190613. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alumíniummá elektrolizálható alumínium-klorid előállítására
6 190613 7 FeO+2HCl--------FeCl2+H20 A tárolóból a 7-es számú kalcinált agyagot folyamatosan, például mérlegelő adagolócsigával beméijük a feltáró tartályok első egységébe. A 10-26 t%, előnyösen 20- 26 t% töménységű sósavat ezzel egyidőben méijük be a feltáró tartályokba. Az utolsó feltáró tartályból kilépő 11-es számú nyerslúg általában 10 g/1 többlet sósavat tartalmaz. Egy grafitos hőcserélővel lehetőséget biztosítunk arra, hogy ha szükséges, a belépő sósavat 60 °C-ra előmelegítsük. Adott esetben ezt a savat gőzzel vagy a 107 °C-os hőmérsékleten kilépő zaggyal melegítjük. Mindegyik feltáró egység mechanikus keverővei ellátott tartályokból áll és a tartályokban a keverés olyan mértékű, hogy a szilárd anyag ne ülepedjen le. A zagy folyamatosan tartályról-tartályra vándorol. A teljes tartózkodási idő három óra, amely idő alatt 92%-os feltárást értünk el. Noha a fent leírt feltáró művelet folyamatos, azt szakaszosan is elvégezhetjük. A 11-es számú nyerslúg, — ami rendszerint egy forrásban levő, 107 °C-os zagy - elhagyja az utolsó feltáró tartályt és egy kétfokozatú gyorshűtő egységbe kerül. A nyers zagyot a 12-es számú elválasztási műveletben szilárd és folyadék fázisra választjuk szét, és a további feldolgozás előtt az alumínium-kloridoldatból eltávolítjuk a 13-as számú szilárd anyagot. Az elválasztás során a gyorshűtőkből kilépő nyerszagyot flokkulánssal keverjük és egy vagy több 46 °C-on üzemelő ülepítőbe továbbítjuk. Az utolsó ülepítőből túlfolyó anyagot a két szűrőprés egység közül az elsőre vezetjük, amely szűrőprés egységek sorb akapcsolva üzemelnek és az oldat végső tisztítására szolgálnak. Ha az első szűrőprés egységből, annak elégtelen működése következtében nem megfelelő tisztaságú oldat lép ki, akkor azt a második egységben tovább tisztíthatjuk. A 15-ös számú szűrlet - ezután oldat - a következő jellemző összetétellel rendelkezik: Vegyület t% AICI3 17,73 FeCl3 0,46 CaCl2 0,06 MgCl2 0,06 egyéb 0,11 HC1 0,85 H20 80,75 Noha a fenti adatsorban a vastartalmat három vegyértékű vas alakjában adtuk meg, a vastartalom 24 tömeg%-a két vegyértékű vas alakjában van az oldatban jelen. Az utolsó ülepítőből a 30 tömeg% szilárd anyagot tartalmazó zagyot dobszűrőkre szivattyúzzuk. Az itt kapott szűrőpogácsákat a lúgtisztításból származókkal együtt a hulladékhányóra visszük. Ezen a ponton el kell távolítanunk a vasat annak biztosítása érdekében, hogy a kristályosításnál már ne legyen jelen és ne kerüljön bele a végtermékbe. A 16-os számú vastalanítás első műveleteként a két vegyértékű vasat elemi klórral (kvantitatív oxidációval) három vegyértékű vassá oxidáljuk, amely oldószerrel kiextrahálható. Az elemi klór igen nagy sebességgel oxidálja a két vegyértékű vasat a következő egyenlet szerint: Fe+++0,5 Cl2 -* Fe++++CF A klórt az utolsó tisztító szűrőt a gumival bélelt, klórozott oldatot tároló tartállyal összekötő csővezetékbe injektáljuk. Egy háromfokozatú, ellenáramú keverőüiepítő berendezésben szerves ioncserélő oldattal távolítjuk el a lúgból a vasionokat. A 0,45 tömeg%-os vasiam talmát ezzel a művelettel 34,5 ppm-re csökkentjük. A vasionok kicserélésére szolgáló, szükséges érintkeztetési idő mindössze néhány másodperc. A szerves ioncserélő oldal decil-alkohol, petróleum és nagy molekatömegű szekunder vagy tercier amin keveréke, amely 2tf% amint, 9 tf% decil-alkoholt és 89 tf% petróleumot tartalmaz. Ezt a keveréket 20 tömeg%-os sósavval kezeljük, hogy az amint aminkloriddá alakítsuk át, ami az ioncseréhez szükséges. A vasmentesnek tekinthető lúgot folyamatosan a 18-as számú kristályosító tartályba szivattyúzzuk. A vastartalmú szerves ioncserélő oldatot regenerálhatjuk. Miután a lúgot elválasztottuk a maradéktól és oldószeres extrakcióval eltávolítottuk vastartalmát, az eredő 17-es számú oldat 25—35 tömég% alumínium-klorid-hexahidrátot (ACH-t) tartalmaz. Ahhoz, hogy gyakorlatilag vasmentes ACH kristályokat állítsunk elő, két módszer áll rendelkezésünkre az oldat betöményítésére: a bepárlás vagy a sósavgőz bekeverés. A bepárló kristályosítás esetében a vasmentes oldat alumínium-klorid koncentrációja, a zártkörű hőcserélővel és a gyors vákuumozó rendszerrel létrehozott párologtatás következtében, növekszik. Az elpárologtatóban az alumínium-klorid koncentrációja 18,7 t%-ról 39,0 t%-ra növekszik. A tömény oldat bekerül a kristályosítóba, ahol azt 89 °C-ra hirtelen lehűtve, az alumínium-klorid-hexahidrát (ACH) kikristályosodik. A kristályosító folyamatos üzemeltetése eseténa kristályosító alján 33 t%-os kristály-koncentrációt tudunk fenntartani hagyományos ülepítési módszerrel. Az így előállított kristályok mérete 0,75 mm és 1,5 mm között van. Az ACH-kristályokat a 20-as számú elválasztó művelet során vákuumszűréssel vagy centrifugálással választhatjuk el az anyalúgtól. Ezután a kristályokat 35 tömeg%os töménységű sósavval mossuk, mert ebben az alumí nium-klorid csak igen kis mértékben, a kristályokra tapadt anyalúg azonban jól oldódik és így eltávolítható. A centrifugálás után az anyalúgot két részre választva az egyik részt visszavisszük a kristályosító tartályba, a másik részt pedig a finomító kristályosítóba, amely a rendszer szennyező szintjét szabályozza. Előnyösebb, ha sósavgőz bekeverésével kristályosítunk, mely esetben az azonos ion-hatást használjuk fel az ACH oldhatóságának csökkentésére. A vasmentes oldatot a bepárló kristályosításnál használtakhoz hasonló zártkörű hőcserélővel és gyors vákuumozó rendszerrel telítettségig bepároljuk. A bepárlással az anyalúg alumínium-klorid koncentrációját 18,7 tömeg%-ról 31 tömegára növeljük. Tömény alumínium-klorid oldatot és sósavgőzt vezetünk a kristályosító (71 °C-on üzemelő) keringető rendszerébe, hogy ACH-val túltelített sósavoldat képződjék. A keringő oldat a leszálló vezetékeken lejut a kristályosító alsó kamráiba, majd feláramlik a fluidizált kristályágyon keresztül. Az oldat túltelítettsége a meglevő ACH 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 5
