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BREVET D INVENTION "Procédé pour la fabrication d'aluminium par affinage!!,
La présente invention se rapporte à un procédé pour l' affinage de l'aluminium, dans lequel l'aluminium brut, l'aluminium impur de toutes espèces, les alliages d'aluminium et d'autres matières contenant du métal aluminium servent comme matière première.
Différents procédés pour l'affinage de l'aluminium ont été proposés récemment. La plupart de ces propositions sont basées sur un développement plus poussé des procédés électroly-: tiques purs qui sont caractérisés principalement en ce qu'un métal brut est oonnecté comme anode dans une cuve d'affinage, ce par quoi la teneur en aluminium du métal impur est dissous dans un électrolyte fondu qui consiste le plus fréquemment
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pour transformer le métal aluminium en un alwninium subhalogéné et non pour déposer de l'aluminium sur une cathode ce qui est le cas dans les procédés ordinaires d'affinage électrolytique employant du courant continu.
Comme courant électrique contribuant à la formation de subhalogénures on emploie, de préférence, du courant continu mais du courant alternatif peut aussi être employé ou bien à la fois du courant continu et alternatif.
En outre, il a été prouvé que,pour obtenir une grande production de subhalogénures, le procédé doit être effectué à une température élevée, des températures d'environ 1.000 à 1.100 C ayant été prouvées comme étant spécialement efficaces. Ensuite, et spécialement dans ce mode de réalisation, il a été prouvé qu' il est important d'employer un appareil fermé et en outre, il a été prouvé que des résultats extrêmement favorables ont été obtenus en travaillant à des pressions supérieures à la pression atmosphérique.Les chambres de réaction employées sont dans ce cas munies de dispositifs de chargement - et de déchargement disposés pour pouvoir travailler à surpression.
Le procédé peut aussi, avantageusement, être effectué de telle manière que la matière première , contenant l'aluminium, traverse en gouttes la fonte, contenant le trihalogénure d'aluminium, après quoi le subhalogénure formé et la matière première ou l'alliage restant sont retirés de l'installation de saturation, périodiquement.
Ensuite, le procédé peut avantageusement être effectué de la manière suivante. La matière première, d'alliage d'aluminium est amenée à flotter sur la fonte contenant le trihalogénure d'aluminium, ou bien ladite fonte est amenée à flotter sur la matière brute, suivant le poids spécifique de la matière brute et de la fonte connectée comme cathode pendant le procédé de dissolution électrolytique au moyen d'électrodes d'une matière n'entrant pas dans le procédé comme un élément à consommer.
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:Le Graphita, est employé de préférence comme matière pour les électrodes.
Lorsqu'on procède de manière que la matière première con- a tenant l'aluminium/à flotter sur la fonte contenant du trihalo- génure d'aluminium, la fonte doit , éviderment, êtrecomposée de telle manière que son poids spécifique, à la température employée, soit supérieur au poids spécifique de la matière brute. Il a été prouvé que ceci peut âtre obtenu avantageuse- ment en ajoutant une quantité considérable d'un halogénure de baryum à la fonte, par exemple environ 40% d'un halogénure de baryum.
On peut avantageusement chauffer le mélange de réaction au moyen de courant alternatif. Apres la formation du subhalo- génure d'aluminium, la fonte est séparée du mélange après quoi la température de la fonte est abaissée pour décomposer le sub- halogénure aluminium en trihalogdnure d'aluminium ordinaire et en métal aluminium.
La baisse de la température peut commodément être obtenue en effectuant la. traitement de la fonte halogénée dans un pro- cédé cyclique, employant un appareil à circuit @ avec échange de chaleur, la fonte contenant le subhalogénure, formée dans l'installation de saturation étant employée pour xx pré- chauffer la fonte contenant le trihalogénure d'aluminium régé- nérée provenant de l'installation de décomposition,
tandis que la perte de chaleur est compensée par chauffage électrolytique par résistance de la fonte dans l'installation de saturation, de préférence, au moyen de courant alternatif ou par chauffage par induction. Comme halogénure d'aluminium on emploie, de pré férence, le fluorure d'aluminium quoi que d'autres halogénures d'aluminium peuvent être employés.
L'invention est illustrée, d'une manière non limitative, par les exemples suivants.
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L'exemple 1 est donné pour illustrer la production de subhalogénure d'aluminium obtenu lorsque le procédé est effectué sans favoriser la formation de subhalogénure d'aluminium en faisant parcourir un courent électrique par la fonte réactionnelle.
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Les expériences ont 6té effectuées d'une .anixv: e.ui--tachnique en chambre de réaction close entourée de charbon et contenant les sels de fluorure fondus. Le récipient de réaction est pourvu de dispositifs de chargements et de déchargement- destinés à travailler sous pression, et est pourvu d'électrodes pour fournir aussi bien le courant alternatif que le courant continu. Le récipient est bien isolé contre la perte de chaleur au moyen de briques. Ikas et coton de verre. Pour fournir le courant alternatif, on a employé un transformateur réglable de 6 à 50 V. Du courant continu est fourni par un redresseur à une tension continuellement réglable pour unmaximum de 50 Kw.
Exemple 1 :
Cet exemple est donné pour illustrer la production obtenue pour l'emploi de courant électrique pour favoriser la formation de subfluorure. Pour le reste, la façon de procéder suivant cet exemple se rapproche autant que possible de la façon de l'exemple suivant 2 dans lequel du courant électrique est employé.
La chambre de réaction contient une fente constituée par : environ 40 % de fluorure d'aluminium " 20 % de fluorure de sodium " 40 % de fluorure de baryrem
Le poids spécifique de la fonte du bain est choisi si élevé que l'alliage employé, consistant en aluminium avec les impuretés suivantes : 0,5 % Si
0,8 % Fe
0,45 % Mg
0,355 Mn
0,5 % Cu 0,2 % Zn reste flotter sur la fonte du bain.
La chambre de faction est éhauffée à environ 1.080"C et environ 60 % du métal aluminium présent est transformé en subfluorure en employant une couche de métal d'environ 50 mm. Par cette disposition de l'expérience, il est possible de transporter pratiquement 100 % de la fonte dans la chambre de refroidis-
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/ sement, où elle est refroidie à environ 780 C et le métal séparé qui est présent à la surface du bain, comprend : 99,82 % Al Les impuretés sont 0,09 % Si
0,07 % Fe
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moins que Op02 g + t'n - Cx - Zn
Exemple 2 :
La composition du bain et du métal est exactement la même que dans l'exemple 1 mais dans ce cas-ci, la formation de subhalogénure d'aluminium est favorisée par le passage da courant électrique dans la fonte de chauffage.
La température du bain est environ de 1.100 .La consommation de courant est réglée à 1/4 du courant théoriquement calculé suivant les lois de faraday. Environ
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90 % du métal alunini'U1l1 est maintenant transformé en sulaf.uorure. La pureté du métal séparé dans la chambre de refroidissement est :
99,90 % Al
Les impuretés sont
0,05 5 Si
0,04 % De et moins que 0,01% Mg + Mn + Cu + Zn
Exemple 3:
La chambre de réaction contient une fonte consistant en
65 % fluorure d'aluminium
35 % fluorure de sodium
La fonte est alimentée en courant continu pour favoriser la formation de subhalogénure d'aluminium et le bain est chauffé et maintenu à l'état liquide au moyen de courant alternatif superposé. A travers des ouvertures du cou- vercle de la chambre de réaction, on ajoute à la fonte un aliage liquide en gouttes contenant :
56 % aluminium
42,4 % silicium
0,8 % fer
0,5% titane 0,03 % cuivre
0,06 % sodium.
Environ 80 % de la quantité d'aluminium ajouté réagit avec la
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la fonte pour former un subfluerure, probablement suivant l'équation :
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l F + 2 Al .-- 3 A1F tandis que le reste du métal se rassemble partiellement au fond comme un dépôt entectique et est déposé partiellement comme dépôt ou scorie sur les parois de la chambre de réaction.
Environ 3/4 de la fonte contenant le subfluorure d'aluminium est sans difficulté et sans l'emploi d'un filtre quelconque, transférée dans une autre chambre agissant comme un récipient de refroidissement et construit de la même façon que la chambre de réaction où elle est refroidie à environ 700 C. La plus grande partie du subfluorare d'aluminium formé se décompose en aluminium et en trifluorure d'aluminium, et une couche liquide d'aluminium est formée graduellement au fond et extraite. L'analyse montre
99,76 % d'aluminium
0,15 % de silicium
0,08 % de fer moins que 0,02 % de Ti + Cu + Ca
Exemple 4 :
La même fonte du bain et la même température sont employées, comme à l'exemple 3, et du courant alternatif superposé à du courant continu est fourni de la même façon.
L'alliage est constitué par :
22,0 % du cuivre
2,5% de silicium
0,8 % de fer
0,6 % de manganèse le reste de l'aluminium.
Comme dans l'exemple 5, l'alliage est ajouté par gouttes. Environ 85 % de la quantité d'aluminium ajoutée est transformée en subfluorure d'aluminium, tandis que le métal restant, dans ce cas-ci à l'état liquide, se rassemble au fond de la chambre de réaction.
Une fois de plus, environ 5/4 de la fonte comprenant du subfluorure d'aluminium est transférée dans la chambre de refroidissement pour la décomposition.
Le métal séparé a une pureté de :
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99,85 % d'aluminium avec 0,06 % de fer
0,07 de silicium
0,02 % de cuivre des traces de manganèse- REVENDICATIONS.
1.- Un procédé pour la production d'aluminium pur en partant d'aluminium impur,des alliages d'aluminium et similaires, dans lequel ces matières sont traitées à des températures élevées avec un seul fondu contenant un halogénure d'aluminium qui, par réaction avec l'aluminium de la matière première, forme une fonte contenant un subhalogénure d'aluminium qui, après séparation de la matière restante-de laquelle l'aluminium est extraite est refroidie pour décomposer le subhalogénure d'aluminium formé avec formation de t@ihalogénure d'aluminium et d'aluminium pur, caractérisé en ce que la formation du subhalogénure d'aluminium est favorisée par un courant électrique, de préférence un courant continu, passant par la fonte de réaction.
2.- Un procédé suivant la myendication 1, caractérisé en ce que dans la fonte réactionnelle, passe une quantité de courant continu approximativement de 1/4 - 1/6 de la. quantité de courant théoriquement nécessaire pour l'affinage électrolytique d'aluminium pur extrait.
3. Un procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la réaction s'effectue save pression.
4.- Un procédé suivant les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la réaction s'effectue dans un appareil fermé*
5.- Un procédé suivant les revendications 1 à 4, caractérisé en ce l'on donne à la fonte contenant l'halogénure d'aluminium une composition telle que son poids spécifique est inférieur au poids spécifique de la matière brute, et en ce que le métal est connecté comme anode et la fonte halogénée qui le recouvre comme cathode pour fournir du courant continu au moyen de matières d'électrode, de préférence de graphite, qui n'entre pas dans le procédé comme élément qui se consomme durant le procédé.
6. - Un procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on donne à la fonte contenant de l'halogénure d'aluminium
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une composition telle que son poids spécifique est supérieur au poids spécifique de l'aluminium impur, et en ce que le métal est connecté comme anode, et la fonte halogénée qui est placée en-dessous comme cathode) pour fournir du courant continu au moyen de matières e'électrode, de préférence du graphite, qui n'entre pas dans le procédé comme élément qui se consomme durant le procédé .
7.- Un procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'une quantité considérable xxxx d'halogénure de baie= est mélangée à la fonte d'halogénure d'aluminium.
8.- Un procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'un halogénure de baryum est mélangé pour un total de 40 % environ à la fonte d'halogénure d'aluminium.
9. - Un procédé suivant les revendications 6 à 8, caractérisé en ce que, durant la réaction, la matière brute contenant de l'aluminium est envoyée par gouttes à travers la fonte contenant de l'halogénure d'aluminium.
10. - Un procédé suivent les revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la décomposition de la fonte formée, contenant du subhalogénure d'aluminium, est effectuée dans un procédé cyclique employant un dispositif à circuit pour la fonte pourvu de moyens échangeurs de chaleur, la fonte subhalogénée formée xxxxx dans l'installation de saturation étant employée pour préchauffer la fonte régénérée contenant du trifluorure d'aluminium fourni par l'installation de décomposition.
11. Un procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce que la perte de chaleur, dans ledit dispositif à circuit, est compensée par chauffage électroly tique par résistance de la fonte dans l'installation de saturation, de préférence, par courant alternatif ou en chauffant par induction.
12.- Un procédé suivant les revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la réaction entre la fonte d'halogénure d'aluminium et l'aluminium impur est effectuée à des températures d'environ 1000 à 1,100 C.
15.- Un procédé suivant les revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la fonte, contenant du subhalogénure d'aluminium, est refroidie d'une température de réaction d'environ 1000 à 1.100 C à environ 700 C pour la décomposer en trihalogénure d'aluminium et en aluminium pur.
14. - Un procédé suivant les revendications 1 à 13, caractérisé en ce que l'on emploie, comme halogénure d'aluminium, du fluorure d'aluminium.
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15.- Un procédé rivant les revendications 1 à 14, caractérisé en ce que, pendant la phase de dissolution, on fait passer dans les fonte, du courant continu superposé par du courant alternatif.
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