DE810815C

DE810815C - Process for the thermal extraction of aluminum

Info

Publication number: DE810815C
Application number: DEP12250A
Authority: DE
Inventors: Henrikus Dipl-Ing Henrichs
Original assignee: Vereinigte Leichtmetallwerke GmbH
Current assignee: Vereinigte Leichtmetallwerke GmbH
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1951-08-13

Description

Verfahren zur thermischen Gewinnung von Aluminium Ein bekannter Vorschlag geht darauf hinaus, Aluminiumlegierungen, die durch elektrothermische Reduktion von Bauxiten oder Tonerdesilicaten erzeugt werden, mittels flüssigen Zinns zu extrahieren und aus der erhaltenen aluminiumhaltigen Zinnlegierung durch Zugabe von Blei oder durch ElektroleseAluminium abzuscheiden.Process for the thermal extraction of aluminum A well-known proposal goes to aluminum alloys produced by electrothermal reduction produced by bauxites or alumina silicates using liquid tin to extract and from the obtained tin alloy containing aluminum by adding lead or to be deposited by electroless aluminum.

Bei Nachprüfung dieses Verfahrens stellte sich jedoch heraus, daß aus den stark eisen- und siliciumhaltigen thermisch gewonnenen Aluminiumlegierungen nur sehr wenig Aluminium extrahiert wird, andererseits große Zinnverluste infolge des 1'ollsaugens cler zu extrahierenden 'Massen mit dem Extraktionsmetall auftreten. Bei dem Versuch, aus den aluminiumhaltigen Zinnlegierungen, ohne vorherige Anreicherung des Aluminiums, durch eine Behandlung mit Blei Aluminium zu gewinnen, v,-urde außerdem gefunden, daß kein reines Aluminium, sondern ein stark mit Blei und Zinn verunreinigtes Metall anfällt.However, upon review of this procedure, it was found that from the thermally extracted aluminum alloys, which contain a lot of iron and silicon only very little aluminum is extracted, on the other hand large tin losses as a result of the 'full suction of the' masses to be extracted occur with the extraction metal. When trying to get out of the aluminum-containing tin alloys, without prior enrichment of aluminum, to obtain aluminum by a treatment with lead, v, -urde also found that not pure aluminum, but one that is heavily contaminated with lead and tin Metal accrues.

Erfindungsgemäß wird durch thermische, vorzugsweise elektrothermische Reduktion einer innigen Mischung von Tonerde und einem Zinnerz, vorzugsweise Kassiterit, mit Kohle direkt eine alumpniumhaltige Zinnlegierung hergestellt, diese Legierung bis kurz oberhalb der Temperatur der beginnenden Abscheidung des Aluminiums abgekühlt, die ausgeschiedenen eisen-, silicium-, titan-und manganhaltigen Verunreinigungen von der Restschmelze abgetrennt und die gereinigte Restschmelze dann langsam bis kurz oberhalb der eutektischen Temperatur von etwa 23o° abgekühlt, wobei sich das Aluminium fast vollständig ausscheidet. Die Anwesenheit von Zinn während der Reduktion bringt gleichzeitig den Vorteil mit sich, daß dadurch die Bildung von Aluminiumkarbid weitgehend verhindert wird.According to the invention, thermal, preferably electrothermal Reduction of an intimate mixture of alumina and a tin ore, preferably cassiterite, a tin alloy containing aluminum was produced directly with carbon, this alloy cooled to just above the temperature of the beginning of the deposition of the aluminum, the precipitated iron, silicon, titanium and manganese-containing impurities separated from the residual melt and the purified residual melt then slowly up cooled just above the eutectic temperature of about 23o °, whereby the Almost completely eliminates aluminum. The presence of tin during the reduction at the same time has the advantage that it results in the formation of aluminum carbide is largely prevented.

Die ausgeschiedenen Aluminiumkristalle können in bekannter Weise durch Abschöpfen der Aluminiumkristalle, durch Abschmelzen des Eutektikums oder durch Auspressen, Filtrieren und/oder Zentrifugieren der breiigen Metallmasse von der eutektischen Restschmelze getrennt werden. Um die abgetrennten Aluminiumkristalle von den anhaftenden bedeutenden Mengen Zinn zu reinigen, können sie in ein Bleibad untergetaucht werden, das auf einer Temperatur kurz oberhalb des Schmelzpunktes von Aluminium gehalten wird. Das Aluminium sammelt sich in flüssiger Form auf dem Bleibad an und lädt sich davon abtrennen. In ähnlicher Weise kann die an den vorher abgetrennten Verunreinigungen noch haftende Mutterlauge wieder gewonnen werden. An Stelle des Bleies kann auch Kadmium verwendet werden.The precipitated aluminum crystals can in a known manner Skimming off the aluminum crystals, by melting off the eutectic or by Squeezing, filtering and / or centrifuging the pulpy metal mass from the eutectic residual melt are separated. Around the separated aluminum crystals To cleanse the adhering significant amounts of tin, they can be bathed in lead be submerged that on a temperature just above the Melting point of aluminum is maintained. The aluminum collects in liquid Form on the lead bath and charges to detach from it. Similarly, the mother liquor still adhering to the previously separated impurities is recovered will. Cadmium can also be used instead of lead.

Werden die Aluminiumkristalle bzw. die Verunreinigungen durch Filtration abgetrennt, dann findet die Reinigung von anhaftendem Zinn am zweckmäßigsten auf dem Filter durch anschließendes Auswaschen mit flüssigem Blei statt. In diesem Falle darf natürlich beim Auswaschen der abfiltrierten Aluminiumkristalle die Temperatur des Bleies den Schmelzpunkt von Aluminium nicht überschreiten.Are the aluminum crystals or the impurities through filtration separated, then the cleaning of adhering tin finds the most expedient the filter by subsequently washing it out with liquid lead. In this case Of course, the temperature is allowed when washing out the filtered aluminum crystals of the lead do not exceed the melting point of aluminum.

Eine möglichst vollständige Entzinnung des Aluminiums wird dadurch erreicht, daß das Gewichtsverhältnis Blei zu Aluminium möglichst groß gewählt wird, und/oder dadurch, daß man dem Blei in an sich bekannter Weise einen Stoff zusetzt, mit dem das Zinn eine Verbindung zu bilden' imstande ist, der in Aluminium praktisch nicht löslich ist, z. B. Natrium.This enables the aluminum to be detinned as completely as possible achieves that the weight ratio of lead to aluminum is chosen as large as possible, and / or by adding a substance to the lead in a manner known per se, with which the tin is able to form a compound, which is practical in aluminum is not soluble, e.g. B. Sodium.

Das zinnhaltige Waschmetall kann für die Herstellung von Lötzinn Verwendung finden oder in an sich bekannter Weise regeneriert werden, z. B. durch selektive Oxydation mit K N 0g unter gleichzeitiger Zugabe von NaOH und NaCl.The tin-containing scrubbing metal can be used for the production of solder find or regenerated in a manner known per se, e.g. B. by selective Oxidation with K N 0g with simultaneous addition of NaOH and NaCl.

In weiterer Ausbildung der Erfindung wurde festgestellt, daß für die elektrothermische Herstellung der aluminiumhaltigen Zinnlegierung nicht von reiner Tonerde und reinem Ka-ssiterit ausgegangen zu werden braucht, sondern daß diese Ausgangsstoffe beispielsweise Eisenoxyd, Kieselsäure, Titan- und Mangandioxyd als Verunreinigungen enthalten dürfen. Nach der Reduktion derartiger unreiner Rohstoffe und anschließender Abkühlung der erhaltenen Rohlegierung wurde nämlich erfindungsgemäß festgestellt, daß nicht nur Kohlenstoff in Form von Aluminiumkarbid, sondern auch die metallischen Verunreinigungen Eisen, Silicium, Mangan und Titan überwiegend als Aluminide ausgeschieden werden. Dieser Befund hat insbesondere wirtschaftliche Bedeutung, weil er z. B. die Verwendung einer billigeren, auf breiterer Rohstoffbasis hergestellten unreinen Tonerde gestattet.In a further embodiment of the invention it was found that for the Electrothermal production of the tin alloy containing aluminum is not pure Clay and pure kasiterite need to be started, but that these Starting materials for example iron oxide, silica, titanium and manganese dioxide as May contain impurities. After reducing such impure raw materials and subsequent cooling of the raw alloy obtained was namely according to the invention found that not only carbon in the form of aluminum carbide, but also the metallic impurities iron, silicon, manganese and titanium predominantly are excreted as aluminides. This finding has in particular economic Meaning because he z. B. the use of a cheaper, broader raw material base produced impure alumina is permitted.

Das Mischungsverhältnis von Tonerde und Kassiterit wird so gewählt, daß die bei der elektrothermischen Reduktion erhaltene Zinnlegierung höchstens ao% enthält, weil andernfalls infolge Karbidbildung die Ausbeute an Aluminium zu niedrig und die Trennung der Aluminium-Zinn-Legierung durch Seigern zu schwierig werden würde.The mixing ratio of clay and cassiterite is chosen so that the tin alloy obtained in the electrothermal reduction does not exceed ao% contains, because otherwise the yield of aluminum is too low due to carbide formation and separation of the aluminum-tin alloy by Seigern becomes too difficult would.

Die eutektische Restschmelze, welche neben Zinn nur noch etwa 0,5% Aluminium enthält, kann für neue elektrothermische Reduktionen Verwendung finden. Hierbei wird das Zinn bis etwa 200° erhitzt und kann dann sehr fein pulverisiert und mit einer neuen Tonerde- und Holzkohlemenge innig vermischt und brikettiert werden. Aus der elektrothermisch gewonnenen Zinn-Aluminium-Legierung kann nicht nur thermisch, sondern auch elektrolytisch, z. B. nach dem Verfahren der Dreischichtenelektrolyse, das Aluminium gewonnen werden; gegenüber dem üblichen elektrolytischen Raffinationsverfahren, wobei dann die unreine Anodenlegierung Kupfer enthält, weist die Dreischichtenelektrolyse mit Zinn als großen Vorteil auf, daß während der Elektrolyse infolge Verarmung des Anodenmetalls an Aluminium diese Legierung nicht strengflüssiger, sondern dünnflüssiger wird. Hierdurch wird eine Steigerung des Ausbringens an Reinstaluminium erreicht. Auch in diesem Falle kann das Anodenmetall nach Ablauf der Elektrolyse bei 200° pulverisiert werden und für neue thermische Reduktionen Verwendung finden.The eutectic residual melt, which in addition to tin is only about 0.5% Contains aluminum can be used for new electrothermal reductions. The tin is heated up to about 200 ° and can then be very finely pulverized and intimately mixed with a new amount of clay and charcoal and briquetted will. The tin-aluminum alloy obtained by electrothermal means cannot only thermally, but also electrolytically, e.g. B. by the method of three-layer electrolysis, the aluminum are extracted; compared to the usual electrolytic refining process, in which case the impure anode alloy then contains copper, the three-layer electrolysis with tin as a great advantage that during electrolysis as a result of depletion of the Anode metal on aluminum, this alloy is not more rigid, but more fluid will. This increases the output of pure aluminum. In this case, too, the anode metal can after the electrolysis at 200 ° be pulverized and used for new thermal reductions.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the thermal extraction of aluminum, characterized in that alumina mixed with a tin ore, preferably with Cassiterite, thermally, preferably electrothermally, by means of coal, to form an alloy of aluminum and tin is reduced and that this alloy is reduced to just above the temperature of the incipient deposition of the aluminum is cooled, whereupon the precipitated impurities are separated from the residual melt and then these slowly to just above the eutectic temperature of about 23o ° for the purpose of separation of the aluminum is cooled.

2. The method according to claim i, characterized in that that the separation of the impurities from the excreted, for example Iron, silicon or titanium adhering residual melt of tin and aluminum through Wash out with liquid lead or cadmium at temperatures below the melting point the impurities is made.

3. The method according to claim i, characterized in that that the separation of the precipitated pure aluminum after mechanical separation Remains of aluminum and tin still adhering by washing out with liquid lead or cadmium at temperatures between the melting points of lead and cadmium, respectively and aluminum is made.

4. The method according to claim i, characterized in that that the residual melt lead or cadmium preferably in opposite to the aluminum and tin content of the residual melt is added in large quantities and that which is deposited in the process Aluminum from the resulting alloy of lead or cadmium and tin, preferably in liquid form, is separated.

5. The method according to claims i and 4, characterized characterized in that the residual melt is a metal, e.g. B. sodium, is added, that forms a connection with the tin.