DE816016C - Verfahren zum Trennen des Aluminiums oder seiner Legierungen von Verunreinigungen mittels metallischer Loesungsmittel - Google Patents

Verfahren zum Trennen des Aluminiums oder seiner Legierungen von Verunreinigungen mittels metallischer Loesungsmittel

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DE816016C
DE816016C DEP6992D DEP0006992D DE816016C DE 816016 C DE816016 C DE 816016C DE P6992 D DEP6992 D DE P6992D DE P0006992 D DEP0006992 D DE P0006992D DE 816016 C DE816016 C DE 816016C
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zinc
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DEP6992D
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Herbert Dr Winter
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Karl Schmidt GmbH
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Karl Schmidt GmbH
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B21/00Obtaining aluminium
    • C22B21/06Obtaining aluminium refining

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

  • Verfahren zum Trennen des Aluminiums oder seiner Legierungen von Verunreinigungen mittels metallischer Lösungsmittel Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Reinigen von Aluminium bzw. Altiminitimlegierungeil von unerwünschten 13eiinengungen, wie z. B. überschüssigem Eiseil.
  • Das Entfernen des Eisens aus Aluminium und seinen Legierungen war bisher schwierig, da die L<isung dieser Aufgabe nur unter Aufwendung von teuren -Mitteln durchgeführt werden konnte, von denen die meisten sich wirtschaftlich jedoch nicht rechtfertigen ließen.
  • Einer der Wege zum abtrennen der Verunreinigungen bestellt u. a. in der Anwendung einer elektrolvtischen Raffination oder einer chemischen Aufarbeitung auf "Tonerde. Da diese Verfahren aber recht umständlich sind, ist auch schon ein einfacherer Weg eingeschlagen worden. So kann z. B. <las .1llsinken der L<islichkeit der metallischen Verhindling he:@l.l bei gleichbleibender Temperatur im Aluminium, das wesentliche Mengen Magnesium enthält, benutzt werden, um die mit primären Ausscheidungen von FeA13 durchsetzte Schmelze nach dem Absetzen dieser Kristalle in zwei Teile, einen eisenreicheren und einen eisenärmeren, zu scheiden. Es ist auch schon versucht worden, die gesteigerte Lösungsfähigkeit des Aluminiums im Blei bei höheren Temperaturen auszunutzen, um im Blei unlösliches FeAl. von Aluminium zu trennen.
  • Es ist weiterhin nicht mehr neu, eine Schmelze herzustellen, die aus Aluminium mit seinen Verunreinigungen und aus Magnesium besteht. Sie wird in zwei Teile geteilt, deren einer eisenärmer und magnesiumreicher als das Ausgangsaluminium oder die Aluminiumlegierung ist.
  • Ferner wurde empfohlen, Quecksilber zu benutzen, wobei das FeA13 durch das Quecksilber nicht verändert wird und daher abgetrennt werden kann. Ähnlich wie Quecksilber kann auch Zink oder Kadmium herangezogen werden. Diesem Verfahren haftet allerdings der Übelstand an, daß große Mengen anderer Metalle benötigt werden und darum auch große Mengen der entstandenen Zwischenprodukte meistens sehr umständlich und schwierig aufgearbeitet werden müssen, abgesehen von der Schwierigkeit, die ungelöst gebliebenen verunreinigenden Kristallarten von dem im Lösungsmittel gelösten Aluminium zu trennen.
  • In der Fachwelt ist weiterhin auch bekannt, Zink-oder Kadmiumdämpfe zu verwenden, wobei dieselben durch die aluminiumhaltigen Schichten hindurchgeleitet werden und die sich dabei bildende Aluminium-Zink-Legierung abfließen kann. Es muß jedoch das Aluminium aus dieser Legierung mit Hilfe weiterer Verfahren noch herausgezogen werden.
  • Bekannt ist schließlich ein Verfahren, gemäß dem Aluminium oder Aluminiumlegierungen der Einwirkung eines flüssigen Bades von Zink, Zinn, Quecksilber oder Zink-Kadmium-Legierungen bei einer Temperatur unterworfen werden, die tiefer liegt als die Schmelztemperatur des Aluminiums. Die Abtrennung des Aluminiums von dem Badmetall erfolgt durch Destillation oder mittels eines anderen an sich bekannten metallurgischen Verfahrens. Diese zuletzt erwähnten Verfahren werden bei in der Nähe des Eutektikums der Aluminium-Zink-Legierungen liegenden Temperaturen, also bei 38o° C, durchgeführt. Es können auch Temperaturen gewählt werden, die etwas höher liegen, nicht aber 42o° überschreiten, um die ungelösten ursprünglich im Aluminium enthaltenen Verunreinigungen mit Hilfe von Zink im flüssigen Zustand zu trennen. Da, wo bisher höhere Temperaturen benutzt werden, geschah dies lediglich zur Beschleunigung des Auflösungsvorganges des Aluminiums. Diese höheren Temperaturen wurden nicht beibehalten, sondern die Badtemperatur wurde wieder abgesenkt, um die zuerst mitaufgelösten Gehalte an Verunreinigungen wieder auszuscheiden. In der Fachwelt war bisher die Auffassung verbreitet, daß das reinste, mit Eisen am wenigsten versetzte Aluminium dann erreicht wird, wenn die Temperatur möglichst niedrig bleibt. Nach dem Zustandsschaubild Aluminium-Zink bedeutet das aber die Gewinnung von um so reinerem Aluminium, je näher der benutzte Zinkgehalt der eutektischen Konzentration, nämlich 95 0/0 Zink und 5 % Aluminium, kommt.
  • Der Eisengehalt im gereinigten Aluminium wird durch den Verlauf der mit A-B bezeichneten Linie im Schaubild (Fig. i) dargestellt. Bei der Durchführung des Verfahrens spielt also die Behandlungstemperatur und damit der Zinkgehalt in der entstehenden Aluminium-Zink-Legierung eine wesentliche Rolle.
  • Überraschenderweise hat es sich nun gezeigt, daß keineswegs das eisenfreieste Aluminium bei der eutektischen Temperatur und vorerwähnten Konzentration der Schmelze, also bei 38o° und 5 % Aluminium, erhalten wird, sondern der niedrigste Eisengehalt in dem nach Abtrennung des Zinks zurückbleibenden Aluminium dann vorhanden ist, wenn der Zinkgehalt unter 8o%, vorzugsweise zwischen 6o und 8o% liegt.
  • Im Schaubild (Fig.2) stellt der Verlauf der V-förmigen Kurve CDE den Eisenanteil im gereinigten Aluminium dar, und zwar in Abhängigkeit vom Mischungsverhältnis Aluminium zu Zink im Legierungsbad. Es wurde somit gefunden, daß der kurvenartige Verlauf ein Minimum um 70% Zink herum aufweist. In den gebildeten Aluminium-Zink-Legierungen sind daher stets zwei Konzentrationen vorhanden, die zu gleichen Eisengehalten des vom Zink befreiten Aluminiums führen. Der eine Gehalt bewegt sich oberhalb 73 und der andere unterhalb 73% Zink. Erfindungsgemäß wird man in Fällen, in denen nicht der geringstmögliche Eisengehalt angestrebt wird, sondern in denen man sich mit der Erzielung eines höheren Eisengehalts als dem kleinstmöglichen aus technischen oder wirtschaftlichen Gründen zufrieden gibt, von den beiden möglichen Zinkkonzentrationen diejenige wählen, die unter 73 % liegt. Eine Unterschreitung des Gehalts von 2o% ist dabei wenig sinnvoll, da dann der Eisengehalt des Endproduktes etwa 1,2% nicht unterschreitet.
  • Der Vorteil, der durch die Anwendung des geringeren Zinkgehalts erzielbar ist, liegt darin, daß ein wesentlich geringerer Energieaufwand in Form von Verdampfungswärme des Zinks erforderlich ist. Bei Anwendung von 95 % Zink auf 5 % gereinigtes Aluminium muß nämlich für jedes kg gereinigten Aluminiums die Verdampfungswärme für rund i9 kg Zink aufgebracht werden. Bei Benutzung von 5o% Zink auf 5o% gereinigtes Aluminium braucht bei etwa gleichem Eisengehalt des Endproduktes nur i kg Zink auf i kg gereinigtes Aluminium verdampft zu werden. Der erforderliche Energieaufwand beträgt im zweiten Fall somit nur etwa den i9. Teil des Aufwandes, der im Fall i der Verwendung des höheren Zinkgehalts erforderlich wäre. Auch wenn bei einem kontinuierlich arbeitenden Verfahren das Zink nach Kondensation dem Legierungsbad wieder zugeführt wird und dabei die Kondensationswärme zur Erwärmung des verunreinigten Aluminiums ausgenutzt werden kann, bleiben die vorbeschriebenen Vorteile der Energieersparnis bei Anwendung des kleineren Zinkgehalts bestehen.
  • Die Anwendung geringerer Zinkgehalte führt entsprechend dem Zustandsdiagramm zu Aluminium-Zink-Schmelzen mit wesentlich höherer Erstarrungstemperatur, als der eutektischen Temperatur entspricht. Es kommen bei einer Arbeitsweise im Bereich unterhalb 8o% Zink in der Aluminium-Zink-Schmelze Temperaturen oberhalb 47o°, unterhalb 730/0 Zink Temperaturen oberhalb 5oo° und unterhalb 6o% Zink Temperaturen oberhalb 55o° in Frage. Durch weitere Bestandteile des Legierungsbades können die genannten Temperaturen Verschiebungen erleiden.
  • Für die Anwendung des Verfahrens ist es ohne Bedeutung, auf welchem Weg das Legierungsbad gebildet wird, sei es durch Kondensation von Zinkdampf in dem aluminiumhaltigen Ausgangsmaterial durch Eintränkung dieses Materials in flüssiges Zink oder auf andere an sich bekannte Weise. Es ist auch nicht erforderlich, daß es sich im wörtlichen Sinn um ein Bad handelt, sondern etwa nur um eine in beliebiger äußerer Form auftretende flüssige Phase.
  • Zur Erläuterung des Erfindungsgedankens dienen die nachstehenden Beispiele: i. Verunreinigtes Aluminium, das u. a. 0,76% Eisen enthielt, wurde so legiert, daß bei 56o° eine Schmelze mit etwa 55)/o Zink entstand. Nach Abtrennung der ungelösten Verunreinigungen durch Abziehen der Badoberfläche und nach der Abdestillation des Zinks wurde ein Aluminium mit o,29% Eisen erhalten.
  • 2. Verunreinigtes Aluminium, das u. a. 0,76% Eisen enthielt, wurde bei 5io° mit Zink legiert, so (laß eine Schmelze mit 73% Zink entstand. Nach Abtrennung der ungelösten Verunreinigungen durch Filtration und Abdestillation des Zinks betrug der Eisengehalt des Aluminiums nur noch o,070/0.
  • 3. Verunreinigtes Aluminium, das u. a. 0,76% Eisen enthielt, wurde bei 38o° in einem Verhältnis mit Zink legiert, daß eine Schmelze mit 94 % Zink entstand. Nach Abtrennen der ungelösten Verunreinigungen durch Filtration und Abdestillation des Zinks waren nur noch o,45 % Eisen im Aluminium enthalten.
  • Aus diesen Beispielen ist zu erkennen, daß trotz des im ersten Fall geringsten Zinkgehalts und der höchsten Reinigungstemperatur (Beispiel i) ein reineres Produkt erzielt wird als bei dem höchsten Zinkgehalt und der tiefsten Temperatur (Beispiel 3). Der größte Reinigungseffekt wurde bei 73% Zink und 5 1o° Badtemperatur (Beispiel 2) erreicht. Die Reinigungswirkung hinsichtlich anderer Verunreinigungen als Eisen ist je nach dem betreffenden Stoff verschieden. So liegen bei allen benutzten Zinkkonzentrationen die erzielbaren Mangangehalte noch tiefer als die betreffenden Eisengehalte, während z. B. der erzielbare unterste Silicium- oder Nickelgehalt bei Anwendung von Zinkgehalten bis etwa 85% oberhalb der jeweils erzielten Eisengehalte bleibt.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Trennen des Aluminiums oder seiner Legierungen von Verunreinigungen, wie Eisen, mittels metallischer Lösungsmittel, wie Zink, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines möglichst geringen Eisengehalts in dem vom Zink befreiten Aluminium das Zink in Mengen benutzt wird, die unterhalb 8o0%, vorzugsweise zwischen 6o und 8o% des Legierungsbades liegen, während die Temperatur, bei der die Schmelze von den ungelösten Verunreinigungen abgetrennt wird, höher als die eutektische Temperatur, vorzugsweise zwischen 480 und 55o° gewählt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verzicht auf den geringsten erreichbaren Eisengehalt Zinkkonzentrationen zwischen 20 und etwa 700/0, vorzugsweise zwischen 40 und 6o%, benutzt werden und die Abtrennung der Schmelze von den ungelösten Verunreinigungen bei Temperaturen beträchtlich über der eutektischen Temperatur, mindestens jedoch bei 5io°, vorzugsweise bei 550° bis 6oo°, erfolgt.
DEP6992D 1948-10-02 1948-10-02 Verfahren zum Trennen des Aluminiums oder seiner Legierungen von Verunreinigungen mittels metallischer Loesungsmittel Expired DE816016C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0090750A1 (de) * 1982-03-31 1983-10-05 Aluminium Pechiney Verfahren zur Gewinnung von Aluminium hoher Reinheit in eutektischen Elementen
EP0289294A1 (de) * 1987-04-29 1988-11-02 Alcan International Limited Behandlung von Aluminiumlegierungen

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0090750A1 (de) * 1982-03-31 1983-10-05 Aluminium Pechiney Verfahren zur Gewinnung von Aluminium hoher Reinheit in eutektischen Elementen
FR2524490A1 (fr) * 1982-03-31 1983-10-07 Pechiney Aluminium Procede d'obtention d'aluminium de tres haute purete en elements eutectiques
EP0289294A1 (de) * 1987-04-29 1988-11-02 Alcan International Limited Behandlung von Aluminiumlegierungen

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