184455. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szilicium-tetraklorid hasznosítására aluminium-oxid kimerítő klórozásával
1 184 455 2 egyéb eredetű szilícium-tetrakloridot alumínium-oxid koncentrátumból való alumínium-triklorid előállítása útján úgy hasznosítjuk, hogy a szilícium-tetraklorid önmagában egyedüli klórozószerként valamely vasszegény alumíniumoxid koncentrátummal 400 °C feletti, előnyösen 700—1200 °C közötti hőmérsékleten reagáltatjuk, a képződött alumínium-triklorid mellől az el nem reagált szilícium-tetrakloridot elválasztjuk és visszavezetjük a klórozási lépésbe, az alumínium-oxidban szegényedett és a keletkezett szilícium-dioxidot a rendszerből eltávolítjuk, majd a szilícium elválasztása utáni maradék alumínium-oxidot visszavezetjük a szilicium-tetrakloriddal történő klórozási lépésbe, a képződött aluminíum-trikloridot pedig folyamatosan elvezetjük és szükség szerint tisztítjuk. A találmányi eljárás egy célszerű foganatosítási módja szerint az alumínium-oxid koncentrátum lúgos vagy savas eljárással előállított timföld. Az eljárás egy változatánál a szilíciumtetrakloridot egy vivőgázzal, pl. nitrogénnel vagy szén-monoxiddal együtt visszük be a klórozási folyamatba. A találmány szerinti eljárás jobb megismertetése érdekében korlátozó jelleg nélkül, az alábbi kiviteli példákat közöljük. 1. példa Bauxit klórozása és a szilícium-tetraklorid bontása Gyenge minőségű (M 4) bauxitot, melynek nedvességtartalma 15,6%, folyamatosan üzemelő fluidágyas kemencében levegőáramban kalcinálunk 680 °C-on a fizikailag kötött víz eltávolítására. A belépő bauxit tömegárama 11,85 kg/h, a kilépő kalcinált bauxité 10 kg/h. A kalcinált bauxit összetétele 55,5% AhCh, 17,6% FeiQi, 21,8% SiOa, egyéb alkotórész 5,1%. A kalcináló kemencéből kilépő bauxitot közvetlenül a 850 °C-on üzemelő, fluidágyas klórozó reaktorba vezetjük, ahol CI2—CO eleggyel (CI2 adagolási sebesség 45,7 kg/h, CO adagolási sebesség 6,1 kg/h) a bauxitban levő ALCh-t A1CL- dá alakítjuk át, 80%-os konverzióval. Eközben a bauxitban levő FeaCh-tartalom 100%-ban, a SiCb-tartalom 40%-ban alakul át FeCh-dá, illetve SiCh-dá. Ily módon óránként 11,59 kg AICI3, 3,56 kg FeClt és 2,46 kg SiCh képződik, miközben az el nem reagált anyag mennyisége 2,93 kg/h. A képződött AlCli-t és FeCh-t a reaktor után kapcsolt kondenzátorokban szelektíven kondenzáltatva a terméket tovább-feldolgozásra viszszük, míg a kondenzátorokból kilépő SiCh tartalmú gázelegyet egy 0—5 °C hőmérséklettartományban üzemelő berendezésben kondenzáltatjuk és ez a folyékony termék kerül bontásra. A SiCh bontását fluidágyas reaktorban végezzük, reagensként a Bayer timföldgyártás során képződő 99,5% ALQi tartalmú timföldet használva. A reaktorba felülről vezetjük be a timföldet 0,985 kg/h adagolási sebességgel; a fluid állapotot a nitrogén vivőgázzal bevitt 2,46 kg/h adagolási sebességű SiCh-dal biztosítjuk. A fluidágyban a hőmérséklet 800 °C. A reaktorban lejátszódik a SiCh és AI2O3 közötti reakció és a bevezetett SiCh, 45%-ban alakul át SiOa-dá. A képződött AlCli-t, valamint az el nem reagált SiCh-t a gázáram viszi ki a rendszerből, míg a szilárd termékként kivált SiCk-t és a nem reagált timföldet túlfolyással távolítjuk el. Ily módon óránként 1,11 kg SiCh bomlik el és 1,16 kg AlCLi keletkezik. Az AlCh-t (1,16 kg/h), majd a SiCh-t (1,35 kg/h) kondenzáltatás után a klórozási reakcióban képződött kloridokhoz adva, azokkal együtt dolgozzuk fel. A túlfolyással eltávolított AI2O3—SÍO2 keveréket, melynek menynyisége 0,93 kg/h, keverős duplikátorokban HaSCk-val kezelve, az AI2O3 kvantitatíven Ab(S(>,):.-tá alakítható át. A keletkezett Al2(SCh)3-t megbontva óránként 0,5 kg AI2O3 képződik, melyet visszavezetünk a SiCh bontáshoz. A bontás során felszabaduló SOa gőzöket pedig a keverős duplikátorba adagolva a PLSCh-s feltáráshoz hasznosítjuk. 2. példa A szilícium-tetraklorid folyamatos megbontása A gyenge minőségű bauxit klórozását az 1. példában leírt módon végezve óránként 2,46 kg SiCh képződik, melyet kondenzáltatás után folyékony állapotban tárolunk. A SiCh-t a hűtött tárolótartályból egy 60 °C- on működő elpárologtatóba vezetjük, ahol 1,8 kg/h tömegsebességgel elpárologtatjuk és innen két sorbakapcsolt reaktorból álló rendszerbe vezetjük. A reaktorokban jó minőségű bauxitok hidrometallurgiai előkezelésével előállított AI2O3 koncentrátumot (AI2O3 tartalom 98%) helyezünk el, és ezeken a rétegeken bocsátjuk át a SiCh gőzöket. Az első reaktorban az AI2O3 töltet menynyisége 3 kg, a hőmérséklet 900 °C. Az óránként elpárologtatott 1,8 kg és a második reaktorból kilépő, el nem reagált 0,6 kg/h azaz öszszesen 2,4 kg SiCh-t ezen a rétegen átbocsátva, annak 50%-a SiCh-dá alakul, miközben 1,25 kg AICh képződik. A távozó kloridgőzöket az első reaktor után kapcsolt kondenzátoron átvezetve az AlCla-t a gázelegy bői kg 180 °C-ra való hűtéssel leválasztjuk, majd az el nem reagált 1,2 kg/h SiCh-t a második állóágyas reaktorba vezetjük. A reaktorban 1,5 kg AI2O3 koncentrátum található, amelynek hőmérséklete 900 °C. A SiCh ezen az ágyon áthaladva szintén 50%-ban klórozódik és a reaktort óránként 0,6 kg SiCh és 0,63 kg AICh hagyja el. A kloridok elegyéből a második reaktorfokozat utáni kondenzátorban képződő AICh termékkel együtt a bauxit klóro5 10 15 20 25 30 'c 35 40 45 50 55 60 65 4
