147408. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alumínium redukálására

147.408 3 látozásnak. Az ívkemence belső terében és tengelyének közelében alul, a kemence villamosan vezető fenekén legalább egy előtégely van elrendezve, amelyet nagy hőmérsékleten tartunk és amelybe a tégelyben összegyülemlett alumíniumkarbidból és alumíniumból álló folyékony keveréket a tégelynek segédelektródával eszközölt átszúrásával lecsapoljuk. A keverék ebben az előtégelyben lassú lehűlés következtében megdermed. Az előtégely például hőszigeteléssel ellátott vagy hőszigetelés nélküli és .megfelelően tömített ajtón át a környezeti térrel közlekedik. Amint a rajzon látható, 1 hivatkozási számmal a kemence tégelyét, 2 hivatkozási számmal pedig a kemence előtégelyét jelöltük, amelyek tűzálló 3 anyagban vannak kialakítva. A kemencét tűzrálló anyagból készült hőszigetelő 4 burkolat veszi körül. Fémkeretét 5 hivatkozási számmal jelöltük. A karbon és alumíniumoxid alapú találmány szerinti és a fentiekben leírt adagot a 6 hivatkozási, számmal jelölt helyen vezetjük a kemencébe. A reakcióhoz szükséges hőt villamos ívfűtéssel fejlesztjük és ily módon mintegy 2400 C° hőmérsékletet állítunk elő. A kemence teljesítménye szerint egyfázisú vagy háromfázisú áram bevezetését és elvezetését egyrészt 7 elektróda vagy elektródák, másrészt a kemence vezető1

anyagból készült 8 talpa biztosítja. Az 1 tégelyben előállított és összegyülemlő, alumínium és alumíniumkarbid keverékéből álló fürdőt az 1 tégely falának 9 segédelektródával eszközölt átszúrásával csapoljuk le.' A keverék, amely ekkor a gravitációs erő hatása alatt kifolyik, közvetlenül a 2 előtégelyben gyülemlik össze. Ezt ugyancsak nagy hőmérsékleten tartjuk és mindennemű oxidáló atmoszférától mentesítjük. A keveréket, miután fokozatos és megfelelően lassú lehűlés következtében, megdermedt, hőszigeteléssel ellátott 10 ajtón át távolítjuk el, amely az előtégelyből a kemencén kívüli térbe nyílik. A tiszta alumíniumot az alumínium és alumíniumkarbid keverékéből különféleképpen extrahálhatjuk és evégből például vákuumos lepárlást alkalmazhatunk. Célszerű, de nem tekinthető az oltalmi kör korlátozásának, ha az alumíniumalumíniumkarbid keveréket extrahálás végett egyebek között ömlesztett fémes halogénekből, mint például alkálikloridokból vagy alkáliföldekből, kriolitból, stb. kezeljük összetett ömlesztőszerrel. Al—AI4C3 ötvözeteknek ilyen ömlesztőszerekkel való kezelését ugyan már javasolták, a kinyert alumínium azonban viszonylag túlságosan kevés volt ahhoz, hogy ezeket az eljárásokat iparilag használhassák. Kísérleteink során megállapítottuk azonban, hogy a fentiekben leírt módon lassan hűtött alumínium-alumíniumkarbid keverékek ilyen kezelésével a keverékben levő szabad alumíniumot majdnem teljes mennyiségében kivonhatjuk, ha a keverékek legfeljebb 3 súlyszázalék mennyiségű alumíniumoxidot tartalmaznak, amint ezt a következő táblázat mutatja: ömlesztőszer Hőmérséklet Kezelési idő Extrahalási % 1 s. r. NaCl -4- 1 s. r. KCl kb. 900° 30 perc 100 1 s. r. NaCl + 1 s. r. KCl kb. 900° 20 perc 98 1 s. r. NaCl + 1 s. r. KCl kb. 900" 30 perc 99 NaCl kb. 900° 30 perc 99 Az alsó rétegként nyert folyékony alumínium tisztasági foka nagyobb mint 99% és 99,5—99,7% nagyságrendjébe esik, vagy ennél nagyobb. Ekkor az oldószertől, valamint az oldószerből és alumíniumkaribidból képződött iszaptól azonnal elkülönítjük. Az iszapokat hideg vízzel mossuk. Az ily .módon visszanyert alumíniumkarbidot szárítjuk, majd az eljárásba újból visszavezetjük. Kísérleteink során azt is megállapítottuk, hogy ha a fentiekben leírt módon karbonból és alumíniumoxidból álló adaghoz alumíniumkarbidot, például a kezelés végén visszanyert alumíniumkarbidot keverünk, ez gyakorlatilag megfelel az adag elemeiből közvetlenül termelt alumbíniumkarbidmennyiség csökkentésének. Ennek következtében ilyenkor indokolt az adag karbon/alumíniumoxid elméleti súlyviszonyának módosítása, mégpedig annak figyelembevételével, hogy ebben az esetbein az alumíniumoxid teljes .mennyiségében, alumíniummá alakul át, például a következő reakciós egyenlet szerint: (4) AI2O3 + 3 C = 2 Al + 3 CO. így például az eljárásba visszavezetett 1 rész alumíniumkarbid'hoz ebben az- esetben 7,5 rész alumíniumoxidot és 2,7 rész karbont, vagy 0,38 helyett 0,35 értékű elméleti súlyviszonyban karbonból és alumíniumoxidból álló adagból 10,2 részt adhatunk, amint ezt a fentiekben kifejtettük. Ez végül is a találmány szerinti eljárással előállított tiszta alumínium kinyerhető mennyiségének további növekedését eredményezi. Kísérleteink szerint végül mód van annak megakadályozására is, hogy az alumínium az alumíniumoxidnak a találmány szerinti eljárás, értelmében karbonnal való redukálásakor titánt kössön meg. Előfordulhat ugyanis, hogy az alumíniumtermék titántartalma felülmúlja például az alumínium utólagos felhasználásakor megkívánt titántartalmat. Ennek megakadályozása végett a reakciós termékekhez kis mennyiségű bármilyen bórvegyületet adunk, amely alkalmas arra, hogy az üzemi feltételek között bórtitánt alkosson. Bórvegyületként alkalmazhatunk például bóraxot, bórsavat, bórkarbidot, magnéziumborátkloridot, stb., anélkül hogy ez a felsorolás a találmány a szabadalom oltalmi körének korlátozása kívánna lenni. A találmány értelmében célszerű, ha az említett bórvegyületekből annyit alkalmazunk, amennyi megfelel a kiindulási termékek és különösen az alumíniumoxid titántartalmának bórtitánná való sztöchiometrikus átalakítására. Ezeket a bórvegyületeket akár az alumíniumoxidnak karbonnal eszközölt redukálásakor egyenesen a kemencébe vezetjük, akár a kemencébe táplált korundum és/vagy karbon adaghoz adhatjuk és/vagy keverhetjük. Az ily módon keletkezett bórtitánt az alumí-