DE1047448B

DE1047448B - Process for extracting aluminum from aluminum alloys using mercury

Info

Publication number: DE1047448B
Application number: DEM30626A
Authority: DE
Inventors: Dr Georg Messner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1956-05-28
Filing date: 1956-05-28
Publication date: 1958-12-24

Description

Verfahren zum Extrahieren von Aluminium aus Aluminiumlegierungen mittels Quecksilber Es ist bekannt, daß man mittels heißen Quecksilbers aus Aluminiumlegierungen Aluminium gewinnen kann. Man geht dabei so vor, daß man nach dem Auflösen der Hauptmenge Aluminium zunächst den ungelösten Rückstand von der Hg-Al-Phase abtrennt und dann aus dieser das Aluminiumraffmat sich ausscheiden läßt, z. B. beim Abkühlen. Für das Abkühlen ist vorgeschlagen worden, die AI-Hg-Lösung durch Rohre zu leiten; deren Wände von außen gekühlt werden. Das Reinaluminium scheidet sich dabei auf den Innenseiten der Rohrwände ab und kann durch rotierende Kratzer, die als Förderschnecken ausgebildet sind, von den Wänden abgenommen und in bekannter Weise an das Austragende herangefördert werden.Process for extracting aluminum from aluminum alloys by means of Mercury It is known that one can use hot mercury from aluminum alloys Aluminum can win. One proceeds in such a way that after dissolving the main quantity Aluminum first separates the undissolved residue from the Hg-Al phase and then from this the aluminum raffia can be eliminated, z. B. when cooling. For cooling has been suggested to pass the Al-Hg solution through pipes; whose Walls are cooled from the outside. The pure aluminum separates on the inside the pipe walls and can by rotating scrapers, which are designed as screw conveyors are removed from the walls and conveyed to the discharge end in a known manner will.

Diese Methode der Aluminiumausscheidung verlangt erhebliche Flächen zur Wärmeabführung. Damit wiederum sind große Volumina an Quecksilber für die Füllung dieser Apparate verbunden, was sich wirtschaftlich für das Verfahren ungünstig auswirkt.This method of aluminum precipitation requires considerable areas for heat dissipation. This in turn means that there are large volumes of mercury for the filling this apparatus connected, which is economically unfavorable for the process.

Es wurde nun gefunden, daß die Ausscheidung des Aluminiums aus seiner Lösung in Quecksilber viel günstiger durchgeführt werden kann, indem man die heiße Al-Hg-Lösung sich in einem Raum hinein entspannen läßt, in dem der Quecksilberdampfdruck auf solcher Höhe gehalten wird, wie er der Tension des Quecksilbers bei der gewünschten Endtemperatur entspricht. Es hat sich allerdings gezeigt, daß man auf diese Weise nicht beliebige Temperaturen betriebsmäßig erreichen kann, aber glücklicherweise lassen sich die Temperaturen, die im vorliegenden Fall interessieren, sehr rasch einstellen, z. B. 300°C, entsprechend einem Gasdruck von 246 mm Quecksilber im Entspannungsraum.It has now been found that the precipitation of aluminum from his Dissolving in mercury can be done much cheaper by getting the hot one Al-Hg solution can be expanded into a room in which the mercury vapor pressure is kept at such a level as the tension of the mercury at the desired level Corresponds to the final temperature. It has been shown, however, that you can do this in this way can not reach any temperature operationally, but fortunately the temperatures, which are of interest in the present case, can be found very quickly set, e.g. B. 300 ° C, corresponding to a gas pressure of 246 mm of mercury in the relaxation room.

Wesentlich tiefer mit der Temperatur zu gehen, wäre ohne Nutzen, würde überdies Schwierigkeiten hinsichtlich der Einstellungsgeschwindigkeit der Endtemperatur bringen. Außerdem wären wesentlich tiefere Temperaturen als 300°C vom verfahrensmäßigen Standpunkt (jedenfalls was diese Phase des Verfahrens betrifft) wenig interessant, da die zusätzlichen geringen Mengen Aluminium, die bei viel weiter gehender Kühlung zur Ausscheidung gebracht würden, den Aufwand für die zusätzliche Kühlung und insbesondere auch für das im Verfahren anschließende Wiederaufheizen des im Kreislauf gehenden Quecksilbers wirtschaftlich nicht lohnen würden. Man begnügt sich aus diesen Gründen zweckmäßig mit einer Tiefsttemperatur im Bereich von etwa 300°C, trennt das ausgeschiedene und zusammengeballte Aluminium von der Quecksilbermutterlauge ab und führt die letztere mit dieser Temperatur in den Kreislauf der Extraktion zurück, nötigenfalls unter Einschalten einer Reinigungsoperation.Going much lower with the temperature would be of no use moreover difficulties with regard to the speed at which the final temperature is set bring. In addition, temperatures much lower than 300 ° C would be of the procedural standard Point of view (at least as far as this phase of the procedure is concerned) of little interest, because the additional small amounts of aluminum that are required with much more extensive cooling would be excreted, the expense of additional cooling and in particular also for the subsequent reheating of the process in the cycle Mercury would not be economically viable. For these reasons one is content expediently with a minimum temperature in the range of about 300 ° C, separates the excreted and agglomerated aluminum from the mercury mother liquor and discharges the latter at this temperature back into the extraction circuit, if necessary below Start a cleaning operation.

Es wurde darüber hinaus gefunden, daß diese Kühlmethode eine sehr nützliche Anwendung an einer anderen Stelle des Gesamtverfahrens finden kann, nämlich bei der Abscheidung des ungelösten Extraktionsrückstandes von der Al-Hg-Phase und bis zu einem gewissen Grade auch bei der Reinigung der Al-Hg-Phase von gelösten Verunreinigungen. Es hat sich nämlich gezeigt, daß beim Eindüsen der unreinen, noch Extraktionsrückstand in feiner Verteilung enthaltenden Al-Hg-Lösung in einen Raum von geringerem Gasdruck, als er der Temperatur des Quecksilbers in der Extraktionszone entspricht, die Aluminiumkristallisation mit Vorzug an den festen Partikeln des Rückstandes stattfindet. Diese so von ausgeschiedenem Aluminium umkleideten Rückstandspartikeln und sonstigen unerwünschten festen Stoffe zeigen eine große Neigung zu agglomerieren und scheiden sich dann durch Sedimentation bzw. Auftrieb sehr rasch von der Al-Hg-Phase ab.It has also been found that this cooling method is a very may find useful application elsewhere in the overall process, namely in the separation of the undissolved extraction residue from the Al-Hg phase and to a certain extent also in the purification of the Al-Hg phase from dissolved Impurities. It has been shown that when the impure, still Al-Hg solution containing the extraction residue in fine distribution in a room of lower gas pressure than the temperature of the mercury in the extraction zone corresponds, the aluminum crystallization with preference on the solid particles of the Arrears takes place. These residue particles, coated in this way by the precipitated aluminum and other undesirable solids show a great tendency to agglomerate and then separate very quickly from the Al-Hg phase through sedimentation or buoyancy away.

Es hat sich weiter gezeigt, daß es für die Herbeiführung des zuletzt genannten Effektes nicht notwendig ist, etwa bis auf die vorher erwähnten 300°C zu kühlen, es genügt vielmehr schon, eine relativ geringe Temperatursenkung vorzunehmen, um den Ausflockungseffekt zu erhalten, wenn nur eine Überschreitung der Sättigungsgrenze des Aluminiums im Quecksilber und damit eine Aluminiumkristallisation überhaupt erfolgt.It has also been shown that it is responsible for bringing about the last is not necessary, except for the aforementioned 300 ° C to cool, it is rather sufficient to carry out a relatively small temperature reduction, in order to obtain the flocculation effect, if only one exceeding the saturation limit of the aluminum in the mercury and thus an aluminum crystallization in general he follows.

Es wurde weiterhin gefunden, daß dieser Reinigungseffekt sich nicht nur auf feste, d. h. Rückstandspartikeln, sondern auch auf manche im Quecksilber gelöste Metalle erstreckt.It has also been found that this cleaning effect does not exist only on fixed, d. H. Residue particles, but also on some in the mercury Dissolved metals extends.

Der Reinigungseffekt verstärkt sich in den meisten Fällen, wenn man eine Temperaturstufe, die man für die Reinigung aufzuwenden, d. h. zu verlieren bereit ist, weiter unterteilt. Auf diese Weise kann man außerordentlich reines Aluminiumraffinat erhalten, bei geringfügigem apparativem und energetischem Aufwand. Besonders in diesem letzteren Falle, nämlich der Unterteilung der für die Vorkristallisation dienenden Temperaturspanne in zwei oder mehrere' Teilspannen, ist es praktisch wichtig, für genaue Einhaltung der Temperaturen mittels der in den betreffenden Räumen aufrechterhaltenen Quecksilberdampfdrücke zu sorgen. Man kann das beispielsweise bequem dadurch tun, daß man in dem. betreffenden Raum einen mit Wasser gekühlten Röhrenkühler einbaut (so daß die eingedüste Al-Hg-Phase selber nicht auf ihn trifft), bei dem der Abblasdruck des auf der Wasserseite entstehenden Wasserdampfes auf einer bestimmten Höhe gehalten wird, was technisch leicht automatisch durchführbar ist. Beispiel Eine durch gleichzeitiges kontinuierliches Verdüsen von 175 kg/Min. Quecksilber (bzw. Mutterlauge von der Aluminiumkristallisation) und 6 kg/Min. flüssiger AI-Si-Legierung von etwa 960°C (mit etwa 60 °/o Al und 40 °/o Si und anderen Metallen) hergestellte Maische wird unter dauernder Bewegung etwa 4 Minuten lang bei 530°C gehalten. Dann wird sie durch ihren eigenen, im Extraktionsraum herrschenden Druck (von etwa 12 atü) von unten her senkrecht in einen stehenden Zylinder eingedüst, in dem ein Quecksilberdampfdruck von 7,5 Atm. absolut aufrechterhalten wird.The cleaning effect increases in most cases when you a temperature level to be used for cleaning, d. H. to lose is ready to subdivide further. In this way you can get extremely pure aluminum raffinate obtained, with minimal expenditure on equipment and energy. Especially in this latter case, namely the subdivision of the precrystallization serving temperature range in two or more 'subspans it is practically important for precise maintenance of the temperatures by means of the in the to ensure that mercury vapor pressures are maintained in the rooms concerned. One can do this conveniently, for example, by being in the. room in question Built-in water-cooled tube cooler (so that the injected Al-Hg phase itself does not hit him), at which the blow-off pressure of the arising on the water side Water vapor is kept at a certain level, which is technically easy to do automatically is feasible. Example One by simultaneous continuous spraying of 175 kg / min. Mercury (or mother liquor from aluminum crystallization) and 6 kg / min. liquid Al-Si alloy of about 960 ° C (with about 60 ° / o Al and 40 ° / o Si and other metals) produced mash is under constant movement about Maintained at 530 ° C for 4 minutes. Then it becomes through its own, in the extraction room prevailing pressure (of about 12 atmospheres) from below vertically into a standing one Cylinder injected in which a mercury vapor pressure of 7.5 Atm. absolutely maintained will.

Das verstäubte Material kühlt sich rasch auf 495°C ab und fällt zu Boden. Die flüssige Al-Hg-Phase trennt sich von den festen Teilchen durch Dekantation kontinuierlich ab. Die festen Partikeln agglomerieren leicht und werden in bekannter Weise kontinuierlich ausgetragen, während die Al-Hg-Lösung durch ein Siphonrohr in einen zweiten stehenden Zylinder übertritt, in dem ein Dampfdruck von 246 mm Quecksilber aufrechterhalten wird. Unter der Wirkung der Druckdifferenz von mehr als 7 Atm. wird die Al-Hg-Phase hier durch eine Ringdüse wieder verdüst und kühlt sich dabei praktisch augenblicklich auf 300°C ab. Dabei kristallisiert der Hauptteil des gelösten Aluminiums aus. Die Quecksübermutterlauge von etwa 300'C und einem Restgehalt von rund 0,5 °/o Aluminium dekantiert vom ausgeflockten Aluminium ab und geht über eine Zentrifugalpumpe zur Al-Si-Verdüsungsaufbereitung und damit in den Extraktionskreislauf zurück. Das ausgeschiedene Reinaluminium wird erst mechanisch und dann thermisch von Quecksilber befreit und zeigt einen Aluminiumgehalt von wenigstens 99,99 °/o.The dusted material cools quickly to 495 ° C and falls to the ground. The liquid Al-Hg phase is continuously separated from the solid particles by decantation. The solid particles agglomerate easily and are continuously discharged in a known manner, while the Al-Hg solution passes through a siphon tube into a second standing cylinder in which a vapor pressure of 246 mm of mercury is maintained. Under the action of the pressure difference of more than 7 atm. The Al-Hg phase is atomized again through an annular nozzle and cools down to 300 ° C practically instantly. The main part of the dissolved aluminum crystallizes out. The mercury supernatant liquor of around 300 ° C. and a residual content of around 0.5% aluminum decanted from the flocculated aluminum and passed through a centrifugal pump to the Al-Si atomization preparation and thus back into the extraction circuit. The precipitated pure aluminum is first freed from mercury mechanically and then thermally and has an aluminum content of at least 99.99%.

Claims

CLAIMS: 1. Method of extracting aluminum from aluminum alloys by means of mercury, separation of the solution residue from the Al-Hg phase and precipitation of aluminum from the Al-Hg phase by cooling, characterized in that one the hot Al-Hg phase enter a room through a nozzle-like distributor lets, in which the mercury vapor pressure prevails, that of the desired final temperature of mercury according to the vapor pressure curve.

2. The method according to claim 1, characterized in that in order to facilitate the decantation of the Al-Hg phase from the extraction residue and other impurities to the main atomization process precedes a pre-atomization process, with the proviso that thereby the total available pressure or temperature range is subdivided, preferably in such a way that the pre-atomization process only accounts for a small proportion of the total pressure or Temperature range between the initial state and the final state.

3. Process according to Claim 2, characterized in that the pre-atomization process carried out repeatedly by using the one available for the pre-atomization Subdivided temperature and pressure range and preferably after each partial pre-atomization the solid precipitates are removed from the Al-Hg phase.

4. The method according to the claims 1, 2 and 3, characterized in that the constancy of the mercury vapor pressures Maintained in the various atomization chambers by means of mercury vapor condensers, their cooling water temperatures by appropriately set water vapor blow-off pressures are set.