DE2519080C3

DE2519080C3 - Verfahren zur Rückgewinnung wertvoller Komponenten aus der gebrauchten Aluminiumoxidisolierung einer Aluminiumreduktionszelle

Info

Publication number: DE2519080C3
Application number: DE19752519080
Authority: DE
Inventors: Merlyn Morris Montreal Quebec Williams (Kanada)
Original assignee: Alcan Research and Development Ltd, Montreal, Quebec (Kanada)
Priority date: 1974-04-29
Filing date: 1975-04-29
Publication date: 1977-09-01

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Rückgewinnung wertvoller Komponenten aus der gebrauchten Aluniiniumoxidisolierung einer Aluminiumreduktionszelle.

In Aluminiumreduktionszellen befindet sich der im wesentlichen aus in geschmolzenem Kryolith (Aluminiumnatriumfluorid) gelösten Aluminiumoxid bestehende Elektrolyt innerhalb einer Zelle, welche eine mit Kohlenstoff beschichtete äußere Schale aus Stahl aufweist. Die Kathode bildet den Boden der Zelle und besteht aus Kohlenstoffblöcken. Zwischen den am Boden ungeordneten Kohleristoffblöcken der Kathode und der stählernen Schale ist gewöhnlich eine Schicht stark verdichteten Aluminiumoxids eingeschlossen, die als Wärme- und elektrische Isolierung zwischen den Kohlenstoffblöcken der Kathode und der stählernen Schale dient.

Es ist bekannt, daß die Kohlenstoffbeschichtung einer Reduktionszelle von den Komponenten des Elektrolyten einschließlich unerwünschter Verunreinigungen, die sich im Elektrolyten während längeren Gebrauchs entwickeln, immer mehr durchdrungen wird. Zusätzlich zur Verschmutzung der Kohlenstoffbeschichtung wird die darunterliegende Schicht aus Aluminiumoxid vom Elektrolyten durchdrungen. Die Konzentration des Materials des Elektrolyten im Aluminiumoxid wächst progressiv in Richtung dor Zwischenfläche zwischen dem Aluminiumoxid und den Kohlenstoffblöcken an. Die Isolierungseigenschaften der Aluminiumoxidschicht werden infolge dieses Eindringens des Elektrolytmaterials zerstört und daher ist es üblich, diese Aluminiumoxidschicht zu entfernen und wegzuwerfen, wenn die Kohlenstoffbeschichtung der Zelle zur Erneuerung entfernt wird. Das weggeworfene Aluminiumoxidmaterial ist nicht zur Wiederverwendung bei der Beschichtung von Reduktionszellcn geeignet und ist aufgrund seines hohen Gehalts an Verunreinigungen auch nicht als direkter Zusatz zum Elektrolyten anderer Reduktionszellen geeignet, obwohl es zusätzlich zum Aluminiumoxid einen wesentlichen Bestandteil wertvoller Fluoride enthält.

Das Hauptargument gegen den Zusatz von weggeworfenem Aluminiumoxid zu Reduktionszellen sind die strengen Gründe die auftreten, wenn das Material erwärmt wird, nachdem es der festen Kruste einer

Reduktionszelle zugesetzt wurde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, durch das die gebrauchten Aluminiumoxidmaterialien zur Wiederverwendung aufbereitet werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die gebrauchte Isolierung zerkleinert und trockenem Dampf mit einem Druck in der Größenordnung von 1 bis 7 kg/cm² bei einer Temperatur von 120 bis

ίο 175"C in einem Druckbehälter während einer Zeit ausgesetzt wird, die ausreicht, um einen im wesentlichen vollständigen Abbau der enthaltenen Karbide und Nitride zu bewirken und daß das so behandelte teilweise hydratisierte Material der Aluminiumoxidisolierung

dem Elektrolyten einer Aluminiumreduktionszelle ohne weitere Behandlung zugesetzt wird, wodurch die Aluminiumoxid- und Fluoridbestandteiie der gebrauchten Aluminiumisolierungzurückgeleiie! werden.

Es wurde gefunden, daß die oben geschilderten Schwierigkeiten durch das erfindungsgemäße Verfahren überwunden werden können, bei welchem das Aluminiumoxidmaterial einer Hydratisierung durch trockenen Dampf unter erhöhtem Druck ausgesetzt wird. Dieses hat die Wirkung, daß die darin enthaltenen Karbide und/oder Nitride abgebaut werden. Die Dampfbehandlung kann fortgesetzt werden bis die Entwicklung von Kohlenwasserstoffen und/oder Ammoniak aufgehört hat. Typisch enthält eine aus einer Reduktionszelle entfeinte Aluminiumoxidschicht bis zu 20% Fluor in Form von Fluoriden und bis zu 10% unerwünschter Karbide und/oder Nitride. Diese unerwünschten Karbide und Nitride können im wesentlichen vollständig eliminiert werden, indem das Alurniniumoxidmaterial nach einem Mahlen auf eine geeignete Größe trockenem Dampf mit einer Tempjratur im Bereich von 120 bis 175^UC und einem Druck von 1 bis 7 kg/cm² in einem Druckbehälter etwa 7 Stunden lang ausgesetzt wird. Das behandelte Material erfährt aufgrund der Hydratisierung des Aluminiumoxids eine

4u Gewichtszunahme von ungefähr 7 %. Das so behandelte teilweise hydratisierte Material, welches wertvolle Fluoride enthält, ist zur Verwendung als zu einer Reduktionszelle zugeführtes Aluminiumoxid selbst oder gemischt mit üblichem geröstetem Aluminiumoxid geeignet.

Bei einem Beispiel wurde die aus einer Reduktionszelle entfernte Isolierung aus Aluminiumoxidmaterial grob zu Partikeln unter 1 cm Größe zerkleinert und auf offenen Platten in einem wärmeisolierten Druckbehälter behandelt, der mit einer Druckmeßeinrichtung, einem Therinomenter und einem Überdruckventil zum Absaugen von Ammoniak und Kohlenwasserstoffen ausgerüstet war. Die Beschichtung aus Aluminiumoxidmaterial wurde in einer Charge von 500 kg eingegeben.

Frischdampf mit einem Druck von 1,5 kg/cm² wurde in den Druckbehälter geleitet und der Druck wurde aufrechterhalten bis das Vorhandensein von Ammoniak oder Kohlenwasserstoffen durch Geruch oder periodische Probennahme an den Abgasen, die durch öffnen

⁽⁾⁰ des Überdruckventils abgelassen wurden, nicht mehr bemerkbar war. Die zur Erreichung dieses Stadiums erforderliche Zeit beträgt ungefähr 7 Stunden. In diesem Zeitraum wird der Gehalt von Aluminiumkarbiden und Nitriden im wesentlichen vollständig abgebaut

⁽ⁱ5 und ein kleiner Anteil an Aluminiumoxid wird hydratisiert, was, wie oben erwähnt wurde, zu einem Gewichtszuwachs von ungefähr 7 % führt.

Das behandelte Material kann dann ohne weitere

Behandlung direkt dem Elektrolyten einer elektrolytischen Reduktionszelle zugefügt werden und auf diese Weise wird der wertvolle Gehalt an Fluorid der benutzten Aluminiumbeschichtung auf einfache Weise zurückgewonnen.

Die zur Erreichung des erforderlichen Abbaugrades der Karbide und Nitride erforderliche Behandlungszeit ändert sich mit den Verfahrensbedingungen, insbesondere mit der Partikelgröße des in den Druckbehälter eingegebenen Materials, der Tiefe des auf den Platten angeordneten /erkleinerten Materials, dem DrutK und der Temperatur des Dampfes (der ein wenig überhitzt sein kann) ebenso wie mit dem Gehalt an Verschmutzungen im Isoliermaterial. Jedoch ist eine angemessene Kontrolle des Verfahrens außerordentlich einfach, weil die Behandlung vollständig abgeschlossen ist, wenn das Ablassen von Dampf über das Überdruckventil nicht mehr von schlechten Gerüchen begleitet ist. Im allgemeinen dauert die Behandlung je nach den Umständen 4 bis 10 Stunden.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Rückgewinnung wertvoller Komponenten aus der gebrauchten Aluminiumoxidisolierung einer Aluminiumreduktionszelle, dadurch gekennzeichnet, daß die gebrauchte Isolierung zerkleinert und trockenem Dampf mit einem Druck in der Größenordnung von 1 bis 7 kg/cm² bei einer Temperatur von 120 bis 175°C in einem Druckbehälter während einer Zeit ausgesetzt wird, die ausreicht, um einen im wesentlichen vollständigen Abbau der enthaltenen Karbide und Nitride zu bewirken und daß das so behandelte teilweise hydratisierte Material der Aluminiumoxidisolierung dem Elektrolyten einer Aluminiumreduktionäzelle ohne weitere Behandlung zugesetzt wird, wodurch die Aluminiumoxid- und Fluoridbestandteiie der gebrauchten Aluminiumisolierung zurückgeleitet werden.