|
|
De vervaardiging van aluminiumbrons,
volgens de methode van Héroult.
Uit: De Natuur,
Populair Geïllustreerd Maandschrift,
gewijd aan de natuurkundige wetenschappen en hare toepassingen.
15 Februari 1889 - 9e jaargang |
Bij de afscheiding van aluminium volgens de methode van Cowles, waarvan in dit tijdschrift1 een beschrijving is gegeven, dient de daartoe gebezigde elektrische stroom alleen tot voortbrenging van een hooge temperatuur en de reductie van het aluminium zou dus even goed gelukken indien stroomen, die afwisselden in richting, door de lading werden geleid.
Bij de methode van Héroult echter - indien men althans de theorie van den uitvinder voor juist mag houden - zou de elektrische energie, die in den smeltoven ontwikkeld wordt, gedeeltelijk dienen tot voortbrenging van een hooge temperatuur en gedeeltelijk tot electrlyse van de grondstof, nadat deze door de ontwikkelde warmte vooraf tot den vloeibaren staat gebracht is.
Om kort te gaan: de methode van Cowles zou een zuiver thermishce, die van Héroult een thermo-electrolytische zijn.
De volgende beschrijving van de toestellen, die in de fabriek te Neuhausen, dicht bij den waterval van den Rijn te Schaffhausen, door een zwitsersche metallurgische vennootschap tot uitvoering der methode vanHéroult gebezigd worden, zal onze lezers in staat stellen, de punten van overeenkomst en verschil tusschen beide methoden te leeren kennen.
Deze toestellen vervallen in twee groepen: 1º de turbines en dynamo's die tot het leveren van de elektrische energie moeten dienen en 2º de smeltkroezen, waarin de reductie plaats grijpt. |
Fig. 1. Schetsteekening van de verdeeling der verschillende werktuigen in de elektrometallurgische fabriek te Neuhausen. |
Fig. 1 stelt een schematischen plattegrond van de geheele inrichting voor. Een turbine met horizontale as met een vermogen van 300 paardekrachten brengt rechtstreeks twee elektro-dynamische machines met constanten stroom volgens het systeem Brown van Oerlikon in beweging. Deze leveren bij een omdraaiingssnelheid van 180 slagen per minuut ieder 6000 ampères en 65 volts. |
Elk dezer beide groote elektrodynamische machines (fig. 2) heeft 6 polen. De ring wordt gevormd door twee afzonderlijke draadwindingen, die in twee verzamelaars eindigen. Over die verzamelaars wrijven zes rijen van borstels, elk uit zes afzonderlijke borstels bestaande, zoodat 36 borstels per verzamelaar en 72 in de geheele machine aanwezig zijn.
Daar elke machine bij normalen gang 6000 ampères levert, gaan dus minder dan 100 ampères per borstel door, waardoor het mogelijk is, er nu en dan enkele borstels uit te nemen en te herstellen, zonder de werking te storen, hetgeen te beter geschieden kan, daar tusschen de verschillende draadwindingen van gelijke spanning verbindingen bestaan, die bijdragen toot een gelijkmatige verdeeling van den stroom over de verschillende rijen van borstels. De inductors zijn van gegoten ijzer, bestaan uit één stuk en wegen elk 10,000 kilogram. |
Fig. 2. De elektro-dynamische machine. |
De twee machines werken in verbinding met elkander; zij leveren bij normalen gang gezamenlijk 12000 ampères en 20 volts; maar door vermeerdering van de snelheid en van de lading is het mogelijk de elektromotorische kracht tot 30 volts op te voeren.
Wanneer bij den normalen gang van 180 slagen per minuut toevallig een geringere weerstand in de smeltkroes ontstaat, neemt het totale vermogen voor een oogenblik tot 20,000, ja zelfs tot 25,000 ampères toe, zonder dat de machines daaronder schijnen te lijden.
Men wordt in dit geval slechts gewaarschuwd door een licht geknetter in de borstels en een zeer eigenaardig gebrom van de turbine. De machines zijn trouwens zoo goed geproportioneerd, dat een ventilator tot afkoeling der stroomgeleidingen onnoodig is. |
Fig. 3. Smeltkroes voor de vervaardiging van aluminiumbrons volgens de methode van Héroult.
1. Doorsnede. 2. Plattegrond |
De smeltkroes, in fig. 3 in doorsnede en in plattegrond voorgesteld, wordt gevormd door een blok kool (A), in een metalen bak (a) besloten, die met de negatieve polen van beide machines verbonden is. De twee positieve polen der machines loopen uit in een systeem (B) van koolplaten (b). De bodem van de kroes is van een horizontale, zich trechtervormig verwijdende opening (c) voorzien, die door een stop van kool c wordt afgesloten.
Men verkrijgt een volkomen geleiding tusschen het blok kool en het metalen omhulsel, door de tusschenruimte tusschen beiden op te vullen met stukken kool en teer of suikerstroop.
De zeer hooge temperatuur der kroes, zoodra de bewerking aan den gang gebracht wordt, doet deze stoffen verkolen en maakt, dat een volkomen elektrische geleiding tot stand komt.
De kroes wordt gesloten met een grafietplaat (R), waarin zich verschillende gaten bevinden; het centrale gat is groot genoeg om den bundel koolplaten door te laten met voldoende speelruimte voor de verticale beweging daarvan. Andere cilindrische gaten (n), kleiner en scheef, dienen om de lading in de kroes te brengen en voor het ontsnappen van de gassen gedurende de bewerking. Deze gaten zijn voorzien van een deksel (o) en de tusschenruimte tusschen de grafietplaat en den bovenrand der kroes wordt met houtskoolpoeder aangevuld. |
Wanneer men met de bewerking, die trouwens, als ze eenmaal begonnen is, zonder tussenpoozen wordt voortgezet, wil beginnen, werpt men eerst gegranuleerd rood koper op den bodem van de kroes en laat dan den koolbundel (B) zakken tot hij het koper aanraakt, dat spoedig onder den invloed der door den stroom ontwikkelde hitte begint te smelten. Zoodoende wordt een bad van vloeibaar koper gevormd waaraan het aluminiumerts wordt toegevoegd, terwijl de bundel koolplaten een weinig wordt opgelicht.
Dit aluminiumerts moet uit zuivere aluinaarde zonder kiezelzuur of andere inmengsels bestaan. In plaats van korund zou ook bauxit kunnen gebruikt worden; doch men neemt liever korund, omdat bauxit zooveel onzuiverheden bevat, ofschoon korund veel hooger in prijs is.
Trouwens de prijs der grondstof is onbeteekenend in vergelijking met de overige uitgaven van het proces: de beweegkracht, de kool, de afschrijving voor de werktuigen, het werkloon, enz.
De bewerking is, zooals gezegd is, continu en wordt alleen voor enkele oogenblikken afgebroen, telkens wanneer de koolplaten verbruikt zijn en door nieuwe moeten vervangen worden.
De kroes wordt met geregelde tusschenpoozen door de gaten (o) geladen en het gesmolten alliage van tijd tot tijd door de onderste opening (a) afgetapt. De opbrengst van een kroes wisselt af van 30 tot 40 gram aluminium in het alliage per paardekracht-uur (270,000 kilogrammeter) naar gelang van den rijkdom van het gebruikte aluminiumerts.
Dagelijks wordt 3000 kilogram aluminiumbrons van 10% verkregen, hetgeen dus een cijfer van 300 kilogram aluminium per dag geeft.
De methoden van Cowles en Héroult zijn dus in gelijke mate geschikt om op economische wijze aluminiumlegeeringen in het groot te vervaardigen met gebruikmaking (op analoge doch niet identische wijze) van de eigenschappen der elektrische energie.
Thans blijft nog over: een tegelijk practisch en economisch middel te vinden, hetzij om aluminium in zuiveren staat rechtstreeks af te scheiden, hetzij om het aluminium te scheiden van de metalen waarmede het een legeering vormt. Het is te wenschen, dat de uitvinders al hunne krachten niet te vergeefs zullen inspannen, om ook dit doel te bereiken. |
| 1 Zie den vorigen jaargang, blz. 20 en 353.
|
webdesign & copyright
© 2001-2005 Eveline |
↑ |
|