160229. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés aluminiumötvözetedk előállítására
160229 3 4 Az alkalmazott magas hőmérséklet és az alumíniumtrihalogenidek együttes hatása rendkívül korroziv körülményeket hoz létre, mert hőbomlás követikeztében nascens klór is fejlődik a folyamat köziben. ügyes szabadalmi leírások, így a 995 08:2 számú francia, a 642 240 számú angol és a 3 284 189 számú USA szabadalmi leírások a korroziv hatás csökkentésére grafit, SiC, BN, TiC, A120:>, SÍ3N4 szerkezeti anyagokat, illetve a megfelelő kombinációk alkalmazását javasolják minden olyan szerkezeti elemnél, ahol alumíniumhalogenidek érintkeznek a berendezéssel. A vázolt eljárások hátrányuk miatt üzemi méretekben nem terjedték el, nem gazdaságosak, egyrészt a különleges szerkezeti .anyagok, másrészt pedig a nagy hőigény költségei miatt. A nagy tömegben keletkező és hulladéknak tekintetett alummiumtartalmú anyagok, mint a szénsalak és a gyenge minőségű alumíniumércek kiindulási anyagként való felhasználása alumínium előállításánál a technika állása mellett gazdaságos módon nem oldható meg. A találmány szerinti eljárás azzal jellemezhető, hogy az olvadt szénsalakot — annak hőenergiáját is hasznosítva — vagy egyéb alumíniumvegyületeket tartalmazó olvadékot egy esetleges előzetes vasszegényítési folyamat után a szokványas szerkezeti anyagokból készült reaktorba, az olvadékkal annak falán védőréteget alkotva szénpor jelenlétében alumíniumtrihalogenid gázokikai reagáltatjuk és az olvadék alumíniuimtartalmának nagyrészét alumíniumszubihalogeniddé átalakítva, abból önmagában ismert módon fémalumíniumot nyerünk ki. A találmány szerinti eljárással kis alumíniumtartalmú, mintegy 10% Al2 03-t tartalmazó kiindulási anyagok olvadék alakban gazdaságosan feldolgozhatók szén jelenlétében lefolytatott szuhhalogenides reakcióval. Az olvadók alakú kiindulási anyagot célszerűen a szénnek — szükség szerint adalékanyagokkal kevert szénnek — ciklonkazánban történő eltüzelése után nyerjük és az így kapott olvadt salakban a hőenergiáját egyidejűleg hasznosítjuk. Ha a kiindulási anyag FeaOa tartalma az AI2O3 tartalom 50%r-a alatt van, akkor célszerűen, az efölötti vastartalomnál pedig előzetesen karbotermikus vasmentesítést, illetve szegényítést végezhetünk, amikor az olvadék Fe2Ü3 tartalma általában 2% alaitti értékre csökken. Nagyobb vastartalmú, például gyenge minőségű alumíniumércek, vagy szénsalak esetében a vasszegényítést egy primer redukciós térben akként végezzük, hogy a vasvegyületeket célszerűen 1200—1700 °C hőmérsékleten koksszal redukáljuk és a keletkezett nyersvasat a rendszerből eltávolítjuk. A kis vastartalmú olvadékot egy saéniporbekeverő térbe vezetve sűrített levegő vagy oxigénben dúsított sűrített levegő segítségével olyan redukciós égővel fúvatunk hozzá szénport, amely nagy szénfelesleggel dolgozik. A befúvatoitt szénpor egy részét szénmonoxiddá elégetve biztosítjuk, hogy az olvadék ne dermedjen be, hanem megtartsa a későbbi alumíniuszíubhalogenides reakció lefolytatásához szükséges hőmérsékletet, a nem oxidálódott szén pedig az olvadékban eloszolva olyan .mennyiségben maradjon, hogy a találmány szerint AICI3 alkalmazása esetében AI2O3+3 C+AICI3 >3 A1C1+3 CO reakcióhoz szükséges szén — célszerűién 2—3-szoros — feleslegben legyen, figyelembavéve az olvadékban levő Fe203 és SÍO2 tartalom által is felhasznált szén mennyiségéit is. A tapasztalat szerint az olvadékéval megegyező nagyságrendben kell befúvatni a szénport a rendszeribe, hogy egyrészt a szükséges hőmérsékletet, másrészt az alumíniumoxid redukcióját biztosíthassuk. Az égéstermékeket elvezetjük és a megfelelő széntartalmú olvadékot alumíniumszubhalogenid képzésére alkalmas térben alumimumtrihalogenid gázokkal intenzív érintfceztetve 1300 °C feletti hőmiérsékleten, célszerűen 1500—1600 °C-on reagáltatjuk, miközben az olvadékból a redukciós tér belső falán 10—100 mm rétegvastagságú bevonatot 'képzünk, amely mozgó falként az alkalmazott berendezés szerkezeti anyagának korrózióját meggátolja. Az alumíniuimszuibhalogenid képzésére szolgáló térből elvezetett alumíniumszubhalogenid gázokat 1—5 lépésiben hűtés mellett sorbakapcsolt kondenzációs edényekben 600 °C—1000 °C közötti hőmérsékleten kondenzáltatjuk- Az alumíniumszubhalogenid gázoktól a folyamat során az egyes kondenzációs edényekben különböző minőségben elkülönülő fémalumíniumot elvezetjük és a visszaalakult aluminiumtrihalogenid képzésére alkalmas térbe. Előnyös módon az alumíniumtrihalogenid gázt kifagyasztjuk és a szennyező gázShaknazállapotú (anyagokat, pl. a CO2 és CO gázokat pedig a rendszerből eltávolítjuk. A kifagyasztott alumíniumtrihaloigenidet ismételt felmelegítés után vezetjük az alumíniumszuibhalogenid képzésére alkalmas téribe, egyidejűleg pedig az alumíniumtrihalogenid veszteségeket pótoljuk. Alumíniumtrihaiogenidként AlCl3-ot, AlBr 3 -ot, AU 3 -ot és AIF3-ot egyaránt használhatunk. A kiindulási anyag összetételétől függően az alumíniumszubhalogenid képzésére szolgáló ténbe kerülő olvadékból az alumíniumszufoihalogenidon kívül egyéb szubhalogemdek, így elsősortban a Si és Fe illékony szuhhalogenidje is képződnek, amelyek a szubhalogenid gázzal keveredve a kondenzációs edényben leváló alumíniumot különböző mértékben vassal és szilíciummal szennyezik. A csatolt 1. ábra a találmány szerinti eljárás példakénti folyamatát mutatja abban az esetben, ha a kiindulási anyag olvadékát vasmentesítés nélkül dolgozzuk fel. Az olvadékállapotú kiindulási anyagot például salafcolv,asztásos kazánból kapott 1 olvadt szénsalakot a 2 szénpor-bekeverő térbe vezetjük, ahol redukciós 10 15 20 26 30 35 40 45 50 55 60 3
