DE1188818B - Verfahren zur Herstellung von Aluminium aus durch Schmelzen von aluminiumoxydhaltigen Stoffen mit kohlenstoffhaltigem Material gewonnenen Reaktionsprodukten - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Aluminium aus durch Schmelzen von aluminiumoxydhaltigen Stoffen mit kohlenstoffhaltigem Material gewonnenen Reaktionsprodukten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Aluminium aus durch Schmelzen von aluminiumoxydhaltigen Stoffen mit kohlenstoffhaltigem Material gewonnenen Reaktionsprodukten.
• Nach bekannten Verfahren erfolgt die Aufarbeitung solcher Schmelzen, die neben metallischem Aluminium noch Kohlenstoff und Sauerstoff in Gestalt von Aluminiumcarbid und Aluminiumoxyd bzw. Aluminiumoxydcarbid, gegebenenfalls auch Stickstoff in Form von Aluminiumnitrid, enthalten, derart, daß man sie in eine Salzschmelze einbringt, in der die oxyd- und carbidhaltigen Stoffe suspendiert werden, während sich metallisches Aluminium absetzt. Um dies zu erreichen, ist auch bereits eine Vorbehandlung des Kohlenstoff und Aluminium enthaltenden Reaktionsproduktes vorgeschlagen worden, die entweder in einer langsamen Abkühlung der Schmelze zwecks Bildung großer Carbidkristalle oder aber in einer Zerkleinerung bei Raumtemperatur oder höher liegender Temperatur besteht. Derartige Salzschmelzen oder Flußmittel enthalten üblicherweise das Halogenid eines oder mehrerer der Metalle aus der Gruppe Alkali-Erdalkalimetalle. Auch die Aufbereitung des Reaktionsproduktes durch Elektrolyse, durch Destillation bei Unterdruck oder seine Behandlung mit verdünnten Säuren ist vorgeschlagen worden. Der an und für sich naheliegende Weg, das Aluminium aus dem Reaktionsprodukt auszuseigern, ist nicht gangbar, weil das Aluminium mit den Restbestandteilen zu stark verwachsen ist. Aus diesem Grunde hat man die obenerwähnten anderen Verfahren in Betracht gezogen, jedoch hat sich dabei herausgestellt, daß alle Methoden kostspielig und umständlich sind, da man große Mengen an Salzschmelzen benötigt, die in komplizierter Weise aufgearbeitet werden müssen, oder sonstigen Schwierigkeiten begegnet. Auch sind die erzielbaren Ausbeuten nicht immer befriedigend.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und technisch ausreichendes Verfahren zu schaffen, um aus den oben beschriebenen Produkten das Aluminium in metallischer Form zu gewinnen. Dies geschieht erfindungsgemäß bei einem wie eingangs genannten Verfahren dadurch, daß man das Reaktionsprodukt nach Abkühlung auf eine Temperatur, die unterhalb 1800° C, jedoch oberhalb des Schmelzpunktes des Aluminiums liegt, einer Heißmahlung in vorzugsweise Kugelmühlen unterwirft, bei der es einer reibenden Wirkung ausgesetzt ist, worauf das Aluminium nach der Abkühlung des Gemisches auf mechanischem Wege, wie durch Sieben, ohne Anwendung von Flußmitteln von den anderen Bestandteilen getrennt wird.
• Das metallische Aluminium fällt dabei in einer Art »Luppen« an, so daß es nach dem Erkalten des Gemisches in der genannten Weise gewonnen werden kann. Dies ist deshalb möglich, weil die Oxyde und Carbide während des Mahlens fest verbleiben und zu wesentlich feinerem Korn gemahlen werden, während das Aluminium in Gestalt größerer »Luppen« oder kugelförmiger Gebilde erhalten wird.
• Bei dem oben beschriebenen zum Stand der Technik gehörenden Mahlvorbehandlungsverfahren hingegen wird das metallische Gemisch zerkleinert und das Aluminium in feinverteilte Form gebracht, um ausreichende Oberflächen für das nachfolgende Flußmittelextraktionsverfahren zu schaffen. Demgegenüber wirkt die erfindungsgemäß vorgenommene Mahlung lediglich carbidzerkleinernd, auf das Aluminium dagegen agglomerierend.
• Gegenüber den bekannten Verfahren ist von noch größerer Bedeutung, daß erfindungsgemäß bei sämtlichen Arbeitsgängen auf die Anwendung von Flußmitteln verzichtet werden kann. Hierdurch wird nicht nur an Kosten gespart, sondern das Verfahren auch vereinfacht, da die umständliche Aufarbeitung der Salzschmelzen entfällt. Die Ausbeuten liegen etwa in der Höhe der bei den bekannten Extraktionsmethoden erzielbaren Werte.
• In der Mahlvorrichtung wird zweckmäßig eine mittlere Temperatur von etwa 800° C aufrechterhalten.
• Es hat sich als vorteilhaft ergeben, den Mahlvorgang in einer gegenüber flüssigem Aluminium inerten Atmosphäre, beispielsweise in einer Argon-oder Wasserstoffatmosphäre, durchzuführen oder im Vakuum zu arbeiten. Versuche haben gezeigt, daß als Mahlkörper in einer Kugelmühle vorteilhaft solche aus Korund verwendet werden. Allgemein gilt diesbezüglich die Regel, daß die benutzten Mahlkörper oder aber auch die übrigen Teile der Mühle, die mit flüssigem Aluminium in Berührung kommen, z. B. deren Auskleidung, nicht mit dem metallischen Aluminium reagieren sollen.
• Bei der Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist es zweckmäßig, den Wärmeinhalt des Ausgangsgemisches von der Reduktion her auszunutzen, indem man es mindestens bis auf die oben angegebene maximale Temperatur von 1800° C abkühlt und dann die Heißmahlung vornimmt. Etwa erforderliche Zusatzwärme kann der Mühle beispielsweise dadurch zugeführt werden, daß man sie von außen beheizt oder innerhalb der Mühle eine von den Mahlkörpern abgeschirmte und von diesen nicht beanspruchte Heizquelle vorsieht. Ausführungsbeispiel Ein Reaktionsprodukt, das nach bekannten, z. B.
• in den deutschen Patentschriften 913 237 und 1100 976 sowie in den USA.-Patentschriften 2 829 961 und 2 974 032 beschriebenen Verfahren erhalten wird, weist einen Gesamtgehalt an Aluminium von in der Regel mehr als 60 % auf. Der Gehalt an metallischem Aluminium ist von den Reaktionsbedingungen abhängig und beträgt mindestens etwa 20 bis 40 %, zumeist mehr, d. h. bis zu etwa 80 % metallisches Aluminium.
• Dieses Gemenge wird erfindungsgemäß einer Kugelmühle aufgegeben, die mit Korundkugeln als Mahlkörper betrieben wird. Innerhalb der Kugelmühle wird eine Temperatur von etwa 800° C aufrechterhalten und das Gemenge bei dieser Temperatur der Mahlung unterworfen. Die Mahldauer ist verhältnismäßig gering, weil nur wenig Zerkleinerungsarbeit im eigentlichen Sinne erforderlich ist.
• In dem aus der Mühle abgezogenen erkalteten Mahlprodukt ist das metallische Aluminium in Form von etwa eliptischen »Luppen« zugegen, die Abmessungen von 60 mm als größtem Durchmesser und 20 mm als kleinstem Durchmesser bei einer Blättchendicke von etwa 3 bis 20 mm haben. Die übrigen Bestandteile liegen dagegen in einer Korngröße unterhalb dieser Dimensionen vor. Die Trennung der Bestandteile kann somit ohne weiteres durch Sieben erfolgen.
• Die erhaltenen Aluminiumluppen können zu vergießbarem flüssigem Aluminium zusammengeschmolzen werden, gegebenenfalls unter Anwendung eines Raffinationssalzes. Die feingemahlenen Rückstände können entweder in die Ausgangsreaktion zurückgeführt werden oder vorzugsweise derart weiterverarbeitet, daß man sie mit dampfförmigem Aluinsbesondere Aluminiumtrichlorid, bei einer Reaktionstemperatur, bei der in Anwesenheit von dampfförmigem Aluminiumtrihalogenid eine Umsetzung von Aluminiumoxyd mit Kohlenstoff unter Kohlenoxydbildung unterbleibt, beispielsweise etwa 1300° C, über Aluminiumsubhalogenid zu Aluminium umsetzt.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Gewinnung von Aluminium aus durch Schmelzen von aluminiumoxydhaltigen Stoffen mit kohlenstoffhaltigem Material gewonnenen Reaktionsprodukten, dadurch gekennzeichnet, daß man das Reaktionsprodukt nach Abkühlung auf eine Temperatur, die unterhalb von 1800° C, jedoch oberhalb des Schmelzpunktes des Aluminiums liegt, einer Heißmahlung in vorzugsweise Kugelmühlen unterwirft, bei der es einer reibenden Wirkung ausgesetzt ist, worauf das Aluminium nach der Abkühlung des Gemisches auf mechanischem Wege, wie durch Sieben, ohne Anwendung von Flußmitteln von den anderen Bestandteilen getrennt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mahlvorrichtung eine mittlere Temperatur von etwa 800° C aufrechterhalten wird.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mahlvorgang in einer gegenüber flüssigem Aluminium inerten Atmosphäre, insbesondere einer Argon- oder Wasserstoffatmosphäre, oder auch im Vakuum ausgeführt wird.
4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Mahlaggregat eine Kugelmühle mit Mahlkörpern aus Korund verwendet wird.
5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Mahlung der Wärmeinhalt des Reaktionsproduktes ausgenutzt wird, derart, daß man dieses auf mindestens 1800° C abkühlt und dann der Mahlung unterwirft.
6. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die feingemahlenen Rückstände in die Ausgangsreaktion zurückgeführt werden.
7. 7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die feingemahlenen Rückstände derart weiterverarbeitet werden, daß man sie mit dampfförmigen Aluminiumtrihalogenid, insbesondere Aluminiumtrichlorid, bei einer Reaktionstemperatur, bei der in Anwesenheit von dampfförmigen Aluminiumtrihalogenid eine Umsetzung von Aluminiumoxyd mit Kohlenstoff einer Kohlenoxydbildung unterbleibt, beispielsweise etwa 1300° C, über Aluminiumsubhalogenid zu Aluminium umsetzt. In Betracht gezogene Druckschriften: Ungarische Patentschrift Nr. 149 559.