165523. lajstromszámú szabadalom • Eljárás fluor-komponensek visszanyerésére elektrolitikus aluminiumkohók hulladékgázaiból
3 165523 4 meg az utóbbiakhoz képest. Megemlíthetjük még, hogy a szokásos, kommersz minőségi kohóoxidok 59 m2 /g fajlagos felületűek, és a szokásos reakciókörülmények között csupán 1,7 súlyszázalék fluort kötnek meg AIF3 alakban. Az ezen felüli fluor mennyiség csak fizikailag kötődik, és ennek következtében deszorbeálódik, majd a kohó falára rakódik azon felhevülés folyamán, amely az oxid-fluor keveréknek az elektrolitikus kohóba való visszatérésekor következik be. Az ilyen típusú alumíniumoxidot a gázokban levő fluor mennyiségéhez viszonyítva olyan arányban kell alkalmazni, hogy a fluoradszorpció egy előírt határ, pl. 1,7 súlyszázalék alatt maradjon. Ebből viszont az következik, hogy aránylag nagymennyiségű oxidot kell felhasználni, és a berendezést ennek megfelelően kell méretezni. A feltaláló tapasztalata szerint a fluor-komponenst tartalmazó gázkeverékbe táplált gőzzel ugy 'befoiyásolhatjuií az adszorpció mechanizmusát, hogy a fluor alaposabban és nagyobb mennyiségben kötődik le, mint száraz gázkeverék esetében. Száraz gáznak olyan gázt nevezünk, amely sem mesterségesen hozzákevert nedvességet, sem a környező atmoszférából származó nedvességet, sem az elektrolízis folyamán, sem pedig a gázok esetleges égése során keletkező gőzöJset nem tartalmazza. Továbbá azt találtuk, hogy 4 térfogatszázalék vizet és 0,3 térfogatszázalék hidrogénfluoridot tartalmazó gázkeverék 57 m2 /g fajlagos felületű, szokásos minőségű alumíniumoxiddal 110 C°-os hőmérsékleten érintkezésbe hozva az oxid saját súlyára vonatkoztatva 6,5% fluort fog megkötni, vagyis az áramló gázban levő fluor több mint 99,9%-át adszorbeálni fogja. Amint fentebb említettük száraz gáz alkalmazása esetén az oxid csak közelítőleg 1,7%-nyi fluort képes megkötni (az oxid súlyára vonatkoztatva), feltételezve, hogy a fluor kinyerést 99,9%-os mértékig folytatjuk. Az alumíniumoxid tehát súlyegységenként több fluort adszorbeálhat, ha az adszorpció gőz jelenlétében megy végbe, és bebizonyosodott, hogy ez a hatás annál nagyobb, minél nagyobb a gázkeverékben levő gőz parciális nyomása. Végül azt találtuk, hogy erősen hígított gáz esetén 25 százalék alkalmazható. Töményebb, azaz nagyobb fluortartalmú gázok esetén viszont a gőztartalom 95%-ig is növelhető. Az alumíniumoxid fajlagos felületének a fluor^adszorpcióra gyakorolt hatását az alábbi táblázattal érzékeltetjük. A iszóbanforgó gázkeverék 4 térfogatszázalék vízből, 0,3 térfogatszázalék hidrogénfluoridból és 95,7 térfogatszázalék levegőből állt. Az adszorpció 110 C°-on ment végbe, és mindaddig folytatódott, míg az áramló gázból a fluor 99,9%-át el nem távolítottuk. A fizikailag kötött fluor hosszabb ideig tartó 500 C°-ra való hevítésekor szabadult fel. I. Táblázat 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Oxidfajta 500 Fajla- Adszor- C°-os gos beált hevítés felület Fsúly- után na2 /g %-a maradó F %^a 30,0 3,5 3,4 57,0 . 6,5 6,3 47,3 4,7 4,7 105,0 12,0 11,8 136,5 14,8 14,7 10 I. oszt. kohóoxid II. oszt. kohóoxid 900 C°-on kalc. A12 0 3 650 C°-on kalc. A12 0 3 400 C°-on kalc. A12 0 3 15 Amint a táblázatból kitűnik a fluor adszorpciója nő az oxid fajlagos felületével. A fluor-adszorpció tovább fokozható az érintkezési idő növelésével, azonban az adszorbeált fluormennyiség, amint fentebb jeleztük, ilyenkor főleg fizikailag kötődik, következésképpen hevítéskor felszabadul. A táblázat azt is mutatja, hogy 500 C°-os hevítésnél a fluornak csak kis mennyisége deszorbeálódik. Ez azt jelenti, hogy a fluor kémiailag kötődött az oxidhoz, és így a hevítés folyamán alumíniumfluorid vegyületek képződnek. A táblázatban közölt eredményeket egylépéses eljárás során észleltük. Többlépéses eljárás alkalmazása esetén nagyobb mennyiségű fluort adszorbeáltathatunk. A gőznek a fluor adszorpciójára gyakorolt hatását egy további táblázattal szemléltetjük. Ezen táblázatban kb. 30 m2 /g és kb. '57 m 2 /g fajlagos felületű kohóoxiddal végzett kísérletek eredményét foglaltuk össze. Mindegyik kísérletnél egységesen a gáz fluortartalma 0,3 térfogatszázalék, míg a reaktor hőmérséklete 110 C° volt. II. Táblázat Az adszorbeált fluor %-a Gőztartalom a gázban 0,5 tf.% 4 tf.% 12,5 tf.% a) Kb. 30 m2 /g faji. felületű oxid 1,3 4,2 6,5 '500 C°-os hevítés után visszamarad 1,3 4,1 6,5 b) Kb. 57 m2 /g faj. felületű oxid 1,6 7,3 11,7 500 C°-os hevítés után visszamarad 1,55 7,0 11,6 A táblázat világosan mutatja, hogy a fluor adszorpció növekszik a gőz parciális nyomásával. A vizsgálatok azt is megmutatták, hogy a fluor adszorpció növekedése nem egyenesen arányos a gázban levő gőztartalommal, hanem létezik egy műszaki, ill. gazdasági szempontból optimális gőztartalom, amelynél az eljárás a legjobb eredményeket nyújtja. Az adszorpciós vizsgálatokat 200 C°-on is elvégeztük, de csak kis eltérés adódott a fentiekhez képest. Magasabb 2
