158228. lajstromszámú szabadalom • Eljárás aluminium előállítására
7 158228 8 előnyös foganatosítása módjában a 24 reaktorban a hőmérséklet kb. 1260 és klb. 1400 C° között van, amelyek közüli az előző a miangán-Miorid olvadáspontja és az alumínium olvadáspontja (kb. 660 C°) felett van. Bár a reakció szilárd szemcsés alakú mangánnal is végrehajtható, az alümíniumtrifcloridot klb. 1260 C° alatti hőmérsékletű szemcsékkel hozva érintkezésibe, a reakciót mindenesetre legalább 900 C° feletti (előnyösen 1000 C° felettii) hőmérsékleten kell végrehajtani, mivel az alummiumkloriddal lejátszódó reakció kezdeti hőmérséklete 900 C°. A 24 reaktorból távozó folyékony alumínium nagyon jó minőségű, és megfelelően öntecsekfcé önthető. A 24 reaktor nagyméretű tégely vagy oszlop lelhet, amely ellenáll az abban lejátszódó reakció körülményeinek, és ezért megfelelő tűzálló béléssel rendelkezik. Nyilvánvaló, hogy a 24 reaktor különleges szerkezete nem képezi a találmány tárgyát. Továbbá az is nyilvánvaló, hogy míg a 24 oszlop szakaszos körülményék között üzemiéi, addig a 12 kemence folyamatosan, így minden kemencéhez több reaktort használunk az utóbbi természetétől és méretétől függően. A 24 reaktorban levő anyagokat a mangán és az alummiumltriklorid közötti reakció befejeződéséig reagáltatjuk. Ez könnyen megállapitiható abból, hogy a 24 reaktor tetején kilépő gáz alakú mangánklorid a 44 hőcserélőiben már nem kondenzál, és sűrű fehérszínű felhő (alumíniumtriklorid) jelenük meg helyette. Ezután a reakciót befejezzük, és a 24 reaktorból az anyagokat eltávolítjuk. A taiálmány szerinti eljárás jelentős előnyei nyilvánvalóak. Az alumíniumtriklbrid elemi alumíniummá alakítására használt mangánt ebben az eljárásban miangánkloriddá alakítjuk, amelyet ezután könnyen recirkulältiatunk a reakció első lépésébe. Itt a mangánklorid klórtartalma szolgál a reakció második lépésében használt alumíniumtriklorid képzésére, egyidejűleg elemi mangánt kapunk, amelyet a reakció második lépésében az alumíniumtriklorid redukálására használunk. Ennek következtében az eljárás hatásfoka különösen nagy, és mivel költséges elektromos energiára sincs szükség az ismert Bayer-öall eljárással ellentétben, a nagytisztaságú alumínium, előállításának költségeit különösen egyszerű módon jelentősen csökkentjük. -. Hogy a találmány szerinti eljárás a leírt módon végrehajltlhatió, nemcsak nehezen jósolható meg, de nem is egyeztethető össze az alkalmazott reakciótípus mechanizmusáról ismert jelenlegi tudásunkkal. Pontosabban a találmány szerinti eCijiárásfaoz a mangánnak redukálnia kell az ailümiíniumtrilkloridot elemi alumíniummá, ugyanakkor a szénnek redukálnia kell a mangánkloridot etemi mangánná. Mivel a szak- . mában járatosak előtt ismert, hogy egy elem akkor képes egy másik elemet vegyületéből redukálni, ha utóbbinál elektronegatívabb, így szakember számária nem várható, hogy a mangán az alumíniumtrikHoridíot elemi alurnínium-5 má redukálja, mivel a mangán az alumíniumnál elektropozitivabb. Az „elektropozitív" és „elektronegatív" fogalmak egy elem másik elemhez viszonyított relatív helyzetét jelölik a periódusos rendszerben. Egy adoltt elemtől 10 jobbra levő elemiek elektropozitívak, attól balra elhelyezkedők eléktronegatívak. Ennek eíllenére a mangán redukálja az alumíniiumkloridot; így alacsony ária és könnyű alkálim azhatósága miatt ás annak köveitkieztleban, hogy kloridja szénnel 15 redukálható;, a találmány szerinti eljárás megvalósításainak ideális eszköze. Az alumíniumtriklorid mangánnal történő redufcciójíának mechanizmusa a bejelentő szie-20 rin't a következő. A 24 realktorlban alkalmazott hőmérsékleten az alumíniumtriklorid disszociál: AlCl3í=±Al:Cl+2Cll: 25 Mivel a mangán stabil klórívegyület (MnCla) képez a 24 reaktoríban alkalmazott hőmérsékleten, a mangán reagál az előbbi disszoiciációs egyenlet szerint keletkezett klórral, így az egyensúlyt az A1C1 képződésének irányába 3Q tolja el. Az AllQl ezen a hőmérsékleten nem stabil, és mangánnal a következőképpen reagál: 2 A1Q1 + Mn > Mn02 + 2 Al 35 Az előzőkből nyilvánvaló, hogy a találmány szerinti eljárás fő előnye a mangánkloridnafc a második lépésből az első lépésbe való reairkuláltatását tartalmazó kétlépéses eljárás. Megjegyezzük, hogy a találmány egyidejűleg mód-40 szert ad mangán felhasználására alumíniumitriklorid különösen hatásos módon elemi alumíniummá alakítására. Ha eltekintünk a találmány szerinti teljes folyamattól, valamilyen adott aüiumíniumtriiklbrid forrást feltételezve a 45 24 reaktorban a fenti feltételek között mangánnal reagáltathatjuk. A találmány szerinti eljárást az alábbi példával magyarázzuk meg részletesebben: 50 55 60 65 Yuciatan-i (Mexikó) fehér agyagot adagolunk 45,7 m hosszú, kimeneti végénél 2,4 m külső átmérőjű, bemeneti végiénél 1,5 m külső átmérőjű forgó szárító kemencéibe. A szárított nyers agyag Össizetéltiele a következő: Alkotórész: Al2 0 ;í SÍO2 CaO FeaO;, MgO Egyéb anyagok (Mn02 , CuO, V2 0 3 s*b.) Ti02 Súlyszázalék: 72,0 20,0 3,0 2,0 2,0 1,0 4
