CH366975A - Procédé de fabrication d'un mélange d'aluminium et de carbure d'aluminium - Google Patents

Description

  Procédé de fabrication d'un mélange d'aluminium et de     carbure    d'aluminium    On sait que la réduction de l'alumine par le car  bone ne permet d'obtenir qu'un mélange d'aluminium  et de carbure d'aluminium, qui contient encore de  grandes quantités d'alumine, environ 20 à 50 % ;  de plus les pertes par volatilisation sont considéra  bles.  



  La réduction de l'alumine par le carbone, qui  commence déjà à     1700,)    C, n'est pas complète     parce     que la viscosité des mélanges fondus obtenus aug  mente     fortement    ; ces fusions sont riches en     oxy-car-          bure    d'aluminium, de     formule          4A1203.A14C3    ou     A1404C     L'invention a pour but de favoriser la réduction  de     l'alumine.    Elle a pour objet un     procédé    d'obten  tion d'un mélange d'aluminium et de carbure d'alu  minium, avec une faible teneur en oxyde d'alumi  nium,

   par réduction de l'oxyde     d'aluminium    par le  carbone, caractérisé en ce qu'on     chauffe    un mélange  d'oxyde d'aluminium et de carbone, dans     un    four  électrique à arc, à une température au moins égale  à celle à laquelle le carbure d'aluminium, obtenu par  réaction du carbone avec l'oxyde d'aluminium, réa  git avec l'oxyde d'aluminium selon la     réaction     
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    A14C;; <SEP> + <SEP> A120., <SEP> 6A1 <SEP> + <SEP> 3C0       Une telle température est d'ordinaire supérieure  à environ     2300(l    C.

   De préférence, on     chauffera    le  mélange d'alumine et de carbone, introduit     dans    le  four électrique à arc, à température comprise entre  2400e C et     2500a    C. Toutefois, il est     indiqué    de  maintenir le mélange     d'aluminium    et de carbure  d'aluminium à température inférieure à celle de dé  composition du carbure d'aluminium y contenu, dé  composition se faisant selon l'équation       A14Cg    =     4A1    + 3C  En effet, dans le cas contraire, l'aluminium tend  à s'échapper sous forme de gaz, en laissant un résidu    de carbone en gros cristaux de graphite,     formant     une couche très poreuse.  



  Les vapeurs     d'Alz0,        produit    intermédiaire de la  réduction, qui pénètrent dans la couche de graphite,  sont immédiatement réduites. Celles qui s'échappent  vers le haut, avec une     partie    des vapeurs d'alumi  nium, se condensent dans les régions à plus basse  température ou sur les     éléments    de la charge, où  elles se décomposent suivant  
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    3A120 <SEP> -> <SEP> <B>A1203</B> <SEP> + <SEP> 4A1       et rentrent ensuite dans le cycle. Le CO s'échappe à  la partie supérieure.  



  La     figure    jointe représente schématiquement et à  titre d'exemple un four     électrique    à arc muni de son  électrode 1 et d'une sole conductrice 2 ; 3 est le mé  lange     alumine-charbon    qui peut être     constitué    d'ag  glomérés mixtes de composition variable ou d'élé  ments séparés : alumine et coke par exemple, on peut  également remplacer le coke par toute autre matière  carbonée. L'alumine peut être du corindon     artificiel     fabriqué à partir de la bauxite, de     l'alumine    com  merciale ou toute autre espèce d'alumine.  



  Lorsque le four est en régime, l'arc 4 est stable,  à cause de l'ionisation due à la présence de vapeur  d'aluminium ; il existe autour de la partie     inférieure     de l'électrode une zone vide 5,     délimitée    par les pa  rois de l'électrode et une couche     d'autogarnissage    6,  composée de matières partiellement transformées ; le  tout est entouré de calorifuge 10. 8 est le mélange       A14q    et     aluminium    obtenu ; 9 représente des gouttes  formées par la condensation des vapeurs     d'A120    et  d'Al.  



  On obtient en 8 un mélange     A14C3    + A1 dont la  teneur en     alumine    peut être inférieure à 0,5 %.  



  Le mélange d'aluminium et de carbure d'alumi  nium, obtenu selon le procédé, est     utilisé    tout parti-           culièrement    pour l'obtention d'aluminium pur, par  exemple par distillation sous vide ou par fusion en  présence de     flux.     



  <I>Exemple</I>  Dans -un four à arc monophasé de 100 kW à sole  conductrice construite en carbone amorphe, on  abaisse l'électrode de 30 cm de diamètre sur une  couche de coke de 3 cm et on entoure l'électrode de  mélange     A103    et charbon. La     couche    de coke tra  versée par le courant agit comme un résistor à l'aide  duquel on préchauffe le four pendant une heure.  Ensuite on chauffe à l'arc sous 25 volts de tension  et 4000 ampères. L'arc a une longueur de 2 cm en  viron et il est étendu sur toute la section de l'élec  trode, parce que la phase gazeuse est très. conductrice  à cause de sa     grande    teneur en aluminium métallique.  



  Avec un tel four on produit à peu près 3 kg       d'alliage    liquide A1 et     A1403    par heure. La hauteur  du bain augmente donc de 1,5     cm/heure.    On vérifie  la montée du     bain    à l'aide d'un index solidaire du  câble de l'électrode se déplaçant devant une réglette  graduée en centimètres. 3 kg d'alliage correspondent  théoriquement à 7 kg de mélange alumine-charbon.  Dans les cinq premières heures, la     consommation     de mélange est environ 2,5 fois plus     grande    que la  quantité théorique.

   En effet, une grande     partie        sert     à former les croûtes     d'autogarnissage.     



  Quand l'épaisseur des croûtes atteint 3-4 cm, la  consommation du mélange     ALO3        -;-    C diminue et  finalement s'approche de la valeur théorique.  



  On peut faire varier le     rapport        Al.03/C    dans       certaines        limites,    et, de cette manière, jouer sur la  teneur en métal libre dans le produit final. On a ob  tenu avec un mélange de 70 %     d'A1.0;    + 30 % de  carbone (coke) un produit contenant     ALC3    : 64 % ,  <B>AI:</B> 32%, C : 2,3 %,     A1803    +<B>AIN:</B> 1,7 %.  



  On peut utiliser les matières     premières    en mor  ceaux ou sous forme de boulets agglomérés par un liant  à     partir    de produits finement broyés. L'épaisseur de  la charge doit être au moins de 30 cm pour éviter les       pertes    par volatilisation. Dans le cas où la charge ne  descend pas toute seule, il faut     ringarder    avec une  baguette de graphite, Enfin, pour protéger la charge  et l'électrode de la combustion à l'air, le four est  muni d'un couvercle et l'électrode chemisée à l'en  droit où les gaz     brûlent.     



  Les mélanges     utilisés    donnaient fréquemment lieu  à des accrochages et il fallait piquer avec énergie  pour faire descendre sous l'électrode le mélange     d'alu-          mine    et de carbone.  



  On peut faire réagir sous l'électrode     M03    et       A1403    à une température suffisante pour réduire ra  pidement     les    dernières fractions     d'alumine,    mais     sans     aller jusqu'à la dissociation de     A1403.     



  Pour obtenir ce résultat, il faut que sur toute la  périphérie de     l'électrode    un     mélange        alumine-charbon     de composition uniforme arrive régulièrement et con  tinuellement dans la zone de l'arc, de façon à     obtenir     et à maintenir un équilibre entre l'énergie produite    par l'arc et l'énergie nécessaire à la réaction en évi  tant de ce fait les surchauffes locales qui provoquent  la formation de     graphite    par     dissociation    de     A1403.     



  On choisit donc de préférence une charge qui  descende seule sous l'électrode, au fur et à mesure  de sa réduction. On a obtenu de bons résultats avec  un mélange de charbon de bois et de corindon en       sphérules    ; mais cet exemple n'est en     rien    limitatif  et on peut employer toute autre nature de charge  par exemple des agglomérés,     briquettes,    produits en  morceaux à condition que cette charge descende seule  au fur et à mesure de sa réduction.  



  D'autre     part,    on a constaté que pendant la réduc  tion, il se produit parfois une certaine instabilité de  l'arc électrique, des     courts-circuits    ou des     mises    en  résistance     partielle    du four.  



  On a pu remédier à ces inconvénients en ajou  tant dans le four, non pas le mélange habituel d'alu  mine et de carbone, mais tantôt du carbone seul et  tantôt de l'alumine seule jusqu'à ce que la perturba  tion ait disparu.  



  Lorsque l'arc est instable, en même temps que  le dégagement de CO diminue, il convient de rajou  ter du carbone jusqu'à ce qu'on ait obtenu une sta  bilité convenable des appareils de mesure et un dé  gagement normal d'oxyde de carbone. Au contraire,  lorsque le four marche en résistance et que     l'ampé-          rage    augmente, le dégagement d'oxyde de carbone  s'arrêtant presque complètement, il faut ajouter de  l'alumine pour rétablir une bonne marche de la ré  duction.  



  On peut supprimer donc     constamment    par des       apports    d'alumine ou de carbone les     perturbations     qui se produisent dans le fonctionnement du four.  



  On obtient ainsi un mélange     d'aluminium    et de  carbure     d'aluminium    très pauvre en .alumine, avec un  meilleur rendement et une consommation d'énergie  plus faible.  



  En alimentant le four avec une charge contenant  165,3     parties    de corindon en     sphérules    creuses pour  70,8     parties    de charbon de bois on a obtenu un mé  lange de carbure d'aluminium et d'aluminium conte  nant       ALC3    : 65,8 %, A1 : 30,4 % .     A1,0.;    +     AIN     2,9 %, C : 0,17 %, Fe: 0,03 %.

Claims (1)

1. REVENDICATION Procédé d'obtention d'un mélange d'aluminium et de carbure d'aluminium, avec une faible teneur en oxyde d'aluminium, par réduction de l'oxyde d'alumi nium par le carbone, caractérisé en ce que l'on chauffe un mélange d'oxyde d'aluminium et de car bone dans un four électrique à arc, à température égale ou supérieure à celle où le carbure d'alumi nium, obtenu par réaction du carbone avec l'oxyde d'aluminium réagit avec l'oxyde d'aluminium selon la réaction EMI0002.0066 ALQ <SEP> + <SEP> Al,,O.; <SEP> <U>-</U> <SEP> 6A1 <SEP> + <SEP> 3C0 SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que ladite température est supérieure à 23000 C environ.

   2. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que ladite température est inférieure à celle de dé composition du carbure d'aluminium, présent dans le mélange d'aluminium et de carbure d'aluminium, selon l'équation A1.IG3 = 4A1 -1- 3C 3. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que ladite température est comprise entre 2400 C et 2500 C. 4.

   Procédé suivant la sous-revendication 1, dans lequel la charge d'alumine et de carbone descend d'elle-même au fur et à mesure de sa réduction, ca ractérisé en ce que, en vue d'éviter des perturbations dans le fonctionnement du four, on ajoute tantôt du carbone seul, tantôt de l'alumine seule. 5. Procédé suivant la sous-revendication 4, carac térisé en ce que la charge se compose d'un mélange de charbon de bois avec du corindon en sphérules creuses.