DE867005C

DE867005C - Verfahren und Vorrichtung zum Auslaugen des Aluminiums aus verunreinigtem Metall oder Legierungen

Info

Publication number: DE867005C
Application number: DESCH1999D
Authority: DE
Inventors: Roland Dr Sterner-Rainer
Original assignee: Karl Schmidt GmbH
Current assignee: Karl Schmidt GmbH
Priority date: 1944-09-06
Filing date: 1944-09-06
Publication date: 1953-02-12

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Auslaugen des Aluminiums aus verunreinigtem Metall oder Legierungen Eine der unerwünschtesten Verunreinigungen des Aluminiums und der Aluminiumlegierungen ist unzweifelhaft das Eisen. Bekanntlich enthält schon das Hüttenaluminium von Hause aus Verunreinigungen. Je nach dem Reinheitsgrad der Ausgangsstoffe, wie z. B. der Tonerde, Elektrodenkohlen oder des Kryoliths ist schon ein gewisser Eisengehalt vorhanden, der sich bei jedem weiteren Schmelzen durch Eisenaufnahme aus Tiegeln und Gezähen weiterhin erhöht. Die Menge des Eisens wird nun aber ferner auch noch erheblich erhöht beim Verschmelzen von Abfällen wie Schrott, Spänen, Aschen und Gekrätzen. Die Anwesenheit des Eisens ist, abgesehen von geringen Sonderfällen, die sich schwach legierter Aluminium-Eisen-Legierungen bedienen, als gewollter Legierungszusatz jedoch in keiner der zahlreichen Aluminiumlegierungen zu finden. Daher ist eine der vordringlichsten Forderungen das Entfernen des störenden Eisens.
Einer der bisher vielfach beschrittenen Wege besteht in der Anwendung einer elektrolytischen Raffination oder einer chemischen Aufarbeitung auf Tonerde. Diese Verfahren sind an sich sehr umständlich und erfordern zu ihrer Durchführung verhältnismäßig große Mengen an Energie. Es ist ferner auch schon vorgeschlagen worden, auf einfacherem Wege diese Aufgabe zu lösen. So ist z. B. das Absinken der Löslichkeit der intermetallischen Verbindung FeAl. bei gleichbleibender Temperatur im Aluminium, das wesentliche Mengen Magnesium enthält, benutzt worden, um die mit primären Ausscheidungen von FeAl. durchsetzte Schmelze nach dem Absitzen dieser Kristalle in zwei Teile, einen eisenreicheren und einen eisenärmeren, zu scheiden. ,Auch wurden Versuche unternommen, die gesteigerte Lösungsfähigkeit des Aluminiums in Blei bei höheren Temperaturen auszunutzen, um mit dessen Hilfe das Aluminium vom in Blei unlöslichen FeA13 zu -trennen. Eine anderer Vorschlag bezieht sich darauf, das Aluminium mit Hilfe von Quecksilber zu amalganieren, wobei das FeA13 jedoch durch das iQuecksilber nicht verändert wird und abgetrennt werden kann. Ähnlich dem lQuecksilber ist es auch denkbar, Zink oder Kadmium zu benutzen. Allen diesen Verfahren aber haftet der Übelstand an, daß große Mengen anderer Metalle benötigt werden und darum auch große Mengen der entstandenen Zwischenprodukte meistens sehr umständlich und schwierig aufgearbeitet werden müssen, abgesehen von der Schwierigkeit, die ungelöst gebliebenen, verunreinigenden Kristallarten von dem im Lösungsmittel gelösten Aluminium zu trennen.
Die vorerwähnten Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß mit kleinen Mengen von Lösungsmitteln, die außerdem im Kreislauf verbleiben und daher immer aufs neue wirksam werden, das Aluminium einem Auslaugen unterworfen wird, während das darin unlösliche FeAls und mit ihm noch andere Aluminide, wie beispielsweise NiA13 oder MnAlg, von Aluminium freigewaschen zurückbleiben. Als Lösungsmittel kommen vorzugsweise solche von niedrigem Schmelzpunkt und leichter Verdampfbarkeit in Frage, um auf diese Weise die .Schwierigkeiten hinsichtlich der Durchbildung der Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens möglichst gering zu halten.
Da das Fe A13 mit dem Aluminium ein Eutektikum bildet, dessen Schihelzpunkt bei 65q.° liegt, ist es zweckmäßig, diese Temperatur bei der Auslaugung nicht zu überschreiten, da sonst die Gefahr auftritt, daß das noch nicht mit dem Lösungsmittel vermengte Aluminium Fe A13 löst. Eine weitere Temperaturerniedrigung erfordert das Auslaugen bei Anwesenheit von Silicium, da in diesem Fall die Dreistoffverbindung A14 Sie Fe auftritt, die mit dem Aluminium ein schmelzendes Eutektikum bei einer gewissen Temperatur bildet. Es soll also das Auslaugverfahren unter dem Soliduspunkt der zu verarbeitenden Legierung durchgeführt werden. Theoretisch könnten daher nur die Metalle Quecksilber, Cerium, Rubidium, Kalium, Natrium, Indium, Lithium, Kadmium, Zink und Magnesium oder deren Gemische benutzt werden. Da es aber in den meisten Fällen der besseren Lösungsfähigkeit des Aluminiums wegen notwendig ist, nahe an dessen untersten Schmelzpunkt heranzutreten, muß bei einer Temperatur gearbeitet werden, die bei Oiiecksilber weit über dessen Siedepunkt liegt, d. h. also, es muß Überdruck angewendet werden. Wird Magnesium oder Lithium benutzt, so ist wegen des hohen Siedepunktes dieser Metalle Unterdruck anzuwenden. Bei Benutzung von Kadmium und Zink kann sowohl Unter- als auch Überdruck vorhanden sein. Insbesondere ist die Herabsetzung des Partialdruckes bei verdampfenden Gemischen ein Faktor, der bald der einen, bald der anderen Arbeitsweise den Vorzug gibt. Unter Umständen wird es erforderlich sein, bei Abwesenheit von Sauerstoff oder Stickstoff oder allgemein in inerter Atmosphäre zu arbeiten.
Um das Verfahren durchzuführen, kann beispielsweise eine Vorrichtung benutzt werden, wie sie die Abbildung veranschaulicht. Es wird vielfach notwendig, die Höhe der Vorrichtung, insbesondere ihres unteren Teils, größer zu wählen, als sie in der schematischen Darstellung angegeben ist.
Die Vorrichtung besteht aus einem Ofen, der unterteilt ist in einen sog. Lösungsturm, ein Verdampfungsgefäß und einen Kondensationsraum für die Metalldämpfe. Der Lösungsturm a, den ein falscher Boden f vom Verdampfungsraum b trennt, ist mit Schrott, ,Spänen oder anderen Aluminiumabfällen gefüllt. Im unteren Teil der Vorrichtung befindet sich eine Heizung g. Über der Heizung im Verdampfungsraum bist ein metallisches Lösungsmittel untergebracht. Die Menge desselben ist im Vergleich zu der Metallmenge, die ausgelaugt werden soll, verhältnismäßig gering. Die Metalldämpfe, die aus dem ' Verdampfungsraum b entweichen, gelangen durch einen Kanal oder Rohre c od. dgl. in den Kondensationsraum d, in dem sie mittels einer Kühlvorrichtung e verflüssigt und, wenn nötig, noch weiter abgekühlt werden. Das tropfbar flüssige Lösungsmittel berieselt alsdann die Füllung und löst nach und nach das Aluminium und tropft schließlich durch den siebartigen Boden f wieder in den Verdampfungsraum b, von wo aus sich das Spiel von neuem wiederholt. Allmählich reichert sich das Lösungsmittel so stark mit Aluminium an, daß es nötig wird, es vom Aluminium zu .trennen. Dies geschieht entweder dadurch, daß der Inhalt des Verdampfungsraumes b abgelassen wird, um auf diese Weise durch Abdestillieren das Reinaluminium zu gewinnen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, einen undurchlässigen Boden f' einzuschieben und auf diese Weise zu verhindern, daß das beim Abdampfvorgang zurückbleibende Aluminium von neuem durch das durch das Filter tropfende kondensierte Lösungsmittel verunreinigt wird. Dann erst wird das geschmolzene Beinaluminium abgestochen. Nach erneutem Füllen des Lösungsturmes d und Entfernen des Zwischenbodens f' kann der Auslaugvorgang wieder seinen Fortgang nehmen. Hat sich eine genügende Menge verunreinigender unlöslicher Kristallarten auf dem durchlässigen falschen Boden f angesammelt, so wird sie vor der Neubeschickung zweckdienlich ausgenommen. Auch können sie vom anhaftenden Lösungsmittel durch Destillation getrennt und dann zur Weiterverwendung etwa in der Stahlraffination benutzt werden.
Wird die Ausführungsform so gewählt, daß ein Doppelofen in Betrieb genommen ist, so erübrigt sich das Ablassen des aluminiumgesättigten Lösungsmittels oder die Verwendung des falschen Bodens f'. Während nämlich der eine Ofen neu gefüllt wird, gehen die Metalldämpfe seines Verdampfungsraumes in die Kondensation des anderen Ofens. Das vom Lösungsmittel befreite Aluminium wird abgestochen und die FeA13 Kristalle, wenn nötig, ausgehoben. Sodann wird der Metalldampfstrom wieder auf den ersten Ofen umgesteuert, und die Auslaugung beginnt von neuem. In gleicher Art wird zu seiner Zeit mit dem zweiten Ofen verfahren.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Auslaugen von Aluminium aus verunreinigtem Metall oder Legierungen unter Verwendung metallischer Lösungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß verhältnismäßig kleine Mengen des Lösungsmittels, dessen Dämpfe kondensiert werden, stets von neuem das aufzuarbeitende Gut auswaschen und im Kreislauf theoretisch unbegrenzt wirksam bleiben.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel Quecksilber rein oder als Zinkamalgan verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei überdruck gearbeitet wird. q..
Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel Zink und/oder Kadmium benutzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß bei Unter- oder überdruck gearbeitet wird.
6. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel Magnesium und/oder Lithium benutzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Unterdruck gearbeitet wird. B.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ofen benutzt wird, der aus einem Verdampfungs-, Auslaugungs- und Kondensationsraum besteht. g.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalldämpfe durch Kanäle oder Rohre unter Umgehung des Auslaugraumes direkt in den Kondensationsraum geführt sind. io.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen i bis g, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaugungs- und Verdampfungsraum (a, b) durch einen Filterboden (f) voneinander getrennt sind. i i.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß statt des porösen Filterbodens (f) ein undurchlässiger Filterboden (f') nach Beendigung des Auslaugvorgangs vorgesehen ist oder gegebenenfalls ein undurchlässiger Boden zusätzlich angeordnet ist.
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen i bis i i, gekennzeichnet durch zwei Öfen, deren Metalldampfleitungen gesteuert werden.