147619. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alumíniumoxid redukálására

o Megjelent 1960. október 15. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 147.619. SZÁM 40. a. 11—12. OSZTÁLY — PE—290. ALAPSZÁM Eljárás alumíniumoxid redukálására Pechiney Compagnie de Produits Chimiques et Electrométallurgiques, Paris, Franciaország A bejelentés napja: 1957. június 29. Franciaországi elsőbbsége: 1956. június 29. Feltaláló: Grünert Erhard mérnök, Corenc, Mont-fleury, Franciaország Mint ismeretes, az alumíniumoxidnak karbonnal való redukálása alumíniumnak és alumíniumkarbidnak oly keverékét eredményezi, amely még nagymennyiségű, körülbelül 20—50% alumíniumoxidot tartalmaz. A párolgási veszteségek viszont jelentékenyek és ezért az ilyen eljárások ipari megvalósításra nem voltak idkalmasak. A találmány, amely dr. Grünert Erhard kutatásainak eredménye, alumíniumoxidnak karbonnal villamos ívkemencében eszközölt redukálására való ipari eljárás és célja alumínium és alumíniumkarbid előállítása, amelyek hő alkalmazásakor kis mennyiségű alumíniumoxidot tartalmazó ötvöretfélét alkotnak. Az aluminiumoxidnak szénnel való redukciója, amely már 1700 C° hőmérsékletnél megkezdődik, nem teljes, minthogy a keletkező és karbidban dús öimledékek viszkozitása az AI4C3 tartalomimal: nagymértékben növekszik. Az alumíniumoxid teljes és eléggé gyors redukálása végett a karbidban dús öinledékeket nagy hőmérsékletre, például 2400— 2500 C°-ra kell hevíteni, minthogy az. ilyen ömledékekben levő karbid redukáló hatása ennél ,a hőmérsékletnél lép föl: AI2O3 + AI4C3 -» 6 Al + 3 CO Ennél a hőmérsékletnél a visszamaradó karbid már bomlik: A14

C

3

^

3 C + 4AL az alumínium viszont gáz alakjában távozik, úgyhogy mindössze karbon marad vissza, amely igen porózus réteget alkotó nagy grafitkristályok alakjában válik ki. Kísérleteink árra a meglepetésszerű megállapításra vezettek, hogy a túlhevítős ellenére az ilyen kemencében mégis lehet karbidot és fémes alumíniumot előállítani, minthogy a grafitréteg alsó részében kisebb hőmérséklet uralkodik, mint a grafitréteg fölső részében. Utóbbi hőmérsékleten a karbid jsmét stabillá válik. A kemence e részében tehát a grafitból és a gáz alakú alumíniumból ily módon ismét karbid keletkezik. Megállapítottuk azt is, hogy az ilyen körülmények között keletkezett karbid jelentékeny mennyiségű fémes alumíniumot köt le. A redukció közbenső termékeként adódó és a grafitrétegbe hatoló A^O-gőzök azonnal redukálódnak. Azok viszont, amelyek az alumíniumgőzök egy részével fölfelé távoznak, a kisebb hőmérsékletű övezetekben vagy a töltet alkotórészein ko-ndenzálódnak, ahol a következőképpen bomlanak 3 A12

0 -* AI2O3 + 4 Al majd visszatérnek a körfolyamatba. A CO a fölső részibe távozik. A találmány mármost abban van, hogy alumíniumoxidíból és szénből álló keveréket oly hőmérsékletre, nevezetesen körülbelül 2400 C°-ra hevítünk, amelynél az alumíniumkarbid termék alkalmas az alumíniumoxid redukálására. Célszerű, ha alumíniumoxidból és karbonból álló oly keveréket alkalmazunk, amely csak bolygatás hatása alatt száll le, úgyhogy redukálandó keverék hiánya miatt helyi túlhevülések keletkeznek és ez az alumíniumkarbid részleges bomlását, valamint grafitréteg keletkezését okozza. Eljárhatunk azonban úgy is, hogy alumíniumoxidból és szénből álló, magától leszálló keveréket alkalmazunk, amely tehát karbid bomlása útján nem okozza grafitréteg keletkezését. A keverék állhat például faszénből és gömb alakú korundból. A kemence üzemében fellépő zavarok kiküszöbölése végett oélszerű, ha hol csak karbidot, hol csak alumíniumoxidot adagolunk. A rajz villamos ívkemencét tüntet föl, amelynek 1 elektródája és vezető anyagból készült 2 feneke van; 3 hivatkozási számmal alumíniumoxidból ás szénből álló keveréket jelöltünk, amely különféle összetételű vagy különálló elemekből összetett agglomerátumok keveréke: például alumíniumoxid és koksz, a kokszot azonban bármilyen más széntartartalmú anyaggal is helyettesíthetjük. Az alumíniumoxid bauxidból előállított műkorund, kereske-