190613. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alumíniummá elektrolizálható alumínium-klorid előállítására
4 190613 5 hőmérsékleten pedig a szénköltség növekszik és ez korlátozó tényező. Az eddigi irodalmak közül a 4 264 569. számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás ismertet — egy elektrolizáló kádban felhasználható — vízmentes alumínium-klorid előállítására szolgáló eljárást, amelynek során az ACH-ot 200 °C—450 °C hőmérséklet tartományban hevítik mindaddig, amíg az megfelelő mértékben dehidratálódik, majd ezt a dehidratált anyagot klór-, szén-mono xid-, szén-dioxid- és hidrogéngáz keverékével reagáltatj ák gáz halmazállapotú vízmentes alumínium-klorid előállítása érdekében. Az eljárás hátránya az, hoy a kalcinál.ás során előállított ACH-ban a maradék hidrogén viszonylag nagy koncentrációban van jelen, mely a klór nem termelő felhasználását eredményezi, és a vízmentes alumínium-klorid előállításának eljárását gazdaságtalanná teszi. Az 1. ábra az előnyösen alkalmazható, találmány szerinti eljárás folyamatábráját mutatja. A folyamatábra szerint az anyagok (8) vagy egyéb alumíniumtartalmú anyagot savas közegben úgy lúgozzuk ki, hogy a 10-es számmal jelölt egységben az anyag alumínium-tartalmú részét kioldjuk annak oldhatatlan részei közül. A hagyományos bauxit is felhasználható, de azt nem részesítjük előnyben, mert a legtöbb bauxit jelentős vastartalommal rendelkezik, amit nehéz elkülöníteni a savas oldattól. Azonban lehetőség van arra, hogy a bauxitot nátronlúgos oldatokkal tárjuk fel az irodalomból ismert módszerekkel, majd a keletkező timföld-trihidrátot mosva sósavval (HC1) kezeljük és a keletkező AlCl3*6H20-t, azaz az alumínium-klorid-hexahidrátot (ACH) a jelen találmány szerint kalcináljuk, hogy vízmentes AICI3 keletkezzen, amit az alumínium elektrolíziséhez felhasználhatunk. A kiválasztott érc előnyösen kaolin, mint amilyen a szokásos kaolin agyag, de bármilyen agyag feltárható salétromsavval, kénsavval vagy sósavval (K. B. Bengston, „A Technology Comparison of Six Processes for the Production of Reduction-Grade Alumina from Non-Bauxitic Raw Materials” („Nembauxitos nyersanyagokból történő kohósítható timföld előállítására szolgáló hat eljárás technológiai összehasonlítása”), Light Metal, 1979. február, 217. oldal, valamint a felsorolt irodalmi hivatkozások). Amikor salétromsavat vagy kénsavat használunk a feltáráshoz, akkor egy további műveletben sósavval való átalakítást is végzünk, hogy alumínium-klorid-hexahidrát keletkezzen. Savval végzett feltárást követő sósavas átalakítás módszerei jól ismertek. A továbbiakban ismertetett módszer szerint az agyagos érc kiinduló feltárásához sósavat használunk. A 10-es feltárást megelőzően az agyagot (8) aktiválása érdekében kalcináljuk (9), hogy azt a lehető legrövidebb idő alatt feltárhassuk. Az agyagot kalcinálás nélkül is fel tudjuk tárni, de sokkal kisebb sebességgel. A bányából érkező agyagot, ha szükséges, száríthatjuk, hogy az ezt követő anyagmozgatáshoz és aprításhoz, őrléshez alkalmassá tegyük. Az agyagot szárítás után fedett térben tároljuk. A tárolótérből kihordott agyagot szükség szerint aprítjuk vagy agglomeráljuk. Az agyagot a 9-es számú műveletben kalcináljuk, melyhez bármilyen hagyományos tüzelőanyagot — beleértve a szénport is — felhasz10 15 20 25 30 3$ 40 45 50 55 nálhatunk. Az agyag bármely savban végzett feltárásának sebességét az agyag kalcinálásával nagy mértékben megnövelhetjük, ha az agyagot 0,1—2 óra időtartam alatt 649 °C és 816 °C közötti hőmérséklet-tartományban kalcináljuk. A 9-es számú kalcinálási műveletnél a szükséges tartózkodási időt nagy mértékben befolyásolja a kalcinálandó anyag szemcsenagysága és a hőátadás sebessége. A kalcinálás során eltávozik a szabad és kötött formában levő víz, valamint elbomlik minden szerves anyag, ami a kibányászott agyagban jelen lehet. A kibányászott agyagot — Si02 tartalmától eltekintve — a következő összetétel jellemzi: ne dvességtartalom összes A1203 kinyerhető Alj 03 összes Fe203 kinyerhető Fe203 izzítási veszteség 60 22.0 tömeg% 35.0 tömeg% (szárazon mérve) 32,2 tömeg% 1,15 tömeg% (szárazon mérve) 1,08 tömeg% 11,75 tömeg% (szárazon mérve). Az agyagot rostély-kemence rendszerbe adagoljuk, előmelegítjük és szárítjuk. Az előmelegítést követően a szárított agyagot a széntüzelésű kemencerészben két óra hosszat kalcináljuk. A kalcinált forró agyagot mozgó hűtőrostélyon hűtjük, ahonnan az agyag 29 °C-os hőmérsékleten kerül a feltáró tartályokba. Egy másik megoldás szerint az agyagot széntüzelésű, fluidágyas reaktorban kalcináljuk. Tárolás előtt a nedves agyag szemcsenagyságát 30,5 cm-ről 5 cm alá csökkentjük hengeres malomban. A tárolóból az agyagot egy kalapácsos malomra visszük, a kapott 1,9 cm-nél kisebb szemcseméretű agyagot 10—15 tömeg%-os nedvességtartalomra szárítjuk a kalcináló kemence füstgázaival fűtött szárítódobban azért, hogy az agyagot a száraz őrléshez vihessük. A részben szárított agyagot nyitott anyagáramú hengeres malomban vagy rostélyos malomban szárazon 0,75 mm finomságúra őröljük, majd tároljuk. Az agyagot a 9-es számú műveletben egy szénporral fűtött háromfokozatú fluid-ágyas reaktorban is kalcinálhatjuk. A 120 °C-os üzemi hőmérsékletű felső fluid-ágyra adagoljuk az agyagot, ahol az teljesen elveszíti nedvességtartalmát. Fokozhatjuk az erre a fluid-ágyra bevitt hő mennyiségét a szárítási hőmérséklet fenntartásának biztosítására. A szárított agyagot 650 °C hőmérsékleten a középső fluid-ágyban egy óra hosszat kalcináljuk. A harmadik (alsó) fluid-ágyban a belépő égéslevegővel hűtjük a kalcinált agyagot, miáltal az energia egy része visszanyerhető. Az agyag 484 °C-on hagyja el a kalcináló berendezést, majd 66 °C-ra hűtjük az agyag szárító-berendezések hulladék gázainak felhasználásával. A 10-es számú feltáró műveletben a kalcinált agyag oldható timföldtartalmú részeit sósavval kioldjuk az oldhatatlan részek közül. Mivel a szennyezők egy része is oldódik, ebben a műveletben a 11-es számú, alumíniumklorid és szennyező kloridtartalmú nyers lúg keletkezik. Ezen oldat legnagyobb mennyiségű szennyezője a vas. Az oldat az oldhatatlan alkotókkal együtt zagyot képez. A feltárás közben lejátszódó fontosabb reakciók a következők: (A1j03+2Sí0j)+6HC1--------2A1C13+3Hj0+2Sí02 Fe203+6HC1--------2FeCl3+3H20 4
