DE2116648C - Verfahren und Vorrichtung zur Her stellung von Aluminium und Aluminium legierungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Aluminiummetall bzw. Aluminiumlegierungen, hauptsächlich aus aluminiumamien Erzen, insbesondere aus Κοί.'.^ρ"-schlacke, die früher zur Herstellung von Aluminium nicht verwendet vurden.

Wegen des großen Raum-, Zeit- und Energiebedarfs des bekannten Bayer-Verfahrens zur Herstel lung von Aluminiumoxid und der Elektrolyse von Aluminiumoxid wurden in der letzten Zeit verschiedene Verfahren zur Herstellung von Aluminium ausgearbeitet, die mit einem geringeren Aufwand durchführbar sind. Ein Nachteil des Bay«./-Verfahrens ist, daß es sich nur zur Verarbeitung von Aluminiumerzen guter Qualität eignet. Bei der Ausarbeitung neuer Methoden wurden daherals Ausgangsstoffe Erze mit einem niedrigen AI₂O/Gehalt ebenfal's in Betracht gezogen.

So wird z.B. gemäß dem Pechiney Verfahren Aluminiumoxid mit Kohle erhitzt in Aluminium und AIuminiummonox'd. dann über ein Kohlenbett geführt, in Aluminiumkarbid umgewandelt und schließlich das Aluniniumkarbid unter Wärmeeinwirkung zersetzt und Aluminium freigesetzt. Bei dem ebenfjlls bekannten Alcoa-Verfahren wird das Aluminiumoxid mit Alummiumkarbid reduziert, während beim Alcan-Verfahren das Aluminiumoxid mit Kohle in Aluminium und Aluminiumkarbid reduziert, sodann mit Hilfe der sogenannten Subhalogenid-Reaktion metallisches Aluminium hergestellt wird. Das Wesen der Subhalogenid-Methode liegt darin, daß bei entsprechenden Temperatur- und Druckverhältnissen die Aluminiumhakgen Verbindungen mit dem Aluminium oder mit Aluminiumkarbid in Reaktion und die sieh bildenden dampfförmigen Aluminiumthrihalogen- Verbindungen mit dem Aluminium oder mit Aluminiumkarbid in Reaktion treten, und die sich bildenden dampfförmigen Aluminiumhalogen-Verbindungen aus dem System entfernt und durch Abkühlung in Aluminiummetail und eine höherwertige Aluminiumhalogen-Verbindung disproportionieren. Auf diese Weise kann man die katalytische Destillation des Aluminiums mit Hilfe von Aluminiumtrihalogcn-Verbindungen als Hilfsstoff durchführen.

Zahlreiche Verfahren sind zur Durchführung der Aluminiumsubhalogen-Methode in industriellem Maßstab bekannt, so z.B. aus den folgenden Patentschriften: schweizerische Patentschrift 261,182, deutsche Patentschriften 812,118 und 1.067,602, USA.-Patentschriften 2,470,305, 2,762,702. 2,937,082, 3,243,262 und 3,351,461. Laut diesen Patentschriften läßt man verunreinigtes Aluminium oder Aluminiumlegierungen mit dampfförmigen Aluminiu.n-Trihalugen-Verbindungen reagieren, die sich bildenden Aluminium-Subhalogen-Verbindungen werden kondensiert und daraus metallisches Aluminium hergestellt.

Ein gemeinsames Merkmal des oben erwähnten Verfahren, welches gleichzeitig auch ein Nachteil ist, ist, daß die Reaktion, d. h. die Umwandlung in Aluminiumkarbid bei sehr hohen Temperaturen über 2000° C in einem Lichtbogenofen vor sich geht, und daher muß man mit hohen Wärme Verlusten rechnen. Bei der Ausführung der Subhalogen Methode ergeben sich viele technische Schwierigkeiten, so z.B. weisen die Aluminium-Trihalogen-Verbindungen bei erhöhter Temperatur eine ungemein starke korrosi.e Wirkung auf, da infolge der thermischen Zersetzung sich im Laufe des Prozesses Chlor in statu nascendi bildet. In einigen Patentschriften, so z.B. nach der französischen Patentschrift 995,082, britischen Patentschrift 642,240 und der USA.-Patentschrift 3.281.189 wird empfohlen, zur Verminderung der korrosiven Wirkungen als Wirkstoff Graphit. SiC, BN, TiC. Al₂O₃. Si₁N₄, bzw. er.'sprechende Kombinationen derselben bei allen jenen Vorrichtungsteilen zu benützen, die mit Aluminiumtrihalogen-Verbindungen in Berührung korn men. Wegen dieser Nachteile konnten die erwähnten Verfahren keine Verbreitung in der Produktion finden, zumal auch die Wirtschaftlichkeit sehr schlecht ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein wirtschaftlich und industriell nutzbares Verfahren zur Aufarbeitung von solchen aluminiumarmen Rohstoffen zu schiffen, die in großen Mengen anfallen und als Abfall angesehen werden, wie Kohlenschlacke und minderwertige Aluminiumerze.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Aluminiumverbindungen enthaltende Schmelze, wie eine geschmolzene Kohlen schlacke, bei glejchzeitig^er Nutzung ihrer Wärmeenergie, gegebenenfalls nach Entfernung des Eisengehaltes, in einen aus den üblichen Werkstoffen gebauten Reaktor geführt wird, wo die Schmelze in Anwesenheit von Kohlenstaub .nit dampfförmigen Aluminium-Trihalogen-Verbindungen umgesetzt wird, wobei von der Schinelze auf der Wand des Reaktors eine Schutzschicht gebildet wird, und dadurch die Hauptmenge des Aluminiumgehaltes der Schmelze in Aluminium-Subhalogen-Verbindungen umgesetzt und aus dem letzteren auf bekannte Weise metallisches Aluminium bzw. eine Aluminiumlegierung gewonnen werden.

Mittels des Verfahrens können Ausgangsmaterialien mit geringem Aluminiumgehalt, die etwa 10% Al₂O₃ enthalten, in Form einer Schmelze mit Hilfe der in Anwesenheit von Kohle durchgeführten Subhalogen-Reaktion wirtschaftlich verarbeitet werden. Das Ausgangsmaterial in Form einer Schmelze wird zweckmäßig nach Verbrennung, falls notwendig, von Zusätzen enthaltender Kohle im Zyklonofen gewonnen, wobei die Wärmeenergie der auf diese Weise erhaltenen geschmolzenen Schlacke gleichzeitig verwertet wird. Liegt der Fc,O₃-Gehalt des Ausgangsmaterials unter 50 des Al₂O₃-Gehaltes, ist es zweckmäßig, liegt er darüber, so ist es unbedingt notwendig, den Eisenüberschuß zunächst durch karbothermische Enteisenung zu entfernen, wobei der Fe₂O₃-Gehalt des

ί Schmelzgutes im allgemeinen auf einem Wert unter 2% gehalten werden soll.

Bei armen Aluminiumerzen' mit größerem Eisengehalt oder bei Kohle..schlacke wird die Enteisenung in einem primären Reduktionsraum so durchgeführt,

ίο daß die Eisenverbindungen zweckmäßig bei einer Temperatur von 1200 bis 1700° C mit Koks reduziert werden. Das dabei anfallende Roheisen wird dann aus dem System entfernt. Die Schmelze von geringem Eisengehalt wird nun in einen Raum geleitet,

π wo der Schmelze Kohlenstaub beigemischt wird. Mit einem Reduktionsbrenr.er wird dort mit Druckluft oder mit Sauerstoff angereicherter Druckluft Kohlenstaub eingeblasen, der mit einem großen Kohlenüberschuß arbeitet. Dadurch, daß ein Teil des eingeblasenen Kohlenstaubes in Koh¹ nm.onoxid verbrannt vv'.rd. erreicht man, daß die Schmelze nicht erstarrt, sondern die zum Ablauf der späteren Aluminium-Subhalogenid-Reaktion nötige Temperatur beibehält, gleichzeitig aber die nicht oxydierte Kohle sich im Schrrelzgut verteilt und in einer solchen Menge vor handen ist. daß im Falle der Anwendung von AlCl₃ die für die Reaktion

AKO, f 3C + AlCl,^: -3 AlC ^ 3 CO

nötige Kohle zweckmäßig in 2— 3faclr:m Überschuß vorliegt. Bei der Errechnung des Überschusses wird auch die durch den Fe₂O₃- und SiO₂-Gehalt der Schmelze verbrauchte Kohlenmenge berücksichtigt.

Die Erfahrung zeigt, daß der Kohlenstaub in einer mit der der Schmelze übereinstimmenden Größenordnung eingeblasen werden muß, um einerseits die nötige Temperatur, andererseits die Reduktion des Aluminiumoxids zu sichern. Die Verbrennungsprodukte werden abgeleitet, und die Schmelze von entsprechendem Kohlengehalt wird nun in einen Raum, der sich zur Bildung von Subhalogeniden eignet, in intensivem Kontakt mit dampfförmigen Alurninium-Trihalogen-Verbindungen \?ei ejner .Temperatur über ,1300.° C .erhitzt. Die Reaktion wird zweckmäßig bei 1500 bis 1600°C durchgeführt, während die Schmelze auf der Innenwand des Reduktionsraumes einen Belag von 10 bis 100 mm Dicke bildet, der als Schutzschicht die Korrosion des Werkstoffes der Vorrichtung verhindert. Die aus dem zur Bildung von Alurrinium-Subhalogeniden dienenden Raum entfernten dampfförmigen Aluminium-Subhalogen-Verbindungen werden tun in 1 bis 5 Stufen unter gleichzeitiger Kühlung in hintereinandergeschalteten Kondensationsgefäßen bei einer Temperatur von 600 bis 1000° C verflüssigt. Das sich aus den dampfförmigen Aluminium-Subhalogen-Verbindur ^en während dieses Prozesses in den verschiedenen Kondensationsgefäßen in verschiedener Qualität abscheidende metallische Aluminium wird nun abgeführt, und die rückgebildcfjn Aluminium-Trihalogen-Verbindungen im Kreislauf in den zur Bildung von Aluminium-Subhalogen-Verbindungen geeigneten Raum zurückgeführt. Es ist vorteilhaft, die dampfförmigen Aluminium-Trihalogen-Verbindungen durch Kühlung auszuscheiden und die gasförmigen Verunreinigungen, z.B. CO₂- und CO-Gasc aus dem System zu entfernen. Die erstarrte. Aluminiiim-Triha

logen-Verbindung wird nun wieder erhitzt und in den zur Bildung von Aluminium -Subhalogcn geeigneten Raum zurückgeführt, wobei die Verluste an Aluminium-Trihalogen-Verbindung ersetzt werden müssen. Als Aluminium-Trihalogen-Verbindung können gleicherweise AICl₃. AlBr₃, AlJ₃ und AlF₃ benutzt werden. Von der Zusammensetzung des Ausgangsmaterials abhängig bilden sich in dem zur Bildung von Aluminium-Subhalogen-Verbindungen dienenden

Raum aus der Schmelze außer den Aluminium-Subhalogen-Verbindungen noch andere Subhalogcn-Verbindungen, so in erster Linie die flüchtigen Si- und Fe-Halogen-Verbindungen, die mit den dampfförmigen Subhalogen-Vcrbindungcn vermischt im Kondensationsgefäß das sich abscheidende Aluminium in verschiedenem Maße mit Eisen und Silicium verunreinigen.

Weitere Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den entsprechenden Ansprüchen.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, daß sie aus eineti Raum, in den Kohlenstaub eingeblasen wird, aus einem zur Bildung von Aluminium-Subhalogen-Verbindungen geeigneten Reaktionsraum und einem Kondensationssystem besteht, wobei der Reaktionsraum mit Organen versehen ist, die auf der inneren Seite der Begrenzungswand aus der Schmelze eine zusammenhängende Schutzschicht zu bilden geeignet sind. Weitere Merkmale der Vorrichtung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.

Die Zeichnung zeigt verschiedene Ausführungsformen des Verfahrens und der Vorrichtung, und es bedeutet:

Fig. 1 schematische Darstellung des Verfahrensablaufes,

Fig. 2 Darstellung gemäß Fig. 1, bei der eine erste Enteisenungsstufe angeordnet ist,

Fig. 3 bis 5 unterschiedliche Ausfuhrungsformen des Reaktionsgefäßes.

F i g. I zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der die Schmelze ohne Entfernung des Eisengehaltes verarbeitet wird. Die aus dem Schlackenschmelzofen entzogene, geschmolzene Kohlenschlacke I wird in den Raum 2 geführt, wo die Mischung mit Kohlenstaub 3 erfolgt, mittels eines Reduktionsbrenners, wobei der Kohlenstaub mit Druckluft oder mit Sauerstoff angereicherter Druckluft eingeblasen wird. Jetzt wird die mit Kohle gemischte Schmelze 4 in den zur Bildung von Aluminium-Subhalogen-Verbindungen geeigneten Reaktor 5 geleitet, und nun läßt man die Schmelze 8 an den Wänden des Reaktors hinabfließen in Richtung der Auslauföffnung. Es ist zweckmäßig, im Reaktor 5 die dur.ch die Zuführungsöffnung 6 eingeführten dampfförmigen Aluminium-Trihalogen-Verbindungen im Gegenstrom mit der geschmolzenen Schlacke in Kontakt zu bringen.

Unter Einwirkung einer Temperatur über 1300° C, die im Reaktor 5 herrscht, reagiert das Gemisch, bestehend aus geschmolzener Schlacke, Kohle und Aluminium- rrihalogen-Verbindungen, und die sich bildenden dampfförmigen Aluminium-Subhalogen-Verbindungen werden durch die Ableitung 7 in das Kondensationssystem 9 geleitet Im Kondensationsraum disproportionieren die dampfförmigen Aluminium-Subhalogen-Verbindungen in metallisches Aluminium und Aluminium-Trihalogen-Verbindung. Das Kondensationssystem 9 besteht aus einem oder mehreren zweckmäßig aus drei — Kondensationsgefäßen, die ir Reihe geschaltet sind. In den Kondensationsgefäßer wird die Temperatur auf 600 bis 1000° C gehalten ι und der Kontakt der Dämpfe mit der Aluminium schmelze wird in den Gefäßen intensiv aufrechterhalten, z. B. durch Einblasen der Dämpfe in die Metall schmelze. In dem zur Bildung von Aluminium-Subha logen-Verbindung geeigneten Reaktor 5 wird ein Un-

Hi terdruck von 20 bis IOOTorr gehalten. Das geschmolzene Metall bzw. die Metallegierungen werden clurcli die Ableitungen 11 des Kondenssystcms abgeführt Die im Kondensationssystem 9 freigesetzten Alumini um-Trihalogen-Verbindungen werden über Leitung IO

n zur Zuführungsöffnung 6 geleitet.

Wird die Aluminium-Trihalogen-Verbindung durch Kühlung gereinigt, so können die gasförmigen Vcrun reinigungen, wie CO und CO₂ abgetrennt werden. Die Aluminium-Trihalogen-Verbindung kann in einer weiteren Stufe, zweckmäßig in einem anderen Gefäß, wiederum in Dampfform überführt und zur Ziit'üh rungsöffnung 6 weitergeleitet werden. Die Verluste an Aluminium-Trihalogen-Verbindungen werden über die Beschickungsöffnung 12 durch frische Aluminium lri

2Ί halogen-Verbindungen ersetzt.

Fig. 2 stellt eine andere Ausführungsart des erfin dungi^emäßen Verfahrens dar. in der auch eine Eisentfernung vorgesehen ist. Die aus einem Scliiakkenschmelzeofen anfallende Kohlenschlackenschmel/.e

jo wird durch die Leitung 1 in den Reduktionsrauni üir Enteisenung Π geleitet, der mit glühendem Koks -C füllt ist. Das Glühen des Koks wird durch ZufVir von Sauerstoff und/oder Druckluft über die Lcitu.·.« 14 gesichert. Das in der Schmelze anwesende Fc \

ji svird zu 70 bis 80% auf dem glühenden Kok- u Eisen reduziert, und das am Boden des Redukli raumes 13 angesammelte Metall wird durch die · Stichöffnung 16 abgeleitet. Durch die Leitung 15 : die eisenarme Schlackenschmelze aus dem R-.

-to tionsraum 13 in den Behälter 2 geleitet, wo Ko! staub beigemischt wird. Die weiteren Schritte des fahrens werden ähnlich zu dem Verfahren n ■ Fig. 1 durchgeführt.

Ein wichtiges Merkmal der Erfindu· -_r besteht .

■n in. daß in dem zur Bildung von Aluniinium-Subl gen-Verbindungen geeigneten Reaktor 5 sich aus Schmelze auf der Wand der Vorrichtung eine Sein schicht bildet. Die als Beispiele angeführten diesbe/.. liehen Ausfuhrungsarten des Reaktors werden in ο

nt Fig. 3. 4 und 5 dargestellt. Nach Fig. 3 geht die !·■■■ dung einer Schutzschicht aus der Schmelze der;.,' vor sich, daß die Innenfläche des zur Bildung vo Aluminium-Subhalogen-Verbindungen geeignete-:

Reaktors 5 so ausgebildet ist, daß in einem gewissen

π Winkel zur Strömungsrichtung der Schmelze, zweckmäßig fast senkrecht angeordnete, kegelstumpf förmige Lenkplatten eingebaut werden, von denen dit Schmelze herabtropft. Der zur Bildung von Aluminium-Subhalogen-Verbindungen geeignete Reaktor 5

kann auch so ausgebildet werden, daß an dessen In nenwand die Schmelze im Gegenstrom zu den einge führten dampfförmigen Aluminium-Trihalogen-Verbin düngen geleitet wird.

Nach Fig. 4 wird die Schmelze durch den Zerstäu

ber 18 in den zur Bildung von Aluminium Subhalogenid geeigneten Reaktor eindosiert. Infolgedessen gelangt ein bedeutender Teil der Schmelze an die Wand der Vorrichtung, wo er eine zusammenhäneende Film-

(ο

schicht bildet. Der Zerstäuber kann z. B. als Düsen zerstäuber ausgebildet werden.

Die Verteilung der Schmelze auf der Innenwand der Vorrichtung kann auch derart durchgeführt werden, daß die Schmelze dur<-h Einbinden v;m dampfformifewii Aluminium-Trihalogcn-Vcrbindungen so zer stäubt wird, daß ein Teil der Schmelze an die Wand geschleudert, während ein anderer Teil im inneren der Vorrichtung zerstäubt wird.

Laut Fig. 5 kann die Schutzschicht aus Schmelze auch derart ausgebildet werden, daß der Reaktorkörper 5. der den zur Bildung von Aluminium Subhaloge nid geeigneten Reaktionsraum umfaßt, in Drehung um seine senkrechte Achse gesetzt wird, so daß sich die Schmelze durch Zentrifugalkraft an den Wänden des Reaktors verteilt.

In dem zur Bildung von dampfförmigen Alumini um-Subhalogen Verbindungen geeigneten Reaktor 5 wird die Viskosität der Schmelze durch Zufuhr bzw. Entzug der Wärme, zweckmäßig in einem Bereich von 30 bis 100 Poise, geregelt. So kann die Dicke der Schmelzschicht, die als Schutzschicht dient, einge stellt werden.

Die Vorteile der Erfindung können folgendermaßen kurz zusammengefaßt werden: Zur Herstellung von Aluminium können die früher zu diesem Zweck nicht nutzbare Kohlenschlacke und arme Aluminiumerze hr.angezogen werden, ferner kann die Wärmeenergie der aus dem Kessel in geschmolzenem Zustand korn menden Kohiensc'nlacke genutzt werden. Ein hcdeutender Vorteil ist auch, daß der Vorgang der Karbid bildung und somit die Anwendung der dazu notwendigen Temperatur von über 2000" C entfällt. Durch die gegebenenfalls durchgeführte Eiscnabscheidung %vird auch der Verlust an Aluminium Trihalogen Verbin düngen verringert. Aus den in der Schlacke Vorhände nen Aluminiumverbindungen jedoch kann durch die Behandlung mit Aluminium Trihalogen Veibindungen in Anwesenheit von Kohle metallisches Aluminium zweckmäßiger und bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen gewonnen werden, und trotz der sehr stark korrosiven Umstände kann die Vorrichtung aus gewöhnlichen Werksteffen hergestellt werden, da auf ihrer Innenfläche die Schlackenschmelze eine Schutzschicht bildet.

und das Eisen wird entfernt. Die flüssige Schlacke wird in einen Raum gel itct. wo Kohlenstaub mit Hilfe von Druckluft durch einen Reduktionsbrenner eingeblasen wird. Die geschmolzene Schlacke von 1600° C. die auch unverbrannte Kohle enthält, wird in den zur Bildung von Aluminium-Subhalogen-Verbindungcn geeigneten Reaktor eingeblascn und zerstäubt. Die geschmolzene Schlacke prallt zum Teil an die Wand des Reaktors, und fließt dann rieselnd der Auslauföffnung zu. teils aber kommt sie schwebend in Kontakt mit dem dampfförmigen AlCl,. das am Boden der Vorrichtung eingeführt wird. Die Dicke der rieselnd nach unten fließenden Schlackcnschicht, kann durch Temperaturänderung auf die jeweils gewünschte Stärke eingestellt werden.

Zwischen der kohlenhaltigen geschmolzenen Schlacke und dem im Gegenstrom eingeführten dampfförmigen A IC" I,. kommt es bei I45O°C zu einer Reaktion, und aus den Aluminiumverbindungen entstehen Aluminium-Subchlorid Dämpfe. Das auch CO-Gas enthaltende Aluminiumtrichlorid und das dampfförmige Aluminium-Subchlorid werden durch drei Kondensationsgefäße geführt, in welchem z. B. in folgender Reihenfolge Temperaturen von 858 C. 745 C und 847°C eingestellt werden. In dem Reaktor wird ein Unterdruck von 50Torr aufrechterhalten. Die Außenfläche der Kondcnsationsgefäße besteht aus geriffelten Platten: die Temperatur kann mit Hilfe eines Ventilators geregelt werden.

Als Ergebnis der Kondensation werden im ersten Kondensationsgefäß 93.4% Al und (i.i% Si-haitige. im zweiten 87.3% Al- und 11.2% Si haltige und im dritten 84.2"» Al- und 11.2% Si- sowie 4.5% Fe-hal tige Metallegierungen am Boden der Gefäße kondensiert. Das aus dem letzten Kondensationsgefäß ent fcrntc. dampfförmige AICI, wird gekühlt und die gleichzeitig anwesenden CO- und CO₂ Gase zur wei teren Nutzung abgeleitet. Aluminiumtrichlori'¹ wird wiederholt in einem besonderen Gefäß erhitzt und unter eigenem Dampfdruck in den Reaktor zurückgcleitet. Die aus dem Reaktor abgeleitete geschmolzene Schlacke von niedrigem Eisen- und Aluminiumgehalt kann z.B. in einem Kristallisationsofen bei 1284°C in Formen gegossen und zur Herstellung von Kunst stein verwertet werden

Beispiel 1

Die verbrannte Schiefer-Kohle hat einen Wärmegehalt von 3500 Kcal und einen Schlackengehalt von 33%. Die Zusammensetzung der Schlacke ist die folgende.

SiO₂ 40,07%

Fe₂O₃ 10,98%

AKO₃ 34.02%

CaO 9.07%

MgO 3,60%

übrige Komponenten 2.26%

Die aus dem Zyklonkessel fließende Schlacke von obiger Zusammensetzung wird in einen mit Koks gefüllten Reduktionsraum gebracht, wo sie mit zugeleitetem Sauerstoff bzw. Druckluft bei hohen Temperaturen gehalten wird. Hier findet die Reduktion des Fe₂O₃ in Roheisen statt in einem Ausmaß von 81%.

Beispiel 2

Die aus dem Zyklonkessel abgeleitete flüssige Schlacke von gleicher Zusammensetzung wie nach Beispiel 1 wird in einen Enteisenungsreaktor geleitet, in dem mit Hilfe einer Elektroheizung die Schlacke in geschmolzenem Zustand gehalten wird. Nachdem die Eisenoxide mit Koks reduziert sind und das metallische Eisen entfernt worden ist. wird die flüssige Schlacke von niedrigem Eisengehalt mit Hilfe eines mit durch Sauerstoff angereicherten Druckluft gespeisten Reduktionsbrenners mit Kohlenstaub gemischt und dann bei 1550° C in den Reaktor in zerstäubtem Zustand eingebracht. Zur Bildung von Subhalogeniden wird dampfförmiges AlF₃ am Boden des Reaktors im Gegenstrom zu der Schmelze eingeführt, welche an der Innenwand des Reaktors herabfließt. Zum Seigern der Schmelze sind an der Wand des Reaktors fast senkrecht zur Strömungsrichtung der Schlacke angeordnete, aus Siliciumkarbid hergestellte Lenkschalen eingebaut, wodurch ein intensiver Kon-

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takt zwischen Dämpfen, Gasen und der Schmelze gewährleistet ist. Mittels Elektroheizung wird eine Temperatur von 1500 bis 1550° C aufrechterhalten. Die Aluminium Subfluorid-Dämpfc werden im oberen Teil des Reaktors in zwei in Reihe geschaltete Kondensationsgefäße geleitet, wo eine Temperatur von ^l.'40°C bzw. 810°C aufrechterhalten wird. Im ersten Kondensationsgefäß erhält r;?.n eine Schmelze von Metallegierungen folgender Zusammensetzung: 87,5%

10

Al und 11,9% Si, im zweiten hingegen eine Legierung enthaltend 82,7% Al und 17,1% Si, ferner in Form eines festen Pulvers kondensiertes AIF,. Die CO- und CO,-Gase läßt man abziehen. Die geschmolzenen Mc lalle läßt man neben dem AIFj-Staub in Sammclgefäße abrieseln und der zurückbleibende AlF,-Staub wird durch Erhitzung verdampft und im Kreislauf in den zur Bildung von Aluminium-Subhalogen-Vcrbindungen geeigneten Reaktor zurückgeleitct.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Aluminium und Aluminiumlegierungen aus 10 bis 50% Aluminiumoxid enthaltenden Erzen und/oder anderen « aluminiumhaltigen Stoffen mit Hilfe von Aluminium-Trihalogen-Verbindungen durch Bildung von Aluminium-Subhalogen-Verbindungen und durch Kondensierung der verdampften Aluminium-Subhalogen-Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelze des Ausgangsstoffes, gegebenenfalls nach vorheriger Enteisenung, zu der zur Reduktion der anwesenden Oxide notwendigen Kohlenmenge im Überschuß Kohle beigegeben wird, daß aus der Schmelze oder einem Teil derselben an der inneren Wand des Reaktors eine zusammenhängende Schicht gebildet wird, daß die Schmelze bei einer Temperatur von über 1300° C. zweckmäßig bei 1500 bis 1600"C, unter vermindertem Druck in intensiven Kontakt mit dampfför- 2(1 migen Aluniinium-Trihalogen-Verbindungen gebracht wird, daß die hierbei gebildeten Aluminium-Subhalogen-Verbindungen in an sich bekannter Weise in Dampfform abgeleitet und bei einer Tem peratur von 600 bis 1000° C kondensiert werden, und daß das abgeschiedene metallische Aluminium bzw. die Aluminiumlegierungen in an sich bekannter Weise abgeführt und die rückgebildeten Aluminium-Trihalogen-Verbindungen gegebenenfalls nach Reinigung in den Reaktor zurückgeleitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsstoff Ko.ilenschlacke in geschmolzener Form bei Abstichtemperatur verwendet wird.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enteisenung des Ausgangsstoffes mittels karbothermischer Reduktion durchgeführt und das entstandene metallische Eisen aus dem System entfernt wird. ^c

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelze des Ausgangsmaterials Kohlenstaub mit Hilfe eines Reduktionsbrenner-Gebläses und Druckluft oder mit Sauerstoff angereicherter Druckluft — in _4S einem 2-3facnen Überschuß, gerechnet auf die'Re'- *' duktion des Al₂O,-, Fe₂O₃ und SiO₂-Gehalte? der Schmelze, beigemischt und die kohlenhaltige Schmelze mit den dampfförmigen Aluminium-Trihalogen-Verbindungen in Kontakt gebracht wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß als AIuminium-Trihalogen-Vcrbindungen AlCl₃, AlBr₃. AlJ₃, AlF₃ oder ein Gemisch derselben verwendet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis si

5, dadurch gekennzeichnet, daß die dampfförmigen Aluminium-Trihalogen-Verbindungen nach der Reaktion durch Kühlung verflüssigt oder verfestigt und die gasförmigen Verunreinigungen entfernt werden. <,o

7. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Raum (2), in den Kohlenstaub eingeblasen wird, aus einem zur Bildung von Aluminium-Subhalogen-Verbindungen geeigneten 6! Reaktionsraum (5) und einem Kondensationssystem (9) besteht, wobei der Reaktionsraum (5) mit Organen versehen ist. die auf der inneren Seite der Begrenzunsswand aus der Schmelze eine zusammenhängende Schutzschicht zu bilden geeignet

sind. ,

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet; daß an der Innenfläche der Wand des zur Bildung von Aluminium-Subhalogen-Verbindungen dienenden Reaktionsraumes (5) kegelstumpfförmige Lenkplaiten (17) angeordnet sind.

9 Vorrichtung nach Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Bildung von Aluminium-Subhalogeniden geeignete Reaküonsraum zur Zuführung der Schmelze und/oder des dampfförmigen Aluminiumtrihalcgenids mit einem oder mehreren Zerstäubern versehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor (5) mit einem ihn in Drehung um seine senkrechte Achse versetzenden Antriebsorgan versehen ist.