DE938269C

DE938269C - Verfahren zur Entsilizierung von Aluminium-Silizium-Legierungen

Info

Publication number: DE938269C
Application number: DEW3782D
Authority: DE
Original assignee: Westfaelische Leichtmetallwerke GmbH
Current assignee: Westfaelische Leichtmetallwerke GmbH
Priority date: 1941-08-15
Filing date: 1941-08-15
Publication date: 1956-01-26

Description

Verfahren zur Entsilizierung von Aluminium-Silizium-Legierungen Die eutektische Konzentration im quasibinären System Al-Mg2Si liegt bei etwa 13°/o Mg2Si. Bei Anwesenheit eines Überschusses an Magnesium wird das Eutektikum zu niedrigeren Siliziumgehalten verschoben bzw. die Menge des primär auskristallisierenden Magnesiumsilizids erhöht. Die gleiche Wirkung wird durch einen Zinkzusatz erzielt, wobei infolge der erhöhten Dichte der Schmelze auch eine leichtere Abtrennung bzw. Zusammenballung des primär ausgeschiedenen Magnesiumsilizids erfolgt.
Unter Berücksichtigung dieser Erkenntnisse betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Entsilizierung von Aluminium-Silizium-Legierungen. Der geschmolzenenLegierung wird Magnesium, und zwar mindestens in einer zur Bindung des vorhandenen Siliziums in Form der Verbindung Mg2 Si etwa erforderlichen Menge, und ferner Zink in Mengen, die je nach dem zugesetzten Überschuß an :Magnesium über die zur Bindung des Siliziums in Form der Verbindung M92 Si erforderliche Menge zwischen mindestens 1/a und 1/2o der vorhandenen Aluminiummenge liegen, zugesetzt; dabei wird der Zinkzusatz zweckmäßig um so größer bemessen, je kleiner der Magnesiumzusatz ist, und umgekehrt. Das aus der Schmelze abgeschiedene Magnesiumsilizid wird darauf nebst ausgeschiedenen Verunreinigungen, wie z. B. Aluminiden des Eisens oder Mangans, von der Schmelze abgetrennt.
Das Verfahren kann selbstverständlich auch Anwendung finden auf solche siliziumhaltigen Aluminiumlegierungen, die einen mehr oder weniger großen Gehalt an Magnesium aufweisen, insbesondere aber auch zur Aufarbeitung von siliziumhaltigem und gegebenenfalls auch magnesiumhaltigem Aluminiumlegierungsschrott; für die Zugabe des Magnesiums und Zinks kann ebenfalls Schrott verwendet werden.
Das ausgeseigerte Magnesiumsilizid wird, nachdem es sich durch längeres Abstehenlassen an der Oberfläche der Schmelze angesammelt hat, vorzugsweise durch Abkrammen von der Restschmelze abgetrennt. Bei haben Siliziumgehalten der zu verarbeitenden Legierungen müssen relativ große Mengen primär auskristallisierten Magnesiumsilizids von der Restschmelze abgetrennt werden; die Abtrennung des Magnesiumsilizids erfolgt dann erfindungsgemäß zweckmäßig durch Filtrieren der Schmelze. Als Filtermaterial für das vorzugsweise beheizte Filter können Schamottegrieß, Aluminium-oder Magnesiumoxyd in körniger Form, Koks, Graphit, aktive Kohle, Dolomit, Kalk, Magnesit, Schlacke oder ähnliche Materialien, einzeln oder zu mehreren, verwendet werden.
Die schnelle und vollständige Koagulation und Abscheidung des Magnesiumsilizids an der Oberfläche der Schmelze kann durch verschiedene Maßnahmen wesentlich verbessert werden, die insbesondere vorteilhaft dann angewendet werden, wenn die Abtrennung des Magnesiumsilizids durch Abkrammen der Oberfläche der Schmelze erfolgt.
So wirkt sich ein Zusatz von -Kalzium oder anderen Metallen, die aus. der Schmelze Silizide bilden, in der Weise aus, daß die Trennungszone Magnesiumsilizid-Schmelze bedeutend schärfer ausgeprägt ist. Die Anwesenheit von Verunreinigungen an solchen Metallen, wie z. B. Eisen oder Mangan, bzw. eine Zugabe solcher Metalle, die, wie z. B. Eisen und Mangan, gusseigernde Aluminide bilden, hat, besonders bei Anwesenheit größerer Mengen Zink, die gleiche Wirkung. Zweckmäßig in diesem Sinne wirkt auch .ein Rütteln der Schmelze oder eine Behandlung derselben mit Ultraschall. Bei Verarbeitung stark mit Oxyden verunreinigter Schmelzen ist in an sich bekannter Weise eine Behandlung mit Gasen, z. B. Chlor, von Vorteil.
Für eine schnelle und vollständige Trennung des ausgeseigerten Magnesiumsilizids von der Schmelze wirkt sich besonders vorteilhaft eine abwechselnde Erhöhung und Erniedrigung der Temperatur der Schmelze, d. h. ein Auf- und Abpendeln der Temperatur der Schmelze, aus. Bei diesem Pendeln kann die Temperatur bis dicht oberhalb des Soliduspunktes der Schmelze erniedrigt werden; beim Rufpendeln werden Temperaturen von etwa goo° C zweckmäßig nicht überschritten.
Das Abkrammen des - Magnesiumsilizids nebst ausgeseigerten Aluminiden erfolgt naturgemäß bei Temperaturen oberhalb des Liquiduspunktes der Restschmelze. Ebenso wird im allgemeinen eine Filtration bei diesen Temperaturen'-vorgenommen. Man kann jedoch auch bei Temperaturen unterhalb des Liquiduspuniktes der Restschmelze filtrieren,' da die mitauskristallisierenden Verbindungen bzw. Mischkristalle des Aluminiums, Magnesiums und Zinks im Gegensatz zum Magnesiumsilizid durch das Filter nicht zurückgehalten werden.
Die gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung gewonnene Biliziumfreie bzw. -arme aluminium-, magnesium- und zinkhaltige Restschmelze kann auf verschiedene Weise weiterverarbeitet bzw. -verwendet werden. Sie kann zunächst ohne weitere Trennung ihrer Bestandteile als Vorlegierung dienen. Durch gegebenenfalls fraktionierte Destillation können aber auch Magnesium und Zink aus der Restschmelze ganz oder teilweise entfernt werden. Im letzteren Falle können die gewonnenen Legierungen als solche einer direkten Verwendung zugeführt werden bzw. auch wieder als Vorlegierungen dienen. Bei vollständiger Entfernung von Magnesium und Zink wird Aluminium gewonnen, das bezüglich seines Reinheitsgrades dem Hüttenaluminium mindestens gleichwertig ist.
Um aus dem durch Abkrammen oder Filtrieren abgetrennten Magnesiumsilizid das Magnesium zurückzugewinnen, wird dasselbe, vorzugsweise nach Auspressen noch anhäftender Teile der Restschmelze, einer Destillation unterworfen.
Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung kann Legierungsschrott auf Aluminium-, Magnesium-und Zinkgrundlage gemeinsam aufgearbeitet und dabei Aluminium, Magnesium und Zink in reiner Form bzw. in Form vorteilhaft verwendbarer Vorlegierungen gewonnen werden. Beispiel i io Gewichtsteile einer Aluminiumlegierung mit 29,81/o Silizium und o,6 o/o-Eis-en werden geschmolzen und der Schmelze 5 Gewichtsteile Magnesium und 85 Gewichtsteile- Zink hinzugesetzt. Nach 8stündigem Pendeln der Temperatur zwischen 530 und goo° C wird die Schmelze bei einer Temperatur von etwa 55o° C durch Abkrammen der Oberfläche von den ausgeseigerten Bestandteilen befreit. Sie weist nunmehr einen Gehalt von o,i i % Silizium und weniger als o,oo5 % Eisen auf. Beispiel 2 6o Gewichtsteile Aluminiumschrott mit i 1/o Silizium und o,65 % Eisen werden mit 30 Teilen Magnesiumschrott mit i % Silizium zusammengeschmolzen und der Schmelze io Teile Zink hinzugesetzt. Nach 8stündigem Stehenlassen bei einer Temperatur von etwa 55o bis 56o° C wird dieselbe von den ausgeseigerten Bestandteilen durch Abkrammen abgetrennt. Aus der - Restschmelze, die einen Gehalt von o,i3 % Silizium und o,oi % Eisen aufweist, kann nach Verflüchtigung des Magnesiums und Zinks Aluminium mit einem Reinheitsgrad von 99,7'/o gewonnen werden. Beispiel 3 2o Gewichtsteile Schrott einer Aluminiumlegierung mit 13)/o Silizium und 0,7% Eisen werden mit q.o Gewichtsteilen Schrott einer Magnesiumlegierung mit i % Silizium zusammengeschmolzen und der Schmelze q.o Gewichtsteile Zink hinzugesetzt. Die Temperatur der Schmelze wird daraufhin 6 Stunden zwischen 60o und goo° C gependelt. Nach Abkrammen der ausgeseigerten Bestandteile besitzt die Restschmelze folgende Zusammensetzung: 18,6%Al, 37,6% Mg, 43,8%Zn, 0,04% Si, 0,004% Fe.
Nach Verflüchtigung des Magnesiums und Zinks kann hieraus ein Reinaluminium mit 0,2i 0/0, Silizium und 0,o2 0/0, Eisen gewonnen werden. Beispiel 4 57 Gewichtsteile Schrott einer Magnesiumlegierung mit i 0/0, Silizium werden mit 3 Gewichtsteilen Schrott einer Aluminiumlegierung mit i 0/0, Silizium zusammengeschmolzen und der Schmelze 4o Gewichtsteile Zink hinzugesetzt. Die Temperatur der Schmelze wird darauf 2 Stunden zwischen 480 und 50o° C gependelt und darauf die ausgeseigerten Bestandteile von der Oberfläche der Schmelze abgekrammt. Die Restschmelze weist nunmehr einen Gehalt von o,o7% Silizium auf; sie kann vorzugsweise als Vorlegierung dienen. Beispiel 5 ioo Gewichtsteile einer Aluminiumlegierung mit 29,8% Silizium und 0,6% Eisen werden mit g0, Gewichtsteilen Magnesiumschrott mit 1% Silizium zusammengeschmolzen und dieser Schmelze noch 13 Gewichtsteile Zink zugesetzt. Daraufhin wird die Schmelze zwecks Abtrennung ihrer ausgeseigerten Bestandteile bei einer Temperatur von 46o° C durch Braunkohlenschlacke filtriert. Die ablaufende Schmelze hat einen Gehalt von 58,3 0/0, Al, 30,7% Mg, 10,9% Zn, 0,11% Si, o,oi% Fe.
Nach Verflüchtigung des Magnesiums und Zinks kann hieraus ein Aluminium mit nur o,ig% Silizium und 0,,017% Eisen gewonnen werden:.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Entsilizierung von Aluminium-Silizium-Legierungen, die gegebenenfalls auch Magnesium enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß der geschmolzenen Legierung Magnesium, mindestens in einer zur Bindung des vorhandenen Siliziums in Form der Verbindung Mg2 Si etwa erforderlichen Menge, und ferner Zink in Mengen, die je nach dem zugesetzten Überschuß an Magnesium über die zur Bindung des. Siliziums in Form der Verbindung Mg2 Si erforderlichen Menge zwischen mindestens 1/s und 1/2o der vorhandenen Aluminiummenge liegen, zugesetzt werden und daß darauf das aus der Schmelze abgeschiedene Magnesiumsilizid nebst ausgeschiedenen Verunreinigungen, wie z. B. Aluminiden, von der Schmelze abgetrennt wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Zinkzusatz um so größer bemessen wird, je kleiner der Ma@gnesiumzusatz ist, und umgekehrt.
3. Verfahren nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß siliziumhaltiger Aluminiumlegierungsschrott entsi:liziert wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe des Magnesiums und Zinkes in Form von Schrott erfolgt.
5. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennung des Magnesiumsilizids durch Abkrammen der Oberfläche der Schmelze erfolgt.
6. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnesiumsilizid durch ein vorzugsweise beheiztes Filter aus Schamottegrieß, Aluminium- oder Magnesiumoxyd in körniger Form, Koks, Graphit, aktiver Kohle, Dolomit, Kalk, Magnesit, Schlacke oder ähnlichen Materialien, einzeln oder zu mehreren, abfiltriert wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 6, insbesondere nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zu ents-ilizierenden Schmelze weiterhin solche Metalle, die aus der Schmelze ausseigernde Silizide bilden, zugesetzt werden, beispielsweise Kalzium. B.
Verfahren nach den Ansprüchen i bis 7, insbesondere nach den Ansprüchen i bis 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelze, insbesondere bei Zugabe größerer Mengen Zink, solche Metalle zugesetzt werden, die aus der Schmelze ausseigernde Aluminide bilden, beispielsweise Eisen. g.
Verfahren nach den Ansprüchen i bis 8, insbesondere nach den Ansprüchen i bis 5 und 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze vor der Abtrennung des Magnesiumsilizids gerüttelt oder einer Behandlung mit Ultraschall unterworfen wird. i0,.
Verfahren nach den Ansprüchen i bis 9, insbesondere nach den Ansprüchen i bis 5 und 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Schmelze vor Abtrennung des Magnesiumsilizids zwischen dem Soliduspunkt und höchstens etwa goo° C auf- und abgependelt wird. i i.
Verfahren nach den Ansprüchen i bis i0,, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnesium und Zink aus der entsilizierten Aluminium-Magnesium-Zink-Restschmelze ganz oder teilweise durch Destillation entfernt werden.
12. Verwendung der nach den Ansprüchen i bis i0, erhaltenen entsilizierten Aluminium-Magnesium-Zink-Restschmelze alsVorlegierung.
13. Weitere Ausbildung des Verfahrens nach den Ansprüchen i bis i0,, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnesium aus dem abgetrennten Magnesiumsilizid, vorzugsweise nach Auspressen noch anhaftender Teile der Aluminium - Magnesium - Zink - Schmelze, durch Destillation entfernt wird. Angezogene Druckschriften: Französische Zusatzpatentschrift Nr. 50 314; Lorana, Metallurg. Ital., 1934 S.367; Aluminium, 1937, S. 60,.