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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Nach Verflüchtigung des Magnesiums und Zinks kann hieraus ein Aluminium
mit nur o,ig% Silizium und 0,,017% Eisen gewonnen werden:.