158228. lajstromszámú szabadalom • Eljárás aluminium előállítására
158228 5 6 Az alumíniumoxid alumíniumtrikloriddá és a mangánkiorid elemi mangánná a fenti egyenletek szerinti átalakítására a reakciót a 12 kemencében annak tetején mért mintegy 190 C°tól az aljén mért mintegy 1400 C°-ig terjedő hőmérsékleten hajtjuk végre. A megfelelő hőmérséklet fenntartására a bruttó reakció szerint sztöchiometrikusan szükséges mennyiségnél mintegy 5—50 s%-kal nagyobb feleslegben adagoljuk a kokszot. Az: oxigént mintegy 200— 1000 C°, előnyösen kb. 900 C° hőmérsékletre előmelegítihetrjülk, és tiszta gázként az égéshez szükséges oxigénellátáshoz és a íentiem'Iített kívánatos reakeióhőmérséklet fenntartásához elégendő mennyiségben vezetjük a kemencébe. Nyilvánvalóan ez a mennyiség a rendszer természetétől függően változik, de, a kohókemenoe szakmában járatosak számára nem okoz nehézséget a megfelelő oxigén áramlási sebesség megválasztása. A mangánkloridot a 12 kemencéibe sztöchiometrikus mennyiségben és bármilyen alakban, azaz gáz, folyékony vagy szilárd halmazállapotban is bevezethetjük. Ha gázként adagoljuk, a 24 reaktorból. közvetlenül gáz alakban szállíthatjuk a 12 kemencébe, de általában alkalmasabb a 24 reaktort elhagyó mangánkloridot a 44 hőcserélőben cseppfolyósítani, és a mangánkloridot a 12 kemencéibe folyadékként szálltam. A mangánklorid hőmérséklete a 12 kemencébe való bevezetéskor mintegy 650— 1190 C°. A 12 kemencébe adagolt agyag mennyisége kis feleslegben legyen a bruttó egyenlet szerint sztöchiometrikusan szükséges mennyiséggel szemben, hogy a kemencében megfelélő salákfcépződést tegyen lehetővé. A kívánt reakcióik szerint szükséges alumíniumoxid sztöchiometrikus mennyiségénél 15 s%nkal nagyobb felesleg elegendő. Kívánt esetben a 12 kemencében lejátszódó reakció végrehajtásakor mind a hidrogént, mind a vizet kizárhatjuk a rendszerből. A hidrogén hajlamos a kemencében az oxigénnel vízzé egyesülni, amely alumíniumtrikloridda! alumíniumoxidot és sósavait képez. Ez utóbbi rendkívül nemkívánatos anyag a rendszeriben. Víz jelenléte természetesen ugyanezt a nemkívánatos eredményt okozná. A 12 kemence a koksz^agyag keverékkel folyamatosan működik, a mangamkloridot és oxigént kívánt esetben periodikusan adagoljuk. Meghatározott időközökben, imikor az elérni mangán már megcsapolható mennyiségű, az olvadt mangánt lecsapoljuk a kemence aljáról', és a fentiek szerint 26 helyen a 24 reaktorba adagoljuk. A 12 kemencéből kilépő álumíniumtriklorid és szénmonoxid gázokat kompresszióval éskondenzáiliással választjuk el. A 28 kompnesszorlban 1,4—10,5 atü nyomás alkalmazása lehetővé teszi, hogy a 30 kondenzátorban az alumíniumklorid folyadékként elváljon, és a szénmonoxid gázként eltávozzon. A legjabb leredmény elérésére a 30 kondenzátorban a keveréket csak olyan hőmérsékletre kell lehűteni, amelyen alumíniumiklorid cseppfollyásodik. Kívánt esetben az alumíniumtrikloridot megszilárdulásig tovább lehet hűteni, de ez az ezt követő kezelés miatt neim gazdaságos, 'ezért előnyösen csak cseppfolyós állapotig hűtjük. Mivel kívánatos, hogy a 24 reaktorban az álumíniumtriklorid a folyékony mangánná* bensőségesen érintkezzen, a folyékony alumíniumtrikloridot a 34 hőcserélőben legalább 900—1300 C° hőmérsékletre előmelegítjük és elpárologtatjuk, majd az álumíniumtriklorid gázt a 24 reaktorban a folyékony mangánon buborefooiTtatjuk keresztül. Az alumíniuimtriklorid és mangán súlyaránya a 24 reaktorban 1,65 : 1. A találmány előnyös kiviteli alakjában a 12 kemencéből lecsapolt 'és a 24 reaktoriba adagolt olvadt mangán lényegében elemi mangán 10l %nál kevesebb szennyezéssel. Nyilvánvaló, hogy még végrehajtható, bár keresikedelmilieg kevésbé kivitelezhető, ha a 24 reaktorba adagolt és alumíniumkloriddal reagáltatott mangántartalma anyagnak csak egy része mangán. Miivel a 24 reaktorban lejátszódó reakció elsődleges funfcciój álumíniumtriklorid átalakítása elemi alumíniummá, és nem csupán a mangán klórozása, az ilyen anyagok mangán tartalmának gyakorlati, alsó határa van. Ilyen alsó határ 5 s%, előnyösen 50 s% mangán. „Számottevő mennyiségű" kifejezésen a leírásban azt értjük, amikor az adott anyag legalább 5 s% mennyiségben van jelen. A 24 reaktorban lejátszódó bruttó reakció a következő: Annál a foganatosítási módnál, amikor a mangánkiorid mint gáz távozik a 24 reaktorból, a 24 reaktorban a neiakciábőmérsékiétet a művelet gazdaságossága fogja megszabni, azonban nem lehet kb. 1900 C°, azaz a mangán forráspontja felett. A találmány szerinti eljárás 10 15 20 25 30 35 40 50 50 55 6G 2 Aids + 3 Mn > 2 Al + 3 MnCl2 t A mangánkiorid gázként, az elemi alumínium folyadékként távozik. Ennek elérésiére a 24 reaktornak kb. 1190 C° feletti hőmérsékleten kell dolgozni, azaz a mangánklbírid forráspontja felett. Ha ilyen kiörülmények között dolgozunk, általában előnyös a mangánklöridot (44 hőcserélőben) cseppfolyósítani, és úgy recirkuláitatni a 12 kemencébe. A 24 reaktort kb. 1190 C° alatti hőmérsékleten is üzemeltethetjük, ebben az esetben a mangánkiorid mint folyadék lesz jelen. Ezen a hőmérsékleten az alumínium .is folyékony halmazállapotú, mivel azonban a mangánkiorid sűrűsége nagyobb a cseppfolyós alumíniuménál, az a reaktor aljára ülepszik le, és az alumínium arról könnyen dekantálható. Nyilvánvalóan előnyösebb 1190 C° feletti hőmérsékleten dolgozni, mivel így a 24 reaktor tetején a mangánkiorid mint gáz könnyen eltávolítható. 3
