DE1758348A1

DE1758348A1 - Process for the separation of aluminum from impure aluminum deposits

Info

Publication number: DE1758348A1
Application number: DE19681758348
Authority: DE
Inventors: Huml James Otto; Layne Gilbert Shannon
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1968-05-27
Filing date: 1968-05-16
Publication date: 1971-01-07
Also published as: GB1226391A; FR1598909A; NL6807362A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F."Weickmann, 1758348Patent attorneys Dipl.-Ing. F. "Weickmann, 1758348

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr.K.Fincke HMY Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. HuberDipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr K. Fincke HMY Dipl.-Ing. F. A. Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

S MÜNCHEN 27, DENS MUNICH 27, DEN

Case 11 475-F möhlstrasse 22, rufnummer 483921/22Case 11 475-F Möhlstrasse 22, phone number 483921/22

THE DOW OHBBiICSAL COMPANY, Midland, Michigan / Y. St. A.THE DOW OHBBiICSAL COMPANY, Midland, Michigan / Y. St. A.

Verfahren zur Abtrennung von Aluminium aus unreinen Aluminiumvorkommen Process for the separation of aluminum from impure aluminum deposits

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Abtrennung von Aluminityn aus seinen legierungen und anderen unreinen Vorkommen und betrifft insbesondere ein Verfahren zur Entfernung von Aluminium in der Dampfphase aus unreinem Aluminium und die Gewinnung dieses gereinigten Aluminiums in der flüssigen Phase.The invention relates to an improved process for the separation of aluminum from its alloys and other impure substances Occurrence and in particular relates to a method for removing aluminum in the vapor phase from impure aluminum and the recovery of this purified aluminum in the liquid phase.

Eine grofle Menge unreines Aluminium steht in Form von
Schrott zur Verfügung. Weiteres unreines Aluminium würde durch die carbothermieohe Reaktion von Kohlenstoff mit Bauxit und
Tonen produziert werden, wenn ein geeignetes Verfahren zur
Reinigung de* ·ο produzierten Aluminiums zur Verfügung stünde.A large amount of impure aluminum is in the form of
Scrap available. Further impure aluminum would be produced by the carbothermal reaction of carbon with bauxite and
Clays are produced when a suitable process is used
Cleaning the * · ο produced aluminum would be available.

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GINAL 1-SPECTEDGINAL 1-SPECTED

Sin derartiges Aluminium enthält verschiedene metallische unreinigungen, die mit ihm legiert vorliegen wie Bisen, Silicium, Kupfer, '-Titan, Mangan und dergl.. Frühere Versuche zur Gewinnung von Aluminium in gereinigter Form aus derartigen unreinen Quellen waren teuer, von unerwünschtem Zeitverbrauoh und im allgemeinen nicht in der Lage, ein Aluminium hoher Qualität mit einem geringen Grad an Verunreinigung zu produzieren. Ein Beispiel für diese bekannten Verfahren gibt die USA-Patentschrift 2 184 705, wonach unreines Aluminium und ein Metallhalogenid als Feststoffe gemischt, im Vakuum «ur Entwicklung von Aluminiummonohalogenid-Dämpfen erhitzt und diese Dämpfe als feste Misohung vom gereinigten Aluminium und Metallf halogenid kondensiert werden. Dieses Verfahren war jedoch im allgemeinen nioht zufriedenstellend, da der Kontakt zwiβohen dem Metallmalogenid und dem unreinen Aluminium schleoht 1st» was zu einem ungenügenden Wärmeübergang und geringen Ausbeuten führt. Außerdem enthält das gereinigt· Aluminiumprodukt merkliohe Mengen an Verunreinigung duroh da· Metall dessin Verfahren verwendeten Metallhalogenide,und das Verfahren eignet sich nioht zur Reinigung von Aluminium, welohes einen hohen $r*»«Jfc| ■Such aluminum contains various metallic impurities which are present in alloy with it, such as iron, silicon, copper, titanium, manganese and the like. Earlier attempts at Obtaining aluminum in purified form from such impure sources has been expensive, undesirably time consuming and generally unable to produce high quality aluminum with a low level of contamination. An example of these known processes is given in US Pat. No. 2,184,705, according to which impure aluminum and a Metal halide mixed as solids, heated in a vacuum to develop aluminum monohalide vapors and these Vapors as a solid mixture from the cleaned aluminum and metal halide can be condensed. However, this method has generally not been satisfactory because of the contact between the two the metal malogenide and the impure aluminum slows down » which leads to insufficient heat transfer and low yields. In addition, the purified aluminum product contains tremendous amounts of contamination from the metal halides used in the metal dessin process, and the process is suitable Not for cleaning aluminum, which has a high $ r * »« Jfc | ■

sftis an Verunreinigungen enthält.sftis contains impurities.

Ziel der Brfindung ist daher diel Sohaffung besserten Verfahrens lur ReIxI₁ unreinen Vorkommen. Bin weiteres iiel de*The aim of the discovery is therefore to obtain an improved process for ReIxI ₁ impure deposits. I'm another iiel de *

BAD ORIGHNALBAD ORIGHNAL

der Schaffung eines Verfahrens zur Entfernung von Aluminium in der Dampfphase aus geschmolzenen unreinen Aluminiumquellen und Gewinnung des gereinigten Aluminiums in der flüssigen Phase.to provide a method for removing aluminum in the vapor phase from molten impure aluminum sources and recovering the purified aluminum in the liquid phase.

Nunmehr wurde gefunden, daß Aluminium aus seinen üblichen Legierungen und unreinen Formen gewonnen werden kann, indem eine Mischung einer solchen unreinen Aluminiumquelle und eines geschmolzenen Metallfluorids, und zwar von Natriumfluorid, Kaliumfluorid, Calciumfluorid und Magnesiumfluorid allein oder in Kombination mit Aluminiumfluorid in einer ^eaktionszone bei einem Druck über 100 mm Hg abs., gewöhnlich zwischen 100 und 1000 mm Hg abs. auf eine Temperatur über den Schmelzpunkt der Mischung und unterhalb des Siedepunktes der beim angewandten Druck am niedrigsten siedenden Reaktionskomponente erhitzt wird. Bei diesen Temperaturen werden gasförmige Produkte gebildet. Diese verdampften Produkte treten aus dem Reaktor aus und werden in einer Beruhigungszone kondensiert. Die . flüssige Aluminiumphaee läßt man von der geschmolzenen Metallfluoridphase sich abtrennen und zumindest die Aluminiumphase wird im flüssigen Zustand aufrechterhalten. Die Phasen werden getrennt unter Bildung eines gereinigten Aluminiums und eines Metallfluorids, welche im wesentlichen frei sind von den ursprünglichen im Aluminium enthaltenen Verunreinigungen.It has now been found that aluminum can be obtained from its common alloys and impure forms by a mixture of such an impure aluminum source and a molten metal fluoride, namely sodium fluoride, Potassium fluoride, calcium fluoride and magnesium fluoride alone or in combination with aluminum fluoride in an action zone at a pressure above 100 mm Hg abs., usually between 100 and 1000 mm Hg abs. to a temperature above the melting point of the mixture and below the boiling point of the reaction component which has the lowest boiling point at the pressure applied is heated. Gaseous products are formed at these temperatures. These vaporized products exit the reactor and are condensed in a calming zone. The . liquid aluminum phase is released from the molten metal fluoride phase separate and at least the aluminum phase is maintained in the liquid state. The phases are separately to form a purified aluminum and a metal fluoride which are substantially free from the original impurities contained in aluminum.

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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Reinigung einer unreinen Äluminiumquelle besteht daher darin, daß (1) eine geschmolzene Mischung einer unreinen Aluminiumquelle und eines Metallfluorids, welches aus der Gruppe Natriumfluorid, Kaliumfluorid, Oalciumfluorid und Magnesiumfluorid allein oder in Kombination miteinander oder mit Aluminlumfluorid in einer Reaktionszone bei einem absoluten Druck über 100 mm Hg auf eine Temperatur zwischen dem Schmelzpunkt des Fluoridsalzes bis zum Siedepunkt der bei"dem angewandten Druck am niedrigsten siedenden, in die Reaktionsmischung eingeführten Komponente erhitzt wird unter Verdampfung der Produkte daraus, (2) die verdampften Produkte in einer Beruhigungszone als Flüssigkeiten kondensiert werden, (3) das flüssige Aluminium zu einer von der Metallfluoridphase getrennten Phase zusammenlaufen gelassen wird und (4) mindestens die Aluminiumphaee in flüssi gem Zustand gehalten wird, die Phasen voneinander getrennt werden und ein gereinigtes Aluminium und Magnesiumfluorid gebildet werden.The inventive method for purifying an impure aluminum source is therefore that (1) a molten mixture of an impure aluminum source and a metal fluoride, which is selected from the group of sodium fluoride, potassium fluoride, calcium fluoride and magnesium fluoride alone or in combination with each other or with aluminum fluoride in a reaction zone at a absolute pressure above 100 mm Hg to a temperature between the melting point of the fluoride salt up to the boiling point of the component introduced into the reaction mixture with the lowest boiling point at "the pressure used, with evaporation of the products therefrom, (2) the evaporated products in a calming zone as Liquids are condensed, (3) the liquid aluminum is allowed to converge to form a phase separated from the metal fluoride phase and (4) at least the aluminum phase is kept in a liquid state, the phases are separated from one another and a purified aluminum and Ma Magnesium fluoride are formed.

Unter der Bezeichnung "unreine Aluminiumquelle" wird hler Jede Aluminiumquelle verstanden, in der Aluminium als größer«; d.h. signifikanter Bestandteil vorliegt und welohe metallische Verunreinigungen oder aersetzlioh· Aluminiumverbindungen legiert oder gemilcht enthält und welohe Aluminium freisetzt oder unter Bildung von Aluminium eioh beim Brhitien The term "impure source of aluminum" is understood to mean any source of aluminum in which aluminum is considered to be greater than "; ie a significant constituent is present and which contains metallic impurities or aerosolized aluminum compounds in alloyed or milked form and which aluminum is released or with the formation of aluminum eioh in the case of heating

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zersetzt. Zu derartigen Stoffen gehören legierte Aluminiumgußblöcke, Aluminiumschrott, durch die Reaktion von Bauxit, Tonen oder anderen aluminiumhaltigen Mineralien mit Kohlenstoff gebildetes Aluminium sowie zersetzliche Aluminiumverbindungen wie Aluminiumcarbid. Die Erfindung ist besonders brauchbar infolge der durch sie geschaffenen Möglichkeit, geasLnigtes Aluminium aus stark unreinen Aluminiumquellen, welche nur 10 bis 70 Gew.# Al enthalten, zu produzieren.decomposed. Such materials include alloyed aluminum ingots, Aluminum scrap, from the reaction of bauxite, clays or other aluminum-containing minerals with carbon formed aluminum and decomposable aluminum compounds like aluminum carbide. The invention is particularly useful because of the ability it provides for related To produce aluminum from highly impure aluminum sources which contain only 10 to 70 wt. # Al.

Als Metallfluoridzuschlage können Natriumfluorid, Kaliumfluorid, Calciumfluorid oder Magneeiumfluorid entweder allein oder in Kombination miteinander oder in Kombination mit AIuminiumfluorid in einer Menge von beispielsweise 1 bis 30 Gew.°/o eines derartigen Aluminiumfluorids verwendet werden. Im allgemeinen sind die Fluoride mit niedrigeren Siedepunkten,z.B. Kaliumfluorid und Natriumfluorid, zur Verwendung in Kombination mit einem zweiten Metallfluorid bevorzugt, um den Siedepunkt zu erhöhen. Beispielsweise erhöht die Verwendung von Calciumfluorid mit Kaliumfluorid den Siedepunkt des Kaliumfluorids ausreichend, um es in diesem Verfahren wirksamer zu machen. Es wurde gefunden, daß Magneeiumfluorid bei entweder alleiniger Verwendung oder Verwendung in Kombination mit Aluminiumf luorid beeonders für dieses Verfahren geeignet ist,und seine Verwendung wird daher bevorzugt.As the metal fluoride Supplements sodium fluoride, potassium fluoride, calcium fluoride, or can Magneeiumfluorid of such aluminum fluoride may be used together or in combination with AIuminiumfluorid in an amount of, for example, 1 to 30 wt. ° / o, either alone or in combination. In general, the lower boiling point fluorides, such as potassium fluoride and sodium fluoride, are preferred for use in combination with a second metal fluoride to raise the boiling point. For example, the use of calcium fluoride with potassium fluoride increases the boiling point of the potassium fluoride sufficiently to make it more effective in this process. It has been found that magnesium fluoride, when used either alone or in combination with aluminum fluoride, is particularly suitable for this process and its use is therefore preferred.

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Das unreine Aluminiumausgangsmaterial wird in einer Reaktionszone mit einem Metallfluorid wie oben beschrieben erhitzt. Es wird vermutet, daß der Mechanismus dieses Raffinierungsverfahrens die Umsetzung des geschmolzenen Metallfluoride mit dem unreinen Aluminium unter Bildung von gasförmigem Al? und gasförmigem freiem Metall des als Ausgangsmaterial verwendeten Metallfluorids einschließt· Biese Produkte werden im Maße ihrer Bildung verdampft, treten aus der Reaktionszone aus und werden gekühlt. Beim Abkühlen kehrt sich die Reaktion um unter Bildung von gereinigtem Aluminium und einem Metallfluorid. So wird angenommen, daß beispielsweise bei Aluminium und Magnesiumfluorid die Primärreaktion wie fo^gt verläuft:The impure aluminum starting material is heated in a reaction zone with a metal fluoride as described above. It is believed that the mechanism of this refining process is the reaction of the molten metal fluoride with the impure aluminum with the formation of gaseous Al? and gaseous free metal of the metal fluoride used as the starting material. These products are in the Measures of their formation evaporate, exit the reaction zone and are cooled. The reaction is reversed on cooling forming purified aluminum and a metal fluoride. It is assumed that, for example, with aluminum and Magnesium fluoride the primary reaction proceeds as follows:

(unrein) a ^ (Abkühlen) 2Al + MgP₂ > 2AlI T + Mg + } 2A!t +(impure) a ^ (cooling) 2Al + MgP ₂ > 2AlI T + Mg + } 2A! t +

> 2AlI T + Mg + > 2AlI T + Mg +

Eine sekundäre GUeichgewiohtsreaktion tritt Jedoch ebenfalls auf, die sich für Aluminium und Jftagnesiumfluorid folgendermaßen darstellen läßt ιHowever, a secondary calibration reaction also occurs, which can be represented as follows for aluminum and magnesium fluoride

3MgP₂ + 2Al^ * 2AlP₃-I-3MgP ₂ + 2Al ^ * 2AlP ₃ -I-

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Das Auftreten dieser sekundären Reaktion ist für das Vorkommen einer gewissen Metallverunreinigung aus dem Metallfluorid im gereinigten Aluminiumprodukt verantwortlich. In der Reaktionszone machen All¹, und Mg aus dieser Sekundärreaktion etwa 5 "bis 10$ des Gesamtvolumens der aus dem Reaktor austretenden Gase aus, und der Rest des Gases besteht aus den durch die oben erwähnte Primärreaktion gebildeten Bestandteilen. Es wurde gefunden, daß die Gase aus der Reaktionszone, wenn sie rasch abgekühlt und verfestigt werden, eine verhältnismäßig hohe Konzentration an metallischem Magnesium in der Aluminiumphase zurückhalten. Wenn jedoch die Produkte als Flüssigkeiten gesammelt und die Phasentrennung bei der niedersten praktischen Temperatur,bei der mindestens das Aluminium noch geschmolzen vorliegt, stattfinden gelassen wird, so erhält man ein Aluminium hoher Reinheit, welches nur einen relativ niedrigen Magnesiumgehalt aufweist. Während der Kühlung auf diese spezielle Weise reagiert in der Aluminium phase vorhandenes metallisches Magnesium offenbar unter Bildung von MgP₂* Um ein derartiges verhältnismäßig reines Aluminium zu erhalten, ist es günstig, die Produkte zu kühlen, bis mindestens ein Teil der Metallfluoridsalzphase erstarrt ist, während die Aluminiumphaee flüssig gehalten wird. Das erfindungsgemäße Verfahren »chafft so eine Methode, welche die Metallverunreinigung im Aluminium auf ein Minimum herabsetzt. Eine Regelung des Magnesiumgehaltes im Aluminium wird erzielt, indem man die Tem- The occurrence of this secondary reaction is responsible for the presence of some metal contamination from the metal fluoride in the purified aluminum product. In the reaction zone, All ¹ , and Mg from this secondary reaction make up about 5 "to 10 $ of the total volume of gases exiting the reactor, and the remainder of the gas consists of the components formed by the above-mentioned primary reaction. It has been found that the Gases from the reaction zone, when rapidly cooled and solidified, retain a relatively high concentration of metallic magnesium in the aluminum phase. However, if the products are collected as liquids and the phase separation occurs at the lowest practical temperature at which at least the aluminum is still molten, If allowed to take place, an aluminum of high purity is obtained, which has only a relatively low magnesium content. During cooling in this special way, metallic magnesium present in the aluminum phase apparently reacts to form MgP ₂ * in order to obtain such a relatively pure aluminum , it is cheap that To cool products until at least part of the metal fluoride salt phase has solidified, while the aluminum phaee is kept liquid. The method according to the invention thus creates a method which reduces metal contamination in aluminum to a minimum. The magnesium content in aluminum is regulated by adjusting the temperature

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peratur der beiden Phaeen zur Zeit der Trennung regelt. Ein höherer toagnesiumgehalt, z.B. 0,5 bis 1,0 Gew.#, wird erhalten, wenn die Trennung bei höherer Temperatur durchgeführt wird, und ein Magnesiumgehalt von weniger als 0,005 kann durch Trennung bei niedrigeren Temperaturen erzielt werden.regulates the temperature of the two phases at the time of separation. A higher magnesium content, e.g. 0.5 to 1.0 wt. #, is obtained, if the separation is carried out at a higher temperature and a magnesium content of less than 0.005 can pass Separation can be achieved at lower temperatures.

lim die Vorteile dieses Verfahrens zu erhalten, ist es notwendig, daß die dampfförmigen Produkte, wie oben gezeigt, gekühlt werden, so daß sie in flüssigem Zustand vorliegen und in zwei getrennte Phasen eich trennen gelassen werden. Danach und vor der Entfernung einer der Schichten oder Phasen ist es erwünscht, daß mindestens die Aluminiumphase bis nach der Trennung in flüssigem Zustand gehalten wird. Vorzugsweise wird das Produkt gekühlt, um das Metallfluorid langsam eine feste Phase bilden zu lassen, während die Aluminiumphase flüssig bleibt. Dieses Vorgehen sichert eine niedrige Metallverunreinigung des gereinigten Aluminiums durch das im Metallfluorid vorhandene Metall. Sobald einmal Aluminium und Metallfluorid getrennt sind, kann das Metallfluorid in die Reaktionszone recyclisiert und wieder als Zuschlag verwendet werden. Di« in der Reaktionszone zurückbleibenden Metallverunreinigungen bilden eine Restlegierung, die periodisch aus der Reaktionszone entfernt wird. JNach dem gleichen Verfahren kann Magnesiumfluorid, welohes Oxyde oder echwermetallisohe Verunreinigungen In order to obtain the benefits of this process, it is necessary that the vapor products be cooled as shown above so that they are in the liquid state and allowed to separate into two separate phases. Thereafter and before the removal of one of the layers or phases, it is desirable that at least the aluminum phase is kept in the liquid state until after the separation. Preferably the product is cooled to allow the metal fluoride to slowly form a solid phase while the aluminum phase remains liquid. This procedure ensures a low level of metal contamination of the cleaned aluminum by the metal present in the metal fluoride. Once the aluminum and metal fluoride are separated, the metal fluoride can be recycled to the reaction zone and reused as aggregate . The metal impurities remaining in the reaction zone form a residual alloy which is periodically removed from the reaction zone. Using the same procedure, magnesium fluoride, oxides or heavy metal impurities can be removed

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enthält, gereinigt werden, indem es als Metallfluoridsalz hier verwendet wird»contains, can be cleaned by using it as a metal fluoride salt here »

Die Temperatur der Reaktionszone muß ausreichend hoch sein, so daß das Metallhalogenid geschmolzen wird und das Aluminiummonofluorid aus der Reaktionszone destilliert. Gewöhnlich ist es von Vorteil, eine Temperatur zwischen 100 und 200⁰C über der Bildungstemperatur des Aluminiummonofluorids beim angewandten Druck zu verwenden.The temperature of the reaction zone must be sufficiently high that the metal halide is melted and the aluminum monofluoride distilled from the reaction zone. It is usually advantageous to use a temperature between 100 and 200 ^° C. above the formation temperature of the aluminum monofluoride at the pressure applied.

Obwohl zur wirksamen Ausführung dieses Verfahrens ein reduzierter Druck nicht erforderlich ist, können gegebenenfalls Drucke bis herab zu 100 mm Hg angewendet werden, um die Verdampfungstemperatur des Ali¹ zu erniedrigen. Ein atmosphärischer oder in der Nähe liegender Druck ist jedoch im allgemeinen bequemer und wird daher bevorzugt.Although reduced pressure is not required for this process to be effective, pressures as low ^{as 100 mm Hg may be used to lower the vaporization temperature of the Ali 1, if necessary.} However, atmospheric or near pressure is generally more convenient and is therefore preferred.

Wenn Aluminiumschrott oder andere unreine Aluminiumquellen verwendet werden, welche flüchtige Stoffe, z.B. verhältnismäßig flüchtige Metalle wie Zn, Cd und dergl. enthalten, iet es natürlich notwendig, zuerst diese Verunreinigungen zu entfernen, z.B. durch Erhitzen der unreinen Aluminiumquelle unter Austreibung derartiger fltiohtiger Verunreinigungen, Soweit die flüchtigen Stoffe erwüneohte Legierungsbestandteile darstellen, müseen aie jtdoch nicht vor der erfindungsgemäßen Be- If scrap aluminum or other impure aluminum sources are used which contain volatile substances, e.g. relatively volatile metals such as Zn, Cd and the like, it is of course necessary to first remove these impurities, e.g. by heating the impure aluminum source to drive off such volatile impurities, so far the volatile substances represent desired alloy components, but do not have to be prior to the inventive

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- 10 - · handlung entfernt werden»- 10 - action to be removed »

Das verwendete Hetallfluorld muß mindestens In stöchiometrischer Menge zugegen sein, die notwendig ist, um das vorhandene Al in AlF überzuführen, falls eine hohe Rückgewinnung von Aluminium erhalten werden soll. Größere als stöchiometrische Mengen können verwendet werden, aber ein Überschuß von mehr als 100$ wird unwirtschaftlich.The Hetallfluorld used must be present in at least the stoichiometric amount that is necessary to convert the Al present into AlF, in the event of a high recovery to be obtained from aluminum. Greater than stoichiometric amounts can be used, but an excess of more than $ 100 becomes uneconomical.

Das Erhitzen der Mischung von unreinem Aluminium und Metallfluorid kann nach bekannten Methoden beispielsweise durch Innenerhitzung mit einem elektrischen Widerstand oder durch Außenerhitzung durch Induktion erfolgen.Heating the mixture of impure aluminum and metal fluoride can be carried out by known methods, for example by internal heating with an electrical resistor or by external heating by induction.

Fig. 1 zeigt schematisch das Verfahren der Erfindung, wobei das Reaktionsgefäß 10 induktiv durch die Spulen 18 erhitzt wird. Unreines Aluminium wird in das Reaktionsgefäß 10 über die Leitung 19 eingespeist und Metallfluorid wird in das Reaktionegefäß 10 durch die Leitung 20 eingespeist. Gasförmiges Aluminiuinmonofluorid und das aus dem Metallfluorid freigesetzte Metall treten aus dem Reaktionsgefäß 10 über die Leitung 12 aus und gelangen in den Kühlabsohnitt 21, wo sie ausreichend gekühlt werden, um eine Verflüssigung und Sammlung im Gefäß 13 zu verursachen. Daβ Gefäß 13 stellt ein« Beruh!- gungszone dar, in dtr eioh die geaohmolzene Alumiriiumeohioht1 schematically shows the method of the invention, the reaction vessel 10 being inductively heated by the coils 18. Impure aluminum is put into the reaction vessel 10 fed via line 19 and metal fluoride is fed into reaction vessel 10 through line 20. Gaseous aluminum monofluoride and the metal released from the metal fluoride exit the reaction vessel 10 via line 12 and enter the cooling section 21, where they are cooled sufficiently to allow liquefaction and collection to cause in the vessel 13. The vessel 13 represents a «calm down! zone, in dtr eioh the geaohmolzene Alumiriiumeohioht

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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

von der geschmolzenen Metallfluoridschicht 15 trennt. Beide Schichten können in flüssigem Zustand aufrechterhalten und getrennt werden oder die Salzschicht kann erstarren gelassen und die Aluminiumschicht als Flüssigkeit entfernt werden. Eine Vorrichtung 16 ist für die Rückführung von gereinigtem Metallfluor id in die Reaktionszone zur Weiterverwendung als Zuschlag vorgesehen. Wenn weiteres gereinigtes Aluminium aus der Reaktionszone 10 entfernt ist, sammeln sich die metallischen Verunreinigungen als Rückstandlegierung in einer Schicht 23 in der Reaktionszone an. Die so gebildete Rückstandlegierung kann aus der Reaktionszone über die Leitung 17 abgezogen werden. Dieses Material ist reich an anderen Metallen als Aluminium und kann als solches.vertrieben oder weiter aufgearbeitet werden. from the molten metal fluoride layer 15 separates. Both Layers can be maintained and separated in a liquid state, or the salt layer can be allowed to solidify and removing the aluminum layer as a liquid. A device 16 is for the recycling of purified metal fluorine id intended in the reaction zone for further use as a surcharge. If more purified aluminum is removed from the Reaction zone 10 is removed, the metallic impurities collect as a residue alloy in a layer 23 in the reaction zone. The residue alloy thus formed can be withdrawn from the reaction zone via line 17. This material is rich in metals other than aluminum and can be sold as such or further processed.

Y/enn ein Produkt von noch größerer Reinheit als .aluminium gewünscht wird, kann ein Rektifizierungsabschnitt 22 zwischen der Reaktionszone 10 und dem Kühlabschnitt 21 vorgesehen werden. Durch die Verwendung eines derartigen Rektifizierungsabschnittes in Kombination mit dem Verfahrensschritt der langsamen Erstarrung der Salzphase kann ein Aluminium von extrem hoher Reinheit erhalten werden.Y / hen a product of even greater purity than aluminum if desired, a rectifying section 22 may be provided between the reaction zone 10 and the cooling section 21 will. By using such a rectifying section in combination with the process step of the slow solidification of the salt phase, an aluminum of extremely high purity can be obtained.

Es ist günstig, die Luft von der Berührung mit den heißen Metallen in diesen Systemen auszuschließen. VorteilhaftIt is beneficial to keep air out of contact with the hot metals in these systems. Advantageous

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wird daher vor Beginn der Reaktion das System mit einem Gastherefore, before the start of the reaction, the system is with a gas

wie z.B. Helium, Argon oder Neon, welches gegenüber den Reagentien und den Produkten chemisch inert ist, gefüllt oder das System evakuiert.such as helium, argon or neon, which is opposite to the reagents and the products are chemically inert, filled or the system evacuated.

Zum besseren Verständnis der Erfindung dienen die folgenden Beispiele mit Ausnahme der Beispiele 4 und 5.The following examples, with the exception of Examples 4 and 5, serve to provide a better understanding of the invention.

example 1

Es wurde ein Graphitschmelztiegel verwendet, der mit einem Fünf-Platten-Graphit-Kondensator und einem Sammler ausgerüstet war. Der Schmelztiegel wurde mit Graphitfilz isoliert und in eine Hochtemperatur-Kieselsäure-Glashülle eingeschlossen. In den Schmelztiegel wurden 72,5 g einer unreinen Aluminiumlegierung mit einem Gehalt von 25 Gew.# Bisen, 10 Gewi Silicium, 3 Gew.% Titan und 2 Gew.* Hangan, Rest hauptsächlich Aluminium, sowie 55,0 g Magnesiumfluorid eingebracht· Dann wurde der Schmelztiegel unter einem Argondruck von 1 at 2 Stunden auf 155O⁰C erhitzt. Während dieser Reaktionsperiode wurden gereinigtes Aluminium und Magnesiumfluorid als flüssige Produkte gesammelt und ferner wurde im Schmelκtiegel eine Rüokstandiegierung gebildet. Sie spektrographisoh· Analyse des Aluminiumproduktes nach sjlner Abtrennung von MgP, ergab, daß es 0,024 Gew.* Fe, 0,015 Gew.* Mn, 0,03 Gew.* Sl und 0,005 Gew.* Ti enthielt. Dl· Kondensierte Saltphase bestand au· A graphite crucible equipped with a five-plate graphite capacitor and collector was used. The crucible was insulated with graphite felt and enclosed in a high temperature silica glass envelope. 72.5 g of an impure aluminum alloy with a content of 25% by weight of iron, 10 % by weight of silicon, 3 % by weight of titanium and 2% by weight of hangan, the remainder mainly aluminum, and 55.0 g of magnesium fluoride were then placed in the crucible the crucible was heated ^{to 155O 0} C under an argon pressure of 1 at 2 hours. During this reaction period purified aluminum and magnesium fluoride were collected as liquid products and further a Rüok was formed in standiegierung Schmelκtiegel. Spectrographic analysis of the aluminum product after separation of MgP showed that it contained 0.024 wt. * Fe, 0.015 wt. * Mn, 0.03 wt. * Sl and 0.005 wt. * Ti . The condensed salt phase consisted of

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MgP₂, welches praktisch keinerlei Pe, Mn, Si oder Ti als Verunreinigung enthielt.MgP ₂ , which practically did not contain any Pe, Mn, Si or Ti as an impurity.

Beispiel 2Example 2

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt unter Verwendung der gleichen Vorrichtung, jedoch mit einer unreinen Aluminiumlegierung mit einem Gehalt von 10 Gew.^ Aluminium, 35 Gew.% Silicium, 25 Gew.$ Titan, 22 Gew.# Eisen und 5 Gew.$ Mangan. Zu 100,2 g dieses unreinen Aluminiums wurden 70,0 g Magnesiumfluorid gegeben und die Mischung wurde 1 Stunde auf 1600⁰G erhitzt. Die spektrographische Analyse der Aluminiumschicht des Produktes zeigte, daß sie 0,054 Gew.# Pe, 0,072 Gew.$ Si, 0,006 Gew.# Ti und 0,035 Gew.# Mn enthielt. Die Analyse der MgP₂~Phase, welche die restliche Legierung im Reaktor sohützte, zeigt·, daß sie 2,1 Gew.# AIP, und praktisch kein Pe, Mn, Si oder Ti enthielt.The procedure of Example 1 was repeated using the same apparatus but with an impure aluminum alloy containing 10 wt.% Aluminum, 35 wt. % Silicon, 25 wt.% Titanium, 22 wt.% Iron and 5 wt.% Manganese. To 100.2 g of this impure aluminum were added 70.0 g of magnesium fluoride and the mixture was heated for 1 hour at 1600 G ^0. Spectrographic analysis of the aluminum layer of the product indicated that it contained 0.054 wt. # Pe, 0.072 wt. # Si, 0.006 wt. # Ti, and 0.035 wt. # Mn. Analysis of the MgP ₂ phase, which so protected the remaining alloy in the reactor, shows that it contained 2.1% by weight of AIP and practically no Pe, Mn, Si or Ti.

Example 3

Das Verfahren von Beiepiel 1 wurde in größerem Maßstab wiederholt unter Verwendung einer Gasdiffusionebarriere, die es ermöglichte, daß nur gasförmige Produkte austraten und die verhinderte, dafl irgendwelche mitgerieeenen Plüesigskeitatröpfchen oder Feststoffstäube in den Sammler gelangten. DieThe procedure of Example 1 was carried out on a larger scale repeatedly using a gas diffusion barrier which allowed only gaseous products to escape and the prevented any droplets of fluid carried along with it or solid dusts got into the collector. the

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unreine Aluminiumlegierung bestand aus 65 Gew.^ Al₁ 14 Gew.# Si, 11 Gew. # Ti, θ Gew.% Fe und 2 Gew.^ Mn. Zu 672 g dieser Legierung wurden 626 g MgP₂ und 146 g CaF₂ zugesetzt. Die über den stöchiometrischeni Anteil hinausgehende Menge an MgFg und das CaFp wurden zugesetzt, um als Flußmittel für die Rüokstandlegierung zu dienen. Diese Mischung wurde 4 Stunden auf 145O⁰C erhitzt. Praktisch das gesamte Aluminium gelangte in den Sammler. Die spektroskopisch Analyse des gereinigten Aluminiums ergab, daß es 0,004 Gew.$> Fe, 0,07 Gew.^ Si, < 0,0025 Gew.# Ti, 0,026 Gew.# Mn und 0,0078 Gew.jS Mg enthielt. Die direkte chemische Analyse des Produktes ergab einen Al-Gehalt von 99,99#.The impure aluminum alloy consisted of 65% by weight of Al _1, 14% by weight of Si, 11% by weight of Ti, θ% by weight of Fe and 2% by weight of Mn. To 672 g of this alloy, 626 g of MgP ₂ and 146 g of CaF _{2 were} added. The amount of MgFg in excess of the stoichiometric proportion and the CaFp were added to serve as a flux for the residual alloy. This mixture was heated for 4 hours at 145 ° C ^0. Virtually all of the aluminum ended up in the collector. Spectroscopic analysis of the purified aluminum showed that it contained 0.004% by weight > Fe, 0.07% by weight Si, <0.0025% by weight Ti, 0.026% by weight Mn and 0.0078% by weight Mg. The direct chemical analysis of the product showed an Al content of # 99.99.

Ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn Natriümfluorid oder Kaliumfluorid anstelle von Magnesiumfluorid verwendet wurden.Similar results were obtained when sodium fluoride or potassium fluoride was used in place of magnesium fluoride.

Beispiel 4Example 4

Um den Unterschied zwischen dem Verfahren der Erfindung und dem in der USA-Patentschrift 2 184 705 beschriebenen Verfahren zur Abtrennung von Aluminium aus seinen Legierungen zu zeigen, wurde der nachstehend beschriebene Verauoh ent- . aprebend den Beispielen dieser Patentschrift durchgeführt.To understand the difference between the process of the invention and the process described in U.S. Patent 2,184,705 for separating aluminum from its alloys To show, the Verauoh described below was developed. aprebend carried out the examples of this patent specification.

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In ein horizontales Graphitrohr wurde eine komprimierte feste Mischung von 50 g 20 mesh techhischem Aluminium (mit einem Gehalt von 0^076 Gew.fo Pe, 0,005 Gew.$ Si, 0,002 Gew.# Mg, 0,0055 Gew./o Ni, 0,004 Gew.# Ti und 0,009 Gew.# Cu) und 75 g MgFp gegeben. Der Teil des Rohrs, welcher die Reagentien enthielt, wurde in einem Elektroofen 2 Stunden bei einem Druck von 4 mm Hg auf 1120⁰O erhitzt. Die Dämpfe aus den Heizzonen gelangten zum Kühlerende des Graphitrohres und kondensierten als Peststoffe. Während des Heizens wurden insgesamt 19,75 g Produkt erhalten. Die Teilchen des aus dem Produkt-abschnitt entnommenen Aluminiums enthielten 2,25 Gew.$ Mg.A compressed solid mixture of 50 g of 20 mesh technical aluminum (containing 0 ^ 076 wt. Fo Pe, 0.005 wt. $ Si, 0.002 wt. # Mg, 0.0055 wt. / O Ni, 0.004 wt. # Ti and 0.009 wt. # Cu) and 75 g of MgFp. The part of the tube which contained the reagents, was heated in an electric furnace for 2 hours at a pressure of 4 mm Hg to 1,120 ⁰ O. The vapors from the heating zones reached the cooler end of the graphite tube and condensed as pesticides. A total of 19.75 g of product was obtained during the heating. The particles of aluminum removed from the product section contained 2.25 wt. Mg.

Example 5

Um den Unterschied zwischen dem Verfahren der Erfindung und dem bekannten Verfahren der USA-Patentschrift 2 184 705 weiter zu zeigen, insbesondere bezüglich Aluminiumlegierungen mit einem verhältnismäßig großen Gehalt an Verunreinigungen, wurde» der im folgenden beschriebene Versuch durchgeführt.To understand the difference between the method of the invention and the known method of the United States patent 2 184 705 to show further, in particular with regard to aluminum alloys with a relatively high content of impurities, the experiment described below was carried out.

Das Verfahren von Beispiel 4 wurde wiederholt unter Verwendung von 76,9 g einer Aluminiumlegierung mit einem Ge-KaIt von 65 Gew.# Al, H Gew.^ Si, 11 Gew.# Ti, 8 Gew.# Pe und 2 Gew.?6 Mn, gemischt mit 75 g MgP₂* -Diese Mischung wurdeThe procedure of Example 4 was repeated using 76.9 g of an aluminum alloy having a Ge KaIt of 65 wt. # Al, H wt. ^ Si, 11 wt. # Ti, 8 wt. # Pe and 2 wt. 6 Mn mixed with 75 g of MgP ₂ * -This mixture was made

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2 Stunden bei einem Druck von 4 mm Hg auf 112O⁰C erhitzt. Nach Ablauf von 2 Stunden waren nur 0,2 g des gesamten Materials aus der erhitzten Zone verdampft und in der Kühlzone gesammelt. ^{Heated to 112O 0} C at a pressure of 4 mm Hg for 2 hours. After 2 hours had elapsed, only 0.2 g of all material had evaporated from the heated zone and collected in the cooling zone.

Patentansprüche Claims tt

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Claims

- 17 PATENT CLAIMS

1. A method for cleaning impure aluminum, characterized in that (1) a molten mixture of impure Aluminum and a metal fluoride from the group sodium fluoride, Potassium fluoride, calcium fluoride and magnesium fluoride alone, in combination with each other or in combination with Aluminum fluoride in a reaction zone at an absolute pressure above 100 mm of mercury to a temperature between the Melting point of the fluoride salt and the boiling point of the applied The lowest boiling component introduced into the reaction mixture is heated under pressure Evaporation of products from it, (2) the evaporated products are condensed as liquids in a calming zone, (3) liquid aluminum to a phase different from the metal fluoride phase is separated, allowed to converge and (4) at least the aluminum phase is kept in a liquid state and the phases are separated to form purified aluminum and magnesium fluoride.

2. The method according to claim 1, characterized in that in the first stage a mixture of impure aluminum and magnesium fluoride is heated to a temperature between the melting point of Mg? 2 and the boiling point of MgP ₂ at the pressure applied.

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3. The method according to claim 2, characterized in that the MgFp 1 to 30 wt. # AIP, are added.

4. The method according to claim 2, characterized in that 1 to 10% by weight of AlF can be added to the MgFp.

5. The method according to claim 1, characterized in that (1) a molten mixture of impure aluminum and magnesium fluoride together with 0 to 50 wt. $> AlF, in a reaction zone at an absolute pressure between 400 and 1000 mm Hg on a Temperature between 1350 and 1700 ⁰ C, (2) the products evaporated therefrom are condensed in a settling zone, (3) the liquid aluminum is allowed to form a phase separate from the liquid MgF salt phase, (4) at least the aluminum phase in the liquid state and (5) the phases separate to produce purified aluminum.

6. The method according to claim 5, characterized in that the liquid products are cooled so that the aluminum phase remains liquid when the salt phase solidifies.

7. Process for removing oxide and heavy metals Impurities including magnesium fluoride, thus identifiable

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draws that (1) a molten mixture of an impure aluminum and a magnesium fluoride, which contains the oxide or the heavy metal impurities, is ^{heated in a reaction zone "at an absolute pressure above 100 mm Hg to a temperature between 1300 and 175O 0} C, (2 ) the evaporating

as

th products / liquids are condensed in a calming zone, (3) the magnesium fluoride phase from the aluminum phase is allowed to separate and (4) the phases are separated to form a purified magnesium fluoride, while at least the aluminum phase is kept in the liquid state will.

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