CH685562A5

CH685562A5 - Use of mixt. of combustible material and aluminium or alloy in metal mfr.

Info

Publication number: CH685562A5
Application number: CH852/92A
Authority: CH
Inventors: Hans Friedli; Hans-Ueli Mueller; Horst Mutschler
Original assignee: Alusuisse Lonza Services Ag
Priority date: 1992-03-17
Filing date: 1992-03-17
Publication date: 1995-08-15

Abstract

Reutilisation of mixts. (I) of combustible components and Al (alloys) comprises supplying up to 50 wt.% (I), w.r.t. the alumina, to melt electrolysis, either with the alumina or directly. Also claimed is alumina contg. up to 50 wt.% (I) for carrying out this process.

Description

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Beschreibung description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiedervenwertung von Stoffgemischen, enthaltend im wesentlichen brennbare Anteile und Aluminium und/ oder Aluminiumlegierungen. The invention relates to a method for the reuse of mixtures of substances, comprising essentially combustible components and aluminum and / or aluminum alloys.

Es ist bekannt, mit einer Oberflächenbeschich-tung versehene Metallteile, nach einer Zerkleinerung, einer kohlenstoffhaltigen Masse, die der Herstellung von Kathoden- oder Anodenblöcken für die Erzeugung von Aluminium angewendet wird, zuzu-mischen (EP 0 441 739). It is known to mix metal parts provided with a surface coating, after comminution, of a carbon-containing mass which is used for the production of cathode or anode blocks for the production of aluminum (EP 0 441 739).

Es besteht weiter das Bedürfnis, Stoffgemische, enthaltend Aluminium, in Anbetracht der Tatsache, dass zum Schmelzen des Aluminiums nur ca. 5% der Energie erforderlich ist, die zur elektrolytischen Gewinnung des Aluminiums benötigt würde, wieder-zuverwerten. Sehr oft ist eine einfache Trennung von Stoffgemischen enthaltend Aluminium nicht ohne weiteres möglich. Beispielsweise werden aus dünnschichtigem Aluminium und insbesondere Aiu-miniumfolien Mehrschichtverbunde hergestellt. Solche Mehrschichtverbunde können z.B. Verpak-kungsmaterialien darstellen. Ein Qualitätsmerkmal solcher Verbünde ist deren Widerstand gegen eine Delamination z.B. durch Altern, Hitze, Strahlung usw. Dementsprechend gelingt es nicht mehr, auch nach erfolgtem Gebrauch, die Mehrschichtverbunde in ihre einzelnen Schichten aufzutrennen und die Werkstoffe getrennt wiederzuverwerten. There is also a need to reuse material mixtures containing aluminum, in view of the fact that only about 5% of the energy that would be required for the electrolytic extraction of the aluminum is required to melt the aluminum. Very often, a simple separation of mixtures containing aluminum is not readily possible. For example, multi-layer composites are produced from thin-layer aluminum and in particular aluminum foils. Such multilayer composites can e.g. Show packaging materials. A quality characteristic of such groups is their resistance to delamination e.g. due to aging, heat, radiation, etc. Accordingly, it is no longer possible, even after use, to separate the multilayer composites into their individual layers and to recycle the materials separately.

Die Aufgabe vorliegender Erfindung liegt darin, ein Verfahren und Mittel zur Durchführung des Verfahrens vorzuschlagen, die es ermöglichen das wertvolle und bei der Primärerzeugung energieintensive Aluminium oder Aluminiumlegierungen aus Stoffgemischen wiederzuverwerten. The object of the present invention is to propose a method and means for carrying out the method which make it possible to recycle the valuable aluminum or aluminum alloys which are energy-intensive in the primary production from mixtures of substances.

Erfindungsgemäss wird das dadurch erreicht, dass Stoffgemische in Mengen bis zu 50 Gew.-%, bezogen auf die Tonerde, gleichzeitig mit der Tonerde, der Schmelzflusselektrolyse oder direkt der Schmelzflusselektrolyse zugeführt werden. This is achieved according to the invention in that mixtures of substances in amounts of up to 50% by weight, based on the alumina, are fed simultaneously with the alumina, the melt flow electrolysis or directly to the melt flow electrolysis.

Beispiele für solche Stoffgemische sind Mehrschichtverbunde aus verschiedenen Schichten aus Kunststoffen, wie thermoplastischen Kunststoffen beispielsweise der Reihe der Acetal,- Acryl-, Amid-, Arylenoxid-, Arylensulfid-, Arylensulfon-, Carbonat-, Cellulose-, Ester-, Imid-, Olefin-, Styrol- und Gemische, Copolymere, Blockpolymere usw. solcher Kunststoffe. Die Kunststoffe können auch Farbstoffe und Verarbeitungshilfsmittel oder andere die Eigenschaften der Kunststoffe steuernde Materialien, wie Antioxidantien, Lichtschutzmittel, Weichmacher, Gleitmittel, Emulgatoren, Pigmenten, Flammschutzmittel etc. enthalten. Solche Kunststoffe werden in der Praxis in Folienform mit an sich bekannten Haftvermittlern und Klebern mit Aluminiumfolien zu zwei-und mehrschichtigen Verbunden verarbeitet. Sowohl auf den Kunststoffen als auch den Aluminiumoberflächen können Siegelschichten vorhanden sein. Examples of such substance mixtures are multilayer composites composed of different layers of plastics, such as thermoplastic plastics, for example the series of acetal, acrylic, amide, arylene oxide, arylene sulfide, arylene sulfone, carbonate, cellulose, ester, imide, olefin -, styrene and mixtures, copolymers, block polymers etc. of such plastics. The plastics can also contain dyes and processing aids or other materials which control the properties of the plastics, such as antioxidants, light stabilizers, plasticizers, lubricants, emulsifiers, pigments, flame retardants, etc. In practice, such plastics are processed in film form with known adhesion promoters and adhesives with aluminum foils to form two-layer and multi-layer composites. Sealing layers can be present on both the plastics and the aluminum surfaces.

Andere Verbünde sind Folien aus Aluminium in Verbindung mit Cellulose, z.B. in Form von Papier, Pappe, Karton, Vliesen, Filzen und dgl., die gegebenenfalls auch noch Kunststoffolien enthalten und z.B. zu Verpackungs- oder Isoliermaterialien verarbeitet worden waren. Other composites are aluminum foils in combination with cellulose, e.g. in the form of paper, cardboard, cardboard, nonwovens, felts and the like, which may also contain plastic films and e.g. had been processed into packaging or insulating materials.

Weitere Stoffe sind Aluminiumprofile, die mit organischen Isolationsmaterialien und/oder mit Lackoder Kunststoff-Deckschichten versehen sind oder Aluminium/Kunststoffprofile. Other materials are aluminum profiles, which are provided with organic insulation materials and / or with lacquer or plastic cover layers, or aluminum / plastic profiles.

Wiederverwertbar sind auch Stoffgemische, die Kombinationen von Cellulose oder cellulosehaltigen Materialien, wie Holz, Lignin, Karton, Pappe, Papier etc. und Aluminium, gegebenenfalls in Mischung mit Kunststoffen darstellen. Solche Stoffgemische können z.B. bei der Wiederverwertung von Baumaterialien anfallen. Mixtures of substances which are combinations of cellulose or cellulose-containing materials such as wood, lignin, cardboard, cardboard, paper etc. and aluminum, optionally in a mixture with plastics, are also recyclable. Such mixtures of substances can e.g. incurred in the recycling of building materials.

Die Anteile der Stoffgemische, die nicht Aluminium darstellen, müssen im wesentlichen brennbar, d.h. insbesondere organischer Natur sein. Kleine Anteile im Bereiche von Verunreinigungen oder von Additivresten, wie z.B. Zink-, Siliciumverbindungen, Titandioxid und dgl. sowie Aluminiumoxid, dieses auch in grösseren Anteilen, stören in der Regel das Verfahren nicht. The proportions of the mixtures of substances that are not aluminum must be essentially combustible, i.e. especially organic. Small proportions in the area of contaminants or additive residues, e.g. Zinc, silicon compounds, titanium dioxide and the like, as well as aluminum oxide, even in larger proportions, do not generally interfere with the process.

Demzufolge sind für das erfindungsgemässe Verfahren Stoffgemische bevorzugt, die Kunststoffe und/oder Cellulose und Aluminium enthalten. Accordingly, mixtures of materials which contain plastics and / or cellulose and aluminum are preferred for the process according to the invention.

Soweit in vorliegender Erfindung Aluminium resp. Aluminiumlegierungen in den Stoffgemischen genannt ist, können auch Aluminiumlegierungen in gleicher Weise eingesetzt und angewendet werden. As far as aluminum in the present invention. Aluminum alloys are mentioned in the substance mixtures, aluminum alloys can be used and applied in the same way.

Die Stoffgemische werden der Schmelzflusselektrolyse zur Wiederverwertung zugeführt. Die Schmelzflusselektrolyse zur Gewinnung von metallischem Aluminium ist an sich bekannt und wird grosstechnisch in kontinuierlichen Verfahren ausgeführt. Zur Aufrechterhaltung der Elektrolyse wird nach Massgabe der elektrolytischen Spaltung der Tonerde aus einem Tonerdebunker kontinuierlich oder schrittweise neue Tonerde zum Prozess gegeben. Sinngemäss kann bei einem einfachen Verfahren, z.B. in einem Tiegel, eine Menge Tonerde vorgelegt werden. The substance mixtures are sent to the melt flow electrolysis for recycling. Melt flow electrolysis for the extraction of metallic aluminum is known per se and is carried out on an industrial scale in a continuous process. In order to maintain the electrolysis, new clay is added to the process continuously or step by step from a clay bunker in accordance with the electrolytic cleavage. Analogously, with a simple process, e.g. a lot of alumina are placed in a crucible.

Im Nebenstrom zu dieser Tonerdezugabe kann erfindungsgemäss das Stoffgemisch gleichzeitig zum Prozess gegeben werden. According to the invention, the mixture of substances can be added to the process at the same time as a side stream to this addition of alumina.

Bevorzugt wird jedoch die Zugabe des Stoffgemisches zur Tonerde, Mischen dieser Bestandteile und in der Regel Überführung der Mischung in den Tonerdebunker und Speisung des Tonerde-Stoffgemisches in die Elektrolyse-Zelle, vorteilhaft in kleinen Portionen mittels eines sogenannten Point-fee-ders. Diese Vorrichtung an sich ist in der Elektrolyse-Technologie bekannt. However, it is preferred to add the mixture of substances to the clay, to mix these constituents and, as a rule, to transfer the mixture into the clay bunker and to feed the mixture of clay and substances into the electrolysis cell, advantageously in small portions by means of a so-called point fee. This device per se is known in electrolysis technology.

Um eine weitgehend homogene Mischung von Tonerde und Stoffgemisch zu erhalten, eine Entmischung zu vermeiden und um regelmässiges Ab-fliessen aus dem Tonerdebunker zu ermöglichen, ist es zweckmässig, dass die Stoffgemische in fein-teiliger Form, als Pulver, als Granulat, als Agglomerat oder als Schnitzel angewendet werden. In order to obtain a largely homogeneous mixture of alumina and mixture of substances, to avoid segregation and to allow regular drainage from the alumina bunker, it is expedient that the mixtures of substances in finely divided form, as powder, as granules, as agglomerate or can be used as a schnitzel.

Die feinteilige Form der Stoffgemische kann beispielsweise eine Pulverfraktion erhältlich nach der Prüfsiebgewebereihe nach DIN 4188 mit einer Maschenweite von beispielsweise 5 mm und kleiner und zweckmässig 4 mm bis 0,1 mm, ein Granulat oder Agglomerat in einer Korngrösse von beispielsweise 0,1 bis 15 mm und bevorzugt von 3 bis 10 mm oder Schnitzel, Abschnitte und andere kleinteili-gen Formen, in Längen resp. Breiten von beispiels5 The finely divided form of the substance mixtures can, for example, be a powder fraction obtainable according to the test sieve series according to DIN 4188 with a mesh size of, for example, 5 mm and smaller and expediently 4 mm to 0.1 mm, a granulate or agglomerate in a grain size of, for example, 0.1 to 15 mm and preferably from 3 to 10 mm or schnitzel, sections and other small-part shapes, in lengths resp. Widths from example5

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weise 0,1 bis 10 mm und vorzugsweise von 2 bis 5 mm bei Dicken von in der Regel unter 3 und vorzugsweise unter 1 mm, sein. example, 0.1 to 10 mm and preferably 2 to 5 mm for thicknesses of generally less than 3 and preferably less than 1 mm.

Die Stoffgemische können auf verschiedene Arten zu den feinteiligen Formen verarbeitet werden, beispielsweise durch Zerkleinern, wie Mahlen, Schneiden, Reissen, durch Granulieren, Sieben, Sichten usw. Derartige Verfahren sind an sich bekannt. The mixtures of substances can be processed into the finely divided forms in various ways, for example by comminution, such as grinding, cutting, tearing, by granulating, sieving, sifting, etc. Such processes are known per se.

Zum Zerkleinern können Mahlgänge, Glockenmühlen, Scheibenmühlen, Walzenmühlen, Kollergang, Rollenmühlen, Kugelmühlen, Prallzerkleinerungsmaschinen, Hammermühlen, Prallmühlen, Strahlmühlen, Schneidemühlen oder Holländer angewendet werden. In der Regel werden die Verfahren trocken ausgeführt, gegebenenfalls kann auch nass gemahlen werden. Grinding, bell mills, disk mills, roller mills, pan mill, roller mills, ball mills, impact crushing machines, hammer mills, impact mills, jet mills, cutting mills or Dutch machines can be used for grinding. As a rule, the processes are carried out dry; if necessary, wet grinding can also be carried out.

Die Stoffgemische können auch einem Granulier-prozess unterzogen werden, um geeignete Anwendungsformen zu erhalten. Zu diesem Zweck bieten sich z.B. die an sich bekannten Brikettier-, Pelletierund Agglomerierprozesse an. Auch durch die Wahl des Mahlverfahrens, bevorzugt eine Verarbeitung in einer Schneidmühle können die Stoffgemische als Schnitzel oder in granulierter, insbesondere kugelförmiger Form anfallen. Granuliertes, kugelförmiges Stoffgemisch ist besonders geeignet, da es rieselfähig ist. The substance mixtures can also be subjected to a granulation process in order to obtain suitable forms of use. For this purpose, e.g. the known briquetting, pelletizing and agglomeration processes. Through the choice of the grinding process, preferably processing in a cutting mill, the substance mixtures can be obtained as chips or in granulated, in particular spherical, form. Granular, spherical mixture of substances is particularly suitable because it is free-flowing.

Das Stoffgemisch kann beispielsweise 1 bis 99,9 Gew.-% Aluminium und 0,1 bis 99 Gew.-% Kunststoffe und/oder 0,1 bis 80 Gew.-% Cellulose aufweisen. Bevorzugt sind Stoffgemische mit 5 bis 70 Gew.-% Aluminium und 10 bis 70 Gew.-% Kunststoffe und/oder 10 bis 70 Gew.-% Cellulose. The mixture of substances can have, for example, 1 to 99.9% by weight of aluminum and 0.1 to 99% by weight of plastics and / or 0.1 to 80% by weight of cellulose. Mixtures of substances with 5 to 70% by weight aluminum and 10 to 70% by weight plastics and / or 10 to 70% by weight cellulose are preferred.

Das Mischen der Stoffgemische mit der Tonerde kann beispielsweise durch mechanische oder pneumatische Mischer erfolgen. Die Mischer sind an sich bekannt und es können, in nicht abschliessender Aufzählung, rotierende Mischbehälter, Mischer mit rotierenden Mischern, Fliessbettmischer, Schwerkraftmischer oder Scheckenmischer vorgesehen werden. The mixtures of substances with the alumina can be mixed, for example, by mechanical or pneumatic mixers. The mixers are known per se and, in a non-exhaustive list, rotating mixing containers, mixers with rotating mixers, fluid bed mixers, gravity mixers or pusher mixers can be provided.

Die Stoffgemische können auch direkt in die Elektrolyse-Anlage und insbesondere auf die Tonerdeschicht über der Schmelze, eingespiesen werden oder die Stoffgemische können der Tonerde an verschiedenen Stellen im Prozess zugeführt werden. Beispielsweise können die Stoffgemische vor dem Tonerdebunker in die Speiseleitung für den Tonerdebunker oder im Tonderdebunker der Tonerde zugemischt werden oder die Stoffgemische können nach dem Tonerdebunker in die Zuführungsleitung der Tonerde zum Pointfeeder zugeführt werden. The mixtures of substances can also be fed directly into the electrolysis plant and in particular onto the alumina layer above the melt, or the mixtures of substances can be added to the alumina at various points in the process. For example, the mixtures of substances can be mixed in before the alumina bunker into the feed line for the alumina bunker or in the clay bunker of the alumina or the mixtures of substances can be fed into the feed line of the alumina after the alumina bunker to the point feeder.

Die Stoffgemische werden zweckmässig in Mengen von 1 bis 20 Gew.-% und bevorzugt von 1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Tonerde, gleichzeitig mit der Tonerde, der Schmelzflusselektrolyse zugeführt. The substance mixtures are expediently fed to the melt flow electrolysis in amounts of 1 to 20% by weight and preferably 1 to 5% by weight, based on the clay, at the same time as the clay.

Vorliegende Erfindung betrifft auch Tonerde, enthaltend bis zu 30 Gew.-% , bezogen auf die Tonerde, Stoffgemische aus brennbaren Anteilen und Aluminium, insbesondere zur Verwendung in der Schmelzelektrolyse. The present invention also relates to alumina containing up to 30% by weight, based on the alumina, mixtures of materials composed of combustible components and aluminum, in particular for use in melt electrolysis.

Bevorzugt ist Tonerde, enthaltend 1 bis 20 Gew.-% und besonders bevorzugt enthaltend 1 bis Preferred is alumina containing 1 to 20 wt .-% and particularly preferably containing 1 to

5 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Tonerde, Stoffgemische aus brennbaren Anteilen und Aluminium. 5 wt .-%, based on the alumina, mixtures of flammable components and aluminum.

Die Tonerde gemischt mit dem Stoffgemisch oder jeder Anteil für sich wird dem Elektrolyseprozess zugeführt. Die brennbaren Anteile werden beispielsweise zu Kohlendioxid und Wasserdampf umgesetzt, beim Aluminiumanteil dient das Oberflächenoxid und allenfalls bei der Verbrennung entstehendes Aluminiumoxid als Tonerdeersatz. Das metallische Aluminium schmilzt bei der Elektrolysebadtemperatur von ca. 950°C und erhöht die Ausbeute an Aluminium, resp. vermindert die Energiemenge zur Gewinnung von Aluminium, da zum Schmelzen des Aluminiums nur ca. 5% der Energie erforderlich ist, die zur elektrolytischen Gewinnung notwendig wäre. The alumina mixed with the mixture of substances or each part is fed to the electrolysis process. The combustible components are converted, for example, to carbon dioxide and water vapor; the surface oxide and, if necessary, the aluminum oxide produced during combustion are used as alumina substitutes for the aluminum component. The metallic aluminum melts at the electrolysis bath temperature of approx. 950 ° C and increases the yield of aluminum, respectively. reduces the amount of energy for the production of aluminum, since only about 5% of the energy that would be required for the electrolytic production is required to melt the aluminum.

Claims

1. A process for the recycling of mixtures of substances made of combustible components and aluminum or aluminum alloys, characterized in that the mixtures of substances in quantities of up to 50% by weight, based on the clay, are fed simultaneously with the clay, the melt flow electrolysis or directly the melt flow electrolysis.

2. The method according to claim 1, characterized in that the substance mixtures contain plastics and / or cellulose and aluminum.

3. The method according to claim 1, characterized in that the mixtures of substances are used in finely divided form, as a powder, as granules, as an agglomerate or as a schnitzel.

4. The method according to claim 1, characterized in that the mixtures of the clay are mixed.

5. The method according to claim 1, characterized in that the mixtures of materials represent waste packaging materials containing or consisting of plastics and / or celluloses and aluminum.

6. The method according to claim 1, characterized in that the substance mixtures in amounts of 1 to 20 wt .-% and preferably from 1 to 5 wt .-%, based on the alumina, are fed to the melt flow electrolysis simultaneously with the alumina.

7. alumina, containing up to 50 wt .-%, based on the alumina, mixtures of combustible components and aluminum or aluminum alloys for performing the method according to claim 1.

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