NL8601158A

NL8601158A - Inrichting en werkwijze voor het zuiveren van een naast een of meer verontreinigingen in hoofdzaak een lichtmetaal, in het bijzonder aluminium, bevattende smelt.

Info

Publication number: NL8601158A
Application number: NL8601158A
Authority: NL
Original assignee: Gijsbert Willem Meindert Van W
Priority date: 1986-05-06
Filing date: 1986-05-06
Publication date: 1987-12-01
Also published as: DE3777452D1; DK226087D0; ES2029474T3; NO871871D0; DK226087A; EP0248459A1; FI88727C; US4842643A; NO168312B; JPS6320421A; FI871942A0; ATE73865T1; NO871871L; FI88727B; BR8702556A; NO168312C; US4897115A; GR3004120T3; FI871942A; DK165758B

Description

' *· ΐ ί VO 8194

Titel: Inrichting en werkwijze voor het zuiveren van een naast een of meer verontreinigingen in hoofdzaak een lichtmetaal, in het bijzonder aluminium, bevatten-_de smelt._________________

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het zuiveren van een naast een of meer te vervluchtigen verontreinigingen in hoofdzaak een lichtmetaal, in het bijzonder aluminium, bevattende smelt, omvattende een vacuumbehandelingsvat, 5 een orgaan voor het creëren van onderdruk in het vacuumbehan-delingsvat, een of meer leidingen voor toevoer van de smelt aan het vacuumbehandelingsvat en middelen voor het versproeien van de smelt in het vacuumbehandelingsvat.

Een dergelijke inrichting is bekend uit Nederlands « ~ 10 octrooischrift 172.464. Deze bekende inrichting is bestemd voor het gelijktijdig zuiveren en bereiden van lichtmetaal-legeringen, in het bijzonder van aluminiumlegeringen.

Hiertoe worden de beoogde legeringselementen vooraf in het vacuumbehandelingsvat beschikbaar gesteld dat 15 vervolgens wordt geëvacueerd. Onder invloed van de heersende onderdruk wordt de smelt van het te legeren metaal aangezogen en in de vorm van een of meer stralen horizontaal aan het vacuumbehandelingsvat toegevoerd waarbij gelijktijdig bij de heersende onderdruk in het vat een ontgassing optreedt, 20 de concentratie aan verontreinigingen wordt verlaagd en de legeringselementen worden opgelost en met de zich in het vat verzamelende smelt worden vermengd. Bij deze bekende inrichting vindt het transport en de toevoer van de te behandelen smelt naar respectievelijk aan het 25 vacuumbehandelingsvat plaats uitsluitend onder invloed van de onderdruk in het vat. Bovendien vindt de behandeling van de smelt, dat wil zeggen de zuivering en legering daarvan, uitsluitend ladingsgewijze plaats.

3601153 I * -2-

Uit Frans octrooischrift 918.574 is eveneens een inrichting bekend voor het zuiveren van metalen en legeringen waarbij de zuivering in dit geval uitsluitend een uitdrijven van in het metaal opgelost gas inhoudt. Bij deze bekende 5 inrichting is de vacuumbehandelingskamer opgesteld beneden het vat waarin de voorraad te zuiveren smelt is opgeslagen.

Via een opening in de bodem van dit voorraadvat valt de te behandelen smelt benedenwaarts in de vacuumbehandelingskamer. Volgens een uitvoeringsvorm van de bekende inrichting 10 wordt de ontgaste smelt continu uit het vacuumbehandelings-vat afgevoerd.

Doel van de uitvinding is een nieuwe inrichting voor het zuiveren van lichtmetaallegeringen, in het bijzonder van aluminiumlegeringen, met een breed toepassingsgebied, va-15 rierend van een snelle en grondige verwijdering van in de smelt opgeloste gassen tot de mogelijkheid om bepaalde niet of minder gewenste metaalbestanddelen uit de smelt te verwijderen.

Hiertoe wordt volgens de uitvinding een inrichting 20 van de in de aanhef vermelde soort verschaft die tot kenmerk heeft, dat het vacuumbehandelingsvat is voorzien van middelen voor afvoer van een of meer uit de smelt gedreven verontreinigingen, welke afvoermiddelen zijn aangesloten op een orgaan voor het afscheiden van een of meer verontreinigingen 25 in vaste of vloeibare vorm dat verbonden is met een vacuumpomp waarmee in het vacuumbehandelingsvat een onderdruk handhaafbaar is; op het vacuumbehandelingsvat ten minste een toevoeren een retourbuis zijn aangesloten waarbij de toevoerbuis benutbaar is voor toevoer van de te zuiveren smelt aan het vacuumbehande-30 lingsvat en voorzien is van een pomporgaan voor de te zuiveren smelt en een sproeiorgaan voor het vernevelen van door de pomp aangevoerde smelt in het vacuumbehandelingsvat terwijl de retourbuis toepasbaar is voor afvoer van de gezuiverde smelt uit het vacuumbehandelingsvat.

35 Door volgens de uitvinding de toevoer van de te be- 8601158 + i, -3- handelen smelt via de toevoerleiding aan het vacuumbehan-delingsvat door middel van een pomporgaan te doen plaatsvinden waarbij de smelt een zoals gebruikelijk in de toevoerleiding opgenomen sproeiorgaan passeert, is een krachtige verneveling 5 van de lichtmetaalsmelt, bijvoorbeeld een aluminiumsmelt, te bereiken. Hierdoor wordt een groot reactieoppervlak verkregen waardoor een goede stofoverdracht in de hand wordt gewerkt. Aldus is het met de inrichting volgens de uitvinding mogelijk om uit de smelt van bijvoorbeeld 10 met zink verontreinigd aluminium naast de in de smelt opgeloste ongewenste gassen ook het zink in dampvorm uit het aluminium te verdrijven en uit het vacuumbehande-lingsvat af te zuigen en daarna op een doelmatige wijze af te scheiden.

15 De gezuiverde aluminiumsmelt die zich onder in het vacuumbehandelingsvat verzamelt kan via de retourbuis uit het vacuumbehandelingsvat worden afgevoerd. Het heeft voordeel indien de toevoer- en retourbuis beide, al dan niet rechtstreeks, bijvoorbeeld via een buffervat, 20 op het bad van de te zuiveren smelt, aangesloten zijn, welk bad bijvoorbeeld in een oven kan zijn gehandhaafd-Aldus is het mogelijk het te zuiveren smeltbad een of meer keren te recirculeren waarbij het doelmatig is om het vacuumbehandelingsvat op ongeveer barometrische 25 hoogte boven het niveau van het bad van de te zuiveren smelt op te stellen en toevoer- respectievelijk retourbuis als een stijg- respectievelijk daalhuis uit te voeren, waardoor in de daalhuis een vloeistofslot kan worden gehandhaafd en de behandelde lichtmetaalsmelt via het 30 vloeistofslot automatisch uit het vacuumbehandelingsvat kan worden afgevoerd.

De inrichting volgens de uitvinding laat een flexibeler regelbaar zuiveringsproces toe indien hij voorzien is van middelen voor toevoer van zuurstofgas of zuurstof 850 1 1 5 8 f ^ -4- leverende materialen aan en/of na het vacuumbehandelingsvat. Wanneer de te zuiveren lichtmetaalsmelt verontreinigd is met bijvoorbeeld zink kan als het afscheidingsorgaan van de inrichting volgens de uitvinding een deeltjesafscheidings-5 orgaan worden toegepast dat via een leiding verbonden is met het vacuumbehandelingsvat, waarbij de verbindingsleiding is voorzien van middelen voor toevoer van het zuurstofgas of de zuurstof leverende materialen. Het zink, dat in de vorm van een damp uit het vacuumbehandelingsvat wordt afgezo-10 gen, reageert met het zuurstof onder vorming van zink-oxydedeeltjes die in het deeltjesafscheidingsorgaan, bijvoorbeeld een stoffilter, kunnen worden afgescheiden.

Het is volgens een andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding mogelijk om uit het vacuum-15 behandelingsvat afgezogen damp van een sublimeerbaar materiaal zoals zinkdamp af te scheiden door neerslaan als vast zinkmetaal. in een condensor. Deze condensor kan voor periodieke verwijdering van het zinkmetaal zijn voorzien van een afsluitbare aftap en verder van middelen voor het uitsmelten van 20 het verzamelde zinkmetaal. Indien de inrichting volgens de uitvinding van de uitvoeringsvorm is waarbij hij een condensor omvat en daarbij is gecombineerd met toevoer-middelen voor zuurstofgas of zuurstof leverende materialen, dan zijn deze middelen bestemd voor toevoer uitsluitend 25 aan het vacuumbehandelingsvat.

Het is voordelig indien volgens een nadere uitwerking van de inrichting volgens de uitvinding het vacuumbehandelingsvat en de toevoer- en retourbuis voorverwarmbaar zijn. Daartoe zijn verschillende mogelijkheden beschikbaar, bijvoorbeeld 30 inductief of elektrisch verwarmen of ook door middel van een brander.

Het vernevelingseffeet van de smelt in het vacuumbehandelingsvat kan nog worden bevorderd indien als het pomp-orgaan voor de te zuiveren smelt een mechanische en/of induc-35 tieve pomp in combinatie met een pomp volgens het gaslift- 8601153 ί * -5- principe is toegepast.

In overeenstemming met het bovenstaande heeft de uitvinding eveneens betrekking op een werkwijze voor het zuiveren van een naast een of meer te vervluchtigen ver-5 ontreinigingen in hoofdzaak een lichtmetaal, in het bijzonder aluminium,bevattende smelt volgens welke werkwijze de te zuiveren lichtmetaalsmelt wordt gehandhaafd op een temperatuur van 650-800° C en door middel van het pomporgaan via de toevoerbuis naar het vacuumbehandelingsvat wordt gepompt 10 en daarin wordt versproeid waarbij in het vacuumbehandelings-vat en in het afscheidingsorgaan voor verontreinigingen in vaste vorm door middel van de vacuumpomp een ondeairuk wordt gehandhaafd? de onder in het vacuumbehandelingsvat verzamelde behandelde lichtmetaalsmelt via de retourbuis uit het va-15 cuumbehandelingsvat wordt afgevoerd terwijl de in het vacuumbehandelingsvat gevormde damp door de vacuumpomp wordt weggezogen.

Bij voorkeur wordt de te zuiveren smelt gehandhaafd op een temperatuur van 710-740° C.

20 Doordat bij de inrichting volgens de uitvinding de in het vacuumbehandelingsvat en het afscheidingsorgaan zoals het condensorvat te handhaven onderdruk niet tevens wordt benut voor het aanzuigen en versproeien van de te behandelen smelt, kan desgewenst in de in te stellen onderdruk een 25 middel worden gevonden tot het sturen van het zuiveringsproces. Zo is bijvoorbeeld de evenwichtsspanning van zink dat in evenwicht is met 0,1 % zink, opgelost in aluminium, voldoende hoog om de werkwijze volgens de uitvinding waarbij het zink uit de aluminium smelt wordt afgescheiden, snel te 30 doen verlopen. Anderzijds is de evenwichtsdampspanning van magnesium, dat in evenwicht is met 0,1% magnesium, opgelost in aluminium, aanmerkelijk lager zodat bij de relatief hoge voor de verwijdering van zink bruikbare druk de afscheiding van het magnesium sterk zal achterblijven. Verrassen-' 35 derwijze is nu gebleken dat bij toevoer van zuurstof 8.3 0 I 158 -6- aan het vacuumbehandelingsvat door toevoer van zuurstofgas of van een zuurstof leverend materiaal ook een vlotte verwijdering van het magnesium kan worden gerealiseerd. Op welke wijze de zuurstof hierbij werkzaam is, 5 is niet bekend. Mogelijkerwijze bevat de dampfase in het vacuumbehandelingsvat magnesiumdamp dat kan worden geoxy-deerd. Het is voorstelbaar dat het gevormde magnesiumoxyde deels terugvalt in het zich onder in het vacuumbehandelingsvat verzamelende aluminiumbad. Bij recirculatie van deze 10 behandelde aluminiumsmelt naar de oven waarin de aluminium-smelt wordt gehandhaafd, zal het meegevoerde magnesiumoxyde in de oven verslakken en is verwijderbaar. Het andere deel van het gevormde magnesiumoxyde zou als vast bestanddeel door de zinkdamp uit het vacuumbehandelingsvat naar de con-15 densor kunnen worden meegesleurd en daarin achterblijven.

Bij het periodiek uitsmelten van het zink zal het magnesiumoxyde als een slak op het zink drijven en aldus uit de condensor mee worden afgetapt en kan in die vorm worden afgescheiden .

20 Verwijdering van zink en/of magnesium uit de te zuive ren aluminiumsmelt kan dank zij de sterke verneveling van de smelt in het vacuumbehandelingsvat met aanvaardbare snelheid ook worden bereikt indien aan het vacuum-behandelingsvat chloor en/of fluor en/of een chloor en/of 25 fluor leverend materiaal wordt toegevoerd. Weliswaar is de behandeling van een aluminiumlegering met behulp van een halogeen of een halogeenverbinding bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage 7612653, maar daarbij gaat het om het verdrijven van natrium uit de aluminiumlegering, waarbij 30 eventueel aanwezig magnesium juist in de aluminiumlegering dient achter te blijven.

De uitvinding wordt aan de hand van de tekening, die schematisch in perspectief een uitvoeringsvoorbeeld o o u115 8 -7- van de inrichting weergeeft, nader toegelicht. In de tekening wordt door 1 een alumimiumsmeltoven aangegeven, waarop open buffervaten 2 en 3 zijn aangesloten als voorraadhouders voor de te behandelen smelt respectievelijk als voorraad-5 houder voor behandelde smelt. Op barometrische hoogte boven buffervat 2,3 is vacuumbehandelingsvat 4 opgesteld. Dit vat 4 is via de leiding 6 verbonden met condensorvat 5.

Op zijn beurt is het condensorvat 5 via leiding 15 verbonden met een niet nader getoonde vacuumpomp. Het condensorvat 10 5 is verder aan de onderzijde voorzien van een afsluitbare aftap 7 die via leiding 8 is aangesloten op een eveneens niet nader getoonde gietmachine.

Op het vacuumbehandelingsvat 4 zijn voorts een stijgen een daalleiding 9 respectievelijk 10 aangesloten die 15 tot in de open buffervaten 2 respectievelijk 3 reiken. In de stijgleiding 9 is een opvoerpomp 11 en een sproeimondstuk 12 opgenomen. Het vacuumbehandelingsvat 4 en het condensorvat 5 bevatten elk aan een kopse zijde daarvan een deur 13 respectievelijk 14 die toegang biedt tot het inwendige van vacuum-20 behandelingsvat 4 respectievelijk condensorvat 5.

Tijdens bedrijf wordt vanuit de smeltoven 1 een voorraad te zuiveren aluminiumsmelt aangevoerd tot een zodanige hoogte dat de stijgleiding 9 onder het badoppervlak eindigt. Door middel van een vacuumpomp via leiding 15 wordt in 25 het vacuumbehandelingsvat 4 en het condensorvat 5 de gewenste onderdruk onderhouden.

De smelt in het open buffervat 2 wordt door de pomp 11 in een continue stroom opgepompt en door tussenkomst van het sproeimondstuk 12 in het vacuumbehandelingsvat 4 verneveld. 30 De verzamelde behandelde aluminiumsmelt loopt continu via het in de daalleiding 10 onder invloed van de onderdruk in vat 4 gevormde vloeistofslot naar het open buffervat 3301158 - 8- 3 weg en van hieruit weer terug in de smeltoven 1.

In het condensorvat 5 wordt de uit het vacuumbehan-delingsvat 4 afgezogen zinkdamp opgevangen en neergeslagen. Periodiek kan dit zink worden uitgesmolten en via de aftap 5 7 en leiding 8 naar de gietmachine worden afgevoerd en daarin bijvoorbeeld tot zinkbroodjes worden gegoten.

Uiteraard kunnen aan de inrichting zoals in het voor-, gaande besproken en in de tekening getoond is wijzigingen worden aangebracht zonder dat men daarbij het kader van 10 de uitvinding verlaat.

Hoewel als voorbeeld in het bijzonder de verwijdering van zink en magnesium uit een aluminiumsmelt is besproken, is de uitvinding hiertoe niet beperkt. Zo zijn bijvoorbeeld ook natrium en cadium in het kader van de inrich-15 ting en werkwijze volgens de uitvinding vervluchtigbaar en overeenkomstig de uitvinding uit een lichtmetaalsmelt te verkrijgen.

860 1 1.5 8

Claims

1. Inrichting voor het zuiveren van een naast een of meer te vervluchtigen verontreinigingen in hoofdzaak een lichtmetaal, in het bijzonder aluminium, bevattende smelt, omvattende een vacuumbehandelingsvat, een orgaan 5 voor het creëren van onderdruk in het vacuumbehandelingsvat, een of meer leidingen voor toevoer van de smelt aan het vacuumbehandelingsvat en middelen voor het ver-sproeien van de smelt in het vacuumbehandelingsvat, met het kenmer k, dat het vacuumbehandelings-10 vat is voorzien van middelen voor afvoer van een of meer uit de smelt gedreven verontreinigingen, welke afvoer-middelen zi jn aangesloten op een orgaan voor het afscheiden van een of meer verontreinigingen in vaste of vloeibare vorm dat verbonden is met een vacuumpomp waarmee in het 15 vacuumbehandelingsvat een onderdruk handhaafbaar is; op het vacuumbehandelingsvat ten minste een toevoeren retourleiding zijn aangesloten waarbij de toevoerbuis benutbaar is voor toevoer van de te zuiveren smelt aan het vacuumbehandelingsvat en voorzien is van een pomporgaan 20 voor de te zuiveren smelt en een sproeiorgaan voor het vernevelen van door de pomp aangevoerde smelt in het vacuumbehandelingsvat terwijl de retourbuis toepasbaar is voor afvoer van de gezuiverde smelt uit het vacuumbehandelingsvat.

2. Inrichting volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de toevoerbuis en de retourbuis beide al dan niet rechtstreeks aangesloten zijn op het bad van de te zuiveren smelt.

3. Inrichting volgens conclusie 1, m e t het 30kenme rk, dat het vacuumbehandelingsvat op ongeveer $ * Λ i -1 ~ $ Q -j i* I i - v ' 'v· -10- barometrische hoogte boven het niveau van het bad van de te zuiveren smelt is opgesteld en de toevoer- respectievelijk retourbuis uitgevoerd zijn als een stijg- respectievelijk daalhuis.

4. Inrichting volgens conclusie 1, g e k e n - m e r kt door middelen voor toevoer van zuurstofgas of zuurstof leverende materialen aan en/of na het vacuum-behandelingsvat.

5. Inrichting volgens conclusie 1, m e t het 10. e n m e r k, dat als het afscheidingsorgaan van verontreinigingen in vaste vorm een deeltjesafscheidingsorgaan toegepast is dat via een leiding verbonden is met het vacuumbehandelingsvat, waarbij de verbindingsleiding is voorzien van middelen voor toevoer van het zuurstofgas 15 of de zuur-stof leverende materialen.

6. Inrichting volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat als het afscheidingsorgaan voor verontreinigingen in vaste vorm een condensor is toegepast die van een afsluitbare aftap is voorzien.

7. Inrichting volgens conclusie 4 en conclusie 6, met het kenmerk, dat de condensor is gecombineerd met de toevoermiddelen voor zuurstofgas of zuurstof leverende materialen, uitsluitend voor toevoer aan het vacuumbehandelingsvat.

8. Inrichting volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat het vacuumbehandelingsvat en de toevoeren retourbuis voorverwarmbaar zijn.

9. Inrichting volgens conclusies 6-7, met het kenmerk, dat de condensor is voorzien van 30 middelen voor het smelten van in het vat afgescheiden materiaal.

10. Inrichting volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat het pomporgaan voor de te zuiveren u j J i i -J Q -11- smelt een mechanische en/of inductieve pomp in combinatie met een pomp volgens het gasliftprincipe is.

11. Werkwijze voor het zuiveren van een naast een of meer te vervluchtigen verontreinigingen in hoofdzaak 5 een lichtmetaal, in het bijzonder aluminium bevattende, smelt onder toepassing van de inrichting volgens conclusies 1-10, met het kenmerk, dat de te zuiveren lichtmetaalsmelt wordt gehandhaafd op een temperatuur van 650-800° C en door middel van het pomporgaan via de 10 toevoerbuis naar het vacuumbehandelingsvat wordt gepompt en daarin wordt versproeid waarbij in het vacuumbehandelingsvat en in het afscheidingsorgaan voor verontreinigingen in vaste of vloeibare vorm door middel van de vacuumpomp een onderdruk wordt gehandhaafd; de onder in het vacuum-15 behandelingsvat verzamelde behandelde lichtmetaalsmelt via de retourbuis uit het vacuumbehandelingsvat wordt afgevoerd terwijl de in het vacuumbehandelingsvat gevormde damp door de vacuumpomp wordt weggezogen.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, m e t het 20. e n m e r k, dat de te zuiveren smelt wordt gehandhaafd op een temperatuur van 710-740° C.

13. Werkwijze volgens conclusie 11, m e t het kenmerk, dat de uit het vacuumbehandelingsvat afgevoerde behandelde lichtmetaalsmelt naar de te zuiveren 25 lichtmetaalsmelt wordt gerecirculeerd.

14. Werkwijze volgens conclusie 11, waarbij door magnesium verontreinigde aluminiumsmelt wordt gezuiverd, met het kenmerk, dat aan het vacuumbehandelingsvat zuurstof wordt toegevoerd door toevoer van zuurstofgas 30 of van een zuurstof leverend materiaal.

15. Werkwijze volgens conclusie 14, waarbij door zink en magnesium verontreinigde aluminiumsmelt wordt gereinigd, met het 'kenmerk, dat de te behandelen ver- ÖÖl' ί : . 'J -τ' ·— -12- sproeide smelt eerst wordt blootgesteld aan een relatief geringe onderdruk waarna de smelt in een tweede trap onder toevoeging van zuurstof aan de dampfase wordt blootgesteld aan een relatief grote onderdruk.

16. Werkwijze volgens conclusies 14-15, met het kenmerk, dat aan het vacuumbehandelingsvat chloor en/of fluor en/of een chloor en/of fluor leverend materiaal wordt toegevoerd. » 8 δ 0 11 ü S