DE809110C

DE809110C - Verfahren zur Gewinnung von raffiniertem Aluminium aus Abfaellen von Aluminiumlegierungen

Info

Publication number: DE809110C
Application number: DEP27224D
Authority: DE
Inventors: Pierre Torchet
Original assignee: Compagnie de Produits Chimiques et Electrometallurgiques Alais Froges et Camargue
Current assignee: Compagnie de Produits Chimiques et Electrometallurgiques Alais Froges et Camargue
Priority date: 1945-12-03
Filing date: 1948-12-27
Publication date: 1951-07-23
Also published as: GB630891A; FR921821A

Description

(WiGBL S. 175)

AUSGEGEBEN AM 23. JULI 1951

p 27224 VIa/40c D

Froges & Camargue, Paris

von Aluminiumlegierungen

Die vorliegende Erfindung bezweckt, das in Abfällen gewisser Aluminiumlegierungen enthaltene Aluminium in großer Reinheit dadurch wiederzugewinnen, daß man hierzu das für die Raffinierung von Aluminium dienende Verfahren nach dem französischen Patent 759 188 anwendet.

Gemäß diesem Verfahren werden in einer elektrolytischen Wanne in geschmolzenem Zustand eine Schicht einer schweren, als Anode dienenden Aluminiumlegierung und eine Schicht eines geschmolzenen selektiven Elektrolyten übereinander angeordnet, auf welch letzterem das sich an der Kathode bildende gereinigte Aluminium schwimmt.

Wenn der schwere Bestandteil der anodischen oder Bodenlegierung Kupfer ist, muß diese Legierung einen M indestkupfergehalt von 28% aufweisen, damit ihre Dichte ausreichend ist. Andererseits darf der Kupfergehalt dieser Legierung 40% nicht übersteigen, da dies für die Reinheit des an der Kathode gewonnenen Aluminiums schädlich wäre.

Im Verlauf der Elektrolyse sammeln sich die Verunreinigungen des Rohaluminiums in der Bodenlegierung an. Sobald letztere einen Kupfergehalt nahe der oberen Grenze erreicht, setzt man Aluminium zu, um den Kupfergehalt zu senken. Tatsächlich schwankt bei der Reinigung oder Raffi-

nierung von Aluminium der Spiegel der Bodenlegierung nur wenig (beispielsweise von 17 bis 20 cm oberhalb des Bodens einer Wanne von 3 m²), denn der Eisengehalt dieser Legierung steigt ebenfalls an, und wenn er zu hoch wird, wird die Legierung breiig oder pastenartig, ι Man ist daher gezwungen, sie abzuziehen und durch eine neue, an Eisen arme Charge zu ersetzen. Dieser Vorgang ist ziemlich heikel und kostspielig, denn selbst wenn man die größte Vorsicht walten läßt, muß man die elektrolytische Wanne hierauf 6 bis 10 Tage in Betrieb halten, bevor man wieder an der Kathode raffiniertes Aluminium von sehr großer Reinheit erhalten kann.

¹S Man trifft auf ganz besondere Schwierigkeiten, λνεηη man, statt Aluminium zu reinigen, vorhat, mit Hilfe der gleichen Mittel gereinigtes Aluminium aus einer Legierung, z. B. aus einer Legierung zu gewinnen, die 4% Cu, 0,7% Mg, 0,6% Mn, 0,5% Si, 0,5% Eisen enthält und unter der warenzeichenrechtlich geschützen Bezeichnung Duralumin bekannt ist.

Das im Duralumin enthaltene Magnesium wäre störend, weil es das elektrolytische Bad angreift, man kann es aber durch ein vorhergehendes Schmelzen des Duralumin in Anwesenheit eines Salzes, z. B. von Kryolith, leicht beseitigen. Dieser Vorgang ist wohlbekannt. Die magnesiumfreie Legierung hat praktisch denselben Gehalt an Kupfer wie die ursprüngliche Legierung.

Wenn man ihr das Aluminium in großer Reinheit durch das vorstehende Verfahren entziehen will, d. h. mit Hilfe einer nur wenig schwankenden Menge an Bodenlegierung, erreicht der Kupfer-, gehalt der letzteren rasch den noch zulässigen maximalen Wert, bevor noch der Eisengehalt störend würde. Man muß daher diese Legierung oft, etwa alle 30 Tage, erneuern. Da während der 6 bis 10 Tage, die dieser Erneuerung folgen, das erzeugte Aluminium den gewünschten hohen Reinheitsgrad nicht erreicht, erzielt man dieses Metall in der außergewöhnlichen Qualität nur während etwa 20 bis 24 von je 30 Tagen; dadurch ist die Verwertung der Abfälle von Duralumin auf diesem Wege wenig verlockend.

Gemäß der vorliegenden Erfindung erhält die anodische Schicht außer der Menge der zu behandelnden Legierung, die dem an der Kathode erzeugten gereinigten Aluminium entspricht, einen Überschuß an dieser Legierung, so daß durch allmähliche Steigerung der Höhe der Schicht letztere einen Kupfergehalt beibehält, der unterhalb des Wertes liegt, welcher mit der Reinheit des raffinierten Aluminiums vereinbar ist.

Man schafft auf diese Weise in der anodischen Legierungsschicht einen bedeutenden Vorrat an Kupfer, den man periodisch nach längeren Zeitabschnitten und in großen Mengen abzieht.

Man kann die Höhe der Bodenlegierungsschicht schwanken lassen zwischen einem Wert, der unterhalb jenes liegt, den man für gewöhnlich bei der Raffinierung des Aluminium» wählt. Es genügt, daß sich diese Höhe bei den Wiederbeschickungen für eine ausreichend rasche Diffusion der zu behandelnden Legierung in die Bodenlegierung eignet. Statt den für Aluminiumraffination angegebenen 17 bis 20 cm in einer Wanne von 3 m², ist eine Minimalhöhe der Bodenlegierung von 10 bis 12 cm zulässig. Die maximale Höhe der Bodenschicht ist grundsätzlich nur dadurch begrenzt, daß die Elektrolysierwanne nicht überlaufen darf. Es ist jedoch vorzuziehen, den Höhenanstieg der Bodenschicht auf einen Wert zu begrenzen, der höchstens gleich der Dicke der Elektrolytschicht ist. In der Praxis setzt man bei Duralumin der anodischen Schicht je Tag einen Überschuß an Duralumin in der Größenordnung von 2 bis 4% in bezug auf die Menge zu, die der Herstellung von raffiniertem Aluminium entspricht.

Die Zeichnung zeigt in vertikalem Schnitt eine beispielsweise Ausführung einer Elektrolysierwanne, die für die Durchführung der Erfindung benutzbar ist.

ι ist der Zellenkörper, 2 die Stromzuführung zu den anodischen Blöcken 3, welche quer über den Zellenboden reichen. 4 bedeutet die Bodenschicht, welche mit den Blöcken 3 in Berührung steht, 5 ist die Elektrolytschicht, oberhall) welcher die Schicht 6 aus raffiniertem Aluminium liegt. In diese Schicht tauchen die Kathodenblöcke 7, die an einer Stange 8 sitzen, welche in vertikaler Richtung mit Hilfe eines Handrades 9° verstellbar ist. Letzteres sitzt auf einer Welle 9 auf einem oberhalb der Zelle befindlichen Träger 10. Die Welle 9 greift die Stange in irgendeiner geeigneten Weise an.

Die linke Hälfte der Zeichnung zeigt die Zelle zu Beginn einer Arbeitsperiode. Die Höhe h der schweren Bodenlegierung ist dabei auf ihrem Mindestmaß. Gegen das Ende der Arbeitsperiode (rechter Teil der Zeichnung) sind die Höhen i der Elektrolytschicht bzw. ;' der Schicht des raffinierten Aluminiums die gleichen geblieben, dagegen hat die Höhe der Bodenschicht ganz beträchtlich, und zwar um einen Wert zugenommen, der annähernd gleich der Dicke der Elektrolytschicht ist. ·

Beispiele

i. In eine Wanne von 3 m², in der für die Raffination von Aluminium die Dicke der Bodenschicht zwischen 17 und 20 cm gehalten würde, gab man zu Beginn nur 12 cm Schichthöhe und ließ diese auf 25 cm ansteigen. Statt einer notwendigen Erneuerung der anodischen Legierung nach 30 Tagen, wie dies der Fall gewesen wäre, wenn man dieselben Bedingungen wie für die Aluminiumraffinierung eingehalten hätte, war eine Auswechslung erst nach Ablauf von 115 Tagen erforderlich. Man konnte also innerhalb von 115 Tagen während 105 bis 109 Tagen Aluminium gewinnen.

Läßt man die Dicke der Bodenschicht zwischen 10 und 30 cm schwanken, so genügt eine Erneuerung alle 180 Tage, und man kann Aluminium von großer Reinheit innerhalb von 180 Tagen während 170 bis 174 Tagen gewinnen.

2. In eine Wanne von 8 m² wurden zu Beginn 10 cm Bodenlegierung eingebracht, und man ließ

diese ('arm eine Dicke vcn 25 cm erreichen. Man brauchte die Legierung nur alle 381 Tage zu wechseln und konnte daher raffiniertes Aluminium während 370 bis 375 Tagen innerhalb einer Periode von je 381 Tagen erzeugen.

Die anodische Legierung erreicht ihren kritischen Maximalgehalt an Kupfer vor ihrer Sättigung mit Eisen. Ist der Kupfergehalt zu seiner oberen Grenze gelangt, braucht man nur einen Teil der Legierung abzuziehen, um durch Zugabe von Duralumin den Kupfergehalt des Restes wieder gegen den gewünschten Minimahvert (28%) zurückzuführen.

Der Arbeitsvorgang kann demzufolge fortgesetzt werden, ohne daß ein Zusatz von Kupfer als solches zum Bad nötig wäre, weil das durch das Duralumin eingebrachte Kupfer den Bedarf deckt.

Der Eisengehalt der Bodenlegierung nimmt allmählich zu und strebt einer Grenze von 6% zu (5⁰Zo stammen vom Duralumin und 1 °/o ^von den Vorgängen in der Wanne).

1000 kg Duralumin (dessen Magnesiumgehalt beseitigt wurde), die enthalten 943 kg Aluminium, 40 kg Kupfer, 6 kg Eisen, 5 kg Silicium und 6 kg Mangan, liefern 900 kg raffiniertes Aluminium und 100 kg einer Legierung, die aus 43°/o Al, 40% Cu, 6^o/o Fe, 5% Si und 6% Mn besteht und entfernt wird.

Die Erfindung ist keineswegs auf die Behandhing von Duralumin beschränkt, sondern kann für alle Aluminiumlegierungen verwendet werden, bei welchen die Mengenverhältnisse der legierten Metalle einer ähnlichen Größenordnung angehören, mit dem einzigen Vorbehalt, daß nämlich ihr Gehalt an Eisen nicht zu einer öfteren Auswechslung der Bodenlegierung zwingt. Insbesondere eignet sich die Erfindung auch vollkommen für Legierungen, welche Zink enthalten, welches teilweise oder voll

ständig das Kupfer in der anodischen Legierung ersetzen kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Verfahren zur Gewinnung von raffiniertem Aluminium aus Abfällen von Legierungen dieses Metalls, die mindestens ein Schwermetall enthalten, nach dem Dreischichtenverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die anodische Schicht nebst der Menge an zu behandelnder Legierung, die dem an der Kathode erzeugten raffinierten Aluminium entspricht, einen Überschuß an dieser Legierung erhält, derart, daß mittels eines allmählichen Ansteigens ihrer Höhe diese Schicht einen Kupfergehalt beibehält, der unterhalb des Wertes liegt, welcher mit der Reinheit des raffinierten Aluminiums unvereinbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei den wiederholten Beschikkungen die Höhe der anodischen Schicht von dein minimalen, für die ausreichend rasche Diffusion der behandelten Legierung in die anodische Legierung geeigneten Wert verändert wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansteigen der Höhe der anodischen Schicht auf einen Wert grenzt wird, der im wesentlichen der Dicke der Elektrolytschicht entspricht.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die anodische Legierung, sobald ihr Wert an Schwermetallen sowie ihre Höhe das zulässige Höchstmaß erreichen, durch Entnahme eines Teiles dieser Legierung und durch Rückführung des verbleibenden Teiles auf den gewünschten Minimalwert an Schwermetallen durch Zusatz von zu behandelnder Legierung erneuert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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