144819. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés alumínium gyártására
0 Megjelent: 1959. március 15-én. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 144.819. SZÁM 40. a. 18—51. OSZTÁLY - PE-270. ALAPSZÁM Eljárás és berendezés alumínium gyártására Pechiney Corapagnie de Produits Chimiques et Electrometalurgiques Paris Feltalálók: Perieres René, La-Tronche-i és Ruelle Louis grenoble-i lakosok, mérnökök A bejelentés napja: 1956. december 4. Franciaországi elsőbbsége: 1955. november 4. Ismeretes, hogy az alumíniumnitrid magas hőmérsékleten a következő egyenlet értelmében disszociál: 2 A1N ==2 Al + N2 (szilárd) (gőz) Ismeretes továbbá, hogy a nitrogén, alumíniumoxid és szén egymásrahatása útján készült kereskedelmi minőségű alumíniumnitrid mindig tartalmaz némi szenet és alumíniumoxidot. Javasolták már alumínium gyártását a fenti reakció alapján és a keletkező álumíniumgőzök kondenzálásával, azonban az eljárás ipari megvalósításra nem bizonyult alkalmasnak. Ugyanis ilymódon csak igen tisztátlan, alumíniumnitrid del, karbiddal és alumíniumoxiddal szennyezett alumínium volt kinyerhető. Másfelől, a fém részben igen finoman eloszlatott állapotban vált ki, és éppen ezért nehéz volt azt kinyerni. A kereskedelmi minőségű alumínium hozama tehát gyenge volt, ami az eljárást iparilag érdektelenné tette. A találmány eljárás, mellyel ezek a hátrányok elkerülhetők. Az alumíniumnitrid disszociációja légköri nyomáson 2200° felett kezdődik, ennélfogva célszerű vákuumban dolgozni. Kutatásaink folyamán megállapítottuk, hogy a disszociáció össznyomása és a hőmérséklet között a következő1 megközelítő összefüggés áll fenn: mely képletben p a nyomás, higanyoszlop-milliméterben, és T az abszolút hőmérséklet Kelvinfokokban. A logaritmus alapja 10. A találmány értelmében előnyösen 40 mm/Hg vagy ennél kisebb nyomáson és 2000 C°-ot meg nem haladó hőmérsékleten dolgozunk. A találmány azon alapszik, hogy a fentemlített hőmérsékleti és nyomásviszonyok mellett új vegyület keletkezeik, az egyvegyértékű alumínium AlCN képletű cianidja. Ez a vegyület légköri nyomáson kb. 2200 C°-on megolvadás nélkül szublimál; szilárd állapotban eddig nem volt elkülöníthető, mert lehűlésekor szénre és alumíniumnitridre bomlik. Ha az alumíniumnitrid vákuumban elbomlik, az AlCN az AlN-nek szénnel, 1500 C° feletti hőmérsékleten való egyszerű érintkezésekor gázalakban keletkezik. Márpedig, mint előbb említettük, a nitrogénnek alumíniumoxidra és szénre való behatása útján előállított technikai alumíniumnitrid mindig tartalmaz némi szenet és alumíniumoxidot. A találmány egyik további jellemzője abban van, hogy a disszociálási művelet kiindulási anyagaként olyan alumíniumnitridet használunk, mely a lehető legkevesebb szenet tartalmazza és hogy a szén és a megbontandó nitrid közötti minden érintkezést megakadályozunk, hogy ezzel az AlCN keletkezését kiküszöböljük, mert különben az1 egyvegyértékű alumínium cianidja lehűléskor reakcióba léphetne a gőzalakú alumíniummal, a következő egyenlet szerint: *• 3 A1CN+4 Al==Al4 C 3 +3 A1N (gőz) (gőz) Ez a reakció igen kemény, barna, zsugorodott karbonitridlerakodások keletkezéséhez vezet, ami minden súlyrész szénre 5,25 súlyrész alumíniumveszteséget jelent. Ennélfogva, ha a megbontandó nitrid számottevő mennyiségű szenet tartalmaz, kielégítő alumíniumhozamot nem lehet elérni. Kutatásaink azt is megállapították, hogy az egyvegyértékű alumínium cionídja képződésének egy további oka is van, éspedig az, hogy a gőzalakú alumíniumoxidul, (Ala O), nitrogén jelenlétében szénnel a következő egyenlet értelmében lép reakcióba: A12 0+3C+N 2 =2A1CN + CO (gőz) (gőz) Ez az AlCN is fogyaszt alumíniumot, és AI4C3- valamint AlN-lerakódásokhoz vezet. Mint fentebb említettük, a technikai tisztaságú
