DE3232850A1

DE3232850A1 - Verfahren zur vorbereitung von festen brikettenfoermigen raffiniermitteln zum raffinieren von aluminium und dessen legierungen

Info

Publication number: DE3232850A1
Application number: DE19823232850
Authority: DE
Inventors: Ivan Dipl.-Ing. Ustí nad Labem Beránek; Josef Dipl.-Ing. Ustí nad Labem Kyral; Miroslav Dipl.-Ing. Uhlí&rcaron;; Ivan Dipl.-Ing. Ustí nad Labem Zlesák
Original assignee: Spolek Pro Chemickou A Hutni Vyrobu Narodni Podnik Unite
Current assignee: Spolek Pro Chemickou A Hutni Vyrobu Narodni Podnik Unite
Priority date: 1981-09-14
Filing date: 1982-09-03
Publication date: 1983-03-31
Also published as: CS219357B1; IT1152559B; GB2107739A; FR2512836A1; FR2512836B1; US4417923A; GB2107739B; IT8223239A0

Description

HOFFMANN · EITLE & PARTNER

PATIiNT- UNO RBfJHI.'.ANWAl TF

rATFNTANWALTE OIF-'L.-INO. W. EIFLE · DR. REI !. NAT. K. HOI-Ι-ΜΛΝΝ ■ C11PL.-ING5. W. LtI IN

OIPL.-INCi. K. FUOHV.l.E . OR. FiIR. MAT. 13. HANSFN ■ DR. RIiR. NAT. H.-A. BRAUNÜ · DIPU.-ING. K. GORO

DIPL.-lNCi. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NIITTC

37 395 m/pc

Spolek pro chemickou a hutni vyrobu, narodni podnik, Usti nad Labem, CSSR

Verfahren zur Vorbereitung von festen brikettenförmigen Raffiniermitteln zum Raffinieren von Aluminium und dessen Legierungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbereitung von festen brikettenförmigen Raffiniermitteln zum Raffinieren von Aluminium und dessen Regierungen.

Die Reinigung von geschmolzenem Aluminium und dessen Legierungen von unerwünschten Beimischungen wird durch eine ganze Reihe von Vorgängen, wie beispielsweise Durchblasen der Schmelze mit neutralen Gasen, Stehenlassen, Filtrieren oder dergleichen vorgenommen, zum Raffinieren verwendet man vorzugsweise feste Raffiniermittel, die sich im geschmolzenen Aluminium zersetzen, wobei sich Chlor, das das eigentliche

KLLASTF-eASf.E 4 . DtJOOOMDNOHIiNFtI · TELEFON (OrV) Ot >PIl7» · "IT=LGX OU a'»O1V) CPATHI'O · TULr.i'Or'ILRF'R OUJfJOO

Reinigungsagens darstellt, entwickelt. Solche Mittel enthalten in der Regel auch einige andere Substanzen, die den Raffiniervorgang günstig beeinflussen. Bei der Reinigung sind Gase, vor allein Wasserstoff, ferner Nichtmetalleinschlüsse, wie Aluminiumoxid und andere Verunreinigungen zu beseitigen. Diese unerwünschten Beimischungen sind im gesamten Metallvolumen zerstreut und müssen von dem zu reinigenden Metall in Form einer auf die Spiegelfläche der Schmelze herausschwimmenden Schlacke abgeschieden werden. Deswegen ist es notwendig, das Raffiniermittel in das ganze Volumen des geschmolzenen Metalls einzuführen, was sich zum Beispiel mit Hilfe von sog. Raffinierungskörben ausführen läßt. Das Mittel darf nicht auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalls schweben, da es sich zersetzen würde und das in Freiheit gesetzte Chlor nutzlos in die Atmosphäre entweichen und die Arbeitsumwelt kontaminieren würde. Für industrielle Verwendungszwecke ist es deshalb notwendig, das feste Raffiniermittel in eine der jeweiligen Applikation entsprechende Form aufzubereiten.

Bisher angewandte Formen von Raffiniermitteln weisen manche Nachteile auf. Das eigentliche Raffinieragens ist im Augenblick seiner Einwirkung gewöhnlich gasförmig, so daß sein Reinigungseffekt von seinen einzelnen Bläschen ausgeübt wird. Es wird deshalb angestrebt, die Bildung von möglichst kleinen Bläschen und deren möglichst vollkommene Zerstreuung und Verteilung im Schmelzvolumen zu erzielen. Dies erfordert unter Verwendung von inerten Gasen, wie Stickstoff und Argon, kostspielige Anlagen und stellt hohe Ansprüche an die Reinheit solcher Anlagen. Manchmal arbeitet man mit besonders toxischen Gasmedien, wie Chlor,

was die Handhabung erschwert. Vorteilhafter sind von diesem Gesichtspunkt feste Raffiniermittel, die in das geschmolzene Metall einzuführen sind. Dort kommt es zu deren Zersetzung unter Entwicklung feiner Gasbläschen (gewöhnlieh von Chlor), so daß ihre Wirksamkeit infolgedessen hoch ist. Die Handhabung fester Raffiniermittel ist einfacher als die von Gasen. Die festen Raffiniermittel müssen in der Form vorliegen, die deren rationelle Verwendung erlaubt, d.h. in Form von diskreten, gut manipulierbaren Partikeln eines Gewichts von 0,05 bis 10 kg. Außerdem müssen diese Partikel eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen, um deren raschen Zerfall in der Schmelze von Aluminium und dessen Legierungen zu vermeiden, und deren allmähliche Zersetzung auf der Partikeloberfläche herbeiführen. Außerdem darf das Raffiniermittel nicht zu kompakt sein, da sonst dessen Zersetzung zu langsam abläuft, was den Raffinierungsprozess übermäßig verlängert. Gebräuchliche Raffiniermittel verwendet man entweder in Form von Pulver oder von Briketts.

Von der letztgenannten Form wird gefordert, daß sie ausreichend mechanisch fest ist, keine Tendenz zur Erosion aufweist und sich bei der Raffinierung nicht zu stürmisch zersetzt, was den Raffinierungsprozess per se und seine Effektivität negativ beeinflussen würde. Die bisher bekannten Raffiniermittel dieser Form auf der Basis von " Hexachlorethan kommen dem vorstehend genannten Bedarf nach einem hoch effektiven Raffiniermittel nicht völlig entgegen.

·" ¥ 1η

Die vorliegende Erfindung soll die oben erwähnten Nachteile des Standes der Technik vermeiden. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Vorbereitung von festen brikettförmigen Raffiniermitteln zum Raffinieren von Aluminium und dessen Regierungen zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe derart gelöst, daß Hexachlorbenzol mit Alkalimetallchloriden in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 0,05 bis 3, vorzugsweise Kaliumchloirid oder Kalium- und Natriumchlorid (1 : 1) vermischt wird, die auf einen Feuchtigkeitsgehalt von maximal 1 Gew.% Wasser ausgetrocknet werden, worauf das Gemisch homogenisiert und eine Menge von 0,05 bis 10 kg desselben einem Druck von 5 bis 150 MPa, vorzugsweise 20 bis 80 MPa> ausgesetzt wird.

Alternativ kann das erfindungsgemäße Verfahren auch so verlaufen, daß das Gemisch zusammen mit einem zusatz von bis zu 20 Gew.% eines Schmelzmittels aus der Gruppe KaIiumfluorid, Natriumfluorid, Kalziumfluorid, Kaliumhexaf luoroaluminat, Natriuinhexyf luoroaluminat und deren Gemische, mit einem Feuchtigkeitsgehalt von maximal 1 Gew.% Wasser homogenisiert wird.

Vorteilhafterweise kann man erfindungsgemäß auch derart vorgehen, daß das Gemisch zusammen mit einem zusatz von bis zu 40 Gew.% Raffiniersubstanzen aus der Gruppe Natriumund/oder Kaliumkomplexfluoride von Titan, Bor, Zirkon, metallischem Titan, Legierung von Aluminium mit Titan und/oder Bor, Legierung von Aluminium mit zirkon und deren Gemische mit einem Feuchtigkeitsgehalt von maximal 1 Gew.% Wasser homogenisiert wird.

Die erwünschten Eigenschaften des Raffiniermittels sind erfindungsgemäß so erzielbar, daß das Gemisch einem isotaktischen Druck von 20 bis 80 MPa ausgesetzt wird.

um günstige hygienische Verhältnisse bei der Manipulation mit dem Raffiniermittel und bei der eigentlichen Applikation desselben zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, erfindungsgemäß so vorzugehen, daß das komprimierte Gemisch nach der Entspannung in Aluminiumfolie eingepackt wird.

Das nach dem erfindungsgemaßen Verfahren in Form von Briketts von je 0,05 bis 10 kg vorbereitete Raffiniermittel weist eine Reihe von Vorteilen auf. Es ist ausreichend fest, was den Transport und die Handhabung erleichtert.

Bei dem eigentlichen Raffinierungsprozess zersetzt es sich mit der Geschwindigkeit, die sowohl der Wirksamkeit und Applizierbarkeit des Raffiniermittels, als auch der gesamten Dauer des Raffinierungsvorgangs entspricht. Die aktive Komonente des Mittels hat eine verhältnismäßig niedrige Dampftension (1,43 χ 10 MPa bei 20⁰C), was die Kontaminierung der Arbeitsumwelt reduziert. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, das komprimierte Raffiniermittel in Aluminiumfolien einzupacken, wodurch die Arbeitssicherheit und -hygiene steigt, da es möglich ist, das Mittel unmittelbar, d.h. ohne Auspacken, in die Metallschmelze einzuführen.

Einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den nachstehenden, den Erfindungsumfang keinesfalls begrenzenden Beispielen zu entnehmen.

Beispiel 1

In eine Rührvorrichtung wurden mittels Sieb mit 5 mm Maschendurchrnesser 400 kg Hexachlorbenzol, 50 kg kristallines Kaliumchlorid und 50 kg kristallines Natriumchlorid eingebracht. Die letztgenannten Chloride wurden so vorgetrocknet, daß ihr Feuchtigkeitsgehalt weniger als 1 Gew.% Wasser betrug. Mit diesem, in der Rührvorrichtung homogenisierten Gemisch wurden zylindrische Kautschukformen - je 1 kg in eine Form - gefüllt. Nach dem Abschließen der Formen und deren Ablagern in einen Schutzkorb wurde ihr Inhalt einem Druck mit Hilfe einer isotaktischen Presse ausgesetzt. Der Pressdruck wurde mit der Geschwindigkeit von 10 MPa pro Minute bis auf den Wert von 50 MPa gesteigert. Die Verweilzeit auf diesem Wert betrug 0,5 Minuten, worauf der Druck mit der Geschwindigkeit von 15 MPa/Min. wiederum auf den atmosphärischen Druck reduziert wurde. Auf diese Art und Weise wurden Briketts des Raffiniermittels von 20 MPa Druckfestigkeit gewonnen. Diese wurden dann zum Raffinieren des geschmolzenen Rohaluminiums angewandt. Bei der Anwendung wiesen die Briketts die geforderten Eigenschaften auf, d.h. sie waren ausreichend mechanisch fest und kohärent und ihre Zersetzung erfolgte auf der Oberfläche mit genügender Geschwindigkeit unter Entwicklung von feinen Chlorbläschen. Im Vergleich mit den gebräuchlichen Vorgängen dieser Art kam es zur 15-%igen Verkürzung der Raffinierungszeit und bei vergleichbaren Ergebnissen der Raffinierung wurde der Verbrauch der notwendigen Raffinierinittelmenge herabgesetzt.

Λ η fr * Λ ft ΛΑ

ft ·* «ft (»Λ Λ Λ J₁ -i. * ^ Λ ,

Beispiel 2

In eine Rührvorrichtung wurden mittels sieb mit 3 mm Maschendurchmesser 200 kg Hexachlorbenzol und ein vorgetrocknetes Gemisch von 50 kg kristallinem Kaliumchlorid, 40 kg kristallinem Natriumchlorid und 10 kg technischem Natriumfluoroaluminat eingebracht und dort homogenisiert. Das Gemisch wurde dann in Kautschukformen von 3 mm Wanddicke - je 5 kg pro Form - gegeben. Nach dem Abschließen der Formen und deren Ablagerung in einem Schutzkorb wurde das Gemisch mit einer isotaktischen Presse gepreßt. Der Druck wurde zunächst mit der Geschwindigkeit von 25 MPa/ Min. auf den Endwert von 70 MPa gesteigert und nachher mit der Geschwindigkeit von 25 "MPa/Min, auf den atmosphärisehen Druck reduziert* Auf diese Weise wurde ein Raffiniermittel in Form von zylindrischen Briketts gewonnen. Diese wurden in Aluminiumfolie eingepackt und zum Raffinieren einer 5 Gew.% Magnesium, enthaltenden Aluminiumlegierung verwendet. In dieser Form wies das Mittel die geforderten Eigenschaften auf, hatte aureichende Druckfestigkeit (25 MPa), war bei der Einführung in das geschmolzene Metall kohärent, zerfiel nicht in kleinere Stücke, sondern zersetzte sich auf der Oberfläche. Der Raffinierungsprozess zeigte eine genügende Wirksamkeit, da sich Chlor dabei in Form von feinen Bläschen entwickelte und gleichmäßig im Schmelzvolumen verteilte. Entstandene Abstriche waren gut von dem Metall abgetrennt, trocken und voluminös, mit niedrigem Aluminiumgehalt. Da das Raffiniermittel bei der Applizierung in einer Aluminiumfolienhülle eingesetzt wurde, stieg auch die Arbeitshygiene des gesamten Raffinierungsprozesses im Vergleich mit den konventionellen Vorgängen dieser Art-,

Beispiel 3

In eine Rührvorrichtung wurden mittels sieb mit 4 mm Maschendurchmesser 200 kg Hexachlorbenzol und ein zu konstantem Gewicht ausgetrocknetes Gemisch von 50 kg kristallines Kaliumchlorid, 20 kg Natriumchlorid, 20 kg Calziumfluorid, 20 kg Kaliurntetraf luoroborat und 30 kg Kaliumhexafluorotitanat eingebracht. Das darin homogenisierte Gemisch wurde unter einem Druck von 100 MPa zu Briketts von je 3 kg gepreßt, die 22 MPa Druckfestigkeit aufwiesen. Das in dieser Form zum Raffinieren von Rohaluminium eingesetzte Mittel war bei der Applizierung kohärent, zersetzte sich auf der Oberfläche mit ausreichender Geschwindigkeit, daß daß sich die Raffinierungszeit um 10 % im Vergleich

15. mit gebräuchlichen Prozessen dieser Art verkürzte. Gleichfalls war die Güte des gewonnenen Metalls verbessert.

Claims

PATENT- UND RLOII n.!/..MWAL Π PATENTANWÄLTE DIPL .-ING. VV. IZITLF. · Dr?, HbR. N.Vt. K. t IC i| ( MANN . [JIPl.. INO. W. I Kl IN DIPL.-INC. K. rUCHüLE · DM. FiUI. t ΙΛΤ. Π. ΗΛΝΒΓ-Ν ■ UR, Ht H. ΝΛΊ . Η.-Λ. ΜΚΛΙ IH:5 · PIM ..INl;. K. ι i t3IPI..-IMCi. K. KOHl.MANN · KGOM I .-.-AHWAIr Λ. NIi IT t 37 395 m/pc Spolek pro chemickou a hutni vyrobu, narodni podnik, üsfci nad Labem, CSSR Verfahren zur Vorbereitung von festen brikettenförmigen Raffiniermitteln zum Raffinieren von Aluminium und dessen Legierungen Patentansp r ü c h

1. Verfahren zur Vorbereitung von festen brikettenförmigen Raffiniermitteln zum Raffinieren von Aluminium und dessen Legierungen, dadurch

gek ennü e ichnet, daß Hexachlorbenzol mit
Alkalimetallchloriden in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 0,05 bis 3, vorzugsweise Kaliumchlorid oder Kalium- und Natriumchlorid (1 : l)_f vermischt wird, die auf einen Feuchtigkeitsgehalt von maximal 1 Gew.% Wasser ausgetrocknet wurden, worauf das Gemisch
10

U-LASTHASCSE Λ ■ D-BOOO MÜNCHEN Ol ■ TELEFON (Ot -νγ «iuki/ . Tl IfX O.'j '.»„ίΓ,Ιί CPATHE) . TKLI-KOl -¹IIiRI T< «1 Hf₁Ci'

homogen) isiert und eine Menge von 0,0 5 bis 10 kg desselben einem Druck von 5 bis 150 MPa, vorzugsweise- 20 bis 80 MPa, aiuujpsetsit. wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß das Gemisch zusammen mit einem zusatz von bis zu 20 Gew.% eines Schmelzmittels aus der Gruppe Kctliumf luorid, Natriumfluorid, Calziumfluorid, Kalitimhexafluoroaluminat, Natriumhexafluoroaluminat und deren Gemische mit einem Feucht.igkeitngehalt von maximal 1 Gew.% Wasser homogenisiert wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gek ennze ichnet, daß das Gemisch zusammen mit einem zusatz von bis zu 40 Gew.% Raffiniersubstanzen aus der Gruppe Natrium- und/oder Kaliumkomplexfluoride von Titan, Bor, zirkon, metallischem Titan, einer Legierung von Aluminium mit Titan und/oder Bor, einer Legierung von Aluminium mit Zirkon und deren Gemische mit einem Feuchtigkeitsgehalt von maximal 1 Gew.% Wasser homogenisiert wird,

Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch einem isotaktischon Druck von 20 bis 80 MPa ausgesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das komprimierte Gemisch nach der Entspannung in Aluminiumfolie eingepackt wird.