DE68915551T2

DE68915551T2 - Mittel zum kühlen der aluminiumkrätze.

Info

Publication number: DE68915551T2
Application number: DE68915551T
Authority: DE
Inventors: Shinobu Fukushige; Tadashi Mantani; Masayoshi Sakashita
Original assignee: Epoleon Corp
Current assignee: Epoleon Corp
Priority date: 1989-10-24
Filing date: 1989-10-24
Publication date: 1994-09-01
Anticipated expiration: 2009-10-25
Also published as: AU4413789A; CA2009337A1; EP0497975A4; DE68915551D1; BR8907909A; NZ232446A; PL284603A1; KR927003859A; EP0497975B1; EP0497975A1; AU641904B2; WO1991006684A1; US5242486A; PL164577B1; KR960006326B1

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft ein Mittel zum Kühlen der Aluminiumkrätze, das nützlich ist zur Beschränkung des Verlustes an metallischen Komponenten, der bewirkt wird durch die Oxidation der Schmelze aufgrund van Überhitzung der Krätze, um die Rückgewinnungsrate der metallischen Komponenten zu verbessern, im Verfahren zur Trennung und Rückgewinnung der metallischen Komponenten, die in der Krätze enthalten sind, die gebildet wird, wenn Aluminium oder Aluminiumlegierungen geschmolzen werden.

HINTERGRUNDTECHNIK

Wenn Aluminium und Aluminiumlegierungen (hier im weiteren als Aluminium bezeichnet) geschmolzen werden, wird aufgrund der Oxidation der Schmelze Krätze gebildet und diese schwimmt zur Oberfläche der Schmelze auf. Insbesondere wird eine große Menge an Krätze gebildet beim Schmelzen der dünnen Materialien, wie etwa von Dosen, und der Materialien, die eine große Menge an leicht oxidierbaren Elementen enthalten, wie etwa Magnesium. Da die Nachfrage nach diesen Materialien heutzutage ansteigt gibt es daher eine steigende Erzeugung von Krätze, wenn Abfallmaterialien geschmolzen werden.
Obgleich die Krätze, die zur Oberfläche der Schmelze aufschwimmt, aus dem Schmelzofen abgeführt wird, enthält sie eine beträchtliche Menge an Aluminium als metallische Komponente. Da die Menge an Aluminium zum Beispiel soviel wie etwa 70 Gew.-% erreicht, wird die sogenannte "Krätzerückgewinnung" durchgeführt, um den Aluminiumgehalt zurückzugewinnen.
Die Krätzekontraktion ist ein Verfahren, bei dem die Krätze, die aus dem Ofen abgeführt worden ist, noch bei einer hohen Temperatur in einer Rührvorrichtung exotherm gerührt wird und das Aluminium im verfestigten oder halbverfestigten Zustand erneut geschmolzen und auf den Boden besagter Vorrichtung getropft wird, um es dort zu halten und dann abzutrennen und zurückzugewinnen. In solch einem Fall wird dies effektiv durchgeführt, indem ein exothermes Flußmittel zugegeben wird, um die exotherme Reaktion von Aluminium für das erneute Schmelzen zu beschleunigen.
Bei der Krätzerückgewinnung werden etwa 30 Gew.-% des Aluminiums in der Krätze zurückgewonnen, aber üblicherweise bleiben noch etwa 40 Gew.-% Aluminium zurück, die in der Krätze dispergiert sind. Das restliche Aluminium wiederholt die Oxidation und Wärmeerzeugung, wenn die Krätze so gelassen wird, wie sie ist, und seine metallische Komponente geht verloren, und daher muß das restliche Aluminium schnell abgekühlt werden.
Die bisher konventionell durchgeführten Kühlverfahren sind ein Verfahren zum Verteilen der Krätze auf dem Boden, ein Verfahren zum Aufsprühen von Wasser und ein Verfahren zum Zuführen einer kalten Krätze.
Solche Abkühlungsverfahren haben jeweils die folgenden zu lösenden Probleme. Das heißt, das Verfahren des Verteilens der Krätze auf dem Boden erfordert eine große Fläche, so daß es aufgrund der Erzeugung von Staub Umweltverschmutzung mit sich bringt. Das Verfahren des Aufsprühens von Wasser bringt aufgrund der Erzeugung von Staub ebenfalls Umweltverschmutzung mit sich und hin und wieder besteht Gefahr, indem die rasche Verdampfung von Wasser explosiv wird. Andererseits hat das Verfahren der Zuführung einer kalten Krätze einen Nachteil, indem sie in einer recht großen Menge zugeführt werden muß, und es ist bekannt, daß dieses Verfahren keine genügende Abkühlungswirkung liefert.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die Erfinder dieser Erfindung haben ihre umfangreiche Forschung und Experimente in einem Versuch unternommen, die verschiedene Probleme zu lösen, die bei besagten bekannten Verfahren auftreten. Als ein Ergebnis sind sie darin erfolgreich gewesen, ein Mittel zum Kühlen der Aluminiumkrätze gemäß der Erfindung zu entwickeln. Die technische Beschaffenheit der Erfindung besteht in einem Mittel zum Kühlen der Aluminiumkrätze, das dadurch gekennzeichnet ist, daß besagtes Kühlmittel aus 40-60 Gew.-% eines kohlenstoffhaltigen Materials, wobei die Teilchen, deren Größe im Bereich von 2-7 mm im Durchmesser liegen, nicht weniger als 50 Gew.-% ausmachen, und aus 40-60 Gew.-% von wenigstens einem von Obsidian, Perlit, Vermiculit und natürlichem Bimsstein besteht, dessen Teilchengröße im Bereich von 2-7 mm im Durchmesser liegt, und in einem Mittel zum Kühlen der Aluminiumkrätze das dadurch gekennzeichnet ist, daß besagtes Kühlmittel aus 20-50 Gew.-% des kohlenstoffhaltigen Materials, wobei die Teilchen, deren Größe im Bereich von 2-7 mm im Durchmesser liegen, nicht weniger als 50 Gew.-% ausmachen, 20-50 Gew.-% von wenigstens einem von Obsidian, Perlit, Vermiculit und natürlichem Bimsstein, dessen Teilchengröße im Bereich von 2-7 mm liegt, und nicht mehr als 30 Gew.-% von wenigstens einem von SiC oder Metalloxiden, ausgewählt aus Oxiden von Al, Si, Zr, Cr und Zn, besteht. Vorzugsweise ist besagtes kohlenstoffhaltiges Material wenigstens eines von Koks und künstlicher Kohle.

DIE BESTE ART UND WEISE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

In der ersten Ausführungsform der Erfindung verändert ein kohlenstoffhaltiges Material eine oxidative Atmosphäre in eine reduzierende Atmosphäre, wenn es bei hoher Temperatur mit Krätze reagiert, so daß es Aluminium von Oxidaten abhält, wodurch die Größe der Wärmeleitung zur schnellen Abkühlung der Krätze führt. Der Grund dafür, die Menge des kohlenstoffhaltigen Materials auf 40-60 Gew.-% festzusetzen, liegt darin, daß bei nicht mehr als 40% die Kühlkapazität unzureichend ist und bei mehr als 60% die anderen wirksamen Komponenten in der Menge verringert werden, was nicht wünschenswert ist. Bezugnehmend auf die Teilchengröße entzünden sich, wenn die Teilchen, deren Durchmesser 2-7 mm ist, nicht mehr als 50 Gew.-% ausmachen, die Teilchen von nicht mehr als 2 mm Durchmesser frühzeitig, wodurch sie ausbrennen, wohingegen, wenn die Teilchen 7 mm im Durchmesser übersteigen, ihre Reaktion zu langsam ist, so daß beide Fälle nicht bevorzugt sind, um die anfängliche Aufgabe zu erfüllen.
Dann dehnt sich Obsidian, Perlit, Vermiculit oder natürlicher Bimsstein unter einer Temperatur über 700ºC heftig aus und kann eine große Wärmemenge von der Krätze bei hoher Temperatur absorbieren. Bezugnehmend auf die Teilchengröße dieser Materialien wird die Rückgewinnungsrate von Aluminium außerhalb des obigen Bereiches verringert sein.
Selbst in der zweiten Ausführungsform der Erfindung kann dasselbe gesagt werden. Das kohlenstoffhaltige Material verändert die oxidierende Atmosphäre in die reduzierende Atmosphäre, wenn es mit Krätze reagiert, so daß die Oxidation von Aluminium verhindert wird und die Größe der Wärmeleitung zur schnellen Abkühlung der Krätze führt. Der Grund dafür, die Menge des kohlenstoffhaltigen Materials auf 20-50 Gew.-% festzusetzen, liegt darin, daß bei nicht mehr als 20% die Kühlkapazität unzureichend ist, wohingegen, wenn sie 50% übersteigt, die anderen wirksamen Komponenten in der Menge verringert werden, was nicht bevorzugt ist. Bezugnehmend auf ihre Teilchengröße entzünden sich, wenn die Teilchen, deren Durchmesser 2-7 mm ist, nicht mehr als 50 Gew.-% ausmachen, die Teilchen mit einem Durchmesser von nicht mehr als 2 mm schnell, wodurch sie ausbrennen, und, wenn die Teilchen 7 mm im Durchmesser übersteigen, reagieren sie zu langsam, so daß beide Fälle nicht bevorzugt sind, um die anfängliche Aufgabe zu erfüllen.
Dann dehnt sich Obsidian, Perlit, Vermiculit oder natürlicher Bimsstein unter einer Temperatur über 700ºC heftig aus und wird eine große Wärmemenge von der Krätze bei hoher Temperatur absorbieren. Der Grund dafür, ihre Teilchengröße auf den obigen Bereich festzusetzen, ist, daß außerhalb besagten Bereiches die Rückgewinnungsrate von Aluminium verringert ist.
SiC oder Metalloxide, wie etwa von Al, Si, Zr, Cr und Zn, erfüllen ihre Hilfsaufgaben eines Kühlmittels als anorganische Materialien mit großer Wärmekapazität und sie wirken auch in der Weise, daß sie die Krätze trocknen, um zu ermöglichen, daß Aluminium einfach abgetrennt und gesammelt werden kann. Es wird in Ordnung sein, ihre Menge in geeigneter Weise innerhalb des Bereiches von nicht mehr als 30 Gew.-% zu wählen.
Im üblichen Anwendungsverfahren des Kühlmittels gemäß der Erfindung wird das Kühlmittel in die Krätze nach der Krätzegewinnung in einer Krätzegewinnungsvorrichtung zugegeben und dann wird gerührt. Zu einer Abkühlung der Krätze kann das Kühlmittel natürlich auch in ausreichender Weise in anderen Vorrichtungen, wie etwa einem Drehkühler verwendet werden.
In dem Fall, daß die zu behandelnde Aluminiumkrätze unter die gewünschte Temperatur abgesenkt wird, wenn das Kühlmittel der Erfindung verwendet wird, wird es ausreichen, ein herkömmlicherweise verwendetes exothermes Flußmittel einzusetzen, bevor das Kühlmittel zugegeben wird. Andererseits wird der agressive Geruch, der aufgrund der Verwendung besagten exothermen Flußmittels abgegeben wird, durch die Adsorptionsfähigkeit der vorliegenden Zusammensetzung adsorbiert und daher hat das Kühlmittel der vorliegenden Erfindung sogar einen deodorierenden Effekt.
Bezugnehmend auf die Menge der Verwendung des Kühlmittels ist diese nicht geringer als 5 Gew.-% zur Krätze und sie kann in geeigneter Weise in Abhängigkeit von der Temperatur der Krätze und der Bedingung der Wärmeerzeugung erhöht werden.

BEISPIELE

Eine ASTM6061-Aluminiumlegierung wurde in einem mit 10 t- Flammofen geschmolzen und 300 kg Krätze wurden von der gebildeten Krätze als Probe genommen. Nach der Krätzerückgewinnung der als Probe genommenen Krätze mit einer Krätzerückgewinnungsmaschine wurden 30 kg eines Kühlmittels der vorliegenden Erfindung in besagte Krätze in der Maschine eingebracht, die Mischung der Krätze und des Kühlmittels für 10 Minuten gerührt, und die Temperatur der Krätze und der metallischen Aluminiumkomponente, die in der Krätze verblieben war, wurden gemessen. Das Ergebnis der Messung ist unten zusammen mit Vergleichsbeispielen der Verwendung kalter Krätze dargestellt worden.

BEISPIEL 1

Das Kühlmittel der Erfindung wurde in so einem Verhältnis eingemischt, das Koks, in dem die Teilchen, deren Größe im Bereich von 2-7 mm im Durchmesser liegen, 60 Gew.-% ausmachen, 50 Gew.-% beträgt und Obsidian derselben Teilchengröße bei 50 Gew.-% liegt. Beispiel 1 Vergleichsbeispiel 1 Menge (kg) Krätze Menge (kg) zurückgewonnenes metallisches Aluminium Additive Menge (kg) des Kühlmittels der Erfindung Temperatur (ºC) der Krätze (unmittelbar nach Krätzerückgewinnung) Temperatur (ºC) der Krätze (10 Minuten nach dem Einbringen des Kühlmittels) Restliche metallische Aluminiumkomponente (Gew.-%)

BEISPIEL 2

Das Kühlmittel der Erfindung wurde in so einem Verhältnis eingemischt, daß Koks, in dem die Teilchen, deren Teilchengröße im Bereich von 2-7 mm im Durchmesser liegen, 80 Gew.-% ausmachen, bei 40 Gew.-% liegt, Perlit derselben Teilchengröße bei 50 Gew.-% liegt, kieselsäurehaltiger Sand Nr. 3 bei 5 Gew.-% liegt und Zinkweiß bei 5 Gew.-% liegt. Beispiel 2 Vergleichsbeispiel 2 Menge (kg) Krätze Menge (kg) zurückgewonnenes metallisches Aluminium Additive Menge (kg) des Kühlmittels der Erfindung Temperatur (ºC) der Krätze (unmittelbar nach Krätzerückgewinnung) Temperatur (ºC) der Krätze 10 Minuten nach dem Einbringen des Kühlmittels Restliche metallische Aluminiumkomponente (Gew.-%)
Man wird aus jedem der Beispiele 1 und 2 verstehen, daß verglichen mit den Vergleichsbeispielen der Verwendung kalter Krätze, die Verwendung des Kühlmittels gemäß der Erfindung einen Temperaturabfall der Krätze und eine herausragende Wirkung bei der Verhinderung des Verlustes von metallischem Aluminium aufgrund von Oxidation zeigt, wobei dieser Effekt von dem Temperaturabfall bewirkt wird.

Claims

(1) Ein Mittel zum Kühlen der Aluminiumkrätze, das aus 40-60 Gew.-% eines kohlenstoffhaltigen Materials, wobei die Teilchen, deren Größe im Bereich von 2-7 mm im Durchmesser liegen, nicht weniger als 50 Gew.-% ausmachen, und 40-60 Gew.-% von wenigstens einem von Obsidian, Perlit, Vermiculit und natürlichem Bimsstein besteht, dessen Teilchengröße im Bereich 2-7 mm im Durchmesser liegt.

(2) Das Mittel zum Kühlen der Aluminiumkrätze, das aus 20-50 Gew.-% des kohlenstoffhaltigen Materials, wobei die Teilchen, deren Größe im Bereich 2-7 mm im Durchmesser liegen, nicht weniger als 50 Gew.-% ausmachen, 20-50 Gew.-% von wenigstens einem von Obsidian, Perlit, Vermiculit und natürlichem Bimsstein, dessen Teilchengröße im Bereich 2- 7 mm im Durchmesser liegt, und nicht mehr als 30 Gew.-% von wenigstens einem von SiC oder Metalloxiden, ausgewählt aus Oxiden von Al, Si, Zr, Cr und Zn, besteht.

(3) Das Mittel zum Kühlen der Aluminiumkrätze nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei besagtes kohlenstoffhaltiges Material wenigstens eines von Koks und künstlicher Kohle ist.