AT164785B - Verfahren zur Herstellung von hochwertigem Schmelzkorund - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Herstellung von hochwertigem Schmelzkorund 
Schmelzkorund wird in immer steigendem
Masse in der Industrie verwendet, zum Teil als
Schleifmittel, zum Teil als feuerfestes Material. 



   Seine Güte steigt mit zunehmendem Gehalt an
Aluminiumoxyd. 



   Schmelzkorund wird derzeit so hergestellt, dass   Bauxit mit Kohle im elektrischen Ofengeschmolzen   wird. Bei dieser Gelegenheit werden die leichter reduzierbaren Oxyde, wie z. B. die des Eisens,
Mangans und des Siliziums mehr oder weniger, je nach Kohlezuschlag reduziert, während die schwerer reduzierbaren, wie z. B. Titan, fast zur
Gänze in dem erzeugten Korund zurückbleiben. 



   Aber auch ein vollständiges Entfernen der zuerst genannten Elemente ist nicht möglich. Es bleiben meistens noch 2 bis   400 als   Summe dieser Oxyde im Korund zurück, so dass höchstens ein Korund von 95 bis 96" Aluminiumoxyd nach diesem
Verfahren erzeugt werden kann. 



   Ein Arbeiten mit höherem Kohlezuschlag zwecks besserer Reduktion der oben angeführten Elemente, so dass diese fast restlos ausreduziert werden, ist nicht möglich. So hoher Kohlezusatz greift bereits das Aluminiumoxyd unter Bildung von Karbid an. Diese Karbide beeinträchtigen aber die Qualität des erzeugten Schmelzkorunds sehr nachteilig. Nach dem oben angeführten Verfahren ist es daher nicht möglich, guten Schmelzkorund zu erzeugen, aus welchem die reduzierbaren Elemente ganz oder doch bis auf wenige Zehntel Prozent entfernt wurden. 



   Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, an Stelle von Kohle Aluminium als Reduktionsmittel zu verwenden. Die ausschliessliche Verwendung dieses Metalles ist aber wirtschaftlich nicht tragbar. 



   Man hat ferner vorgeschlagen, zur Gewinnung reiner Tonerde Bauxitmaterial durch einen von einer Reduktion begleiteten Schmelzprozess im elektrischen Ofen unter Zusatz von Kohle zu reinigen, wobei die Kohle ganz oder teilweise durch Aluminium oder eine Aluminiumlegierung ersetzt sein kann. Bei diesem gleichzeitigen Zusatz von Kohle und Aluminium erfolgt die Reduktion zuerst vorwiegend durch das reaktionsfähigere Aluminium, so dass dieses vor der Kohle verbraucht wird, während zum Schluss durch die noch vorhandene Kohle Karbidbildung bewirkt wird. Eine auf diesem Wege gereinigte
Tonerde ist wohl als Ausgangsprodukt für die
Aluminiumgewinnung verwendbar, weil dabei kleinere Karbidmengen nicht stören, für die
Erzeugung von Schleifkorund ist jedoch karbid- haltige Tonerde nicht oder nur minder ge- eignet. 



   Man hat schliesslich auch versucht, die Reduk- tionswirkung von Kohle und Aluminium derart zu kombinieren, dass nach einer Vorreduktion mit
Kohle ohne Zusatz weiterer Reduktionsmittel eine unmittelbar anschliessende Behandlung der
Schmelze mit Gleichstrom unter Anwendung von
Bodenkathoden erfolgt. Dabei soll durch Elektro- lyse Aluminium entstehen, welches die noch vor- handenen Fremdmetalloxyde in Metall über- führt und ausscheidet. Abgesehen davon, dass für dieses Verfahren die Anlagekosten verhältnis- mässig hoch sind, kann diese Arbeitsweise zu keinen zufriedenstellenden Ergebnissen führen, weil sich
Aluminium durch Gleichstromelektrolyse aus ge- schmolzenem Aluminiumoxyd nicht ohne weiteres abscheiden lässt. 



   Nach der vorliegenden Erfindung ist es nun möglich, alle Elemente, welche leichter als Aluminium reduzierbar sind, ganz oder doch bis auf praktisch belanglose Reste durch direkten Zusatz von metallischem Aluminium zu entfernen, ohne dass die gefürchtete Karbidbildung eintritt. Zurück bleiben, ausser Spuren der leichter reduzierbaren Elemente, als Verunreinigungen nur die Oxyde der Erdmetalle und der alkalischen Erden. 



   Die Vorteile dieser Arbeitsweise gegenüber dem geschilderten, bei der Fertigreduktion mit Gleichstromelektrolyse arbeitenden Verfahren liegen vor allem in einer ganz wesentlichen Vereinfachung des Arbeitsvorganges und der Produktionsanlage. 



  Es entfallen das Umschalten nach jeder Reduktionsstufe und das Überwachen der Elektrolyse ; es wird lediglich mit dem üblichen Wechselstrom-Elektroofen gearbeitet, während nach dem geschilderten Verfahren ausser einem Wechselstromtransformator auch ein entsprechend grosser   Gleichstromumformer   sowie entsprechende Schaltvorrichtungen unerlässlich sind. 



   Die Erfindung besteht darin, dass Bauxit zunächst nach dem bekannten Verfahren mit Kohle 

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 z. B. im elektrischen Ofen eingeschmolzen und bis zu dem Punkt reduziert wird, bei dem gerade die Bildung von Karbid noch nicht auftritt. Dann wird der Zusatz von Kohle eingestellt und die weitere Reduktion mit einem Erdmetall, vorzugsweise mit Aluminium zu Ende geführt. 



  Das erfindungsgemässe Verfahren wird stets so gelenkt, dass der billige Kohlenstoff so weitgehend als möglich zur Reduktion verwendet wird und das teurere, aber energisch wirkende Aluminium od. dgl. nur zur Entfernung jener   Oxydreste   herangezogen wird, die durch Kohlenstoff ohne die Gefahr gleichzeitiger Karbidbildung nicht mehr ausreduziert werden können. Für das Verfahren wesentlich ist es daher, die mit Kohle durchgeführte Vorreduktionsstufe erst knapp vor der Karbidbildung abzubrechen, nachdem der grösste Teil der Verunreinigungen bereits ausgeschieden wurde und nur die letzten Reste der reduzierbaren Verunreinigung in der unmittelbar anschliessenden Fertigreduktionsstufe mit metallischem Aluminium od. dgl. zu entfernen. 



   Bei Verwendung von metallischem Aluminium ergibt sich aber die Schwierigkeit, dass das ausreduzierte Silizium, infolge seines geringen spezifischen Gewichtes nur unvollkommen in der Schmelze   untersinkt,   wenn nicht genügende Mengen eines Schwermetalles zugegen sind, mit dem es sich legieren kann. Daher ist es besonders zweckmässig, dem Aluminium ein Beschwerungsmittel zuzugeben. 



   Entweder man verwendet als Reduktionsmittel die Legierung eines Erdmetalles mit einem Schwermetall, z. B. Ferroaluminium oder man mischt zerkleinertes Aluminium mit einem Schwermetalloxyd z. B. Eisenoxyd oder man mischt das Erdmetall mit einem Bauxit, der grössere Mengen Eisenoxyd enthält. Die Mischung muss hiebei immer so gewählt werden, dass ein Überschuss an Erdmetall zugesetzt wird u. zw. über diejenige Menge hinaus, welche zur Reduktion des Schwermetalloxydes notwendig ist. Es bildet sich dann eine Legierung z. B. des Aluminiums mit dem Eisen, welche in der Schmelze unter- sinkt, bei welcher Gelegenheit das Al der Legierung mit den noch in der Schmelze befindlichen reduzierbaren Oxyden reagiert.

   Diese Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens hat zwar den Nachteil, dass ein höherer Aluminiumverbrauch eintritt, da ja ein Teil des Aluminiums zur Reduktion des Eisenoxydes verbraucht wird, sie hat aber andererseits den Vorteil, dass die gebildete Aluminiumlegierung in überhitztem Zustand in das Schmelzkorundbad eingeführt wird. Hiedurch wird eine vollständigere Reduktion der Oxyde im Korundbad begünstigt.
Bei Verarbeitung von Bauxiten, welche arm an Erdalkalimetallen sind, ist es nach diesem Verfahren möglich, Schmelzkorund zu erzeugen, welcher über 98% Aluminiumoxyd enthält. 



     PATENTANSPRÜCHE   :   l.   Verfahren zur Herstellung von hochwertigem Schmelzkorund aus aluminiumreichem Rohmaterial, besonders Bauxit oder aluminiumreichen Schlacken durch Vorreduktion der Schmelze mit Kohle und Fertigreduktion mit einem Erdmetall, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorreduktion des geschmolzenen Rohmaterials mit Kohle knapp vor der Karbidbildung, nachdem der grösste Teil der reduzierbaren Verunreinigungen ausgeschieden wurde, abgebrochen und zur Entfernung der letzten Reste reduzierbarer Verunreinigungen unmittelbar anschliessend die Fertigreduktion durch Zusatz eines Erdmetalles, vorzugsweise von metallischem Aluminium oder Magnesium oder einer Legierung

Claims (1)

1. EMI2.1 kennzeichnet, dass zur Fertigreduktion die Mischung eines Erdmetalles mit einem Schwermetalloxyd, z. B. Aluminium mit Eisenoxyd verwendet wird, wobei die Mischung so zu wählen ist, dass mehr Erdmetall zugegeben wird, als zur Reduktion des zugesetzten Schwermetalloxydes erforderlich ist.