DE2551524A1

DE2551524A1 - Verfahren zur behandlung von aluminiumhaltigem material

Info

Publication number: DE2551524A1
Application number: DE19752551524
Authority: DE
Inventors: Edward Frederick Emley
Original assignee: British Aluminum Co Ltd
Current assignee: British Aluminum Co Ltd
Priority date: 1974-11-18
Filing date: 1975-11-17
Publication date: 1976-05-26
Also published as: ES442735A1; CA1060216A; JPS5176111A; AU8670175A; AU497757B2; FR2291281B1; NL7513459A; FR2291281A1; CH609094A5; IT1048740B; NO753840L

Description

EWALD OPPERMANN J B 5 1 5 2 4 PATENTANWALT

88 27 at HI OFFENBACH (MAIN) · KAISERSTRASSE 9 · TELEFON (»til) WFTFg ■ KABEL EWOPAT

15. November 1975

Op/ef

37/29

The British Aluminium Company Limited

Norfolk House

St. James's Square

London, S.W.1

England

Verfahren zur Behandlung von aluminiumhaltigem

Material

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung von aluminiumhaltigem Material, bestehend aus Ofenabstrich, Schlacken und Metallrückständen, und bezweckt die Rückgewinnung von Wertmetallen. Insbesondere bezieht sie sich auf die Rückgewinnung von Aluminium aus Ofenabstrichen, wie sie beim Schmelzen und Behandeln von Aluminium und auf Aluminium basierenden Legierungen (nachfolgend sämtlich als Aluminium bezeichnet) entstehen.

609S22/Ö717

- 2 - 2 5515 2

Beim Schmelzen von Aluminium, insbesondere wenn in der Metallcharge verunreinigter oder feiner Schrott enthalten ist, hat sich herausgestellt, daß sich auf der Metalloberfläche eine weiche pastöse Schicht aus Metall und Oxiden bildet. Diese wird gewöhnlich als "Abstrich" (skim) bezeichnet. Abstrich wird ebenfalls gebildet, wenn eine Masse flüssigen Metalls gerührt wird, z. B. bei Legierungsverfahren, oder beim Transport von einem Ofenherd zu einem anderen. Um reines Metall aus dem Ofen abzuziehen, ist es erforderlich, den Abstrich zu entfernen und normalerweise ist viel flüssiges Metall darin eingeschlossen, was zu erheblichen Metallverlusten führt, wenn der Abstrich nicht nachfolgend behandelt wird.

Durch Aufstreuen pulverisierten Salzfluß-mittels des "flüssigen" Typs auf den Abstrich ist es möglich, Metall zu entfernen ohne jedoch sehr viel Metall herauszuziehen. Es ist jedoch üblicher, ein "trocknendes" Flußmittel zuzusetzen, welches den Abstrich veranlaßt, sich zu entzünden und auf diese Weise, obwohl einiges Aluminium verbrennt, wird ein erheblicher Betrag an Metall aus dem Abstrich in das Metallbad freigesetzt und der verbleibende Abstrich ist pulverförmiger und kann mit weniger Metalleinschlüssen entfernt werden. Andere Verfahren zur Behandlung des Abstriches umfassen ein Abstreichen desselben von der Metalloberfläche in einen Tiegel, Zusetzen eines Flußmittels, um einige Verbrennung des Abstrichs und/oder Agglomeration des Oxids herbeizuführen sowie mechanisches Rühren des Abstrichs um etwas von dem eingeschlossenen Metall freizusetzen. Diese Verfahren ergeben Ausbeuten von nur einem Drittel bis zwei Drittel des Metallgehalts im Abstrich. Viel Oxiddampf wird freigesetzt, wenn die Tiegel geleert werden. Ein anderes Verfahren zur Behandlung von Abstrich besteht darin, diesen in rotierende Salz-

609822/07

5 51524

öfen einzugeben, jedoch obwohl die Metallausbeute verbessert werden mag, wird hierdurch infolge der Verflüchtigung von Salz aus dem Ofen ein Umweltproblem hervorgerufen.

In jüngerer Zeit ist vorgeschlagen worden, Metall aus Abstrich und Schlacken zurückzugewinnen, indem diese kalt mit festen Salzschmelzen gemischt und in einem Induktionsofen aufgeschmolzen werden. Dieses hat den Vorteil, daß das Salz nicht überhitzt wird, daß das Metall nicht durch Gasverbrennungsprodukte oxidiert wird, und daß die Rührwirkung der induzierten Ströme die Agglomeration des Metalls unterstützt. Jedoch ist die eingesetzte Hauptausrüstung kostspielig, die Ofenauskleidung erfordert häufige Ersetzung und das Verfahren ist nicht zur Behandlung von metallreichen Schlacken geeignet. Es ist daher ungeeignet für die Behandlung von Abstrich, der einer extensiven langsamen Oxidation unterworfen war oder im Ofen gebrannt hat, bevor er entfernt wurde. Alle diese Verfahren, in welchen Abstrich zur Abkühlung und nachfolgender Wiedererhitzung für die weitere Behandlung gebracht wird, führen unvermeidbar zu Metallverlusten durch Oxidation wie auch zu Energieverbrauch durch Ersatz der Verlustwärme.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der geschilderten Nachteile bekannter Verfahren ein Verfahren zur Behandlung von aluminiumhaltigem Material anzugeben, das auf wirtschaftliche Weise eine hohe Rückgewinnungsausbeute von Metall gestattet, das im Ofenabstrich, in Schlacken oder in Metallrückständen enthalten ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß man das aluminiumhaltige Material in eine flüssige auf einer Masse flüssigen Aluminiums schwimmende

609822/0717

-4- 7551524

Salzflußmittelschicht eingibt und das aluminiumhaltige Material mit dem Flußmittel rührt, bis im wesentlichen aller Metallgehalt des aluminiumhaltigen Materials in das flüssige Aluminium verbracht ist. Es wurde gefunden, daß, wenn man frisch entstandenen heißen Abstrich in eine Schicht flüssigen Salzflußmittels, die auf einer Masse flüssigen Aluminiums schwimmt, eingibt, im wesentlichen aller Metallgehalt des Abstrichs schnell in die Masse des flüssigen Aluminiums übergeht, wenn der Abstrich mild mit dem Flußmittel gerührt wird. Auf diese Weise ist die Metallausbeute aus dem Abstrich viel größer als sie durch sogar anhaltende Krählung des Abstriches auf der Metalloberfläche und Aufstreuen von puderförmigem Flußmittel während der Behandlung erhalten werden kann. Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Schicht flüssigen Flußmittels sollte dick genug sein, damit der Abstrich mindestens teilweise und vorzugsweise mindestens im wesentlichen in das Flußmittel eingetaucht ist.

Das aluminiumhaltige Material kann chargenweise in solchen Mengen zugesetzt werden, wie sie im wesentlichen in die Salzschicht eingetaucht und dann mild zur Freisetzung des Metalls gerührt werden können, die Salzschicht in Bereitschaft zur Aufnahme einer weiteren Abstrichmenge belassend. Vorzugsweise wird Abstrich direkt von dem Bad eines Strahlungsofens zu der Salzschicht überführt.

Die Erfindung ist daher geeignet, ein einfaches Verfahren für die Behandlung heißen Ofenabstrichs anzugeben, welches sehr hohe Ausbeuten des Metallgehalts erzielt ohne komplizierte Ausrüstung zu erfordern, ohne schwerwiegende Umweltprobleme durch Freisetzung von Oxid- oder Salzdämpfen hervorzurufen, und ohne durch Kühlung und Wiedererhitzung des Abstriches Metall- und Energieverluste hervorzurufen.

SÖ9822/Q717

Die Flußmittelschicht wird auf einen vorbestimmten Bereich abgesperrt und die Flußmittelmenge, die im Verhältnis zu dem vorbestimmten Bereich verwendet wird, wird so gewählt, um anfänglich eine flüssige Schicht von mindestens 1 cm, vorzugsweise mindestens 2 cm, Tiefe vorzusehen, obwohl 5 bis 10 cm Tiefe wünschenswert sind, weil dann mehr Abstrich auf einmal zugesetzt werden kann.

Die Metalltemperatur soll nicht geringer sein als 650 ⁰C, vorzugsweise nicht geringer als 700 C. Es können zwar wesentlich höhere Temperaturen verwendet werden, jedoch kann oberhalb etwa 85(
Ablehnung stoßen.

oberhalb etwa 850 ⁰C die Flüchtigkeit des Flußmittels auf

Das verwendete Salzflußmittel kann aus Mischungen der Alkali- und Erdalkalimetallchloride bestehen, einschließlich des MgCl₂, und kann ein oder mehrere Fluoride der Alkali- und Erdalkalimetalle enthalten, einschließlich des MgF-, und ist bei Temperaturen oberhalb etwa 675 C dünnflüssig. Geeignete Zusammensetzungen basieren auf KCl und NaCl in eutektischen Proportionen oder in gleichen Gewichtsanteilen mit Zusatz von 0 bis 5 % CaF₂, 0 bis 25 % NaF, oder 0 bis 20 % MgCl₂· Bei CaF₂~Zusätzen entwickelt das Flußmittel im Betrieb keinen Dampf und besitzt ein angemessenes Koagulierungsvermögen für dispergiertes Metall. Bei den NaF-Zusätzen ist das Koagulierungsvermögen des Flußmittels erhöht, jedoch kann leichtes Dampfen auftreten, wohingegen bei MgCl₂-Zusätzen die Netzfähigkeit des Flußmittels vergrößert ist, jedoch wird hierbei etwas HCl freigesetzt, insbesondere in feuchten Atmosphären.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird wie folgt verfahren: Aluminium wiai in einem mit einer Seitenkammer ausgerüsteten Strahlungsofen erhitzt, eine Schicht flüssigen

- 6 609822/0717

7551524

Salzflußmittels wird auf dem Metall in der Seitenkammer vorgesehen, der im Hauptherd gebildete Abstrich wird in die Seitenkammer transportiert, und der Abstrich wird mit dem Flußmittel gerührt, wobei im wesentlichen aller Metallgehalt des Abstriches in die Masse des flüssigen Metalls in der Seitenkammer übergeht. Das Metall im Ofen und das Metall in der Seitenkammer befinden sich vorzugsweise unterhalb der Flußmittelschicht in Kommunikation.

Wenn das erfindungsgemäße Verfahren in Verbindung mit einer Seitenkammer oder Vorkammer durchgeführt wird, kann das im Hauptherd befindliche Metall bequem durch Schieben oder Ziehen des Abstriches direkt in diese Seitenkammer oder Vorkammer abgestrichen werden. Dieses hat viele Vorteile. Das Abstreichen kann durchgeführt werden, sobald die Metallcharge geschmolzen ist und bevor der schwimmende Abstrich einer erheblichen Oxidation unterworfen war. Der Abstrich befindet sich bereits oberhalb des Schmelzpunktes des Metalls und zerfällt schnell nach Eintritt in die Flußmittelschicht, wobei nur wenig zu rühren ist. Das abgestrichene Metall im Hauptherd ist dann direkt der Hitze des Ofens ausgesetzt und wird davon nicht durch eine Abstrichschicht teilweise isoliert, was dem thermischen Wirkungsgrad des Ofenbetriebs zugute kommt. Darüber hinaus wird die im Abstrich enthaltene Wärme zurückerhalten und geht nicht verloren, indem man den Abstrich abkühlen läßt mit der anschließenden Notwendigkeit, ihn für spätere Bearbeitung wieder aufzuschmelzen. Weder entsteht Oxiddampf, wie er häufig auftritt, wenn Abstrich aus dem Ofen abgezogen und abgekühlt wird, noch tritt irgendein Verlust an Aluminium auf, indem ein Teil des Abstrichs langsam verbrannt wird, um einiges Metall durch Erhöhung der Temperatur freizuset- TSi. Sollte bei diesem bevorzugten Verfahren der Abstrich

60 9822/07

? B R 1 5 2 4

versehentlich im Hauptherd Feuer fangen, so wird der Brand augenblicklich gelöscht, wenn der Abstrich in die flußmittelbedeckte Seitenkammer gegeben wird. Es entsteht kein unerwünschter Salzdampf. Schließlich werden keine Ausrüstungen für das Brechen, das Malen, das Sieben und das Wiederaufschmelzen des Abstrichs (z. B. in Induktionsöfen) benötigt.

Die Seitenkammer kann in geeigneter Weise mit einem.isolierenden Deckel ausgerüstet sein und kann mit einem Gasbrenner oder einer anderen Heizvorrichtung ausgestattet sein, wodurch die Metalltemperatur, falls gewünscht, über die im Hauptherd erhöht werden kann. Die Seitenkammer kann sich längsseits einer kurzen Länge nur einer Wand des Ofens erstrekken, z. B. längsseits einer oder mehrerer Schlackentüren. Alternativ kann die Flußmittelschicht auf nur einen Teil der Seitenkammer abgesperrt werden, beispielsweise durch eine Trennwand oder eine Schwimmsperre.

Es ist auch möglich, einen Teil des Ofenherdes abzuteilen, beispielsweise durch eine Trennwand, und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung innerhalb eines solchen Ofenteils durchzuführen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf Abstrich beschränkt, sondern kann zur Behandlung von Metall enthaltenden Rückständen, Schlacken oder feinverteilten Schrottmetallen verwendet werden. Solche Materialien werden vorzugsweise vor Eingabe in die Seitenkammer vorerhitzt, weil andernfalls die Schmelzgeschwindigkeit vergleichsweise niedrig sein wird. Bei früheren Gelegenheiten entstandener Abstrich kann ebenfalls in die Seitenkammer eingespeist

609822/0717

75R1524

werden, und es ist wiederum wünschenswert, diesen vorzugsweise auf eine Temperatur von mindestens 500 C vorzuerhitzen. Eine Vorerwärmung zur Entfernung von Feuchtigkeit sollte selbstverständlich aus Sicherheitsgründen durchgeführt werden. Falls gewünscht, kann eine Metallpumpe zur Erhöhung der Zirkulation heißen Metalls zwischen dem Hauptherd und der Seitenkammer eingesetzt werden.

Gemäß einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein kleiner Strahlungsofen mit Seitenkammer verwendet, in welchem der Hauptherd nicht als Schmelzofen eingesetzt wird, sondern lediglich als Mittel für die Zufuhr heißen Metalls zur Seitenkammer. Alternativ kann auch ein ausgemauerter Kasten Verwendung finden, in welchem eine Trennwand vorgesehen ist, die den Kasten in zwei Abteile unterteilt, die miteinander unterhalb des unteren Trennwandendes oder durch die Trennwand durchsetzende Kanäle kommunizieren. Es sind Mittel vorgesehen für die Erhitzung des flüssigen Metalls in einem der Abteile, z. B. konventionelle Gas- oder ölbrenner, elektrische Heizrohre, ein Kanalinduktor, oder gasbefeuerte Taucherhitzer. Der Kasten ist teilweise mit flüssigem Metall gefüllt und die Temperatur wird durch Anwendung von Hitze auf eine der Kammern auf einem gewünschten Niveau gehalten. Das zur Durchführung des Verfahrens benötigte Flußmittel wird der anderen Kammer aufgegeben. Ein Abstichloch kann vorgesehen sein, um gewünschtenfalls den Spiegel flüssigen Metalls abzusenken oder es kann alternativ ein Überflußrohr vorhanden sein. Sowohl der kleine Strahlungsofen oder der unterteilte ausgemauerte Kasten können tragbar ausgerüstet sein und von einem großen Schmelz- oder Aufbewahrungsofen zu einem anderen gehoben oder gefahren werden, um den in einem solchen großen Ofen gebildeten Abstrich zu sammeln und zu behandeln.

6098 22/07 17

5 1 5 2

Es ist ersichtlich, daß mit diesen Ausführungsformen der Erfindung ein Verfahren für die Behandlung aluminiumhaltigen Materials mit Salzflußmitteln bereitgestellt wird, bei welchem das aluminiumhaltige Material in solchen Mengen einer Schicht flüssigen auf einer Masse flüssigen Aluminiums schwimmenden Salzflußmittels aufgegeben wird, die ausreicht, um mindestens im wesentlichen in die Flußmittelschicht einzutauchen, wobei die Masse flüssigen Aluminiums unterhalb der Oberfläche mit einer anderen Masse flüssigen Aluminiums, für welche Beheizungsmittel vorgesehen sind, in Kommunikation steht, und wobei der Abstrich mit dem Flußmittel gerührt wird, wodurch im wesentlichen aller Metallgehalt des Abstriches in die Masse des Metalls übergeht.

Eine andere Ausführungsform einer tragbaren Behandlungseinheit, die sich als sehr geeignet für aluminiumhaltiges Material herausgestellt hat, insbesondere wenn die zur gleichen Zeit behandelten Mengen nicht sehr groß sind, besteht aus einem von außen beheizten nicht metallischen Tiegel, der durch eine Trennwand in Kammern unterteilt ist, die unterhalb der Trennwand miteinander kommunizieren.

Eine solche Ausrüstung ist da vorteilhaft, wo das zu behandelnde aluminiumhaltige Material sich unterhalb der gewünschten Temperatur befindet und zu einem teilweisen Einfrieren der flüssigen Salzflußmittelschicht führen kann. In solchen Fällen gestattet die Möglichkeit der Behandlungseinheit von außen Wärme zuzuführen ein schnelles Wiederaufschmelzen des Flußmittels.

Wenn eine Temperatur des Metalls von 800 °C oder mehr schnell erreichbar ist, z. B. bei Aluminiumschmelzern, ist es möglich, die Behandlung des Abstriches in Obereinstimmung mit

- 10 -

09822/071?

? 5515 2 4

der vorliegenden Erfindung durch sehr einfache Ausrüstung durchzuführen. Z. B. kann eine mit einem geeigneten feuerbeständigen Material ausgekleidete Mulde ohne Trennwand oder zusätzliche Heizmittel eingesetzt werden.

Die vorgewärmte Mulde kann unterhalb der Schlackentür eines Strahlungsofens angeordnet werden, worauf Metall von 800 bis 850 C in die Mulde gegossen, Flußmittel zugegeben und der Ofenäbstrich von der Metalloberfläche direkt in die Mulde abgezogen wird. Nach einer kurzen Zeitspanne des Rührens kann das freigesetzte Metall durch ein Abstichloch nahe des Bodens der Mulde gesammelt werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Abstrich od. dgl. im wesentlichen in eine Ansammlung flüssigen auf einem flüssigen Metallbad schwimmenden Flußmittels eingetaucht, wobei die Flußmittelansammlung durch einen Behälter abgesperrt wird, der teilweise in das flüssige Bad eingetaucht ist und damit durch eine oder mehrere öffnungen im unteren Teil des Behälters kommuniziert, wobei ein Strom flüssigen Metalls in den Behälter gegeben wird, um den Abstrich mit dem flüssigen Flußmittel zu rühren.

Vorzugsweise besitzt der Behälter einen runden Querschnitt.

Vorzugsweise wird der Metallstrom in den Behälter in einer allgemein tangentialen Richtung eingeführt, so daß das Metall an der Behälterwand fließt, wodurch eine Kreisströmung im Behälter hervorgerufen wird. Es ist jedoch nicht wünschenswert, eine Kreisströmung hervorzurufen, die ausreichend ist, flüssiges Flußmittel in das Metallbad nach unten hineinzuziehen. Eine oder mehrere Prallwände können im mittleren Teil der Metallfläche innerhalb des Behälters angeordnet

- 11 -

809822/071?

sein, um die Bildung eines Zentralwirbels zu verhindern, während die Kreisbewegung des Metalls um den Umfang des Behälters herum aufrechterhalten bleibt. Zwei sich zur Bildung eines Kreuzes im rechten Winkel schneidende Prallwände können Verwendung finden, wobei die Länge der Prallwände vorzugsweise zwischen einem Zehntel bis zu einer Hälfte des Durchmessers des Behälters beträgt, und die Prallwände sich mindestens etwa 2,5 cm unterhalb des Metallspiegels während des Betriebes der Ausrüstung erstrecken.

Der Behälter kann ein Tiegel aus Graphit, aus Siliziumkarbid gebunden mit Aluminiumoxid, aus einer Mischung aus Zirkon und Aluminiumoxid, oder irgendeinem anderen feuerbeständigen Material sein, welches hinreichend widerstandsfähig gegen die Einwirkung des flüssigen Aluminiums und gegen thermischen Schock ist.

Der durch dieses Verfahren zu behandelnde Abstrich ist vorzugsweise frisch und heiß, jedoch kann auch kalter Abstrich durch diese Ausführungsform behandelt werden. Bei kaltem Abstrich ist es besonders wünschenswert, daß der flüssige Metallstrom nicht zu kalt sein sollte, wobei eine Temperatur zwischen 725 und 800 °C bevorzugt wird. Der Behälter kann in geeigneter an sich bekannter Weise von oben her durch einen Ring getragen werden. Alternativ, wenn das "Loch" im Behälter so groß ist, daß überhaupt keine Bodenwand vorhanden ist und der Behälter im Effekt einen Ring darstellt, kann man den Ring auf der Metalloberfläche schwimmen lassen, wobei in diesem Fall der Metallstrom in einer anderen Richtung als Tangential angewendet werden kann, z. B. vertikal abwärts. Ein Handgriff kann an dem Ring befestigt sein und der Ring kann unterhalb des Metallstromes bewegt werden, so

- 12 -

609822/071 ?

7-551524

daß der Metallstrom nacheinander mit allem Abstrich der im Ring enthalten ist in Kontakt gebracht werden kann.

Falls gewünscht, kann vom Metallstrom abgesehen werden und der Abstrich kann mit dem Flußmittel durch Rückwärts-und Vorwärtsbewegung des Ringes über der Metalloberfläche gerührt werden.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert, welche schematisch alternative Apparateausführungen für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen. In den Zeichnungen stellen dar:

Fig. 1, 2 und 5 vertikale Querschnitte durch verschiedene Apparaturen für die Durchführung der Erfindung,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Apparat gemäß Fig. 2,

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen anderen Apparat für die Durchführung der Erfindung, und

Fig. 6, 7 und 8, 9 sowie 10, 11 jeweils Vertikalschnitte und Draufsichten auf Apparate für die Durchführung anderer Ausführungsformen der Erfindung.

Ein Tiegel 1 gemäß Fig. 1, der z. B. aus Gußeisen, Graphit oder Siliziumkarbid hergestellt sein kann, wird von außen durch einen Gasbrenner 2 beheizt. Der Tiegel ist teilweise mit flüssigem Aluminium 3 gefüllt, auf welchem eine Schicht

- 13 -

6098 22/07 17

75R1524

flüssigen Flußmittels 4 schwimmt. In den Tiegel ist Abstrich so eingefüllt, daß er im wesentlichen in die Schicht eintaucht und wird mild gerührt mit dem Rührwerkzeug 6.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch einen Strahlungsofen 21, der mit einer Seitenkammer 22 ausgestattet ist. Metall 23 in der Seitenkammer steht mit dem im Hauptofen 24 über Kanäle 25 in Kommunikation, die sich durch oder unterhalb einer Trennwand 26 erstrecken. Ein Salzflußmittel 27 ist auf dem Metall in der Seitenkammer vorgesehen und Abstrich 28, welches sich auf ώτ Metalloberfläche im Hauptherd bildet, wird mittels des Räumwerkzeuges 29 in die Seitenkammer gezogen.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf denselben Ofen, bei welcher der Hauptherd 31 von der Seitenkammer 32 durch eine Trennwand 33 abgetrennt ist. Ein Rührwerkzeug 34 wird zum Rühren des Abstriches mit dem Flußmittel in der Seitenkammer 32 verwendet.

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf einen Ofen für die Behandlung von Abstrich. Der Ofen besteht aus einem feuerfest ausgekleideten Kasten 41, der durch eine Trennwand 42 in zwei Kammern geteilt ist, die über Kanäle in der Trennwand miteinander kommunizieren. Eine Kammer 43 ist mit einem Gasbrenner 44 ausgerüstet, während die andere Kammer 45 eine Flußmittelschicht aufnimmt und zur Behandlung des Abstriches verwendet wird.

Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht eines beweglichen Ofens für Abstrichbehandlung, der zur Beschickung mit Abstrich an große Strahlungsofen herangebracht werden kann. Der bewegliche Ofen besteht aus einem feuerfest ausgekleideten Kasten 51,

- 14 -

609822/0717

wie in Fig. 4 gezeigt, enthaltend eine Heizkammer 52 und eine Abstrichbehandlungskammer 53, in welcher eine Flußmittelschicht auf dem darin enthaltenen Metall schwimmt. Der bewegliche Ofen wird einem großen Strahlungsofen 54 benachbart aufgestellt und der Abstrich 55, der auf dem Metall im großen Ofen gebildet wird, wird unter Verwendung des Werkzeuges 57 in die Behandlungskammer 53 des beweglichen Ofens abgestrichen.

In der Ausführungsform gemäß der Fig. 6 und 7 besitzt ein Tiegel 61 im Boden eine Zentralöffnung 6 2 und wahlweise eine oder mehrere öffnungen 63 in den Seitenwänden und ist mit den öffnungen unterhalb des Metallspiegels 64 in geschmolzenes Aluminium eingetaucht. Ein Strom flüssigen Aluminiums aus einer konventionellen Gießvorrichtung trifft auf die Wand des Tiegels auf und ruft damit eine Kreisbewegung hervor.

Der Tiegel enthält eine Schicht geschmolzenen Salzflußmittels und Abstrich 66 wird so zugegeben, daß es im wesentlichen in das Flußmittel eintaucht. Die Bewegung des Metalls im Tiegel verursacht ein Rühren des Abstriches im Kontakt mit dem flüssigen Salz.

Die Fig. 8 und 9 zeigen ein anderes Verfahren für die Durchführung der Erfindung. In diesem Fall ist aus dem Tiegel der ganze Boden entfernt und ein kreuzförmiger Prallkörper ist so eingesetzt, daß er die Bildung eines Wirbels sogar bei einem sich schnell bewegenden Metallstrom verhindert.

Die Fig.- 10 und 11 veranschaulichen eine andere Methode für die Verwirklichung der Erfindung. Der feuerfeste Ring 111 schwimmt auf dem flüssigen Metall 64 und wird mittels eines

- 15 -

609822/0717

- is - 2 5 51 52A

Handgriffes 112 bewegt, so daß alle Teile des Abstriches 113, der im Ring enthalten ist, unter den Metallstrom 114 gebracht und dadurch mit dem Salzflußmittel 115 gerührt werden können.

Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel erläutert.

Beispiel

In einem Versuch zur Veranschaulichung der Wirksamkeit des Verfahrens wurden 17,8 kg Aluminium in einem Tiegel (Tiegel A) geschmolzen und durch ausgedehntes Blasen komprimierter Luft in das Metall in Abstrich überführt. Der hergestellte Abstrich wurde periodisch entfernt und in eine Salzansammlung von etwa 10 cm Dicke eingegeben, die auf 17,2 kg flüssigen Metalls in einem zweiten Tiegel (Tiegel B) schwamm. Der Abstrich wurde in der flüssigen Flußmittelansammlung für etwa 15 see nach jeder Zugabe gerührt. Als aller Abstrich zugegeben war, wurde der Inhalt des Tiegels B für etwa 30 see gerührt und dann sorgfältig gegossen. Es wurden 33,3 kg reinen Metalls erhalten. Eine geringe Metallmenge, die im Tiegel A verblieb, wurde gewogen (1,0 kg), so daß die Menge an reinem Metall, welches zur Herstellung des Abstriches verwendet und in den Tiegel B überführt wurde, durch Differenzbildung ermittelt werden konnte. Gemessen an dem Gewicht des Metalls, das ursprünglich im Tiegel B vorhanden war, kann festgestellt werden, daß 16,8 kg Metall in Abstrich überführt wurde und 16,1 kg von diesem Abstrich in Form reinen Metall zurückgewonnen wurde, was einer Ausbeute von 95,8 % entspricht. Die Metalltemperatur in jedem Tiegel betrug 700 bis 720 ⁰C.

Im Verlaufe vieler in Obereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung durchgeführter Versuche mit aluminiumhaltigen Ma-_% terialien mit einem Metallgehalt von etwa 40 Gew.I bis über

- 16 -

609822/071 7

95 Gew.& wurde festgestellt, daß die erhaltene Metallausbeute stets 90 Gew.% und im allgemeinen 95 Gew.% des Metallgehaltes des Materials übertraf.

- Patentansprüche -

609822/07 17

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Behandlung von aluminiumhaltigem Material, bestehend aus Ofenabstrich, Schlacken oder Metallrückständen, mit Salzflußmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß man das aluminiumhaltige Material in eine flüssige auf einer Masse flüssigen Aluminiums schwimmende Salzflußmittelschicht eingibt und das aluminiumhaltige Material mit dem Flußmittel rührt, bis im wesentlichen aller Metallgehalt des aluminiumhaltigen Materials in das flüssige Aluminium verbracht ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aluminiumhaltige Material im wesentlichen in die flüssige Flußmittelschicht eingetaucht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das aluminiumhaltige Material eine Temperatur von mindestens 500 ⁰C aufweist, wenn es in die flüssige Salzflußmittelschicht eingegeben wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß frisch abgezogener Ofenabstrich ohne wesentliche Abkühlung in die flüssige Salzflußmittelschicht eingegeben wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse des flüssigen Aluminiums unterhalb der Oberfläche mit einer anderen Masse flüssigen Aluminiums kommuniziert, die beheizt wird.

- 18 609822/07 1 7

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel auf einer Masse flüssigen Aluminiums in einer Seitenkammer eines geschmolzenes Aluminium enthaltenden Strahlungsofens schwimmt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenkammer unterhalb des Spiegels flüssigen Metalls mit dem Ofen kommuniziert.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Masse geschmolzenen Metalls in einem feuerbeständig ausgekleideten Kasten befindet, der von einer Trennwand in zwei Abteile unterteilt ist, welche unterhalb des Spiegels flüssigen Metalls miteinander kommunizieren, wobei das auf dem Metall in dem einen Abteil schwimmende Flußmittel und das Metall in dem anderen Abteil beheizt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall in der Seitenkammer oder dem einen Abteil beheizt wird.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 6,7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall zwischen dem Ofen und der Seitenkammer bzw. zwischen den Abteilen mittels einer Pumpe im Kreis geführt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das aluminiumhaltige Material im wesentlichen in eine Ansammlung flüssigen auf dem flüssigen Metall

8 0 9 8 2 2/0717

- 19 - ?5B 152 4

schwimmenden Flußmittels eingetaucht wird, wobei die Ansammlung in einem teilweise in das Metall eintauchenden Behälter abgesperrt wird und durch eine oder mehrere öffnungen im eintauchenden Teil des Behälters hindurch mit dem Metall kommuniziert.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter einen runden Horizontalquerschnitt aufweist.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das aluminiumhaltige Material mit dem flüssigen Flußmittel durch einen in den Behälter geleiteten Strom flüssigen Metalls gerührt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom zur Erzeugung einer Kreisströmung im Behälter tangential in diesen eingeleitet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter mit einer mittleren sich unterhalb der Metalloberfläche erstreckenden Prallwand versehen ist.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallwand kreuzförmig ist.

17. Verfahren nach den Ansprüchen 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallwand sich mindestens etwa 2,5 cm, unterhalb des Metallspiegels im Behälter erstreckt und eine Quererstreckung zwischen 1/10 bis 1/2 des Behälterdurchmessers aufweist.

- 20 -

609822/0717

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch. gekennzeichnet, daß der Behälter keinen Boden besitzt und in horizontaler Richtung unterhalb des Stromes flüssigen Metalls bewegt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter keinen Boden besitzt und über die Metalloberfläche bewegt wird.

20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Masse flüssigen Metalls zwischen 700 und 850 c beträgt.

21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Salzflußmittel aus einer Mischung aus Chloriden und Alkali- und/oder Erdalkalimetallen besteht und bei Temperaturen oberhalb 675 C dünnflüssig ist.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel ein oder mehrere Fluoride der Alkali- und/ oder Erdalkalimetalle enthält.

23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Salzflußmittel im wesentlichen gleiche Gewichtsanteile NaCl und KCl enthält.

24. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Salzflußmittel NaCl und KCl in im wesentlichen eutektischer Bemessung enthält.

- 21 609822/071 7

25. Verfahren nach Anspruch 22 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel bis zu 5 Gew.% Kalziumfluorid und bis zu 25 Gew.I Natriumfluorid oder bis zu 20 Gew.% Magnesiumfluorid enthält.

26. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flußmittelschicht mindestens 2 cm dick ist.

27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Flußmittelschicht zwischen 5 und 10 cm dick ist.

28. Verfahren zur Behandlung aluminiumhaltigem Material mit Salzflußmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße aluminiumhaVtige Material einer auf einer Masse flüssigen Aluminiums schwimmenden Schicht flüssigen Salzflußmittels auf einmal in solchen Mengen zugeführt wird, die ausreichen, um es mindestens im wesentlichen in die Flußmittelschicht eintauchen zu lassen, daß die Masse flüssigen Aluminiums unterhalb der Oberfläche mit einer anders beheizten Masse flüssigen Aluminiums kommuniziert, und daß das aluminiumhaltige Material mit dem Flußmittel gerührt wird bis im wesentlichen aller Metallgehalt des aluminiumhaltigen Materials in die Masse des Metalls verbracht ist.

609822/07 17