161498. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés a mullit-szintézis tökéletesítésére, valamint mullit-, korund-, ill. cirkon-tartalmú kerámiai termékek előállítására
3 hidroxi-csoportokát részben, vagy teljesen fluor-ion helyettesíti. Hasonlóképpen reagál a fluorgőz a timhidráttal is. Ez az új felismerés egy eddig nem ismert, új fluor-visszanyerési módot eredményez. Az eddig ismert megoldások vagy nem alkalmaztak fluor-visszanyerést, vagy a fluor elnyelését alkalikus, vagy meszes oldatokkal, ill. szuszpenziókkal végezték. A keletkező alkáli-, ill. földalkáli-fluoridokból azonban csak igen 10 körülményes technológiával nyerhető alumínium-fluorid. A találmány alapját képező új felismerés igazolására a kaolint 3—5 órán át 250—750 C° hőmérsékleti tartományban fluorgőzök hatása- 15 nak tettem ki. Ezt követően a kaolinban, amely a kezelés előtt fluort egyáltalán nem tartalmazott, a kezelés után 8—12% fluor volt kimutatható. A találmány szerinti eljárás révén jelentős 20 mértékben csökkenthető a reakció alumíniumfluorid-szükséglete és nagyobb mértékben alkalmazható az olcsóbb timhidrát. Emellett, míg az ismert eljárásokkal 1500 C° alatti hőmérsékleten csak 1,4 g/cm3 -nél kisebb térfogatsúlyú és 25 40% feletti porozitású mullit-, ill. mullit- és korund-tartalmú anyagokat lehetett előállítani, addig a találmány szerinti eljárással, közvetlen fluor-visszanyeréssel 2 g/cm3-nél nagyobb térfogatsúlyú, 10% alatti porozitású termék állít- 30 ható elő. Megemlítendő továbbá a kisebb energiaszükséglet: a mullit tömörre égési hőmérséklete 250—400 C°-kal, képződési hőmérséklete 200—500 C°-kal alacsonyabb. Végül jelentős mértékben kisebb a termék amorffázis-tartal- 35 ma. Ha a nyersanyaghoz (agyag és alumínium-fluorid keverékéhez) timhidrátot kevertem, a mullitképződés reakciómechanizmusa jelentősen módosult. A timhidrát ugyanis 600 és 900 40 C° között reakcióba lép egyrészt az agyagalumínium-fluorid keverékéből egyébként gázalakban távozó szilicium-tetrafluoriddal, másrészt azzal a szilicium-tetrafluoriddal, ami a 600—900 C° között keletkezett topázból 900 C° 45 felett szabadul fel. Ez a füstgázban levő szilicium-tetrafluorid érintkezik a timhidráttal, illetve a belőle keletkezett amorf-, illetve gamma-alumínium-oxiddal, miáltal topáz, majd magasabb hőmérsékleten ebből is mullit keletke- 50 zik. Az agyag-alumínium-fluorid-timhidrát rendszerben 600 C° alatt felszabaduló hidrogén-fluoridot az aknakemencében a nyersanyag felsőbb rtéegei ugyancsak elnyelik. így az alapanyaggal bevitt fluortartalomnak — a béren- 55 dezés technikai megoldásától és méretezésétől függően — csak kisebb hányada távozhat el a füstgázban, ezért egyrészt a fluorveszteség csökken, másrészt ugyanannyi nyersanyagból több mullit képződik, mint timhidrát-nélküli nyers- 60 anyagból. A nyersanyagban 40—50% agyagféleség mellett legfeljebb egyharmad mennyiségű alumínium-fluoridból és legalább kétharmad mennyiségű timhidrátból álló elegyet alkalmazva, a mullitszintézis gyorsabban és alacsonyabb 65 4 hőfokon játszódik le. Hasonló módon, agyag, cirkon-szilikát és alumínium-fluorid keverékéből cirkon-oxid és mullit; vagy cirkon-oxid és korund-tartalmú termék állítható elő, ugyancsak alacsony hőmérsékleten, kis hőenergiával, nagy sebességgel és termelékenységgel. Az említett folyamatok lejátszódásának fluor-gőzökkel való meggyorsítása és hőmérsékletének csökkentése lehetővé teszi erre a célra aknakemence alkalmazását, amelyben kedvezően megvalósítható a nyersanyagnak gázfázisú . fluorral való érintkeztetése. A kemence hőmérséklete felül célszerűen mintegy 100—400 C°, lefelé növekszik és az égetőzónában éri el a legfeljebb 1350 C° hőmérsékletet, amely a kemence felső kétharmada alatt helyezkedik el. Ebben a zónában fejeződik be a mullittá való átalakulás, amely 900 C° feletti és célszerűen 1350 C° alatti hőmérsékleten szilícium-tetrafluorid és hidrogén-fluorid fejlődéssel jár. A szilicium-tetrafluorid az aknakemencében felfelé áramolva a 600—800 C° közötti hőmérsékleti intervallumban találkozik a gamma-alumínium-oxiddá és monohidráttá átalakult alumínium-hidroxiddal. Az agyagból és az alumí*nium-fluoridból, valamint a füstgázok szilicium-tetrafluorid tartalmából és a nyersanyag timhidrát, ill. alumínium-oxid tartalmából topáz képződik, amely az aknakemencében mullittá alakul. A hidrogén-fluorid további részét az akna felső részében lévő 600 C° alatti hőmérsékletű nyersanyag-keverék fogja fel; így a füstgázzal csak a bevitt fluormennyiség kisebb hányada távozhat. Ily módon tehát egyrészt — a fluor magas ára miatt, mivel az alumínium-fluoridot részben alumínium-hidroxiddal helyettesítjük — a mullitszintézis lényegesen gazdaságosabbá válik, másrészt a gázmosó toronyban kisebb fluormennyiséget kell felfogni és külön művelettel visszanyerni. Pótolni csak az aknakemencéből eltávozó fluormennyiséget kell, alumíniumfluorid alakjában. Aknakemence helyett alkalmazható olyan kemenceelrendezés, amelynél a nyersanyag előkezelésére akna szolgál, az égetésre pedig az akna alatt elhelyezett, de attól független akna-, vagy forgókemence. A találmány szerinti eljárás lényege tehát, hogy alumínium-fluorid, valamint agyagféleségek, timhidrát, ill. cirkon-szilikát keverékéből álló nyersanyagot égetőkemence égetőtere előtt elhelyezett aknába adagolunk. Az akna felső részén legfeljebb 400 C°, célszerűen 100—200 C° hőmérsékletet tartunk. A füstgázt a felső nyersanyagszint magasságában, vagy ez alatt szívatjuk el. Végül az aknában előhőkezelt anyagot az akna alatti, ül. melletti álló-, vagy forgó égetőtérben legalább 900 C°, célszerűen 1350 C°-os hőmérsékleten égetjük. A fluorveszteség pótlására az égőtérbe hidrogén-fluoridot porlaszthatunk. A nyersanyagokat együtt őröljük, miáltal kisebb mértékűvé válik az alumínium-fluorid hidrolízis reakciója és nagyobb 2
