_}

-=u

_ . =-== ,~ ... i .-.:::J '. r L _ .i L I' ~ :-'r

r

,

/

I1

'

J

~

r-.. I i~ -.

J

_ r----t

i

I

.

L-J j

~

_I ~:J l:::=-' r-~ ~ -I -"

.

i

fff

b

i

l

I j -~

~-lIJ

De aluminium be r e i d i ng INHOUD.

Spe cifi ca tie van de aluminium fabriek te Sa u d a (Noorwegen). Spe ci fi ca t i e van de aluminium raffinage cel.

Hoofdstuk I Inleiding

Plaats der fab r i e k Fabrica ge meth oden

Be s c h rU v i ng van he t pr o c e s

De productie capaciteit der fabriek

Voor - en nadelen van een Söderberg el e ct r o d e De Sö d e rb e rg electrode

De reactie aBn de kathode

De reactie van de an o d e

De afstand de r electroden en de stroomdic htheid Het anode ef f e ct

Materiaalbalans Wa r mt e b a l a n s

Toeli chting op á.e spec. v.d . aluminium féibriek te Sa ud a

/

,<

, J

3

J

J;

:

r

1

.

1

1

0

10

I1

IJ

/3

15

I§

/

6

Hoofdstuk 11 Inleiding De aluminium raffina ge.

•

Besch r~v ing van enife processen Het Gadeau proces

IIIat e ri aa l b a l a n s Warmtebalans.

Li teratuur l ijst•

-- 1

-Sn e c i f i c a t i e van de Al uffi ini um fab r i ek te Sahda s j Be n (Noorwe gen) .

pra ktijkwa arde be r e k e n d literatuur

Jaarp roductie aantal ovens s:troomsterkte 48 70 ton 20 10 0.0 00 A Electroden: SBderber e an o d e ,

rond, ge sta mp t e kathode

stroomtoevoer: van boven

oven ba ds a me n s t e l l i ng S r end eme n t E r enJ eme n t ovengassen 4,5 - 6 V 0,2 V 2 à

4

x

3

à

7

x

70 - 90

%

30 - 10

%

1,90-1 , 92 17 - 20 0,03 -0 , 10 ca. 38

%

90

%

ca.

3

5

%

1

,

7

V 2, 1 0,44 5 2,3

3,

9

85 - 90

%

°

10

%

5

-

12

%

16,9

5

x 35,2

%

%

%

1,65 V 1

,

9

V

3

,5 5

V

4, 7 V

0

,3

V

2,65 m

3

960

°c

ca. 950 ° C 0,68 0,8-1,0

>

4 cm 91

4

à

5

x 7 x 80

%

20

_%

1 ,91 16, 9 0,0 5 83

%

40,5

%

4,7 V 0,445 86

_%

6

_%

8

%

2,3 ~

,

9

2,1 0,85 5 cm 2,b:::'--' m

3

96 0

°c

Na

3

AIF6 AIF~ . / Ca F 2 Al vloeibaar in g/cm

3

Al 20

3

va s t in g/cm

3

_~

bad vloeibaar in g/ cm/ s,g. s.g . bijvullen Al 20

3

per da g af t a ppe n Al pe r we e k ontledingsspannin g

ohmse spamningsvol.

bads pannin g

Cel spanning

anodeëffect

I 2

stro omd i ch theid in A/cm elec trodeafstand

badhoev eel heid kryo l i e t badtemperatuur specifieke weerstand v.h. bad in ohm cm s.g . kg/ Al 20

3

kg Al kWh/k g Al kryoliet kg/k g Al V rendement

N~AI ~

-+=-All) -

.

- - - ..

_-opsl o.g d~0.ge

n

e Ie.e f.-r t!enériLle ~e

I

Y

krich

ter

o(>.f/4.~ - •.- -I f I I I

,

,

fl~

_BiAS

id'"

I

)

I

toet til'

ter

A

I

_...

~ieter~

'

1-

(89'9%)

rt\ff'

ho..ge

~

cel

~ g I He ,.~ op-rlA.g ~e '~tt t"CJ I ~If

e

e

r

st ~' il\tl w().. I" mU.

I

'-node

ver

tic5

vilt

l

.g o.sse n

op!'It:t.f! ops 1().8 AI;.o~ ~ a,n"de ~ ko o l

Pro

c

es

s~he

rtt

o...

d o o r

9

t

'

ti

_dll"IS

I

1.

I

_I

Y.v

.W

d l, g

PrJ

- - -

-- 2

-Spe c i f i c a t i e van de aluminium raffina g e cel.

Ja.arproductie aan tal ovens stroomsterkte zu i v e r h ei d Al: Electroden: ruw ge r a f f i n e e rd ka th ode Al an ode Al (99 , 5

%

)

Cu 72 ton 1 250 00

A

9

9 , 5

%

9

9 , 99

%

99, 99

r;

67

%

3

3

%

bUvullen Al pe r we e k afta p pen Al pe r we ek kwh/kg Al electrolyt kg/k g Al

gr a f i e t consumptie kejkg Al

S rende ment

Celspa nr.ä.ng

s t r oomdi chthei d

electro deaf stand

2 x 2 x 21 0,1

0

,035

9

6

-

98

%

6,

9

V

0,40 A/cm2 20 cm

2,7

3

,

14

2,

3

z 1

,

2

5

m"

74

0

°c

0,75

-

0,85

2

3

%

17

%

60

%

Na

F

BaCl 2 baà.temper atuur

spec. we e r s t a n d v.h. bad in ohm cm

, A s.g. kathodela a g in gjcm/ z s. g. ba d vloei ba ar in g/cm) s.g.anodelaag in g/cm

3

badho ev e eLhei.d

badsamen stel li n g

I

~

.

~,

\J.

\IJ

i

l

li.

\~

AI

,

--:::- '~r '1 J Jj ''v '' ~\ ,~

.

\\,".'; .:{...., 'J ut.<

A

I ~-t .

\{ x..

'10 A4

(

J-

-<.A. 1\\ • _, /" I tA""~ •

'

r

.:L.t

~/

\--

:

! \,~t""

t.r

j ~o .J-e.-T\:I.

~

u

rt

i.c.I;

. •# ( ' ''>1

,

u.u,

'.-<Ji.~"",

-

,; \tv-.-:",

_{_} ~_\

:-r..:itY

~/.) ;':U _fiA.._' v_- \-:k"

i

)

wl..1..t

,

\'\

:...h

~...

\

(.,-~. (j l.

t

1' • .A.

vt.~'yw\o\..vI-. ~~ d./~\,'~{,J_.;k- liL ~

C ' ~

']) J.. JV ~""'~r:t.r.:"\ ,.r....

AI ... ':'

~

(~vu

'-'-

t

d

.J-UA-

ft \

,

'

:'

-..)

. x-- .... .)

C1

_{~. ,',~"1}

['

_.'"

)

_\

0 '

_'I

_'

_.{,.

_,

A

~

...

,

"""

~

A

~

"-

,

~

_

: - - - -

_ .

__

. ._. .__.

.

HOOFDSTUK I

De aluminium bereiding.

Inleiding

Vanwe ge de gr o t e oxy deerb a arh eid van he t aluminium, komt he t in

de natuur niet metallisch vo or, masr altijd in de vorm va n een gehy d r a

-teerd oxyde. Van deze word t het ba ux i e t hoo fd z a k e lij k geb ru i k t voor de

bereiding van zo zuiver r;,ogeLjk

A19

3

1).

He t zou commercieel aantr e kke lUk zijn, wa n n e e r de verwerking van

bau xiet tot (ge raf fi n ee ~ d ) al umin i um vla k bij de wi nni ngs pl a a t s ui tge

-voerd zou kunn en wo rde n. In de ~r a kt~k zul l en w.j dit zelde n aantreffen,

vanwege de ver s c hille n d e ei s e n die seste l d mo et e n wo r d e n aa n het pr o

-ces om van oauxi e

t

tot alun.i. ni um t e kome n. De A1

20

₃

fe.1lrieken zijn gro

-te warmteverbru i keLs en vragen dus als gFe n ds t o f ~o e d k ope ko l e n, aard

-ga s of stookoli e, terwUI de Al oe rei d i ng en raf fina ge go e dk o p e

electri-citeit eis t, dus wa te rk r ach t - of truinko o l c e ntral e s .

Een combi nat i e van deze t~ee en e rg ie b r o n n e n kOuc t we inig voor, zo

-dat men meestal de AI~03 fabr~ e k bij de ba~x ie t vel d en vindt, in de L

buu r t van goe dk op e steenk o ol en aardgas , ter wijl de Al ~e rei d in g en raf

-finage plaats vindt daar, waar wij goedk o pe electriciteit vinden.

o- -- - ---~ ---- -o

Pl a a ts der fab r i e k.

De groo ts te pr odu ctie van ~l vinde n wU momen t e e l in Amerika (USA

)

6

2)

.

en Canada tot een totaal van c~. 1010 x 10 ton in 19 50

Eu r o pa volgt hi e r op me t 486 x 10

6

tot in 1950,wa arvan de USSR ca.

230 x 106 ton, terwijl Az i ë slechts 38,3 x 106 ton maakt . Hier u i t blijkt,

dat, wil Europa niet nog verd e r ac h terbl ijven me t de produc t ie van Al

t .ov . Amerika, de huid ige capaci teit aan merkel Uk moet worden uitge

-breid en/of nieuwe fabr ieken moe t e n wor d e n gebouwd.

Om nation aal ec onomi s che- en strateg i s ch e re de nen, is een pl a a t

-sin g va n de fabr iek in Europa dus wel aa n trek ke lDk.

Geko zen is Noo rwe gen, va nwege de lage prij s van de elect riciteit.

In Sau d a s jäe n, een pl aa t sj e va n ee n pa a r dui zend i nwoners, aan

de westkust va n Noo rw ege n ter ho og t e va n Oslo, heaben de duitsers in de oorlog r ee d s een Al . fabriek ge b ou wd. De z e ligt nu echter stil,

Vervoe r over land en wa t er

-

4

-Veor

i s moge lijk. Ee n, ~ Noo rweg e n snelle, ver

-binding overzee en door de luc ht i s aan we z ig.

He t arbeids kr ac hten aanb od is voldo ende gr o o t en dcor het klein

-steeds e karak t er van het plaatsj e , ta mel ijk goe dk oop.

En in Sa~da, sle cht s en k e l e km verd e r op, staat een electriciteits cen -trale, di e voor ui tbreid in g va t b a ar is.

0

-- -- -- ---- ---0

Fa b ri c a g eme th o d e n.

Sin d s de ontdekking , da t Al als metaal te ve rkrijgen is, door het AI ~ O~ op gelost in kr yol ie t , aan een el ectr olyse te on d e rwe rpe n, heb

-e:. -/

be n vele n geproo ee rd, di t ~r o c e s te ver v an gen door een ander. z

P. Röntge n en H. bo rcke rs ~) fin g e n bU hu n experi men ten uit van Al

2S

3

i .p .v . A1

20

3

.

Ze lo s t e n dit or in kryo lie t en elec t r o ly s e e rd e n. Het

voordeel van deze me tho de is, dat de ijE'.dspanni ng ca.

1

V lager is, en dat gee n anodenkoo l co ns u mftie opt re edt . Het blJkt echter moe i lijk het noodzakelijke Al

2S

3

te maken, terwijl di t ook no g ~€ro sc op i s c h is. Bo

-ven d i e n i s nog ge~n beschik t e metho6e ge vo nd en om de , aan de anode af

-ges cheiden zwave l, te ve y~~d eren.

Hoe wel me n te ~i tterf e l d ~it ~r oce s heef t toegepast, is me n naderhand gest opt met de exper i ~e nt en.

Dez elfde

R

önt

~en

pu bliceerde in

1

9

41

een meth o d e

4)

om i .p.v . Al

20

₃

het AI Cl

₃

t e neme n. ~e t ele c t r o ly t besto n d ui t e8n men gs e l van

NaCI , KCI en K2CO~ . De elctrol yse~e m pera tuur lag even be ne d e n de smelt

-te mperat u ur va n

A

i(

=66

0

°C). Grot e moeil Uk hede n veroorzaakt e de a

f-sche id ing van'het Al, zod at di t ,r ec e s nog steed s niet in de ind~s t r i e

wo rd t;f; o ege ~.a s t. On derz o e k in ge n op dit geb i e d word en nog st e ed s ge daa n.

'P Ogin g en om Al in een lic h t b oo g te fabriceren 5) leden sch i pbr euk

op de vormin g van frot e hoev e elheden Ale. Si bl e e k dit bezwaar te kun -nen onderva n ge n. En een eutectisch e Al-Si legering

(

±

1

3

%

Si ) bezit

zelfs giet te ch~ischs vo or d e le n. In de ~r a k t0k is de z e eutecti sche sa

-men s tel l ing niet te ber eiken: he ~ Si ge~al t e word t te hoog (30-60

%

Si)

Men mengd e het uaa rom me t electrolytis ch berei dt Al or: de gew e ns t e

Al-Si verhoudin g te kr~ gen. Een vervanger van het electrolytisc he pr o

-

5

-6

)

~en pr o ces dat in de to e k omst moge l Uk ee n ernstige concurrent

vpn he t electrisch e pro cé d é za l word e n, is on tw ikke l d na de ontdekking

va n de Al subverbi n di n ge n.

Ve rh i t men Al leg er in gen met A1

20

3

bij 1400 oe i n vacuum, dan vormt

zi ch ee n vluc ht ig oxy d e

(

AI

O

o f

AI 0 2) . Di t valt dan wee r uiteen in Al en A1 20

3

.

Be ne d e n 10 00 0

_e

kan men he t Al me t AIF

3

vervluchti gen. Er

ontst aat AlF dat i n de gas t oestar. d st a biel i s en bU la g e temperatuur

weer in AIF

3

en Al uiteenv alt. Ui tein d e lijk bl e e k he t AIC1

3

in de pr ak

-tUk he t me e s t te vold o e n.

Ui tga~nd e van Al-ert s , b~ ~O mm ~g en 130 0 oe kr~ gt men me t ha l oge n e n

i nderdaad Al . Het proc es is echt er noe ni e t uit het pro e fs ta di u m t e

-komen.

~u moet en tot de conc l us i e kon e n, dat ge en der bov en be s c h re v e n

processe n i n aanme r':i ng komt vo or pra kti sche uitvoe~ing . Wij kozen voor

ons fab r i ek ss chema daarolli he t electrolyt is ch e pro c é dé da t si nds he t

ei nd van de vor ig~ euw pr ak tisch alle , tot nu to e gepro duce erd e Al ge

-leverd heeft.

0

-

-

- -

- -

- - -

-

-

-

-0

Be s ch rUv i ng van he t pr o c es.

De electroche mi sc he be r e i di ng van Al , he t zg n .Hall -Hérault pro

-ces, berust op de ontde kkin~an de oplosbaarheid van A1

20

3

i n kry oliet

en de moge lijk r ei d , metal l i sch Al hi er u i t neer te slaan zonder aanmerke

-lijke on t l e d ing v~n het oplosmid del .

In de ov en hebb e n wij ge s mol ten kry o l i e t (v a n ca.

950

oe) waaraan

op gez e tt e t~den (on gev e er 2 à

4

x per dag) van bovenaf voor

9

9

%

zuiver A1

20

3

wordt toegev o e gd. Djt lost dan op in het Na

3

AI F

6

,

ma x i

-ma a l tot 12

%

8) doch meestal tot ca.

5

%

.

Het over geb l e ven A1

20

₃

b

l

~

ft

bov en op de smelt li g en. He t wordt hi er ge d r o ogd, en zo rg t t e v e n s

voor de wa r mt e is o l a t ie.

~~

In en k ele bedr Dven is dit to evoe geh 'A1

20

3

geme cha n i s eer d en geau t o

-mat iseerd. De z e aut omati sering

9

)

i s

ech

t e~

niet geh e e l zonder geva ar .

D

Los t nie t al l e A1

20

3

op, dan zal he t ov e rgèle ve n , en in de smelt ge

-sto ken oxyde op de bod em zakken, wat vergroti n g van de stroomd ic ht heid

ge eft , en desast reuze ge v o l g e n vo or de kathode (Ale vorming , plaats e

-

6

-~

3

Het s.g verschil tussen smelt

(C

á

.

2,1 g/cm/) en A1

20 3 (ca. 3,9 g/cm ) wor d t daarom zo kl e i n moge lij k geh ou de n , en du s de temper atu ur van het

bad zo laag mogel Dk, wat dan tevens gu n s t ig is voor de on t l e di ngs

po

-tentiaal. Daarmee mag de visco s iteit echter niet te veel st.ijgen. Me e st

-al voegt men da 2ro m and e r ~flu o r i d e n aan de smelt toe, zoals AIF

3

en

CaF

3

.

De ze beinvloeden het s.g., de viscositeit en he t stolpunt va n

de sme lt.

De samenstelling van de te g enwoordi g ge b r u ik t e el e c t r ol y t e n is derhalve:

80

-

90

%

Na

3

AI F

6

°

-

10

₁₀

AIF

3

8

-

12l

%

CaF~ é. 0,5 - 5

%

A1 203 +++

Onder invloed van het elEctrisc he veld gaa t het Al naar de

kath ode, wordt daar ontla d en en verzamelt zich -vloeibaar-

op

de bodem.

Afhanke lij k van de gr oo t t e van de oven en de bedrUfsomstandigheden word t

het Al dan

2-7

x pe r week uit de oven verwiJder d.

Door de g'o\I: t e turbule ntie van de smelt tu s s e n de electroden ci r-culeren ook kleine Al dru p pelt jes rr:e e. Dit versch ijnsel wor d t "f og" ge

-noemd. Ze is schadel~ k voer de electrolyse, want ze br e n g t het Al in contact met de an ode ga ssen (C0

2) di e nu ge r e du c e er d wor de n tot CO.

Het Al oxydeert weer tot A1

20

3

•

HJerme e wor d t dus he t stroomrendemen t

ver l aagd. Een hoge bad t empera tuu r , een gr o t e stroomdichtheid en een Na F rijk electrolyt bev ord e r en de fogv orming.

Te voorkomen is zU ech t e r nooit, zoda t naa s t CO

2 al tj d CO wor dt aange

-troffen in een verhoudin g 70-90

%

CO

2 tegen 10-30

%

CO.

De z e ga ss e n verdw~nen in een open ov e n in het ovenhuis, me t nog iets AIF

3

,

dat bij de smeltte mperatu ur al merkba a r vervluchtigt.

In een ge s l o t en oven word e n ze, met w~t ve,rstoven A1

2

9

3

,

afgezogen •

.

~YJ' Via ~en reinigings me th od e kan men er nu weer het A1₂₀

₃

en d\,!.:ertt

Y

halen. Aan het bad moe t men dus Al F

3

toevoegen.

~

lJ.. dk

Bovendien blijkt, dat AlF

3

,

NaF en CaF2 zich langzaam in de kathode in

-dringen en deze zo vernie l en. Hieràoor neemt de ovenspanning met ca.

0,05 V/j a ar toe, en moet de ov e n om de 2 jaren -een enkele maal

3

jaar-ui t bed r~f ge n om e n wor de n en ge r epar e e r d.

Om dit indrin gen echter zov ee l mogel ~k te voorko û,en wor d t de warm

-te isolatie der oven zo uitgev oer d, dat aan de wan d e n het electrolyt

---~

7

-Ze verrr,indert het vervluchti gen van de fluoriden en de aantasting va n

de anode door de buitenlucht.

TerwUI de eerste oven s sta~r t t e n me t een ca p acit e i t van ca. 50 0 0

A,

was dit vlak voor de l aat ste oorlo g al op gelop en tot 30.0 0 0

A

.

Tegenwoordig pa s t men ovens toe va n 100.000 A 10 ),

t

erw~l

reed s ove n s

geb ouwd z~n voo r 125.000

A

.

De hoge stroomsterkten hebben echter weer

een hogere temperatuur in de ka t ho d e tengevol ge, en veroorzaken boven

-dien ste rke ma g n e e t v e l d e n.

Hi e r d o or ~e r aak t he t Al me t aal opp e r v l a k in be we g i n g, wat resul teer t

in veranderende electrode af s t a n d e n , en êaarmee in energieverliezen .

BU de bouw van de oven mo e t ~i e rme e de rh a l v e re ke ni ng ~o r den gehouden .

0

- - -- - - - -- - - - -0

De productie capaciteit der fabriek. i •

De wereldprod u ctie van aLunrini um nam van

'

49~

met

200.000 ton Al, waarv an i n Euro p a 60.10 0 ton 2).

ca.

In Noo r wegen en Italië, de groot s te eur ope se produ c e n t en , steeg de Al

pr o duct i e me t ca. 11. 0 00 ton.

In datzelfde ja ar ste e~ de were l dpro du c t i e van A1

20

₃

met ca.

620.0 00 ton (i n Eur op a 22.0 00 ton).

Gez i e n deze cJfers zou een n~euwe fabriek in Noorwegen zeker 10.00 ton

kunnen ga a n pr o du ce re n.

Een an d e r e factor: de be s ch ikta r e hoevee l heid electriciteit speel t

echter ook een rol hU de vaststel~ing va n de jaar p r o du c t i e.

De centrale di e dit moet l e v ere n , heeft een capacit eit van 10

5

kwh

F

) .

Dezeffiergie wo rd t ho ofdzake l~k gele v e r d aan de E.F .F. Ltd in Sauda.

Voor een eventuele Al pr odu c t ie was nog 10

%

van de totale capaciteit ,

zonder uitbreidinge n, continu e leverbaar.

Voorlopig moeten

Wü

dus de pro du ctie bep e r k e n tot 10

4

kwh, wat

overe enkomt met ca. 5.000 ton Al/jaar.

0

- - --- - - -0

8

-11 ) Bouw der oven

De oven, waarin de electrolyse plaats vindt, bestaat in principe

uit 2 onderdelen:

I het kathode gedeelte

11 het anode gedeelte

I In de praktUk zJn voer de kathode twee uitvoerings wijzen mogelijk:

a een oven met een gestampte kathode

b een oven met een blok kathode

a. De ovenbodem wor d t met kiezelgoerstenen geïsoleerd . Hierop wordt

een laag electrode materiaal, dat pl a s t i s ch vervormbaar is, gelegd die

vastgestampt wor d t. Dit materiaal be s t a a t uit een pek -kooks massa, me t

een samenstelling die Q08r

ae

verscr.illende fabrieken geheim wor dt

gehouden.

\

_.~

/

_{b. De kool blokken, f~r~a~riceerd, samenstelling geheie , worden naas t}

el k a ar gelegd op de gei soleerde vloer . De sple ten tussen de bl okken

worden opgevuld met een speciale vervormbare koolstofmassa.

Het maakt niet ve e l uit, we l k e kathode gekozen wordt. Gezien he t

feit, dat de fabriek in Noorw efe n staat, waar veel fabrieken voor Sö

-derberg electrodeQateria~lstaan, is de voorkeur gegeven aan de gestaep

-te kathode.

Bovendien zJn deze iets go e dk op e r (

cU

een oven van 30.000 A ca. 10-1 5% 12)

Een nadeel is dat bD het stampen, het kathodemateriaal uitgebrei d

,- ',I

v.20rgebrand moet worden. Dat er b.j cie ingebruikneming een onaangename

walm zich ontwikkeld mag, b~ een ge s l o t e n oven,geen bezwaar heten .

11 B~ het anode~ gedeelte kunnen w~ ook twee typen onderscheiden:

a. de voorverhitte of blokanode

b. de continue, zelfbak ken de of ~öderberg electrode .

a. In een aparte fabriek is het electrode materiaal, bestaande ui t pek ,

teer en petroleumkooks, tot blokken Ván bepaalde af~etingen gebakken.

Deze blokken '!"lorden met vier te gelijk in een ophanginrichting va n de

oven gemonteerd.

b. De electrode kool wordt in een aparte fabriek gemaakt en naa r de

Al fabriek afgevoerd in pakken van 30 kg. Deze pakken worden in een

ijzeren trechter boven de cel gegooid. T0dens het proces zakken ze naar

beneden en verweken dan, door de warmte van de oven. Nog lager gekomen

waar de temperatuur weer hoger is, hakt alles samen. De electrodemass a

heeft nu dus hetzelfde bakproces ondergaan als de blokanode in een

- - -- - -

--

9

-Voo r- en nadelen van de SBderterg anode.

7)

De vo or d e l e n van een 3ö d erbe rg anoae t .o . v . een blokanode z~n :

,r SBd e rbe rg electrode

Ge~n montage arbeid

Con t inue el ec t r o de

St r o omon de rbrekingen tot

max.

6

uur

De ontstane gassen kunnen gemakke

-lDk afgezogen worden , wa ardoor èe verliezen aan st o f terug gewo n n e n kunne n worden.

bloke l e c t ro d e

montage vraa g t arbe i d

verwissel en geeft op o n thoud

stroomonderbreking to t ma x.

3

uu r .

ov e n s me e s t a l open , niet ge ma k k e

-lUk di cht te co~ru e re n. El e c t r o

-lyt verliezen (F ) naar de bu i ten

-lucht. Sc h ade aa n vee , land e.d.

mo e t worde n ver g oed.

Le n dichte oven he ef t min d e r warm- alle afgevoerde war~te komt in de

teu itstra li n g naar de fabrieks h al. fab r iek sh a l te r ec h t . Ook de sch a

-VerNar mde gasse n word e n af g evoerd . óe lJke gass e n.

De nad ele n va n de SBde rb e rg elec t rod e t .o .v. een blokano de ~~n:

Söde rberg electrode

Moe i l~k ins telbaar

Elec trod e mat e r i aa l van ge ri n ge re

kwaliteit geeft groter e ko ol sto f

-co n su mp ti e

Valt de s t.r-oon.voor ai ening éedeel

-t elijk uit, dan moet de ove n he l e

-ma a l stop g e zet worden.

Bij het in~e bru ik nemen van de

ove n ku n n e n door teeronLik keling

explo s ies on t s ta a n

blokanode

makke l~ k i n st el baar

gerin~e kools t ofc on s ump t i e

.Dij ge d eel

t

eLiike stro omvo or z i e n i n g \ "? ;.{

.<a n de oven doo rwe rken door een \~(:

to

of mee r bl okk en ui t te schak elen. _t

-D~ het ingebru ik neme n moe t n auw-keurig gewaakt word e n vo or

over-belas t i ng der bl okk e n.

-ne t bl~kt in de prak ttk, dat bU kleine stroomst er kten -tot 40.0 00

A

-de blokanod engoed voldoen. Daarb ov en word en SBderbergel e c t ro d en ge

-kozen.

~'\ .

\

- 10

-De Söd e rb erg el e é tr o d e? )

Oors pronkel~k montee r6 e Söderberg ~ ano d en per oven. De middelste

straa ld e echter tevee l wa r mt e ui t en cor ro d ee rd e da ar om te makkel ijk.

Na experi ment en met 2 anoden pe r ove n , we e s de prak tijk uit, dat ~~n I .. '

anodige ovens he t llie es t eco n omi sc h zJn en met de ge r ing st e installati e -kosten.

13

)

De str o omt o e v o e r aan de anode ge s ch i e dt doo r pennen, die in de

an o d e k o o l wor den ge st ok en:

a.. van opzij

b. van bov e n

a. Kor t na de ontwik~eling van de Sö d e r berg a n o d e werd de str o om st e e d s van 0pz J aangev oer d. Dit vereiste, om constructi ev e redenen, een vier

-kan t e anode. Opdat de va s the i d ni et te klein wo r d t , en de stroomtoev o ~

rende pennen niet onh ande l baer (gr oo t) word e n, ma g de anode niet br e d er dan ca. 1,10 m zijn. Ei erme e z~n ca paciteit en stroomdich t h eid der oven

bepe rk t .

b. De ze bep erk ing k~nnen niet

h

U

toevoer va n bo ve n. Ov e ns met stroom -to e v o e r van op z ij hebbe n eEn ca~acit eit va n maximaal van 30

à

40.0 0 0

A

.

Terw~l reer s ov ens met een cap ac i t e i t van 125.000

A

[ec ou wd zijn met stroomtoevoer va n bove n.

Hi e r bU bl eek vo or al de ronde vorm guns t ig:

1e. omdat de app/ vel . verho u d i n g klein e r o r dt, zeda t mi nde r warmte uitgestraald wo rrit en de af brand ge r ing e r is.

2e. omdat de omtre k / epp verho udi n g gunst ig e r wor d t , waar doo r de str o

om-W3

I . h .

dichtheid ve r laag d kan worden, wa arme e e ectrlsc een er gle sparen.

3e. omdat de even afscherring ve e l eenv o ud ige r wor d t .

De moderne ove ns , met ee n c~ rac it e it gr ot e r dan 50 à 60.00 0

A

hebbe n daarom ~~n ronde Sö derb erga n ode met stroomtoevoer van boven. De pin nen, die deze stroo mt o ev oe r verz orgen, wor d e n tegel ~kert~d gebru i k t om de anode op t e hangen en de ele ctrode afstand te regelen.

0- --- - - - --- - - -0 De react i e aan de katho d e.

Vroeger interpreteerde me n de ga ng van de elctrolyse zo, dat er ontladin g va n het alkali metaal ion plaats vond. He t ontstan e metaal reduceert da n de, door dissociatie van A120~ ontstane aluminiumionen.

- 11

-Ui t metingen van de ontleuin gs pctentialen van Na

3

AIF

6

,

K

3

AIF

6

en

li

3

AIF

6

in aan- en afwe z igheid van A120

3

,

bleek, dat deze ona f h ankelDk

was van het kation , maar ni e t van de tempera tuu r .14 )

Teg2n woor dig neemt me n dus aan, dat Al toch het ee rs t e ontle di ngsprodu c t

is. Het Na kan wel ontsta an, dus ontl a cen worden, al leen of tez a men met

Al , wa nn e er btzondere om sta n d i€~ e d en optreeen. 0- --- - - --- - - - --0 De rea ctie aEn de ano de. ~oewel is he t toc h . 111 de str oom in de smelt door AIF~ ge tra nspor tee rd word t , ._ne I III d '1'5) t A 02, at ont lee d wor d t . . ··..ïj kunnen on s he t ont -.» de anodenko ol . He t bl jkt

stasn ~an dit ion als vo lgt voorst ellen:

A120

~

~

AI0 2 1 + AlO+

~

AI0 2 1 + 1 1 2Al 0₂ ~ Al₂₀

3

+ 2 02 + 2

e

De zo vrJkome nd e zuurstof oxyde ert dan

+

Al+++

dus, dat ve rschi l l e n d e Al -

°

verbi ndingen in de smelt aanwezig zijn.

Deze rea ge r e n don we e r De t de aanwezige fl u or waarb~ Al-O-}' ve rbindin gen

~

t I . AIO

~

3

-

AlG

~

(Al

~

\

9

-

16 )

onL S aa n a s. 2f2 _{en '2~4} f

S

)2 •

Hi ermee wordt de samenstellin g van he t ba d, en de stroc m ~ele iding noga l

ge con.pLtceerd,

1en pu n t va n discu s sie is ook steeds gewee s t , of CO

2 of CO he t pri - '

mai r e oxy da t ie pro du c t bD de anode react i e is. lege nwo ordig neemt men

aan, da t , on afhankel ijk va n he t stro omrendement, de kool geoxydee r t word t

tot CO

2. Dit ga s kan da n do or de optre dende fog ger educ eerd worden tot CO, wa a rdoor het stroo mrende ment kleiner dan 100

%

wordt.

Tot de~e zienswJze heeft ook bjged rag e n het feit, da t b~ labora tor i um

-experi me nt e n het gewi chtsve r l i e s va n de anod e onafhank elijk was va n het

st.r-oo mr end ement en st e e ds gel:jk aa n he t verwachtè gewich tsve:rlies bij een

stroomrendeme nt van 100 %. 1

5)

0- - - ---0

De afstand der electroden e~ de stroc~dic ht heid.

De funct ie van he t kryol i e t is al s pplo s middel te di e nen voor he t

A1

20

5

•

~r moe t du s w?rm te aan de ce l toe ge voe gd word e n , om he t kry ol iet

in de vloe ibare fa s e te houden. ~ovendie n mo e t de hoeveelh e i d gr oot ge

-noeg zUn. Ande r s zou de tijd tu s s en het optre den V2n he t anodeä ffe ct t e

kort zün, en de oven onr end s oel.

~e n zou gen ei gd ~Dn,

verlies te vcorkolli en.

12

-Dit is echter onmogelUk, da2r verschillende, elkaar tegenwerkende fac -toren een warmteontwikkelin g veroorzaken, die noodzakelijk moet word en afgevoerd.

Onderstaand tabelletje illustreert dit.17)

Spanningsval en ge di s s i p e e rd e wa rm t e bij een 40 kA oven.

Volt kW 1 electrolyse 1

,

7

68

2 anode effect 0, 2

8

z _{anode kool 0,45 18} ./

4

kathode kool 0,45 18

5

ohmse we e r s tan d 1,6 64

6

overtangs weerstanden e.d, 0,4

16

Som 4, 8 192

Wij zien hieruit, dat de fac toren 2 t/m

6

de spannin gs- en dus

vermogensverliezen aangeven. i/J mo e te n dus in ieder gev a l de spannings

-verliezen in de electrisc he le idin gen zo ge r ing mogel Uk maken. Bij

3

,

4

en

6

wordt dit be p e rk t , door de mat eriaalkosten en de onvermijdelijke spanniggsverliezen bij contact pu n t e n.

He t blijkt echter, dat de gr oo ts t e spanningsval optreedt door de ohmse we er s ta n d van het electrol yt. Om deze te verkleinen, zou d e n wij de afstand 1 tussen de electro de n kunne n verminderen. He l a a s neemt het stroomrende ment sterk af , wann e e r 1 kleiner wordt, vanwege de meta a l -fog. In de pr ak tij k blUkt dat 1 ~

4

cm, zodat de meeste ovens we rken bij

1

=

5

cm.

Ook de stroomdic htheid ku nn e n wij niet naar believen verkleine n.

Een la g e stroomdic hthei d impliceert een gro te oven en ovenhuis , en

ge e f t bovendien moeilijkheden met de stabiliteit van de Söderberg elec -trode.

~e rkte men in he t begi n van dez e eeuw met d = ca. 1,5, te g e nwoor d i g

18) dank zij de Söde rb e rg electrode, komt men al tpt d = 0,8 - 1,0.

0---

--- -- - 0

)

i

\ ,

,"

13

-~

e t

anode effect.

7)

Ee t ~no d e ef fect is een ver sc hUnsel, d~t typerend is voor ue AI

-electrolyse. Aan de anode wordt kools to f Ge ~ xy d e e r d door de zuurstof afko[lsti g van het A1

20

3

•

Is echter Al20

3

concentratie ter plaatse te ge r i n g, wat meestal wi l zeg gen, dat he t bad uitgeput is, dan treedt aa n de anode een ander reactiemech ani s me op, waardoor vrU fluor on t s t a at. De F r eag e e r t met de anodekoolsto f tot CF₁ en verdw~nt als de andere

gasse n . Er on

t

staa.t een isolerend gaSlaagje, de smeli;-bevochti gO e

anode niet meer, zodat de badspannin g plotseling toeneemt t o t ca. 40 Volt. In het bedrUf is dit een zek er teken, dat nieuw A1

20₃ aan de oven

moet wo r d e n toegevoegd.

Afhankelijk van de gr o o t t e va n de oven, komt het effect 2

à

4

maal per ~t f h.J. 11ke!9"

dag voor. He t duurt meestal ma ar enkele minuten, natuurIJk van de ge

-oefendheid de r bedieL ing.

Do o r een lamp, die t~de n s het opt r ed e n van lie t anode ef fect, t .g .v .

ce verhoo gde spanning gaat bran d e n , pa r a l l e l me t de ove n te schakelen , worden de arbe i d e r s gewaars chuw d.

Is de Al

20

₃

t o e v o egi ng ge a u t oma t i se e r d, dan maak t me n wel gebru ik van een hulpanode , die de lamp al doet bran d e n, voordat het bad geheel

uitgeput is. Dit voorkomt dan veel

fluO~fnergie

-

en tijdverl i e s.

0

- - - - -- - - -0

Ma t e r ia a l b a l a n s totaal: In: Al 0_..., " 1062 kg/u u r ./ Na

₃

AI F

6

28 kg/uur AlF 21,24 kg/ u u r

6

anodenk ool 3; 0 kg/uur Uit

Al

5

56

kg/uur

"

- 1

4

-Ma te ri aalba lans voor F. In:

28

kg [ a_Al F , k.o .m. :; 0

21

,2 4

kg AIF

3

k.o .m. totaal ri t als Na

3

AIF

6

als f l u o r i d e in he t gas totaal Ma t e r iaa lb al a ns voor Al . In:

1

5, 21

kg F/uu r

1

4, 42

kg F/u u r

29

,63

kg F/uu r

1

9,7 6

kg F/u u r

9,

87

kg F/uur

2

9 ,63

kg F/uur

10

62

kg ruw A1

2

0

3

k.o .m.

556

,8 1

kg Al/ u u r

2

1 ,24

kg AIF

3

k.o.ru.

6

,83

kg Al /uu r

28

kg Na

3A

I F

6

k.o.m .

3

,60

kg Al/ uur to taa l

567

,211

kg Al/u u r Vi t

afge tap t

556

kg Al /uu r

al s oxy d e en fluo r iden in het gas

6

,56

kg Al/uur

als Na AlF

4

,68

kg Al/uur

3

6

5

67

,

24

kg Al/uur

Same n s telling va n het ge b r u i k t0

A

I

~O~

1):

<::. -'

99

,30

%

0

,35

%

0

,05

%

0

,03

%

Al 20

₃

:fITa 20 CaO Si0 2 Fe 20

3

vl u c h ti g e bestandoelen 0,02 ;{

0

,25

%

1

00, 00

%

Samenstel l ing van de anode ga s s e n:

Fe 20

3

0

- --- ---0

Al 20

₃

H

F

+ teer, Si0 2,

S

03

en 2;

62

,0

mg/lil/

5

1 ,9

mg/m

3

Verbranding anoden kool (80

%

CO 2 + 20

%

CO) 2.103.000 - 15 -'!/a r mtàbalans El e c t r i s c h e energie totaE.l in ltea l 6.1 2 1."6 0 0 10.224.6 0 0

n

in

%

79,4 20,6 100 ene rgie , nodig voor de react ie opwarmen va n

A1

20

₃

,

AIF

₃

en Na 3 ~l F 6 ~varm e n anodenkool ( t,~ ,

\

smeltwarm te Al F) en Na 3AIF6

verwarming van de ano den gas ~e n

afkoele n van Al overige warn.t e, afge g even aan de cm

€<?v

:"p.

totaal

0

-

-

- -

- -

-

-

-

- -

- -

0

4.141 .800 40,5 180.000 1 ,8 70.000 0,7 4·500 (0,04) 4.960.00 0 48,5 120.0 00 1,2 748.300 7,3 10.2 24.6 0 0 100

- 1é

-Toelichting op de snecificatie van de al u mi niu mf a h r i e k.

d

=

0

, 52

ver'tiezenl~jk e n

belang het produ c t

1/dl van

4

,0

x

0,7

88,2 '7~. dl +

6

,85

0

,

7

1/dl

x S • Dit heeft een maximum bij

r

2

,6

met

E

=

3

6

, 1

%

en

r E

r

valt. Aangehou d en is da~rom d = 0,85

6°d l

=

4

, 25

S

_r

=

9

1

%

en

E

_r

=

3

3

,

3

%

.

~

r

70Dit betekent b~ I

=

5

cm wat technisch niet te

)

.

_

~"

J

_ l

-

--

'

-

r

goSr ~"-~5.. Technisch is J I I I 1 1 r 1 I I I I I I

f

i;

xf,.

I

EI'

Voor het energie- en st.r-oomr-end ement der electrolyse kunnen wij

afleiden:

19)

30 •

I

s.

.3

Sr

I

Er

e11 hu" tW<,>dlLc L;-

afA.

V·HI

Voor dl

4

,2

5

is de syan~ings v a l over de smelt uit te rekenen.

(1/_"'0_{kry o l ie t} ~ ,~5 ohm cm)

I 1

Esmelt =

I

x

R

=

I

x

r

x

0

=

f

x 0 x

1

p

x dl 1

,

9

V

De smelttemperatuur va n he t bad is afhankelijk va n de samenstelling.

20

)

ALO~ =

0

,5

%

L )

'!c:l€ e~s de figuur is :;~j bJ

ca. 990

°c

'l'oe v oegen van Ca J<' 2 verlaagt deze met

rui m

30

°C. Dus de bad temperatuu r

moet ztn 960 °C.

f

2 t>"' - - _L . - _ ' - - _ ' - - - ' ' - - - - ' _ - - ' o

s-,.

I , ol" JI -J)... ~·'n,zlt"t:"" ..,~, ,;.h. h....c( ·'fh. v d . Jc.m' Y> .ft:ell j ", .5 I ,

- -- - - -- -- - - _L

17

-Uit E 2,337

-

5,

65

x 10-

4(

T

_-

1000) 21) Al 20₃ 10-

6

( T

-E CO 1 ,0276

-

2,7 5 x 1000)

•

₂ 10-

4(T

E CO 1,0417 +

4

,/

5

1 x

-

1000) met T (960 + 273 ) ok = _{123 3} ok vi. dn en WIJ., 1,09

V

E CO = 1,19

V

1 ,11 V

Deze waar den, be r e k ent ui t

Voor 80

%

CO

2 en 20

%

CO in de an o d e ga s s e n wo r d t ECü2-CO = 1,1 Volt

(literatuur: 1,12 V en 1,07 V).

De ontledingspot entiaal ~or d t du_. ~_{~ ""A1}" -

E

20

3

CO2 - CO

me ti n g e n , k l o pp e n niet met de waar d en, ge v orld e n uit de Thoms onsen

ver-gelijkin g:

E

AI 0

2

3

Q

0,2 3 9 x n x

F

waarin Q = 190,1 k Cal vo or Al + i:02~

t

A129~ + Q

.»

F

= 96500

C

en n

3

a Wij berekenen dan

E

= 1,65 V 2,75 V en dus de ontledingsspanning

Het anode effect duurt ca.

5

mi n. en treedt om de ca.

5

uur op.

Het gee f t een spanni ng s v e r h og i ng van ca. 35 Volt. Da a r de stroomste rk t e

tegel J kert ijd tot bUna de halve waarde af n e e mt, be r e k en e n wij voor één

uur ge mi d d e l d een sp a nn ing s v e r h og i ng van 0,3 V •

•

•

- 1 -Hoofdstuk 11 De aluminium raffinage• Inl ei d in g.

7)

Bij de be reiding van Al op electrochemische w~ze , komen de on zui-verheden van het toegevoerde AlrO~, van het kryoliet, en van de elec

-L ./

tro de (anode) in het afgescheiden Al. De zuiverhe id hier van ligt dus

gewoonl~k tu s se n

99

,5

en

99

,9

%,

hoewel O\j een goed werk ende cel z

ui-ve r de r Al te bereiden is.

Omdat de anticorrosieve eigensc h ap pen van he t Al progressief to e -nemen met z~n zuiverheid, heeft me n al ga u w pogin gen in het werk ge -steld om de verkregen Al te raffineren.

Alu mi n i u m is evenwel zo reactief, en he e f t zo 'n hoog kookpunt (2 500oC), dat het niet geraffinec;rd kan ~o r d e n door de conventionele methoden , als gecontroleerde oxidatie der verontreinigi n gen, electrolyse in wa -terige oplossingen of destillatie.

Jarenlang heeft men ge z o c h t om ge s ch i kte raffinage methode n te vi nden• Men loste het Al op in kwik. De verontreinigingen blJven da n als vaste bestan dde len achter. Ze wo rd e n afge filtreerd waarna het Hg doo r dest i l -latie verwDd e r t word t . Dit bleek he t zwakke pu n t te ztn: bD 6500-S 0 00C em 15 mmHg wa s toetre den van zuursto f haast niet te vo orko men.

Men verving da9rop het kwik door lood. Het Al lost hier in bij 100 00C op, om bD afkoelen weer uit te kristal l iseren . Helaas bleek het lo odg e -halte van het Al tenminste 0,1

%

te zijn; waardoor het proces nie t toe-pasbaar bleek te zDn.

Ba r e n di t ~e t h o d e n van physische aard , op chemische basis trachtte men he t Al t~ raf fineren door toevoe g en van kg aan gesmolten Al . Bij het afkoelen ~Jrd e n dan de verontreinigin gen Fe, f n, Cr , Ce, Ti , V en

Ma als aluminiden afgescheidèn en he t Si als kg

2Si.

Bij de hieropvolgende vacuum destil latie vervluchtigen het Zn, Cd, Ca ,

Bi , Pb, Ba en Sb en blijft Alr Mv __c:. met Cu, Ni en Sn achte r . Het Mg kan

~c:.

dan we g g e n ome n worden door toevoegin g AIFz:

.J

3

Ivlg + 2 AU'3 -~

3

Mg F 2 + :2 Al

en da ar Cu, Ni en

S

n

praktisch nooit in Al voor k omt , houd en WD dus het zuivere Al over .

..

..

•

- 2

-In derè aa d bleek dit proces te c h n i s ch en comme r c i e e l uit te voeren

te z~n, ~i t s vo or het ~g als drager, magne s i um schr o t werd gebr u ikt ,

om tege lijker t Ud het kË te raffineren.

Hie rm ee ba at de aant re kkelUkheid va n dit proc~s tel o or.

Een me t h o de die in de toekpmst mogeiJk va n bel ang wo rdt, is die

der SUbo xyden.

6

)

Mome nt e e l blUf t er nie ts anàers over dan het te raffineren Al opnieuw

te ele c t ro ly s e ren.

0

-

- - - -

- -

- - - -

0

Beschr~ving van eni~e 2rocessen.

:t

mo e t e n he t Al dus an o d i s c h op l os s e n en vervolgens weer kathod is c h

neerslaan, ~e h e e l analoog aen de zuivering van Cu en Zn in wate r ig

mi li e u.

N

u

zUn de beide el e c t r o à e n echter vl o e i b a ar, ges ch ei d e n doo r een

vlo eib aar tu s se n electrolyt.

B

U

deze

3

lage n ra f f i n age bevindt de anode zich ~nder i n de ce l .

Hoopes pa ste dit het eers t

toe~2)

Het elect roly t bes t on d alleeen uit

flu oride n en de badtem~eratuur was ca. 10 0 0 oe. Dit was zo ho o g, dat

de wanden van de cel snel aangetast ·ee rde n. Bovend ien was het versch il

in s.g . van de dri e la€en te gering, waardoor de gemiddeld e zui ver

-he iqhan het ge ra ff inee rde Al te laa g kwa m t e ligge n.

Daar om i ebru i k t e de Aluminium Industr ie A.G . te lJeuhausen, Zwi t

-serla nd een ander electro l yt samenstelling.2 3) O.A . werd eaF

2 toe g evoeg d,

waardoor geen moeil~kheden mee r we rd ondervon den met de elec tr i s ch e

isol a t ie va n de cel . De geleidbaarheid va n de cel is echte r vr ij la a g

en de (kathode) gra f i e t consumpt ie is vrij hoog. Deze nadel e n hee f t he t

Gad e a u pr o ces niet , zodat vo o r ons pr o ces sch e ma een Gadeau cel i s ge

-kozen.

Het Gadeau

p

ro c e s~4 )

..

a:

~

f!. z:

~

AI

e

= ~l

J

::

.-n-~~A..e.--/

6=

d=

1=

~!

=

~M

L,.e>ü

­

~&

~ /l>~

.

1

'/

;.t.I'fL-l-

-

V)/

,-t

'...;

1-.

tA

I t.t.. Via staaf A wo r d t de

el~trische energie to e

-gevoerd aan de gra f ie t

-bodem, die weer het

electrische contact

me t het Al verzorgt .

Hie r wordt het Al opge

-lost, dat, onde r invl oe d

van het elctrisch e vel d

naar de katho d e word t

ge t ran s po r t e e r d. ni e r neemt he t Al ++ + zUn electronen weer op,

..

..

..

zodat via de ge r~ffineerd e Al l a ag en d9 gra f i e t kathode, de electrische

stroom af kan vlo eie n. Tegen aantast ing door de lucht , i .v .m. de tempe

-rat ur en, wo rd t de kat ho de, welke uit ze er zuiver [r a f i e t moet be st aan,

omgeven door een laa g al umi n i u m blik•

De anod e is he t veron tr ein i g de Al, waar Cu aan toegevoegd is om

een hoog s.g. te ver krUg e n. De anode lege r i ng rUk t tijdens de el ectr o

-lyse aan met verontreinigingen, nl. d9 me e r electroposit i eve besta nd

-delen, als ijz e r , sil ici u m en ~angaen. Wordt he t ge h a l t e aan Fe ~

4

%

,

dan beg i n t Fe Al 7 ui t te kri s ta l lise r e n. De ano de is dan niet lan ger ge

-.)

smolten en Fe bew e eg t zich na ar de kathode toe. 1e n aanr Jken me t Si is

vack gew e n s t , da ar hi e rm ee het ~m el tpu n t ook daalt.

De me e r electrone gatiev e veron tr e i n i gi n gen wo r d e n me t he t Al, ui t

de anode op gelo st, en komen in de sme l t . De me~ste kun nen daar ge e n

kwaad, doch he t Mg en Zn we l . He t ig verlaagt het s.g. va n de middell aag

te veel en wor d t eve~al s het Zn , aan de ka t h o d e afg e s c h e i d e n.

De gro o t s t e wa rm t e e n tw ikkel ing vindt nat u u r lijk we er plaats in de

electrolyt laag. Dit is da ar om zo jamrrer, omdat de omzet t ing

Al

-+A

l +

~A

l

bUna ge e n ener gi e vraa gt, zodat al deze wa rm t e we er aan de omgev ing

afgest a an wordt.

De same n s t e l li ng va n he t ba d mo e t steeds nauwkeurig ge cont rol ee r d

worden. Tree dt een afwijking op, dan dient zo snel mogeltk gec o rrige e r d

te wor d e n; me e s ta l door ee n mengs e l van AIF

3

-

NaF en Na Cl - Ba C12 t o e

I :-=":'-. ~l, I .__..J, : ! ! ! _.._-._---

~.-_-~-•

•

\

4

-AICl

3

is nl. zeer onhandelba ar. Di t electroliet is echter ve e l mind er

agres sief, zodat magnes iät stenen voor de is o l a t i e gebru i kt kunnen

wo r d e n.

Tijdens de electrolyse ox yd e ert ook enig Al tot A1

20

3

•

Daar dit

on-oplosbaar is in de smelt, rroet dit dus op ge z e tte tijd en verwUder t wo r -den.

0-- - - -- - - -0

Mat e ri a a l b a l a n s. In:

Al (99 ,5 'l'~) 8,26 kg/uu r

electrolyt mengsel 0,33 kg/u u r

Cu 0,025 kg/uur gr-s.fá et 0,29 kg/uur Ui t : AI(99,9 9 ~~ 8,2 1 kg/uur electrolyt

0

,8

3

kg/u u r

..

_{Cu 0,025 kg/uu r} grafiet 0,29 kg/uur Vl armt e b a l a n s .

electrische energie 149040 kcal /u u r

ve r ora n d i ng grafie t 2340 kc a l /u u r

tota a l 15 13 80 kcal/uu r

opwarmen Al 150 0 kcal /uu r

opwarmen electrolyt + Cu 150 kcal/uur

smeltwarmte Al 650 kcal/uur

afgegeven aid omgev ing 1490 80 kcal/uu r

to t a a l 15 13 8 0 kcal/uur

•

j , - -- --_...

L I T E R A T TI U R L IJ ~ T

Pearson

Ul lma nn

The Cre~. nackgrcu n d of t~e Al. Indust ry.

The Royal Institute of Chemistry, Lect~res , ~o nogra ph s and

reports

1955

no.: .

Ul lma nn s En c ykl op ä d ie der Techn i s ch e n Chemie, ~~ n c h e n-Berli n

1

9

5

3,

band ~ , blz

33

4

-

356

.

Ki r\:-Ot hmer ~ncyclopedi a of Chemi ca l Te chn o l ogy Vol.I , New York,

1

947

,

blz.

591

-622 .

1. Pearson, blz.

3

.

2

.

Ullma~n , 8lz.

358

.

I I "

l

•

~ . /

.

4

.

5

·

6

.

7

·

8.

9

·

1

0

.

1

1 .

1

2.

1

4.

1

5

·

1

6

.

1

7

.

18

.

1

9

·

20

.

2

1.

22.

23

.

24

·

P. Röntgen, H. Borc h e r s , lI:etEtlhvirtsschaft.11. ,

(1

933)

43

1

.

P. Rön tgen, Aluminium 23,

(

194

1)

12

1

.

H

.

Groth e , Erzmetall

1

,

(

1950) 21

3

·

Vllmann, blz.

353

.

Pearson , Ullmann, Ki rk-Othme r .

E. Pruvat, Alluminio

22

,

(

1953) 706

.

1. Ferrand,

J

.

four élec.

60

,

(

195

1

) 92

.

Cham, Eng.

62 (1955),

1'1,a,y blz.

1

17.

Ullmann, blz.

3

35

-

338

.

Vll ma nn, blz.

336

.

Ullmann, blz.

336

.

J.~. C~thb er tson and J. ;,a dd i ng t on, Irans . Faraday Soc.

32 (

1936) 745

.

Fears0n, bLz•

5

1

.

T. ?örland,

u

.

5t oregr a v e n, S. Drn e s All umi rr i o

22

,

(195 ~)

63

1.

Fe ars on, blz.

5

8

.

B. Luz zato, J.lv;etaljs ,

1

68

,

(1950 ) 105.

Pearson, bl z.

58

.

C.L .

~

ante

ll ,

Industr.

0

l

ectrochem~;{lz

.

489

.

\/ Handb. d. Techn.

~lectr

och

emie\

band 111, 2 tafl . blz.

1

70

.

U.S .P .

1

,5

3

4

,

317

- 1

,

5

34

,

)1 6

-

1

,5

34

,

320

-

1

,5

:: 4

,

322

,

1925

·

Bi os ~i na l Report No.

1

757

en B.F.

469

,

3

61

.