DE816017C - Verfahren zur Gewinnung von Aluminium und Aluminiumlegierungen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Gewinnung von Aluminium und Aluminiumlegierungen Es ist bekannt, daß sich Aluminiumoxyd mit Reduktionsmitteln, wie z. B. Kohlenstoff, unter geeigneten Bedingungen zu metallischem Aluminium und der entsprechenden Sauerstoffverbindung des Reaktionsteilnehmers umsetzt. Die große Affinität des Aluminiums zum Sauerstoff sowie die Eigenschaft des Metalls, bei hoher Temperatur mit Kohlenstoff zu reagieren, erfordert für die thermische Erzeugung, die gegenüber der gebräuchlichen elektrolytischen Gewinnung in vielerlei Hinsicht den Vorzug der Einfachheit und größeren Wirtschaftlichkeit hat, jedoch die Anwendung besonderer technischer Mittel. So ist es beispielsweise bisher nicht gelungen, in einem Schacht- oder Widerstandsofen oder ähnlichen bekannten Ein.richtungen Aluminiumoxyd zu Metall zu reduzieren, u. a. deswegen nicht, weil es hierbei mit den bisher bekannten Xlitteln nicht gelingt, das frisch gebildete Aluminium genügend schnell der Einwirkung des in den Reaktionsgasen enthaltenen Sauerstoffs und Kohlenstoffs zu entziehen.
• In technisch befriedigender Weise konnte bisher der Prozeß nur in einem elektrischen Lichtbogenofen durchgeführt werden. Dieser Arbeitsweise haften jedoch schwerwiegentde Mängel insbesondere wirtschaftlicher Art an. So bedarf es zur thermischen Gewinnung von Aluminium nach diesem bekannten Verfahren unter anderem eines hohen Aufwandes an elektrischer Energie.
• Es wurde nun gefunden, daß Aluminiumoxyd in einfacher und wirtschaftlicher Weise dadurch zu metallischem Aluminium reduziert werden kann, daß es vorzugsweise in feinverteilter Form und in Gegenwart von Reduktionsmitteln der unmittelbaren Wirkung einer Flamme mit Temperaturen von mindestens i8oo° C ausgesetzt wird. Die Erzeugung der erforderlichen Temperatur erfolgt durch Verbrennung von hochreaktionsfähigem Kohlenstoff oder energiereichen Gasen mit Sauerstoff oder sauerstoffenthaltenden Gasen. Als besonders günstig haben sich Brennmischungen aus Kohlenstaub und Sauerstoff sowie aus Azetylen oder ähnlichen technischen Gasen erwiesen. Wie sich weiter zeigte, lassen sich jedoch alle Brennmischungen erfindungsgemäß verwenden, die eine über der Reduktionstemperatur der Tonerde oder solche enthaltender Stoffe liegende Verbrennungstemperatur besitzen.
• Als besonders günstig hat es sich erwiesen, das zu reduzierende Gut kontinuierlich der Flamme oder der von ihr unmittelbar erhitzten Umgebung zuzuführen. Dies kann z. B. auch dadurch bewirkt werden, daß das zu reduzierende Gut mit einer oder beiden Komponenten der Brennmischung zusammen eingeführt wird.
• Das für die Reduktion erforderliche Reduktions, mittel kann entweder dem Ausgangsgut beigemischt sein oder aber der Verbrennungsmischung entstammen, in dem diese mit einem hinreichenden Überschuß an Sauerstoff bindenden Elementen oder Verbindungen ausgestattet ist.
• Geeignet für die Gewinnung von Aluminium nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sind sowohl die nach den bekannten Methoden gewonnenen Tonerden und Tonerdekonzentrate als auch Aluminiummineralien, wie z. B. Bauxit, Ton usw., sowie solche Stoffe, die reduzierbare Aluminiumverbindungen enthalten oder bei der durch die Reaktion erreichbaren Flammentemperatur zerfallen.
• Beispielsweise kann auch Aluminiumkarbid mit Vorteil verwendet werden, da es bei genügend hoher Arbeitstemperatur in Aluminium und Kohlenstoff zerfällt. Der freiwerdende Kohlenstoff kann dabei als Reduktionsmittel für gleichzeitig vorhandenes Aluminiumoxyd dienen.
• Auch Stoffe, die außer Aluminium enthaltenden Verbindungen zum Zerfall oder zur Reduktion zu bringende Verbindungen anderer Metalle enthalten, können mit Vorteil angewandt werden, da die freiwerdenden Metalle, wie z. B. Eisen oder Silicium, das freiwerdende Aluminium beim Durchschreiten des Temperaturgebietes unterhalb der Reduktionstemperatur in bekannter Weise vor Wiedervereinigung mit dem Kohlenstoff schützen.
• Es ist jedoch bekanntlich vorteilhaft, hier solche Zusatzmetalle zu wählen, die entweder im Aluminium als Legierungsmetall brauchbar sind, wie Silicium, oder die sich beispielsweise durch Ausseigern leicht entfernen lassen, wie z. B. das Zinn. Solche Zusätze können auch in metallischem Zustande gemacht werden und im Kreislauf wieder Verwendung finden. Um reines Aluminium zu gewinnen, müssen hier jedoch die bekannten Raffinationsverfahren, wie z. B. die Dreischichtenelektrolyse, angeschlossen werden.
• Es ist auch bekannt, daß es für den Prozeßverlauf besonders vorteilhaft ist, wenn das metallische Aluminium unmittelbar nach der Bildung aus dem Reduktionsraum herausgeführt und auf eine niedrige Temperatur gebracht wird, um Rückoxydation und Bildung von Aluminiumkarbid zu vermeiden.
• Dies kann in bekannter Weise durch Zufuhr eines gas- oder dampfförmigen Spülmittels geschehen, z. B. von Wasserstoff oder Metalldampf, wie Zinkdampf.
• Hierdurch wird einerseits das Gemisch aus Aluminium und Reduktionsprodukten abgeschreckt, andererseits soweit verdünnt, daß deren Rückreaktion mit dem Aluminium unterbunden wird. Beispiele i. Azetvlen wurde mit einem Unterschuß an Sauerstoff' in einem wärmeisolierten Ofen, der mit einer Abzugsöffnung für die gasförmigen Verbrennungsprodukte sowie mit Kühlflächen für das gebildete Aluminium versehen war, zu einer Flamme verbrannt und dieser Flamme eine dem Überschuß an Azetylen entsprechende Menge Tonerde in feinzerkleinerter Form kontinuierlich zugeführt. Erhalten wurde metallisches Aluminium in Form eines Regulus.
• 2. In einer Einrichtung wie in Beispiel i wurde Holzkohlenstaub mit Sauerstoff verbrannt und in die Flamme eine Mischung von Bauxit mit Holzkohlenstaub in feindispersem Zustand geleitet. Erhalten wurde eine Legierung von Aluminium, Silicium und Eisen, die in ihrer Zusammensetzung der Zusammensetzung des eingesetzten Bauxites entsprach.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE; i. Verfahren zur Gewinnung von Aluminium und Aluminiumlegierungen durch Reduktion oder Zerlegung Aluminium enthaltender Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminium enthaltenden Verbindungen in Gegenwart von Reduktionsmitteln der unmittelbaren Wirkung einer Flamme mit Temperaturen von vorzugsweise mindestens iSoo° C ausgesetzt werden, worauf das Aluminium in flüssiger oder fester Form in an sich bekannter Weise von den übrigen Reaktionsprodukten, z. B. durch Kondensation, abgeschieden wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, d.aß die Reduktionstemperatur durch Verbrennung von Kohlenstaub und/oder kohlenstoffhaltigen Gasen oder Flüssigkeiten mit vorzugsweise reinem Sauerstoff oder mit sauerstoffreichen Gasen erzeugt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der die Reduktionstemperatur erzeugenden Reaktionsmischung ein hinreichender Überschuß an Reduktionsmitteln vorhanden ist.
4. 4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Reduktionsmittel Alum-inuimkarbid verwendet wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminium enthaltenden Verbindungen allein oder zusammen mit den Reduktionsmitteln in feinverteilter Form einem oder allen der die Reduktionstemperatur erzeugenden 1<eaktionspartner vor Eintritt in die Reaktionszone zugemischt werden.
6. 6. Verfahren nach Anspruch t bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß aluminiumhaltige Ver-Bindungen in Gegenwart solcher Metalle oder deren Verbindungen, die im Aluminium technisch brauchbar oder aus dem Aluminium leicht entfernbar sind, z. B. Silicium oder Zinn, reduziert werden.