DE1250131B - - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. CL:Int. CL:
C22dC22d
Deutsche KL: 40 c - 3/12 German KL: 40 c - 3/12
Nummer: 1 250 131Number: 1 250 131
Aktenzeichen: J 23064 VI a/40 cFile number: J 23064 VI a / 40 c
Anmeldetag: 29. Januar 1963Filing date: January 29, 1963
Auslegetag: 14. September 1967Opened on September 14, 1967
Die Erfindung betrifft die Verwendung eines neuen Produktes in den Elektrolysebädern der Aluminiumgewinnung. The invention relates to the use of a new product in the electrolysis baths for aluminum production.
Das Erzeugnis besteht aus Natriumlithiumfluoraluminat, in dem Natrium, Lithium, Aluminium und Fluor in passenden, im voraus festgesetzten Prozentsätzen enthalten sind. Es kann in den Elektrolysebädern der Aluminiumgewinnung direkt eingesetzt werden, um die Betriebsverhältnisse der Bäder zu verbessern und ihre Betriebskosten zu senken.The product consists of sodium lithium fluoroaluminate, in which sodium, lithium, aluminum and fluorine in appropriate predetermined percentages are included. It can be used directly in the electrolysis baths for aluminum extraction to improve the operating conditions of the baths and reduce their operating costs.
Aluminiummetall wird heute ,industriell durch Elektrolyse von Aluminiumoxyd (Al2O3) gewonnen, das in einem Bad geschmolzener Fluoride gelöst ist. Diese Fluoride bestehen aus Kryolith (Na3AlF6) und Aluminiumfluorid (AlF3). Die Aluminiumoxydkonzentration im Bad beträgt 2 bis 6 Gewichtsprozent.Today aluminum metal is obtained industrially by electrolysis of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), which is dissolved in a bath of molten fluoride. These fluorides consist of cryolite (Na 3 AlF 6 ) and aluminum fluoride (AlF 3 ). The aluminum oxide concentration in the bath is 2 to 6 percent by weight.
Zur Elektrolyse genügen theoretisch i,8 V; praktisch ist aber eine höhere Spannung (4,7 bis 5 V) erforderlich. Die zusätzliche Spannung dient der Überwindung der Zellenwiderstände, die durch den Anodeneffekt, die Elektrodenverbindungen, die Stromschienen und den Elektrolytwiderstand, der allein 1,9 V erfordert, verursacht werden. Um durch Elektrolyse 1 kg Aluminium zu gewinnen, werden etwa 18 kWh verbraucht, von denen etwa 40% zur Überwindung des Elektrolytwiderstandes dienen.Theoretically i, 8 V are sufficient for electrolysis; practically however, a higher voltage (4.7 to 5 V) is required. The additional tension is used to overcome it the cell resistances caused by the anode effect, the electrode connections, the Busbars and the electrolyte resistance, which alone requires 1.9V. To get through Electrolysis to gain 1 kg of aluminum consumes around 18 kWh, of which around 40% are used Serve overcoming the electrolyte resistance.
Bekanntlich nimmt der Elektrolytwiderstand bei Zusatz einer Lithhiinverbindung, wie z. B. Lithiumkaitonat, Lithiumhydroxyd, Lithiumfluorid oder Lithiumkryolith, zum Elektrolysebad ab. Dadurch wird der Energieverbrauch zur Erzeugung einer bestimmten Aluminiurr.rr.enge verringert, so daß sich ein beträchtlicher wirtschaftlicher Vorteil ergibt. Als · ■weitere Vorteile können die Stromdichte und damit die je Zelle erzeugte Aluminiummenge erhöht und die Erstarrungstemperatur des Bades gesenkt werden. Durch die tiefere Erstarrungstemperatur können die Zellen bei niederen Temperaturen betrieben werden, was eine geringere theimische Zersetzung, höhere Strcmleisturgen, kleineren Anodenverbrauch usw. zur Folge hat.It is known that the electrolyte resistance decreases when a lithium compound is added, such as, for. B. lithium caitonate, Lithium hydroxide, lithium fluoride or lithium cryolite, to the electrolysis bath. Through this the energy consumption for producing a certain amount of aluminum is reduced, so that gives a significant economic benefit. As · ■ further advantages can be the current density and thus the amount of aluminum produced per cell can be increased and the solidification temperature of the bath can be reduced. Due to the lower solidification temperature, the cells can be operated at lower temperatures, which means less thermal decomposition, higher currents, less anode consumption, etc. has the consequence.
Die Anwesenheit von Lithium in elektrolytischen Elf dem verursacht auch einige Nachteile: Die· Löslichkeit des Anjminivmoxyds (A1SO3) nimmt mit zunehmender Konzentration des Lithiumsalzes im Bad ab. Wenn das Natriumkryolith (Na3AlF6) in einem Elektrolysebad vollständig durch Lithiumkryolith ersetzt ist, ist die Löslichkeit des Aluminiumoxyds so gering, daß die Elektrolyse kaum noch möglich ist.The presence of lithium in electrolytic eleven also causes some disadvantages: The solubility of the animine oxide (A1 S O 3 ) decreases as the concentration of the lithium salt in the bath increases. When the sodium cryolite (Na 3 AlF 6 ) in an electrolysis bath is completely replaced by lithium cryolite, the solubility of the aluminum oxide is so low that electrolysis is hardly possible.
Demzufolge enthält der Elektrolyt normalerweise ein" Lithiummenge, die durch Zugabe von 2 bis 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise 3 bis 8 Gewichts-Verwendung von Natriumlithiumfluoraluminat als Badkomponente bei der AluminiumelektrolyseAs a result, the electrolyte normally contains an "amount of lithium which can be obtained by adding 2 to 20 weight percent, preferably 3 to 8 weight use of sodium lithium fluoroaluminate as Bath component in aluminum electrolysis
Anmelder:Applicant:
Societä Edison, Mailand (Italien)Societä Edison, Milan (Italy)
Vertreter:Representative:
Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt, Hamburg 36, Neuer Wall 41Dr.-Ing. H. Negendank, patent attorney, Hamburg 36, Neuer Wall 41
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Roberto Trupiano,Roberto Trupiano,
Gianpaolo Gambaretto, Mailand (Italien)Gianpaolo Gambaretto, Milan (Italy)
Beanspruchte Priorität:
Italien vom 30. Januar 1962(737), vom 1. Februar 1962 (1836)Claimed priority:
Italy of January 30, 1962 (737), of February 1, 1962 (1836)
prozent Lithiumfluorid, d.h. 0,8 bis 2,15 Gewichtsprozent Lithium, entstanden ist.percent lithium fluoride, i.e. 0.8 to 2.15 percent by weight lithium.
Bekanntlich ändert sich die Zusammensetzung eines Elektrolysebades mit der Zeit, da durch Schleppen im Rauch und Verflüchtigung infolge der hohen Temperatur (über 900°C) Bestandteile verlorengehen. Die Verluste stellen sich auf 4 kg Badbestandteile auf je ICO kg erzeugtes Aluminium. Daher ist es notwendig, durch periodische Zugabe der Badkomponenten die anfängliche Badzusammensetzung aufrechtzuerhalten. Bei der normalen Elektrolyse in einem Bad aus Natriumkryolith (Na3AlF6) und Aluminiumfluorid (AlF3) müssen diese zwei Bestandteile periodisch der Zelle zugesetzt werden. Wenn in Gegenwart von Lithiumsalzen gearbeitet wird, müssen auch diese periodisch zugesetzt werden.It is well known that the composition of an electrolysis bath changes over time, as components are lost due to dragging in the smoke and volatilization due to the high temperature (over 900 ° C). The losses are based on 4 kg of bath components for each ICO kg of aluminum produced. It is therefore necessary to maintain the initial bath composition by periodically adding the bath components. In normal electrolysis in a bath of sodium cryolite (Na 3 AlF 6 ) and aluminum fluoride (AlF 3 ), these two components must be added to the cell periodically. If lithium salts are used in the presence, these must also be added periodically.
Die periodische Zugabe eines Lithiumsalzes zu einem überwiegend aus Natriumkryolith bestehenden Bad führt zu Nachteilen, da an den Zugabestellen des Bades durch die örtlichen Konzentrationsänderungen des Lithiumsalzes örtliche und periodische Verminderungen der Aluminiumoxydlöslichkeit auftreten. Mit diesen Löslichkeitsschwankungen sind periodische plötzliche Änderungen der elektrischen Leitfähigkeit und der Dichte des Schmelzbades an dieser Stelle verbunden. Diese Erscheinungen stören das Elektrolysegleichgewicht so lange, bis sich wieder gleichmäßige Verhältnisse eingestellt haben, d.h. sich dasThe periodic addition of a lithium salt to a predominantly sodium cryolite Bath leads to disadvantages because of the local changes in concentration at the points where the bath is added local and periodic reductions in alumina solubility occur in the lithium salt. With these solubility fluctuations there are periodic sudden changes in electrical conductivity and the density of the weld pool at this point. These phenomena disturb the electrolysis equilibrium until even conditions have returned, i.e. that
709 647/461709 647/461
Lithiumsalz gleichmäßig im Bad verteilt hat. Hinzu kommt der weitere Nachteil, daß bei Zugabe eines reinen Lithiumsalzes zum Bad die Verflüchtigungs- und mechanischen Verluste des Lithiums sehr hoch liegen. Wegen der hohen Kosten der Lithiumsalze S ist dieser Gesichtspunkt für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens von großer Bedeutung.Lithium salt evenly distributed in the bath. Added to this is the further disadvantage that when one is added pure lithium salt to the bath, the volatilization and mechanical losses of lithium are very high lie. Because of the high cost of the lithium salts S, this is an aspect of the economics of the Procedure of great importance.
Es ist bereits bekannt, aus durch Aufschluß von kieselsäurehaltigen Tonerdemineralien mit schwefliger Säure gewonnenem Aluminiumhydrogensulfit, Fluorwasserstoff, Lithium- und Natriumchlorid ein Kryolithionit der Formel Li3Na3(AlFg)2 mit stöchiometrischer Zusammensetzung herzustellen. Der Einsatz dieses Produktes in Elektrolysebädern zur Aluminiumgewinnung wurde bisher nicht vorgeschlagen, auch liegt sein Lithiumgehalt hierfür unwirtschaftlich hoch. It is already known to produce a cryolite ionite of the formula Li 3 Na 3 (AlFg) 2 with a stoichiometric composition from aluminum hydrogen sulfite, hydrogen fluoride, lithium and sodium chloride obtained by digesting silica minerals with sulphurous acid. The use of this product in electrolysis baths for aluminum production has not yet been proposed, and its lithium content is uneconomically high for this purpose.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Badkomponente in Elektrolysebädern für die Aluminiumgewinnung, durch deren unmittelbare Verwendung die vorgenannten Nachteile des Badbetriebes beseitigt werden.The object of the invention is to create a bath component in electrolysis baths for Aluminum extraction, the aforementioned disadvantages of bath operation through their direct use be eliminated.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch.gelöst, daß als Badkomponente in den Aluminiumelektrolysebädern Natriumlithiumfluoraluminat in einer Zusammensetzung von 16,4 bis 32,4 Gewichtsprozent Na, 0,26 bis 5,13 Gewichtsprozent Li, 13,0 bis 16,2 Gewichtsprozent Al und 54,5 bis 62,3 Gewichtsprozent F verwendet wird.According to the invention, the problem is solved thereby that as a bath component in the aluminum electrolysis baths Sodium lithium fluoroaluminate in a composition of 16.4 to 32.4 percent by weight Na, 0.26 to 5.13 weight percent Li, 13.0 to 16.2 weight percent Al, and 54.5 to 62.3 weight percent F is used.
Dieses Natriumlithiumfluoraluminat ist keine mechanische Mischung der entsprechenden einfachen Fluoraluminate oder der entsprechenden Kryolithe, sondern eine chemische Verbindung mit besonderen Eigenschaften, insbesondere auch besonderen Gittereigenschaften. Diese Feststellung ist von ausschlaggebender Bedeutung, da die Erfindungsaufgabe durch mechanisch gemischtes Natrium- und Lithiumfluoraluminat nicht gelöst wird. Es kommt vielmehr darauf an, ein Lithiumnatnumfluoraluminat einzusetzen, das durch gemeinsame Fällung der Ausgangsstoffe unter den nachfolgend beschriebenen Bedingungen erhalten wurde. Wenn dieses Produkt röntgenographisch untersucht wird, ergibt das Spektrum Linien, die in den Spektren der Verbindungen Natriumfluorid, Lithiumfluorid, Aluminiumfluorid, Natriumkryolith und Lithiumkryolith nicht anzutreffen sind.This sodium lithium fluoroaluminate is not a mechanical one Mixture of the corresponding simple fluoroaluminates or the corresponding cryolites, but a chemical compound with special properties, especially special lattice properties. This finding is of crucial importance as the invention is carried out by mechanically mixed sodium and lithium fluoroaluminate is not dissolved. Rather, it comes on using a Lithiumnatnumfluoroaluminat, which by co-precipitation of the starting materials was obtained under the conditions described below. If this product is radiographically is examined, the spectrum yields lines that appear in the spectra of the compounds Sodium fluoride, lithium fluoride, aluminum fluoride, sodium cryolite and lithium cryolite not found are.
Das erfindungsgemäß zu verwendende Produkt entspricht der allgemeinen FormelThe product to be used according to the invention corresponds to the general formula
Na^Lij/AlsFKNa ^ Lij / AlsFK
Die Zusammensetzung kann auch in folgender Weise angegeben werden:The composition can also be indicated in the following way:
0Li3AlF6-ANa3AlF6-CAlF3 0Li 3 AlF 6 -ANa 3 AlF 6 -CAlF 3
Ein Erzeugnis, in dem a = 1, b = 4,37 und c — 0 ist, enthält 27,9% Na, 1,93% Li, 13,4% Al und 56,8% F und entspricht einem Erzeugnis mit 15% Li3AlF6.A product in which a = 1, b = 4.37 and c - 0 contains 27.9% Na, 1.93% Li, 13.4% Al and 56.8% F and corresponds to a product with 15 % Li 3 AlF 6 .
Ein Erzeugnis, in dem a = 1, b = 14,6 und c = 0 ist, enthält 31,2% Na, 0,64% Li, 13 %A1 und 55,2% F und entspricht einem Erzeugnis aus 5% Li3AlF6 und 95% Na3AlF6.A product in which a = 1, b = 14.6 and c = 0 contains 31.2% Na, 0.64% Li, 13% A1 and 55.2% F and corresponds to a product made from 5% Li 3 AlF 6 and 95% Na 3 AlF 6 .
Ein Erzeugnis, in dem a — \, ό = 6,18 und c = 1,92 ist, enthält 26,3% Na, 1,28% Li, 15,2% Al und 57,2% F und entspricht einem Erzeugnis aus 10% Li3AlF6, 80% Na3AlF6 und 10% AlF3.An article in which a - \, ό = 6.18 and c = 1.92 contains 26.3% Na, 1.28% Li, 15.2% Al and 57.2% F and corresponds to an article from 10% Li 3 AlF 6 , 80% Na 3 AlF 6 and 10% AlF 3 .
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60 Die Vorteile bei Verwendung dieser Fluoraluminate in einer Elektrolysezelle, die in Anwesenheit von Lithium arbeitet, sind zahlreich und liegen auf der Hand. 60 The advantages of using these fluoroaluminates in an electrolytic cell operating in the presence of lithium are numerous and obvious.
Das Produkt kann die gleiche Zusammensetzung wie die Schmelze haben, so daß bei seiner Verwendung zwecks Ergänzung der Verflüchtigungsverluste keine örtlichen Veränderungen der Badzusammensetzung auftreten und daher alle Nachteile vermieden werden, die bei Verwendung reiner Lithiumsalze auftreten.The product can have the same composition as the melt, so that when it is used no local changes in the bath composition to supplement the volatilization losses occur and therefore avoid all the disadvantages that occur when using pure lithium salts.
Die Führung der Zelle wird vereinfacht, da das Bad durch eine einzige Behandlung wieder in den Anfangszustand gebracht wird, ohne daß verschiedene Bestandteile getrennt dosiert werden müssen. Die mechanischen Verluste, insbesondere des teuren Lithiumbestandteiles, werden stark verringert, da in dem erfindungsgemäß verwendeten Produkt der Prozentgehalt des Lithiums immer geringer als bei reinen Salzen ist. Infolgedessen wird bei gleichem Gewicht des verlorenen Erzeugnisses der Lithiumverlust geringer sein. Zur weiteren Verringerung der mechanisehen Verluste bei Einführung in die Zellen trägt die Tatsache bei, daß das verwendete Produkt gewöhnlich in körniger Form vorliegt, während reine Lithiumsalze im allgemeinen pulverförmig sind. Die Lithium-Verluste infolge thermischer Verflüchtigung sind ebenfalls geringer als bei getrennter Verwendung von Natriumkryolith und Lithiumsalz, da das Lithium in dem erfindungsgemäß zu verwendenden Lithiumnatriumfluoraluminat chemisch an die anderen EIemente des Erzeugnisses gebunden ist, so daß das Produkt einen eigenen Schmelzpunkt, Schnelligkeit und Lösungsgleichförmigkeit im Schmelzbad aufweist.The management of the cell is simplified because the bath returns to its initial state with a single treatment is brought without having to dose different components separately. The mechanical Losses, especially of the expensive lithium component, are greatly reduced, since in the product used according to the invention the percentage of lithium is always lower than that of pure salts. As a result, the weight will be the same of the lost product, the loss of lithium will be less. To further reduce the mechanical Losses on introduction into the cells are contributed by the fact that the product used is usually is in granular form, while pure lithium salts are generally powdery. The lithium losses due to thermal volatilization are also lower than when used separately Sodium cryolite and lithium salt, since the lithium in the lithium sodium fluoroaluminate to be used according to the invention is chemically bound to the other elements of the product is bound, so that the product has its own melting point, rapidity and has solution uniformity in the weld pool.
Zur Herstellung des Lithiumnatriumfluoraluminats können folgende Verbindungen als Ausgangsstoffe benutztwerden:Fluorwasserstoff,Aluminiumhydroxyd, Aluminiumoxyd, Aluminiumfluorid, Natriumaluminat, Lithiumaluminat, Natriumfluoraluminat, Lithiumfluoraluminat, Natriumkarbonat, Natriumhydroxyd, Lithiumkarbonat, Lithiumhydroxyd, Natriumfluorid und Lithiumfluorid.For the production of lithium sodium fluoroaluminate the following compounds can be used as starting materials: hydrogen fluoride, aluminum hydroxide, Aluminum oxide, aluminum fluoride, sodium aluminate, lithium aluminate, sodium fluoroaluminate, lithium fluoroaluminate, Sodium carbonate, sodium hydroxide, lithium carbonate, lithium hydroxide, sodium fluoride and lithium fluoride.
Bekanntlich fällt bei der Mischung verschiedener einfach gelöster Reagenzien, die Lithium, Natrium, Aluminium und Fluor enthalten, ein Niederschlag aus, dessen Zusammensetzung in Anbetracht der Weitläufigkeit der möglichen Reaktionsgleichgewichte nicht vorauszusehen ist. Diese Gleichgewichte können durch Änderungen der Reaktionstemperatur, der Reagenzienkonzentration in der Lösung, der Behandlungsarten usw. beträchtlich und in unvorhersehbarer Weise beeinflußt werden. Das nachstehend beschriebene Verfahren beseitigt in einfacher und unmittelbarer Weise diese Nachteile und gewährleistet, daß die für das Erzeugnis im voraus bestimmte Zusammensetzung und dessen Beständigkeit erreicht werden, ohne daß ein Unsicherheitsfaktor oder eine Abhängigkeit von den Reaktionsgleichgewichten besteht. Nach diesem Verfahren bringt man die in den gewünschten Verhältnissen dosierten Reagenzien untereinander zur Umsetzung, wobei die gegenseitigen Verhältnisse zwischen den in den Reagenzien enthaltenen Elementen Lithium, Natrium, Aluminium und Fluor die gleichen sind, die man in dem erfindungsgemäß zu verwendenden Lithiumnatnumfluoraluminat erreichen will. Die Umsetzung erfolgt vorzugsweise zwischen 30 und 60° C in einem »geschlossenen System«, wobei sich nur das aus dem System austretende Lithiumnatriumfluoraluminat bildet.It is well known that when mixing various simply dissolved reagents, such as lithium, sodium, Aluminum and fluorine contain a precipitate, considering its composition The extent of the possible reaction equilibria cannot be foreseen. These balances can by changes in the reaction temperature, the reagent concentration in the solution, the Types of treatment, etc., can be influenced considerably and in an unpredictable manner. The below The method described eliminates these disadvantages in a simple and immediate manner and ensures that the composition and stability of the product determined in advance are achieved without any uncertainty or dependence on the reaction equilibria. According to this process, the reagents are added in the desired proportions with each other for the implementation, the mutual relationships between those contained in the reagents Elements lithium, sodium, aluminum and fluorine are the same as those in the present invention to use Lithiumnatnumfluoroaluminat wants to achieve. The implementation is preferably carried out between 30 and 60 ° C in a »closed system«, whereby only that which emerges from the system is Forms lithium sodium fluoroaluminate.
5 65 6
Zur Erläuterung wird nachfolgend ein mögliches einzige austretende Erzeugnis das Lithiumnatrium-For the purposes of explanation, a possible single leaking product, the lithium sodium
Verfahrensschemabeschrieben. EsgehtvonAluminium- fluoraluminat ist. Das LithiumnatriumfluoraluminatProcedural scheme described. It is made from aluminum fluoroaluminate. The lithium sodium fluoroaluminate
hydroxyd, wasserfreiem Fluorwasserstoff, Lithium- ist so gezwungen, die vier Bestandteile Lithium,hydroxyd, anhydrous hydrogen fluoride, lithium is so forced to use the four components lithium,
karbonat und Natriumkarbonat aus. Natrium, Aluminium und Fluor in den gleichencarbonate and sodium carbonate. Sodium, aluminum and fluorine in the same
Nach Fig. 1 werden in den mit Rührwerk ver- 5 Verhältnissen zu enthalten, wie diese in den ein-According to Fig. 1, proportions are to be contained in the agitator, such as those in the one
sehenen Reaktor 1 kontinuierlich Aluminiumhydroxyd, gespeisten Rohstoffen vorkommensee reactor 1 continuously aluminum hydroxide, fed raw materials occur
wasserfreier Fluorwasserstoff und die von dem Um die Gültigkeit des oben Gesagten zu betonen,anhydrous hydrogen fluoride and those of the In order to emphasize the validity of the above,
Laugenbehälter 2 kommende Mutterlauge eingespeist. ist in Fig. 2 ein anderes Verfahren dargestellt,Lye container 2 incoming mother liquor fed. Another method is shown in Fig. 2,
Das Aluminiumhydroxyd löst sich in dem Fluor- das unter Verwendung anderer Rohstoffe den gleichenThe aluminum hydroxide dissolves in the fluorine - the same using other raw materials
wasserstoff und bildet eine saure Lösung von io Bedingungen genügt.hydrogen and forms an acidic solution of io conditions is sufficient.
Aluminiumfluorid. Die Reaktion ist exotherm; die In den Reaktor 1 werden NatriumfluoraluminatAluminum fluoride. The reaction is exothermic; In the reactor 1 are sodium fluoroaluminate
Temperatur der erhaltenen Lösung liegt zwischen 80 von im voraus bestimmter Zusammensetzung (Her-The temperature of the solution obtained is between 80 and has a predetermined composition (Her-
und 1200C. Von dem Reaktor 1 geht die durch Fluor- stellung gemäß dem italienischen Patent 630 569)and 120 ° C. From reactor 1, the fluorine position according to Italian patent 630 569)
wasserstoff saure Aluminiumfluoridlösung in die und die von dem Laugenbehälter 2 kommende Mutter-hydrogen acidic aluminum fluoride solution in the and coming from the tub 2 mother
Neutralisations-Konditionierungsanlage 3, in die eine 15 lauge kontinuierlich eingespeist. In den gleichenNeutralization conditioning system 3, into which a 15 lye is continuously fed. In the same
wäßrige Suspension einer im Behälter 4 zubereiteten Reaktor wird eine im Behälter 3 zubereitete wäßrigeAqueous suspension of a reactor prepared in container 4 becomes an aqueous suspension prepared in container 3
mechanischen Mischung aus Lithiumkarbonat und Lithiumfluoridsuspension kontinuierlich eingeführt.mechanical mixture of lithium carbonate and lithium fluoride suspension introduced continuously.
Natriumkarbonat kontinuierlich eingeführt wird. Die Die Temperatur des Reaktors wird zwischen 40 undSodium carbonate is introduced continuously. The temperature of the reactor is between 40 and
Neutralisationsanlage wird durch ein zweckmäßiges 8O0C gehalten. Nach einer genügenden Konditio-Neutralizing system is maintained by a convenient 8O 0 C. After a sufficient condition
System, das der Lösung Wärme entzieht, auf einer 20 nierungszeit wird die Trübe auf dem Filter 4 filtriert.System that removes heat from the solution for a period of time, the slurry on the filter 4 is filtered.
Temperatur zwischen 30 und 6O0C gehalten. Der in Der Kuchen aus Lithiumnatriumfluoraluminat wirdTemperature between 30 and 6O 0 C kept. The one in the cake made from lithium sodium fluoroaluminate is made
der vom Reaktor 1 herkommenden Lösung enthaltene getrocknet und bei 400 bis 5500C kalziniert. Diethe herkommenden from the reactor 1 contained calcined solution and dried at 400 to 550 0 C. the
Fluorwasserstoff wird in der Neutralisationsanlage Mutterlauge wird über den Laugenbehälter 2 wiederHydrogen fluoride is returned to the neutralization plant. Mother liquor is returned via the tub 2
durch Lithiumkarbonat und Natriumkarbonat neu- in den Reaktor befördert und erneut verwendet,with lithium carbonate and sodium carbonate new- transported into the reactor and reused,
tralisiert, und durch gleichzeitige Reaktion mit dem 25 Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßneutralized, and by simultaneous reaction with the 25 The process for producing the according to the invention
anwesenden Aluminiumfluorid bilden die Karbonate zu verwendenden Produktes wird an den folgendenpresent aluminum fluoride form the carbonates to be used in the following product
den Niederschlag des gewünschten Lithiumnatrium- Beispielen erläutert,
fluoraluminats. Dieser Niederschlag wird auf demthe precipitate of the desired lithium sodium examples explains,
fluoroaluminate. This precipitate is on the
Filter 5 von der Mutterlauge getrennt, dann getrock- Beispiel 1Filter 5 separated from the mother liquor, then dry- Example 1
net und bei einer Temperatur zwischen 400 und 55O0C 30 Es soll Lithium- und Natriumfluoraluminat mitnet and at a temperature between 400 and 55O 0 C 30 It should lithium and sodium fluoroaluminate with
kalziniert. Die Mutterlauge enthält noch eine gewisse folgender Zusammensetzung:
Menge an gelöstem Lithium, Natrium und Fluor.calcined. The mother liquor still contains a certain amount of the following composition:
Amount of dissolved lithium, sodium and fluorine.
Diese Mengen hängen von der Fällungstemperatur -^i "»"^ /0These quantities depend on the precipitation temperature - ^ i "» "^ / 0
und den anderen Reaktionsbedingungen ab. Die -^a 31,20 /0 and the other reaction conditions. The - ^ a 31.20 / 0
Mutterlauge wird durch den Laugenbehälter 2 wieder 35 ^l 13,03 /0 Mother liquor is again 35 ^ l 13.03 / 0 through the tub 2
in den Reaktor 1 befördert, so daß die enthaltenen ? 55,13 /0 conveyed into the reactor 1 so that the contained ? 55.13 / 0
Mengen an Lithium, Natrium und Fluor beim Gleich- zubereitet werden.Amounts of lithium, sodium and fluorine are prepared at the same time.
gewicht den nötigen Puffer bilden und alles zur Um- Zu diesem Zweck werden mit Bezug auf Fig. 1weight to form the necessary buffer and everything to do with. For this purpose, with reference to Fig. 1
setzung eingesetzte Lithium, Natrium, Aluminium in einen mit Hartgummi bekleideten Reaktor von 5 m3 The lithium, sodium and aluminum used were placed in a 5 m 3 reactor lined with hard rubber
und Fluor quantitativ als Lithiumnatriumfluor- 40 Inhalt stündlich 20001 vom Vorratsbehälter 2 vonand fluorine quantitatively as lithium sodium fluorine- 40 content hourly 20001 from storage container 2 of
aluminat ausgefällt werden kann. der Filtrierung der Trübe im Apparat 5 herstammendealuminate can be precipitated. the filtration of the pulp in the apparatus 5 originating
Hiernach ist das einzige aus dem System aus- Mutterlauge gespeist. Die Zusammensetzung derAfter this, the only one from the system is fed from mother liquor. The composition of the
tretende Erzeugnis das Lithiumnatriumfluoraluminat, Mutterlauge ist folgende:
das demzufolge das gesamte in das System eingeführteThe resulting product is lithium sodium fluoroaluminate, mother liquor is the following:
which consequently introduced the whole into the system
Lithium, Natrium, Aluminium und Fluor enthalten 45 r! ? 1 ς /1Lithium, sodium, aluminum and fluorine contain 45 r! ? 1 ς / 1
muß. Unter System werden in diesem Fall alle Vor- ^a 2,15 g/lgot to. Subsystem in this case all the pros ^ a 2.15 g / l
gänge des beschriebenen Verfahrens verstanden. Tat- ' &'Understand the course of the procedure described. Did- ' &'
sächlich wird die Mutterlauge mit allen in ihnen In den Reaktor werden, ebenfalls kontinuierlich,neutrally the mother liquor with all in them will be in the reactor, also continuously,
gelösten Bestandteilen im Kreislauf gehalten. Um das stündlich 376 kg Aluminiumhydroxyd und 593 kgdissolved components kept in circulation. Around 376 kg of aluminum hydroxide and 593 kg per hour
Volumen der zirkulierenden Mutterlauge konstant zu 50 98°/oige Fluorwasserstoffsäure gespeist. Infolge derVolume of the circulating mother liquor / fed constantly to 50 98 ° cent, hydrofluoric acid. As a result of
halten, genügt es, die in das System eingeführte neue exothermischen Wirkung der Reaktion stellt sich diehold, it is sufficient that the new exothermic effect introduced into the system arises the reaction
Wassermenge (die zur Suspendierung des Lithium- Temperatur im Reaktor auf einen Wert von etwaAmount of water (which is used to suspend the lithium temperature in the reactor to a value of about
und Natriumkarbonats notwendig ist) so zu regu- 90 bis 950C ein. Es bildet sich in dieser Weise eineand sodium carbonate is necessary) so to regu- 90 to 95 0 C a. In this way one is formed
lieren, daß diese Wassermenge zuzüglich der durch Lösung von Fluoraluminiumsäure, welche durch einenlieren that this amount of water plus the by solution of fluoroaluminic acid, which by a
Reaktionen entstehenden Wassermenge gleich und 55 Überlauf in den mit Hartgummi bekleideten Reaktor 3Reactions, the amount of water produced is the same and 55 overflows into the reactor 3, which is lined with hard rubber
nie größer als die aus dem System in Form von von 5 m3 gelangt, in den die im Apparat 4 zuberei-never larger than that from the system in the form of 5 m 3 , into which the prepared in apparatus 4
Feuchtigkeit aufgetragene Wassermenge ist, die in tete Suspension von Lithium- und NatriumkarbonatMoisture is the amount of water applied to the suspension of lithium and sodium carbonate
dem Kuchen aus Lithiumnatriumfluoraluminat ent- gespeist wird.the cake of lithium sodium fluoroaluminate is dehydrated.
halten ist. Auf diese Weise werden auch alle Verluste Die Zufuhrmenge der Suspension der erwähntenhold is. In this way, all losses will also be the amount of the suspension supplied as mentioned
an Reagenzien ausgeschlossen, die beim Lithium 60 Alkalikarbonate ist folgende:Excluded from reagents, the lithium 60 alkali carbonate is the following:
infolge der hohen Kosten dieses Elementes sehr nach- _ . _,_ ,.„ „, . . -..-,„as a result of the high cost of this element, very much after- _. _, _,. "",. . -..-, "
teilig wären. Li2CO3 (98,5°/?ig) 34,7 kg/hwould be part. Li 2 CO 3 (98.5 ° /? Ig) 34.7 kg / h
Durch passende Änderung der Reihenfolge der SaAC°3 ^98°^°ig^ Ill By appropriately changing the order of S a A C ° 3 ^ 98 ° ^ ° ig ^ Ill
Vorgänge können als Rohstoffe alle Verbindungen H2° 583 All compounds H 2 ° 583
des Lithiums, Natriums, Fluors oder Aluminiums ver- 65 Die Temperatur beträgt 4O0C, und die Konditiowendet werden, die es gestatten, die Reaktion und/oder nierungszeit der Suspension ist etwa 2 Stunden. Die die Reihenfolge von verschiedenen Reaktionen im Trübe, welche die Mischung der so gebildeten Fluorgeschlossenen Kreislauf zu verwirklichen, so daß das aluminate enthält, wird im Filter 5 nitriert. of lithium, sodium, fluorine or comparable aluminum 65 The temperature is 4O 0 C, and the Konditiowendet be, which allow the reaction and / or nierungszeit the suspension is about 2 hours. The sequence of different reactions in the pulp, which bring about the mixture of the fluorine-closed circuit thus formed, so that the aluminate contains, is nitrated in the filter 5.
Es werden in dieser Weise stündlich 2000 kg feuchter Kuchen (Feuchtigkeit = 50°/0) und 2000 kg Mutterlauge getrennt, die die gleiche Zusammensetzung wie diejenige der Speisungsmutterlauge hat, d.h.In this way, every hour 2000 kg of moist cake (humidity = 50 ° / 0 ) and 2000 kg of mother liquor are separated, which has the same composition as that of the feed mother liquor, ie
Li . 0,6 g/lLi. 0.6 g / l
Na 2,15 g/lNa 2.15 g / l
F 2,55 g/lF 2.55 g / l
1010
Der filtrierte Kuchen wird getrocknet und bei 55O0C kalziniert; nach der Kalzinierung erhält man stündlich 1000 kg Erzeugnis mit gewünschter Zusammensetzung, und zwar:The filtered cake is dried and calcined at 55O 0 C; after calcination, 1000 kg of product per hour with the desired composition are obtained, namely:
Li 0,64%Li 0.64%
Na 31,20%Na 31.20%
Al 13,03%Al 13.03%
F 55,13%F 55.13%
Es soll Lithium- und Natriumfluoraluminat mit folgender Zusammensetzung:It is said to have lithium and sodium fluoroaluminate with the following composition:
Li 3,22%Li 3.22%
Na 24,63%Na 24.63%
Al 13,81%Al 13.81%
F 58,34%F 58.34%
zubereitet werden.be prepared.
Man geht in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise vor, wobei die gleichen Apparate verwendet werden. In den Reaktor 2 werden stündlich 2000 kg Mutterlauge gespeist, die folgende Zusammensetzung hat:The procedure described in Example 1 is followed, using the same apparatus. Every hour 2000 kg mother liquor is fed into reactor 2, which has the following composition:
Li 0,60 g/lLi 0.60 g / l
Na 1,55 g/lNa 1.55 g / l
F 1,65 g/lF 1.65 g / l
zusammen mit stündlich 399 kg Aluminiumhydroxyd und 626 kg 98%iger Fluorwasserstoffsäure. Infolge der exothermischen Wirkung der Reaktion stellt sich die Temperatur auf einen Wert von etwa 90 bis 950C ein. Die sich durch die Reaktion bildende Fluoraluminiumsäure gelangt durch den Überlauf in den Reaktor 3, in welchen stündlich 174,5 kg Li2CO3 (98,5%ig) und 578 kg Na2CO3 (98%ig) gespeist werden, suspendiert in 560 kg H2O. Diese Suspension kommt aus dem Apparat 4, von dem sie durch den Überlauf abgezogen wird. Die Konditionierungszeit der Trübe im Reaktor beträgt etwa 2 Stunden, und die Temperatur beträgt 4O0C.together with 399 kg of aluminum hydroxide and 626 kg of 98% hydrofluoric acid per hour. Due to the exothermic effect of the reaction the temperature is adjusted to a value of about 90 to 95 0 C. The fluoroaluminic acid formed by the reaction passes through the overflow into reactor 3, into which 174.5 kg of Li 2 CO 3 (98.5%) and 578 kg of Na 2 CO 3 (98%) are fed per hour, suspended in 560 kg of H 2 O. This suspension comes from the apparatus 4, from which it is drawn off through the overflow. The conditioning time of the slurry in the reactor is about 2 hours, and the temperature is 4O 0 C.
Durch Filtration werden stündlich 2000 kg Mutterlauge, welche die gleiche Zusammensetzung wie die zirkulierende Mutterlauge hat, von 2000 kg feuchten Kuchen (Feuchtigkeit = 50%) getrennt, welche nach Trocknung und Kalzinierung bei 5100C sich auf 1000 kg/h des gewünschten Erzeugnisses reduzieren, das folgende Zusammensetzung hat:By filtration, every hour 2000 kg mother liquor, which has the same composition as the circulating mother liquor, is separated from 2000 kg moist cake (moisture = 50%), which after drying and calcination at 510 ° C. is reduced to 1000 kg / h of the desired product , which has the following composition:
Li 3,22%Li 3.22%
Al 13,81%Al 13.81%
Na 24,63%Na 24.63%
F 58,34%F 58.34%
Die Mutterlauge, die von der Filtration stammt, wird wieder in den Vorratsbehälter 2 in Umlauf gesetzt. The mother liquor, which comes from the filtration, is put back into circulation in the storage container 2.
Es soll Lithium- und Natriumfluoraluminat mit folgender Elementenzusammensetzung:It is said to be lithium and sodium fluoroaluminate with the following element composition:
Li 1,28%Li 1.28%
Na 26,31%Na 26.31%
Al 15,17%Al 15.17%
F 57,24%F 57.24%
zubereitet werden.be prepared.
Man geht in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise vor und verwendet dieselben Apparaturen.The procedure described in Example 1 is followed and the same equipment is used.
In den Reaktor 2 werden stündlich 2000 kg Mutterlauge gespeist, die folgende Zusammensetzung hat:Every hour 2000 kg mother liquor is fed into reactor 2, which has the following composition:
Li 0,55 g/lLi 0.55 g / l
Na 1,50 g/lNa 1.50 g / l
F 1,60 g/lF 1.60 g / l
Es werden ferner stündlich 438 kg Al(OH)3 und ao 616 kg 98%ige Fluorwasserstoffsäure zugesetzt. Die Temperatur stellt sich auf 95° C ein. Die sich durch die Reaktion bildende Fluoraluminiumsäure gelangt durch den Überlauf in den Reaktor 3, in den kontinuierlich gespeist werden: stündlich 69,2 kg Li2CO3 (98,5%ig) und 618 kg Na2CO3 (98%ig), in 550 kg Wasser suspendiert. Diese Suspension kommt vom Apparat 4 her, von dem sie durch Überlauf abgesogen wird. Die Konditionierungszeit der Trübe im Reaktor beträgt etwa 2 Stunden, und die Temperatur stellt sich auf 40 bis 45 0C ein.Furthermore, 438 kg of Al (OH) 3 and ao 616 kg of 98% strength hydrofluoric acid are added per hour. The temperature adjusts to 95 ° C. The fluoroaluminic acid that forms as a result of the reaction passes through the overflow into reactor 3, which is continuously fed: 69.2 kg of Li 2 CO 3 (98.5%) and 618 kg of Na 2 CO 3 (98%) per hour , suspended in 550 kg of water. This suspension comes from the apparatus 4, from which it is drawn off through overflow. The conditioning time of the pulp in the reactor is about 2 hours, and the temperature adjusts to 40 to 45 ° C.
Durch Filtration erhält man stündlich 2000 kg Mutterlauge von der gleichen Zusammensetzung der Speisungsmutterlauge, und zwar:Filtration gives 2,000 kg of mother liquor per hour with the same composition as Feed mother liquor, namely:
3535
Li 0,55 g/lLi 0.55 g / l
Na 1,50 g/lNa 1.50 g / l
F- 1,60 g/lF- 1.60 g / l
Die erwähnte Mutterlauge wird wieder in den Vorratsbehälter 2 in Umlauf gesetzt. Durch Filtration werden stündlich 2000 kg feuchter Kuchen (Feuchtigkeit = 50%) erzeugt, welche sich nach vorangehender Kalzinierung bei 48O0C auf 1000 kg/h des gewünschten Erzeugnisses von folgender Zusammensetzung:The above-mentioned mother liquor is put into circulation again in the storage container 2. By filtration hour 2000 kg wet cake are (humidity = 50%) produced, which after preliminary calcination at 48O 0 C to 1000 kg / h, the desired product of the following composition:
Li 1,28%Li 1.28%
Na 26,31%Na 26.31%
Al 15,17%Al 15.17%
F 57,24%F 57.24%
reduzieren.to reduce.
Beispiel 4 (s. Fig. 2)Example 4 (see Fig. 2)
Es sollen stündlich 1000 kg Lithium- und Natriumfluoraluminat von folgender Elementenzusammensetzung: Every hour 1000 kg of lithium and sodium fluoroaluminate with the following elemental composition should be used:
Li 1,93%Li 1.93%
Na 27,89%Na 27.89%
Al 13,40%Al 13.40%
F 56,87%F 56.87%
zubereitet werden.be prepared.
Zu diesem Zweck werden in einen Hartgummireaktor mit einem Inhalt von 7 m3 vom Vorratsbehälter 2 stündlich 2000 1 Mutterlauge gespeist, die von der Filtrierung der Trübe im Apparat 4 herkommen. For this purpose, 2,000 liters of mother liquor per hour, which come from the filtration of the pulp in the apparatus 4, are fed into a hard rubber reactor with a capacity of 7 m 3 from the storage container 2.
Die Zusammensetzung der Mutterlauge ist folgende :The composition of the mother liquor is as follows:
Li 0,55%Li 0.55%
Na 1,5%Na 1.5%
F 1,6%F 1.6%
In den Reaktor wird ebenfalls eine Suspension von Natriumfluoraluminat gespeist. Die Leistungen und die Titel sind folgende:A suspension of sodium fluoroaluminate is also fed into the reactor. The services and the titles are as follows:
Molarverhältnis NaF: AlF des Natriumfluoraluminats 2,46NaF: AlF molar ratio of sodium fluoroaluminate 2.46
Zufuhrmenge Natriumfluoraluminat 928 kg/hSodium fluoroaluminate feed rate 928 kg / h
Zufuhrmenge Wasser 800 kg/hFeed rate of water 800 kg / h
Die Trübe, die kontinuierlich aus dem Reaktor 1 fließt, wird im Filter 3 filtriert; es werden in diesem Fall stündlich 2000 1 Mutterlauge, welche wieder in Umlauf kommen, von 2000 kg feuchtem Kuchen getrennt (Feuchtigkeit = 50%), wobei sich der Kuchen nach der Trocknung und Kalzinierung bei 5000C auf 1000 kg/h des gewünschten Erzeugnisses von folgender Zusammensetzung:The slurry that flows continuously from the reactor 1 is filtered in the filter 3; In this case, 2000 l mother liquor per hour, which are recirculated, are separated from 2000 kg of moist cake (moisture = 50%), the cake after drying and calcination at 500 ° C. to 1000 kg / h of the desired product of the following composition:
Li 1,93%Li 1.93%
Na 27,89%Na 27.89%
Al 13,40%Al 13.40%
F 56,78%F 56.78%
reduziert.reduced.
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German patent specification No. 649 818.
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1965
- 1965-06-18 US US465113A patent/US3382162A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
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| US3382162A (en) | 1968-05-07 |
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