DE456806C

DE456806C - Process for the electrothermal production of light metals

Info

Publication number: DE456806C
Application number: DES71572D
Authority: DE
Original assignee: Aluminium Industrie AG
Current assignee: Aluminium Industrie AG
Priority date: 1925-09-13
Filing date: 1925-09-13
Publication date: 1928-03-02

Description

Verfahren zur elektrothermischen Herstellung von Leichtmetallen. Während die Erzeugung von Schwermetallen im elektrischen Ofen auf elektrothermischem Wege keine wesentlichen Schwierigkeiten bereitet, ist es bisher nicht gelungen, die Leichtmetalle auf diesem Wege zu gewinnen, mit Ausnahme des Siliciums. Aber auch hier ist ein Re inheitsgrad von über 95 Prozent sehr schwer zu erreichen. Die übrigen Metalle, Aluminium, Natrium, Calcium, Magnesium, werden durchweg auf elektrocheinischem Wege erzeugt.Process for the electrothermal production of light metals. While the production of heavy metals in the electric furnace by electrothermal means does not cause any significant difficulties, it has not been possible to obtain the light metals in this way, with the exception of silicon. But here, too, a degree of purity of over 95 percent is very difficult to achieve. The other metals, aluminum, sodium, calcium and magnesium, are all produced electronically.

Das Hindernis besteht nicht etwa darin, daß die Reduktion der Leichtmetalloxyde mit Kohle bei der Temperatur des elektrischen Ofens nicht stattfinden würde. Diese geht vielmehr meistens glatt vor sich, weshalb auch Carbide oder Legierungen der betreffenden Leichtmetalle auf elektrothermischem Wege herstellbar sind. Die reinen Metalle selbst sind aber so flüchtig, daß sie bei der Reduktionstemperatur verdampfen. Beim Silicium liegt der Verdampfungspunkt noch etwas über der Reduktionstemperatur. Beim Aluminium und Magliesium ist schon das Umgekehrte der Fall, und es ist daher ausgeschlossen, in flüssigem Zustande diese Metalle auf elektrotherrnischem Wege zu gewinnen.The obstacle is not that the reduction of light metal oxides would not take place with coal at the temperature of the electric furnace. These Rather, it usually goes smoothly, which is why carbides or alloys of the relevant light metals can be produced by electrothermal means. The pure ones Metals themselves are so volatile that they evaporate at the reduction temperature. In the case of silicon, the evaporation point is still slightly above the reduction temperature. With aluminum and magliesium the reverse is already the case, and therefore it is excluded, in the liquid state these metals by electrothermal means to win.

Es ist schon vielfach versucht worden, die Leichtmetalle im elektrischen Ofen in gasförrnigem Zustande zu bekommen und zu erzeugen und alsdann zu kondensieren. Der Weg ist jedoch deswegen im allgemeinennichtgangbar, weil die Reduktion von Metalloxyden mit Kohle ein umkehrbarer Prozeß ist, so daß die abziehenden Dämpfe der Leichtmetalle mit dem Kohlenoxyd unter Abscheidung von Ruß zu den betreffenden Metalloxyden oxydiert werden.It has already been tried many times, the light metals in the electrical To get furnace in a gaseous state and to produce it and then to condense it. However, the route is generally inaccessible because of the reduction of metal oxides with coal is a reversible process, so that the fumes of the light metals are removed oxidized with the carbon dioxide with the deposition of soot to the metal oxides concerned will.

Es wurde nun gefunden, daß die Herstellung von Leichtmetallen durch elektrothermische Reduktion in folgender Weise möglich ist-.It has now been found that the production of light metals by electrothermal reduction is possible in the following way.

Ein elektrischer Ofen sei in zwei Räume eingeteilt, in deren jedem mindestens eine Elektrode eintaucht. Das Schmelzbad ist für beide Räume gemeinschaftlich, in der Mitte also durch einen Steg getrennt, so daß die beiden Räume in bezug auf die flüssige Phase kommunizieren, in bezug auf den Gasraum aber vollständig getrennt sind. Im Raum I findet die Reduktion statt. Das Kohlenoxyd entweicht, das gebildete Metall jedoch tritt in das Bad ein. Zu diesem Zwecke besteht das Bad aus einer Verbindung oder Legierung des betreffenden Leichtmetalles, welche sich leicht bildet und auch leicht wieder zersetzt (bei der in Frage stehenden Temperatur). Beispielsweise für Aluminium bestehe das Bad aus einem Ferro-Aluminitim mit 15 Prozent Al. Im Raum II findet die Verdampfung des Leichtmetalles statt. Mithin wandert das Leichtmetall vom Reduktionsraum durch die Flüssigkeit in den Verdampfungsraum. Zur Beförderung dieser Diffusion werden zweckmäßig Temperatur oder Druck- bzw. beide Faktoren in den beiden Räumen so eingestellt, daß im Raum I der Druck verhältnismäßig hoch und die Temperatur verhältnismäßig niedrig, im Raum II jedoch das Umgekehrte der Fall ist. Zweckmäßig wird man auch den Trennungssteg zwischen den beiden Räumen, welcher in die Flüssigkeit eintaucht, so ausbilden, daß dieZirkulation im Schmelzbad erleichtert wird.An electric furnace is divided into two rooms, in each of which at least one electrode is immersed. The molten bath is common to both rooms, i.e. separated in the middle by a bridge, so that the two rooms communicate with respect to the liquid phase, but are completely separated with respect to the gas space. The reduction takes place in room I. The carbon dioxide escapes, but the metal that is formed enters the bath. For this purpose, the bath consists of a compound or alloy of the light metal in question, which is easily formed and also easily decomposes again (at the temperature in question). For aluminum, for example, the bath consists of a ferro-aluminum with 15 percent Al. The evaporation of the light metal takes place in room II. The light metal therefore migrates from the reduction chamber through the liquid into the evaporation chamber. To promote this diffusion, temperature or pressure or both factors are expediently set in the two spaces so that in space I the pressure is relatively high and the temperature is relatively low, but the reverse is the case in space II. The separating web between the two spaces, which is immersed in the liquid, will also expediently be designed in such a way that the circulation in the molten bath is facilitated.

Dies kann z. B. dadurch geschehen, daß man in den Steg unterhalb des Badspiegels Öffnungen anbringt. Das mit Leichtmetall angereicherte und daher spezifisch leichtere Lösungsmittel wird dann durch diese Öff- nungen in den Destillationsraum fließen, während das durch Abdestillieren von Leichtmetall spezifisch schwerer gewordene Lösungsmittel unter dem Steg aus dem Destillationsraum in den Reduktionsraum zurückfließt. Dieser Umlauf wird noch dadurch verstärkt, daß im Reduktionsraum durch Neubildung von Metall der durch den Druck gegebene Spiegel steigt, während im Destillationsraum fortwährend durch Verschwinden von Metall der Spiegel sinkt, so daß er sich durch Überfließen von Metall durch die oberen Öffnungen stets wieder dem Druck entsprechend einstellt.This can e.g. B. done by making openings in the web below the bath level. The solvent enriched with light metal and therefore specifically lighter will then flow through these openings into the distillation space, while the solvent, which has become specifically heavier due to the distillation of light metal, flows back under the bridge from the distillation space into the reduction space. This circulation is intensified by the fact that in the reduction room the level caused by the pressure rises due to the formation of new metal, while in the distillation room the level continuously sinks due to the disappearance of metal, so that it is always subject to the pressure again through the overflow of metal through the upper openings adjusts accordingly.

Die beiliegende Zeichnung stellt einen so eingerichteten Ofen dar. i ist die äußere Ofenwand, 2 der Steg zwischen Reduktions-und Destillationsraum, 3 eine obere und 4 die untere Öffnung im Steg. Infolge der verschiedenen spezifischen Gewichte zirkuliert das Bad in der Richtung der Pfeile.The accompanying drawing shows a furnace set up in this way. I is the outer furnace wall, 2 is the bridge between the reduction and distillation chamber, 3 is an upper opening and 4 is the lower opening in the bridge. As a result of the different specific weights, the bath circulates in the direction of the arrows.

Statt eines Widerstandes- oder Lichtbogenofens wird zweckmäßig für manche Metalle ein Induktionsofen gewählt werden. Dieser kann z. B. die beiden Kammern in Form zweier konzentrischen Ringe erhalten. Bei Verwendung des Induktionsofens kann die Zirkulation im Schmelzbad durch Indtiktionswirkung hervorgerufen bzw. verstärkt werden, wobei der Ofen die für einen solchen Vorgang zweckmäßige Form erhalten wird. So kann auch die Zirkulation unterstützt werden dadurch, daß die Spule, welche die Induktionswirkung ausübt, bewegt wird.Instead of a resistance or arc furnace, it is useful for some metals an induction furnace can be chosen. This can e.g. B. the two chambers obtained in the form of two concentric rings. When using the induction oven the circulation in the weld pool can be caused or strengthened by an induction effect the furnace being given the shape convenient for such an operation. So the circulation can be supported by the fact that the coil, which the Exerts induction effect, is moved.

Es wurde gefunden, daß die Herstellung von Leichtmetallen durch das beschriebene Verfahren in sehr reiner Form möglich ist, dadurch, daß man die Zusammensetzung des Schmelzbades so wählt, daß die Verunreinigungen, welche im Erz und in der Kohle vorhanden sind, vom Bad aufgenommen werden und in diesem verbleiben. Die Konzentration des Bades ist nur in bezug auf das zu gewinnende Metall eine maximale, in bezug auf die Verunreinigungen hingegen wird sie sehr gering gehalten. Zu diesem Zwecke muß eventuell dem Erz dauernd von demjenigen Material zugegeben werden, welches als -Lösungsmittel im Schmelzbade wirkt, damit die Konzentration der Verunreinigungen einen cre#%vissen Betrag nicht überschreite. Bei solchen Maßnabnien wird das Bad im Laufe des Prozesses steigen, muß also von Zeit zu Zeit ausgegossen oder abgestochen werden.It has been found that the production of light metals by the The method described is possible in very pure form by the fact that the composition of the weld pool so that the impurities in the ore and in the coal are present, are absorbed by the bath and remain in it. The concentration of the bath is a maximum only in relation to the metal to be extracted on the other hand, it is kept very low on the impurities. To this end may have to be continuously added to the ore from that material which acts as a solvent in the molten bath, thus reducing the concentration of impurities does not exceed a certain amount. With such a measure, the bathroom increase in the course of the process, so it has to be poured out or tapped from time to time will.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for electrothermal production of light metals, characterized in that in a furnace with two separate Spaces and shared weld pool, which is a solvent for the concerned Light metal contains reduction and dissolution in room I and evaporation in room II of the metal takes place.

2. A method for the electrothermal production of light metals according to claim i, characterized in that the migration of the light metal within the solvent from the reduction chamber to the evaporation chamber is supported in that the former is high pressure and relatively low temperature, the reverse in the evaporation chamber. 3. A method for the electrothermal production of light metals according to claim i, characterized in that the production takes place in an induction furnace, in which a suitable shape of the furnace and possibly a movement of the induction exciter, a circulation takes place in the molten bath. 4. A method for the electrothermal production of light metals according to claim i, characterized in that the desired migration of the light metal from the formation to the deposition point is promoted by mechanical movement of the furnace or the melting bath. 5. A method for the electrical production of light metals according to claim i, characterized in that the bath always has a maximum concentration with respect to the metal to be extracted, but is kept diluted with respect to the impurities to be absorbed so that they do not come together with the product evaporate. 6. Oven for carrying out the method according to claim 1, 2 and 5, characterized in that openings are attached to the web separating the two spaces. the purpose of creating a circulation of the bath due to the difference in the specific gravity of the light rivet solution,