DE2200466A1 - Verfahren zur Gewinnung von Aluminiummetall - Google Patents

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DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL. ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN

PATENTANWÄLTE ^ 9 Π Π / R β

O-SOOOMONCHENSI · ARABELLASTRASSE 4 ■ TELEFON (0811) 911087

Alcan Research and Development Ltd. Montreal / CANADA

Verfahren zur Gewinnung von Aluminiummetall

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gewinnung von Aluminiummetall aus einem Material, das Aluminiummetall und nichtmetallische Materialien in innigem Gemisch enthält. Die Erfindung richtet sich insbesondere auf die Gewinnung von Aluminium aus dem Abschaum, der sich auf der Oberfläche des geschmolzenen Aluminiums bildet und von dem Glastuch,

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welches zur Filtrierung des geschmolzenen Aluminiums verwendet wird. Die hierin verwendete Bezeichnung Aluminium soll auch Aluminiumlegierungen einschließen.

Wenn ein Körper aus Aluminium in einem Ofen in geschmolzenem Zustand gehalten wird, beispielsweise zum Gießen und dergleichen, dann bildet sich auf der Oberfläche ein Abschaum bzw. eine Schlacke aus, welcher periodisch durch Abstreifen und dergleichen entfernt wird. Der Abschaum stellt im entfernten Zustand typischerweise ein pastöses oder kornförmiges Material mit der Temperatur des Ofens oder einer darüberliegenden Temperatur dar, welches eine erhebliche Menge von freiem Aluminiummetall sowie Aluminiumoxid und andere nichtmetallische Verbindungen enthält.

Aus wirtschaftlichen Gründen ist es anzustreben, so viel wie möglich des freien Metalls zu gewinnen, das zum Ofen mit dem Abschaum weggetragen wird. Die Abtrennung des Metalls ist jedoch schwierig, da das Metall in dem Abschaum als feine Teilchen oder als Kügelchen in innigem Gemisch mit den nichtmetallischen Komponenten des Abschaums dispergiert ist. Darüberhinaus ist das freie Metall in dem mehr oder weniger porösen Abschaum leicht der Oxidation unterworfen, was insbesondere bei erhöhten Temperaturen der Fall ist. Somit entzündet sich oftmals der Abschaum bei der Ofentemperatur und brennt ab. Ein solches Abbrennen vermindert rasch den gewinnbaren Gehalt des freien Metalls des Abschaums.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, das Metall aus dem aluminiumhaltigen Abschaum in der Welse zu gewinnen, daß man den Abschaum rasch abschreckt, vermahlt und die erhaltenen Teilchen siebt, um Fraktionen mit höherer Größe zu erhalten. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die metallischen und nichtmetallischen Teile des Abschaums in der Welse zu trennen, daß man den Abschaum erhitzt und mechanisch mit einem Rück-

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stand von geschmolzenem Metall oder eines geschmolzenen Salzflußmittels vermischt, wobei die Wärme entweder von einem äußeren Erhitzer oder durch Anwendung einer direkten Flamme zugeführt wird. Bei einem solchen Verfahren wird ein Gemisch aus dem Abschaum und dem Salzflußmittel in einem Drehofen getrommelt und durch eine direkte Flamme erhitzt.

Diese Verfahren sind im allgemeinen durch relativ niedrige prozentuale Gewinnungen des freien Metalls und/oder durch Betriebsschwierigkeiten gekennzeichnet gewesen. So ergibt die Vermähl- und Siebmethode nicht die Gewinnung von signifikanten Mengen des freien Metalls, die in den Fraktionen mit geringer Teilchengröße enthalten sind. Bei den Erhitzungsund Vermischungsmethoden ist die mechanische Vermischung aufwendig und diese Verfahren neigen dazu, mindestens etwas Metall zurückzulassen, das in den nichtmetallischen Komponenten und/oder dem Salzflußmittel eingeschlossen ist, Weiterhin ist ein indirektes Erhitzen aufgrund der schlechten Wärmeleitfähigkeit des Abschaums nicht wirtschaftlich, während andererseits ein Erhitzen mit der direkten Flamme häufig ein mindestens lokalisiertes Abbrennen des Abschaums und eine damit verbundene Abnahme des Gehalts des freien Metalls bewirkt. Ein weiteres Problem, das bei der Verwendung von Salzflußmitteln bei den bekannten Erhitzungstechniken auftritt, ist daß die Verflüchtigung des Salzes zu einer gefährlichen atmosphärischen Verunreinigung führen kann.

Die Gewinnung des Aluminiummetalls aus Glastuchfiltern (d.h. Flächengebilden, die aus Glasfasern gewebt sind) hat ebenfalls in der Vergangenheit erhebliche Schwierigkeiten und Aufwendungen mit sich gebracht.

Die zur Filtrierung des geschmolzenen Aluminiums verwendeten Glastuchfilter können eine große Fläche besitzen, und es kann ein häufiger Austausch erforderlich sein. Die gebrauchten Glastuchfilter sind mit Aluminiummetall, d»s sich auf dem Tuch

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verfestigt hat und mit Verunreinigungen wie Oxiden, Nitriden und Carbiden des Aluminiums und anderer Metalle überzogen. Gewöhnlich ist der Metallgehalt der gebrauchten Filter mehr als 80$ des Gesamtgewichts des gebrauchten Filters mit Einschluß des Gewichts des Glastuchs. Es ist daher aus wirtschaftlichen Erwägungen besonders anzustreben, das freie Metall zu gewinnen, das sich in den gebrauchten Glastuchfiltern befindet, weil im Verlauf von technischen Barrengießverfahren eine große Anzahl solcher Filter verwendet wird.

Eine Methode, die bis jetzt zur Gewinnung des Aluminiums aus Glastuchfiltern angewendet worden ist, sieht in einfacher Weise die Einbringung des mit Aluminium überzogenen Filtertuchs in einen herkömmlichen Ofen, der geschmolzenes Aluminium enthält, vor. Die überzogenen Filter neigen dazu, auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalls in dem Ofen zu schwimmen anstatt in die Schmelze einzutauchen. Durch eine Oxidation erfolgen erhebliche Verluste an dem Metall. Darüberhinaus können Verunreinigungen wie Boridteilchen von den Filtern das geschmolzene Aluminium in dem Ofen verunreinigen. Es wurde ferner gefunden, daß der Abschaum aus einem herkömmlichen Ofen dem Glastuchfilter zugesetzt worden sind besonders schwierig zu bearbeiten ist, und daß ein Metallgehalt vorliegt, der niedriger als gewöhnlich ist. Die Anwesenheit von Glastüchern, die auf der Oberfläche der Schmelze schwimmen, erschweren weiterhin die Entfernung des Abschaums aus dem Ofen durch Abstreifen.

Wenn Glastuchfilter in einen Ofen gegeben werden, dann findet manchmal ein Nettoverlust des Metalls statt. Diese Erscheinung ist auf das Abbrennen des Metallüberzugs des Glastuches und auf die ungünstige Einwirkung des Tuches des Aufziehens des geschmolzenen Metalls aus dem Ofen an die Oberfläche, wo es durch Verbrennen oder Oxidation verlorengeht, zurückgeführt worden. Weiterhin verbleiben die Glastuehfilter als integrale Tüchkörper, die an der Oberfläche der Schmelze im Ofen schwimmen, zurück und neigen dazu, bei der Entfernung Metall mitzunehmen.

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Aufgrund dieser Schwierigkeiten verkaufen die Benutzer der Glastuchfilter beim Aluminiumgießen oftmals die gebrauchten Glastuchfilter an Sekundärschmelzer zur Gewinnung des Metalls. Weitere Schwierigkeiten entstehen beim Abpacken und Transport der gebrauchten Filter, da das Vorhandensein von Glasfaserteilchen das Arbeiten unangenehm macht, und da die Rückstände des Glastuchs dazu neigen, sich rasch mit Feuchtigkeit umzusetzen, wodurch während des Transports Wasserstoff gebildet werden kann.

Bei einem Verfahren, das von den Sekundärschmelzern benutzt wird, werden die Glastücher in einem Drehofen zusammen mit einem geschmolzenen Salzflußmittel eingebracht. Aufgrund der relativ geringen Dichte des Glastuches neigen die Filter dazu, auf der Oberfläche der Beschickung des Drehofens zu schwimmen, was das Ergebnis hatj, daß erhebliche Menge des Metalls, die sie tragen, der Luft ausgesetzt werden und durch Abbrennen verlorengehen«, Diese Verfahren haben daher keine hohen prozentualen Wiedergewinnungen des Metalls gebracht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Verfügung zu stellen, das zur Gewinnung von Aluminiummetall aus Abschaum und Glastuch sowie aus anderen Massen aus nichtmetallischen Materialien;, die freies Aluminium enthalten, eingesetzt werden kann«,

Durch die Erfindung wird somit ein Verfahren zur Gewinnung von Aluminiummetall aus einem Material,, das in innigem Gemisch Aluminiummetall und nichtmetallische Verbindungen enthält, zur Verfügung gestellt, bei welchem das Material durch eine elektrische Induktion auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Aluminiums in Gegenwart eines Salzflußmittels für die nichtmetallischen Verbindungen erhitzt wird, wobei das Flußmittel bei der genannten Temperatur geschmolzen ist. Die

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Menge des verwendeten Flußmittels ist vorzugsweise der Gewichtsmenge der nichtmetallischen Verbindungen in der Menge des behandelten Materials mindestens gleich. Das Flußmittel kann ein Gemisch von Salzen sein, das so ausgewählt ist, daß es einen Schmelzpunkt unterhalb der Betriebstemperatur besitzt, auf welche der Abschaum erhitzt ist, und dessen Dichte sich von derjenigen des geschmolzenen Aluminiums sich mindestens etwas unterscheidet.

Das Induktionsheizen des Abschaums kann in einern kernlosen Induktionsofen vorgenommen werden, in welchem am Anfang ein Rückstand aus geschmolzenem Aluminium ausgebildet werden kann. Zu dem Rückstand kann ein erhebliches Verhältnis des verwendeten Flußmittels zugegeben werden. Nachdem dieses Material zu der Schmelze gegeben worden ist, kann eine Einstreuung, wie erforderlich, mit weiteren Zugaben des Flußmittels vorgenommen werden. Während dieser Reihenfolge der Stufen wird der Induktionsofen gewöhnlicherweise kontinuierlich in Betrieb gehalten, beispielsweise durch Durchleiten eines Wechselstroms durch eine Spule, welche das Gefäß umgibt, das die Schmelze enthält.

Das Durchleiten von Strom durch die Spule bewirkt die Ausbildung von Wirbelströmen in der Schmelze, Der Widerstand der Schmelze gegenüber diesen Wirbelströmen bildet Wärme. Das Erhitzen reicht aus, um den Rückstand aus geschmolzenem Aluminium im geschmolzenen Zustand zu halten und das Flußmittel und das freie Metall des behandelten Materials zu schmelzen. Die Wirbelströme bewirken auch eine Zirkulierung des fließfähigen Mediums in der Schmelze, insbesondere im Rückstand, wodurch die Notwendigkeit einer mechanischen Vermischung oder einer Durchbewegung des Gemisches zum großen Teil oder ganz in Wegfall kommt. Bei der Behandlung von Glastüchern erleiden die Tücher in dem Induktionsofen eine ausgiebige Zerkleinerung, was, wie derzeit vermutet wird^, auf die

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Zirkulierung des Rückstands aus dem geschmolzenen Metall in dem Ofen zurückzuführen ist. Die nichtmetallischen Bestandteile der Glastücher, des Abschaums oder die anderen Materialien werden mit dem Flußmittel fortgeführt, während der Gehalt des freien Metalls sich mit dem Rückstand unter dem Einfluß des elektromagnetischen Felds im Ofen zusammenfügt. Trotz der durch die Wirbelströme bewirkten Zirkulierung wird im Ofen eine ausgezeichnete Trennung zwischen dem geschmolzenen Metall und dem Gemisch des Flußmittels und der nichtmetallischen Bestandteile bewirkt. Bei der Vervollständigung des Betriebs werden das Flußmittel und die nichtmetallischen Bestandteile aus dem Ofen entnommen und das gesammelte Material kann aus dem Ofen abgenommen werden.

Es wird gewöhnlich bevorzugt, einen größeren Teil (d.h. mehr als 5o Gew.-%) des insgesamt erforderlichen Flußmittels in den Ofen vor der Einführung des aluminiumhaltigen Materials einzubringen. Beim Beginn des Ofenzyklus befindet sich der Rückstand des geschmolzenen Metalls gewöhnlich auf einer Temperatur, die niedriger ist als diejenige, die zum Betrieb des Ofens erwünscht ist. Diese Temperatur ist auch üblicherweise höher als der Schmelzpunkt des Flußmittels, so daß eine große Menge des Flußmittels geschmolzen werden kann, wenn der Ofen auf die Betriebstemperatur gebracht wird. Es wird ersichtlich, daß ein Vorschmelzen einer großen Menge des Flußmittels Verzögerungen vermeidet, die sonst notwendig sind, um das Schmelzen des Flußmittels zwischen der Einführung von aufeinanderfolgenden Teilmengen des Materials abzuwarten. Weiterhin fördert, wenn der Ofen für aufeinanderfolgende Betriebszyklen verwendet wird, die Zugabe einer erheblichen Menge des Flußmittels am Beginn des Zyklus die Reinigung des Ofens.

Wenn ein Rückstand des geschmolzenen Metalls in dem Ofen verwendet wird, dann wir angenommen, daß ein Erhitzen des in den

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Ofen eingegebenen Materials in weitern Ausmaß oder sogar hauptsächlich durch den Wärmeübergang zu diesem Material aus dem geschmolzenen Metallrückstand anstelle durch direkte elektrische Induktion im Material selbst stattfindet. Die hierin gebrauchte Bezeichnung elektrische Induktionserhitzung des behandelten Materials soll auch solche Betriebsführungen einschließen, bei denen der Abschaum in Wirklichkeit durch den indirekten Effekt der elektrischen Induktion erhitzt wird.

Bei einer bevorzugten Durchführung des Verfahrens der Erfindung, bei welchem ein Ofen mit einem geschmolzenen Rückstand verwendet wird, ist das Gewicht eines solchen Rückstands, das für den zufriedenstellenden Betrieb eines gegebenen Ofens erforderlich ist, umgekehrt der Frequenz des Wechselstroms proportional, der der Ofenspule zugeführt wird. Es ist gewöhnlicherweise vorzuziehen, daß der Strom eine relativ geringe Frequenz, z.B. l8o Hertz bis etwa 5o Hertz besitzt. Bei der Verwendung von sehr viel höheren Frequenzen, z.B. 10.000 Hertz kann die Verwendung eines Rückstands unnötig sein. Es wurde gefunden, daß ein angemessener Erhitzungseffekt einfach erfolgt, indem man ein Gemisch des aluminiumhaltigen Materials und des Salzflußmittels in einen geeigneten Induktionsofen bringt. Dies ist offenbar darauf zurückzuführen, daß Wirbelströme, die in den einzelnen Teilchen oder Kügelchen des Metalls im Material induziert werden, einen genügenden Erhitzungseffekt ergeben. Eine Steigerung der Frequenz des zugeführten Stroms vermindert jedoch die Durchdringungstiefe des auf diese Weise gebildeten Felds. Daher muß beim Hochfrequenzbetrieb der Ofen erheblich geringer sein als im Falle des Niederfrequenzbetriebs.

Wenn das Verfahren derErfindung zur Behandlung eines Abschaums verwendet wird, der auf der Oberfläche des geschmolzenen Aluminiums gebildet wird, dann ist es zweckmäßig, daß der Uberführungsbetrieb des Abschaums in den Induktionsofen so vorgenommen wird, daß der freie Metallgehalt- des Abschaums mindestens

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oberhalb etwa 5o$, vorzugsweise oberhalb etwa 60$ liegt. Sämtliche Prozentwerte sind hierin auf das Gewicht bezogen. Dies kann erfolgen, indem der Abschaum sehr rasch in den Induktionsofen überführt wird, nachdem der Abschaum aus dem Schmelzofen durch Abstreifen entfernt worden ist. Die rasche Überführung minimalisiert den Verlust des freien Metalls durch Oxidation, bevor der Abschaum in dem Induktionsofen aufgenommen wird. Alternativ sollte der Abschaum unmittelbar nach dem Abstreifen rasch auf eine Temperatur abgeschreckt bzw. abgekühlt werden, die erheblich unterhalb des Schmelzpunkts des Aluminiums, vorzugsweise unterhalb 5oo° C, liegt. Ein solches Abschrecken bzw. Abkühlen minimalisiert die Oxidation und vermeidet die Möglichkeit, daß der Abschaum sich entzündet und abbrennt.

Wenn das Verfahren der Erfindung verwendet wird, dann werden Abschaumgewinnungen so hoch wie 95$ des ursprünglichen Gehalts des freien Metalls des Abschaums erhalten. Es wurde weiterhin festgestellt, daß mindestens bei den üblichen Betriebsbedingungen (unterhalb etwa 825° C) nur eine geringe, wenn überhaupt, Verflüchtigung der Salze aus dem Flußmittel stattfindet. Somit bestehen keine Probleme hinsichtlich einer Luftverschmutzung.

Bei der Behandlung von mit Aluminium überzogenem Glastuch werden ohne weiteres und leicht Aluminiumausbeuten erhalten, die mehr als 80$ des Gewichts der überzogenen Glastücher betragen, die in den Ofen eingebracht werden. Für die Behandlung des Glastuches wird es bevorzugt, daß die Temperatur des Betriebs des Ofens im Bereich von etwa 75o - etwa 825⁰ C für den Rückstand aus dem geschmolzenen Metall ist. Niedrigere Temperaturen neigen dazu, die Auflösungsgeschwindigkeit zu verlangsamen und die Viskosität des Flußmittels zu erhöhen, während umgekehrt Temperaturen weit oberhalb dieses Bereiches zu einer unnötigen Verflüchtigung des Flußmittels führen.

Die Erfindung soll anhand des beigefügten Fließschemas., näher

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erläutert werden. Die Zeichnung zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines kernlosen Induktionsofens.

Die Erfindung wird im Zusammenhang mit der Behandlung eines Abschaums beschrieben, der sich auf der Oberfläche von geschmolzenem Aluminium gebildet hat. Ein solcher Abschaum enthält typischerweise etwa 60 bis etwa 85$ freies Metall im Gemisch mit Aluminiumoxid und anderen nichtmetallischen Verbindungen mit Einschluß bis zu etwa jeweils 2% Nitriden, Carbiden und Fluoriden. Der Abschaum ist gewöhnlich ein teigiges oder kornförmiges Material, das beim Abkühlen zu großen, mehr oder weniger starren Massen erhärtet.

In manchen Fällen, insbesondere bei der Behandlung von Abschäumen mit einem relativ niedrigen Gehalt an freiem Metall, (z.B. J5o - 4o$) mag es zweckmäßig sein, den Abschaum vor der Einführung in den Induktionsofen zu zerkleinern und zu sieben. Es wurde gefunden, daß durch Abtrennung und Entfernung der Feinfraktion aus dem zerkleinerten aluminiumhaltigen Abschaum (z.B. durch Entfernung der Fraktion mit einer Teilchengröße von minus o,84 mm (- 2o mesh)) eine Fraktion mit einer höheren Teilchengröße zurückgelassen wird, welche einen erheblichen höheren Gehalt an dem freien Metall besitzt als der Abschaum vor dem Zerkleinern und der Abtrennung. Diese Fraktion mit der höheren Teilchengröße kann in einem Induktionsofen zur Behandlung gemäß der vorliegenden Erfindung gegeben werden. Die hierin verwendete Bezeichnung "Abschaum" umfaßt eine Fraktion mit großer Teilchengröße aus zerkleinertem Abschaum, der nach der beschriebenen Verfahrensweise erhalten worden ist.

Zur Gewinnung des freien Metalls wird der Abschaum durch Induktion (d.h. direkt oder indirekt durch Wärmeübergang aus dem Rückstand des geschmolzenen Metalls) auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Metalls in Gegenwart eines Salzflußmittels erhitzt. Das Flußmittel ist ein Salz oder ein Gemisch

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von Salzen mit einem Schmelzpunkt unterhalb der Betriebstemperatur, auf welche der Abschaum erhitzt wird. Das Flußmittel besitzt z.B. einen Schmelzpunkt im Bereich von etwa 600 bis etwa 7oo° C und es hat eine solche Dichte, daß die Abtrennung des Flußmittels in geschmolzenem Zustand von dem geschmolzenem Aluminium gefördert wird. Die Zwecke des Flußmittelzusatzes sind,das freie Metall zu bedecken und vor der Oxidation zu schützen, die beim Aussetzen des Metalls an die Luft auftreten könnte, und die Abtrennung des freien Metalls von den nichtmetallischen Komponenten des Abschaums zu unterstützen. Die Menge des verwendeten Flußmittels wird durch diese Erfordernisse bestimmt. Sie hängt in gewissem Ausmaß von den Betriebsbedingungen ab. Es wurde gefunden, daß das Verhältnis der Flußmittelmenge zu dem nichtmetallischen Gehalt des Abschaums geeigneterweise etwa 1 - 1,5:1 betragen kann, wenn der Betrieb bei 8lo° C erfolgt. Es können jedoch so niedrige Verhältnisse wie o_s 75si verwendet werden, ohne daß Schwierigkeiten auftreten.

Die bevorzugten Flußmittel umfassen Gemisch von Chloriden und Fluoriden der Elemente der Gruppen I und IA, II und HA und III des Periodensystems. Ein Beispiel für ein zufriedenstellendes Flußmittel ist ein Gemisch aus 45$ Kaliumchlorid, 5o$ Natriumchlorid und 5% Natriumfluorid, wobei alle Prozentangaben auf das Gewicht bezogen sind. In diesem Flußmittel ist das Verhältnis Natriumchlorid - Kaliumchlorid eutektisch, während das Natriumfluorid den Schmelzpunkt auf eine Temperatur zwischen etwa 650 und 670 C weiterhin erniedrigt. Der Zweck des Fluorids besteht darin, die Oxide, die die Teilchen des freien Aluminiummetalls in dem Abschaum umgeben, zu benetzen und die Oxidischen Oberflächenüberzüge dieser Teilchen anzugreifen.

Anstelle des Natriumfluorids kann auch Calciumfluorid verwendet werden. Da üblicherweise in dem Abschaum Fluoride vorhan-

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den sind, ist es oftmals unnötig, dem Flußmittel ein Fluorid zuzusetzen. Ein weiterhin geeignetes Flußmittel ist ein natürlich vorkommendes Salz, das im Handel unter dem Warenzeichen "Montanal" erhältlich ist. Es enthält typischerweise 66$ Natriumchlorid, 29% Kaliumchlorid und 2% Fluorid. Es hat einen Schmelzpunkt von etwa 67o - 68o° C.

Der in der Zeichnung gezeigte Ofen besteht aus einem vertikalzylindrischen feuerfesten Tiegel lo, der durch eine leitfähige Spule 12 umgeben ist. Letztere ist beispielsweise aus Kupferrohr gebildet. Bei der Durchleitung eines Wechselstroms durch die Spule 12 kann zur Kühlung durch die Spule ein Kühlmittel wie Wasser geleitet werden. Die Charge des zu erhitzenden Materials wird in den Tiegel gebracht.

Der Induktionsofen kann als elektrischer Transformator betrachtet werden, wobei die Energiespule der Primärceil und die Ladung im Tiegel der Sekundärteil des Transformators ist.

Wenn an die Energiespule 12 eine Wechselstromquelle angeschlossen wird, dann bildet der Strom ein abwechselndes magnetisches Feld aus, das in der Charge Wirbelströme ausbildet. Diese Wirbelströme bewirken eine Widerstandserhitzung der Charge, wobei das Erhitzen von der magnetischen Natur der Charge unabhängig ist, aber vom Widerstand abhängig ist. Die Energie-(Wärme) Abgabe des Ofens steigt mit der Zunahme der Größe der im Tiegel vorhandenen Charge an.

Die in dem Tiegel enthaltene Charge umfaßt geschmolzenes Aluminiummetall, nichtmetallische Komponenten des Abschaums und das geschmolzene Salzflußmittel. Der Widerstand des geschmolzenen Metalls gegenüber den gebildeten Wirbelströmen erhitzt die Charge. Die in der Metallmasse gebildeten Wirbelströme sind ungefähr zu der Hauptachse des Tiegels konzentrisch und sie geben zu ihrem eigenen .,echselstrom Anlaß, ras Voi'lie_::o:. dieses Wirbelstrom-Magnetstromes zusätzlich zu demjenigen,-Λο-*.·

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durch den VJe chs eist rom in der Spule gebildet wird, bewirkt einen Effekt, der demjenigen von zwei gegenüberliegenden ähnlichen Polen von Permanentmagneten ähnlich ist: es'wird nämlich eine mechanische Abstoßungskraft gebildet, die ihre größte Intensität im Zentrum der gegenüberliegenden Felder hat. Die auf die geschmolzene Metallsäule (d.h. die Charge) im Tiegel ungleichmäßig ausgeübte Kraft übt auf die geschmolzene Metallsäule einen Klemmeffekt aus, Die Kombination dieses Klemmeffekts und der Schwerkraft ergibt in der Charge ein Fließmuster, das in der Figur durch die Pfeile 14 angegeben ist. Die gezeigte Zirkulierung des fließfähigen Mediums ergibt oftmals eine genügende Durchbewegung des Gemisches in dem Ofen, so daß keine mechanische Durchbewegung oder Rührung erforderlich ist.

Auf die Energiespule 12 wird vorzugsweise ein ',Vechselstrom mit relativ niedriger Frequenz angelegt. Die Eindringungstiefe des Spulenfelds in die Charge im Tiegel (im praktischen Sinne die Dimensionen und die Kapazität eines Ofens des gezeigten Typs) ist eine umgekehrte Funktion der Stromfrequenz. Darüberhinaus nimmt die Zirkulierung der Charge, die durch die .'/irbelströme bewirkt wird, mit abnehmender Frequenz des zugeführter. V/echselstroms zu. Für das Verfahren der Erfindung haben sidiStröme mit 6o - l&o Hertz als sehr zufriedenstellend erwiesen.

Bei Durchführung des Verfahrens der Erfindung im gezeigten Ofen wird in dem Tiegel ein Rückstand aus geschmolzenem Aluminium (vorzugsweise in einer Menge, die mindestens etwa 2o$ der Gfenkapazität gleich ist) zusammen mit einer geringen Menge des Salzflußmittels, um den Rückstand von der Oxidation zu schützen, ausgebildet. Ein Zweck des Rückstandes ist es, die Anfar.;:sbildurc von ,/arme im Ofen zu ermöglichen. Zu diesem Zwec/: sollte der Rückstand genügend groß sein, um die Erzielung eines signifikanten Anteils der vollen Energie- (Wärme) Abgabe des Ofens zu gestatten.

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Nachdem der Ofen in Betrieb genommen worden ist und während kontinuierlich durch die Energiespule Wechselstrom geleitet wird, wird ein erheblicher Anteil des Flußmittels zu der Charge in dem Tiegel gegeben. Für eine gegebene Menge des Abschaums mit einer bestimmten Zusammensetzung wird es bevorzugt, eine Menge des Flußmittels zu verwenden, die der etwa zweifachen Gewichtsmenge des nichtmetallischen Teils des Abschaums gleich ist. Es ist ferner derzeit bevorzugt, mindestens einen Hauptteil (sogar so viel wie etwa 75$) des erforderlichen Flußmittels zu dem Rückstand des geschmolzenen Metalls in dem Ofen vor der Einführung des Abschaums zu geben. Das trockene, teilchenförmige Flußmittel wird langsam zugegeben, um eine signifikante Verminderung der Temperatur der Charge zu vermeiden. Die in dem Rückstand durch Induktion gebildete Wärme schmilzt das Flußmittel in dem Maß auf, wie es zugegeben wird. Da das Flußmittel eine niedrige elektrische Leitfähigkeit und eine Dichte aufweist, die leicht geringer ist als diejenige des geschmolzenen Aluminiums, bildet das geschmolzene Flußmittel in dem Tiegel einen hohlen Zylinder, der den Rückstand aus dem geschmolzenen Metall umgibt. Auf diese ./eise wird der Metallteil der Charge von der Tiegelwand isoliert. Der Metallteil der Charge ist in der Zeichnung als 16, und die umgebende Schicht des geschmolzenen Salzflußmittels als 17 angezeigt.

Nach der Anfangszufuhr des Flußmittels wird der zu behandelnde Abschaum allmählich zu der Ofenschmelze gegeben, um eine plötzliche Veränderung der Ofentemperatur zu vermeiden. Der Abschaum wird in der Schmelze sehr rasch absorbiert und die Zirkulierung des geschmolzenen Metalls und des Salzflußmittels bewirkt den gewünschten innigen Kontakt zwischen dem Flußmittel und dem neu zugesetzten Abschaum. Das freie Metall des Abschaums schmilzt und wächst in dem Körper des geschmolzenen Aluminiums, wie es freigesetzt wird, durch die Einwirkung des Flußmittels aus der umgebenden, nichtmetallischen Matrix ues Abschaums zusammen. Wenn das Flußmittel bei einer normalen Betriebstemperatur so

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stark viskos wird, dann wird mehr Flußmittel zu der Schmelze gegeben. Der Betrieb wird fortgeführt, bis der gesamte Abschaum und das gesamte Flußmittel zu der Schmelze gegeben worden ist und eine vollkommene Absorbtion des Abschaums stattgefunden hat.

Nach Beendigung dieser Reihenfolge von Stufen kann der Ofen abgeschaltet werden. Das geschmolzene Metall und das Flußmittel, welches die nichtmetallischen Komponenten des Abschaums enthält, trennen sich klar zu diskreten Schichten in dem Tiegel auf. In dem Gemisch aus dem Flußmittel und den nichtmetallischen Bestandteilen ist nur wenig, wenn überhaupt, des Metalls eingeschlossen. Das Flußmittel und die nichtmetallischen Bestandteile werden aus dem Ofen durch jede beliebige geeignete Verfahrensweise entfernt. Das auf diese Weise aus dem Abschaum abgetrennte geschmolzene Metall kann ohne weiteres aus dem Ofen entfernt werden, um zu Barren gegossen oder sonstwie verwendet zu werden. Die Entnahme kann beispielsweise mit einem Siphon, durch Abstechen, Dekandieren oder nach jeder anderen geeigneten Verfahrensweise erfolgen. Es wird bevorzugt, daß das geschmolzene Flußmittel und die nichtmetallischen Bestandteile aus dem Ofen vor der Entfernung des geschmolzenen Metalls entfernt werden. In jedem Fall werden das Flußmittel und die nichtmetallischen Bestandteile am Schluß des Ofenbetriebszykluses entfernt. In dem Ofen wird genügend Metall belassen, um den Rückstand für den nächsten Betriebszyklus zu bilden.

Es ist zu beachten, daß der von der Oberfläche des geschmolzenen Aluminiums entfernte Abschaum heiß ist und gewöhnlich eine Temperatur im Bereich von 600 - 8oo° C hat. Freies Aluminium in dem Abschaum oxidiert bei solchen Temperaturen rasch, wenn es der Luft ausgesetzt wird. Darüberhinaus kann der Abschaum sich entzünden und abbrennen. Dies führt zu einer extrem raschen Verringerung der Menge von gewinnbarem freien Metall in dem Abschaum.

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Der Abschau, wie er von dem geschmolzenen Aluminium abgestreift wird, hat gewöhnlich einen freien Metallgehalt im Bereich von 60 - 85 Gew.-&. Bei der Durchführung des Verfahrens der Erfindung wird es bevorzugt, den freien Metallgehalt des Abschaums oberhalb 5o Gew.-%, vorzugsweise oberhalb 60 Gew.-%, zu halten. Dies kann in der Weise bewirkt werden, daß der Abschaum rasch von der Oberfläche, auf der er gebildet wird, in den Induktionsofen zur Behandlung überführt wird. Dies kann nicht immer möglich oder bequem durchzuführen sein, und wenn der Abschaum vor der Behandlung in dem Induktionsofen eine Zeit lang stehen muß, dann sollte er rasch und kontinuierlich nach dem Abstreifen auf eine Temperatur abgeschreckt werden, die gut unterhalb des Schmelzpunkts des Aluminiums, vorzugsweise unterhalb 5oo C, liegt. Dieses Abkühlen sollte so rasch wie möglich und vorzugsweise innerhalb eines Zeitraums von 5 Minuten nach dem Abstreifen vorgenommen werden, obgleich mit der nachstehend beschriebenen Abschreckungsmethode häufig Zeiträume von nur 2 Minuten erzielt werden konnten.

Bei einer bevorzugten Methode wird der Abschaum abgeschreckt, indem aufeinanderfolgende Schichten des Abschaums in einen Behälter gebracht werden und jede Schicht mit einer Schicht des Salzes bald nach Einbringung der Schicht des Abschaums in den Behälter und vor Aufbringung der nächsten Schicht des Abschaumes in den Behälter bedeckt wird, so daß die aufeinanderfolgenden Schichten des Abschaums durch Schichten aus Salz voneinander getrennt sind. Es wird bevorzugt, daß das Salz oder das verwendete Salzgemisch zum Kühlen des Abschaums mindestens eine Komponente des Salzflußmittels enthält, welche für die Behandlung in dem Induktionsofen gebraucht wird. Sowohl das Salz als auch der Abschaum kann sodann in den Induktionsofen eingeführt werden.

Die Gewinnung von freiem Aluminium aus Glastuchsieben, wie sie ^ur Filtrierunc von geschmolzenem Aluminium verwendet werden,

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erfolgt nach einem Vorgehen, das im wesentlichen demjenigen für den Abschaum und andere aluminiumhaltige Materialien ähnlich ist. Es besteht jedoch normalerweise keine Notwendigkeit für die AbschreckungsVerfahrensweise, wie sie bei dem Abschaum angewendet wird, der von der Oberfläche der Schmelze abgestreift wird. Wie bereits zum Ausdruck gebracht wurde, ist der freie Metallgehalt der gebrauchten Glastücher üblicherweise mehr als 80$ des Gesamtgewichts der Tücher.

Eine bevorzugte Zusammensetzung des Salzflußmittels, wenn das Verfahren bei Glastuchsieben verwendet wird, ist ein Gemisch aus Chloriden mit etwa 5o bis etwa 80$ Natriumchlorid und etwa 2o bis etwa 5o$ Kaliumchlorid, mit der möglichen Zugabe von bis zu etwa 5$ eines Fluorids wie Natriumfluorid, Kryolit oder Calciumfluorid. Somit ist die beschriebene Zusammensetzung des Flußmittels auch für Glastücher geeignet.

Die Menge des in dem Induktionsofen im geschmolzenen Zustand vorhandenen Flußmittels sollte zu jeder Zeit mindestens dem Gewicht der Menge der nichtmetallischen Materialien (mit Einschluß der Glasfasern) im Glastuch im Ofen gleich sein. Vorzugsweise sollte das Verhältnis des geschmolzenen Flußmittels zu den nichtmetallischen Bestandteilen des Glastuches größer als 1:1 sein, wobei ein Verhältnis von l,7sl oder mehr derzeit bevorzugt wird.

Der Induktionsofen wird wie zuvor in Betrieb mit einem Rückstand aus geschmolzenem Aluminium beschickt und es werden nacheinander gebrauchte Glastuchfilter zugegeben, während die Temperatur dec Rückstands vorzugsweise im Bereich von etwa 75o bis etwa 825⁰ G gehalten wird. Das Gewicht des Rückstands ist typ!seherweise erheblich größer als dasjenige des bei einem gegebenen Betriebszyklus behandelten Glastuchs» Das Glastuch wird durch die Einwirkung der umlaufenden Flüssigkeitsströme in dem Metallrückstand aufgebrochen und der Aluminiumüberzug auf dem Glastuch wächst mit dem Rückstand zusammen und ver-

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größert diesen. Das zerkleinerte Glastuch selbst wird zusammen mit den anderen in den Sieben getragenen nichtmetallischen Materialien in dem geschmolzenen Flußmittel absorbiert und/oder es wird damit vermischt. Das Verfahren wird weitergeführt, wobei eine weitere Einführung von Glastüchern und Zugaben des Salzflußmittels, wie erforderlich, erfolgen, bis die Ofenkapazität erreicht wird oder bis sämtliche behandelten Tücher in dem Ofen verbraucht worden sind.

Wie bereits zum Ausdruck gebracht, wird angenommen, daß die Zerkleinerung des Glastuchs, die zu der Einfachheit und Wirksamkeit des Verfahrens beiträgt, in erster Linie auf die umlaufenden Ströme des geschmolzenen Metalls in dem Rückstand zurückzuführen sind, die durch eine elektrische Induktion gebildet wird. Die zufriedenstellenden Praxis des Verfahrens der Erfindung hängt auch von der Anwesenheit von genügend Flußmittel ab. Wenn nicht genügend Flußmittel vorhanden ist, dann bilden sich auf den Wänden des Ofentiegels harte Abscheidungen aus, die sehr schwierig zu entfernen sind. Ferner bleiben bei Abwesenheit von genügend Flußmittel mindestens einige Glastuchrückstände in dem Ofen zurück und halten bei ihrer Entfernung freies Metall zurück. Es wird auch angenommen, daß das Flußmittel zu der Zerkleinerung des Glastuches beiträgt.

Für jeden beliebigen Induktionsofen, der bei dem Verfahren der Erfindung eingesetzt wird, sollte das Verhältnis des Salzes und des nichtmetallischen Abschaums oder des Glastuches (oder der anderen Materialien) zu dem freien Metall in der Ofencharge unterhalb eines oberen Grenzwertes gehalten werden. Letzterer bestimmt sich durch solche Faktoren wie die Bauart des spezifischen Ofen und er ist leicht durch den Betriebsführer festzustellen. Es kann erläutert werden, daß für eine gegebene Menge von geschmolzenem Aluminium in einem Induktionsofen die Zunahme der Menge des geschmolzenen Flußmittels und der in

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der Charge vorhandenen nichtmetallischen Stoffe die Dicke der zylindrischen Schicht 17 des Salzes und der nichtmetallischen Bestandteile in dem Ofen steigert _g und daher den Abstand zwischen der geschmolzenen Metallsäule und der Ofenwand erhöht. Wenn dieser Abstand an die Eindringungstiefe des magnetischen Felds der Spüle 12 (ein Paktor, der von der Frequenz des durch die Spule geleiteten Wechselstroms abhängig ist) herankommt, dann wird die Energieaufnahme im Induktionsofen stark vermindert, was sowohl zu einer Abnahme der Heizwirkung als auch der Fließzirkulierung der Charge führt. Wie bereits zum Ausdruck gebracht, kann der praktische Grenzwert des Verhältnisses des Salzes und der nichtmetallischen Bestandteile zu dem Metall für einen beliebigen Ofen ohne weiteres durch Beobachtungen ermittelt werden.

Ein besonders wichtiger Vorteil der Erfindung, insbesondere bei Anwendung eines kernlosen Induktionsofen ist derjenige, daß, wenn überhaupt, nur eine geringe Verflüchtigung von Salzen aus dem Flußmittel mindestens bei den üblichen Betriebsbedingungen (unterhalb etwa 825° C) erfolgt«, Demgemäß werden bei Anwendung des Verfahrens der Erfindung zur Gewinnung von Metall aus dem Abschaum Probleme hinsichtlich der Luftverschmutzung vermieden, wie es bei dem bekannten Verfahren bei Verwendung von ähnlichen Salzflußmitteln der Fall war.

Es wird angenommen, daß dieser Vorteil mindestens zum Teil auf die Wirkungen in dem Ofen zurückzuführen ist, welche die spezielle Verteilung des Flußmittels bewirken.

Wie in der Zeichnung gezeigt wird, ist die freigesetzte Salzoberfläche auf eine enge kreisförmige Fläche um die Peripherie der Charge herum begrenzt, wobei das Metall des Rückstands im Mittelteil ausgesetzt ist. Diese Begrenzung der Salzoberfläche minimalisiert eine Verflüchtigung. Weiterhin vermeidet das

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Verfahren der Erfindung eine heftige Durchbewegung,(die eine Verflüchtigung beschleunigen kann), wie es bei den bislang bekannten Verfahren, die beispielsweise in Drehöfen arbeiten, der Fall ist. Somit kann durch die Anwendung des Verfahrens der Erfindung, insbesondere in einem vertikalen kernlosen Induktionsofen, der Vorteil der Verwendung eines Salzflußmittels ohne den begleitenden Nachteil der atmosphärischen Verschmutzung wahrgenommen werden.

Es wird derzeit nicht in Betracht gezogen, daß Glastücher in einen Ofen gegeben werden, der keinen Anfangsrückstand von geschmolzenem Aluminium hat. Es ist jedoch möglich, die Behandlung von Glastüchern und Abschaum oder einem ähnlichen Metall zu kombinieren. Somit kann nach der Behandlung einer Menge des Abschaums im Ofen (mit oder ohne einen Anfangsrückstand) das Glastuch zu dem Ofen gegeben werden, um den Metallgehalt zu gewinnen.

Die Erfindung wird in den Beispielen erläutert. Beispiel 1;

Dieses Beispiel wurde in einem kernlosen Induktionsofen mit einem achsial-vertikalen feuerbeständigen Tiegel mit einem Durchmesser von 7o cm und einer Tiefe von IJo cm durchgeführt. Der Tiegel war von einer wassergekühlten Energiespule umgeben, die aus einem Hohlkupferleiter, hergestellt worden war. Die Spule war in konzentrischer Beziehung gegenüber dem Tiegel angeordnet. Sie erstreckte sich Qo cm entlang der Achse des Tiegels. Der Ofen arbeitete mit einer Frequenz von I8o Hertz bei einer Energieabgabe von 375 Kilowatt und einer Kapazität von etwa l.ooo kg Aluminiummetall.

Die Eindringungstiefe des Spulenfelds in die Charge im Ofen variiert umgekehrt mit der Frequenz des Wechselstroms durch die

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Spule. Bel Io KHz beträgt die Elndrlngungstiefe des Felds etwa 6 1/2 mm, während bei l8o Hz die Elndringungstiefe des Felds 7 1/2 cm beträgt. Sie steigt bei 6o Hz auf 2o cm an. Gleichermaßen nimmt der Fließzirkulierungseffekt in der Charge mit abnehmender Frequenz des Stromes durch die Spule ab und verdoppelt sich ungefähr, wenn die Stromfrequenz von l8o Hz auf 6o Hz vermindert wird. In dem beschriebenen Ofen ist die Eindringungstiefe und der Zirkulierungseffekt, der durch einen Strom mit l8o Hz durch die Spule gegeben wird, ausreichend, um einen zufriedenstellenden Betrieb zu ergeben.

Bei der Behandlung des Abschaums, um freies Aluminiummetall zu gewinnen, wird in dem Tiegel ein Rückstand ausgebildet, der aus einem geschmolzenen Körper aus Aluminium mit einem Gewicht zwischen etwa l8o und etwa 2]5o kg besteht, während der Ofen auf einer Temperatur von 72o - 7^0° C sich befindet und wobei die Ofenenergie abgeschaltet ist. Etwa 9 - I²I- kg eines Flußmittels (Κ$% KCl, 5o# NaCl, 5% NaF (Gewicht)) werden zu dem Rückstand gegeben, um ihn vor einem Abbrennen zu schützen. Die Ofenenergie wird angeschaltet, so daß der Rückstand durch Induktion auf eine Temperatur von etwa 850 bis 86o° C erhitzt wird. Zur Behandlung von 27o kg eines Abschaums mit einem freien Aluminiummetallgehalt von etwa 70 Gew.-% (d.h. mit etwa I90 kg freiem Metall und 80 kg nichtmetallischer Komponenten) werden I60 kg des Salzflußmittels verwendet. Das Salzflußmittel hat die gleiche Zusammensetzung wie das Flußmittel, das am Anfang dem Rückstand zugegeben wird. Es wird in trockener teilchenförmiger Form zugeführt.

Etwa 75$ des erforderlichen Flußmittels (d.h., 12o kg) werden allmählich zu dem Rückstand in dem Ofen gegeben, während der Betrieb dec Ofens weitergeht. Das Flußmittel wird langsam genüg zugesetzt, daß die Ofentemperatur nicht wesentlich unter 800 C fällt. Wenn das zugegebene Flußmittel vollkommen geschmolzen ist, dann wird der Abschaum dem Ofen in Mengen von

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etwa 14 bis etwa 18 kg mit einer solchen Geschwindigkeit zugeführt, die ausreichend niedrig ist, daß die Ofentemperatur bei etwa boo⁰ C gehalten wird. Der Abschaum wird in der Schmelze absorbiert und trennt sich in das freie Metall auf, welches in dem Rückstand zusammenwächst und in nichtmetallische Bestandteile, die sich mit dem Salzflußmittel vermischen. Von Zeit zu Zeit wird weiteres Salzflußmittel zugegeben, um zu verhindern, daß das Gemisch aus dem Salz und den nichtmetallischen Bestandteilen zu dick wird, bis die Gesamtmenge des Flußmittels verwendet worden ist.

Wenn alles Flußmittel und der gesamte Abschaum in den Ofen eingespeist worden sind, dann wird die Ofenenergie abgeschaltet. Das geschmolzene Metall trennt sich von dem Gemisch des Salzflußmittels und den nichtmetallischen Abschaumkomponenten ab, wobei sich das Metall im unteren Teil des Tiegels befindet. Das Flußmittel und die nichtmetallischen Bestandteile können ohne weiteres durch Dekantieren entfernt werden und das geschmolzene Metall kann als Rückstand für die Behandlung von weiteren Abschaummengen verwendet werden, wobei entsprechende weitere Zugaben des Salzflußmittels vorgesehen sind, bis dieSchmelze einen Wert innerhalb etwa J>o cm der Oberseite des Tiegels erreicht. Zu diesem Punkt werden das Flußmittel und die nichtmetallischen Bestandteile des Abschaums aus dem Ofen entfernt und das gewonnene Metall wird dekantiert und zu Barren vergossen oder sonstwie verwendet, wobei l8o - 2j5o kg geschmolzenes Aluminium in dem Ofen zurückbleiben, um den Rückstand für den nächsten Zyklus des Ofenbetriebs zu bilden.

Der Abschaum wird vorzugsweise mit dem Salzflußmittel unmittel bar nach dem Abstreifen von dem Schmelzofen oder dem anderen Ofen, in welchem er gebildet wird, abgeschreckt. Hierzu kann man z.B. so vorgehen, daß man den Abschaum in einen Stahlbecher mit geeigneten Dimensionen (vorzugsweise nicht größer als der

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Tiegel des Induktionsofens) einbringt, sobald man ihn von der Schmelzoberfläche durch Abstreifen entfernt. Am Anfang werden zum Sammeln von 27o kg der Schmelze etwa 11 kg des Salzflußmittels in teilchenförmiger Form in den Boden des Stahlbechers gebracht. Etwa 45 - 68 kg Abschaum werden in den Becher gestreift und hierauf erfolgt eine weitere Zugabe von etwa 9 - 14 kg des Salzes, um eine Schicht auszubilden, die den Abschaum bedeckt. In den Becher werden weitere abwechselnde Schichten von Abschaum und Salz in ungefähr den gleichen relativen Verhältnissen gegeben, bis der Abstreifbetrieb beendigt ist. Somit wird in dem Becher eine Aufeinanderfolge von abwechselnden Schichten von Abschaum und Salz gebildet, wobei das Salz zu Abschaum-Verhältnis etwa o,2 bis etwa o,25 beträgt. Das Salz, das Wärme von dem heißen Abschaum absorbiert, kühlt den Abschaum rasch ab und vermindert die Abschaumtemperatur auf gut unterhalb 5oo C in weniger als 1 Minute nach Abstreifen von dem Ofen.

Der beschriebene Induktionsofen mit verschiedenen Abschreckungsbehandlungen für den Abschaum vor dem Induktionserhitzen wurde zur Behandlung von etwa l4.ooo kg Abschaum vom Schmelzen verschiedener Aluminiumlegierungen eingesetzt. Das gewonnene Gesamtmetall, bezogen auf das Gewicht des Abschaums, betrug etwa 68$. Dies entsprach mehr als 9o^ des freien Metallgehalts des Abschaums, der in den Induktionsofen eingegeben wurde. Die durchschnittliche Verarbeitungszeit in dem Induktionsofen betrug 46-49 Minuten je loo kg des Abschaums. Der durchschnittliche Energieverbrauch in dem Induktionsofen betrug 287 KWH je loo kg des gewonnenen Metalls. Der durchschnittliche Verbrauch des Salzflußmittels betrug 1/2 kg Salz je kg Abschaum. Für den Abschaum, der mit dem Salzflußmittel nach dem Abstreifen gemäß der beschriebenen Verfahrensweise abgeschreckt worden war, betrug die mittlere Gewinnung des Metalls, bezogen auf das Gewicht des Abschaums, 7o - 73%. Der mittlere Energieverbrauch in dem. Induktionsofen betrug 2J2 - 261 KWH je loo kg gewonnenes Metall.

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In der nachstehenden Tabelle sind die Ergebnisse verglichen, die bei der Behandlung von Abschaum von verschiedenen Aluminiumlegierungen erhalten wurden. Die Legierungen werden nach der Aluminium Association Bezeichnung und durch die Hauptlegierungselemente identifiziert. Die Metallgewinnung wird in Prozenten, bezogen auf das Gewicht des Abschaums, angegeben.

Aluminium	Versuch	Durchschnittliche Gewinnung	Anzahl der Versuche
Io5o (reines	Al) A	71	4
	B	72	VjJ
3oo3 (Mn)	A	80	4
	B	76	5
5oo5 (Mg)	A	68	2
	B	67	VjJ

In jedem Fall wurde der Versuchsabschaum "A" in den Induktionsofen nach einer nur teilweisen Abkühlung durch Abschrecken behandelt. Bei dem Versuchsabschaum "B" erfolgte eine vollständige Abkühlung vor der Behandlung in dem Induktionsofen.

In den Induktionsofen können zusammen mit oder nach der Zugabe des Abschaums andere Materialien aus Aluminium oder die Aluminium enthalten zugegeben werden. Beispiele für solche Materialien sind Aluminiumschrott und Aluminiumsägespäne. Während des Betriebs des Ofens verstärkt das geschmolzene Aluminium von diesen Materialien den Körper des Metalls in dem Tiegel.

Beispiel 2:

Abstreifprodukte von aluminiumhaltigem Abschaum aus einem Ofen wurden in einen Tiegel gebracht und unmittelbar mit einem Flußmittel aus 45<6 KCl, 5o# NaCl und 5# NaF bedeckt. Das abgekühlte

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Gemisch wurde in einen Graphittiegel eines Induktionsofens (dieser Tiegel hatte einen Innendurchmesser von etwa 15 cm und eine Höhe von etwa 46 cm) gebracht und durch elektrische Induktion mit einem Strom von 9 KHz erhitzt. Der Strom wurde der Ofeninduktionsspule durch eine geeignete Quelle mit einer Abgabe von 2o kw zugeführt.

Bei zwei Versuchen wurden die folgenden Ergebnisse erhalten, (ungefähre Werte).

	Erster Versuch	Zweiter Versuch
Gewicht des behandelten Abschaums	6,8 kg	3,1 kg
Energie	2o kw (max.)	2o kw (max.)
Erhitzungszeit (von Raumtemperatur zur vollständigen Auftrennung)	3o min»	23 min.
Flußmittelverbrauch: Gesamt je kg gewonnenes Metall	2,9 kg o,5 kg	1,6 kg o,6 kg
Metallgewinnung: Gesamt % (des Gewichts des Abschaums)	5,75 kg 85^	2,4 kg 81^

Es wurde geschätzt, daß das gewonnene Metall etwa 95$ des freien Metalls in dem Abschaum darstellte«,

Beispiel 3;

Ein Rückstand aus geschmolzenem Aluminium wurde bei 850 C in einem Induktionsofen gemäß Beispiel 1 gehalten» Die elektrische Induktion erfolgte durch eine Quelle mit einem Wechselstrom von l8o Hz. 15o kg gebrauchte, aluminiumbeschichtete Glastuchsiebe

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wurden in den Rückstand zusammen mit 4o kg eines Flußmittels aus etwa 47,5$ Natriumchlorid, 47,5$ Calciumfluorid und 5$ Natriumfluorid eingebracht. Während des Betriebs fiel die Ofentemperatur auf etwa 7oo° C. Die Glastuchsiebe waren ineinem Zeitraum von J5o - 4o Minuten vollständig absorbiert. 125 kg Metall wurden gewonnen, was etwa 84$ des Gewichts der Glastuchsiebe, die in den Ofen eingebracht wurden, entsprach. Das Verhältnis von Flußmittel zu nichtmetallischen Bestandteilen (d.h. Glastuchfasern und anderen nichtmetallischen Bestandteilen in den Sieben) betrug bei diesem Betrieb etwa l,7o - 1 (Gewicht),

Danach wurden 17 Ansätze von gebrauchten aluminiumbeschichteten Glastuchsieben nach dem Verfahren der Erfindung in dem gleichen Ofen behandelt. Das Gesamtgewicht der eingebrachten Siebe betrug 4.o37 kg. Das Gewicht des gewonnenen Metalls betrug 3.575 kg bzw. 88 Gew.-$ der verarbeiteten Siebe. Das Gewicht des verwendeten Flußmittels betrug I.oo4 kg oder etwa 2,2 kg je 1 kg nichtmetallische Bestandteile in den Glastuchsieben. Das jeweilige Verhältnis von Flußmittel zu nichtmetallischen Bestandteilen variierte ziemlich breit von Ansatz zu Ansatz. Es wurde jedoch ein zufriedenstellender Betrieb festgestellt, so lange das Verhältnis von Flußmittel zu nichtmetallischen Bestandteilen mindestens etwa 1 Teil Salz je 1 Teil nichtmetallischer Bestandteile in den Glastuchsieben, die zugegeben wurde, betrug.

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Claims (17)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Gewinnung von Aluminiummetall aus einem Material, das in innigem Gemisch Aluminiummetall und nichtmetallische Verbindungen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß man das Material durch elektrische Induktion auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Aluminiums in Gegenwart eines Salzflußmittels für die nichtmetallischen Verbindungen erhitzt, und daß das Flußmittel bei der genannten Temperatur geschmolzen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtsmenge des verwendeten Flußmittels der Gewichtsmenge der nichtmetallischen Verbindungen in dem behandelten Material mindestens etwa gleich ist.

J5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in einem Induktionsofen einen Rückstand aus geschmolzenem Aluminium ausbildet, und daß man das Flußmittel und das Material hierauf zu diesem Rückstand gibt.

4. Verfahren nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß man zu dem Rückstand mindestens etwas Flußmittel gibt, bevor man das Material zusetzt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel hauptsächlich aus

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einem Gemisch von Natriumchlorid und Kaliumchlorid besteht.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel eine geringe Menge eines Pluorids enthält.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material Abschaum ist, der auf der Oberfläche einer Aluminiumschmelze gebildet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man den Abschaum von der Schmelzoberfläche entfernt, und daß man den Abschaum rasch auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts des Aluminiums abkühlt, bevor man ihn in Gegenwart eines Flußmittels einem elektrischen Induktionserhitzen unterwirft.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man den Abschaum in der Weise abkühlt, daß man ihn mit einem festen teilchenförmigen Salz in Berührung bringt, um Wärme von dem Abschaum in das Salz zu überführen.

10. Verfahren nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß das zum Abkühlen des Abschaums verwendete Salz mindestens eine Komponente des Flußmittels enthält.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 - lo, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtsmenge des Flußmittels etwa doppelt so groß ist wie die Ge-

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wichtsmenge der nichtmetallischen Verbindungen, die in dem behandelten Abschaum vorliegen.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Material Glastuch ist, das mindestens zum Teil mit Aluminium bedeckt ist.

IJ). Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur zwischen etwa 75o° C und 825° C liegt.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder IJ, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel ein Gemisch aus Natriumchlorid und Kaliumchlorid umfaßt, welches zwischen etwa 5o und 8o Gew.-% Natriumchlorid und zwischen etwa 2o und etwa 5o Gew.-% Kaliumchlorid enthält.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des zugeführten Flußmittels zu den nichtmetallischen Verbindungen in dem überzogenen Glasgewebe mindestens etwa 1,7 zu 1 (Gewicht) beträgt.

16. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man das elektrische Induktionserhitzen in einem Ofen durchführt, der ein achsial-vertikales Gefäß umfaßt, welches von einer achsial-vertikalen Spule umgeben ist, durch die ein Wechselstrom geleitet wird, und daß der Durchlauf des Stroms durch die Spule die Verteilung des Flußmittels in dem Gefäß in der Weise' bewirkt, daß es einen Rückstand von geschmolzenem Aluminium umgibt»

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17. Verfahren nach Anspruch l6, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Wechselstroms im Bereich von 5o - löo Hz liegt.

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