DE602005006254T2

DE602005006254T2 - Verfahren zur reinigung eines schmelzflüssigen metalls

Info

Publication number: DE602005006254T2
Application number: DE602005006254T
Authority: DE
Inventors: Paul Alexander De Vries
Original assignee: Aleris Switzerland GmbH
Current assignee: Aleris Switzerland GmbH
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2005-02-17
Publication date: 2009-06-25
Anticipated expiration: 2025-02-18
Also published as: CN1997762A; CA2558104C; BRPI0508973A; AU2005229082B2; CN100406594C; US20080000326A1; ZA200607288B; EP1727917B1; JP5184075B2; WO2005095658A1; EP1727917A1; US7531023B2; ES2304009T3; JP2007529625A; CA2558104A1; DE602005006254D1; ATE393245T1; AU2005229082A1; NZ549497A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen eines geschmolzenen Metalls, das ein Fremdelement oder mehrere Fremdelemente enthält. Der Begriff Fremdelement wird verwendet, um ein Element anzuzeigen, dessen Konzentration in dem gereinigten Metall verringert sein sollte, da es den Wert davon mindert.
Das Reinigen von Metallen kann wirtschaftlich sehr rentabel sein, da es gestattet, Schrottmetalle, die unterschiedliche Legierungs- oder Fremdelemente und unterschiedliche Mengen der Fremdelemente enthalten können, zu bearbeiten, um eine Standardreinheit und einen höheren wirtschaftlichen Wert wiederzuerlangen.
Es gibt mehrere bekannte Verfahren zum Reinigen eines geschmolzenen Metalls. Ein Beispiel ist die Hoopes-Zelle, wie z. B. in US 1.562.090 offengelegt, wobei Aluminium in einer elektrolytischen Zelle raffiniert wird. Elektrochemische Prozesse für große Mengen von Metall sind jedoch auf Grund des hohen Verbrauchs elektrischer Energie sehr teuer. Darüber hinaus sind außerdem die Kapitalkosten auf Grund der erforderlichen horizontalen Grenzfläche hoch.
Ein anderes Reinigungsverfahren ist fraktionierte Kristallisation, wie z. B. in US 4.273.627 beschrieben, wobei ein untereutektisches geschmolzenes Metall, das ein Fremdelement oder mehrere Fremdelemente enthält, gekühlt wird, um Teilverfestigung zu erreichen. Das geschmolzene Metall wird auf unmittelbar oberhalb einer eutektischen Temperatur gekühlt. Die Kristalle, die sich in dem geschmolzenen Metall bilden, weisen eine reinere Zusammensetzung auf als die des geschmolzenen Metalls, das als ein Ausgangspunkt verwendet wird. Diese Kristalle können dann mit Hilfe einer Fest-Flüssig-Trenntechnik von dem restlichen geschmolzenen Metall getrennt werden. Dieser Prozess hat jedoch den Nachteil, dass, wenn die Anfangskonzentration von Fremdelementen hoch ist, die erzielte Menge gereinigten Metalls relativ gering ist und die Menge erzeugten Nebenprodukts hoch ist. Dies bedeutet, dass das Verfahren fraktionierter Kristallisation z. B. zum Reinigen von Schrott nicht wirtschaftlich durchführbar sein könnte.
Ein alternatives Reinigungsverfahren erfolgt mit Hilfe von Trennung von Fremdelementen, wobei ein übereutektisches geschmolzenes Metall, das ein Fremdelement oder mehrere Fremdelemente enthält, gekühlt wird, um Teilverfestigung zu erreichen. Das geschmolzene Metall wird auf unmittelbar oberhalb einer eutektischen Temperatur gekühlt. Das/die Fremdelement(e) verfestigt/verfestigen sich, um Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, und/oder reine Kristalle eines Fremdelements zu bilden, die dann unter Verwendung einer Fest-Flüssig-Trenntechnik von dem geschmolzenen Metall getrennt werden können. Ein untereutektisches geschmolzenes Metall kann durch das Hinzufügen bestimmter Elemente übereutektisch gemacht werden, wie in US 5.741.348 offengelegt. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass das erzielte flüssige Produkt nicht sehr rein ist und somit von relativ geringem Wert ist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines verbesserten Verfahrens zum Reinigen eines geschmolzenen Metalls, das ein Fremdelement oder mehrere Fremdelemente enthält.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines Prozesses, mit dem eine relativ hohe Ausbeute relativ reinen Metalls erzielt werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist das Bereitstellen eines Prozesses, der zum Reinigen großer Mengen geschmolzenen Metalls, das ein Fremdelement oder mehrere Fremdelemente enthält, verwendet werden kann.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist das Bereitstellen eines wirtschaftlichen Verfahrens zum Reinigen eines geschmolzenen Metalls, das ein Fremdelement oder mehrere Fremdelemente enthält.
Eine oder mehrere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch ein Verfahren zum Reinigen eines geschmolzenen Metalls, das ein Fremdelement oder mehrere Fremdelemente enthält, erreicht, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das geschmolzene Metall auf eine eutektische Temperatur gekühlt wird, um gereinigte Metallkristalle und Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, simultan auszubilden, und dass wenigstens einige der Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, unter Verwendung einer Fest-Fest-Trenntechnik von den gereinigten Metallkristallen getrennt werden.
Der Begriff „Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten" schließt intermetallische Verbindungen ein, die gebildet werden, wenn sich Atome von zwei oder mehr Fremdelementen in bestimmten Verhältnissen verbinden, um Kristalle mit einer Struktur, die sich von der von einem der einzelnen Fremdelemente unterscheidet, und außerdem reine Kristalle eines Fremdelementes zu bilden. Der Begriff „eutektische Temperatur" bezieht sich auf eine Temperatur, bei der sich wenigstens zwei feste Phasen simultan bilden. Eutektische Temperatur bezieht sich somit auf den eutektischen Punkt für ein binäres System und auf eine Temperatur entlang dem eutektischen Tal für ein ternäres System, ein quaternäres System oder ein System höherer Ordnung.
Intermetallische Verbindungen oder reine Kristalle von Elementen, die in dem geschmolzenen Metall vorhanden sind, die aber keine Fremdelemente sind, da ihr Vorhandensein in dem gereinigten Produkt nicht unerwünscht ist, können sich ebenfalls in dem geschmolzenen Metall bilden und müssen nicht von den gereinigten Metallkristallen getrennt werden.
Der Begriff Fest-Fest-Trenntechnik bezieht sich auf eine Technik, um wenigstens eine Art von Feststoff von einer anderen zu trennen.
Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich von den bekannten Verfahren zum Metallreinigen insofern, als das geschmolzene Metall auf eine eutektische Temperatur gekühlt wird, und insofern, als eine Fest-Fest-Trenntechnik verwendet wird, um wenigstens einige der Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, von den gereinigten Metallkristallen zu trennen. Wenn während fraktionierter Kristallisation eine eutektische Temperatur erreicht wird, bilden sich Kristalle, die weniger rein sind als das geschmolzene Metall, das als ein Ausgangspunkt verwendet wird. Dies hat zur Folge, dass der Prozess im Vergleich zu einer Temperatur oberhalb der eutektischen Temperatur bei einer eutektischen Temperatur weniger effizient ist. Wenn während des bekannten Verfahrens zum Trennen von Fremdelementen eine eutektische Temperatur erreicht wird, bilden sich Kristalle, die reiner sind als das geschmolzene Metall, das als ein Ausgangspunkt verwendet wird. Diese Kristalle bilden einen Teil des Nebenprodukts, wodurch der Prozess im Vergleich zu einer Temperatur oberhalb der eutektischen Temperatur bei einer eutektischen Temperatur weniger effizient gemacht wird.
Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass, wenn die Konzentration von Fremdelement(en) in dem geschmolzenen Metall, das dem Reinigungsverfahren der vorliegenden Erfindung zu unterziehen ist, im Wesentlichen höher ist als die Festkörperlöslichkeit des Fremdelementes/der Fremdelemente bei einer eutektischen Temperatur, im Wesentlichen geringer ist als die eutektische Konzentration und der Verteilungskoeffizient geringer als eins ist, das erzielte Produkt konsistent von relativ hoher Reinheit ist und die Menge von erzieltem Produkt relativ hoch ist. Ein Produkt, das in der Form der gereinigten Metallkristalle erzielt wird, enthält im Wesentlichen weniger von dem/den Fremdelement(en) im Vergleich zu der ursprünglich in dem geschmolzenen Metall vorhandenen Konzentration des Fremdelementes/der Fremdelemente und die Menge von Nebenprodukt ist auf ein Minimum verringert. Die Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, enthalten im Wesentlichen mehr von dem/den Fremdelement(en) im Vergleich zu der ursprünglich in dem geschmolzenen Metall vorhandenen Konzentration des Fremdelementes/der Fremdelemente. Der Verteilungskoeffizient ist das Verhältnis der Konzentration des Fremdelementes/der Fremdelemente in den gereinigten Metallkristallen zu der ursprünglich in dem geschmolzenen Metall vorhandenen Konzentration des Fremdelementes/der Fremdelemente. Der Verteilungskoeffizient kann bevorzugt geringer als 0,5 sein oder 0,5 entsprechen oder bevorzugter geringer als 0,25 sein oder 0,25 entsprechen, um größere Mengen reineren Produkts zu erzielen.
Beispiele für Verteilungs- oder Distributionskoeffizienten sind 0,03 für Aluminium, das Eisen als Fremdelement enthält, 0,1 für Aluminium, das Silizium als Fremdelement enthält, und 0,93 für Aluminium, das Mangan als Fremdelement enthält. Das Protokoll des Fourth International Symposium On Recycling Of Metals And Engineered Materials TMS (The Minerals, Metals & Materials Society) 2000, S. 979 bis 991, „Refining Of a 5XXX series aluminium alloy scrap by Alcoa fractional crystallisation process" von All I. Kahveci und Ali Unal listet die Verteilungs- und Distributionskoeffizienten für einige Verunreinigungen bei Aluminium auf.
Im Allgemeinen weist das vorliegende Verfahren eine höhere Ausbeute auf als ein Verfahren fraktionierter Kristallisation, das unmittelbar oberhalb der eutektischen Temperatur betrieben wird, und weist im Vergleich zu einem Verfahren, das Trennung von Fremdelementen umfasst und ebenfalls unmittelbar oberhalb der eutektischen Temperatur durchgeführt wird, eine bessere Produktreinheit auf.
Die vorliegende Erfindung hat außerdem den Vorteil, dass im Gegensatz zu den bekannten Verfahren der fraktionierten Kristallisation und Trennung von Fremdelementen genaue Temperatursteuerung nicht erforderlich ist. Beim Verwenden des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist das System selbstregulierend und hält sich selbst bei eutektischer Temperatur in einem großen Verfestigungsbereich. Eine Festkörperfraktionsmessung, die nicht stringent genau sein muss, kann zum Steuern des Prozesses verwendet werden. Fest- Fest-Trennung wird im Allgemeinen schwierig, wenn die Festkörperfraktion über 30% liegt. Außerdem kann eine Energiemessung zum Steuern des Prozesses verwendet werden.
Es ist möglich und könnte vorteilhaft sein, vor der Anwendung der Fest-Fest-Trenntechnik wenigstens einige der gereinigten Metallkristalle und der Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, im Wesentlichen simultan im Wesentlichen von der Gesamtmenge geschmolzenen Metalls zu trennen. Der Fest-Fest-Trennschritt kann dann erreicht werden, indem z. B. das Gemisch aus gereinigten Metallkristallen und Kristallen, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, zu geschmolzenem Salz mit einer spezifischen Dichte zwischen der der spezifischen Dichten der gereinigten Metallkristalle und der Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, hinzugefügt wird, so dass einige der Kristalle in das Salz hineinsinken, während der Rest auf dem Salz flotiert.
Vorzugsweise wird die Fest-Fest-Trenntechnik ausgeführt, indem die gereinigten Metallkristalle und die Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, in mehrere Fraktionen getrennt werden, wobei das Verhältnis der Konzentration der gereinigten Metallkristalle und der Konzentration der Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, in einer der Fraktionen höher ist als das Verhältnis davon in dem geschmolzenen Metall. Einer der Ströme enthält vorzugsweise wenigstens das Doppelte der ursprünglich in dem geschmolzenen Metall vorhandenen Konzentration des Fremdelementes. Wenn mehr als ein Fremdelement vorhanden ist, kann es erforderlich sein, das geschmolzene Metall, das die gereinigten Metallkristalle und die Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, enthält, in mehr als zwei Fraktionen zu trennen.
Als eine weitere Alternative können wenigstens einige der Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, im Wesentlichen von der Gesamtmenge geschmolzenen Metalls, das gereinigte Metallkristalle enthält, getrennt werden. Vorzugsweise werden wenigstens 30% der Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, im Wesentlichen von der Gesamtmenge geschmolzenen Metalls, das gereinigte Metallkristalle enthält, getrennt. Bei dieser alternativen Ausführung werden die Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, von dem geschmolzenen Metall getrennt, ohne dass außerdem eine signifikante Menge kristallisierten oder geschmolzenen Metalls zusammen mit den Kristallen, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, getrennt wird. Auch wenn es wünschenswert ist, das Einschließen geschmolzenen Metalls beim Trennen der Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, zu vermeiden, ist dies in der Praxis nicht erreichbar. Vorzugsweise ist die Menge geschmolzenen Metalls, die zusammen mit den Kristallen, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, getrennt wird, geringer als die getrennte Menge von Kristallen, die wenigstens ein Fremdelement enthalten. Falls gewünscht, können die gereinigten Metallkristalle dann relativ leicht aus dem verbleibenden geschmolzenen Metall entfernt werden.
Ein bevorzugtes Verfahren für Fest-Fest-Trennung erfolgt unter Verwendung von Zentrifugalkraft. Die Anwendung von Zentrifugalkraft bewegt die Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, und gereinigte Metallkristalle selektiv auf Grund ihres Unterschieds bei Dichte und Größe, so dass ein Teil des geschmolzenen Metalls, der den größten Teil der gereinigten Metallkristalle enthält, von dem Rest des geschmolzenen Metalls getrennt werden kann, der den größten Teil der Kristalle enthält, die wenigstens ein Fremdelement enthalten.
Ein weiteres bevorzugtes Verfahren für Fest-Fest-Trennung erfolgt unter Verwendung eines elektromagnetischen Feldes. Dieses Verfahren verwendet auf vorteilhafte Weise den Umstand, dass Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, weniger leitfähig sind als das geschmolzene Metall, während das geschmolzene Metall weniger leitfähig ist als die gereinigten Metallkristalle. Ein durch einen Magneten erzeugtes elektromagnetisches Feld, das über einen Strom des geschmolzenen Metalls hinweg angewendet wird, das die gereinigten Metallkristalle und Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, enthält, könnte verwendet werden, um den Strom in einen Teil geschmolzenen Metalls, der den größten Teil der gereinigten Metallkristalle enthält, und einen Teil, der den größten Teil der Kristalle enthält, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, zu trennen. Ein solches Verfahren wird z. B. in US 6355085 beschrieben.
Ein anderes bevorzugtes Verfahren für Fest-Fest-Trennung erfolgt unter Verwendung einer Flotationstechnik. Auf Grund des Unterschieds bei Dichte und Teilchengröße zwischen den gereinigten Metallkristallen und den Kristallen, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, weisen die gereinigten Metallkristalle und die Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, unterschiedliche Affinitäten gegenüber Gasblasen auf. Durch Zuführen von Gasblasen zu dem geschmolzenen Metall, das die gereinigten Metallkristalle und die Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, enthält, können die gereinigten Metallkristalle zum Beispiel mit den Gasblasen durch das geschmolzene Metall hindurch zu einer oberen Region des geschmolzenen Metalls getragen werden, während die Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, in einer unteren Region des geschmolzenen Metalls bleiben.
Die vorgenannten Verfahren zum Trennen des geschmolzenen Metalls, das die gereinigten Metallkristalle und Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, enthält, in mehrere Fraktionen, die verschiedene Konzentrationen der Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, enthalten, können einen zusätzlichen Fest-Flüssig-Trennschritt enthalten, um die Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, von dem geschmolzenen Metall zu trennen. Ein solcher Schritt kann z. B. Filtern oder Zentrifugieren umfassen. Da Zentrifugalkraft direkt proportional zu der Masse ist, führt der Unterschied bei der spezifischen Dichte zwischen den Kristallen, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, und dem geschmolzenen Metall im Vergleich zu dem geschmolzenen Metall zu einer unterschiedlichen Zentrifugalkraft, die auf die Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, ausgeübt wird, wobei dies verwendet werden kann, um die Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, von dem geschmolzenen Metall zu trennen.
Ein bevorzugtes Verfahren, um wenigstens einige der Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, im Wesentlichen von der Gesamtmenge geschmolzenen Metalls, das gereinigte Metallkristalle enthält, zu trennen, besteht darin, eine Schicht aus Salz mit einer Schicht des geschmolzenen Metalls, das sowohl die gereinigten Metallkristalle als auch die Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, enthält, in Kontakt zu bringen, indem Einrichtungen verwendet werden, um wenigstens einige der Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, in die Salzschicht hinein zu transportieren, und die gereinigten Metallkristalle von dem geschmolzenen Metall getrennt werden. Die Einrichtungen, um im Wesentlichen alle der Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, mit dem Salz in Kontakt zu bringen, können zum Beispiel Rühreinrichtungen sein. Sobald die Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, mit dem Salz in Kontakt gebracht werden, können sie auf Grund ihrer unterschiedlichen spezifischen Dichte im Vergleich zu dem geschmolzenen Metall und den gereinigten Metallkristallen in dem geschmolzenen Salz zurückgehalten werden. Die gereinigten Metallkristalle werden ebenfalls mit dem Salz in Kontakt gebracht, werden jedoch auf Grund ihrer unterschiedlichen relativen Dichte nicht zurückgehalten. Die Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, können relativ leicht aus dem Salz entfernt werden und die gereinigten Metallkristalle können z. B. durch Filtrierung von dem geschmolzenen Metall getrennt werden. Das Salz weist vorzugsweise einen Schmelzpunkt unterhalb der eutektischen Temperatur auf, bei der der Prozess durchgeführt wird.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist im Besonderen zum Reinigen geschmolzenen Aluminiums geeignet, das wenigstens ein Fremdlegierungselement enthält. Primäraluminiumherstellung aus Aluminiumerz ist sehr energieintensiv und teuer, was Wiederverwertung rentabler macht. Jedoch ist es unter Verwendung der Verfahren zum Metallreinigen nach dem Stand der Technik oftmals immer noch nicht wirtschaftlich rentabel, Aluminiumschrott zu reinigen, ohne relativ reines Primäraluminium zu dem Schrott hinzuzufügen, um das/die vorhandene(n) Fremdelement(e) wirksam zu verdünnen. Unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung können große Mengen von Aluminiumlegierungsschrott kostengünstig gereinigt werden, ohne dass das Hinzufügen großer Mengen reinen Primäraluminiums erforderlich ist.
Die vorliegende Erfindung kann vorteilhaft verwendet werden, um ein Fremdelement oder mehrere Fremdelemente, wie Eisen, Silizium, Kupfer, Mangan und Magnesium, zu entfernen, die oft in schwankenden Mengen in Aluminiumlegierungsschrott vorhanden sind.
Die vorliegende Erfindung kann außerdem vorteilhaft bei einem kontinuierlichen Prozess angewendet werden, so dass die gereinigten Metallkristalle und Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, kontinuierlich gebildet und getrennt werden. Durch kontinuierliches Zuführen geschmolzenen Metalls oberhalb der eutektischen Temperatur zu geschmolzenem Metall, das bereits auf die eutektische Temperatur gekühlt worden ist und in dem Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, bereits gebildet worden sind, und Halten der Temperatur des geschmolzenen Metalls auf der eutektischen Temperatur werden Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, zu größerem Wachstum angeregt. Dies kommt daher, weil die Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten und bereits in dem geschmolzenen Metall vorhanden waren, als Kristallisationszentren für die Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, wirken, die sich aus dem nachfolgend hinzugefügten geschmolzenen Metall bilden. Je größer die Größe der Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, ist, desto relativ leichter ist es, sie von den Kristallen gereinigten Metalls zu trennen. Sowohl die gereinigten Metallkristalle als auch die Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, können zu Größen wachsen, die größer als 50 μm sind und bis zu 200 μm groß sind.
Vorzugsweise wird das geschmolzene Metall, das ein Fremdelement oder mehrere Fremdelemente enthält, einem Prozess fraktionierter Kristallisation und einer Fest-Flüssig-Trenntechnik unterzogen, bevor das verbleibende geschmolzene Metall auf eine eutektische Temperatur gekühlt wird, um gereinigte Metallkristalle und Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, simultan auszubilden. Indem das geschmolzene Metall, das ein Fremdelement oder mehrere Fremdelemente enthält, einem Prozess fraktionierter Kristallisation und einer Fest-Flüssig-Trenntechnik unterzogen wird, wird eine große Menge der gereinigten Aluminiumkristalle von dem verbleibenden geschmolzenen Metall getrennt, bevor es auf die eutektische Temperatur gekühlt wird. Die Kristalle, die ein Fremdelement oder mehrere Fremdelemente enthalten und sich bei einer eutektischen Temperatur bilden, sind nicht auf eine Kristallmatrix beschränkt, was bedeutet, dass sich größere Kristalle, die ein Fremdelement oder mehrere Fremdelemente enthalten, bilden können. Größere Kristalle sind unter Verwendung einer Fest-Fest-Trenntechnik einfacher zu trennen. Das Unterziehen des geschmolzenen Metalls, das ein Fremdelement oder mehrere Fremdelemente enthält, einem Prozess fraktionierter Kristallisation und einer Fest-Flüssig-Trenntechnik, bevor das verbleibende geschmolzene Metall auf eine eutektische Temperatur gekühlt wird, kann außerdem in Situationen verwendet werden, in denen die Konzentration eines Fremdelementes/von Fremdelementen in dem geschmolzenen Metall, das dem Reinigungsverfahren nach Anspruch 1 zu unterziehen ist, anfänglich geringer ist als die Festkörperlöslichkeit des Fremdelementes/der Fremdelemente bei einer eutektischen Temperatur. Nach der Bildung und Trennung der gereinigten Metallkristalle kann die Konzentration von Fremdelementen in dem verbleibenden geschmolzenen Metall größer sein als die Festkörperlöslichkeit des Fremdelementes/der Fremdelemente bei eutektischer Temperatur und kann dann mit dem in Anspruch 1 dargelegten Verfahren wirksam gereinigt werden.
Das Unterziehen des geschmolzenen Metalls, das ein Fremdelement oder mehrere Fremdelemente enthält, einem Prozess fraktionierter Kristallisation und einem Fest-Flüssig-Trennschritt, bevor das verbleibende geschmolzene Metall auf eine eutektische Temperatur gekühlt wird, wird am bevorzugtesten bei einem diskontinuierlichen Prozess oder Chargenprozess verwendet.
Das geschmolzene Metall, das ein Fremdelement oder mehrere Fremdelemente enthält und nach dem Fest-Fest-Trennschritt verbleibt, wird vorzugsweise einem Prozess fraktionierter Kristallisation und einer Fest-Flüssig-Trenntechnik unterzogen. Dies erhöht die Reinheit des Produkts weiter.
Bevorzugter wird das geschmolzene Metall, das ein Fremdelement oder mehrere Fremdelemente enthält und nach der Fest-Flüssig-Trenntechnik verbleibt, dann auf eine eutektische Temperatur gekühlt, um gereinigte Metallkristalle und Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, simultan auszubilden und wenigstens einige der Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, werden dann unter Verwendung einer Fest-Fest-Trenntechnik von den gereinigten Metallkristallen getrennt. Dadurch wird die Menge von Nebenprodukt, das durch den Prozess erzeugt wird, weiter verringert.

Tabelle 1 zeigt den theoretischen Vorteil, der im Vergleich zu der Verwendung fraktionierter Kristallisation zum Reinigen des Aluminiums erzielt werden kann, wenn die vorliegende Erfindung verwendet wird, um 100 kg geschmolzenes Aluminium, das 0,5 Gew.-% Fe enthält, zu reinigen. Tabelle 1

		AL [Gew.-%]	Fe [Gew.-%]	Masse [kg]
Eingang		99,5	0,5	100
Fraktionierte Kristallisation	Produkt in Form von gereinigten Al-Kristallen	99,95	0,05	76
Fraktionierte Kristallisation	Nebenprodukt in Form von flüssigem Al und Fe	98,1	1,9	24
Verfahren der Erfindung	Produkt in Form von gereinigten Al-Kristallen	99,95	0,05	99
Verfahren der Erfindung	Nebenprodukt in Form von Kristallen, die Fe enthalten	59	41	1

Wie aus der Tabelle 1 ersichtlich ist, führt das Verfahren der vorliegenden Erfindung zu einer größeren Menge gereinigten Produkts aus gereinigten Metallkristallen als das Verfahren fraktionierter Kristallisation (d. h. 99 kg im Vergleich zu 76 kg), auch wenn der Fe-Gehalt in den gereinigten Metallkristallen bei beiden Verfahren der gleiche ist. Bei Verwendung des Verfahrens fraktionierter Kristallisation enthält das Nebenprodukt weitaus mehr Aluminium als das Nebenprodukt, das bei Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung erzeugt wird.
Sowohl die gereinigten Metallkristalle, die unter Verwendung fraktionierter Kristallisation erzielt werden, als auch die gereinigten Metallkristalle, die unter Verwendung des Verfahrens der Erfindung erzielt werden, können einen Fe-Anteil von lediglich 0,05 Gew.-% enthalten, da dies die Festkörperlöslichkeit von Fe in Aluminium bei der eutektischen Temperatur ist. Wenn jedoch das Verfahren fraktionierter Kristallisation verwendet wird, ist die maximale Menge von Eisen, die in dem flüssigen Nebenprodukt vorhanden sein kann, 1,9 Gew.-%, da dies die eutektische Konzentration von Eisen in Aluminium ist. Bei Verwendung des Verfahrens der Erfindung kann das erzielte Nebenprodukt theoretisch bis zu 41 Gew.-% Fe enthalten, da dies die Konzentration von Eisen in den intermetallischen Al₃Fe-Verbindungen ist, die gebildet werden.

Tabelle 2 zeigt den Vorteil, der im Vergleich zu der Verwendung des Trennens von Kristallen, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, zum Reinigen des Aluminiums erzielt wird, wenn die vorliegende Erfindung verwendet wird, um 100 kg geschmolzenes Aluminium, das 3,0 Gew.-% Fe enthält, zu reinigen. Tabelle 2

		AL [Gew.-%]	Fe [Gew.-%]	Masse [kg]
Eingang		97,0	3,0	100
Trennung von Fremdelementen	Produkt in Form von gereinigten Al-Kristallen	98,1	1,9	97
Trennung von Fremdelementen	Nebenprodukt in Form von Kristallen, die Fe enthalten	59	41	3
Erfindung Verfahren der	Al-Kristallen Produkt in Form von gereinigten	99,95	0,05	93
Erfindung Verfahren der	Nebenprodukt in Form von Kristallen, die Fe enthalten	59	41	7

Wie aus der Tabelle 1 ersichtlich ist, ergibt, wenn das zugeführte geschmolzene Metall aus übereutektischer Zusammensetzung ist, das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung weniger Produkt (93 kg je 100 kg im Gegensatz zu 97 kg), aber der Eisengehalt in den gereinigten Aluminiumkristallen kann erheblich geringer sein als die Mindestmenge von Eisen in dem geschmolzenen Aluminiumprodukt, die erreicht werden kann, wenn das Verfahren zum Trennen von Fremdelementen verwendet wird. Somit ergibt das Verfahren der vorliegenden Erfindung insgesamt ein wirtschaftlich wertvolleres Produkt, auch wenn die erreichbare Mindestmenge von Nebenprodukt größer ist als die, die unter Verwendung des Verfahrens zum Trennen von Fremdelementen erreicht werden kann. Wenn die Fremdelemente herausgetrennt werden, entspricht maximal erzielbare Reinheit des Produkts ungefähr der eutektischen Konzentration von Eisen in Aluminium, d. h. 1,9 Gew.-% Fe.
Die vorliegende Erfindung kann außerdem mit ternären Systemen verwendet werden, wie z. B. Aluminium, das sowohl Fe als auch Si enthält.
Das folgende Beispiel berücksichtigt 100 kg Aluminium, das 0,5 Gew.-% Fe und 0,5 Gew.-% Si enthält. Die folgenden Ergebnisse werden unter Verwendung von Factsage^TM-Software und der Thermotech Al-Data-Datenbank erzielt. Bei allen Temperaturen wird Gleichgewicht angenommen.
Es wird die Verfestigung des Metalls von dem vollständig geschmolzenen Zustand bei 660°C zu dem vollständig verfestigten Zustand bei 600°C berücksichtigt. Gereinigte Aluminiumkristalle (AL-fcc) beginnen bei 655,8°C, sich zu bilden. Diese Kristalle enthalten anfänglich 0,01 Gew.-% Fe und 0,05 Gew.-% Si und sind deutlich weitaus reiner als die Flüssigkeit.
Die Verfestigung von Al₃Fe beginnt bei 644,9°C. Dies ist der Beginn des Bereichs von Temperaturen, die in der vorliegenden Anmeldung als eutektisch bezeichnet werden. Bei 644,9°C enthalten die gereinigten Aluminiumkristalle 0,04 Gew.-% Fe und 0,16 Gew.-% Si. Die Menge von Fe und Si in den gereinigten Aluminiumkristallen hat sich erhöht, da sich bereits eine erhebliche Menge (76 kg) Aluminium, das praktisch kein Fe oder Si enthält, aus dem geschmolzenen Metall heraus verfestigt hat, das unreiner geworden ist und 1,9 Gew.-% Fe und 1,6 Gew.-% Si enthält.
Wenn die Verfestigung von Al₃Fe bei 644,9°C beginnt, enthalten die Al₃Fe-Kristalle 40,8 Gew.-% Fe und 0,25 Gew.-% Si. Sie können als hoch unrein an Fe erachtet werden und die Erfindung verfolgt das Ziel, solche Kristalle von den gereinigten Aluminiumkristallen zu trennen. Unmittelbar oberhalb von 630,6°C enthalten die Al₃Fe-Kristalle immer noch 40,8 Gew.-% Fe, aber der Si-Gehalt hat sich auf 0,7 Gew.-% erhöht. Die gereinigten Aluminiumkristalle enthalten in dieser Phase 0,04 Gew.-% Fe und 0,4 Gew.-% Si, wobei dies immer noch reiner ist als das ursprüngliche geschmolzene Aluminium.
Zwischen den Temperaturen von 644,9°C und 630,6°C werden weitere 20,5 kg gereinigte Aluminiumkristalle gebildet. Die Gesamtmenge gereinigter Aluminiumkristalle ist 96,5 kg. Das verbleibende flüssige Metall beträgt lediglich 2,5 Gew.-% des Systems.
Bei 630,6°C beginnt ein anderes Kristall AlFeSi-α, sich zu bilden. Diese Kristalle enthalten 19 Gew.-% Fe und 10 Gew.-% Si und sind daher hoch unrein. Die Trennung dieser Kristalle von den gereinigten Aluminiumkristallen führt somit außerdem zur Reinigung. Während dieses Kristallisationsschrittes ändert sich die Temperatur nicht und in dieser Hinsicht verhält sich die Verfestigung wie die Verfestigung eines reinen Metalls, d. h. an einem Verfestigungspunkt, oder eines eutektischen binären Metalls. Dieser Punkt ist der ternäre eutektische Punkt. An diesem Punkt über einen Nulltemperaturbereich verfestigen sich die verbleibenden 2,5 Gew.-% der Masse.

Das Vorgenannte wird in Tabelle 3 zusammengefasst. Tabelle 3

Temperaturbereich (°C)	Gereinigte Al-Kristalle (kg)	Al₃Fe-Neben-Produkt (kg)	AlFeSi-α-Nebenprodukt (kg)	Flüssigkeit (kg)
655,8–644,9	75	0	0	25
644,9–630,6	96,5	1,0	0	2,5
630,6	98,64	0,22	1,14	0

Zur Vereinfachung wird angenommen, dass die Nebenprodukte vollständig von den gereinigten Aluminiumkristallen getrennt werden können, und Tabelle 4 zeigt das Nettoergebnis des Prozesses. Tabelle 4

Produkt Nebenprodukt 1 Nebenprodukt 2 Netto-Nebenprodukt

Gesamt (kg) 98,64 0,22 1,14 1,36

%Fe 0,04 41 19 34

%Si 0,4 0,7 10 7
Bei einem erfindungsgemäß durchgeführten Chargenprozess bilden, soweit keine speziellen Vorkehrungen getroffen werden, die 75 Gew.-% festes Aluminium, das sich zwischen 655,8 und 644,9°C bildet, dann eine feste Matrix, in der keine turbulente Flüssigkeitsbewegung möglich ist. Nach weiterem Kühlen ist das Nebenprodukt aus Kristallen, die Fe oder Fe und Si enthalten, sehr kleine Kristalle. Kleine Kristalle sind schwieriger von den gereinigten Aluminiumkristallen zu trennen.
Die gereinigten Aluminiumkristalle, die zwischen 655,8 und 644,9°C gebildet werden, können z. B. durch fraktionierte Kristallisation und einen Fest-Flüssig-Trennschritt aus dem geschmolzenen Aluminium entfernt werden. Das verbleibende geschmolzene Aluminium wird dann in der Nähe des eutektischen Tals liegen. Wenn alle Kristalle aus dem geschmolzenen Aluminium entfernt sind, ist die weitere eutektische Verfestigung von zwei Phasen nicht geometrisch in einer Kristallmatrix begrenzt, wobei dies bedeutet, dass sich größere Kristalle bilden können. Dies ist im Besonderen der Fall, wenn die Flüssigkeit gerührt wird. Die Bildung größerer Kristalle bedeutet, dass Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement, wie z. B. Fe, enthalten und die dichter sind als Aluminium, selektiv aus dem geschmolzenen Aluminium entfernt werden können, wobei ein Schlamm aus eutektischer Flüssigkeit und gereinigten Kristallen aus Aluminium zurückbleibt. Der Schlamm kann dann unter Verwendung einer Fest-Flüssig-Trenntechnik getrennt werden, während die verbleibende eutektische Flüssigkeit wieder in den Kristallierer hinein zirkuliert werden kann.
Der Prozess kann außerdem kontinuierlich in einem kontinuierlichen Kristallierer durchgeführt werden, der z. B. einen Kühlbehälter umfasst. Geschmolzenes Aluminium, das ein Fremdelement oder mehrere Fremdelemente enthält, wird in dem Behälter auf eine eutektische Temperatur gekühlt, um gereinigte Aluminiumkristalle und Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, simultan auszubilden. Die Festkörperfraktion der Inhalte des Behälters wird im Wesentlichen bei z. B. 10% gehalten. Sobald die Festkörperfraktion höher als 10% wird, wird das Kühlen verringert, und sobald die Festkörperfraktion unter 10% fällt, wird das Kühlen erhöht. Die gereinigten Aluminiumkristalle und die Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, werden simultan mit einer Rate, die der Bildungsrate entspricht, aus dem geschmolzenen Aluminium entfernt. Die Kristalle bilden sich nach der in der obigen Tabelle 4 angegebenen Massebilanz. Dies bedeutet, dass, auch wenn die Zusammensetzung in dem Behälter eutektisch ist und eutektisch bleibt, die Zusammensetzung des kontinuierlichen Eingangs geschmolzenen Aluminiums, das ein Fremdelement/Fremdelemente enthält, bestimmt, wie viel Produkt und Nebenprodukt gebildet werden.
Es ist zu beachten, dass innerhalb eines recht großen eutektischen Temperaturbereiches weitere Auswahlen getroffen werden können, um die Größe, Form und Zusammensetzung des Nebenproduktes zu optimieren.
Die vorgenannten Berechnungen zeigen, dass aus 100 kg Aluminium, das 0,5 Gew.-% Fe und 0,5 Gew.-% Si enthält, die Erfindung eine sehr hohe potenzielle Ausbeute von 98,64 kg Produkt ergibt, das lediglich 0,04 Gew.-% Fe enthält und einen leicht verringerten Si-Gehalt von 0,4 Gew.-% aufweist.
Das erzielte Aluminiumlegierungsprodukt, das 0,04 Gew.-% Fe und 0,4 Gew.-% Si enthält, kann mit Hilfe wenigstens eines Schrittes fraktionierter Kristallisation, der außerdem einen nahezu eutektischen flüssigen Abfall ergibt, weiter gereinigt werden und kann bei dem Prozess der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Die Erfindung wird nun mit Bezugnahme auf die folgenden zeichnerischen Darstellungen der Erfindung in den 1 bis 3 dargestellt.
In 1 zeigt das Bezugszeichen 1 die Zufuhr eines Metalls, das wenigstens ein Fremdelement enthält, vorzugsweise in geschmolzener Form zu einem ersten Prozessbehälter 2 an. In dem Prozessbehälter 2 wird das geschmolzene Metall auf die eutektische Temperatur gekühlt, um gereinigte Metallkristalle und Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, simultan auszubilden. Das Bezugszeichen 3 zeigt die Zufuhr geschmolzenen Metalls, das gereinigte Metallkristalle und Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, enthält, zu einem weiteren Prozessbehälter 4 an, in dem das geschmolzene Metall, das die gereinigten Metallkristalle und Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, enthält, in mehrere Fraktionen getrennt wird, die verschiedene Konzentrationen der Kristalle enthalten, die wenigstens ein Fremdelement enthalten. Das Trennen des geschmolzenen Metalls, das die gereinigten Metallkristalle und Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, enthält, in mehrere Fraktionen kann in dem gleichen Behälter, in dem die Kristallisation eintritt, durchgeführt werden. Das Trennen kann unter Verwendung einer Zentrifuge, die die Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, und die gereinigten Metallkristalle auf Grund ihrer unterschiedlichen Dichte selektiv bewegt, oder unter Verwendung eines elektromagnetischen Feldes, das die Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, und die gereinigten Metallkristalle auf Grund des Unterschieds der Leitfähigkeit zwischen ihnen selektiv bewegt, oder unter Verwendung einer Flotationstechnik durchgeführt werden, die die Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, und die gereinigten Metallkristalle auf Grund ihrer unterschiedlichen Affinitäten gegenüber Gasblasen selektiv bewegt. Das Bezugszeichen 5 zeigt das Entfernen des geschmolzenen Metalls an, das eine geringere Konzentration der Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, und eine höhere Konzentration der gereinigten Metallkristalle enthält. Das geschmolzene Metall kann als ein Endprodukt zugeführt werden oder alternativ können die gereinigten Metallkristalle in dem Prozessschritt 8 von dem geschmolzenen Metall getrennt und als ein Endprodukt 9 zugeführt werden, während das geschmolzene Metall 10 erneut in den ersten Prozessbehälter 2 eingeleitet wird. Das Wiederverwerten des geschmolzenen Metalls führt zu dem Vorteil, dass die Nebenprodukte aus dem Prozess auf ein Minimum verringert werden. Das Bezugszeichen 6 zeigt den Transport des geschmolzenen oder festen Metalls, das eine höhere Konzentration der Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, enthält, zu einem dritten Prozessbehälter 7 an, in dem die meisten der Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, z. B. unter Verwendung von Filtern oder Zentrifugieren von dem geschmolzenen Metall getrennt werden oder auf andere Weise von dem Metall getrennt werden können, sobald es sich verfestigt hat. Das verbleibende geschmolzene Metall 10' kann als ein Endprodukt erachtet werden oder kann erneut in den ersten Prozessbehälter 2 eingeleitet werden, wenn die in dem geschmolzenen Metall verbleibende Menge von Kristallen, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, als zu hoch erachtet wird. Das Wiederverwerten des geschmolzenen Metalls führt außerdem zu dem Vorteil, dass die Nebenprodukte 25 aus dem Prozess auf ein Minimum verringert werden.
Das Bezugszeichen 11 in 2 zeigt die Zufuhr eines Metalls, das wenigstens ein Fremdelement enthält, vorzugsweise in geschmolzener Form zu einem ersten Prozessbehälter 12 an. In dem Prozessbehälter 12 wird das geschmolzene Metall mit der eutektischen Temperatur gekühlt, um gereinigte Metallkristalle und Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, simultan auszubilden. Die Mehrheit gereinigter Metallkristalle und die Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, werden nachfolgend im Wesentlichen simultan im Wesentlichen von der Gesamtmenge geschmolzenen Metalls getrennt. Das Bezugszeichen 13 zeigt den Transport der gereinigten Metallkristalle und der Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, an, die im Wesentlichen aus der Gesamtmenge des geschmolzenen Metalls entfernt worden sind. Die gereinigten Metallkristalle und die Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, werden in dem Prozessschritt 15 voneinander getrennt. Der Prozessschritt 15 kann das Hinzufügen des Gemisches aus gereinigten Metallkristallen und Kristallen, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, zu geschmolzenem Salz mit einer spezifischen Dichte zwischen der der spezifischen Dichten der gereinigten Metallkristalle und der Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, umfassen, so dass einige der Kristalle in das Salz hineinsinken, während der Rest auf dem Salz flotiert. Das geschmolzene Metall 14 kann als ein Endprodukt erachtet werden oder kann erneut in den Prozessbehälter 12 eingeleitet werden, um einen Teil des Metalls, das wenigstens ein Fremdelement enthält, in dem Behälter 12 zu bilden, um dadurch dazu beizutragen, die durch den Prozess erzeugten Nebenprodukte auf ein Minimum zu verringern.
In 3 zeigt das Bezugszeichen 21 die Zufuhr eines Metalls, das wenigstens ein Fremdelement enthält, vorzugsweise in geschmolzener Form zu einem Prozessbehälter 22 an. In dem Prozessbehälter 22 wird das geschmolzene Metall mit der eutektischen Temperatur gekühlt, um gereinigte Metallkristalle und Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, simultan auszubilden. Der Prozessbehälter kann außerdem eine Schicht aus geschmolzenem Salz, die sich in Kontakt mit einer Schicht aus dem geschmolzenen Metall befindet, das sowohl die gereinigten Metallkristalle als auch Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, enthält, sowie Einrichtungen enthalten, um im Wesentlichen alle Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, in die Schicht geschmolzenen Salzes hinein zu transportieren. Die Salzschicht, die im Wesentlichen alle Kristalle enthält, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, kann dann von dem geschmolzenen Metall getrennt werden, das gereinigte Metallkristalle enthält, wie durch das Bezugszeichen 23 angezeigt, und die gereinigten Metallkristalle werden außerdem als ein Endprodukt von dem geschmolzenen Metall getrennt, wie durch das Bezugszeichen 24 angezeigt. Das geschmolzene Metall kann in dem Prozessbehälter zurückgehalten werden.

Claims

Verfahren zum Reinigen eines geschmolzenen Metalls, das ein Fremdelement oder mehrere Fremdelemente enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das geschmolzene Metall auf eine eutektische Temperatur gekühlt wird, um gereinigte Metallkristalle und Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, simultan auszubilden, und dass wenigstens einige der Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, unter Verwendung einer Fest-Fest-Trenntechnik von den gereinigten Metallkristallen getrennt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei vor der Anwendung der Fest-Fest-Trenntechnik wenigstens einige der gereinigten Metallkristalle und der Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, im Wesentlichen simultan im Wesentlichen von der Gesamtmenge geschmolzenen Metalls getrennt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Fest-Fest-Trenntechnik ausgeführt wird, indem die gereinigten Metallkristalle und die Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, in mehrere Fraktionen getrennt werden, wobei das Verhältnis der Konzentration der gereinigten Metallkristalle und der Konzentration der Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, in einer der Fraktionen höher ist als das Verhältnis davon in dem geschmolzenen Metall.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei wenigstens einige der Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, im Wesentlichen von der Gesamtmenge geschmolzenen Metalls, das gereinigte Metallkristalle enthält, getrennt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Fest-Fest-Trennung unter Verwendung von Zentrifugalkraft ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Fest-Fest-Trennung unter Verwendung eines elektromagnetischen Feldes ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Fest-Fest-Trennung unter Verwendung einer Flotationstechnik ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 7, zusätzlich einen nachfolgenden Fest-Flüssig-Trennschritt umfassend.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei eine Schicht aus Salz mit einer Schicht des geschmolzenen Metalls, das sowohl die gereinigten Metallkristalle als auch Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, enthält, in Kontakt gebracht wird und wobei Einrichtungen verwendet werden, um wenigstens einige der Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, in die Salzschicht zu transportieren, und wenigstens einige der gereinigten Metallkristalle von dem geschmolzenen Metall getrennt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das geschmolzene Metall Aluminium ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das/die Fremdelement(e) eines oder mehrere von Eisen, Silizium, Kupfer, Mangan und Magnesium enthält/enthalten.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die gereinigten Metallkristalle und Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, kontinuierlich ausgebildet und getrennt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das geschmolzene Metall, das ein Fremdelement oder mehrere Fremdelemente enthält, einem Prozess fraktionierter Kristallisation und einer Fest-Flüssig-Trenntechnik unterzogen wird, bevor das verbleibende geschmolzene Metall auf eine eutektische Temperatur gekühlt wird, um gereinigte Metallkristalle und Kristalle, die wenigstens ein Fremdelement enthalten, simultan auszubilden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei geschmolzenes Metall, das ein Fremdelement oder mehrere Fremdelemente enthält und nach dem Fest-Fest-Trennschritt verbleibt, einem Prozess fraktionierter Kristallisation und einer Fest-Flüssig-Trenntechnik unterzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das geschmolzene Metall, das ein Fremdelement oder mehrere Fremdelemente enthält und nach der Fest-Flüssig-Trenntechnik verbleibt, einem Prozess nach Anspruch 1 unterzogen wird.