149815. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés vízmentes alumíniumoxidok gyártására

2 149.815 lépés rendkívül gyors, endoterm (25 C°-on megközelítőleg 60 kcal/mól) reaakcióból áll, amely 300 és 600 C° közötti hőmérsékleten játszódik le; ev/iel „szemben a második lépés exoterm, amelynek elfogadható reakciósebességek mellett történő végbemeneteléhez magas (1000—1200 C°) hőmérsékletekre van szükség. A fenti megállapításokból következik, hogy a forgó körkemence második felében, ahol nagyon gyors a hőkicserélődés, vagyis az égő lángjának szomszédságában a hőfogyasztás gyakorlatilag zérus — ha nem negatív —, mert ha egyszer elértük azt a hőmérsékletet, amelyen elkezdődik az átkristályosodás, a folyamat által termelt hő elegendő a hőveszteségek kiegyensúlyozására. Ezzel szemben a kemence első felében, ahol a dehidratálódás megy végbe, és ahol rendkívül nagy a hőfogyasztás, a hőmérséklet alacsonyabb és a hőkicserélődés kevésbé gyors. A reakció időtartama tehát sokkal hosszabb, mint az a minimális időtartara, amelyet a jelenség fajlagos sebessége alapján lehetne várni (néhány másodperc); a reakció időtartamát ugyanis ez a kis hőbetáplálási sebesség szabja meg. A szilárd anyagnak a kemencében való tartózkodási ideje tehát feleslegesen hosszú, ammek következtében a kemence termelési kapacitásához viszonyítva rendellenesen hosszú kemence használatára van szükség. A kemencének ez a nagy hossza azonban nem teszi lehetővé a megfelelő hőcserét, és a füst által elvitt hőmennyiség okozta veszteségek igen jelentősek. A gázok a kemencét a gyakorlatban változó hőmérsékleteken, a berendezés jellegétől függően 300 és 400 C° közötti hőmérsékleten hagyjak el, és 200 C° körüli hőmérséklet eléréséhez szükséges hosszúságnövelés semmiképpen nem jelentene gazdaságos megoldást. Ennek a nehézségnek a kiküszöbölése érdekében az égőt a kemencének ugyanarra a végére lehetne helyezni, ahol a szilárd anyagot betápláljuk. Ebben az esetben a dehidratálódás előnyös feltételek mellett menne végbe, azonban -— a reakció endoterm volta következtében — lehetetlenné válna az amorf alumíniumoxidot kellő értékben felmelegíteni ahhoz, hogy megkezdődhessen a korunddá történő átkristályosodása. Az ilyen elrendezés további hátránya abban állna, hogy igen nagy mennyiségű port ^vinnének magukkal az égési gázok; ezen túlmenően a gyors dehidratálódás következtében a vízgőz rendkívül * gyorsan illanna el, aminek következtében a gázban szuszpendálódna a szilárd anyag, és így azzal együtt nagy része elhagyná a kemencét. Ez a hátrány egyébként már a klasszikus berendezésekben is tapasztalható, amelyekbén az égő a betáplálással ellentétes oldalon van, és amelyekben folyamatos üzem esetén arra van szükség, hogy a finom részeket a bevitt alumíniurnoxihidrát mennyiségéhez viszonyítva nagy mennyiségbeín újra visszatáplálják. .A finom részecskéiméit ez az újbóli betáplálása a berendezés nem elhanyagolható bonyolultságát eredményezi, és ezen túlmenően jelentős hőveszteséget is okoz. Gyakorlatilag nem érdemes olyan berendezést alkalmazni,, amelynél ez a hiba mutatkozik. A fenti megfontolásokból következik, hogy a hidratált alumíniumoxidnak vízmentes alumíniumoxiddá történő átalakulása során legalább az első periódus olyan jellegű, hogy ez az átalakítás forgókemencében rosszul oldható meg. A jelen találmány szerinti eljárás a 149 207 lajstromszámú törzsszabadalomban leírt eljárás, tökéletesítésére vonatkozik, amelynek értelmében hidratált alumíniumoxi-dokat olyan módon * ln'kítunk át vízmentes alumíniumoxidokká, hogy szintén két különálló lépésben dolgozunk ugyan, de nemcsak az első lépés folyamán közlüíik hőt ' a rendszerrel, hanem a második lépés folyamán is, mégpedig a két lépés által igényelt hőmennyiségeknek pontosan megfelelő mértékben. A találmány szerinti eljárásnak megfelelően az alfa-alumíniumoxid alapú semleges, stabilis és vízmentes alumíniumoxidokat úgy állítjuk elő hidratált alumíniumoxidokból kiindulva, hogy a hidratált terméknek vízmentes termékké t 'ii'tónő átalakítását két különálló lépésben végezzük, ahol az első lépés során a szükséges hőmennyiség gyors közlésével rendkívül rövid idő alatt hajtjuk végre az előzetes víztelenítést, míg a második lépés során a dehidratálást valósítjuk meg és az első lépésben kapott termék átkristályosítását végezzük olyan módon, hogy a terméket néhány órán keresztül megfelelő hőmérsékleten tartjuk, mimellett a szükséges hőmennyiségeket mindegyik lépésnél külön-külön közöljük a rendszerrel. A találmány szerinti eljárás előnyösen foganatosítható olyan módon, hogy az első lépésben a iiőhozzávezetést olyan ciklonsorozat segítségével végezzük, amely el van látva a kívánt hőmennyiség betáplálásához szükséges hőközlő berendezéssel, és amelyben a víztelenítést ellenáramban végezzük. Ez a ciklonsorozat lehetővé teszi a gyors hőközlést. A forró gázokat az utolsó ciklonban olyan égő szolgáltatja, amely gázzal vagy-bármilyen megfelelő üzemanyaggal táplálható. Az esetleg még nedves alumíniumoxidhidrát az első ciklonba kerül be, és az ellenáramban érkező forró gáz hatására megközelítőleg vízmentesen és -lágyrészt amorf állapotban távozik a berendezésből. Az eljárás második lépését előnyösen c lyan forgókemencében végezhetjük, amely el van látva a szükséges hőmennyiség betáplálására alkalmas hőközlő berendezéssel. Az eljárás első lépéséből távozó amorf anyag átkristályosítása exoterm lévén, csupán akkora hőmennyiség közlésére van szükség, amely egyszerűen a veszteségek pótlásához szükséges. Természetesen a szilárd anyagot előzőleg olyan hőmérsékletre kell felmelegíteni, amely elegendő ahhoz, hogy az átalakulás gazdaságos módon menjen végbe. A készülék előző részéből származó meleg szilárd anyagot a kemence egyik végén tápláljuk be, míg a kemence másik végén szintén egy égő szolgáltatja a szükséges meleg gázokat. Ebben a kemencében a rendszer által igényelt hőmennyiségnek csupán mintegy 20%-át kell biztosítani. A kemence által szolgáltatott gázmennyiség tehát elég kicsi, aminek következtében igen jelentős, 30%-ot meghaladó mértékben lehet megtölteni a kemencét. Ugyanakkor az alumíniumcxidnak a kemencében való tartózkodási ideje nem haladja meg a két órát, és a célnak rövid kemence is megfelel.