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Verfahren zur Wiedergewinnung von Aluminium Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Wiedergewinnung von metallischem Aluminium aus feinverteiltem
aluminiumhaltigen Material, z..B. Bohr- und Drehspänen, Abfall oder Resten, wobei
der größere Teil des Aluminiuminhaltes unmittelbar in geschmolzenem Zustande durch
Ausnutzung der bei einer exothermischen Reaktion entstehenden Wärme wiedergewonnen
wird.
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Hauptzweck der Erfindung ist; ein wirtschaftliches Verfahren zur Wiedergewinnung
von Aluminium aus Materialien der obengenannten Art zu schaffen. Ein weiterer Zweck
der Erfindung ist, das Verfahren derart zu gestalten, daß die Wiederge-,vinnung
kontinuierlich erfolgt und @ das wiedergewonnene Aluminium in geschmolzener Form
geliefert wird.
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Gemäß der Erfindung wird Aluminium aus Materialien der obengenannten
Art, die kleine Aluminiumteilchen enthalten, dadurch wiedergewonnen, daß die Ausgangsstoffe
in einer Reaktionskammer mit einer solchen Menge Chlor zur Reaktion gebracht werden,
daß die dabei entwickelte Wärme genügt, um den nicht mit dem Chlor reagierenden
Teil des Aluminiums einzuschmelzen. Die Wärme entsteht durch die exothermische Reaktion
zwischen Aluminium und Chlor. Die Behandlung wird vorzugsweise unter Ausschuß von
Luft durchgeführt, um zu verhindern, daß das entstehende Metall oxydiert wird. Gemäß
der weiteren Erfindung können die durch die Reaktion gebildeten, verhältnismäßig
kleinen Aluminiumkügelchen durch die Knetwirkung beweglicher blockförmiger Körper,
z. B. Backsteine, in der Reaktionskammer ununterbrochen zu einem Körper aus geschmolzenem
Metall vereinigt werden.
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Zwei Ausführungsbeispiele der zur Ausführung des neuen Verfahrens
dienenden Apparatur sind in den beigelegten Zeichnungen schematisch dargestellt.
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Abb. i zeigt in Seitenansicht und teilweise im Schnitt einen Reaktionsapparat
zweckmäßiger Bauart.
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Abb. 2 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform des zur Ausführung des
Verfahrens dienenden Apparates.
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In Abb. i bezeichnet z eine schräg angeordnete drehbare Trommel, die
innen mit einer Auskleidung 2 versehen ist. Diese Auskleidung oder zum mindesten
ihre Innenschicht muß aus feuerfestem Material bestehen. Das Material der Auskleidung
ist so stark wärmeisolierend, daß im Innern der
Trommel eine Temperatur
aufrechterhalten wird, die höher ist als die Schmelztemperatur des Aluminiums. Es
ist vorteilhaft, in der Auskleidung 2- zusätzliches isolierendes Material, z. B.
Infusorienerde, zu verwenden. 3 ist der Reaktionsraum, der in den beigelegten Abbildungen
eine Füllung aus blockförmigem Materia16 zeigt. Die Trommel 1 besitzt Öffnungen
4lund 5, die vergittert sind, um das Ausfallen des beispielsweise aus Backsteinen
bestehenden Materials zu verhindern. In der Nähe des unteren Endes der Trommel ist
eine Abzapföffnung 7 vorgesehen, durch welche das geschmolzene Aluminium von Zeit
zu Zeit abgezapft werden kann. Die Abzapföffnung ist mit einem Deckel 8 versehen,
der durch geeignete Mittel (nicht dargestellt) automatisch betätigt werden kann.
Der Deckel kann aber selbstverständlich auch von Hand geöffnet bzw. geschlossen
werden. Unterhalb der Üffnung 7 ist eine Rinne 9 angeordnet, -über welche das geschmolzene
Aluminium einem Behälter zugeführt werden kann. Die Trommel 1 dreht sich auf Rollen
i o, die mit Drehlagern 11 zusammenwirken. welche auf der Trommel befestigt sind.
Die Umdrehung der Trommel wird durch eine zweckmäßige Antriebsvorrichtung herbeigeführt,
die über das Getriebe 12 auf den Halsteil 13 am oberen Ende der Trommel einwirkt.
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In der Nähe des oberen Endes der Trommel i sind Einrichtungen vorgesehen,
durch welche das aluminiumhaltige Material und das Chlorgas in die Reaktionskammer
3 hineingeführt werden. Das feststehende Gehäuse 14 ist gasdicht mit dem Halsteil
13 verbunden. Die gasdichte Verbindung besteht in der Hauptsache aus der Dichtung
15 und der Stopfbüchse 16. Das Gehäuse 14 ist mit einem nach oben gerichteten Teil
17 und einem Trichter 18 versehen. Im Innern des Gehäuses ist eine hohle Förderschnecke
19 angeordnet, die mittels des Getriebes 2o von einer geeigneten Kraftquelle angetrieben
wird. Das Zuführungsrohr 21 für das Chlorgas ist durch eine zweckmäßige Packung
22 gasdicht mit der Förderschnecke i9 verbunden. Das der Reaktionskammer 3 zugewandte
Ende des Rohres 21 kann aus Kieselsäure oder einem anderen hitzebeständigen Material
bestehen.
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Am unteren Ende der Trommel i ist ein röhrenförmiger Teil 23 befestigt,
der gasdicht in das Gehäuse 24. eingeführt ist, dessen Boden einen schwenkbaren
Deckel 25 besitzt. Das Gehäuse 24 ist durch den Teil 26 mit einem Kondensator
27 verbunden, der eine isolierende Wand 28 besitzen kann, um zu ermöglichen, daß
nur die wenig flüchtigen, unerwünschten Reaktionsprodukte kondensiert werden. Der
Kondensator 27 ist durch eine Leitung 29 mit einem zweiten Kondensator 30 verbunden,
und dieser ist wiederum über ein Rohr 3 i an den Kondensator 32 angeschlossen, der
mit einem Auslaßrohr versehen ist.
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Die in Abb. 2 gezeigte Ausführungsform des Apparates arbeitet nach
dem Gegenstromprinzip und besitzt mehrere Reaktionskammern sowie mehrere Abzapföffnungen,
durch welche das geschmolzene Aluminium abgezapft werden kann. Gemäß Abb. 2 ist
eine Trommel 34 mit Drehlagern 35 versehen, die sich auf Rollen 36 drehen. Die Trommel
34 ist mit einer isolierenden Auskleidung 37 versehen und weist eine durchlochte
Trennwand 38 auf, die die Trommel in zwei Reaktionskammern 39 und 40 teilt. Die
Abbildung zeigt in jeder Kammer eine Füllung 41 aus blockförmigem Material. Die
Öffnung 4.2 in der Trennwand °'38 sowie die Üffnungen 43 und 44 in den Enden der
Trommel sind vergittert, um zu verhindern, daß das Material 41 aus den Kammern herausfällt.
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Die Zopflöcher 45 und 46 in den Kammern 39 und 40 sind auf der Außenseite
der Trommel mit Deckeln 47 und 48 versehen, die von Hand oder durch selbsttätig
wirkende Mittel bedient werden können.
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Der Antrieb der Trommel erfolgt durch geeignete Mittel, die auf das
Getriebe 49 einwirken, welches mit dem Halsteil 5o am oberen Ende der Trommel verbunden
ist.
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Aluminiumhaltiges Material wird in den Trichter 51 eingefüllt und
gelangt durch den nach oben gerichteten Teil 52 und das feststehende Gehäuse 53
in das Innere der Trommel. Das Gehäuse 53 ist gasdicht mit dem oberen Trommelende
verbunden. Im Gehäuse 53 ist eine hohle Förderschnecke 54 angeordnet, die die Trommel
mit Material speist. Die Geschwindigkeit der Förderschnecke, die mittels des Getriebes
55 angetrieben wird, kann nach Belieben geregelt werden. Die Verlängerung 56 der
Förderschnecke 54 ist mit einem Hohlkörper 57 verbunden und steht über die Leitung
58 mit dem Kondensator 59 in Verbindung. Von diesem Kondensator führt wieder eine
Leitung 6o zum Kondensator 61, der mit einem Auslaßrohr 62 versehen ist. Die Förderschnecke
54 ist gasdicht mit dem Gehäuse 53 und dem Teil 57 verbunden, um zu verhindern,
daß Luft in die Trommel 34 eindringt.
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Am unteren Ende der Trommel 34 ist ein rohrförmiger Teil 63 befestigt,
der gasdicht mit dem Auslaßgehäuse 64. verbunden ist. Der Teil 64. ist mit einem
schwenkbaren Deckel 65 versehen. Ein Chlorzufuhrrohr 66 erstreckt sich durch den
Teil 64. und dringt bis in das untere Ende derTrommel 34 hinein. Das innere Ende
des Rohres 66 kann aus Kieselsäure oder
einem anderen 'hitzebeständigen
Material bestehen.
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Bei der Ausführung des Verfahrens in dem in Abb. z dargestellten Apparat
wird aluminiumhaltiges Material in zerkleinertem Zustande (z. B. Bohr- und Drehspäne,
Abfall, Reste) in den Trichter 18 gefüllt. Das Material sinkt in das Gehäuse 14
hinein und wird mit geeigneter Geschwindigkeit in die umlaufende Trommel r hineingefordert.
Gleichzeitig wird Chlor durch das Rohr 21 eingelassen. Bei Beginn der Behandlung
wird die Reaktionskammer auf wenigstens 2oo° C erhitzt, damit die Reaktion zwischen
Aluminium und Chlor verhältnismäßig rasch stattfinden kann. Das Verhältnis des Chlors
zuzn metallischen Aluminiuminhalt des behandelten Materials ist zweckmäßig derart
bemessen, daß mindestens 5 °/o des Aluminiuminhalts in Aluminiumchlorid umgewandelt
wird, damit die Reaktion so viel exothermische Wärme erzeugt, daß die Temperatur
in der Reaktionskammer über dem Schmelzpunkt des Aluminiums liegt. Das Verhältnis
des Chlors zum Aluminium kann selbstverständlich innerhalb weiter Grenzen geändert
werden und richtet sich vornehmlich nach der Menge von Aluminiumchlorid, die man
als N ebenprodukt zu erzeugen wünscht.
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Durch die Knetwirkung der Blöcke 6 wird das aluminiumhaltige Material
gründlich über den Reaktionsraum verteilt, es werden immer neue Flächen der Reaktionswirkung
ausgesetzt. Da das Chlor einen langen Weg durch die Reaktionskammer bzw. durch die
in derselben vorhandenen kleinen Körper zurücklegen muß, findet eine gründliche
und verhältnismäßig gleichmäßige Reaktion in der Kammer statt, so daß die exothermische
Wärme gleichförmig verteilt wird. Die blockförmigen Körper 6 üben ferner eine weitere
wichtige Wirkung aus, indem sie gewissermaßen die geschmolzenen Aluminiumteilchen
derart reiben, daß sie sich zu einer zusammenhängenden Masse vereinigen, die am
unteren Ende der Trommel in gewünschten Zwischenräumen durch das Loch 7 abgezapft
werden kann. Das abgezapfte Aluminium kann unmittelbar in Barren gegossen oder mit
anderen Materialien legiert werden.
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Das nach der Reaktion zurückbleibende Material- verläßt die Trommel
durch ihr unteres Ende und kann durch die Abflußkammer 24 entfernt werden.
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Da das aluminiumhaltige Material oft Verunreinigungen, z. B. Zinn,
Blei, Eisen oder andere Metalle, enthält, können neben dem gasförmigen Aluminiumchlorid
Chloride der obenerwähnten Metalle entstehen. Die zuletzt erwähnten Chloride sind
gewöhnlich weniger flüchtig als das Aluminiumchlorid. Die durch die Reaktion entstehenden
Chloride, die bei der in der Reaktionskammer herrschenden Temperatur gasförmig sind,
verlassen die Reaktionskammer durch das untere Ende der Trommel und gelangen in
den Kondensator 27, in dem die weniger flüchtigen Produkte, z. B. Blei- und Kupferchloride,
sich ausscheiden können und durch die Kammer 24 entfernt werden. Die zurückbleibenden
Produkte, z. B. Aluminiumchlorid und Eisenchlorid, werden durch die Kondensatoren
3o und 32 geleitet, wobei das Eisenchlorid zuerst kondensiert. Das reine Aluminiumchlorid
kann im zweiten Kondensator 32 wiedergewonnen werden, und die restierenden nicht
kondensierten Produkte verlassen den Apparat durch das Rohr 33. Die in den Behältern
3o und 32 kondensierten Chloride können durch die unteren Enden -der Behälter entfernt
werden.
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Bei dem in Abb. 2 gezeigten Apparat unterscheidet sich die Behandlung
von dem oben beschriebenen Verfahren im wesentlichen dadurch, daß die Materialien
im Gegenstrom durch den Apparat geführt werden. Das aluminiumhaltige Material wird
in den Trichter 51 gefüllt und wird von der hohlen Förderschnecke 54 in die Reaktionskammer
39 am oberen Ende der Trommel 34 hineingefordert. Das Chlor wird durch das Rohr
66 in die Reaktionskammer 40 hineingeleitet. Das frische Chlorgas wird somit mit
dem. fast vollständig ausgenutzten aluminiumhaltigen Material in Reaktion treten,
während das frische Aluminiummaterial in der oberen Kammer mit dem schon zum Teil
verbrauchten Chlorgas reagiert. Durch diese Anordnung wird eine etwas wirksamere
Reaktion erzielt. Der Reaktionsraum ist in zwei Kammern 39 und 40 unterteilt, und
das in jeder Kammer gebildete geschmolzene Aluminium wird durch eine besondere öffnung
abgezapft. In Abb. 2 sind die Abzapföffnungen mit 45 und 46 bezeichnet. Die gasförmigen
Reaktionsprodukte, d. h. das Aluminiumchlorid und die Chloride der Verunreinigungen,
verlassen das obere Ende der Reaktionskammer und gelangen durch die hohle Förderschnecke
54 in die Kondensationsbehälter 59 und 61. Der in Abb. r gezeigte isolierte erste
Kondensationsbehälter 27 ist bei dem in Abb. 2 dargestellten Apparat nicht vorhanden.
Wenn das aluminiumhaltige Material eine derartige Zusammensetzung hat, daß nur wenige
flüchtige gasförmige Verunreinigungen entstehen, kann der erste Kondensator fortgelassen
werden.
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Die Rückstände verlassen die Trommel an ihrem unteren Ende und können
durch die Kammer 64 entfernt werden.
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Durch die Erfindung ist ein Verfahren geschaffen worden, mittels welchem
der größere
Teil des Aluminiuminhaltes aluminiumhaltiger Materialien
in der Form von geschmolzenem Aluminium wiedergewönnen @ werden kann, während der
Rest des Aluminiums- in der Form eines wertvollen Nebenproduktes gewonnen wird.
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Die Behandlung gemäß der Erfindung weist wirtschaftlich sehr große
Vorteile auf. Es ist selbstverständlich auch sehr vorteilhaft, daß das Aluminium
in geschmolzenem Zustande erhalten wird und daß es möglich ist, das Verfahren mittels
der Eigenwärme der Reaktion durchzuführen.
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Das neue Verfahren ermöglicht in einfachster Weise Materialien. zu
behandeln; die metallisches Aluminium in der Form von äußerst kleinen Teilchen enthalten.
Der Aluminiuminhalt dieser Materialien wird gemäß der Erfindung geschmolzen und
zu einer Masse vereinigt, die aus geschmolzenem Aluminium besteht. Es ist selbstverständlich
auch von Vorteil, daß das Aluminium unmittelbar in geschmolzenem Zustande wiedergewonnen
wird.