147408. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alumínium redukálására
4 147.408 niumnak a találmány szerinti eljárással a fentiekben leírt módon kapott alumínium-alumíniumkarbid keverékből való extrahálásakor az iszappal együtt távolítjuk el. így például 0,3 súlyszázalék titántartalmú korund umból kiindulva a találmány szerinti eljárással kapott alumínium 0,0002 súlyszázalék titánt tartalmaz. A titán ekkor bórtitán alakjában az alumínium extrahálási maradékában gyülemlik össze, amely ekkor körülbelül 1 súlyszázalék nagyságrendjébe eső mennyiségű titánt tartalmaz. A találmány szerinti eljárással ily módon kapott alumínium kevesebb titánt tartalmaz, mint például a Bayer elnevezésű timföld elektrolízisből nyert fém. Jól felhasználható minden olyan területen, ahol alumíniumot alkalmaznak. Az alábbi példának, amely nem értelmezendő a szabadalom oltalmi körének korlátozásaként, egyedül az a rendeltetése, hogy a találmány szerinti eljárást és különféle üzemi fázisait illusztrálja. Egyfázisú és 700 kW teljesítményű villamosan vezető karbontalppal és 70 cm átmérőjű elektródával felszerelt villamos ívkemencébe több 10 cm nagyságrendű és például 40 cm nagyságrendjébe eső vastagságú, vagy ennél vastagabb rétegben 100 kg néhány milliméter átmérőjű, üreges, golyó alakú korundumból és 50 kg faszénből álló hatásosan elegyített keveréket adagolunk. Az égéstermékek alakjában vagy más alakban keletkezett faszénveszteségek a kemence üzemi feltételei mellett körülbelül 20 súlyszázalék nagyságrendjébe esnek. A kemence üzemében az áramerősség körülbelül 15 000—20 000 amper, az elektróda magasságát ennek az áramintenzitásnak függvényében önműködő szabályozó automatikusan szabályozza. Ilyen körülmények között a kemence forró zónája 2400 C° nagyságrendjébe eső, vagy ennél nagyobb hőfokra hevül. Négyórás üzem után a kemence tégelyében körülbelül 12 cm vastagságú rétegben megömlött alumínium-alumíniumkarbid keveréket kapunk. A keveréket ekkor segédelektródával, amely a tégely fenekét átlyukasztja, a gondosan hőszigetelt előtégelybe csapoljuk le. Ezekután a kemencét az alábbiakban leírt módon 100 kg korundumból, 44 kg faszénből, valamint 18 kg visszanyert és újra felhasználandó aluminiumkarbidból álló keverékkel töltjük meg. Az alumínium-alumíniumkarbid keverék, amelynek súlya 140 kg és amely lassú lehűlésének és megdermedésének során lehetővé teszi az alumínium szivárgását, vékony lamellák alakjában alumíniumot burkoló durva alumíniumkarbid kristályokból áll. A keverék összetétele a következő: AI4C3 21,7 súlyszázalék Al 75,4 AI2O3, A1N, etb. 2,9 A keverék analízisét a következőképpen foganatosítottuk: Az alumíniummal1 "níniumkarH^ keveréket hígított sósavval oldottuk \v d; m do L keletkezett gázt (metánt é hirh ^ nO iezo" íJon égettük el. Elvégeztük a víz 1 \ e1 ' 1 t. i 11 savas gáz súlyanalízisét. Az aim '"inn fui^ "> > 11-karbid keverékben levő, a ím m'dbo1 , \ 1 r unt alumíniumkarbidból és alumíniumból származó Al3+ teljes mennyisége oldható hígított sósavban. A timföldet ekkor bármilyen önmagában ismert módon teljes egészében ülepítjük. így az alumínium-alumíniumkarbid keverékben levő timföldet a teljes timföld mennyiség, illetőleg az alumínium és alumíniumkarbid timföld tartalma közötti különbség számításával határozzuk meg, amint ezt a fentiekben említettük. A keveréket ezután 850 C° nagyságrendjébe eső hőmérsékleten körülbelül kétszeres súlyának megfelelő és nátriumklorid alapú ömlesztőszerrel kezeljük. Ekkor alsó rétegként tiszta alumíniumot kapunk, amely fölött ömlesztőszer, valamint alumíniumkarbidból és ömlesztőszerből álló iszapok helyezkednek el. Az iszapokat 30 C° nagyságrendjébe eső és ennél kisebb hőmérsékletű vízzel mossuk. Az ily módon visszanyert alumíniumikarfaidot szárítjuk, majd az eljárásba visszavezetjük. Ilyen kemencében általában a fentiekben meghatározotthoz hasonló fürdőket kapunk, amelyek 70 és 80 súlyszázalék közé eső mennyiségű szabad alumíniumot tartalmaznak. Ha a keletkezett alumíniumkarbid kristályok elég nagyok, ez az alumínium lényegében teljesen kinyerhető. A kapott alumínium gyakorlatilag tiszta. Szenynyeződései a következők: Fe = 0,15 súlyszázalék ' Si = 0,10 Ti < 0,0002 V < 0,002 „ Ca < 0,001 Mg < 0,001 Zn < 0,002 C < 0,008 Ennek az alumíniumnak villamos vezetőképessége legalább a réz villamos vezetőképességének bo.á-yo-a. Szabadalmi igénypontok: 1. Eljárás- alumínium előállítására alumíniumoxidnak nagy hőmérsékleten karbonnal eszközölt redukálásával, azzal jellemezve, hogy alumíniumoxid és karbon alapú adagot villamos ívkemencében 2400 C° és ezt meghaladó hőmérséklet hatásának tesszük ki, az alumíniumból és alumíniumkarbidból álló folyékony terméket pedig, amely 3 súlyszázaléknál kevesebb alumíniumoxidot és 70 súlyszázalék nagyságrendjébe' eső tiszta alumíniumot tartalmaz, teljes mennyiségében rendszeresen lecsapoljuk. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az adagot alkotó karbon és alumíniumoxid súlyviszonya megfelel a keletkező alumínium-alumíiniumkarbid keveréket eredményező globális reakciónak. 3. A 2. igénypont szerinti eljárás foganatosítáei módja, azzal jellemezve, hogy az adagihoz oly mennyiségű karbont adunk, amely megfelel az égéstermékek és párolgási termékek alakjában beálló karbon veszteségeknek -1 A 1 —] igr-n, pontul r 1 1 "1 d *- érinti elp'ti) fi TU f 1 11 d], a^ d rlVu 1 " :ve, hogy 1 ] 1 1 1 in 1 Tuv'd reakciós ^ <-' ' 1 " 1 lí r st lV( f "3rinti el-
