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" Procédé pour la fabrication d'aluminium affiné".
La présente invention concerne la fabrication de métal aluminium affiné à partir de matières premières con- tenant du métal aluminium conjointement avec d'autres éléments, par exemple des alliages d'aluminium.
Une caractéristique importante de ce procédé consiste en ce que l'alliage d'aluminium ou les mélanges d'alu- minium avec d'autres éléments sont soumis à l'action d'une fon- te comprenant un halogénure d'aluminium, ce qui provoque une réaction chimique avec la matière traitée, réaction par laquel- le un composé d'aluminium soluble dans la fonte est formé. Grâ- ce à un traitement ultérieur approprié, l'aluminium peut alors être séparé de la fonte.
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Par l'action de la fonte d'halogénure sur l'a- luminium de l'alliage ou l'aluminium du mélange, le sous-halo- génure-aluminium se formera qui se dissout dans la fonte, et qui est ultérieurement décomposé, le métal étant libéré et le composé plus riche en halogène formé à nouveau.
La fonte employée peut consister en un simple halogénure ou en un mélange de deux ou plusieurs halogénure, avec ou sans autres constituants. On emploie de préférence du chlorure d'aluminium (Ai C13) mais d'autres halogénures d'alu- minium peuvent également être employés.
La matière portant l'aluminium qui doit être soumise au traitement avec le sel fondu, peut être obtenue de n'importe quelle manière appropriée. Elle peut, par exemple, consister en de l'aluminium commercial comme celui obtenu dans les usines d'aluminium des déchets d'aluminium, des alliages d'aluminium commercial et analogues. Des alliages bruts comme ceux obtenus par exemple à l'aide des méthodes thermiques cons- tituent des matières premières appropriées. Le caractère et le pourcentage d'impuretés dans la matière traitée (aluminium impur, alliages bruts et analogues) sont des facteurs de peu d'importance technique, mais il est évidemment avantageux du point de vue économique que le pourcentage d'aluminium soit élevé.
Le présent procédé pour la fabrication de mé- tal aluminium affiné à partir de matières premières contenant du métal aluminium conjointement avec d'autres éléments, com- prend les phases suivantes :la préparation d'un sel fondu com- prenant un halogénure d'aluminium, ensuite la mise en contact de ce sel fondu à l'état fluide avec la matière brute contenant de l'aluminium, forçant ainsi le trihalogénure d'aluminium de la fonte à réagir avec le métal aluminium de la matière brute pour former du sous-halogénure d'aluminium, ensuite la mise hors contact de la fonte contenant le sous-halogénured'avec la
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matière première, et l'abaissement de la température de la fonte contenant du sous-halogénure d'aluminium, provoquant ain- si la formation de métal aluminium,
et éventuellement la sépa- ration du métal aluminium ainsi formé d'avec cette fonte.
Dans la fabrication pratique, le procédé peut, par exemple, être réalisé comme suit :
Un sel fondu liquide du caractère mentionné ci- dessus est amené en contact intime avec la matière à traiter, à la température de réaction la plus appropriée. Dans le cas où l'on emploie du chlorure d'aluminium en qualité d'halogénure d'aluminium, la température la plus appropriée trouvée est d'en- viron 300 C.
La fonte peut être chauffée préalablement à la température de réaction ou de lixiviation désirée, par exemple en passant un écoulement continu à travers une zone de chauf- fage avant d'atteindre le métal, ou la température peut être réglée par la fourniture de chaleur à la matière initiale ou également par une combinaison de diverses/néthodes de chauffage.
Après avoir quitté la zone de lixiviation, la fonte est quelque peu refroidie afin d'occasionner un dégré suffisant de décom- position du sous-halogénure formé. Lorsque l'aluminium chimi- quement combiné a été libéré du sous-halogénure, le sel fondu peut être renvoyé dans l'opération et employé à nouveau, théo- riquement sans être consumé. Le refroidissement de la fonte est convenablement réalisé de telle façon que l'aluminium affi- né séparé par ce moyen n'entre pas en contact avec la matière initiale.
Par la construction appropriée de l'appareil employé et par le maintien d'une différence de température ap- propriée entre les zones de lixiviation et de séparation, il est possible de créer un mouvement de circulation de la fonte uniquement au moyen de convection thermique. Le mouvement de
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circulation peut, cependant, être également créé par des moyens mécaniques appropriés ou par une combinaison de ces deux mé- thodes.
Selon l'invention, le sel fondu, comme mention- né ci-dessus, peut consister en un seul aussi bien qu'en plus- ieurs halogénures d'aluminium ou également en un mélange homo- gène, contenant un ou plusieurs desdits eels conjointement a- vec d'autres sels en'quantités telles que le mélange obtienne un point de fusion approprié et, qu'à la température de mise en oeuvre choisie, des réactions perturbatrices ne soient pas incluses, ni avec les halogénures d'aluminium mélangés, ni a- vec la matière première,ni avec le produit affiné.
-. En choisissant les composes)constituants desmélanges de sel à employer, il faut habituellement essayer d'éviter des substances qui,à. la température d'opération,sont susceptibles de provoquer une sédimentation, introduisant de ce fait des impuretés dans le produit affiné. Dans les expé- riences réalisées jusqu'ici, on a trouvé que des sels alcalins ou des sels de métaùxalcalino-terreux conviennent particulière- ment bien en tout que constituants dans le sel fondu.
Il a été montré en outre,par des expériences pratiques*que le procédé agit sans perturbations lorsque des pressions supérieures à une atmosphère sont employées dans la réalisation du procédé. On a encore trouvé que la rapidité de réaction augmente avec le pourcentage d'augmentation de chlo- rure d'aluminium ou d'halogénure d'aluminium respectivement et également avec élévation de la température d'opération. Des sels fondus ont une pression de vapeur à une température d'o- pération plus élevée peuvent,cependant, être employés lorsque le procédé est mis à exécution en employant un appareil d'ex- traction fermé.
Lorsque le procédé est mis à exécution avec
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du chlorure d'aluminium en qualité d'halogénure, le métal alu- minium réagira aveu le chlorure d'aluminium (Al C13). La réac- tion produite dans ce cas peut être illustrée par les équations suivantes : a) Al C13 + 2A1 ----> 3 A1C1 b) 2A1 CI3 + Al ----> 3 A1C12
Les sous-chlorures formés alors sont soumis à refroidissement, et les réactions inverses ont lieu : c) 3A1 Cl -----> 2 Al + A1C13 d) 3 AICI2 -----> Al + 2A1C13
On a ici affaire à un équilibre thermodynami- que dont'l'existence jusqu'ici n'était pas connue.
Le procédé peut être mis à exécution à des tem- pératures supérieures au point de fusion de l'aluminium aussi bien qu'à des températures inférieures à ce point de fusion.
La température peut être choisie, par exemple, de telle façon que la matière initiale soit à l'état fondu, tandis que le pro- duit affiné se sépare à la phase solide. A l'état solide d'a- grégation, le produit affiné se sépare sous la forme de cris- taux qui peuvent aisément être fondus conjointement.
Le procédé selon l'invention permet de fabri- quer un aluminium très pur à partir de matières initiales im- pures. Au cours de quelques-unes des expériences réalisées jusqu'ici, un métal contenant gge85 à 99,98 % d'aluminium'a été obtenu.
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"Process for the production of refined aluminum".
The present invention relates to the manufacture of refined aluminum metal from raw materials containing aluminum metal together with other elements, for example aluminum alloys.
An important characteristic of this process is that the aluminum alloy or mixtures of aluminum with other elements are subjected to the action of a melting comprising an aluminum halide, which causes a chemical reaction with the treated material, whereby an aluminum compound soluble in cast iron is formed. By means of a suitable further treatment, the aluminum can then be separated from the cast iron.
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By the action of the halide melting on the aluminum of the alloy or the aluminum of the mixture, the aluminum sub-halide will be formed which dissolves in the cast iron, and which is subsequently decomposed, the metal being liberated and the compound richer in halogen formed again.
The iron employed may consist of a single halide or of a mixture of two or more halides, with or without other constituents. Aluminum chloride (Al C13) is preferably used, but other aluminum halides can also be used.
The aluminum-bearing material which is to be subjected to the treatment with the molten salt can be obtained in any suitable manner. It may, for example, consist of commercial aluminum such as that obtained in aluminum factories from scrap aluminum, commercial aluminum alloys and the like. Crude alloys such as those obtained, for example, by thermal methods are suitable raw materials. The character and percentage of impurities in the material treated (impure aluminum, crude alloys and the like) are factors of little technical importance, but it is obviously economically advantageous that the percentage of aluminum is high.
The present process for the manufacture of refined aluminum metal from raw materials containing aluminum metal together with other elements comprises the following steps: preparing a molten salt comprising an aluminum halide , then contacting this molten salt in the fluid state with the raw material containing aluminum, thereby forcing the aluminum trihalide of the pig iron to react with the aluminum metal of the raw material to form sub- aluminum halide, then removing the iron containing the subhalide from contact with the
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raw material, and lowering the temperature of the cast iron containing aluminum subhalide, thus causing the formation of aluminum metal,
and possibly the separation of the aluminum metal thus formed from this cast iron.
In practical manufacture, the process can, for example, be carried out as follows:
A liquid molten salt of the above-mentioned character is brought into intimate contact with the material to be treated at the most suitable reaction temperature. In the case where aluminum chloride is used as the aluminum halide, the most suitable temperature found is about 300 C.
The cast iron can be preheated to the desired reaction or leach temperature, for example by passing a continuous flow through a heating zone before reaching the metal, or the temperature can be controlled by supplying heat to the metal. the starting material or also by a combination of various heating methods.
After leaving the leaching zone, the cast iron is cooled somewhat in order to cause a sufficient degree of decomposition of the subhalide formed. When the chemically combined aluminum has been freed from the subhalide, the molten salt can be returned to the process and used again, theoretically without being consumed. Cooling of the cast iron is suitably carried out such that the refined aluminum separated by this means does not come into contact with the starting material.
By the proper construction of the apparatus employed and by maintaining an appropriate temperature difference between the leaching and separating zones, it is possible to create a circulating movement of the cast iron only by means of thermal convection. The movement of
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circulation can, however, also be created by suitable mechanical means or by a combination of these two methods.
According to the invention, the molten salt, as mentioned above, may consist of one as well as of several aluminum halides or also of a homogeneous mixture, containing one or more of said salts together. with other salts in such quantities that the mixture obtains an appropriate melting point and, that at the chosen processing temperature, disturbing reactions are not included, nor with the mixed aluminum halides, neither with the raw material, nor with the refined product.
-. In choosing which components of the salt mixtures to use, one should usually try to avoid substances which. operating temperature, are likely to cause sedimentation, thereby introducing impurities into the refined product. In the experiments carried out heretofore, it has been found that alkali salts or metal-alkaline earth salts are particularly suitable as components in the molten salt.
It has further been shown by practical experiments * that the process works without disturbance when pressures above one atmosphere are employed in carrying out the process. It has also been found that the reaction rate increases with the percentage increase in aluminum chloride or aluminum halide respectively and also with increase in the operating temperature. Molten salts having a vapor pressure at a higher operating temperature can, however, be employed when the process is carried out using a closed extractor.
When the process is carried out with
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aluminum chloride as halide, the metal aluminum will react blindly to aluminum chloride (Al C13). The reaction produced in this case can be illustrated by the following equations: a) Al C13 + 2A1 ----> 3 A1C1 b) 2A1 CI3 + Al ----> 3 A1C12
The sub-chlorides then formed are subjected to cooling, and the reverse reactions take place: c) 3A1 Cl -----> 2 Al + A1C13 d) 3 AICI2 -----> Al + 2A1C13
We are dealing here with a thermodynamic equilibrium, the existence of which was not known until now.
The process can be carried out at temperatures above the melting point of aluminum as well as at temperatures below this melting point.
The temperature can be chosen, for example, such that the starting material is in the molten state, while the refined product separates in the solid phase. In the solid state of aggregation, the refined product separates out as crystals which can easily be melted together.
The process according to the invention makes it possible to produce very pure aluminum from pure starting materials. In some of the experiments carried out so far, a metal containing 99.98% aluminum gge85 has been obtained.
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