Aluminium.
Bei dem von C.
Netto 1888 beschriebenen und neuerdings von der
Alliance Aluminium
Company zu Walsend bei
Newcastle
[* 2] im großen ausgeführten
Verfahren zur
Darstellung von Aluminium
wird dasselbe aus dem
Kryolith (6 NaFl, Al2Fl6) ^[(6NaFl,
Al2Fl6)] durch
Reduktion mit
Natrium gewonnen, während früher fast ausschließlich das auf ziemlich umständlichem
und kostspieligem Wege herzustellende Natriumaluminium
chlorid als Ausgangsmaterial benutzt wurde.
Zwar hatten H.
Rose und J.
^[John]
Percy bereits 1855 auf die Verwendbarkeit des
Kryoliths zur Aluminium
darstellung aufmerksam
gemacht, indessen liegt der
Schmelzpunkt des
Minerals so hoch (etwa 800°), daß beim Erhitzen eines
Gemenges von
Kryolith und
Natrium letzteres zum größten Teil verdampft, ehe es hätte reduzierend einwirken können. Um dies
zu verhindern, wird bei dem obigen
Verfahren das
Natrium in Form großer
Blöcke (von 5-7 kg) in den vorher geschmolzenen
Kryolith,
der sich in eisernen konverterähnlichen
Gefäßen befindet, eingeführt und darin durch einen geeigneten
Apparat untergetaucht.
Die
Reaktion geht dann unter lebhaftem Aufwallen und so schnell vor sich, daß ein vorzeitiges
Verdampfen
des
Natriums ausgeschlossen ist. Der
Konverter wird darauf in ein
kegelförmiges, gußeisernes
Gefäß
[* 3] entleert, in dessen
Spitze
sich das
Metall nach dem Erkalten vorfindet. Da der
Kryolith stets Beimengungen von
Quarz und
Eisen
[* 4] enthält, so sind dem auf
diese
Weise erhaltenen Aluminium
etwa 5 Proz.
Eisen und
Silicium beigemengt; ein verbessertes
Verfahren, welches auf der
Eigenschaft
von
Silicium und
Eisen, sich vor dem Aluminium
aus der
Schmelze reduzieren zu lassen, beruht, gestattet indessen die Herstellung eines
99-99,5proz.
Aluminiums aus
Kryolith. Die aus Fluornatrium bestehende
Schmelze wird durch
Schmelzen mit Aluminium
sulfat
auf künstlichen
Kryolith und Natriumsulfat verarbeitet; letzteres läßt sich durch
Auslaugen mit
Wasser leicht entfernen.
Das aus der
Schlacke gewonnene
Material bietet dem Rohkryolith gegenüber den Vorteil eines geringern Siliciumgehalts. L. Grabau
wendet als Ausgangsmaterial zur Aluminium
darstellung unschmelzbares Fluoraluminium an und zwar ohne Zusatz von
Flußmitteln.
Das Fluoraluminium
braucht zur
Zersetzung mit
Natrium nur auf etwa 600-700° vorgewärmt zu werden, behält
dabei den festen Aggregatzustand und kann deshalb in jedem feuerfesten
Material oder in Metallgefäßen ohne
Gefahr einer Verunreinigung
durch das Gefäßmaterial genügend erhitzt werden. Dagegen schmilzt
Kryolith bereits bei Rotglut und zerstört jedes feuerfeste
Material in kürzester Zeit. Man wählt vorteilhaft die Mengenverhältnisse des Fluoraluminiums
und
des
Natriums derart, daß nach der
Reaktion das leichtflüssige Aluminium
natriumfluorid (Al2Fl6 , 6NaFl,
Kryolith) vorhanden ist.
Man wärmt das Fluoraluminium
auf etwa 600° vor und schüttet es auf das geschmolzene
Natrium. Über 90 Proz. des letztern
können für die
Reaktion nutzbar gemacht werden. Bei derselben entsteht eine so hohe
Temperatur, daß
der dabei sich bildende
Kryolith dünnflüssig wird und das Aluminium sich auch ohne Zusatz eines
Flußmittels zu einem
Regulus ansammelt.
Das Zersetzungsgefäß überzieht sich mit einer Kruste von festem
Kryolith und wird infolgedessen nicht angegriffen. L. Grabau
führt sein
Verfahren in der
Fabrik in
Nienburg
[* 5]
a. d.
Weser mit gutem Erfolg aus; es ist das die erste deutsche
Fabrik, in welcher Aluminium auf chemischem Wege hergestellt wird.
Das erzeugte Aluminium enthält kaum 0,25 Proz. Beimengungen. Das Aluminiumfluorid stellt Grabau durch Umsetzung von Aluminiumsulfat mit Flußspat [* 6] und Kryolith her. Ein elektrolytisches Verfahren, bei welchem gleichzeitig die intensive Wärmewirkung und die chemisch zerlegende Kraft [* 7] des galvanischen Stromes ausgenutzt wird, ist in neuester Zeit von Héroult beschrieben worden. Der dabei verwandte Schmelzofen [* 8] besteht aus einem von der Erde isoliert aufgestellten, oben offenen und mit starkem Futter von Kohlenplatten versehenen Eisengefäß, in welches die an einer Kette hängende, aus einem Bündel von Kohlenstäben angefertigte positive Elektrode eintaucht; die negative Elektrode besteht aus den mit Aluminium zu legierenden Metallen, wie Kupfer, [* 9] Eisen, Messing etc. Vor Beginn der Operation wird das Gefäß mit Thonerde und Stücken des betreffenden Metalls gefüllt; der Strom bringt die Thonerde sowie die Metallbrocken zum Schmelzen und zerlegt erstere in Sauerstoff und Aluminium, welches von dem Metallbad aufgenommen wird. Nach und nach füllt man von oben Thonerde und Metall nach, während die flüssige Aluminiumlegierung von Zeit zu Zeit durch eine im Boden befindliche Öffnung abgezogen wird. Das Héroult-Verfahren wird von der Aluminiumindustrie-Aktiengesellschaft zu Neuhausen am Rheinfall in großem Maßstab [* 10] ¶
mehr
ausgeführt. Die erforderliche elektromotorische Kraft liefern Jonval-Turbinen, deren Umdrehungen direkt auf Dynamomaschinen übertragen werden; die größern der letztern erzeugen eine Stromstärke von je 14,000 Ampère bei 30 Volt. Außer den Legierungen des Aluminiums wird zu Neuhausen auch das Metall selbst fabriziert; über die Herstellung desselben fehlen aber nähere Angaben. Die Fabrik offeriert Reinaluminium erster Qualität für 34,5 Frank, zweiter Qualität für 28,75 Fr. pro Kilogramm; Aluminiumbronze stellt sich je nach der Höhe des zwischen 1 und 20 Proz. liegenden Aluminiumgehalts auf 3,7-7,6 Fr. pro Kilogramm, Ferroaluminium mit 5-20 Proz. Aluminium auf 2,45-5,7 Fr. Die zu Salindres nach dem alten Devilleschen Verfahren hergestellten Präparate haben dagegen die folgenden Verkaufspreise: Reinaluminium 130 Fr. pro Kilogramm und 10proz. Aluminiumbronze 18 Fr. pro Kilogramm (gegen 5,10 Fr. in Neuhausen). Die Zusammensetzung der Aluminiumhandelssorten der Fabrik zu Neuhausen ergibt sich aus der folgenden Tabelle:
Qualität | Aluminium | Silicium | Eisen |
---|---|---|---|
0 | 99.90 | 0.06 | 0.04 |
I | 99.61 | 0.18 | 0.21 |
I | 99.33 | 0.53 | 0.14 |
I | 99.25 | 0.56 | 0.19 |
I | 99.14 | 0.58 | 0.28 |
II | 96.79 | 1.84 | 1.37 |
II | 94.32 | 3.25 | 2.43 |
II | 92.84 | 3.82 | 3.34 |
Mit 1-2 Proz. Silicium ist das Metall schon sehr grau, aber in der Kälte noch ziemlich weich und zäh, in der Wärme [* 12] freilich kaum mehr schmiedbar. Über 2 Proz. Silicium machen das Metall schon spröde und brüchig. Für die Hämmer- und Walzbarkeit des Aluminiums ist die Verunreinigung mit geringen Mengen von Eisen und namentlich von Kupfer noch schädlicher als die mit Silicium. von der Qualität 0 und I lassen sich in der Kälte wie in der Wärme ausgezeichnet schmieden, II aber infolge seines Silicium- und Eisengehalts nur schwer oder gar nicht.