DE2519807C3 - Process for the removal of alkali and alkaline earth metals from light rivet melts - Google Patents
Process for the removal of alkali and alkaline earth metals from light rivet meltsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Alkali- und Erdalkalimetallen aus strömenden Leichtmetallschmelzen, insbesondere Aluminiumschmelzen, mittels Durchleiten derselben durch ein kohlenstoffhaltiges Granulat und gleichzeitiges Einleiten eines Inertgases in dieselben.The invention relates to a method for removing alkali and alkaline earth metals from flowing Light metal melts, in particular aluminum melts, by passing them through a carbonaceous granules and simultaneous introduction of an inert gas into the same.
Im Hüttenaluminium finden sich überraschenderweise erhebliche Mengen an Verunreinigungen von Alkali- und Erdalkalimetallen, welche beim Natrium Werte bis zu 0,0070% (70 ppm) erreichen können, obschon entsprechend dem Herstellungsverfahren der Elektrolyse elektropositivere Metalle als Aluminium nicht in das Elektrolyseprodukt gelangen sollten, sondern als Ionen in Lösung verbleiben sollten.In primary aluminum there are surprisingly considerable amounts of impurities from alkali and alkaline earth metals, which can reach levels of up to 0.0070% (70 ppm) for sodium, although According to the manufacturing process of electrolysis, more electropositive metals than aluminum are not included in the Electrolysis product, but should remain in solution as ions.
Derartige Verunreinigungen von Alkali- und Erdalkalimetallen wirken sich im Reinstaluminium außerordentlich störend aus, da sie sich bekanntlich momentan mit Luftfeuchtigkeit umsetzen und das dabei entstehende Metallhydroxid als starke Base korrodierend auf das Metall einwirkt. Ein hoher Natriumgehalt äußert sich besonders störend bei der Warmverarbeitung von magnesiumhaltigen Legierungen, wo er sich durch Aufreißen der Barrenkanten beim Walzen und Gießen bemerkbar macht.Such impurities from alkali and alkaline earth metals have an extraordinary effect in ultra-pure aluminum annoying, as they are known to react momentarily with air humidity and the resulting Metal hydroxide has a corrosive effect on the metal as a strong base. A high sodium content manifests itself particularly troublesome when hot processing magnesium-containing alloys, where it gets through Ripping of the bar edges during rolling and pouring makes noticeable.
Seit längerer Zeit sind deshalb Methoden gesucht worden, um Verunreinigungen von Alkali- und Erdalkalimetallen aus Leichtmetallen zu eliminieren oder deren Gehalt auf tolerierbare Werte zu reduzieren. Als Ausgangssituation kann dabei typischerweise von einem totalen Gehalt an Alkali-Erdalkalimetallen von 20 bis 35 ppm ausgegangen werden, welcher bei kleinen Barren auf 10 bis 12 ppm, bei großen Barren auf etwa 2 ppm herabzusetzen ist Nach dem Stand der Technik sind dabei im wesentlichen drei Wege beschritten worden:For a long time, methods have therefore been sought to remove impurities from alkali and alkaline earth metals to be eliminated from light metals or to reduce their content to tolerable values. as The initial situation can typically be from a total content of alkali-alkaline earth metals of 20 to 35 ppm can be assumed, which for small bars to 10 to 12 ppm, for large bars to about 2 ppm is to be reduced According to the state of the art, essentially three approaches have been taken been:
Einmal sind Leichtmetallschmelzen mit elementarem Chlor behandelt worden, wodurch neben vielen anderen Umsetzungen auch Alkali-Erdalkalimetalle als Chloride eliminiert werden. Dem Vernehmen nach gelang es mit Hilfe dieser Methode durch eine insgesamt sechsstündige Behandlung einer Aluminiumschmelze mit elementarem Chlor den Natriumgehalt von 5,0 ppm allmählich auf 1,0 ppm herabzusetzen (US-PS 37 37 303 und 37 37 304). Dieses Vorgehen hat den offenkundigen Nachteil, daß das Aufrechterhalten der Schmelztempe-Once light metal melts were treated with elemental chlorine, which among many others Reactions also alkali-alkaline earth metals are eliminated as chlorides. According to reports, I succeeded Help this method by treating an aluminum melt with elemental for a total of six hours Chlorine to gradually reduce the sodium content from 5.0 ppm to 1.0 ppm (US Pat. No. 3,737,303 and 37 37 304). This approach has the obvious disadvantage that maintaining the melting temperature
ratur während einer derart langen Zeitdauer, wie sechs Stunden, außerordentlich hohe Heizkosten verursacht, was die Wirtschaftlichkeit des ganzen Verfahrens entscheidend beeinträchtigt Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß das elementare -, Chlor auch mit dem Aluminium in erheblichem Umfang reagiert und deshalb zu einer Verschlechterung der Ausbeute an hochgereinigtem Metall führt Darüber hinaus stellt das im Abgas dieses Verfahrens anfallende Aluminiumchlorid eine erhebliche Umweltbelastung dar, welche ihrerseits zu kostspieligen Reinigungs- und Schutzmaßnahmen Anlaß gibt Der bei diesem Verfahren am schwersten wiegende Nachteil liegt aber in der hohen Giftigkeit des elementaren Chlors, welche eine große Umweltgefährdung und dadurch außerordentliehe betriebliche Sicherheitsmaßnahmen mit sich bringt, welche ihrerseits mit kostspieligen technischen Vorrichtungen verbunden sind.temperature during such a long period of time, such as six hours extraordinarily high heating costs caused, the economics of the entire process impaired decisively A further disadvantage of this method is that the elementary - reacted chlorine with the aluminum to a significant extent and therefore a In addition, the aluminum chloride produced in the exhaust gas of this process represents a considerable environmental burden, which in turn gives rise to expensive cleaning and protective measures. which brings with it a major environmental hazard and, as a result, extraordinary operational safety measures, which in turn are associated with expensive technical devices.
Das zweite im Stand der Technik angedeutete Verfahren zur Abtrennung von Alkalimetallverunreinigungen aus Leichtmetallen besteht darin, die Leichtmetallschmelze mit Kohlenstoff zu behandeln. Es ist ungeklärt, ob die Alkalimetalle dabei im Wege der Adsorption (Chemisorption) an der Kohlenstoffoberfläche oder durch eine chemische Reaktion eliminiert werden. Im letzteren Fall wiederum ist es unsicher, ob ein salzähnliches Carbid (Acetylid) nach einer der ReaktionsgleichungenThe second method indicated in the prior art for the separation of alkali metal impurities from light metals consists in treating the light metal melt with carbon. It is It is not clear whether the alkali metals are adsorbed (chemisorption) on the carbon surface or eliminated by a chemical reaction. In the latter case, on the other hand, it is uncertain whether a salt-like carbide (acetylide) according to one of the reaction equations
(1) 2 Me+ 2 C Me2C2 oder(1) 2 Me + 2 C Me 2 C 2 or
(2) 2 MO + 4 C Me2C2 + 2 CO (Me: Metall)(2) 2 MO + 4 C Me 2 C 2 + 2 CO (Me: metal)
gebildet wird, oder ob und in welchem Umfang eine der wenig untersuchten Metallgraphitverbindungen mit ausgeprägter Schichtstruktur der folgenden Zusammensetzung anfällt: NaCg (braun), NaCi6 (grau) und NaCöo (stark graphitisch). (Vgl. K. Fredenhagen, Z. Anorg. AlIg. Chem. 158 [1926], 294-63.)is formed, or whether and to what extent one of the little investigated metal graphite compounds with pronounced layer structure with the following composition: NaCg (brown), NaCi6 (gray) and NaCöo (strongly graphitic). (Cf. K. Fredenhagen, Z. Anorg. AlIg. Chem. 158 [1926], 294-63.)
In einem betrieblichen Anwendungsfall sind mit einem derartigen Verfahren Aluminiumschmelzen durch eine Schüttschicht von Petrolkoksgranulat (Äthylenkoks, Acetylenkoks) filtriert worden, wobei es nach den Berichten gelungen ist, den Natriumgehalt in der Aluminiumschmelze um 50% herabzusetzen. Ein besonderer Vorteil dieses Verfahrens, besteht in der außerordentlich geringen Löslichkeit von Kohlenstoff in Aluminium. So besteht beispielsweise gegenüber einer Aluminiumschmelze bis zu Temperaturen von 1100° C keine nachweisbare Löslichkeit von Koks in einer Aluminiumschmelze und die Arbeitstemperatur des Verfahrens liegt nur zwischen 700 und 800° C (DT-OS 20 19 538).In an operational application, such a method is used to melt aluminum been filtered through a bed of petroleum coke granules (ethylene coke, acetylene coke), whereby it after reports have succeeded in reducing the sodium content in the aluminum melt by 50%. A special The advantage of this process is the extremely low solubility of carbon in aluminum. For example, compared to an aluminum melt, there is a temperature of up to 1100 ° C no detectable solubility of coke in an aluminum melt and the working temperature of the process is only between 700 and 800 ° C (DT-OS 20 19 538).
Auf der anderen Seite sprechen gegen eine Verwendung von Schüttschichten aus Kohle zur Eliminierung der Alkalimetalle aus Leichtmetallschmelzen die folgenden betrieblichen Nachteile:On the other hand, speak against the use of bulk beds made of coal Elimination of alkali metals from light metal melts has the following operational disadvantages:
Schüttschichten aus Petrolkoks weisen eine zu geringe mechanische Festigkeit auf, um dem metallostatischen Druck einer Schmelze standzuhalten. Lokale bo Deformation und starke Kanalbildung in der Schüttschicht sind die Folge, was zu einer unterschiedlichen Qualität des behandelten Leichtmetalls führt.Filled layers of petroleum coke have insufficient mechanical strength to withstand the metallostatic pressure of a melt. Local b o deformation and strong channel formation in the bulk layer are the result, which leads to a different quality of the treated light metal.
Als zweiter Nachteil muß hervorgehoben werden, daß kalzinierter Petrolkoks mit einer Dichte von 1,50 bis e>5 1,70 g/cm3 erheblich leichter ist als eine Aluminiumschmelze mit der Dichte 2,1 bis 2,51 g/cmJ (US-PS 32 81 238).As a second disadvantage, it must be emphasized that calcined petroleum coke with a density of 1.50 to e> 5 1.70 g / cm 3 is considerably lighter than an aluminum melt with a density of 2.1 to 2.51 g / cm J (US -PS 32 81 238).
Damit das Filterbett deshalb nicht auf der Schmelze schwimmt, muß es gegen obenhin arretiert werden, was betrieblich schwierige Probleme beim Ein- und Ausfüllen des Filtergranulats im erhitzten Zustand schafft Dies wird nicht durch eine gegebenenfalls durchzuführende Begasung der Schüttschicht akzentuiert, welche die Gefahi eines Aufreißens der Schicht noch erhöht Zudem wird durch diesen Umstand unmöglich gemacht, daß die Metallschmelze am unteren Teil des Durchlaufbehälters entleert werden kann, was aus betrieblichen Gründen sehr erwünscht wäre (Abtrennung der schwimmenden Verunreinigungen).So that the filter bed does not float on the melt, it must be locked against the top, what creates operationally difficult problems when filling and filling the filter granulate when it is heated This is not accentuated by any gassing of the bulk layer that may have to be carried out, which the risk of the layer tearing open is further increased. that the molten metal can be emptied at the lower part of the flow tank, which is operational Reasons would be very desirable (separation of floating impurities).
Als dritter Nachteil einer Behandlung einer Leichtmetallschmelze mit einer Schüttschicht aus Koks muß angesehen werden, daß es unter Umständen schwierig ist Granulate daraus zu erhalten, welche frei von feinen und feinsten Kohlenstoffpartikeln sind. Derartige Kohlenstoffpartikeln führen leicht dazu, daß das Filterbett zusammenbäckt und an einzelnen Stellen völlig verstopft Eine erhebliche Reduktion der Durchlaufgeschwindigkeit der Metallschmelze ist die Folge.The third disadvantage of treating a light metal melt With a bed of coke it must be considered that it can be difficult under certain circumstances granulates can be obtained from it, which are free of fine and finest carbon particles. Such Carbon particles easily cause the filter bed to cake together and in individual places completely clogged The result is a considerable reduction in the flow rate of the molten metal.
Als dritte im Stand der Technik zur Elimination von Alkali-Erdalkalimetallen verwendete Methode ist die Behandlung der Schmelze mit Salzen zu erwähnen. Neben dem Umstand, daß es keineswegs gesichert ist, ob diese Methode geeignet ist, den Gehalt an Verunreinigungen auf den gewünschten Wert von 2 ppm zu reduzieren, ist sogleich auf die erheblichen betrieblichen Nachteile dieser Verfahren hinzuweisen: Die dazu erforderlichen Salzmengen sind im Dauerbetrieb mindestens doppelt so teuer wie eine Schüttschicht aus Koks, und bei der erforderlichen häufigen Erneuerung der Salze stellt sich das Problem der Beseitigung der Rückstände, welches besonders akut ist, wenn Natriumfluorid verwendet wird, dessen Giftigkeil eine starke Umweltbelastung und Gefährdung der Arbeitsplatzhygiene darstellt.Third in the prior art for eliminating Alkali-alkaline earth metal method is to mention the treatment of the melt with salts. Besides the fact that it is by no means certain whether this method is suitable, the content of Reducing impurities to the desired level of 2 ppm is at the same time significant To point out the operational disadvantages of these processes: The quantities of salt required for this are in continuous operation at least twice as expensive as a bed of coke, and when required, frequent Renewing the salts poses the problem of removing the residues, which is particularly acute, if sodium fluoride is used, its poisonous wedge represents a high level of environmental pollution and a risk to workplace hygiene.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Entfernung von Alkalimetallverunreinigungen aus Leichtmetallschmelzen mittels Durchleiten derselben durch ein kohlenstoffhaltiges Granulat und Behandeln mit einem Inertgas zu entwickeln, welches einerseits von den erwähnten Vorteilen des Kohlenstoffs in der Schmelzebehandlung Gebrauch macht, ohne die Nachteile des Petrolkokses aufzuweisen, und anderseits die Nachteile einer Behandlung der Schmelze mit elementarem Chlor vermeidet.The object of the present invention is to provide a method for removing alkali metal impurities from light metal melts by passing them through carbonaceous granules and Treating with an inert gas to develop, which on the one hand from the mentioned advantages of carbon makes use in melt treatment without having the disadvantages of petroleum coke, and on the other hand, it avoids the disadvantages of treating the melt with elemental chlorine.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die einzelne Granulatpartikel aus einem druckfesten, chemisch resistenten Trägermaterial mit höherer spezifischer Dichte als die zu behandelnde Metallschmelze und einer aktiven Oberflächenschicht aus Kohlenstoff aufgebaut ist, welche die Alkali- und Erdalkalimetalle bindet.The object is achieved in that the individual granulate particles from a pressure-resistant, chemically resistant carrier material with a higher specific density than the molten metal to be treated and one active surface layer is made of carbon, which binds the alkali and alkaline earth metals.
Das Verfahren zur Herstellung des kohlenstoffbeschichteten Granulats ist dadurch gekennzeichnet, daß Granulat aus einem inerten Trägermaterial und kohlenstoffhaltiges Bindemittel vermischt werden, und das Gemisch in einem verschlossenen Reaktionsgefäß zur Verkokung des kohlenstoffhaltigen Bindemittels erhitzt wird.The method for producing the carbon-coated granules is characterized in that Granules of an inert carrier material and carbon-containing binder are mixed, and the mixture in a closed reaction vessel to coke the carbonaceous binder is heated.
Wenn man kommerzielles Steinkohlentcerpech oder ein anderes kohlenstoffhaltiges Bindemittel (Bitumen, Naturgraphit, Steinkohle, Braunkohle) in Gegenwart eines Granulates aus inertem keramischem Material, vorzugsweise Korund, einem Verkokungsprozeß unterzieht, hat sich überraschenderweise gezeigt, daß das Bindemittel beinahe in seiner Gesamtheit an das keramische Granulat angelagert wird. Dabei wirdIf you use commercial hard coal tcer pitch or another carbonaceous binder (bitumen, Natural graphite, bituminous coal, lignite) in the presence of granules made of inert ceramic material, preferably corundum, subjected to a coking process, it has surprisingly been shown that the Almost all of the binding agent is attached to the ceramic granulate. It will
letzteres mit einem harten Überzug aus reinem Kohlenstoff versehen, dessen Schichtdicke einerseits vom Massenverhältnis der Reaktanden, andererseits davon abhängt, wie oft die Reaktion mit demselben Trägergranulat wiederholt wird. Weitere Variationsmöglichkeiten des Verfahrens ergeben sich dadurch, daß die Härte und die Oberflächeneigenschaften der Kohlenstoffschicht durch geeignete Wahl der Reaktionsparametertemperatur und Zeitdauer optimiert werden können.the latter provided with a hard coating of pure carbon, the layer thickness on the one hand on the mass ratio of the reactants, on the other hand depends on how often the reaction with the same Carrier granulate is repeated. Further possible variations of the process result from that the hardness and the surface properties of the carbon layer by suitable choice of the reaction parameter temperature and duration can be optimized.
Das so erhaltene Granulat vereinigt auf sich alle Vorteile der physikalisch-chemischen Reaktionsfähigkeit des Kohlenstoffs mit Alkali- und Erdalkalimetallen und der mechanischen Eigenschaften der herkömmlichen keramischen Filtergranulate. Wird beispielsweise Korund als Trägermaterial verwendet, so weist das beschichtete Granulat eine Dichte von 3,5 g/cm3 bis 4,0 g/cm3 auf, je nach der Schichtdicke der aufgebrachten Kohlenstoffschicht. Diese hohe Dichte verhindert, daß das Granulat ganz oder teilweise auf der zu filtrierenden Leichtmetallschmelze schwimmt, und gestattet daher eine problemlose Anwendung loser Schüttschichten in einem offenen Durchlaufbehälter.The granules obtained in this way combine all the advantages of the physico-chemical reactivity of carbon with alkali and alkaline earth metals and the mechanical properties of conventional ceramic filter granules. If, for example, corundum is used as the carrier material, the coated granulate has a density of 3.5 g / cm 3 to 4.0 g / cm 3 , depending on the thickness of the carbon layer applied. This high density prevents the granulate from floating completely or partially on the light metal melt to be filtered, and therefore allows the problem-free application of loose bulk layers in an open flow-through container.
Daneben weist das beschichtete Granulat die mechanische Festigkeit des verwendeten Trägermaterials auf, was bei den herkömmlichen keramischen Materialien eine hohe Belastbarkeit durch metallostatischen Druck ermöglicht, ohne daß man dt bei Gefahr läuft, daß die Schüttschicht deformiert wird, und sich dadurch die Durchflußmenge der Leichtmetallschmelze reduzieren würde.In addition, the coated granulate has the mechanical strength of the carrier material used on what the conventional ceramic materials have a high load capacity due to metallostatic Pressure made possible without running the risk of the bulk layer being deformed, and yourself this would reduce the flow rate of the light metal melt.
Überraschenderweise erwies sich die aufgebrachte Kohlenstoffschicht nach entsprechend gewählter Dauer des Verkokungsprozesses als vollkommen kompakt und derart hart, daß auch durch den Einfüllvorgang des Granulats in den Durchlaufbehälter keine feinen Kohlenstoffpartikeln (Kohlenstoffstaub) abgescheuert wurden. Ein derartiges sauberes Granulat hat gegenüber dem herkömmlichen Petrolkoks den Vorteil, daß keine Gefahr besteht, daß die Schüttschicht durch feine Kohlenstoffpartikeln (Staub) in der Hitze zusammensintert und dadurch verstopft wird.Surprisingly, the applied carbon layer turned out to be after an appropriately chosen duration of the coking process as completely compact and so hard that the filling process of the No fine carbon particles (carbon dust) are rubbed off from the granulate in the flow-through container became. Such a clean granulate has the advantage over conventional petroleum coke that there is no risk of the bulk layer sintering together in the heat due to fine carbon particles (dust) and thereby become clogged.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß mit derartigen harten glasartigen Kohlenstoffschichten aus Granulat mit keramischem Trägermaterial Effekte bei der Elimination von Alkalimetallen aus Leichtmetallschmelzen erzielt werden konnten, welche denjenigen des porösen Petrolkokses zumindest gleichkamen, diese indessen bei optimaler Führung des Verfahrens noch übertrafen. Es kann als gesichert gelten, daß mit dem erfindungsgemäßen Granulat unter routinemäßigen Bedingungen beispielsweise der Natriumgehalt einer Aluminiumschmelze pro Arbeitsgang auf rund ein Drittel herabgesetzt werden kann. Ähnliche Effekte werden bei der Elimination von Kalzium erzielt. Der Einfluß des im Gegenstrom durch die Schmelze geführten Inertgases auf die Elimination von Alkalimetall ist dabei nicht vollständig klar. Immerhin steht fest, daß es sich dabei um ein wesentliches Merkmal des Verfahrens handelt, ohne welches nicht dieselben hohen Eliminationsquoten an Alkalimetall erzielt werden können.Surprisingly, it has been found that with such hard glass-like carbon layers Granulate with ceramic carrier material Effects in the elimination of alkali metals from light metal melts could be achieved which at least equaled those of the porous petroleum coke, these however, with optimal conduct of the procedure, still exceeded. It can be considered certain that with the granules according to the invention under routine conditions, for example the sodium content of a Aluminum melt per operation can be reduced to around a third. Similar effects are achieved in the elimination of calcium. The influence of the countercurrent through the melt guided inert gas on the elimination of alkali metal is not completely clear. At least one thing is certain that it is an essential feature of the process, without which it would not be the same high Elimination rates of alkali metal can be achieved.
Das praktische Verfahren zur Abtrennung von Alkali- und Erdalkalimetallen aus einer Leichtmetallschmelze ist dadurch gekennzeichnet, daß der die Schüttschicht aus kohlenstoffbeschichtetem Granulat enthaltende Durchlaufbehälter nach oben offen ausgebildet wird und mit einem Zulauf für die zu behandelnde Leichtmetallschmelze versehen wird. Der Durchlaufbehälter weist im Bereich seines Bodens mindestens eine Ablauföffnung für die Schmelze auf, und der Boden ist mit einem oder mehreren herkömmlichen gasdurchlässigen und feuerfesten, einen Anschluß für das Inertgas enthaltenden Steinen versehen. Als Heizeinrichtung kann eine elektrische Widerstandheizung, eine Induktionsspule oder ein herkömmlicher Ölbrenner vorgesehen werden. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der ErfindungThe practical method for separating alkali and alkaline earth metals from a light metal melt is characterized in that the one containing the bulk layer of carbon-coated granules Continuous tank is designed to be open at the top and with an inlet for the light metal melt to be treated is provided. The flow-through container has at least one drainage opening in the area of its bottom for the melt on, and the bottom is covered with one or more conventional gas-permeable and refractory, provided a connection for the inert gas containing bricks. As a heating device, a electrical resistance heating, an induction coil or a conventional oil burner can be provided. Another advantageous embodiment of the invention
ίο besteht darin, daß der nach außen hin isolierte Durchiaufbehälter mit einem Abschiußdeckel versehen wird und letzterer mit einer regelbaren Heizeinrichtung ausgerüstet äst. Eine an dem Durchiaufbehäker angeordnete Abführung dient beispielsweise zur Weiterleitung der gereinigten Schmelze an eine Stranggießanlage.ίο consists in the fact that the outwardly isolated Pass-through container is provided with a final cover and the latter with an adjustable heating device equipped aest. One arranged on the run-through container Discharge is used, for example, to forward the cleaned melt to a continuous caster.
Im folgenden sind je ein Anwendungsbeispiel angegeben für die Herstellung des kohlenstoffbeschichteten Granulats und für die Abtrennung von Alkalimetallen aus einer Leichtmetallschmelze.An application example for the production of the carbon-coated one is given below Granulate and for the separation of alkali metals from a light metal melt.
Beispiel 1example 1
Herstellung von kohlenstoffbeschichtetem
FiltergranulatManufacture of carbon coated
Filter granulate
5 kg fein zerriebenes Steinkohlenteerpech vom maximalen Partikeldurchmesser 2 mm und 50 kg Granulat aus porösem Korund von mittlerem Durchmesser 0,5 bis 10 cm (für Spezial verfahren bis zu 25 cm) wurden in einem Reaktionsgefäß aus keramischem Material,5 kg of finely ground coal tar pitch with a maximum particle diameter of 2 mm and 50 kg of granules made of porous corundum with an average diameter of 0.5 to 10 cm (for special processes up to 25 cm) in a reaction vessel made of ceramic material,
j(i dessen Innenseite mit einer Schicht aus Graphit ausgekleidet war, in alternierenden Schichten von jeweils etwa 2 cm Schichtdicke angeordnet und das Reaktionsgemisch unter Luftabschluß während 2 bis 12 Stunden bei 750 bis 12000C erhitzt. Neben Korundj (i the inside of which was lined with a layer of graphite, arranged in alternating layers, each about 2 cm thick, and the reaction mixture was heated in the absence of air for 2 to 12 hours at 750 to 1200 ° C. In addition to corundum
li als Trägermaterial können alternativ Magnesit, Zirkonoxid, Zirkonsilikat oder Basalt verwendet werden. Nach Erkalten wurden 52 kg eines schwarzen Granulats erhalten, welches eine Kohlenstoffschicht der mittleren Dicke 0,5-1 mm aufwies, und dessen einzelne Partikelnli as a carrier material, magnesite, zirconium oxide, Zirconium silicate or basalt can be used. After cooling, 52 kg of black granules were obtained obtained, which had a carbon layer with an average thickness of 0.5-1 mm, and its individual particles
4(i sich mühelos voneinander trennen ließen. Dieses Verfahren wurde entsprechend dem geplanten Einsatzzweck des Granulats gegebenenfalls mehrmals wiederholt. Bei Verwendung von Korund wies dabei das beschichtete Produkt immer Dichten zwischen 3,5 g/cm3 und 4,1 g/cm3 auf.4 (i could easily be separated from one another. This process was repeated several times if necessary, depending on the intended use of the granulate. When using corundum, the coated product always had densities between 3.5 g / cm 3 and 4.1 g / cm 3 .
Das Produkt wies keinerlei lose anhaftende Kohlenstoffpartikeln auf und ließ sich ohne nachweisbare Verluste an Kohlenstoff auf die Arbeitstemperatur von 700—720°C aufheizen. Nach längerem Einsatz zur Abtrennung von Alkalimetallen aus Leichtmetallschmelzen ließ sich das Granulat nach dem angegebenen Verfahren beliebig oft regenerieren.The product did not have any loosely adhering carbon particles and could be found without any detectable ones Heat losses of carbon to the working temperature of 700-720 ° C. After a long period of use to Separation of alkali metals from light metal melts, the granules could be according to the specified Regenerate the procedure as often as you like.
Elimination von Alkali- und Erdalkalimetallen
aus LeichtmetallschmelzenElimination of alkali and alkaline earth metals
from light metal melts
Für die Abtrennung von Alkali- und Erdalkalimetallen aus Aluminiumschmelzen wurde ein Durchlaufbehälbo ter aus keramischem Material mit einem Fassungsvermögen von etwa 40 kg Metall verwendet. Die zu behandelnde Schmelze wies dabei folgende Zusammensetzung auf:A flow tank was used to separate alkali and alkaline earth metals from aluminum melts ter made of ceramic material with a capacity of about 40 kg of metal is used. The to The melt to be treated had the following composition:
Elementeelements
Cu Fe Mn Si Mn Zu AlCu Fe Mn Si Mn To Al
Gewichts-%Weight%
0,05 0,3 3,0 0,4 0.3 0,1 Rest0.05 0.3 3.0 0.4 0.3 0.1 remainder
Die Schmelze zeigte im Ofen eine Temperatur von 720°C-740°C und floß durch den Durchlaufbehälicr im Rhythmus der Schmelzaufnahme in der Zuführung. Die Temperatur im Filter betrug 7IO°C und dabei wurde eine durchschnittliche Durchflußmenge von 4 t/h Schmelze erreicht.The melt showed a temperature of 720 ° C.-740 ° C. in the furnace and flowed through the continuous container Rhythm of enamel uptake in the feed. The temperature in the filter was 70 ° C and was an average flow rate of 4 t / h melt is achieved.
Das kohlenstoffbeschichtete Granulat wurde vor der Filtration der Leichtmetallschmelze kalt in den Durchlaufbehälter eingefüllt und anschließend mit einem in den Deckel des Behälters eingebauten konventionellen ölbrenner während 2 Stunden auf eine Temperatur von rund 720°C aufgeheizt. Als Inertgas wurden jeweils 33 bis 55 Liter Argon pro Minute und m2 im Gegenstrom durch die Leichtmetallschmelze geblasen.Before the light metal melt was filtered, the carbon-coated granulate was poured cold into the flow-through container and then heated to a temperature of around 720 ° C. for 2 hours using a conventional oil burner built into the lid of the container. As an inert gas, 33 to 55 liters of argon per minute and m 2 were blown in countercurrent through the light metal melt.
In einem Simultanversuch mit herkömmlichem Filtergranulat aus Korund, den erfindungsgemäß mit Kohlenstoff beschichteten Granulat und Granulat aus Äthylenkoks (Acetylenkoks) als Kontrolle wurden die nachfolgend angegebenen Konzentrationen von Alkali- und Erdalkalimetallen ermittelt. Der Durchmesser des Granulats betrug dabei 1,0 bis 1,5 cm, wodurch in allen Versuchsreihen angenähert dieselbe für die Reaktion wirksame Oberfläche erzielt wurde. Dabei stellte sich inIn a simultaneous test with conventional filter granules made of corundum, which according to the invention with Carbon coated granules and ethylene coke (acetylene coke) granules as controls were the The concentrations of alkali and alkaline earth metals specified below are determined. The diameter of the Granulate was 1.0 to 1.5 cm, so that in all test series approximately the same for the reaction effective surface was achieved. It turned out to be
allen Versuchsgruppen eine mittlere Durchlaufmenj von 4 t Schmelze/Stunde ein, und die Temperatur i Durchlaufbehälter betrug konstanterweise 710—720°( Die Konzentrationen der Verunreinigungen wurdf nach bekannter Art durch Atomabsorptionsspekroski pie bestimmt.all test groups a mean flow rate of 4 t melt / hour, and the temperature i Continuous tank was constantly 710-720 ° ( The concentrations of the impurities were determined in a known manner by atomic absorption spectroscopy pie determined.
809 637/40809 637/40
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: ALUSINGEN GMBH, 7700 SINGEN, DE |