DE860866C

DE860866C - Process for producing an aluminum-silicon master alloy in an electrothermal furnace

Info

Publication number: DE860866C
Application number: DEL2104D
Authority: DE
Inventors: Oskar Dr Schober
Original assignee: LURGI THERMIE GmbH
Current assignee: LURGI THERMIE GmbH
Priority date: 1943-06-20
Filing date: 1943-06-20
Publication date: 1952-12-29

Description

Verfahren zur Herstellung einer Aluminium-Silicium-Vorlegierung im elektrothermischen Ofen Bekanntlich werden bei der seitherigen Herstellung vom. Aluminium-Silicium-Vo:rlegierung die feingepulverten Rohstoffe Kaolin. und Tonende in dem zur Herstellung der gewünschten Legierung erforderlichen Verhältnisse mit ebenfalls feingemahlenen Reduktionsmitteln unter Anfeuchtung innig gemischt und in einer Brik ettpres6e in, Eiform brikettiert. Diese Briketts werden nununehr dem elektrothermischen Ofen zugegeben. Zusätzlich wenden auf 400 kg Briketts noch etwa ro bis 30 kg stückiger Quarz und, falls die Analyse der Briketts einen zu geringen Kohlenstoffgehalt aufweist, der noch fAlenäe Kohlenstoff in Form von stüdkiger Holzkohle außen zugesetzt. Man war seither der Ansicht, daßdiese innige Durchmischung von feini@erteilten Oxyden und Reduktionsmitteln, wie sie im Brikett vorliegt, Voraussetzung für den gewünschten Verlauf der Reduktion und Gewinnung einer Aluminium-Silicium-Vorlegierung mit befriedigendem Ausbringen ist. Bekanmitl,idh tritt bei der Reduktion zu Aluminium-Silicium-Vorlegierung bei Anwesenheit von mehr Kohlenstoff, als zur Reduktion und Deckung des Awsbrands notwendig ist, Karbidbildung ein. Es wurde nun seither angenommen, daß hei örtlich zu hoher Kohlenstofkonizentration, wie das bei einer nicht gleichmäßigen, und feinen Verteilung der Reduktionsmittel der Fall ist, es zu unerwünschter Karbiäbildung kommt. Um diesen unerwünschten Vorgang zu vermeiden; schien seither die feine Verteilung der Reduktionsmittel im Brikett notwendig zu sein. Außerdem wurde beobachtet, daß beim Einssatz der Briketts die Reaktion im festen bzw. teigigen: Zustand erfolgt. Daraus wurde geschlossen, daß bei dichtem Zusammenliegen von Oxyden und Reduktionsmitteln in feiner Verteilung, also bei kurzen Diffusionswegen, die Reaktion besonders rasch erfolgen kann. Deshalb wurden die sonst bei Verwendung von Briketts auftretenden Nachteile, die im folgernden kurz aufgeführt werden, in Kauf genommen Die Briketts sind nicht besonders fest; sie zerfallen schon beim Lagern und beeoniders 'beim Chargieren im Ofen zum Teil, so,daß dadurch große Staubverluste nicht zu vermeiden sind. Diese Staubverluste vervielfachen sich beim Übergang zu größeren Ofentypen (Dreipfasenofen).Process for the production of an aluminum-silicon master alloy in an electrothermal furnace is known to have been used in the production since. Aluminum-silicon pre-alloy the finely powdered raw material kaolin. and clay ends in the proportions required to produce the desired alloy with likewise finely ground reducing agents, thoroughly mixed with moisture and briquetted in an egg-shaped briquette press. These briquettes are now added to the electrothermal furnace. In addition, for every 400 kg of briquettes, about 100 to 30 kg of lumpy quartz and, if the analysis of the briquettes shows a carbon content that is too low, carbon in the form of lumpy charcoal is added to the outside. Since then it has been the opinion that this intimate mixing of finely distributed oxides and reducing agents, as is present in the briquette, is a prerequisite for the desired course of the reduction and production of an aluminum-silicon master alloy with satisfactory yield. As a result, carbide formation occurs during the reduction to aluminum-silicon master alloy in the presence of more carbon than is necessary to reduce and cover the fire. It has since been assumed that if the carbon concentration is too high locally, as is the case with a non-uniform and fine distribution of the reducing agents, undesirable carbia formation occurs. To avoid this undesirable process; Since then, the fine distribution of the reducing agents in the briquette seemed to be necessary. It was also observed that when the briquettes are used, the reaction takes place in the solid or doughy state. From this it was concluded that when oxides and reducing agents are closely together in fine distribution, i.e. with short diffusion paths, the reaction can take place particularly quickly. Therefore, the disadvantages that otherwise occur when using briquettes, which are briefly listed in the following, were accepted. The briquettes are not particularly strong; they disintegrate in part already during storage and beeoniders' during charging in the furnace, so that large losses of dust cannot be avoided as a result. These dust losses multiply with the transition to larger furnace types (three-phase furnace).

Die Briketts. enthalten nach ihrer I@erstellung ungefähr ao %@ Wasser. Werden die Briketts in feuchtem Zustand in den Ofen eingesetzt, so entsteht zu der Verdempfung des. Wassers ein zwsätzlidher Wärmebedarf. Beim Arbeiten in offenen Öfen, bei denen das bei der Reduktion entstehende C O an der Oberfläche der Beschickung zu C 02 verbrennt, ist dieser Wärmebedarf durch die Verbrennungswärme des -C O gedeckt. Die ganze Entwicklung in der Elektrothermie geht aber in Richtung der Verwendung vorn Öfen mit bedeutend größerer Leistung, die zur Rückgewinnung des C Ö als geschlossene Öfen betrieben werden. Beim Einsatz von: feuchten Briketts in, den geschlossenen Ofen würde aber, ganz abgesehen von den weiter unten genannten Gründen, die außerdem gegen einen Einsatz von Briketts sprechen, ein zusätzlicher Bedarf an elektrischer Energie für die Trocknung .der Briketts notwendig. Eine Trocknung der Briketts vor Einsatz kann wegen des Gehaltes an leichtentzündlicher Holzkohle nur sehr schonend bei niedriger Temperatur oder aber unter Verwendung von ,Schutzgasen bei höheren Temperaturen. erfolgen., so daß 'hierfür eine ziemlich umfangreiche und wenig wirtschaftliche Anlage notwendig ist.The briquettes. contain about ao% @ water after their creation. If the briquettes are placed in the oven while they are still moist, the result is that Damping of the water is an additional need for heat. When working in open Furnaces in which the CO produced during the reduction is on the surface of the charge burns to C 02, this heat requirement is covered by the heat of combustion of the -C O. However, the whole development in electrothermal energy is in the direction of use in front of ovens with significantly greater power, which are used to recover the C Ö as closed Ovens are operated. When using: moist briquettes in, the closed ones However, apart from the reasons mentioned below, the furnace would also work speak against the use of briquettes, an additional need for electrical ones Energy required for drying the briquettes. A drying of the briquettes before Due to the content of highly flammable charcoal, it can only be used very gently at low temperatures or using protective gases at higher temperatures Temperatures. take place., so that 'for this a fairly extensive and not very economical Plant is necessary.

Die Briketts 'haben die Neigung, leicht an der Elektrode oder den Ofenrändern festzubacken; das Chargieren wird dadurch außerordentlich erschwert. Da es beim geschlossenen Ofen darauf ankommt, daß die Gharge selbst langsam in die Reaktionstone nachTutscht, ist ein Arbeiten mit Briketts aus dem genannten Grund im geschlossenen Ofen nicht möglich.The briquettes' tend to stick slightly to the electrode or the To bake the edges of the oven; this makes charging extremely difficult. Since it is important with a closed oven that the cage itself slowly moves into the Reactionstone, according toTutscht, is working with briquettes for the reason mentioned not possible in a closed oven.

Es wurden nun Versuche mit folgend hergestelltem Beschickungsgut durchgeführt: Ein Kaolin-Tonerde-Gemisch im Verhältnis 2 : i wurde in bekannter Weise auf einem Sinterapparat gesintert. Das stückige Sin:tergut, beispielsweise mit einer Kornigröße vorn 15 bis 30 mm, wunde nun im Gemisch mit Quarz, Körnung 15 biss 30 mm, und stückigen Reduktionsmitteln, beispielsweise Holzkohle, Körnung 8 bis 15 mm, im elektrothermischen Betriebsofen eingesetzt. Es wurde nun überraschenderweise entgegen der seitherigen Annahme gefunden, daß auch bei Verwendung von derartigem stückigem Einsatzgut mit befriedigendem Ausbringen Aluminium-Silicium-Vorlegierung hergestellt wenden kann. Diese Arbeitsweise hat gegenüber dem Arbeiten mit Briketts aber folgende Vorteile: Es !hat sich gezeigt, daß der Reduktionsmittelverbrauch, der bei Briketts ungefähr i i o o/o des theoretischen zur Reduktion notwendigen Kohlenstoffs beträgt, bei Verwendung von stückigern Gut geringer ist, io2 bis io5% der theoretisch notwendigen Menge.Experiments were then carried out with the charge material produced as follows: A kaolin-alumina mixture in a ratio of 2: 1 was sintered in a known manner on a sintering apparatus. The lumpy sintered material, for example with a grain size of 15 to 30 mm, was now mixed with quartz, grain size 15 to 30 mm, and lumpy reducing agents, for example charcoal, grain size 8 to 15 mm, used in the electrothermal furnace. It has now surprisingly been found, contrary to the previous assumption, that aluminum-silicon master alloy can be produced with satisfactory output even when using such lumpy charge material. This way of working has the following advantages over working with briquettes: It has been shown that the reducing agent consumption, which in the case of briquettes amounts to about 100 per cent of the theoretical carbon required for reduction, is lower when using lumpy goods, 10 2 to 10 5% of the theoretically necessary amount.

Das stückige Beschickungsgut verklebt Elektrode und Ofenränder in weit geringerem Ausmaß als die Briketts. Das Chargieren wird dadurch wesentlich vereinfacht. Das, Beschickungsgut rutscht zum größten Teil selbsttätig in ,die Reaktionszone nach, so daß mit diesem Material ein Betrieb eines geschlossenem Ofens mit mechanischer Beschickung möglich erscheint.The lumpy load sticks together the electrode and the furnace edges far less than the briquettes. This makes charging essential simplified. Most of the load slides automatically into the reaction zone after, so that with this material an operation of a closed furnace with mechanical Loading appears possible.

Dank der Herstellungsart ist-dw Sintergut völlig frei von Feuchtigkeit und Hydratwasser. Die geringe Feuchtigkeit der Reduktionsmittel wird durch die heißen Ofengasse leicht entfernt, so daß bei Einsatz im geschlossenen Ofen ein zusätzlicher Energieaufwand für Trocknung des Beschickungsgutes nicht notwendig erscheint.Thanks to the way it is manufactured, dw sintered goods are completely free of moisture and water of hydration. The low humidity of the reducing agent is caused by the hot Oven alley slightly removed, so that an additional one when used in a closed oven Energy expenditure for drying the load does not appear to be necessary.

Der Staubanfall bei stückigem Einsatzgut ist wesentlich geringer.The amount of dust generated with lumpy items is significantly lower.

Es ist nicht gesagt, daß Kaolin und Tonerde im Verhältnis 2-: i gesintert werden müssen. Man kann auch den Tonerdegehalt im S in.tergut wesent= -lieh erhöhen .und den erwünschten Siliciu @mgehalt durch Einsatz von mehr Quarz einbringen. Ja es kann unter Umständern vorteilhaft sein, direkt stückige Tonerde, stückigen Quarz und stückige Reduktionsmittel, im gewünschten Verhältnis gemischt, einzusetzen.It is not said that kaolin and clay are sintered in a 2: 1 ratio Need to become. One can also substantially increase the alumina content in the soil . And introduce the desired silicon content by using more quartz. Yes Under certain circumstances, it can be advantageous to use lumpy clay, lumpy quartz and using lumpy reducing agents mixed in the desired ratio.

Es !hat sich herausgestellt, daß mit steigender Ofengröße eine Steigerung- der möglichen Korngröße Hand ins Hand geht.It has been found that the larger the furnace, the greater the the possible grain size goes hand in hand.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the production of an aluminum-silicon master alloy in the electrothermal furnace, characterized in that both the reducing Oxides as well as the reducing agents in lump form in the electrothermal furnace, can be used.

2. The method according to claim 'i, characterized in that a Kaolin-clay mixture in lump form with quartz and. lumpy reducing agents is used in the electrothermal furnace.

3. The method according to claim i and 2, characterized in that the oxides to be reduced are sintered and lumpy Form to be transferred.