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DE2901030A1 - Verfahren zur reinigung von aluminiumschmelzen - Google Patents

Verfahren zur reinigung von aluminiumschmelzen

Info

Publication number
DE2901030A1
DE2901030A1 DE19792901030 DE2901030A DE2901030A1 DE 2901030 A1 DE2901030 A1 DE 2901030A1 DE 19792901030 DE19792901030 DE 19792901030 DE 2901030 A DE2901030 A DE 2901030A DE 2901030 A1 DE2901030 A1 DE 2901030A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
melt
gas
gas mixture
aluminum
treatment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19792901030
Other languages
English (en)
Inventor
Jean-Daniel Dr Ing Bornand
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alcan Holdings Switzerland AG
Original Assignee
Alusuisse Holdings AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alusuisse Holdings AG filed Critical Alusuisse Holdings AG
Publication of DE2901030A1 publication Critical patent/DE2901030A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B21/00Obtaining aluminium
    • C22B21/06Obtaining aluminium refining
    • C22B21/066Treatment of circulating aluminium, e.g. by filtration
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B21/00Obtaining aluminium
    • C22B21/06Obtaining aluminium refining
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

2901Ü3Q-
SCHWEIZERISCHE ALUMINIUM AG, 3965 Chippis
Verfahren zur Reinigung von Aluminiumschmelzen
14.November 1978 FPA-FD/Ri -1186-
030021 /0543
ORIGINAL INSPECTED
2901Ü30
Verfahren zur Reinigung von Aluminiumschmelzen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reinigung der Schmelze von Aluminium und dessen Legierungen mittels Einleiten eines aktiven Gasgemisches bei atmosphärischem Druck.
Eine der üblichen Techniken in der Aluminiumindustrie besteht seit altersher darin, durch Schmelzen von Aluminium und dessen Legierungen Gasgemische zu leiten, um gelöste Gase, namentlich Wasserstoff, sowie metallische Verunreinigungen, namentlich Spuren von Alkali-,und Erdalkalimetallen, aus dieser zu entfernen und das Metall daneben von nicht metallischen Einschlüssen, namentlich Oxiden, zu befreien. Eines dieser Verfahren, allgemein als Gasbehandlung oder Entgasen bezeichnet, verwendet im allgemeinen reines Chlorgas und ist insofern teuer, als es grosse Mengen dieses Gases verbraucht und zu einem Verlust von Aluminium in der Form flüchtigen Aluminiumchlorides führt. Dieses Verfahren bringt daneben unerwünschte Arbeitsbedingungen mit sich, da dabei korrodierende und giftige Abgase anfallen. Im Stand der Technik sind deshalb zu verschiedenen Zeiten Vorschläge gemacht worden, wie man Chlor dadurch einsparen könnte, dass man das Entgasen durch ein Gasgemisch von Chlor und einem Inertgas durchführt, wie beispielsweise Luft oder Stickstoff, oder indem man die, Behandlung in einer Atmosphäre trockener Luft durchführt. Daneben ist sogar vorgeschlagen worden, Stickstoff allein (N„) als Behandlungsgas zu verwenden.
Weiter ist der Gebrauch entweder von Kohlendioxid (C0„) oder Kohlenmonoxid (CO) für die Behandlung von geschmolzenen Magnesiumlegierungen vor dem Giessen vorgeschlagen worden (US-PS 2 380 863). Allein, beim Aluminium wurde allgemein angenommen, dass die Verwendung von Kohlendioxid unzweckmässig sei, da dieses beim Kontakt mit der Aluminiumschmelze teilweise zu freiem Kohlenstoff reduziert würde, welcher seinerseits mit
030 0 2 1/0543
2901Q30 5
Aluminium reagieren und das unerwünschte Aluminiumcarbid, AlC3, bilden würde (US-PS 2 -369 2137. Deshalb war es überraschend und unerwartet, dass nach der vorliegenden Erfindung eine signifikante Verbesserung des bestehenden Verfahrens erzielt werden und dabei die unerwünschten Nebenwirkungen weitgehend herabgesetzt werden konnten, indem ein Spülgas bestehend aus Kohlendioxid und einem inerten Trägergas, beispielsweise einem Edelgas, eingesetzt wurde.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand dementsprechend darin, durch eine Spülgasbehandlung den Gehalt an Alkali- und Erdalkalimetallen, Wasserstoff und nichtmetallischen Einschlüssen in Schmelzen von Aluminium und dessen Legierungen möglichst weitgehend herabzusetzen und dabei die unerwünschten Nebenwirkungen dieser Spülgasbehandlung so gering wie möglich zu halten. Namentlich sollte die Bildung von Krätze und damit die Metallverluste minimiert werden. Daneben sollten die Energiekosten möglichst niedrig gehalten, das heisst, die Dauer der Spülgasbehandlung minimiert und die normale betriebliche Temperatur der Schmelzebehandlung von etwa 770 C nicht überschritten werden. Schliesslich sollten die Materialkosten der Behandlung, namentlich die Kosten für das Spülgas und ein gegebenenfalls einzusetzendes Filtergranulat minimiert werden und die unerwünschten toxischen Eigenschaften des Chlorgases ausgeschaltet werden.
Diese Aufgabe wurde durch eine Spülgasbehandlung gelöst, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass bei einer Schmelzetemperatur von 730 bis 780 C ein Gasgemisch bestehend aus mindestens einem Inertgas als Trägergas und 4 bis 10 Volumenprozenten Kohlendioxid in einer Konzentration von 0,4 bis 1.0 Normalkubikmeter pro Tonne behandelter Schmelze eingeleitet wird, wobei die Kontaktzeit der einzelnen Schmelzepartikel zwischen 3 Minuten und einer Stunde liegt.
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Bei der einen Ausführungsart -der Erfindung erfolgt die Spülgasbehandlung im diskontinuierlichen (Batch)-Betrieb. Die Metallschmelze befindet sich während der ganzen Dauer der Behandlung in einem Abstehofen und das Gasgemisch wird mittels Lanzen in die Schmelze eingeleitet. Dabei beträgt die Verweilzeit der einzelnen Schmelzepartikel zwischen 30 Minuten und einer Stunde. Bei der anderen Ausführungsart durchläuft die Metallschmelze während der Behandlung im kontinuierlichen Betrieb ein Durchlauffilter. Dabei beträgt die Strömungsgeschwindigkeit der Schmelze vorzugsweise zwanzig Tonnen pro Stunde und die einzelne Schmelzepartikel steht dementsprechend während einer Verweilzeit von 3 bis 10 Minuten im Kontakt mit dem Gasgemisch. Dieses letztere wird dabei vorzugsweise durch poröse Einleitsteine im Boden des Durchlauffilters eingeleitet, wobei bei einer Vorrichtung mit elf derartigen Einleitsteinen beispielsweise ein Einleitdruck des Gasgemisches von 1.5 bis 2.5 bar benötigt wird. Aus Kostengründen hat es sich dabei bewährt, als Trägergas mindestens teilweise das verhältnismässig billige Argon einzusetzen.
Bei der Beurteilung der Qualität der Spülgasbehandlung im Hinblick auf die Elimination von Verunreinigungen aus der Aluminiumschmeize ist davon auszugehen, dass in einem derart hohen Ueberschuss des einen Reaktionspartners (Spülgas) gearbeitet wird, dass sich dessen Konzentration während der Reaktion nur unwesentlich ändern kann. Es ist deshalb zu erwarten, dass die Reaktion eine Kinetik von Pseudo- I.Ordnung aufweist und die Konzentration (A) des anderen Reaktionspartners (Verunreinigung) einem Zeitgesetz der Form
(1) (A) = (A)o · e Kt
gehorcht (vgl. dazu A.A. FROST/R.G. PEARSON, Kinetik und Mechanismen homogener chemischer Reaktionen, Weinheim/Bergstrasse 1964, S.11).
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In der Praxis der Schmelzebehandlung fungieren dabei die Ausgangskonzentration (A) der Verunreinigung und aus ökonomischen Gründen auch die Zeitdauer (t) des Experiments als mehr oder weniger unveränderliche Randbedingungen und die unter diesen Randbedingungen durch Variation der Reaktionsparameter erzielbare Geschwindigkeitskonstante
(2) k = (l/t) In (A)o/(A)
ermöglicht eine korrekte Voraussage der erreichbaren Endkonzentration einer gegebenen Verunreinigung und stellt damit ein direktes Mass für die Qualität des im Einzelfall angewendeten Verfahrens dar.
Bei einer Verwendung verschiedener Spülgaszusammensetzungen im Experiment hat sich die Vermutung, dass die Reaktion eine Kinetik von Pseudo- I.Ordnung aufweise, insofern bestätigt, als die erhaltenen Werte der Geschwindigkeitskonstante k tatsächlich keinerlei Zeitabhängigkeit zeigen, entsprechend einer konstanten Steigung der Eliminationskurve in Figur 1. Die für eine Schmelzetemperatur von 730 C und eine Spülgaskonzentration von 0,6 Nm pro Tonne behandelte Schmelze errechneten Geschwindigkeitskonstanten k ergaben dabei,dass ein Gemisch von Argon mit 5 % Kohlendioxid (CO„) überlegene Eliminationseigenschaften gegenüber Stickstoff (KL·) und Argon (Ar) nicht nur hinsichtlich der bekannten Verunreinigungen Natrium und Wasserstoff, sondern auch hinsichtlich des stets grössere praktische Bedeutung erhaltenden Lithiums aufweist. Dabei variieren die Werte von k in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der zu reinigenden Schmelze, der Effekt bleibt jedoch qualitativ derselbe (TABELLE 1).
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TABELLE 1
Einfluss der Spülgaszusammensetzung auf die Geschwindigkeitskonstante der Eliminationsreaktion von Na, Li und H„ aus Aluminiumschmelzen
Versuchsbedingungen: Schmelzetemperatur: 730°C -,
Spülgaskonzentration: 0.6 Nm~"/t Dauer des Versucheszt = 3600 see.
Ve runre inigung Spülgas In A /A
O
K [sec 1J
Legierung 1500:
Na N2 0.9163 2.545 xlO~4
Ar 1.2039 3.344
Ar+5%CO 1.8971 5.267
Li N2 0.6931 1.925
Ar 0.9163 2.545
Ar+5%CO 1.7720 4.922
H2 N2 0.5978 1.661
Ar 0.6931 1.925
Ar+5%CO2 0.91-63 2.545
Legierung 5300:
Na N2 0.5978 1.661 xl0"4
Ar 0.7985 2.218
Ar+5%CO 1.0598 2.916
Li N2 0.2877 0.799
Ar 0.2877 0.991
Ar+5%CO2 0.4308 1.197
H2 N2 0.5108 1.419
Ar 0.6931 1.925
Ar+5%CO2 0.9163 2.545
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So zeigte der Wert von k hinsichtlich der Elimination von Natrium bei der Legierung 1500 .(99.50 bis 99.59% Al) eine Erhöhung von rund 100 % gegenüber Stickstoff und rund 60 % gegenüber Argon, dagegegen nur eine Erhöhung von 75 % bzw, 3 0 % bei dem höher mit Magnesium legierten Werkstoff 53O0 (2.8 % Mg, 0.3 % Mn"). Oberhalb eines Magnesiumgehaltes von 4 % nimmt die Qualität des Verfahrens ab. Besonders ausgeprägt ist auch der Effekt hinsichtlich der Elimination von Lithium, welche sich in einer Erhöhung des Wertes von k um 150 % resp. 100 % bei der Legierung 1500 und 50 % resp. 20 % bei der Legierung 5300 äussert. Etwas geringer ist der Einfluss auf die Elimination des Wasserstoffs, welche zwischen einer Erhöhung von k zwischen 30 und 80 % schwankt {TABELLE 1).
Ueberraschenderweise hat sich in dieser Versuchsreihe gezeigt, dass eine Erhöhung des Gehaltes von Kohlendioxid über 5 Volumenprozent den CO„-Ausnützungsgrad insofern verschlechtert als beispielsweise eine Erhöhung der CO„-Konzentration um das Vierfache (auf 20 %) lediglich eine Halbierung der (unter im übrigen unveränderten Bedingungen) erzielbaren Endkonzentration des Natriums (2 statt 4 ppm) ermöglicht (Figur 1-a).
Für die Beurteilung der Temperaturabhängigkeit der Eliminationsreaktionen ist davon auszugehen, dass Kohlendioxid mit den fraglichen Verunreinigungen nach den Gleichungen
(3) CO2 + H3^CO + H2O - 99 kcal, (Wassergasgleichgewicht) und
(4) CO2 + 2Na 5* CO + Na3O
reagiert. Beides sind endotherme Reaktionen, deren thermodynamische Gleichgewichtskonstante einen ähnlichen Temperaturverlauf zeigt wie diejenige des bekannten Gleichgewichts von Kohlendioxid und Kohlenstoff (BOUDOUARD-Gleichgewicht). Bei beiden Reaktionen verschiebt sich deshalb das Gleichgewicht mit steigender Temperatur nach rechts; so weist die thermodynamische Gleichgewichtskonstante der Gleichung (3) beispielsweise bei
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830 C einen Wert von 1 auf und die Reaktionspartner liegen bei Temperaturen ab 1000 C überwiegend in der Form von CO und H-O vor (HOLLEMANnZWIBERG7 Lehrbuch der anorganischen Chemie, 57 70. Auflage , Berlin 1964, S. 307f).
üeberträgt man diese thermodynamischen Erkenntnisse auf den Bereich der Kinetik, so lässt sich eine positive Temperaturabhängigkeit der Geschwindigkeitskonstante k voraussagen: Verschiebt sich das thermodynamische Gleichgewicht bei steigender Temperatur nach rechts, so sollte bei Konstanthalten der CO-Konzentration durch steigende Temperatur auch der Umsatz der Reaktionspartner in die Produkte CO und Na-O und damit die over-all Geschwindigkeit der Elimination von Natrium (oder anderen Verunreinigungen) ansteigen (vgl.FROST/PEARSÖN a.a.O. S. 22f).
Ueberraschenderweise hat sich nun gezeigt, dass die Geschwindigkeitskonstante k der Eliminationsreaktion und damit die unter den dargestellten konstanten Rahmenbedingungen (Dauer des Versuches 1 Stunde und Anfangskonzentration A der Verunreinigungen) erzielbare Endkonzentration A der einzelnen Verunreinigungen statt wie erwartet bei steigender Temperatur anzusteigen, in ausgeprägter Art absinkt (TABELLE 2). Erreicht beispielsweise k beim Einsatz von Argon mit 5% Kohlendioxid hinsichtlich Natrium bei 730 C einen Wert von 4.977 xlO see ,so sinkt dieser Wert bei 8500C auf 3.122 xl0~ see . Aehnlich liegen die Verhältnisse hinsichtlich der Elimination von Wasserstoff, bei der der VJert von k von 2.787 xl0~ see" bei 730°C auf lediglich 1.450 XlO-4SeC-1 bei 850°C absinkt (Fig.2). Zur Erzielung eines optimalen CO -Ausnutzungsgrades erscheint es deshalb als unzweckmässig, bei Temperaturen zu arbeiten, welche die üblichen Schmelzetemperaturen von Aluminiumschmelzen von 730 C übersteigen. Dieses Ergebnis war um so weniger zu erwarten, als eine andere Erfindung der Anmelderin gezeigt hat, dass eine Erhöhung der Reaktionstemperatur über 7700C die Qualität von Spülgasbehandlungen mit Spülgasen anderer chemischer Zusammensetzung sehr positiv beeinflusst (Nr.3807/76).
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TABELLE 2
Einfluss der Temperatur auf die Geschwindigkeitskonstante der Eliminationsreaktion von Na und H aus Aluminiumschmelzen
Versuchsbedingungen: Spülgaskonzentration 0.6 Nm /t
Spülgaszusammensetzung: Argon+5%CO„ Dauer des Versuches: t = 3600 see. Gusslegierung 1500 (Al 99.50-Al 99.59)
Verunreinigung τ L CJ In A /A
O
K [see xio"4
Na 730
800
850
1.7918
1.6094
1.1239
4.977
1.471
3.122
xlO~4
H2 730
800
850
1.0033
0.7765
0.5220
2.787
2.157
1.450
30 021/0543
2901 0-3.QL /EL
Variiert man die Konzentration des Spülgases, so ergibt sich selbstverständlich, dass die Geschwindigkeitskonstante k auch in ausgeprägter Weise von dieser Konzentration abhängt, und insofern die Aussagen über die Kinetik der Reaktion Pseudo-1.Ordnung zu relativieren sind (Figur 3). Ueberraschenderweise zeigt sich dabei, dass eine Erhöhung der Spülgaskonzentration bei 730 C und einem Gemisch aus Argon und 5 % CO über einen Wert
3
von 0.6 Nm pro Tonne behandelte Schmelze den CO2-Ausnützungsgrad insofern verschlechtert, als ein Ansteigen der Konzentration von 0.6 auf 1.4 Nm /t, also auf mehr als das Doppelte, lediglich eine Erhöhung von k (und damit eine Herabsetzung der Endkonzentration der betreffenden Verunreinigung) um 35 % bei Natrium und um 12 % bei Wasserstoff bewirkt. Zweckmässigerweise sollte deshalb der Wert von 0.6 Nm /t nicht überschritten werden (TABELLE 3).
Für die betriebliche Anwendung muss das Verfahren der Spülgasbehandlung nicht nur hinsichtlich der Elimination von Verunreinigungen sondern auch hinsichtlich der unerwünschten Bildung von Kratze optimiert werden. Die dazu erforderliche Minimierung der Krätzebildung kann anhand der folgenden Erkenntnisse vor sich gehen: Während bei 73 0 C Schmelzetemperatur und einer Spülgaskonzentration von 0.6 Nm /t ein Zusatz von 3 % Kohlendioxid zu Argon zur Bildung von 3.2 kg Kratze pro Tonne behandeltes Metall führt, steigt dieser Wert bei Erhöhung der CO„-Konzentration auf 20% auf 5.0 kg/t, mithin nur um knapp 60 %. Bei einer CO -Konzentration von mehr als 10 Volumenprozent im Gasgemisch verschlechtert sich daher der CO„-Ausnützungsgrad auch unter diesem Gesichtspunkt; die optimale CO„-Konzentration liegt dabei innerhalb dieses Bereiches zwischen 4 und 6 Volumenprozenten CO „.
Wie erwartet beeinflusst auch die Spülgaskonzentration die Menge der gebildeten Kratze: Bilden 0.4 Nm /t eines Gemisches von Argon und 5 % CO„ bei 730 C lediglich 2 kg Kratze pro
3 Tonne Metall, so erhöht sich dieser Wert bei 1.4 Nm /t auf nahezu das Dreifache, nähmlich 5.8 kg pro Tonne. Die Menge der verhält sich innerhalb der untersuchten Bereiche annähernd
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ORIGINAL INSPECTED
TABELLE 3
Einfluss der Spülgaskonzentration auf die Geschwindigkeitskonstante der Eliminationsreaktion von Na und H aus Aluminiumschmelzen
Versuchsbedingungen: Spülgaszusammensetzung: Argon+5%CO
Reaktionstemperatur : 7300C Dauer des Versuches : t = 3600 see. Gusslegierung 1500 (Al 99.50-Al 99.59)
Verunreinigung Spülgas
konzentration
{WVt]
In A /A K
(see" 1^
Na 0.45
0.6
1.4
1.4376
1.8431
2.4849
3.993 xlO~4
5.120
6.903
H2 0.45
0.6
1.4
0.4568
1.0691
1.2040
1.269 xlO~4
2.970
3.344
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proportional zu der Spülgaskonzentration und es erscheint deshalb auch unter diesem Gesichtspunkt als nicht zweckmässig, diese wesentlich über 0,6 Nm pro Tonne behandeltes Metall zu erhöhen. Weniger ausgeprägt erscheint demgegenüber die Temperaturabhängigkeit der Krätzebildung: Eine Erhöhung der Reaktionstemperatur von 730°C auf 850°C bei 0.6 Nm /t und 5% CO2 in Argon brachte lediglich eine Erhöhung der gebildeten Krätzemenge von 3.5 auf 5 kg pro Tonne, mithin lediglich um 40 %. Vom Standpunkt der Krätzebildung aus erscheint es deshalb nicht als zweckmässig, die Spülgaskonzentration auf mehr als 0.6 Nm /t und innerhalb de-s Spülgasgemisches die CO -Konzentration auf mehr als 10 Volumenprozenten zu erhöhen, wobei die optimale CO„-Konzentration zwischen 4 und 6 Volumenprozent liegt. Die Wahl der Reaktionstemperatur erscheint dagegen unter diesem Gesichtspunkt als weniger kritisch.
Hinsichtlich der Elimination nichtmetallischer Einschlüsse erweist sich die Spülgasbehandlung mit Argon als Träger und 5% Kohlendioxid der Behandlung mit Stickstoff um einen Faktor von 2 bis 3 überlegen, dagegen als ungefähr aequivalent einer Spülgasbehandlung mit reinem Argon oder mit den erheblich teureren Argon/Freon-Gemischen.
Im Lichte dieser Erkenntnisse erscheint die erfindungsgemässe Spülgasbehandlung bei einer Schmelzetemperatur von 730 bis 7sO C mit einem Gasgemisch bestehend aus mindestens einem Edelgas als Trägergas und 4 bisio Volumenprozenten Kohlendioxid in einem Verhältnis von 0.4 bis 1.0 Normalkubikmeter pro Tonne behandelte Schmelze als unter allen Gesichtspunkten bester Kompromiss. Akzeptiert man beispielsweise Ausgangskonzentrationen von 24 ppm für Natrium, 18 ppm für Lithium und 0.30 cm Wasserstoff pro 100 g Metall sowie eine Dauer der Spülgasbehandlung. von einer Stunde, so sind nach dem erfindungsgemässen Verfahren Endkonzentrationen von weniger als 5 ppm Natrium, weniger als 3 ppm Lithium und rund 0,10 cm Wasserstoff pro 100 g Metall erzielbar, während die Menge der gebildeten Krätze unter
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diesen Bedingungen niemals die als kritisch angesehene Grenze von 4 Kilogramm Kratze pro Tonne gereinigtes Metall übersteigt.
Es hat sich gezeigt, dass die Erfindung ebensogut im kontinuierlichen, wie im diskontinuierlichen (Batch- ) Betrieb einzusetzen ist, wobei als aequivalente Bedingungen eine Behandlung einer Einzelcharge mit der Spülgaslanze von einer Stunde Dauer bzw. eine kontinuierliche Behandlung der Schmelze im Durchlauffilter mit einem Durchsatz von 20 Tonnen Schmelze pro Stunde (entsprechend einer Verweilzeit der einzelnen Schmelzepartikel im Bereich der Spülgasbehandlung von rund 3 Minuten) gelten können. In einem betrieblichen Anwendungsbeispiel· zur Reinigung einer verhältnismässig magnesiumreichen Schmelze (z.B. der Gusslegierung 5300) gestattete die Erfindung Einsparungen beim Gasgemisch, den Heizkosten und bei der Menge der als Nebenprodukt gebildeten Kratze.
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290Ί03Ο -ys-
Zusammenfassung
Bei der Optimierung konventioneller Spülgasbehandlungsmethoden für Aluminiumschmelzen hat sich überraschenderweise eine negative Temperaturabhängigkext bei der Verwendung von Gemischen aus Edelgasen mit Kohlendioxid gezeigt. Ebenso hat es sich als unzweckmässig erwiesen, höhere Konzentrationen von Kohlendioxid als 10 Volumenprozent einzusetzen. Es wird daher vorgeschlagen, bei einer Temperatur von 730 bis 780 C ein Gasgemisch bestehend aus mindestens einem Inertgas als Träger und 4 bis 10 Volumenprozenten Kohlendioxid in einem Verhältnis von 0.4 bis 1.0 Nm pro Tonne behandelte Schmelze einzusetzen. Die Methode eignet sich gleichermassen für kontinuierlichen wie für Batchbe trieb, wobei im ersten Fall eine Verweilzeit der einzelnen Schmelzepartikel von 3 Minuten, im letzteren eine Gesamtbehandlungsdauer von einer Stunde als optimal anzusehen ist. Die Methode gestattet, Geschwxndigkeitskonstanten bei Annahme einer Kinetik Pseudo-1.-Ordnung von 5.3 für Natrium, 4.9 für Li-
-4 -1
thium und 2.5 χ 10 sec für Wasserstoff zu erzielen, wobei die Qualität der Methode mit der Zusammensetzung der zu reinigenden Legierung schwankt.
Zur Veröffentlichung vorgeschlagen: Fig. 2a.
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Claims (7)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Reinigung der Schmelze von Aluminium und dessen Legierungen mittels Einleiten eines aktiven Gasgemisches bei atmosphärischem Druck, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Schmelzetemperatur von 730 bis 780 C ein Gasgemisch bestehend aus mindestens einem Inertgas als Trägergas und 4 bis 10 Volumenprozenten Kohlendioxid in einem Verhältnis von 0,4 bis 1.0 Normalkubikmeter pro Tonne behandelte Schmelze eingeleitet wird, wobei die Kontaktzeit der einzelnen Schmelzepartikel zwischen 3 Minuten und einer Stunde liegt.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Metallschmelze während der Behandlung im diskontinuierlichen Betrieb in einem Abstehofen befindet, und das Gasgemisch mittels Lanzen in die Schmelze eingeleitet wird, wobei die Verweilzeit der einzelnen Schmelzepartikel zwischen 30 Minuten und einer Stunde beträgt.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschmelze während der Behandlung im kontinuierlichen Betrieb ein Durchlauffilter durchläuft, wobei die Strömungsgeschwindigkeit der Schmelze vorzugsweise zwanzig Tonnen pro Stunde beträgt und die einzelnen Schmelzepartikel dementsprechend während 3 bis 10 Minuten Verweilzeit in Kontakt mit dem Gasgemisch steht.
4. Verfahren nach den Patentansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägergas mindestens teilweise aus Argon besteht.
5. Verfahren nach den Patentansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasgemisch vorzugsweise fünf Volumenprozent Kohlendioxid enthält.
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ORIGINAL INSPECTED
290103Q Ä ^
6. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu behandelnden Legierungen des Aluminiums Magnesium als Hauptlegierungsbestandteil enthalten.
7. Verfahren nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zu behandelnden Legierungen des Aluminiums
höchstens 4 Gewichtsprozente Magnesium enthalten.
030021/05A3
ORIGINAL INSPECTED
DE19792901030 1978-11-21 1979-01-12 Verfahren zur reinigung von aluminiumschmelzen Pending DE2901030A1 (de)

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