158228. lajstromszámú szabadalom • Eljárás aluminium előállítására
3 "kedelniileg is használható nem-elektromos módszert , nagytisztaságú alumínium előállítására. Pontosabban a találmány kétlépéses eljárás, az első lépésben az .alumíniumoxidot redukáló körülmények 'között szén jelenlétében mangánklariddai reagáltatjuk aluniíniurntriklorid , és mangán keletkezése közben, a második lépésben az alumíniumtrikloridot mangánnal reagáltatjuk az aluminiumtriklorid aluimíniummá redukálását Ibizttosító hőmérsékleten, majd az utóbbi lépésben kapott mangánkloridot .az első lépésbe recirtoulaltatjuk. Ennek megfelelőien a találmány alapvető jellemzője az, hogy alumínium előállítására új nem^elektromos módszert ajánl. A találmány másik lényeges jellemzője az, hogy alumínium előállítására olyan kétlépéses eljárást ajánl, amelyben az alumíniumoxidot redukáló körülmények között szén jelenlétében mangánklbriddal reagáltatjuk alumíniumtriklorid és mangán keletkezése közben, majd az alumíniumtrikloridot mangánnal reagáltatjuk az alumíniumitriklorid alumíniummá redukálását biztosító hőmérsékleten, és az utóibibi lépésben kapott mangánkloridot az első lépésbe ,recirkuláltatj uk. A találmány további lényeges jellemzője az, hogy új eljárást ajánl alumínium előállítására alumíniumtrikloridból, amelyben az alumíniumtrilklbridot mangánná! reagáltatjuk az alumíniumtrikloirid alumíniumimá redukálását biztosító hőmérsékleten. A találmánynak ezek a jellemzői és előnyei érthetőbbé válnak az ezt követő leírással, a kapcsolódó igénypontokkal és a találmány szerinti eljárás lépéseit tartalmazó folyamatábrát bemutató rajzzal kapcsolatban. A találmány szerinti eljárást először a folyamatábrával kapcsolatban a legáltalánosabban írjuk le, majd az eljárás részleteit mutatjuk be. Az alkalmas alumíniumoxid tartalmú anyav got (például nyers agyagot) a 10 égető kemencében szárítjuk. A szárított agyagot koksszal keverjük, és a 14 helyen a 12 kohókemeneébe adagoljuk. A mangánkloridot a 16, a reakció fenntartásiához szükségles oxigént a 18 helyen vezetjük a 12 kohókemencébe. Miután a 12 kemencében a reakció befejeződött, az alumíniumkloridot és a szénmonöxidot mint gázokat a 20, míg az elemi mangánt mint folyadékot a 22 vezetéken távolítjuk el a kemencéből. A folyékony mangánt a 26 helyen adagoljuk a 24 reaktorba. Az alumiíniumtriklbrid és szénmonoxid gáz alakú keverékét 28 kompresszorral komprimáljuk, és a kondenzált alumíniumtrikloridot mint folyadékot vagy szilárd anyagot a 30 kondenzátorban, míg a szénmonöxidot mint gázt a 3.2 vezetéken távolítjuk él. Az alumíniumtriklorid folyadék vagy szilárd alakiban á 36 helyen a 34 hűtőbe jut, ahol gázzá alakítjuk, ez a gáz a 24 reaktorba a 38 helyen lép be. 4 Az alümíniumtriklorid gázt a 24 reaktoriban megfelelő redukáló körülmények között a folyékony mangánon buborékoltatjuk keresztül, hogy minél több alumínium elemi alümínium-5 má alakuljon. Ha a 24 reaktorban a redukciót megfelelően magas hőmérsékleten hajtjuk végre, a mangánkloridot a 40 helyen gázként, az alumíniumot a 42 helyen folyadékként távolíthatjuk el. A mangánkloridot ezután a 44 kon-10 denzátoiiban kondenzáljuk, és folyadékként recirkuláltatjük a kívánt hőmérsékleten a 16 helyen a íl2 kemencébe. Az eljárásban bármilyen alumírúumoxid tartalmú anyagot használhatunk, általában alu-15 mínoszilikátokat, különösen pedig nyers agyagot, agyagpalát vagy bauxitot. (Az ezt követő leírásban alumíniumoxid tartalmú anyagként agyag szerepel.) Mivel nemkívánatos, hogy a 12 kohókemen-20 oében jelentős mennyiségű nedvesség legyen jelen, az agyagot a 10 égetőkemeneében megfelelően alacsony, előnyösen 0,1 s%-nál kisebb nedvességtartalomig szárítjuk. A 10 égetőkemenoében a tartózkodási idő és a hőmérséklet 25 a használt nyersanyagtól függően változik, az anyagot általában 200 és 1200 C° közötti ' hőmérsékleten szárítjuk, míg nedvességtartalma a kívánt szintet el nem éri. Az agyagot előnyösen mintegy 1,3—15 cm átmérőjű szemcsák 30 alakjában használjuk. Mielőtt az agyagot a 12 kohókemencébe vezetjük, azt megközelítőleg ugyanakkora méretű koksszal vagy más, lényegében hidrögénmen-35 fes széntartalmú anyaggal (azaz kőszénnel, faszénnel stb.) lényegében homogénen összekeverjük. A leírásban és az igénypontokban „lényegében hidrogénmentes széntartalmú anyagon" 5 tft0 /o hidrogénnél kevesebbet tartalmazó 4Q anyagot értünk. A. széntartalmú anyag hidrogén tartalma előnyösen 1 tf%-nál kevesebb. \A koksz nemcsak lényeges energiaforrás a 12 kemencében, hanem az alumíniumoxid és mangán-vegyületek redukálásában is szerepet ját-45 szik. Az agyag és koksz keverékével a 12 kohókemencét lényegében megtöltjük. A 1.2 kohókemence szerkezete az ilyen folyamatokhoz általában szokásosnak felel meg. Ennek megfelelően a 12 kemence szerkezete 50 nem tartozik a találmáriyhoz, és a kemencében lejátszódó reakció körülményeinek megfelelő bármilyen kohófcesrnenee használható. A 12 kemencében lejátszódó bruttó reakció a következő: 55 Al 2 Oy + 3 MnCl 2 + C > 3 Mn -f 2 A1CL, t + 3 CO t Ez a bruttó reakció egy sor mellékreakciót foglal magában, amelyek közül néhányat az alábbiakban sorolunk fel: 60 MnCl 2 + 0 2 —>Mn0 2 + Cl 2 t 2 A12 0 3 + 6 Cl 2 >.4 AIO3 + 3 0 2 f 2 Mn02 + 3 C > 2 Mn + 2 CO -j- C02 t 2 C + 02 > 2 CO i 65 CO + O >C02 t 2
