166505. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés ásványok halogénezésére
3 hasznosítják. A 158228 számú magyar szabadalmi leírás szerint Al-ot gyártanak agyagból hagyományos aknás kemencében és egyéb kapcsolódó külön fűtött reaktorban MnCl2 mint reagálóanyag segítségével. A 160 229 lajstromszámú magyar szabadalmi leírás szerint gyen- 5 geminőségű Al-ásványból szubhalogeniden keresztül állítanak elő Al-ot aknás kemence és ciklonos reaktor kombinációj ában. Az ismert eljárások hátránya, hogy azok nem tudják megoldani a termékek szeparálását és egyidejű tiszti- 10 tását. Ezért a legtöbb esetben tiszta kiindulási anyaggal dolgoznak, illetve a szelektivitást biztosítandó drága reagensekkel hajtják végre a reakciókat. Ugyanakkor az eljárások az Al-halogenideknek csak az illékonyságát 15 hasznosítják és azt a tulajdonságukat, hogy a szublimációs hőmérsékletükön folyékony fázis nélkül alakulnak át szilárd halmazállapotúból gázneművé, illetve vissza, konzekvensen egyik eljárás sem hasznosítja, Ugyancsak fogyatékossága az ismert eljárásoknak, hogy amennyi- 20 ben a főtermékhez képest másodlagos egyéb komponensek is halogéneződnek, az komoly hátrányt jelent, mert egyrészt szennyezi a főterméket, másrészt növeli a reagens fajlagos fogyasztását. Célkitűzésünk volt egy olyan eljárás és berendezés ki- 25 dolgozása, mely a fenti hiányosságok kiküszöbölése mellett lehetővé teszi, hogy a különböző halogénezési reakciók igen koncentráltan, jó hatásfokkal menjenek végbe és amennyiben többkomponensű kiindulási anyagot használnak fel, akkor biztosítani kívánjuk egyrészt 30 a folytonos és komponensenkénti halogénezést, másrészt ugyanazon technológiai lépcsőben a szeparálást is. Találmányunk tárgya oxidos ásványok, elsősorban alumíniumtartalmú agyagásványok halogéngázokkal 35 és/vagy halogenidekkel való kezelése útján fémhalogenidek előállítása, amelyre jellemző, hogy a porított anyagot fluid reaktorban és ciklonokban több fokozatban ellenáramban intenzíven érintkeztetjük halogéngázzal és célszerűen a rendszerben képződő fémhalogemdekkel 40 és csökkenő hőgradiens mentén a fémhalogenideket szublimációs hőmérsékletüknek megfelelő hőmérséklet közelében dúsítjuk és szükség szerint elválasztjuk. Az alapanyagot célszerűen 200 mikron alatti szemcseméretben előnyösen a 800—150 C C hőfoktartományban levő 45 egy vagy több ciklonba juttatjuk és 1400—100 °C hőfoktartományban érintkeztetjük a szilárd- és gázfázisú anyagokat, miközben az egyes ciklonokból távozó szilárdfázisú anyagokat a nagyobb hőmérsékletű ciklonokba, a gázfázisú anyagokat a kisebb hőmérsékletű ciklonok- 50 ba vezetjük, a legkisebb hőmérsékletű ciklon gázfázisú anyagait és a legnagyobb hőmérsékletű ciklon szilárdfázisú anyagait, valamint a reagens halogén gázt és/vagy halogenideket célszerűen fluidreaktorba vezetjük. A találmányunk szerinti eljárást célszerűen sorban 55 és adott esetben párhuzamosan összekapcsolt két vagy több ciklonból közvetett fűtésű fluid reaktorból és közbeiktatott desztillálókból álló berendezésben Valósíthatjuk meg, amikor is a ciklonsor legalacsonyabb hőmérsékletű fokozatát és a ciklonsor legmelegebb fokoza- 60 tához kapcsolódó fluid reaktort gázvezeték köti össze, amelyen keresztül a gázfázisú anyagokat cirkuláltatjuk. A példakénti megvalósítást a csatolt sematikus ábra szemlélteti, a berendezés bármilyen típusú halogénezésre alkalmas. 1—3. példák A1C13 előállításán mutatják be 65 4 a jellegzetességeket, míg a 4. példa AlBr3 előállítására vonatkozik. 1. példa 3,5 kg szárított 1 kiindulási oxidos ásványt, a kyanitot, amelynek összetétele 55,6% A12 0 3 , 37,1% Si0 2 1,3% Fe2 0 3 , 1,7% CaO, 1,2% MgO, 1,9% izz. veszt. és 1,2% egyéb, a 2 előkészítőben finomra őröltük, majd a 3 adagolószerkezeten keresztül a 6 és 7 ciklonok adagolóterébe, ill. speciális esetben a 4 adagolószerkezeten keresztül az 5 ciklonba is bejuttattuk. Az ásvány-por az egyes ciklonokban bensőségesen érintkezett az 1 óra hosszat tartó klórozó művelet során az ellenáramban haladó gázokkal és az egyes előző fokozatokban képződött termékekkel, amikor is a ciklonokban a gázok hőtartalma és klórtartalma hasznosult. Az 1 óra alatt a 9 fluidreaktorba befúvattunk 6,05 kg 11 klórgázt, valamint a 18 visszajáratott SiCl4 egy részét. A 9 fluidreaktorban 920 °C reakcióhőmérsékletet tartottunk csőköteges közvetett fűtéssel. A reaktorban való tartózkodási időt a 10 ürítő- és visszavezető vezetékkel állítottuk be. A 9 reaktor terében keletkezett gáznemű termékeket, az el nem reagált klórgázt és a magával rántott port a 12 szigetelt csővezetéken keresztül a 8 ciklonba juttattuk, miközben magával vitte a 7 ciklon 20 szilárd fenéktermékét. A 8 ciklonból kb. 700 °C-on a 13 kilépő gáznemű termékeket, az el nem reagált gázt a 3 nyersanyaggal és a 6 ciklon 14 fenéktermékével együtt a 7 ciklonba, míg a 21 fenéktermékét a 9 fiuidreaktorba vezettük. A 7 ciklonból kilépő gáznemű terméket a 3 nyersanyaggal és az 5 ciklonból kilépő anyagnak a 16 desztillálóban képződött maradékával együtt a 6 ciklonba juttattuk. Ebből a kb. 250 c C-on kilépő 15 gázokat, amelyeknek fő komponensei az AlClg és SiCl4 , a 4 esetlegesen adagolt nyersanyaggal együtt az 5 ciklonba vezettük, míg a 14 fenéktermékét, amely magával vitte a képződött FeCl3 -ot, a 19 desztillálóba vezettük, hogy az ne dúsuljon fel a rendszerben. Az 5 ciklonból a kb. 120 °C-os hőmérsékleten az AlCl3 -tól szeparálódó SiCl 4 -ot a 18 csővezetéken gázként elvezettük, amikor is a rendszerben való túlzott feldúsulását a 18 csővezetékbe iktatott lefúvató szeleppel akadályoztuk meg úgy, hogy egy adott részét, valamint az esetleges egyéb feldúsult gázokat elvezettük a rendszerből. Az 5 ciklon fenéktermékét a 16 desztillálóba vittük, ahonnan kb. 250 °C-on elpároltuk a 17 AlCl3 -ot, míg a desztillációs maradékot a 6 ciklonba juttattuk. A gyártás végén mért SiCl4 mennyisége 0,40 kg, a lefúvatás során a mosófolyadékba került SiCl4 mennyisége 0,19 kg, a FeCl3 mennyisége 0,08 kg és az A1C1 3 mennyisége 2,46 kg volt. A kinyert A1C13 tisztasága 98,0%-os, egyszeri átolvasztás után 99,65%-os volt. 2. példa Az 1. példa szerinti berendezésben egy 880 °C-os klórozási hőfokon 1,5 óráig tartó klórozó művelet során a következő értékek adódnak: Kiindulási anyag 40 kg szárított kaolin volt, amelynek összetétele 39,4% A12 0 3 , 44,2% SiO a 1,6% Fe 2 0 3 , 13,4% izz. veszt, és 1,4% egyéb. Az 1,5 óra alatt beadagolt Cl2 gáz teljes mennyisége 52 kg, a kapott termékek mennyisége 1 kg FeCl3 és 20,5 kg A1C1 3 volt. 2
