Brevet FR2512836A1 — publié le 19830318

la présente invention concerne mi procédé de préparation d'agents de raffinage solides pour le raffinage de l'aluminium fondu et de ses alliages. Comme on le sait, il existe de nombreux procédés de netto. yage de l'aluminium fondu à partir de mélanges indésirables, consistant par exemple à faire barboter des gaz neutres à travers la masse fondue, à laisser reposer la masse fondue, à filtrer, etc On emploie de préférence pour le raffinage des agents de raffinage solides qui se décomposent dans le métal fondu ou ses alliages avec apparition de chlore qui constitue l'agent nettoyant proprement dit Ces agents con- tiennent en règle générale certaines autres substances qui ont une influence positive sur le processus de raffinage Dans le processus de nettoyage, il est nécessaire d'enlever les gaz comme, surtout, l'hydrogène, ainsi que les inclusions non métalliques comme l'alumine et les autres impuretés Ces mélanges indésirables sont dispersés dans le volume entier de métal fondu et doivent en être séparés sous la forme d'un laitier qui tend à flotter à la surface de la masse fondue. C'est pourquoi l'agent de raffinage doit être appliqué dans la totalité du volume de métal fondu comme, par exemple, au moyen de paniers de raffinage Il faut empêcher l'agent de flotter à la surface du métal fondu, sinon il se décomposerai et le chlore libéré s'échapperait inutilement dans l'atmos- phère et polluerait l'environnement Pour les applications industrielles, il est nécessaire d'amener l'agent de raffinag solide sous la-forme appropriée au but recherché. Les formes d'agents de raffinage appliquées jusqu'à présent présentent certains inconvénients L'agent de raffinage effectif a généralement au moment de son action une forme gazeuse et ses effets de nettoyage sont réalisés par ses dif- férentes bulles On cherche donc à produire des bulles aussi petites que possible et également à les répartir dans le volu me de métal fondu de manière aussi parfaite que possible. 12836 Cependant, dans le cas o l'on utilise des gaz inertes (p ex. l'azote, l'argon), ceci nécessite des installations coûteuses et exige que ces agents soient d'une pureté relativement éle- vée De plus, la manipulation d'agents quelquefois très toxiques (comme le chlore) est très gênante De ce point de vue, il est plus intéressant de se servir d'agents de raffinage solides qui sont appliqués dans le métal fondu o ils se décomposent avec production de fines bulles (habituellement de chlore) si bien que leur efficacité est élevée La manipula- tion d'agen 1 ts de raffinage solides est de même plus facile que celle d'agents gazeux Cependant, les agents de raffinage solides doivent être appliqués sous une forme permettant leur emploi rationnel, autrement dit sous forme de particules dis- crètes pesant entre 0,05 et 10 kg de manière à permettre une manipulation aisée En-dehors de cela, ils doivent avoir une résistance mécanique suffisante pour les empêcher de se décompo- ser trop rapidement et simultanément, mals pour assurer au contraire leur décomposition de manière successive à leur surface Au'contraire, l'agent de raffinage ne doit pas être trop compact car sinon sa décomposition se produit trop lente- ment et allonge à l'extrême le processus de raffinage Les agents de raffinage utilisés jusqu'à présent ont été appliqués sous forme de poussière ou de boulettes. Une telle forme de produit doit être mécaniquement résis- tante pour résister à une destruction et à une décomposition trop vigoureuse dans le processus de raffinage, ce qui aurait une influence négative sur le processus et diminuerait l'effet de raffinage Les agents solides connus jusqu'à présent et préparés de cette manière ne répondent pas tout à fait à ces exigences d'un agent de raffinage hautement efficace. On a maintenant trouvé que l'on peut éliminer les incon- vénients de la technique antérieure tels qu'exposés ci-dessus par unxprocédé de préparation d'agents de raffinage solides pour le raffinage de l'aluminium ou de ses alliages, sous forme de boulettes. Selon l'invention, le procédé consiste à mélanger de l'hexachlorobenzène avec des chlorures de métaux alcalins dan: un rapport pondérai de 1: 0,05 à 3, de préférence le chlorur( de potassium ou les chlorures de potassium et de sodium dans un rapport de 1:1, que l'on sèche de manière qu'ils aient une teneur en humidité de 1 % en poids d'eau au plus, puis à homo- généiser le mélange et à en exposer une quantité allant de 0,05 à 10 kg à une pression allant de 5 à 150 M Pa, de préfé- rence 20 à 80 M Pa. On peut également homogénéiser le mélange avec un additi. allant jusqu'à 20 % en poids de fondants choisis dans le group comprenant le fluorure de potassium, le fluorure de sodium, l'hexafluoroaluminate de potassium et l'hexafluoroaluminate d sodium ainsi que leurs mélanges ayant une teneur en humidité d'1 % en poids d'eau au plus. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, on homogénéise le mélange avec un additif allant jusqu'à 40 % en poids de mélanges de raffinage choisis dans le groupe compre- nant les fluorures complexes de sodium ettou de potassium, de titane, de bore, de zirconium, de titane métallique, les alliages d'aluminium avec le titane et/ou le bore, les allias d'aluminium avec le zirconium ainsi que leurs mélanges ayant une teneur en humidité de 1 % en poids d'eau au plus. On peut obtenir de préférence les caractéristiques désirées de l'agent de raffinage entier de manière que le mélange soit exposé à une pression isotactique comprise entre et 80 M Pa. Afin d'assurer des conditions d'hygiène avantageuses dal la manipulation et l'application effective de l'agent, on enveloppe le mélange pressurisé ou comprimé, après décompres sion, dans une feuille d'aluminium. Les agents préparés dans le procédé selon l'invention sous forme de boulettes pesant chacune de 0,05 à 10 kg 12836 possèdent plusieurs avantages Ils sont suffisamment résistants ce qui rend plus facile leur transport et leur manipulation. Dans le procédé effectif de raffinage, ils se décomposent à une vitesse qui est satisfaisante tant du point de vue de l'ef- ficacité que de l'application et de la durée totale du raffina- ge Le composant agent actif possède une tension de vapeur relativement basse de 1,43 x 10 3 M Pa à 2 ac C ce qui réduit la contamination de l'environnement de travail En-dehors de cela, il est intéressant d'envelopper le produit dans des feuilles d'aluminium, ce qui améliore encore la sécurité du - travail et l'hygiène, car l'agent peut être appliqué immé- diatement dans le métal fondu sans qu'il soit nécessaire d'en- lever l'enveloppe. Les exemples suivants sont donnés simplement à titre d'illustration et ne limitent en aucune manière la portée de l'invention. -2512836 Exemple 1 Dans un appareil de mélange on dispose à travers un tamis de 3 mm d'ouverture de maille 400 kg d'hexachlorobenzène, kg de chlorure de potassium cristallin et 50 kg de chlorure de sodium cristallin, ingrédients qui ont été préalablement séchés pour qu'ils aient une teneur en humidité inférieure à 1 % ni poids d'eau On verse le mélange homogénéisé dans des moules de caoutchouc cylindriques, un kg par moule Lorsque les moules ont été scellés et disposés dans un panier protec- teur on les expose à la pression au moyen d'une presse iso- tactique On élève la pression de la presse à la vitesse de M Pa par minute jusqu'à une valeur de 50 M Pa A cette valeur on arrête l'augmentation de pression pendant 30 secondes-puis on fait baisser le pression à raison de 15 M Pa par minute jusqu'à la pression atmosphérique On obtient des boulettes d'agent de raffinage ayant une résistance à la compression de 20 M Pa, boulettes que l'on utilise pour le raffinage de l'aluminium fondu brut Dans cette application, elles se révèlent avoir les caractéristiques désirées, ce qui signifie qu'elles sont suffisamment résistantes, cohérentes, que leur décomposition s'effectue à une vitesse suffisante à leur surface avec apparition de fines bulles de chlore La durée de raffinage est réduite de 15 % par comparaison avec les procédés classiques, et en outre la consommation d'agents de raffinage baisse, tout en gardant au procédé des résultats comparables. Exemple 2 Dans un appareil de mélange on dispose à travers un tamis de 3 mm d'ouverture de maille 200 kg d'hexachlorobenzèn 50 kg de chlorure de potassium cristallin, 40 kg de chlorure de sodium cristallin et 10 kg de fluoroaluminate de sodium de qualité industrielle, ingrédients préalablement séchés et homogénéisés On verse le mélange dans des moules en caoutchouc ( 3 mm d'épaisseur de paroi), 5 kg par moule Lorsque les moules ont été scellés et disposés dans un panier protecteur, on comprimeleur contenu dans une presse isotactique On élève la pression à une vitesse de 20 M Pa par minute jusqu'à une valeur finale de 70 M Pa, après quoi on l'abaisse à raison de M Pa par minute jusqu'à la pression atmosphérique On obtient un agent de raffinage sous forme de boulettes cylindriques que l'on enveloppe dans une feuille d'aluminium et que l'on applique aulraffinage de l'aluminium avec 5 % en poids de magnésium Dans une telle application, l'agent se révèle possé- der -les caractéristiques requises: il a une résistance à la compression suffisante, égale à 25 M Pa, est cohérent, ne se divise pas en morceaux plus petits mais se décompose à la surface Le processsus de raffinage est suffisamment efficace car le chlore apparatt sous forme de fines bulles et est uniformément réparti dans le volume de métal fondu Les produits d'écumage obtenus sont bien séparés du métal, sont secs et volumineux et contiennent un faible pourcentage d'a- luminium Par comparaison avec les procédés classiques, les conditions d'hygiène sont substantiellement améliorées, ceci étant dû au fait que l'agent est employé dans un emballage en feuille d'aluminium. Exemple 3 Dans un appareil de mélange on dispose à travers un tamis de 4 mm d'ouverture de maille 200 kg d'hexachlorobenzène, 50 kg de chlorure de potassium cristallin, 20 kg de chlorure de sodium, kg de difluorure de calcium, 20 kg de tétrafluoroborate de potassium et 30 kg d'hexafluorotitanate de potassium On sèche les ingrédients jusqu'à ce qu'ils aient un poids constant. On comprime le mélange homogénéisé sous une pression de 100 M pour lui donner la forme de boulettes pesant 3 kg et ayant une résistance à la compression de 22 M Pa Sous cette forme, on utilise l'agent pour le raffinage de l'aluminium brut. Dans le processus de raffinage, il se révèle cohérent, sa décomposition se produit à la surface à une vitesse suffisant si bien que la durée du raffinage est réduite de 10 % par comparaison avec le procédé classique La qualité du métal raffiné est également supérieure. REVENDICATIONS 1 Procédé de préparation d'agents de raffinage solides sous forme de boulettes pour le raffinage de l'aluminium et de ses alliages, caractérisé en ce qu'on mélange de l'hexachloro- benzène avec des chlorures de métaux alcalins dans un rapport pondéral de 1: 0,05 à 3, de préférence le chloruret de potas- sium ou les chlorures de potassium et de sodium dans un rapport de 1:1, qui sont séchés jusqu'à ce qu'ils aient une teneur en humidité d'l% en poids d'eau au plus, après quoi on homogénéise le mélange et on en expose une quantité allant de 0,05 à 10 kg à une pression allant de 5 à 150-M Pa, de préférence 20 à 80 M Pa. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on homogénéise le mélange avec un additif allant jusqu'à 20 % en poids de fondants choisis dans le groupe comprenant le fluorure de potassium, le fluorure de sodium, le difluorure de calcium, l'-hexafluoroaluminate de potassium et l'hexa- fluoroaluminate de sodium ainsi que leurs mélanges ayant une teneur en humidité d'1 % en poids d'eau au plus. 3 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on homogénéise le mélange avec un additif allant jusqu'à 40 % en poids de mélanges de raffinage choisis dans le groupe comprenant les fluorures complexes de sodium et/ou de potassium, de titane, de bore, de zirconium, de titane métallique, les alliages d'aluminium avec le titane et/ou le bore, les alliages d'aluminium avec le zirconium ainsi que leurs mélanges ayant une teneur eh numidité d'1 % en poids d'eau au plus. 4 Procédé selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que le mélange est exposé à une pression isotactique allant de 20 à 80 M Pa. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le mélange pressurisé ou comprimé est enveloppé, après décompression, dans une feuille d'alumini