151924. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés vízmentes alumíniumoxid gyártására

3 151924 4 Ennek az a következménye, hogy a dehidrálás mértéke egyenetlen, nem állandó, nem különben az alumíniumoxid kalcinációjának a mértéke sem. Ugyanez áll fenn az alumíniumhidroxidnak a kemence kivezetőnyílásánál található ömledékére is. Ez utóbbi jelenséget „megcsúszásnak" vagy „lavinának" is szokták nevezni. Ha ezeket a hátrányos jelenségeket el akarjuk kerülni és ugyanakkor elérni azt, hogy az alumíniumoxid jól kalcinált állapotú legyen, akkor arra kényszerülünk, hogy kiterjesszük a kemence felhevített övezetét, de még így is jelentkezhetnek a több cm átmérőjű alumíniumoxid golyócskák, amelyek a hűtőberendezés helyes működését zavarják. Miután az alumíniumoxid áthaladt a felhevített kemenceövezeten és kb. 1200 C° hőmérsékletet ért el, amelyen bizonyos ideig hőntartva marad, elhagyja a kemencét és többé-kevésbé bonyolult hűtőberendezésen halad át, hogy 100 C° alatti hőmérsékletre hűljön. Általábanvéve az a törekvés érvényesül, hogy a hűtési folyamat alatt ennek az alumíniumoxidnak az értékesíthető hőjét, ha nem is teljesen, de legalább részben visszanyerjék. Általános gyakorlat az, hogy az égéshez szükséges szekunder levegőt hevítik fel ezzel a hővel. Ennek révén a láng hőmérsékletét fokozzák ami azonban, a kemence bélelése szempontjából, bizonyos hátrányokkal jár, és ezen felül elősegíti az alumíniumoxid gömböcskéknek, cseppeknek a képződését. A fent leírt hűtőberendezésnek valamint a hővisszanyerő-berendezésnek a teljesítménye azonban eléggé rossz, és ritkán haladja meg az 50%-ot. A legjobb, korszerű kemencékben, amelyek 80%-nál nagyobb alfa-alumíniumoxid tartalmú alumíniumoxidot termelnek, a tüzelőszer fogyasztás, az alumíniumoxid kalcinálása mértékének megfelelően kb. 125 kg fűtőolaj (mazut) a kalcinált alumíniumoxid tonnájára számítva, vagyis kb. 1200 kai az alumíniumoxid kg-jára Ez kb. 46% termikus hatásfokot jelent, a 25 C° alapra vonatkoztatott elméleti szükséglettel szemben. Nem kétséges, hogy még további tökélétesítés, műszaki haladás ebben az irányban lehetséges, különösen úgy, hogy a kemencék befogadóképességét növeljük, úgy, hogy azokat hosszabbra vesszük, ugyanakkor azonban nehézségekbe is ütközik, ha túlzottan hosszú kemencét akarunk üzemben tartani. Azért ezt a megoldást sem tekinthetjük minden szempontból kielégítőnek. A szakirodalomban egyes szerzők a megolvasztási technológiát javasolják, mind a dehidrálás-, mind pedig az alumíniumoxid kalcinálására. A dehidráláshoz azonban igen nagymennyiségű gáz elégetésével nyert hő szükséges. Ezenfelül sok hamu keletkezik, ami igen turbulens olvasztást eredményez. Ezért ezt a módszert csak nagykeresztmetszetű folyadék reaktorokban lehet alkalmazni. Ez utóbbiaknak a kis teljesítőképessége állandó akadálya annak, hogy az alumíniumhidroxidból kiindulólag álta-; lánosságban a megolvasztás módszerét alkalmazzák az alumíniumoxid kalcinálására. A 149.207 lajstromszámú magyar szabadalomban és az EE—827 alapszámú magyar szabadalmi bejelentésben a bejelentő olyan eljárást ír le, az alumíniumhídroxid alapanyagból ki-5 indulólag, az alfa-alumíniumoxid előállítására, amely lényegileg két egymást követő jói körülhatárolt egymástól különböző fázis alkalmazását tartalmazza: 1. Endoterm fázis, amelynek során az alumí-10 niumoxidot szárítják és úgyszólván teljesen dehidrálják, néhány másodperc alatt, kb. 1100— 1200 C° hőmérsékleten. 2. Exoterm fázis, amelynek során az első fázisban nyert, átmeneti állapotú alumínium-15 oxidot hőntartják a hőszigetelt hengeres kamrában, elegendő ideig ahhoz, hogy átalakuljon kristályos alfa-alumíniumoxiddá, vagy korunddá. Az említett szabadalmak a leírt eljárás foganatosítására alkalmas szerkezeteket is ismerte-20 tik, ezek a következők: 1. Az endoterm fázis részére a berendezés, előtt levő olyan hőcserélő, amelynek kaszkád-elhelyezésű ciklonsorozatai vannak és a hőfejlesztés céljára égői. Ebben a hőcserélőkben a 25 dehidrálás ellenáramban megy végbe. 2. Az exoterm fázishoz a rekristallizációs kamrák teljesen hőszigeteltek. Ezekben hőntartják az alumíniumoxidot. Ez a kamra lehet hagyományos forgókemence, amelynek henge-30 res és kúpos olyan tere van, ahol az ömledék foglal helyet és ahová a nehézségi erő hatására állandóan befolyik az alumíniumoxid. Lehet ezenfelül még további kamrája is a folyékony ömledék részére. 35 3. A fenti második fázisból származó alumíniumoxid hűtésére szolgáló csövezet (forgókivitelű) vagy ciklon. Ebben a részben a hűtőlevegő révén visszanyert hőt teljes egészében, vagy csak részlegesen felhasználják az első 40 fázis égői szekundér levegőjéhez. Ezek a szerkezetek, noha határozottan tökéletesítést jelentenek a hagyományos forgókemencével szemben, mégis felmutatnak hátrányokat is: 45 a) Abból a célból, hogy a rekristallizácíó exoterm reakciója megindulhasson, 1050—1200 C"ig terjedő hőmérséklet szükséges. Ennek az az előfeltétele, hogy induláskor a hőszigetelt kamrát előfütéssel hevítsék fel, mégpedig akár já-50 rulékos égő segítségével, akár pedig, ami azonban igen hosszadalmas, az első fázisból kikerülő alumíniumoxiddal. b) Ha az exoterm reakció megindult, ez a hőmérsékletet egészbenvéve (globálisan) mintegy 55 300 C°-kal megemelve szolgáltatja a szükséges hőt. Azt hihetné tehát az ember, hogy az egész alumíniumoxid mennyiség nem hevülhet fel kb. 1350—1500 C°-ra. A gyakorlatban azonban ez a hőmennyiség-növekedés meglehetősen prog-60 resszív, kivéve bizonyos ásványosító ágensek jelenlétében. Ezeket hagyományosan szokták alkalmazni, miközben a rekristallizációs hőmennyiségnek kb. egyharmada hirtelen felsza•••• badul. Ebből következik, hogy attól függően, 65 vajon a kamrában levő alumíniumoxid maga-2