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"PROCEDE DE RECUPERATION DE L'ALUMINIUM ".-
La présente invention concerne la fabrica- tion de l'aluminium. Plus particulièrement, elle a pour objet la fabrication d'aluminium pratiquement pur par le procédé de distillation de sous-halogénure d'a- luminium à partir d'alliage. d'aluminium contenant des mé- taux comme le manganèse qui forment des halogénures vola- tils en réagissant sur le trihalogénure d'aluminium à la température de travail.
l'halogénure volatil se décomposant avec dépôt de métal quand on le refroidit à l'état de mélan- ge avec le sous-halogénure d'aluminium. On sait qu'il est très difficile d'arriver à éliminer le manganèse de façon entièrement satisfaisante par le processus de distillation
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,daou8-halog'nur.. 4'inventton via. particulièrement mail non exclusivement la r'O"p4rAtion de l'aluminium contenu dalla 4..
alliages carbothermiquea d'aluminium qui 4ont pro parât po r6duoion direct* do la bauxite à haute tempéra- tur* 8* Moyen de coke ou de charbon* Iida alliages oarbothormiquen d'aluminium pré- sentent une composition type qui et situe 'dans les gammes euivaniee !
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C9nat1tuan à en Mido
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<tb> Aluminium <SEP> 40-70
<tb>
<tb>
<tb> Per <SEP> 20-45
<tb>
<tb>
<tb> Silicium <SEP> 2-20
<tb>
<tb> Titane <SEP> 2- <SEP> 6 <SEP>
<tb>
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Oarbono 3- 6 yan8anène moine de 3
L'un des procédés que l'on utilise pour pro- duire de l'aluminium relativement pur par le processus de
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distillation de Boue-haJoénur8 à partir d'alliages oarbo- thermiques d'aluminium présentant la composition oâ...,,a,na consiste à mettre en contact l'alliage d'aluminium,
habitu- ellement sous forme de particules à une température de 1000 1400 0. avec un trihalogénure d'aluminium gazeux pour for-
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mer du monohalogénure d'aluminium gazeux, La réaction est fortement endothermique et s'inverse au refroidissement pour aboutir 4 un dépôt d'aluminium métallique.
Le procédé habituellement utilisé pour pro- duire de l'aluminium pratiquement pur à partir d'un mono-
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halogénure gazeux consiste à refroidir celui-ci pour oondtz,, 86r l'aluminium élémentaire sous forme pratiquement pure pendant que le trihalogcSnure d'aluminium reste dans la phaf ¯ se gazeuse pour être récupéré et avantageusement recyclé et
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remis en contact avec une nouvelle quantité d'alliage d'alu.
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minium,,
Dans la préparation d'aluminium pratiquement pur à partir d'alliages d'aluminium par traitement à haute température au moyen d'un trihalogénure d'aluminium gazeux, d'autres métaux présenta dans l'alliage tendent à réagir
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avec J P04 former deebalog4nures avec le iwalûgénu, d'aluminium pour former deshalogénurea volatils qui ont tendnee a ditatiller aved le monohalogénure
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d'aluminium pput 06 condenser finalement avec l'aluminium élémentaire lies alliages carbotttemîquës d'aluminium contiennent habituellement du manganèse en proportion conai- dèrablee Sans le processus de distillation de sous-halo- gênure,
le manganèse tend à réagir avec le trîhalogénute d'a- luminium en donnant un halogénure de manganèse qui distille avec le mônohàlogdnute d'aluminium. Quand on refroidit en- suite le mohôùalbgénure d'aluminium pour obtenir l'aluminium élémentaire, le manganèse élémentaire se condense une tem- pdraburs Prooe de celle de condensation de l'aluminium.
Par suite, l'aluminium condense contient comme impureté une quantité appréciable de manganèse.
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Lorsqu'on met un alliage obtenant de Italu. minium et du manganèse en contact avec un courant de tri- chlorure d'aluminium à la température utilisée pour le pro oessus de distillation de sous-halogénure, le rapport entre chlorure de manganèse et monochlorure d'aluminium dans la vapeur de sortie est très inférieur au rapport manganèse.. aluminium dans l'alliage mis en contact.
Dans le procédé de l'invention, on utilise cet effet pour distiller une fraction pauvres manganèse et une fraction riche en manga- nèse d'un alliage d'aluminium contenant du manganèse, grâce
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au procédé de distillation de sous-halogénure.
L'alurinium d'une pureté commercialement acceptable peut contenir une faible proportion de manganèse par exemple 0,03%. En outre, on utilise commercialement sur une échelle considérable des alliages d'aluminium conte-, nant des quantités prédéterminées de manganèse Grâce au procédé de l'invention, on peut séparer la teneur en aluni** nium d'un alliage carbothermique en aluminium de pureté commerciale et en une fraction d'alliage riche en manganèse,
lorsque la teneur initiale en manganèse de l'alliage carbo- thermique n'est pas trop élevées On peut obtenir un aluminium de pureté coin- merciale à partir d'un alliage carbothermique d'aluminium contenant du manganèse ou d'un autre alliage qui est solide à la température de travail, en mettant en contact une masse , de cet alliage d'aluminium, de préférence une masse d'allia- ge d'aluminium en particules,
avec un trihalogénure gazeux d' aluminium dans des conditions propres à donner une réac- tion entre l'aluminium de l'alliage et le trihalogénure d'a- luminium gazeux pour former le monohalogénure d'aluminium gazeux correspondant que l'on. refroidit alors pour obtenir le dépôt de l'aluminium de la façon usuelle.
Quand la teneur en halogénure de métal étranger dans le monohalogénure d'a- luminium dépasse un niveau prédéterminé, on détourne le courant de monohalogénure d'aluminium vers une zone de condensation différente dans laquelle l'aluminium enrichi en manganèse se dépose,
On conduit le procédé sous forme cyclique, de préférence en utilisant un lit ou une masse d'alliage d'aluminium sous forme de particules en mouvement descendant dans un réacteur de contact ou convertisseur de forme verti-
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cale.
Au début de chaque cycle, on introduit dans le oonver- tisseur de l'alliage d'aluminium fraie et on continue l'qué- ration de contact en utilisant le trihalogénuee d'aluminium gazeux chaud jusque ce qu'il apparaisse une proportion pré- déterminée d'halogénure de manganèse dans le gaz de sortie, en fonction de sa teneur en monohalogénure d'aluminium. Ini- tialement, le gaz de sortie ne contenant pratiquement que en monohalogénure d'aluminium est dirigé vers un condenseur ou appareil de décomposition dans lequel on abaisse la tempé- rature lu gaz de sortie qui contient du monohalogénure d'a- luminium gazeux pour amener la décomposition de celui-ci avec formation d'aluminium élémentaire pratiquement pur et de trihalogénure .d'aluminium gazeux.
On récupère avantageu- aement oe dernier que l'on ramène au convertisseur pour le mettre en contact avec l'alliage d'aluminium. Quand la pro- portion d'halogénure de manganèse contenue dans le gaz de sortie dépasse un niveau prédéterminé, on dirige le gaz de sortie du convertisseur dans un condenseur de décomposition séparé. Pendant cette portion du cycle global, on cesse de préférence l'amenée d'alliage d'aluminium frais au réacteur de contact et de préférence aussi on cesse de retirer du convertisseur l'alliage épuise.
Cependant, on continu* d'introduire du tri- halogénure d'aluminium gazeux dans le convertisseur pour extraire la quasi-totalité de l'aluminium de l'alliage conte- nu, ainsi que d'autres métaux qui réagissent sur le triha- logénure d'aluminium et forment des halogénures qui dis- tillent en même temps et sont entraînés dans le gaz de sor- tie du convertisseur en même temps que le monohalogénure d'aluminium. Apres cette opération d'extraction, on décharge du convertisseur l'alliage restant puis on y introduit à
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nouveau de l'alliage d'aluminium fraie et on répète les opé-
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ration. ou le cycle o1.deo8ua.
On voit donc que, suivant l'invention, le gais de sortie contenant du monohalogenure d'aluminium cet sépare en deux parties, une première portion initiale que l'on ré-
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oupére pendant l'opération active de raffinage-et qui se décompose au refroidissement en donnant do l'aluminium conte" nant une proportion relativement faible de manganèse et une deuxième portion récupérée pendant l'opération d'extraction
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et qui se décompose au refroidissement en donnant de 1a,uai..
nïum mdlangé une proportion relativement forte de manganèse, Quand on conduit le processus de distillation de sous-halogénure sous la forme d'une opération discontinue et directe dans laquelle on récupère tout le gaz de sortie sana séparation et on dépouille qua8i-.ompltement le métal de l'aluminium qu'il contient, on trouve que le rapport ini- tial aluminium manganèse de l'alliage se répercute dans l'aluminium récupéré comme produit.
Dans la pratique de l'invention, on met en contact une masse d'alliage d'aluminium en particules conte-*
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nant du manganèse avec un courant de tyihalogénure gazeux en ajoutant de façon continue de l'alliage d'aluminium trait de sorte que le trihalogénure d'aluminium gazeux entre en ûontâet avec l'alliage d'aluminium frais JU$te avant qu'on ne lt re- tire du réacteur de oontaot nous forma de gaz de sortit* .40tant donné que le manganèse die tille relativement lentement et ne condense rapidement, il tend à s'accumuler au milieu du réacteur.
Lorsque la vapeur entre finalement en contact avec l'alliage d'aluminium fraie juste avant de quitter le convertisseur, elle tendà perdre une partie du manganèse qu'elle contient. ±' accumulation de manganèse dans l'allias*
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d'aluminium contenu dans le convertisseur se poursuit jusqu'à ce que l'alliage d'aluminium contenu Doit tellement enrichi en manganèse que l'alliage.d'aluminium frais que l'on introduit ne permette) plus d'éliminer suffisamment de manganèse du gaz de sortie.
,
Suivant la pratique de l'invention, quand le rapport aluminium/manganèse dans le gaz de sortie atteint un niveau prédétermine, on détourne le gaz qui sort du réacteur de contact vers un condenseur sépara destine à la récupéra- tion de l'aluminium et qui contient des proportions accrues de manganèse. A ce moment, on cesse d'amener de l'alliage d'a- luminium frais dans le convertisseur et on cesse aussi de le- tirer l'alliage épuisé du convertisseur.
On continue d'intro- duire dans'le convertisseur du trihalogénure d'aluminium ga- zeux jusque ce que la quasi-totalité de l'aluminium contenu dans l'alliage soit entraîné dans le gaz de sortie en même temps que la proportion de manganèse qui distille conjointe* ment. Après l'opération d'extraction, on sort du convertis* seur l'alliage d'aluminium épuisé et on y introduit de l'al- liage frais en vue d'un nouveau cycle d'opérations.
Il est possible d'obtenir dans l'alliage d'alu- minium contenu dans le réacteur de contact un enrichissement en manganèse de 10:1avant qu' il ne soit nécessaire de commen- cer un nouveau cycle. En conséquence. sur 100 kg d'aluminium d'un alliage d'aluminium contenant du manganèse et amené au convertisseur, il doit Atre possible, par la pratique de l'invention, d'obtenir environ 90 kg d'aluminium de pureté commerciale et environ 10 kg d'alliage manganèse/aluminium,
On se référera maintenant au dessin schémati- que qui représente un appareil destiné à la réalisation de l'invention.
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Au début du cycle, un convertisseur vertical
10 cet pratiquement rempli d'une mages 11 d'alliage d'alu- minium contenant du manganèse noue forme de particules,
Dans la partie inférieure du convertisseur 10, on introduit par le tuyau 12 du trichlorure d'aluminium gazeux chaud et on récupère le gaz qui sort de la portion supérieure du convertisseur 10 par le tuyau 14.
On amené de l'alliage fraie venant de la trémie 15 par le conduit 16 et la soupe- pe doseuse 18 dans la portion supérieure du convertisseur
10 et on sort l'alliage épuisa de la partie inférieure du convertisseur 10 par la soupape doseuse, 19 et le conduit
20, pour l'amener dans un wagonnet ou une cuve 21 en vue de l'évacuer, ,
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Au début du cycle, on introduit de façon continue du trichlorure d'aluminium gazeux et on amené de façon pratiquement continue de l'alliage d'aluminium frais de la trémie 15 et on sort l'alliage épuisa de la partie Inférieure ou du fond du réacteur de contact 10 par la saupage doseuse 19 et le conduit 20.
La manne 11 d'alliage d'aluminium contenue dans le convertisseur 10 est maintenue à une température de 1000-1400 C de préférence d'environ 1300 C, qui est propre à amener la réaction entre le tri- chlorure d'aluminium gazeux et l'aluminium de l'alliage avec formation de monochlorure d'aluminium suivant l'équa- tion :
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Le mono chlorure d'aluainium s'échappe dans le gaz de sortie qui contient aussi du trichlorure d'aluminium et qui sort de la partie supérieure du convertisseur 10 par le tu- yau 14. La phase gazeuse, juste avant de sortir du conver- tisseur 10 par le tuyau 14, entre en contact avec l'alliage d'aluminium frais amené à la portion supérieure du conver- tisseur 10.
Ce. contact entre la phase gazeuse et l'alliage frais relativement pauvre en manganèse, immédiatement avec la sertie des gaz du convertisseur 10. pour but d'éliminer du gaz de sortie une partie du manganèse qui, semble-t-il, réagit sur le trichlorure d'aluminium gazeux suivant l'é- quation
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le chlorure de manganèse (oucil.2) to*d à tiré extrait dt la phase gazeuse au contacta l'alliage d'aluminium fraiw, On retire le de'sortie du convertisseur 1Qf 9 .'façon continue, Pe le tuyau 140 et on l'amené, par le tuyil 22 et la aou,pe ouverte 82, dans un condenseur 24 OtL Vol.
a.'uiaa .da.u moins 00*0 environ la température du gaz de sortie en dessous de la température de fonctionnement du
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'convertisseur 10, Habituellement on obtient des réaultatil satiafaizanta en maintenant le condenseur 24 à ane tempérai'cuit juste supérieure au point de fusion de l'aluminium qui eni, de 66*0# par exemple à une température de 700-900000 de sorte', que le taonoehiorure d'aluminium contenu dans la vapeur intro- duite dans le condenseur se décompose quasi-èo*iplètement en aluminium métallique qui s'y condense et en trichlorure d'alu- minium qui reste en phase vapeur à cette température.
Etant donné que le gaz de sortie amené au condenseur 24 par les tuyaux 22 et 14 est formé de monochlorure d'aluni* nium gazeux, de trichlorure d'aluminium inaltéré et de très peu de chlorure de manganèse, l'aluminium fondu récupère comme produit du condenseur 24 par le tuyau 25 est un aluminium de pureté acceptable.
On retire le trichlorure d'aluminium de -la partie supérieure du condenseur 24 par le tuyau 26 et avanta- geusement, on le renvoie au convertisseur 10 par le tuyau 12 pour qu'il entre en contact avec un supplément d'alliage d'aluminium.
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Au bout d'un certain temps, le gaz de cortit r.os1- ré du convertisseur 10 contient des quantités croissantes de man ganèse étant donné que la concentration de manganèse augmente dans la portion moyenne de la masse d'alliage qui descend dans le convertisseur 10. On continue de retirer le gaz du convertis-
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seur 10 pour l'amener au condenseur 24 jusqu'à ce que la proportion de manganèse dans le gaz de sortie atteigne un niveau prédéterminé.
.On ferme alors la soupape 22a du tuyau 22 et on ouvre la soupape 28a du tuyau 28 et on arrête l'arrivée d'alliage frais et l'évacuation d'alliage épuisé. On trans- fère alors le ,gaz de sortie, par le tuyau 28 et la soupape 28a, dans le condenseur 29, on le maintient dans des oondi- tiens de température similaires à celles du condenseur 24 pour décomposer le monochlorure d'aluminium et en même temps le dichlorure de manganèse réagit sur l'aluminium pour for- mer du manganèse métallique qui se condense avec l'aluminium.
Le métal retiré du condenseur 28 par le tuyau 30 pen- dant cette opération d'extraction contient une forte propor- tion de manganèse et lorsqu'on récupère l'aluminium d'un alliage carbothermique, on peut obtenir à ce stade in alliage d'aluminium contenant environ 3% de manganèse en poids.
On continue l'opération d'extraction jusqu'à ce que la teneur en aluminium tu métal contenu dans le convertisseur 10 soit ramene à un niveau où il n'est plus économique de la récupérer.,
Bien qu'il soit préférable d'utiliser deux conden- seurs séparés, on peut utiliser, ai on le désire, un seul con- danseur pour toutes les opérations du cycle de l'invention. On utilise le condenseur unique pour la production et la récupé- ration de l'aluminium au premier stade et ensuite au stade d'extraction pour obtenir et récupérer l'alliage manganèse-alu- minium, le condenseur étant pratiquement vidé de métal condensé avant le début du stade d'extraction.
Au lieu de deux condensent* on peut en utiliser deux ou plusieurs en combinaison avec un
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ou plusieurs convertisseurs@ particulièrement quand on dé- aire récupérer comme produit un aluminium très pur ou un aluminium contenant des quantités variables de manganèse.
A titre d'illustration de la pratique de l'invention, lorsqu'on utilise un convertisseur d'une capacité de 5 tonnée d'alliage carbothermique initial d'aluminium en particules, on chauffe la charge à environ 1300 C en faisant passer un courant électrique à travers la charge ou au moyen d'éléments appropriés de résistance électrique. On introduit alors dans 1 le bas du convertisseur du trichlorure d'aluminium gazeux chaud qui traverse la charge à contre-courant et, dans le haut, on ajoute de façon continue de l'alliage carbothermique d'alu- minium tandis qui , dans le bas, on retire de l'alliage épuise.
On amène le gaz de sortie du convertisseur à un condenseur et on en récupère l'aluminium.
On continue ces opérations jusqu'à ce que l'analyse montre que le rapport manganèse/aluminium dans le gaz de sortie atteint un niveau élevé prédéterminé. On commence alors l'opération d'extraction. Une quantité de chaleur continuel- lement décroissante sera nécessaire à ce stade du travail, Pendant ce stade, on recueille de l'alliage d'aluminium riche en manganèse et l'alliage contenu dans le convertisseur est débarrassé de l'aluminium.
Quand la concentration de monochlorure d'aluminium dans le gaz de sortie du convertisseur tombe à un faible ni- veau, ion recommence à ajouter de l'alliage d'aluminium fraie et à retirer du convertisseur l'alliage épuisé,et de préfé- rence, on diminue temporairement ou on arrête l'introduction
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de trichlorure d'aluminium gazeux dans le convertis- saur,
de sorte que le convertisseur se remplit d'une charge graiche et qu'une proportion N'établit. On détour* ne alors le courant de gaz du convertisseur vers le conden- seur initiait Lorsqu'on a retiré du convertisseur l'alliage extrait on élève le taux d'introduction de trichlorure d'aluminium gazeux jusqu'à aa valeur initiale et on répète le cycle d'opérations ci-dessus.
Les exemples suivants démontrent les résultats que l'on peut obtenir lorsqu'on applique l'invention de la façon décrite ci-dessus 1
EXEMPLE 1 On traite de la façon décrite un alliage oarbother- mique contenant 56% d'aluminium, 2,7% de silicium et 0,2% de manganèse (le reste étant formé de fer, de titane, de carbone et de constituants mineure). On calcule le débit d'amenée d'alliage frais, le débit d'amenée de trichlorure d'aluminium, la hauteur de la colonne d'alliage en cours de traitement et la température de manière à extraire de l'al- liage 95% de l'aluminium.
Quand le rapport manganèse/alu-, minium dans les gaz de sortie s'élève à 0,0012:1, on détour- na les gaz vera un autre condenseur Pendant la partie ini- tiale de l'opération, on recueille 10,75t d'aluminium con- tenant 0,028% de manganèse. Pendant le stade d'extraction, on recueille 1 t d'aluminium contenant 3,82% de manganèse avant de décharger l'alliage épuisé. Il y a lieu de noter que, bien que la charge initiale du convertisseur soit de 5 t, le poids du contenu pendant un fonctionnement continu est considérablement moindre, étant donné que l'aluminium est progressivement extrait des particules d'alliage.
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EXEMPLE2
On traite le môme alliage mais on opère le détourne- ment que lorsque le rapport manganèse aluminium dans le gaz de sortie est de 0,0013:1, Dans ces conditions, on recueille séparément à chaque cycle 11,2 t d'aluminium contenant 0,033% de manganèse et 1 t d'aluminium contenant 3,93% de manganèse.
EXEMPLE 3
En utilisant l'alliage de l'exemple 1, on limite le raffinage à 90% de l'aluminium qu'il contient. On détourne le gaz du convertisseur lorsque le rapport mangagèse:aluminium dans le gaz s'élève à 0,00115:1. Avant le détournement, on recueille 11,1 t d'aluminium contenant 0,029% de manganèse et pendant l'extraction, on recueille 1 t d'aluminium conte- nant 4,05% de manganèse$'
EXEMPLE 4
On utilise un alliage similaire 4 celui de l'exemple
1, ai ce n'est que la teneur en manganèse est de 0,05%; on poursuit le raffinage jusqu'à ce qu'on ait retiré 95% de l'alu- minium de l'alliage. On opère le détournement quand le rapport manganèse.aluminium s'élève à 0,0008:1.
Avant le détourne- ment, on recueille 45 t d'aluminium contenant 0,01% de manga- nèse et pendant l'extraction, on obtient 1 t d'aluminium con- tenant 3,84% de manganèse.
EXEMPLE 5 On raffine un alliage similaire à celui de l'exemple 1, si ce n'est que la teneur en silicium est de 6,0% et on reti- re 95% de l'aluminium qu'il contient. On détourne le gaz lors- que le rapport manganèse! aluminium atteint 0,00125:1. Dans ces conditions, on obtient 11,25 t d'aluminium contenant 0,0296 de manganèse et 1 t d'aluminium contenant 4,12% de manganèse
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dans les deux stadoa de chaque cycle de fonotionnement.
.asvagatoA3?io 8 1.- Procédé de récupération de l'aluminium d'alliages qui con- tiennent aussi du manganèse et qui sont solides à la tempéra- ture de réaction, par distillation de sous-halogénure , carac- térisé en ce qu'il consiste à chauffer à la température voulue dans une zone de réaction une masse d'alliage en particules, à amener par une extrémité de la zone un courant de trihalogénure d'aluminium gazeux, à retirer par l'autre extrémité le gaz de sortie, à refroidir celui-ci pour déposer l'aluminium métalli- que-dans une zone de condensation, à introduire de façon pra- tiquement continue de l'alliage fraie dans la zone de réaction à l'extrémité par laquelle on retire le gaz de sortie, à reti- rer de l'alliage épuisé par l'extrémité opposée,
à continuer l'introduction d'alliage frais jusqu'à oe que la concentration d'halogénure de manganèse dans le gaz de sortie atteigne un ni- veau prédéterminé, puis à cesser l'introduction, et à extraire ensuite l'aluminium de l'alliage restant dans la zone de réac- tion en continuant de faire passer le trihalogénure d'alumini- um et en recueillant l'aluminium condensé dans cette opéra- tion d'extraction séparément de l'aluminium condensé au pre- mier stade du procédé, pour obtenir un alliage Manganèse-alumi- nium contenant une proportion notable de manganèse.
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"PROCESS FOR RECOVERING ALUMINUM" .-
The present invention relates to the manufacture of aluminum. More particularly, it relates to the manufacture of substantially pure aluminum by the process of distillation of aluminum subhalide from an alloy. aluminum containing metals such as manganese which form volatile halides when reacting with aluminum trihalide at working temperature.
the volatile halide decomposing with deposit of metal when cooled as a mixture with the aluminum subhalide. It is known that it is very difficult to achieve a completely satisfactory elimination of manganese by the process of distillation.
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, daou8-halog'nur .. 4'inventton via. particularly, not exclusively the r'O "p4rAtion of the aluminum content of alla 4 ..
carbothermal aluminum alloys which are produced for direct production * of bauxite at high temperature * 8 * Medium of coke or coal * The carbothermal aluminum alloys present a typical composition which and lies within the ranges euivaniee!
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C9nat1tuan in in Mido
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<tb> Aluminum <SEP> 40-70
<tb>
<tb>
<tb> Per <SEP> 20-45
<tb>
<tb>
<tb> Silicon <SEP> 2-20
<tb>
<tb> Titanium <SEP> 2- <SEP> 6 <SEP>
<tb>
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Oarbono 3- 6 yan8anene monk of 3
One of the processes used to produce relatively pure aluminum by the process of
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distillation of Mud-haJoénur8 from oarbothermal aluminum alloys having the composition oâ ... ,, a, na consists in bringing the aluminum alloy into contact,
usually in the form of particles at a temperature of 1000 1400 0. with an aluminum trihalide gas to form
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gaseous aluminum monohalide sea. The reaction is strongly endothermic and is reversed on cooling to result in a deposit of metallic aluminum.
The process conventionally used to produce substantially pure aluminum from mono-
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gaseous halide consists in cooling this to oondtz ,, 86r elemental aluminum in practically pure form while the aluminum trihalide remains in the gaseous phase to be recovered and advantageously recycled and
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brought into contact with a new quantity of aluminum alloy.
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minium ,,
In the preparation of substantially pure aluminum from aluminum alloys by treatment at high temperature with a gaseous aluminum trihalide, other metals present in the alloy tend to react.
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with J P04 form deebalog4nides with the iwalûgénu, of aluminum to form volatile halides which have tended to ditatiller with the monohalide
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aluminum pput 06 eventually condense with elemental aluminum and carbonated aluminum alloys usually contain manganese in a reasonable proportion Without the subhalide distillation process,
the manganese tends to react with the aluminum trihalide to give a manganese halide which distils with the aluminum monomer. When the aluminum mohôalbgenide is subsequently cooled to obtain elemental aluminum, the elemental manganese condenses at a temperature similar to that of condensation of the aluminum.
Consequently, the condensed aluminum contains an appreciable amount of manganese as an impurity.
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When putting an alloy obtained from Italu. minium and manganese in contact with a stream of aluminum trichloride at the temperature used for the subhalide distillation process, the ratio between manganese chloride and aluminum monochloride in the outlet vapor is much lower to the manganese / aluminum ratio in the alloy contacted.
In the process of the invention, this effect is used to distill a poor manganese fraction and a manganese-rich fraction from an aluminum alloy containing manganese, thanks to
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to the subhalide distillation process.
The alurinium of commercially acceptable purity may contain a small proportion of manganese, for example 0.03%. In addition, aluminum alloys containing predetermined amounts of manganese are commercially used on a considerable scale. By the process of the invention, the alunium content of a carbothermal aluminum alloy can be separated from commercial purity and in an alloy fraction rich in manganese,
when the initial manganese content of the carbo-thermal alloy is not too high Aluminum of coin-mercial purity can be obtained from a carbothermal aluminum alloy containing manganese or from another alloy which is solid at the working temperature, by bringing a mass of this aluminum alloy into contact, preferably a mass of particulate aluminum alloy,
with a gaseous aluminum trihalide under conditions such as to give a reaction between the aluminum of the alloy and the gaseous aluminum trihalide to form the corresponding gaseous aluminum monohalide which is produced. then cools to obtain the deposit of aluminum in the usual way.
When the content of foreign metal halide in the aluminum monohalide exceeds a predetermined level, the stream of aluminum monohalide is diverted to a different condensation zone in which the manganese enriched aluminum is deposited.
The process is carried out in cyclic form, preferably using a bed or mass of aluminum alloy in the form of downward moving particles in a contact reactor or vertical form converter.
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hold.
At the start of each cycle, fresh aluminum alloy is introduced into the inverter and the contacting season is continued using hot aluminum trihalide gas until a pre- requisite proportion appears. determined manganese halide in the outlet gas, depending on its aluminum monohalide content. Initially, the outlet gas containing substantially only aluminum monohalide is directed to a condenser or decomposition apparatus in which the temperature of the outlet gas which contains aluminum monohalide gas is lowered to bring decomposition thereof with the formation of substantially pure elemental aluminum and gaseous aluminum trihalide.
The latter is advantageously recovered and returned to the converter to bring it into contact with the aluminum alloy. When the proportion of manganese halide contained in the output gas exceeds a predetermined level, the output gas from the converter is directed to a separate decomposition condenser. During this portion of the overall cycle, the supply of fresh aluminum alloy to the contact reactor is preferably ceased and preferably also the removal of exhausted alloy from the converter is ceased.
However, we continue to feed aluminum trihalide gas into the converter to remove almost all of the aluminum from the alloy contained, as well as other metals which react with the trihalogenide. aluminum and form halides which distill at the same time and are entrained in the converter outlet gas along with the aluminum monohalide. After this extraction operation, the remaining alloy is discharged from the converter and then introduced at
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new aluminum alloy spawns and the operations are repeated
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ration. or the o1.deo8ua cycle.
It can therefore be seen that, according to the invention, the outlet duct containing aluminum monohalide this separates into two parts, a first initial portion which is re-
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during the active refining operation and which decomposes on cooling to give aluminum containing a relatively small proportion of manganese and a second portion recovered during the extraction operation
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and which decomposes on cooling to give 1a, uai ..
When the subhalide distillation process is carried out as a batch and direct operation in which all the exit gas is recovered without separation and the metal is stripped to a minimum, it is mixed with a relatively high proportion of manganese. of the aluminum it contains, the initial aluminum manganese ratio of the alloy is found to be reflected in the recovered aluminum as a product.
In the practice of the invention, a mass of particulate aluminum alloy containing *
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ing manganese with a stream of tyihalide gas while continuously adding the treated aluminum alloy so that the aluminum trihalide gas comes into contact with the fresh aluminum alloy JU $ te before it is The removal of the oontaot reactor gave us exit gas. Since manganese dies relatively slowly and does not condense quickly, it tends to accumulate in the middle of the reactor.
When the steam finally comes into contact with the spawning aluminum alloy just before leaving the converter, it tends to lose some of the manganese it contains. ± 'accumulation of manganese in allias *
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of aluminum contained in the converter continues until the aluminum alloy contained must be so enriched in manganese that the fresh aluminum alloy that is introduced no longer allows sufficient manganese to be removed of the outlet gas.
,
According to the practice of the invention, when the aluminum / manganese ratio in the outlet gas reaches a predetermined level, the gas which leaves the contact reactor is diverted to a separate condenser intended for the recovery of the aluminum and which contains increased proportions of manganese. At this point, the supply of fresh aluminum alloy to the converter is stopped and the exhausted alloy is also ceased to be drawn from the converter.
Gaseous aluminum trihalide is continued to be fed into the converter until almost all of the aluminum contained in the alloy is entrained in the outlet gas along with the proportion of manganese. which distils jointly. After the extraction operation, the spent aluminum alloy is taken out of the converter from the converter and fresh alloy is introduced therein for a new cycle of operations.
It is possible to obtain in the aluminum alloy contained in the contact reactor a manganese enrichment of 10: 1 before it is necessary to start a new cycle. Consequently. out of 100 kg of aluminum from an aluminum alloy containing manganese and fed to the converter, it should be possible, by the practice of the invention, to obtain about 90 kg of commercial purity aluminum and about 10 kg manganese / aluminum alloy,
Reference will now be made to the schematic drawing which shows an apparatus for carrying out the invention.
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At the start of the cycle, a vertical converter
10 this practically filled with a magnesium 11 of aluminum alloy containing manganese in the form of particles,
In the lower part of the converter 10, hot aluminum trichloride gas is introduced through pipe 12 and the gas which leaves the upper portion of converter 10 is recovered through pipe 14.
Spawned alloy is fed from hopper 15 through conduit 16 and metering valve 18 into the upper portion of the converter.
10 and the exhausted alloy is taken out from the lower part of the converter 10 through the metering valve, 19 and the duct
20, to bring it into a wagon or a tank 21 in order to evacuate it,,
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At the start of the cycle, aluminum trichloride gas is continuously introduced and fresh aluminum alloy is fed almost continuously from hopper 15 and the spent alloy is taken out from the bottom or bottom of the hopper. contact reactor 10 via metering saupage 19 and conduit 20.
The aluminum alloy manna 11 contained in the converter 10 is maintained at a temperature of 1000-1400 C, preferably about 1300 C, which is suitable for bringing about the reaction between the gaseous aluminum trichloride and 'aluminum of the alloy with formation of aluminum monochloride according to the equation:
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The mono aluminum chloride escapes in the outlet gas which also contains aluminum trichloride and which exits the upper part of the converter 10 through the tube 14. The gas phase, just before leaving the converter. weaver 10 through pipe 14, comes into contact with the fresh aluminum alloy supplied to the upper portion of converter 10.
This. contact between the gas phase and the fresh alloy relatively poor in manganese, immediately with the gas crimp of the converter 10. for the purpose of removing from the outlet gas a part of the manganese which, it seems, reacts with the trichloride gaseous aluminum according to the equation
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the manganese chloride (oucil.2) to * d extracted from the gas phase on contact with the fresh aluminum alloy, We remove the output of the converter 1Qf 9. 'Continuously, Pe the pipe 140 and we the feed, through the pipe 22 and the aou, eg open 82, in a condenser 24 OtL Vol.
a.'uiaa .da.u minus 00 * 0 approximately the outlet gas temperature below the operating temperature of the
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converter 10, Usually one obtains satiafaizanta réaultatil by keeping the condenser 24 at a temperature just above the melting point of the aluminum which eni, 66 * 0 # for example at a temperature of 700-900000 so ' that the aluminum fluoride contained in the vapor introduced into the condenser decomposes almost completely into metallic aluminum which condenses there and into aluminum trichloride which remains in the vapor phase at this temperature.
Since the outlet gas supplied to the condenser 24 through pipes 22 and 14 is formed of gaseous aluminum monochloride, unaltered aluminum trichloride and very little manganese chloride, the molten aluminum is recovered as product. condenser 24 through pipe 25 is aluminum of acceptable purity.
Aluminum trichloride is removed from the top of condenser 24 through pipe 26 and preferably returned to converter 10 through pipe 12 to come into contact with additional aluminum alloy. .
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After a time, the cortite gas r.os1- re from converter 10 contains increasing amounts of manganese as the concentration of manganese increases in the middle portion of the alloy mass which descends into the converter. 10. Continue to remove gas from the converter.
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sor 10 to bring it to the condenser 24 until the proportion of manganese in the outlet gas reaches a predetermined level.
The valve 22a of the pipe 22 is then closed and the valve 28a of the pipe 28 is opened and the arrival of fresh alloy and the discharge of spent alloy are stopped. The outlet gas is then transferred through pipe 28 and valve 28a to condenser 29, and is maintained in temperature conditions similar to those of condenser 24 to decompose the aluminum monochloride and to decompose it. at the same time the manganese dichloride reacts with the aluminum to form metallic manganese which condenses with the aluminum.
The metal withdrawn from the condenser 28 through the pipe 30 during this extraction operation contains a high proportion of manganese and when the aluminum is recovered from a carbothermal alloy, at this stage an alloy can be obtained. aluminum containing about 3% manganese by weight.
The extraction operation is continued until the aluminum and metal content in converter 10 is reduced to a level where it is no longer economical to recover it.
Although it is preferable to use two separate condensers, one can, if desired, use a single condenser for all the operations of the cycle of the invention. The single condenser is used for the production and recovery of aluminum at the first stage and then at the extraction stage to obtain and recover the manganese-aluminum alloy, the condenser being substantially emptied of condensed metal before the extraction. beginning of the extraction stage.
Instead of two condenses * two or more can be used in combination with one
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or more converters, particularly when de-recovering as a product a very pure aluminum or an aluminum containing varying amounts of manganese.
As an illustration of the practice of the invention, when using a 5 ton capacity converter of initial carbothermal particulate aluminum alloy, the load is heated to about 1300 ° C by passing a current electric through the load or by means of suitable electrical resistance elements. Hot aluminum trichloride gas is then introduced into the bottom of the converter, which crosses the feed in countercurrent, and at the top, carbothermal aluminum alloy is continuously added while, in the low, we remove the exhausted alloy.
The converter outlet gas is fed to a condenser and the aluminum is recovered.
These operations are continued until analysis shows that the manganese / aluminum ratio in the exit gas reaches a predetermined high level. The extraction operation is then started. A continuously decreasing amount of heat will be required at this stage of the work. During this stage, the aluminum alloy rich in manganese is collected and the alloy contained in the converter is stripped of the aluminum.
When the concentration of aluminum monochloride in the converter outlet gas drops to a low level, the ion starts again to add fresh aluminum alloy and remove the spent alloy from the converter, and preferably , we temporarily decrease or stop the introduction
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gaseous aluminum trichloride in the converter,
so that the converter is filled with a greasy load and that a proportion does not establish. The gas stream is then diverted from the converter to the condenser. When the extracted alloy has been removed from the converter, the rate of introduction of gaseous aluminum trichloride is increased to a initial value and repeated the above cycle of operations.
The following examples demonstrate the results which can be obtained when the invention is applied in the manner described above 1
EXAMPLE 1 An oarbothermal alloy containing 56% aluminum, 2.7% silicon and 0.2% manganese is treated as described (the remainder being formed of iron, titanium, carbon and minor constituents. ). The feed rate of fresh alloy, the feed rate of aluminum trichloride, the height of the alloy column during treatment and the temperature are calculated so as to extract 95% from the alloy. aluminum.
When the manganese / aluminum ratio in the exit gases is 0.0012: 1, the gases are diverted to another condenser. During the initial part of the operation, 10.75t is collected. aluminum containing 0.028% manganese. During the extraction stage, 1 t of aluminum containing 3.82% manganese is collected before discharging the spent alloy. It should be noted that although the initial load of the converter is 5 t, the weight of the contents during continuous operation is considerably less, as the aluminum is gradually removed from the alloy particles.
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EXAMPLE 2
The same alloy is treated but the diversion is carried out only when the manganese-aluminum ratio in the outlet gas is 0.0013: 1. Under these conditions, 11.2 t of aluminum containing 0.033 are collected separately in each cycle. % manganese and 1 t aluminum containing 3.93% manganese.
EXAMPLE 3
By using the alloy of Example 1, the refining is limited to 90% of the aluminum it contains. The converter gas is diverted when the manganese: aluminum in gas ratio is 0.00115: 1. Before diversion, 11.1 tons of aluminum containing 0.029% manganese are collected and during extraction 1 ton of aluminum containing 4.05% manganese is collected.
EXAMPLE 4
We use an alloy similar to that of example
1, ai this is only the manganese content is 0.05%; Refining is continued until 95% of the aluminum has been removed from the alloy. The diversion is carried out when the manganese: aluminum ratio is 0.0008: 1.
Before the diversion, 45 t of aluminum containing 0.01% manganese are collected and during extraction 1 t of aluminum containing 3.84% manganese is obtained.
EXAMPLE 5 An alloy similar to that of Example 1 was refined except that the silicon content was 6.0% and 95% of the aluminum contained therein was removed. The gas is diverted when the manganese ratio! aluminum reaches 0.00125: 1. Under these conditions, 11.25 t of aluminum containing 0.0296 of manganese and 1 t of aluminum containing 4.12% of manganese are obtained.
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in both stages of each function cycle.
.asvagatoA3? io 8 1.- Process for recovering aluminum from alloys which also contain manganese and which are solid at the reaction temperature, by subhalide distillation, characterized in that '' it consists in heating to the desired temperature in a reaction zone a mass of particulate alloy, in bringing through one end of the zone a stream of gaseous aluminum trihalide, in removing the outlet gas by the other end , in cooling the latter in order to deposit the metallic aluminum in a condensation zone, in practically continuously introducing spawned alloy into the reaction zone at the end through which the gas is withdrawn from outlet, to be removed from the exhausted alloy by the opposite end,
continuing the introduction of fresh alloy until the concentration of manganese halide in the outlet gas reaches a predetermined level, then ceasing the introduction, and then extracting the aluminum from the alloy remaining in the reaction zone by continuing to pass the aluminum trihalide through and collecting the aluminum condensed in this extraction operation separately from the aluminum condensed in the first stage of the process, to obtain a manganese-aluminum alloy containing a significant proportion of manganese.