182924. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szennyezéseket tartalmazó aluminium tisztítására
1 182 924 2 hozama. A 6. ábrára hivatkozva megállapíthatjuk, hogy például a termelés meg is duplázódhat. Érhető, hogy nagyobb koncentráció faktor is elérhető a sorbarendező nyomás és a fenékfűtés változtatásával. Ez azt jelenti, hogy a szennyezések tovább dúsíthatok, ami azt jelenti, hogy a felső csapoló nyíláson kevesebb anyagot kell elvezetni, ami növeli a termelést. Bár nem teljesen tisztázott még, hogy a fenékfűtés és az összetömörítés miért növeli a hozamot, de a tisztasági tényezőkre vonatkozó gyakorlati eredmények bebizonyították, hogy azok sokkal magasabbak pl. vasra vonatkoztatva, mint ami a kétfázisú rendszer diagramjából elméletileg számítható. Például, ha a kiindulási vastartalom 0,05%, akkor a kétfázisú diagram alapján a . vasnak megfelelő legnagyobb tisztasági tényező 37, azaz a legtisztább anyag 0,0014 súly% vasat tartalmaz. Lefolytatott kísérletek ugyanakkor azt mutatták, hogy a fenti eljárást alkalmazva némely anyag 0,0005 súly%nál kevesebbet, sőt volt olyan, amely 0,0003 súly% vasat tartalmazott. Ez az extra tisztulás csak úgy magyarázható mintha az eredeti folyadékot tisztább folyadékra cseréltük volna a fenékfűtés és sorbarendezés alkalmazásával. A kristályok ugyanis tisztább folyadékkal vannak egyensúlyban, ha a megoszlási függvényt vesszük tekintetbe. A fagyasztási vagy kristályosítási ciklus időtartama 2-7 óra lehet. Az egység fenékfűtését a teljes periódus alatt is üzemeltethetjük, hogy a 72 fenékágy közelében lévő kristályágy egy részét újraolvasszuk (3. ábra). Ennek ellenére azt találtuk, hogy elég lehet a fagyasztási ciklusnak a kb. utolsó kétharmadában bekapcsolni a fenékfűtést. A teljes fagyasztási ciklus alatt üzemeltetett fenékfűtés előnyös akkor is, amikor a kristályosítási egységből el kell vezetni a kristályokat és az elvezetéshez a kristályokat meg kell olvasztani. A nagyon nagytisztaságú terméket szokásos felületi fűtéssel olvasztjuk meg, és a hő kedvezően vezethető be az egység fenékrészén, amint ezt előzőleg leírtuk. A fenékfűtés alkalmazásával végzett olvasztással elérjük, hogy a nagytisztaságú termék folyékony fázisa nem dermed meg a fenék közelében, ami a tisztaság szempontjából előnyös. Továbbá a nagytisztaságú termék folyékony állapotban tartása megkönnyíti az alsó csapolónyílás kinyitását. Ezen túlmenően a fenékfűtés alkalmazásával az olvasztás időtartamát csökkenthetjük, ami az egész rendszer gazdaságosságát növeli. Általában a kristályágy újraolvasztása kb. 2—5 órát igényel. A találmány szerinti eljárás megvalósítása során a 74 olvadt, az eutektikus szennyezőkben gazdag alumíniumot (anyalúg) visszavezethetjük a Hoopes cellába, amint ez az 1. ábrán is látható. A frakcionált kristályosítási művelet alatt feldúsult eutektikus szennyezők szintje a Hoopes cellában ismét lecsökkenthető az előre meghatározott szintre. A Hoopes cellába annyi kiindulási vagy hasonló alumíniumot és anyalúgot vezetünk, hogy az lényegében fedezze a katódról elvont mennyiséget. Amint a 4. ábrán látható a találmány egy előnyös kiviteli módja szerint a rajzon 1-es fokozattal jelölt egységből eltávolított anyalúgot vagy szennyezett alumíniumot az R fokozatban legalább mégegyszer frakcionálva kristályosítjuk ugyanúgy, amint előzőleg leírtuk. Bár a rajzon ezt külön műveletként ábrázoltuk, termé. szetesen ugyanabban a kristályosítási egységben is végezhető egynél több tisztítási fokozatot tartalmazó műve- 6 let. Amint az előző kiviteli módnál bemutattuk az R fokozatból a szennyezett alumíniumot itt is a Hoopes cellába vezetjük vissza. Az alumíniumban gazdag kristályokat vagy az R fokozat tiszta frakcióját a frakcionált kristályosító 1 fokozatába vezetjük, és ott a Hoopes cellából származó kiindulási anyaggal összekeverjük. Ezen két mennyiség egymáshoz viszonyított arányát úgy kell beállítani, hogy az 1 fokozatú kristályosítási művelet gazdaságos legyen. A szakember előtt világos, hogy a Hoopes cellába visszavezetett anyalúg nem lehet olyan szennyezett, mint az eredeti kiindulási anyag. Hasonlóképpen az első kristályosítási műveletbe visszavezetett alumíniumban gazdag, tisztított frakció tisztább kell legyen, mint az a fém, ami a Hoopes cellából származik. A Hoopes cella általában magától értetődően drágábban üzemel, mint a frakcionálva kristályosító egység. Ezért a Hoopes cellában gyártott fém a drágább. így lehetőleg minél kisebb mennyiségű fémet célszerű visszavezetni a Hoopes cellába a frakcionált kristályosítóból. Ezért előnyös egynél több frakcionált kristályosítási kezelést alkalmazni, és ezzel csökkenteni a Hoopes cellába visszavezetendő fém mennyiségét. Amint az 5. ábrán látható három frakcionált kristályosítási művelet is alkalmazható. Ezálta a termék tisztaságát 99,999 súly%-ról 99,9999 súly%-ra növelhetjük. Először az elektrolizáló cella katódrétegéből a tisztított alumíniumot a frakcionált kristályosító 1 fokozatába vezetjük. Az 1 fokozatból a tisztított alumíniumot a frakcionált kristályosító 2 fokozatába vezetjük. A frakcionált kristályosító 2 fokozatából lényegében 99,9999 súly%-os alumíniumot termelünk ki tiszta alumíniumként. Az 1-es fokozatból a 2-es fokozatba vezetett tiszta alumíniumból közelítőleg 50%-ot tudunk kitermelni nagytisztaságú frakcióként. A másik 50%-ot (szennyezettebb) a frakcionált kristályosító 2 fokozatából az 1 fokozatba vezetjük vissza. A frakcionált kristályosító 1 fokozatából a szennyezett frakciót az R fokozatba vezetjük. Az R kristályosítóból kb. 50% tisztított frakciót tudunk elvezetni. Ezt a frakciót a 2 fokozatból származó szennyezett frakcióval, és az elektrolizáló cella katódrétegéből származó alumíniummal keverjük össze és tápláljuk be a frakcionált kristályosító 1 foko- i zatába. Az R fokozatból származó szennyezett anya- < lúgot az elektrolizáló cella anódrétegébe vezetjük. Ily ; módon az elektrolizáló cella katódrétegéből származó i alumíniumot három fokozatban frakcionálva kristályo- ; sítjuk, mielőtt a szennyezett anyalúgot az elektrolizáló c cella anódrétegébe visszavezetnénk. í Visszatérve a Hoopes cellában történő tisztításra í a találmány egyik kiviteli módja szerint a cellában tisz- i títandó olvadt alumíniumhoz először bort adagolunk t ugyanolyan módon, ahogy ezt Stroup tanítja a 3 198 625 j. sz. USA szabadalom leírásában. A tisztítandó olvadt é fémhez bőrt adagolva a titán, a króm, a vanádium, a r cirkónium és a szkandium fémek közül legalább egynek a a mennyiségét csökkentjük, mivel az említett fémek a i; borral bórtartalmú vegyületet vagy bórtartalmú komplex k vegyületet alkotnak. Ezek a vegyületek kicsapódnak és általában nagyobb sűrűségűek, mint az olvadt alumínium. r A szennyezések megkötéséhez a sztöchiometrikusan t szükséges bór mennyiségnél általában többet adagolunk. z Az olvadt fém boros kezelését külön edényben végez- n hetjük. Mindazonáltal a találmány szerinti eljárás szerint j s előnyösen a Hoopes cellában hajtjuk végre a boros keze- j v 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
