147408. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alumínium redukálására
2 147.403 A találmány értelmében továbbá az ilyen keverék eléréséhez a redukciós kemencét szabályosan kell üzemeltetnünk. Evégből a találmány értelmében különösen célszerű, ha karbon és alumíniumoxid alapú oly adagokat alkalmazunk, amelyek a következőkben felsorolt jellemzők közül eggyel vagy többel rendelkeznek: Mindenekelőtt az adagot alkotó karbon és alumíniumoxid súlyviszonyát úgy kell megválasztanunk, hogy a kemence aktív zónájában reakcióra képes elemek oly sztöchiometrikus viszonyban legyenek, amely megfelel a kemence tégelyében elérni kívánt, alumíniumkarbidból és tiszta alumíniumból álló keverék képződését eredményező teljes reakciónak. Így például ha általában középértékben 80 súlyrész alumíniumból és 20 súlyrész alumíniumkarbidból álló keveréket csapolunk le, az adagban levő aktív karbon és alumíniumoxid súlyviszonyának olyannak kell lennie, hogy 72,4% AI2O3 mennyiségre körülbelül 27,6% C essék, vagyis karbonsúly — = 0,38 alumíniumoxid súly legyen. Ez a következő két súlyegyenlet értelmében azt jelenti, hogy: 1. 28,3 súlyrész A12 0 3 + 15 súlyrész C = 20 súlyrész: AI4C3, 2. 151,1 súlyrész A12 0 3 + 53,3 súlyrész C = 80 súlyrész Al, 3. 179,4 súlyrész A12 0 3 + 68,3 súlyrész C = 20 súlyrész AI4C3 + 80 súlyrész Al. A gyakorlatban azonban figyelemmel kell lenni arra, hogy az adag kezdeti összetételében a karbon nem megy reakcióba az alumíniumoxiddal, vagyis a karbon egy része többek között égés és/vagy illó alkotórészek vagy hamu alakjában veszendőibe megy. Az adag mennyiségét továbbá úgy kell megválasztanunk és az adagot karbonból és alumíniumoxidból úgy kell összeállítanunk, hogy az alumíniuro-alumíniumkarbid keveréket eredményező reakció gyorsan és mennyiségileg kifejlődhessék. Megállapítottuk, hogy célszerű, ha az alumíniumoxid redukciójának megfelelő reakció lényegesen megelőzi az adagnak az alumíniumalumíniumkarbid keveréket tartalmazó tégelyben való megérkezését. A tégelybe tehát nem szabad átmenetileg fölös mennyiségű alumíniumoxidot adagolnunk. Kitűnt, hogy ezt az alumíniumoxidot, amely a karbiddal a keveréket teljes egészében szennyező ömledéket alkot, utólagosan redukálni nehéz, sőt majdnem lehetetlen. Az adag villamos vezetőképességének viszonylag csekélynek kell lennie, hogy a villamos áram intenzitásának csak meghatározott töredéke szerint haladjon át az adagon, mégpedig az ívben elérendő áramerősség függvényében a berendezés teljes áramerősségének figyelembevételével. Az adagot a találmány értelmében agglomerátumok egyszerű keverésével és/vagy előzetes elkészítésével állíthatjuk elő'. Ez esetek közül bármelyikben a karbonnak és/vagy az alumíniumoxidnak célszerűen oly fizikai állapotban kell lenniük, amelyben kis látszólagos sűrűséggel és nagy fajlagos külső felülettel bírnak. Karbonként a találmány értelmében faszenet (ki nem égetett), vagy kalcinált petróleum kokszot, vegyileg tisztított és többé-kevésbé por alakú szenet, fűrészport, utólag kokszosított szénhidrátokat, stb. alkalmazunk. Alumíniumoxidként tiszta állapotban bármilyen alakban, önmagában ismert bármilyen eljárással nyert többé vagy kevésbé finom timföldet alkalmazunk. A találmány értelmében különösen célszerű, ha üreges korundot alkalmazunk. Ilyen korundot kapunk timföldtartalmú ércek karbotermikus redukciójával, amelyet 2100 C° nagyságrendű hőmérsékleten, meghatározott és ellenőrzött mennyiségű fölös karbon jelenlétében foganatosítunk. Az ilyen módon nyert tiszta alumíniumoxid fürdőt lecsapoljuk, például nyoinólevegő sugárral porítjuk és üreges, gömb alakú részecskék alakjában dermedni hagyjuk. Üreges korund előállítására való ilyen eljárás van ismertetve a 000 000 számú szabadalom (1958. szeptember 12-én benyújtott PE—334 alapszámú szabadalmi bejelentés) leírásában. Karbon és alumíniumoxid alapú ily agglomerátumokat bármilyen önmagában ismert eljárással előállíthatunk. A találmány értelmében továbbá a tiszta alumíniumot lecsapolás után annál könnyebben és teljesebben vonhatjuk ki az alumíniumból és alumíniumkarbidból álló szilárd keverékből, minél kevesebb alumíniumoxidot tartalmaz a keverék, egyrészt és minél nagyobbak a keletkezett alumíniumkarbid kristályok másrészt. így tehát, amint ezt a fenti ékben kifejtettük, a keverék annál kevesebb alumíniumoxidot tartalmaz, minél szabályosabban foganatosítjuk a találmány szerinti eljárást. Durva alumíniumkarbid kristályokat egyébként bármilyen önmagában ismert eljárással, különösen azonban a megömlesztett keverék megfelelően lassú hűtésével és dermesztésével érhetünk el. így például, ha az alumíniumoxidot a találmány szerinti eljárás értelmében a fentiekben leírt módon 700 kW teljesítményű ívkemencében redukáljuk, a találmány szerinti eljárással alumínium és alumíniumkarbid keverékéből álló olyan fürdőkhöz jutunk, amelyek 70—80% szabad alumíniumra vonatkoztatva 17—27% nagyságrendjébe esői mennyiségű alumíniumkarbidot és 3% menynyiségnél kisebb mennyiségű alumíniumoxidot tartalmaznak. Az ilyen fürdők, amelyek lehetővé teszik a nyers alumínium bizonyos részének dermedés közben való közvetlen szivárgását, alkalmasak arra, hogy a fürdőben levő szabad alumínium, teljes mennyiségét jó hatásfokkal kivonjuk. Ha azonban a fürdőt alkotó alumínium-alumíniumkarbid keverék alumíniumoxid tartalma nagyobb a találmány szerinti eljárás szerintinél és/vagy a keletkező alumíníumkarbid kristályok nagyon finomak, a tiszta aluimíniumnak a keverékből való extrahálása csak igen csökkentett hatásfokkal, tehát pl. 50% hatásfok mellett foganatosítható. Az alumíniumoxidnak karbonnal való találmány szerinti redukálása a rajz 1. és 2. ábráján látható ívkemencében foganatosítható. Hangsúlyozzuk azonban, hogy a kemence ilyen példakénti kiviteli alakjának ismertetése nem tekintendő a szabadalom oltalmi körét érintő kor-
