DE3022264A1 - Verfahren zur gewinnung von aluminiummetall aus aluminiumhaltigem erz - Google Patents
Verfahren zur gewinnung von aluminiummetall aus aluminiumhaltigem erzInfo
- Publication number
- DE3022264A1 DE3022264A1 DE19803022264 DE3022264A DE3022264A1 DE 3022264 A1 DE3022264 A1 DE 3022264A1 DE 19803022264 DE19803022264 DE 19803022264 DE 3022264 A DE3022264 A DE 3022264A DE 3022264 A1 DE3022264 A1 DE 3022264A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- aluminum
- sulfur
- molten
- ore
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F7/00—Compounds of aluminium
- C01F7/68—Aluminium compounds containing sulfur
- C01F7/70—Sulfides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B21/00—Obtaining aluminium
- C22B21/0038—Obtaining aluminium by other processes
- C22B21/0053—Obtaining aluminium by other processes from other aluminium compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Description
302226A
8O-R-4138 S.N. 33,088
UNITED STATES DEPARTMENT OF ENERGY, Washington, D.C. 20545, USA
Verfahren zur Gewinnung von Aluminiummetall aus aluminiumhaltigem Erz
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gewinnung von Aluminiuitimetall aus aluminiumhaltigen Erzen. Die Erfindung
bezieht sich insbesondere auf nichtelektrolytische Verfahren zur Wiedergewinnung von Aluminium, wodurch die
erforderlichen Energieverbrauchsniveaus abgesenkt werden.
Das Bayer-Hall-Verfahren wurde zur Wiedergewinnung von Aluminium aus Erz für mehr als ein halbes Jahrhundert angewandt.
Es ist das derzeit einzige kommerziell angewandte Verfahren in den USA zur Herstellung von Aluminium aus Bauxit.
Im ersten Schritt des Bayer-Verfahrens wird feingemahlener Bauxit in einer Mischung aus Natriumaluminat (NaAlO-) und
freien kaustischen Alkalien bei erhöhter Temperatur und Druck aufgelöst. Die anderen im Bauxit, vorhandenen Materialien,
nämlich Hämatit (Fe„0 ), Titandioxid (TiO„) und Siliciumdioxid
(SiO-) sind nicht löslich. Diese Verunreinigungen werden aus der Aluminatflüssigkeit durch Eindicken und
Filtration entfernt und sodann weggeworfen.
030051/0931
Die Aluminium enthaltende Flüssigkeit wird verdünnt und sodann abgekühlt/ bevor sie zu großen Ausfällungstanks
transportiert wird, wo Aluminiumoxid (als Trihydrat) aus der Lösung ausscheidet. Die Feststoffe werden gewaschen
und sodann kalziniert, um die Aluminiumoxideinspeisung für den Aluminiumofen herzustellen. Die verbrauchte
Flüssigkeit wird durch Verdampfung konzentriert und zur Bauxitauflösung rückgeführt.
Die Reduktion von Aluminiumoxid zu Aluminium wird durch den Häuschen elektrolytischen Prozeß erreicht. Aluminiumoxid
wird kontinuierlich in einem geschmolzenen Kryolit (typischerweise
einer Mischung aus Fluoriden des Natriums, Aluminiums und Kalziums) in einer elektrolytischen Zelle aufgelöst,
wobei Aluminium an der Kathode und Sauerstoff enthaltende Gase an der Anode erzeugt werden. Das Aluminiumprodukt
sammelt sich am Boden der Zellen an und wird periodisch entfernt und in Barren gegossen.
Das Bayer-Hall-Verfahren und verschiedene andere elektrolytische
Verfahren machen relativ hohe Energiekosten notwendig. Derzeit verbraucht die Aluminiumindustrie ungefähr 4 % der gesamten
in den USA zur Verfügung stehenden Energie, so daß sich eine beträchtliche Anregung dahingehend ergibt, energieeffiziente
Mittel bei der Herstellung von Aluminium vorzusehen.
Ein anderes von der Aluminiumindustrie in Betracht gezogenes Verfahren sieht die Umwandlung von Aluminiumoxid in ein
Material wie beispielsweise Aluminiumchlorid (AlCl^) vor, und zwar gefolgt von der Elektrolyse. Dieser Chloridprozeß
beginnt mit dem Aluminiumoxid aus dem Bayer-Prozeß. Das Aluminiumoxid wird als erstes mit Kohlenstoff aus dem
Bayer Verfahren von schwerem üeizöl in einem zweistufigen Fluidbett imprägniert. Das mit Kohlenstoff imprägnierte
Aluminiumoxid wird sodann chloriiert, um flüchtiges Aluminiumchlorid in einem Strömungsmxttelbettreaktor bei ungefähr
Q30051/O-931
300 F zu erzeugen. Die Fluid-Bett-Abgase werden zum Herauskondensieren
der Verunreinigungen abgekühlt. Eine Endkondensation bei ungefähr 150°F entfernt das Aluminiuinchlorid.
Das Aluminiumchlorid wird sodann in elektrolytische Zellen eingegeben, die eine Mischung aus Chloriden des
Aluminiums, Natriums und Lithiums enthalten und bei ungefähr 129O°F arbeiten. Inerte Kohlenstoffanoden und Kathoden
werden zur Erzeugung von Aluminium an der Kathode und Chlor an der Anode verwendet. Das Chlor wird zum Chlorierschritt
zurückgeführt. Das geschmolzene Aluminium wird aus den Zellen abgezogen und in Barren vergossen.
Obwohl die elektrolytische Zerlegung von Aluminiumchlorid etwas weniger Energieaufwand erforderlich macht, als die
übliche Aluminiumoxidelektrolyse, so wird diese Wirtschaftlichkeit doch durch die vorausgehenden Verfahrensschritte
der Reinigung und Chlorierung des Aluminiumoxids im großen Ausmaß ausgeglichen.
US-PS 3 421 852 beschreibt die Behandlung von aluminiumhaltigen Erz mit Kohlenstoff in Anwesenheit von Schwefel bei erhöhten
Temperaturen zur Erzeugung gereinigtem Aluminiumoxids. Wie in Spalte 2, Zeilen 17-27 ausgeführt, werden
Kohlenstoff und Schwefel in solchen Mengen hinzugefügt/ daß die Verunreinigungen wie beispielsweise Eisen, Silicium,
Titan in ihre entsprechenden Sulfide umgewandelt werden. Die Herstellung von geschmolzenem Aluminiumsulfid wird nicht
erwähnt.
US-PS 2 843 475 beschreibt die Behandlung einer Aluminiumoxid-Aluminiumsulfidmischung
mit Kohlenstoff bei erhöhten Temperaturen zur Erzeugung eines Reaktionsgases einschließlich
A1»S. Das Al„S ist disproportioniert zur Bildung von
geschmolzenem Aluminium und festem Aluminiumsulfid. Dieses
030051/0931
30222&4
-ζ1 p. ■
Dokument lehrt nicht die Reaktion von Aluminiumoxid mit
Schwefelgas zur Erzeugung von Al3S3, nicht die Zerlegung
von A1„S_ bei erhöhten Temperaturen, zur Bildung von
AlS und auch nicht die Rückführung von Schwefelgas oder
die direkte Bildung von AlS aus Aluminiumoxid. US-PS 1 816 842 beschreibt die Reaktion von Aluminiumoxid in
Bauxit mit beispielsweise FeS und Kohlenstoff zur Erzeugung von A1„S,. Das Verfahren richtet sich auf die Behandlung
von Eisenoxidverunreinigungen durch Umwandlung in Sulfide des Eisens. Die Verarbeitung von Aluminiumsulfid zur Erzeugung von Aluminiummetall wird nicht erwähnt.
Im Hinblick auf obige Ausführungen besteht das Ziel der
Erfindung darin, ein verbessertes Verfahren zur Gewinnung von Aluminiummetall aus Aluminiumerz vorzusehen. Ferner bezweckt
die Erfindung,ein energieeffizientes metallurgisches
Verfahren zur Gewinnung von Aluminium aus Aluminiumerz vorzusehen ► Ferner bezweckt die Erfindung ein Aluminiumgewinnungsverfahren
aus Erz vorzusehen, wobei die Metallverunreinigungen als Sulfide oder Oxide im Verlauf des Verfahrens entfernt
werden.
Erfindungsgemäß wird bei einem Verfahren zur Gewinnung von Aluminiummetall aus aluminiumhaltigem Erz vorgesehen, daß
das aluminiumhaltige Erz kontaktiert wird mit einem Reduktions-Agents
einschließlich Kohlenstoff und mit einem Schwefel enthaltenden
Gas zur Bildung geschmolzenen Aluminiumsulfids und Kohlenmonoxidgases. Das geschmolzene Aluminiumsulfid wird
von den festen Verunreinigungen und den restlichen Reaktanzien
getrennt, sodann auf eine Temperatur erhitzt, die ausreicht,
um die Zerlegung in flüssiges Aluminiummonosulfids (AlS)
und Schwefelgas zu bewirken. Das Aluminiummonosulfid wird
030051/0931
auf eine Temperatur abgekühlt, Lei der es zu Aluminiumsulfid
und geschmolzenem Aluminiummetall disproportioniert, wobei letzteres als das gewünschte Produkt getrennt wird.
Das Aluminiumsulfid wird zum Hochtemperaturzerlegungsschritt rückgeführt.
In einem alternativen Verfahren wird Aluminiumoxid mit Kohlenstoff und einem schwefelhaltigen Gas bei einer Temperatur
zur Reaktion gebracht, die ausreicht, um direkt Aluminiummonosulfidflüssigkeit und Kohlenmonoxidgas zu bilden.
Das Aluminiummonosulfid wird separiert und auf eine Temperatur abgekühlt, bei der es in Aluminiumsulfid und
geschmolzenes Aluminiummetali disproportioniert. Das Aluminiumsulfid wird elektrolytisch zu Aluminiummetall und Schwefelgas
zerlegt. Das Aluminiummetall gebildet in der Disproportionierung und den Elektrolyseschritten wird als das Produkt wiedergewonnen
.
Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Ansprüchen sowie aus der Beschreibung
von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 ein Flußdiagramm eines Aluminiumgewinnungsverfahrens;
Fig. 2 ein Flußdiagramm eines alternativen Verfahrens des AluminiumgewinnungsVerfahrens gemäß Fig. 1.
Bei einer Art der Gewinnung von Aluminiummetall aus aluminiumhaltigem
Erz wird das Erz nach einer vorhergehenden Verarbeitung in zweckmäßiger Form, beispielsweise in Pelletform,
mit Koks oder anderem geeigneten teilchenförmigen Kohlenstoff gemischt. Dieses Speisematerial wird mit einem schwefelhaltigen
Gas zur Reaktion gebracht, und zwar entsprechend der folgenden Reaktion bei einer Temperatur von ungefähr
1300- 1500 K.
Q30051/0931
y- ίο
3C + 3S ψ A12S3 + 3C0*
Andere Mineralien wie beispielsweise Hämatit und Titandioxid werden ebenfalls mit Schwefel zur Bildung fester Sulfide
zur Reaktion gebracht. Siliciumdioxid verbleibt ohne zur Reaktion gebracht zu sein als ein festes Oxidmaterial. Diese
Verunreinigungen können in einer darauffolgenden Phasentrennung entfernt werden.
Das schwefelhaltige Gas kann Schwefel in einer oder mehreren von verschiedenen Formen einschließlich S~, S, oder CS0 enfc-
ZO £.
halten. Wenn das Gas Kohlenstoff enthält, wie in Kohlenstoffdisulfid,
so kann es anstelle von mindestens einem Teil des andernfalls als Koks oder in der Form anderer Feststoffe
eingeführten Kohlenstoffs dienen. Die Gasphase der obigen Sulfurisierungsreaktion kann einige dieser Schwefel enthaltenen
Gase als überschüssige Reaktanzien enthalten. Beiprodukte wie beispielsweise COS können in den Reaktorgasen auftreten und
können vom Kohlenmonoxid zusammen mit den anderen Schwefel enthaltenen Gasen getrennt werden, und zwar durch Kondensation
oder Disproportionierung im Falle von COS.
Das sich ergebende geschmolzene Aluminiumsulfid (Al^S-,) wird
auf eine erhöhte Temperatur von ungefähr 1600 K - 1900 K
erhitzt und auf dieser Temperatur für eine hinreichende Zeitdauer von beispielsweise 15-60 Minuten gehalten, um dessen
Zerlegung zu·geschmolzenem AlS und Schwefelgas entsprechend
der folgenden Reaktionsgleichung zu bewirken:
Al2S3 2 AlS + S.
030051/0931
Da Aluminiumsulfid bei einer Temperatur oberhalb dieses
Bereichs nicht existiert, kann im wesentlichen eine 100 %ige Umwandlung erwartet werden.
Das geschmolzene Aluminiummonosulfid wird sodann auf eine Temperatur abgekühlt/ die ausreicht, um deren Disproportionierung
zu Aluminiumsulfid und geschmolzenem Aluminiummetall zu bewirken. Die Disproportionierung geschieht wie folgt:
3AlS ? A12S3 + Al·
Die Disproportionierung wird in dem Temperaturbereich von 1200°K- 137O°K ausgeführt. Die obere Grenze dieses Bereichs
ist bestimmt durch das Gleichgewicht der Reaktion, wobei im allgemeinen AlS in der stabilen Form von ungefähr 1370 K
und Al3S3 stabil unterhalb 1370 K ist. Das geschmolzene Aluminiummetall
wird in einer Flüssigkeit-Feststoff- oder einer Flüssigkeits-Flüssigkeits-Separation wiedergewonnen, und zwar
abhängig von der Temperatur in dem Schmelzpunkt der aluminiumsulfidreichen Phase. Das Aluminiumsulfid wird zur Zerlegungsreaktion rückgeführt, um eine vollständigere Aluminiumwiedergewinnung
zu erreichen.
In Fig. 1 ist ein spezielles Aluminiumgewinnungsverfahren im einzelnen dargestellt. Aluminiumhaltiges Erz 11, welches Aluminiumoxid
enthält, kann hergestellt werden durch Vermischung, mit teilchenförmigem Kohlenstoff und durch Pressen in Pellets,
oder Extrusionselemente, um eine bequeme Handhabung innerhalb eines geeigneten Erzaufhereitungsvorgangs 13 zu erreichen.
Kohlenstoff zur Mischung mit dem Erz kann von einer geeigneten Koksfertigung 15 oder einer anderen geeigneten Quelle vorgesehen
sein.
Q30051/0931
In manchen Fällen, beispielsweise dann, wenn das Erz ein
hohes Niveau an Verunreinigungen enthält, kann die Erzaufbereitung auch Verfahren vorsehen, die ähnlich denjenigen
beim konventionellen Bayer-Prozeß sind, wo Eisen» Titan, Silicium und andere Metallverunreinigungen entfernt werden.
Beispielsweise werden diese Verunreinigungen aus der Bauxit-Einspeisung dadurch entfernt, daß man das Aluminiumoxid
in einer geschmolzenen kaustischen Mischung von Natriumaluminat und Natriumhydroxid bei ungefähr 400 - 500 K
und 150 - 200 psig (englische Pfund pro Quadratzoll absolut auflöst. Die Verunreinigungen einschließlich Fe-O.,, TiQ2
und SiO2 verbleiben als Feststoffe und werden durch Filtration
entfernt. Das behandelte Speiseerz 17 wird zum Sulfurisierungsreaktor 19 transferiert, wo die Mischung
mit zusätzlichem Koks 21 erfolgt, um ein adequates Reduktionsmittel vorzusehen, und um auch Brennstoff vorzusehen, um die
erforderliche erhöhte Temperatur zu erzeugen.
Innerhalb des Reaktors 19 wird Aluminiumoxid zu Aluminiumsulfid (Al3S3) umgewandelt, während Kohlenstoff zur Bildung
von Kohlenmonoxid oxidiert wird. Das zur Durchführung dieser Reaktion erforderliche schwefelhaltige Gas 23 und die Luft
oder eine andere Sauerstoffquelle 25 zur Verbrennung überschüssigen
Kokses sind im unteren Abschnitt des Reaktors eintretend dargestellt. Die Ergebnisse dieser Reaktionen
liefern ausreichend Wärme, um die Temperatür auf eine ausreichende
Sulfurisationstemperatur oberhalb des Schmelzpunktes
von Aluminiumsulfid z.u erhöhen:, beispielsweise von ungefähr
1370 K bis ungefähr 1500 K. Etwas niedrigere Temperaturen bis hinab zu ungefähr 1250 k können in flüssiger Phase
erhalten werden h wenn bis zu ungefähr 10 Mol % BaS dem Alumi-
Q30051/0931
niumoxid Erz hinzugefügt werden, um den Schmelzpunkt von
A]^S3 zu reduzieren. Eine solche Hinzufügung kann vorteilhafterweise
zur Erleichterung der darauffolgenden Flüssigkeit-Feststoff-Trennung
27 verwendet werden.
Das Kohlenmonoxid, die Verbrennungsgase und das nicht reagierte Schwefelgas kann in geeigneter Weise in bekannter
Weise an der Gasbehandlungsvorrichtung 29 verarbeitet werden. In einem solchen Gasbehandlungsverfahren können die
schwefelhaltigen Gase durch Kondensation entfernt werden und zum Reaktor rückgeführt werden. Das Kohlenmonoxid
kann zur Verwendung als Brennstoff wiedergewonnen werden.
Der Sulfurisierungsreaktor 19 kann ein konventioneller Ofen sein, der gestattet, daß die Koksverbrennung die erforderlichen
Reaktionstemperaturen von 1300 - 1500 K für die Sulfurisierung von Aluminiumoxid erzeugt. Beispielsweise
kann die Reaktion in Chargenöfen oder Pfannen aus Keramikmetallen erfolgen.
Ein Separator 27 kann eine oder mehrere geeignete Einheiten aufweisen, um die Feststoff-Flüssigkeit-Separationen durchzuführen,
und zwar einschließlich der Dekantier-oder Flotations-Verfahren, die die Dichteunterschiede berücksichtigen.
Festes Material 29 entfernt vom Separator 25 kann wiedergewinnbares Aluminiumoxid und Koks und auch hohe
Konzentrationen an Sulfiden des Eisens und Titans zusammen mit Siliciumdioxid enthalten. Die Abfallbehandlungsoperation
31 kann die Wiedergewinnung von Restreaktanzien 33 berücksichtigen, und auch die Aufbereitung des Abfalls 35 zur Entfernung.
In einer solchen Abfallbehandlungsoperation können Flotations- oder andere bekannte Verfahren verwendet werden.
030051/0931
- γ-jit
Das geschmolzene Aluminiumsulfid 37 aus dem Separator 27
wird zu einem elektrischen Bogenofen 39 oder zu anderen geeigneten Mitteln gebracht, um hohe Temperaturen von
1600 bis 1900 K zu erhalten, und zwar für eine Verweilzeit von beispielsweise 15-60 Min. Bei diesen Temperaturen
wird das Aluminiumsulfid zerlegt, und es bildet sich geschmolzenes Aluminiummonosulfid 41 und Schwefelgas 43.
Das Schwefelgas 43 kann vorteilhafterweise zum Sulfur isierungsreaktor 19 zurückgeführt werden. Zusätzlicher
Ergänζungsschwefel oder andere Schwefel enthaltende Gase
45 sind erforderlich, um die im Verfahren eintretenden Verluste auszugleichen, wie beispielsweise den im sulfurisierten
Abfall 35 enthaltenen Schwefel.
Das geschmolzene AlS bei 41 wird darauffolgend in seiner
Temperatur auf einen hinreichend niedrigen Pegel, beispielsweise 1100 K bis 1370 K reduziert, um zu disproportienieren
und Aluminiumsulfid und geschmolzenes Aluminiummetall zu bilden. Dadurch, dass man BaS umfaßt, kann geschmolzenes
Aluminiumsulfid im oberen Teil dieses Temperaturbereichs vorhanden sein. Die Disproportionierung kann in einer gesonderten
Einheit 47 erreicht werden, oder einfach dadurch, daß man die Temperatur innerhalb des Ofens 39 in einem
Chargenprozeß reduziert. Das geschmolzene Aluminiummetall wird als Produkt 53 wiedergewonnen, und zwar innerhalb eines
geeigneten Flüssigkeits-Flüssigkeits- oder Feststoff-Flüssigkeits-Separators 49, wie beispielsweise einem Absetzoder
Flüssigkeitsdekantier-Gefäß. Das Aluminiumsulfid 51 kann als zusätzliche Einspeisung in den Ofen 39 zurückgeführt
werden. Die Handhabung des rückgeführten Aluminiumsulfids 51 wird dann erleichtert, wenn es sich in seinem
flüssigen Zustand befindet.
030051/0931
In Fig. 2 ist ein alternatives Verfahren zum erfindungsgemäßen
Verfahren dargestellt, bei dem metallurgische Schritte mit elektrolytischen Verfahrensschritten kombiniert
werden. Aluminiumhaitiges Erz 61 wird nach Behandlung und Kombination mit Kohlenstoff in einen Sulfurisationsreaktor
63 eingespeist/ wo eine erhöhte Temperatur von ungefähr 1500 - 1600 K die folgende Reaktion zustande bringt:
3/2 Al2O3 + 9/2 C + 3 S >
3 AlS + 9/2 CO.
Die Gase werden getrennt und in Verarbeitungseinheit 65 wie oben beschrieben behandelt. Das geschmolzene Aluminiummonosulfid
(AlS) 67 wird bei 69 von den festen Abfällen 71 in einem Flüssigkeits-Feststoff-Trennsystem bei Temperaturen
oberhalb 1370 K getrennt.
Das AlS wird wiedergewonnen und zu einem Disproportionierungsgefäß
73 geleitet, wo seine Temperatur auf einen hinreichenden Pegel, beispielsweise 1100 K bis 1370 K reduziert wird, um
die folgende Disproportionierung hervorzurufen:
3 AlS > A12S3 + A1*
Sämtliches geschmolzenes Aluminium 77 oder ein Teil davon kann in einer Phasentrennung 75 wiedergewonnen werden, und
das Aluminiumsulfid 7 8 (fest bei diesen Temperaturen) wird zu einer Elektrolyseeinhedt 79 weitergeleitet.
Das Al S-. kann elektrolytisch zerlegt werden wie beispielsweise
in geschmolzenes Kryolit bei ungefähr 1000-1200 K zur Erzeugung von Schwefelgas 81 und geschmolzenem Aluminium
83. Das Schwefelgas 81 wird mit jedwedem erforderlichen Zusatzschwefel 82 vereinigt und zum Sulfurisationsreaktor
63 zurückgeführt. Jedwedes elementares Aluminium auf oder innerhalb der Aluminiumsulfideinspeisung zu diesem Elektrolyt-
030051/0931
schritt wird ebenfalls wieder gewonnen. Eine Abwandlung
dieses Verfahrens sieht vor, daß die gesonderte Phasentrennung bei 75 eliminiert werden' kann und sämtliches
elementares Aluminium wiedergewonnen in.den Gefäßen wird für die elektrolytische Zerlegung verwendet. Es sei darauf
hingewiesen, daß obwohl das Aluminiumprodukt in der Elektrolyseausrüstung getrennt wird, die elektrische'Energie
nicht vorgesehen sein muß, um den Teil des Aluminiums zu zerlegen, der zuvor durch die Disproportionierung von
AlS erzeugt wurde. Dieser kombinierte metallurgischeelektrolytische
Prozeß hat das Potential der Erzeugung eines Drittels des Aluminiumproduktes durch Disproportionierung
und zwei Drittel des Aluminiumproduktes durch elektrolytische Zerlegung. Die zur elektrolytischen Zerlegung von Al3S3 erforderliche
elektrische Energie ist jedoch geringer als die für entweder Al3O., oder für AlCl3 erforderliche Energie.
Auch werden die im elektrischen Bogenofen gemäß Fig. 1
erzeugten hohen Temperaturen bei diesem alternativen Verfahren etwas gemäßigt.
Die beschriebenen metallurgischen und kombinierten Verfahren zur Gewinnung von Aluminium aus aluminiumhaltigen Erz sind
in Tabelle I mit dem üblichen Bayer-Häll-Verfahren verglichen,
und ferner mit einem typischen Verfahren, welches die elektrolytische Zerlegung von Aluminiumchlorid verwendet.
Beide dieser elektrolytischen Verfahren sind einleitend bereits beschrieben worden.
Das metallurgische Verfahren gemäß Fig. 1 ist in Tabelle I sowohl anhand einer Bauxiteinspeisung als auch mit einer
Aluminiumoxideinspeisung illustriert, wobei die Einspeisung zuvor durch das Bayer-Verfahren behandelt wurde.
0 300 51/0931
Verfahren
(tatsächlicher) Brennstoff Millionen BTü/Tonnen Al
Elektrizität Gesamtenergie kWh/Tonne Al Millionen
BTU/Tonnen Al
Metallurgisch
Bauxiteinspeisung
Bauxiteinspeisung
Aluminiumeinspeisung
Kombiniertes
metallurgischeselektrolytisches-Verfahren
Aluminiumoxideinspeisung
Elektrolytisches
Verfahren
Bayer-Hail
Chlorid
Chlorid
55
55
65
45 47 5755
5660
5660
5880
12,275
10,775
10,775
115 114
127
170-240 150-160
Eine zusätzliche Aufschlüsselung der Energieverbraucher für zwei metallurgischen Verfahren ist in Tabelle II angegeben.
Q 30 0 51/0931
Bauxit-Einspeisung Bayer-Aluminiumoxid-Verfahrens- Brennstoff Leistung Einspeisung
abschnitt 1Q6 BTÜ/Tonnen kwh/Tonnen Brennstoff Leistung
10 BTU/Tonnen kwh/Tonnen
1a. Pelletisieren
und Sintern 4 165 - -
1b. Bayer-Verfahren - - 22 3O5
2. Sulfurisierung
Reaktor und
Abfalltrennung 64 130
Reaktor und
Abfalltrennung 64 130
3. Elektrischer
Ofen - 5150
4. Disproportionierung
und Al Separation - 50
5. Festabfall
Handhabung - 150
6. Gasbehandlung
und CO Wiedergewinnung (17) 40
und CO Wiedergewinnung (17) 40
7. Kokserzeugung 3 70
8. zusätzlicher
Verbrauch 1 25
| 41 | 40 |
| - | 515O |
| - | 5O |
| - | 25 |
| (11) | 25 |
| 2 | 40 |
| 1 | 25 |
Gesamte Anlage 55 5755 . 55 5660
Man erkannt somit, daß die vorliegende Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Gewinnung von Aluminium aus aluminiumhaltigern
Erz vorsieht, und zwar durch metallurgische und kombiniert metallurgisch-elektrolytische-Verfahren, wobei sich eine
beträchtliche Energieeinsparung über den derzeit verwendeten Verfahren ergibt. Es wird ebenfalls geschätzt, daß die Kapital-
030051/0931
ψ-
kosten für das erfindungsgemäße Verfahren ungefähr die
gleichen sind oder etwas geringer sind als die für das übliche Bayer-Hall-Verfahren.
Q30051/0931
Claims (12)
1. Verfahren zur Gewinnung von Aluminiummetall aus aluminiumhaltigem Erz, welches Aluminiumoxid enthält,
wobei vorgesehen ist, daß das Erz mit einem Schwefel enthaltenden Gas und Kohlenstoff kontaktiert wird,
nm mit Aluminiumoxid, Kohlenstoff und Schwefel zur
Erzeugung von Aluminiumsulfid und Kohlenmonoxidgas zu reagieren, gekennzeichnet durch
Trennung (27) des Aluminiumsulfids (37) in geschmolzener Phase von einer festen Phase (29), die Verunreinigungen
(35) und restliche Reaktionsmittel (33) enthält, und ferner zur Trennung einer gasförmigen Kohlenmonoxid
enthaltenden Phase; Erhitzung (39) des Aluminiumsulfids (37) in einer geschmolzenen Phase auf eine erste Temperatur,
um die Zerlegung zu Aluminiummonosulfid (41) in der geschmolzenen Phase und Schwefelgas (43) zu bewirken;
Herausziehen des Schwefelgases (43) zur Rückführung in Kontakt mit dem Erz; darauffolgendes Abkühlen (47) des
geschmolzenen Aluminiummonosulfids (41) auf eine zweite
Temperatur hinreichend niedrig zur Wirkung der Disproportionierung zu Aluminiumsulfid und geschmolzenem
Aluminiummetall·; und Trennung (49) des geschmolzenen Aluminiummetallprodukts (53) vom Aluminiumsulfid (51).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß hinreichend BaS mit den reaktiven
Materialien vorhanden ist, um eine geschmolzene Phase sicherzustellen, die Aluminiumsulfid (37) bei einer
030051/0931
Temperatur von 1300 - 1500 K enthält.
3. Verfahren zur Gewinnung von Aluminiummetall aus
aluminiumhaltigem Erz, welches Aluminiumoxid enthält, und wobei das Erz mit Schwefel enthaltendem Gas und
mit Kohlenstoff zur Reaktion gebracht wird, dadurch gekennzeichnet , daß die Reaktion ausgeführt
wird bei einer Temperatur ausreichend zur Erzeugung von geschmolzenem Aluminiummonosulfid und
Kohlenmonoxidgas und ferner gekennzeichnet durch Trennung (69) einer Feststoff-Flüssigkeits-Trennung
des Aluminiummonosulfids (67) von einer festen Phase (71), die Verunreinigungen und restliche Reaktions-.riittel
enthält; Abkühlung (73) des Aluminiummonosulfids (67) auf eine Temperatur hinreichend niedrig, um dessen
Disproportionierung zu Aluminiumsulfid (78) und geschmolzenem Aluminiummetall (77) zu bewirken; elektrolytische
Zerlegung (7 9) des sich ergebenden Aluminiumsulfids zu
geschmolzenem Aluminiummetall (83) und Schwefelgas (81); und Trennung (75,79) des geschmolzenen Aluminiummetalls
(77,83) als Produkt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Erz in Reaktion gebracht wird (63)mit einem Schwefel enthaltenden Gas bei einer Temperatur von
1500 - 1600 K zur Erzeugung von geschmolzenem Aluminiummonosulfid und wobei das Aluminiummonosulfid abgekühlt
wird (73) auf eine Temperatur von 1100 - 1370 K, um dessen Disproportionierung zu Aluminiumsulfid (78) in geschmolzenem
Aluminiummetall (77) zu bewirken.
0 30051/0931
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet ,
daß das Schwefelgas erzeugt bei der Zerlegung des Aluminiumsulf icls zur Reaktion mit dem Aluminiumoxid
in dem aluminiumhaltigen Erz rückgeführt wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet ,
daß das Aluminiumsulfid getrennt vom geschmolzenen Aluminium rückgeführt wird und kombiniert wird mit dem geschmolzenen
Aluminiumsulfid vor Erhitzung auf die erste Temperatur.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß
dcis Schwefel enthaltende Gas ausgewählt wird aus der
Schwefelgas und Kohlendisulfidgas enthaltenden Gruppe.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet ,
daß das aluminiumhaltige Erz Bauxit ist.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß
das aluminiumhaltige Erz vermischt wird mit dem erwähnten Kohlenstoff, der Koks aufweist, und wobei ein Preßvorgang
in Pellets vorgesehen ist, bevor die Reaktion mit dem Schwefel enthaltenden Gas erfolgt.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das aluminiumhaltige Erz
Bauxit ist und entsprechend dem Bayer-Verfahren vor der
Mischung mit Kohlenstoff gereinigt ist.
30 0 5 17 0-931
11. Verfahren zur Gewinnung von Aluminiummetall aus
aluminiumhaltigem Erz, welches Aluminiumoxid enthält,
gekennzeichnet durch Kontaktierung des Erz mit einem Schwefel enthaltenden Gas und mit
Kohlenstoff bei einer hinreichenden Temperatur zur Erzeugung von Aluminiummonosulfidflüssigkeit und
Kohlenmonoxidgas; Trennung des Aluminiummonosulfids von einer festen Phase, die Verunreinigungen und
restliche Reaktionsmittel enthält; Abkühlung des Aluminiummonosulfids auf eine Temperatur, die ausreicht,
um die Disproportionierung zu Aluminiumsulfid und geschmolzenem Aluminiummetall auszuführen; elektrolytische
Zerlegung des Aluminiumsulfids in geschmolzenes Aluminiuiwnetall und Schwefelgas und
Trennung des geschmolzenen Aluminiummetalls als Produkt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumoxid zur Reaktion
gebracht wird mit Kohlenstoff und Schwefel zur: Erzeugung von Aluminiummonosulfid bei einer Temperatur
von 1500 - 1600 K.
030051/0931
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/048,332 US4265716A (en) | 1979-06-14 | 1979-06-14 | Method of winning aluminum metal from aluminous ore |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3022264A1 true DE3022264A1 (de) | 1980-12-18 |
| DE3022264C2 DE3022264C2 (de) | 1986-10-23 |
Family
ID=21954003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE3022264A Expired DE3022264C2 (de) | 1979-06-14 | 1980-06-13 | Verfahren zur Gewinnung von Aluminiummetall aus aluminiumoxidhaltigen Erzen |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4265716A (de) |
| JP (1) | JPS56239A (de) |
| AU (1) | AU532126B2 (de) |
| CA (1) | CA1143694A (de) |
| DE (1) | DE3022264C2 (de) |
| FR (1) | FR2459294A1 (de) |
| GB (1) | GB2051135B (de) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS599099A (ja) * | 1982-07-07 | 1984-01-18 | 真志田 亨 | 装飾基体の製造方法 |
| JP2891703B2 (ja) * | 1986-03-12 | 1999-05-17 | 大日本印刷株式会社 | カード製造装置 |
| US6565733B1 (en) | 1998-12-18 | 2003-05-20 | Corus Aluminium Walzprodukte Gmbh | Method and apparatus for the production of aluminium |
| AU761852B2 (en) * | 1998-12-18 | 2003-06-12 | Aleris Switzerland Gmbh | Method and apparatus for the production of aluminium from alumina ore by aluminium sulfide process |
| WO2004088000A2 (en) * | 2003-03-31 | 2004-10-14 | Corus Aluminium Walzprodukte Gmbh | Process for the electrolysis of aluminiumsulfide |
| ATE466974T1 (de) * | 2005-03-31 | 2010-05-15 | Aleris Aluminum Koblenz Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur produktion von aluminium |
| US7867373B2 (en) * | 2005-04-01 | 2011-01-11 | Aleris Aluminum Koblenz Gmbh | Method and apparatus for the production of aluminum |
| RU2457286C1 (ru) * | 2011-03-02 | 2012-07-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук | Способ электролиза расплавленных солей с кислородсодержащими добавками с использованием инертного анода |
| CN103820651B (zh) * | 2013-12-30 | 2015-10-28 | 中国神华能源股份有限公司 | 从粉煤灰中溶出铝的方法 |
| US10017867B2 (en) | 2014-02-13 | 2018-07-10 | Phinix, LLC | Electrorefining of magnesium from scrap metal aluminum or magnesium alloys |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB484014A (en) * | 1936-12-04 | 1938-04-29 | Daniel Gardner | Improvements in or relating to electrolytic processes for the manufacture of aluminium |
| GB501233A (en) * | 1938-03-31 | 1939-02-23 | Daniel Gardner | Improvements in or relating to processes for the manufacture of aluminium or aluminium alloys |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE41891C (de) * | D. G. REILLON und S. T. MON-TAGNE beide in Nantes und O. L. B. L. BOURGE-REL in Paris, Frankreich | Verfahren zur Darstellung von Aluminium | ||
| FR438207A (fr) * | 1911-03-08 | 1912-05-10 | Noel Lecesne | Procédé et appareil pour la fabrication de l'aluminium |
| FR598378A (fr) * | 1924-06-02 | 1925-12-15 | Procédé de production d'oxyde d'aluminium, ou de produits en contenant | |
| US1941610A (en) * | 1931-12-15 | 1934-01-02 | George A Macready | Process for decomposing ores |
| US2400000A (en) * | 1941-08-02 | 1946-05-07 | Gardner Thermal Corp | Production of aluminum |
| US2843475A (en) * | 1954-03-13 | 1958-07-15 | Vaw Ver Aluminium Werke Ag | Method of producing aluminum |
| FR1453447A (fr) * | 1965-08-10 | 1966-06-03 | Pechiney Prod Chimiques Sa | Procédé de fabrication d'oxyde purifié d'aluminium à partir de minerais alumineux |
-
1979
- 1979-06-14 US US06/048,332 patent/US4265716A/en not_active Expired - Lifetime
-
1980
- 1980-04-28 CA CA000350772A patent/CA1143694A/en not_active Expired
- 1980-04-28 GB GB8013904A patent/GB2051135B/en not_active Expired
- 1980-05-29 AU AU58879/80A patent/AU532126B2/en not_active Ceased
- 1980-06-11 JP JP7886280A patent/JPS56239A/ja active Pending
- 1980-06-13 FR FR8013221A patent/FR2459294A1/fr active Pending
- 1980-06-13 DE DE3022264A patent/DE3022264C2/de not_active Expired
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB484014A (en) * | 1936-12-04 | 1938-04-29 | Daniel Gardner | Improvements in or relating to electrolytic processes for the manufacture of aluminium |
| GB501233A (en) * | 1938-03-31 | 1939-02-23 | Daniel Gardner | Improvements in or relating to processes for the manufacture of aluminium or aluminium alloys |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Z.: für anorg. Chemie Bd. 261, 1950, S. 248-260 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4265716A (en) | 1981-05-05 |
| JPS56239A (en) | 1981-01-06 |
| AU5887980A (en) | 1980-12-18 |
| GB2051135A (en) | 1981-01-14 |
| FR2459294A1 (fr) | 1981-01-09 |
| DE3022264C2 (de) | 1986-10-23 |
| AU532126B2 (en) | 1983-09-15 |
| GB2051135B (en) | 1983-05-18 |
| CA1143694A (en) | 1983-03-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0013098B1 (de) | Entfernung von Manganionen aus zink- und manganhaltigen Lösungen | |
| DE2501284C3 (de) | Verfahren zur Aufarbeitung von Manganknollen und Gewinnung der in ihnen enthaltenen Wertstoffe | |
| DE2834950A1 (de) | Integriertes verfahren zur rueckgewinnung von aluminium, alkalimetall und fluor aus abfaellen der elektrolytischen aluminiumreduktion | |
| DE60220705T2 (de) | Verfahren zum aufarbeiten kupfer enthaltender molybdänkonzentrate | |
| DE3022264C2 (de) | Verfahren zur Gewinnung von Aluminiummetall aus aluminiumoxidhaltigen Erzen | |
| EP0724306B1 (de) | Verfahren zur hydrometallurgischen und elektrochemischen Behandlung der aktiven Masse verbrauchter Bleibatterien zwecks Herstellung von Elektrolyt-Blei und Elementar-Schwefel | |
| EP0158627A2 (de) | Verfahren zur Rückgewinnung von Zink und Mangan aus Zink und Manganoxide enthaltendem Schrott von entladenen Zink-Kohle-Manganoxidbatterien | |
| DE1202297B (de) | Verfahren zur Gewinnung von Eisen sowie von hochwertigen Titan- und Aluminium-verbindungen aus stark eisenhaltigen Bauxiten, Rotschlamm-Rueckstaenden, Jlmenit-Erzen u. dgl. | |
| DE2629240A1 (de) | Verfahren zur gewinnung von nichteisenmetallen aus sulfidischen materialien | |
| DE3209526A1 (de) | Doppelte ausfaellungsreaktion zur bildung von basischem bleicarbonat hoher reinheit und normalem bleicarbonat hoher reinheit | |
| DE2700121A1 (de) | Verfahren zur halogenierung von erz | |
| DE2834165A1 (de) | Verfahren zur selektiven gewinnung mehrerer voneinander getrennter reiner halogenide und/oder halogenidgemische aus einem gemisch fester oxide | |
| US4368108A (en) | Process for electrolytic recovery of gallium or gallium and vanadium from alkaline liquors resulting from alumina production | |
| AT400780B (de) | Verfahren zur aufbereitung von altbatterien | |
| DE2240770B2 (de) | Verfahren zur raffination von nickelstein | |
| DE3311637A1 (de) | Verfahren zur kontinuierlichen gewinnung von aluminium durch karbochlorierung des aluminiumoxids und schmelzflusselektrolyse des erhaltenen chlorids | |
| EP0654540B1 (de) | Herstellung einer Ti(III)haltigen Lösung und deren Verwendung | |
| EP2665680B1 (de) | Verfahren zur gewinnung von elementen oder elementverbindungen aus den bei der produktion von titandioxid anfallenden zwischen- oder nebenprodukten | |
| DE2145912C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Aluminium | |
| DE2401318C3 (de) | Verfahren zur Behandlung von kupferhaltigen Materialien | |
| WO2022268797A1 (de) | Verfahren zum recyceln von batteriematerialien mittels hydrometallurgischer behandlung | |
| WO2022268792A1 (de) | Verfahren zum recyceln von batteriematerialien mittels reduktiver, pyrometallurgischer behandlung | |
| WO1999060176A1 (de) | Verfahren zum aufbereiten von zumindest ein nicht-eisenmetall und/oder verbindungen davon enthaltenden reststoffen | |
| DE1905674C (de) | Verfahren zur Herstellung von wasser freiem aus hydratisiertem Magnesium chlond | |
| DE2953689C2 (de) | Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung von Gallium oder Gallium und Vanadium aus alkalischen Lösungen, die bei der Tonerdeproduktion anfallen |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |