167973. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vízmentes alumínium(III)-klorid előállítására alumínium tartalmú nyersanyagokból
3 167973 4 klorid előállítását gyenge minőségű széntartalmú anyagok felhasználásával. Tekintettel arra, hogy a gyengébb minőségű széntartalmú anyagok sokkal több helyen és viszonylag olcsón állnak rendelkezésre, igen kívánatos olyan eljárás kidolgozása, mely ezeket használja fel redukálószerként. Találmányunk alapja az a felismerés, hogy klórozást elősegítő anyagként az alumínium tartalmú érccel megfelelően összekevert kőszénnél fiatalabb korú szenet és CO-t együtt alkalmazva, még erősen szilíciumtartalmú nyersanyag esetén is a reakció gyorsabb és szelektívebb, mint kőszén, kőszénkoksz stb. használata esetén. Amennyiben klórozást elősegítő szilárd széntartalmú anyagként kőszénnél fiatalabb korú szenet — ami lehet barnaszén, lignit, szénpala stb. — használtunk azt tapasztaltuk, hogy meglepő módon megnő az alumínium konverzió, és javul a szelektivitás, azaz viszonylag több A1C13 keletkezik, mint SiCl 4 . A találmány szerinti eljárás lényege az, hogy gyenge minőségű alumínium tartalmú anyagok ideértve a kaolint és az illitet is, hatékonyan és gyorsan klórozhatok, . ha klórozást elősegítő anyagként szénmonoxidot, és a klórozandó anyaggal megfelelően összekevert kőszénnel fiatalabb korú szénféleséget tartalmazó anyagot alkalmazunk. A felsorolt szénféleségek a klórozás hőmérsékletén utókokszoláson mennek keresztül és a belőlük keletkező termékek szennyezik az alumíniumkloridot, ezért célszerű kőszénnél fiatalabb korú széntermékből: kokszból vagy félkokszból kiindulni. A klórozást elősegítő kőszénnél fiatalabb korú szénféleséget tehát előnyösebb legalább részben széntermékké alakítani. Eljárhatunk evégből úgy is, hogy a klórozást elősegítő szilárd anyagot, amennyiben az nem félkoksz vagy koksz, hanem az eredeti, kőszénnél fiatalabb korú szénféleség, a nedvesség eltávolítását célzó kalcinálást megelőzően keverjük az alumíniumtartalmú nyersanyaghoz. Ebben az esetben az összekeverést követő, kokszolással egybekapcsolt kalcinálás során alakítjuk a klórozást elősegítő kőszénnél fiatalabb korú szénféleséget legalább részben széntermékké, előnyösen koksszá. A klórozást elősegítő szilárd anyag kedvező hatása mind az dumíniumtartalmú érc mind pedig a széntartalmú anyag aprításának mértékétől és megfelelő módon történő elegyítésüktől függ. Az aprítást illetve őrlést célszerűen külön-külön kell végezni. Az alumíniumtartalmú anyagot és a széntartalmú anyagot ezt követően alaposan összekeverjük, majd a kapott elegyből tablettákat vagy briketteket készítünk. Egyes esetekben — pl. akkor ha. a klórozást fluid berendezésben valósítjuk meg — a tablettázás vagy brikettálás után célszerű lehet ismét összetörni vagy újra őrölni az elegyet, ha azt a klórozás céljára megfelelőbb formában kapjuk meg. A komprimálás helyett más megoldások is használhatók, így pl.: lehetséges az elegy homogenizálása majd valamilyen a klórozást szintén elősegítő szerves kötőanyag felhasználásával a homogén elegyből paszta készítése. A klórozhatóság elősegítésére valamilyen szervetlen sót (NaCl, CaCl2 ) célszerű az elegyhez adni 5-15% mennyiségben. Ha ilyen adalékot használunk, akkor ezt a komprimálás előtt adjuk az érc- szén elegyéhez. A klórozást elősegítő szilárd anyag kedvező hatása az alumínium tartalmú érchez adagolt mennyiség 5 arányától is függ. Azt találtuk, hogy a klórozást elősegítő szilárd anyagot előnyösen 10-60% arányban kell adagolni. A kalcinálás előtt beadagolt klórozást elősegítő szilárd anyag kedvező hatása függ továbbá a kalcinálás 10 hőmérsékletétől. Ez utóbbitól függ az alumíniumtartalmú nyersanyagban visszamaradó kötött nedvesség mennyisége is, amely nedvesség káros mellékreakciókat idézhet elő. A kötött nedvességtartalom csökkentése céljából ezért ajánlatos lenne minél maga-15 sabb hőmérsékleten kalcinálni. A hőmérséklet túlságos növelésével azonban a klórozható alumíniumtartalomban káros változások mennek végbe. A hőmérséklet e hármas hatását figyelembe véve azt találtuk, hogy a kalcinálást előnyösen 600-800 °C 20 között kell végezni. A szilícium mennyiségének növekedésével az alumíniumtartalmú nyersanyag csak akkor klórozható megfelelő konverzióval, ha a klórozást elősegítő szilárd anyagon kívül a gázelegyben CO is van jelen. A 25 tiszta CO előállítása drága, ezért gazdaságilag előnyösebb, ha klórozást elősegítő gáznemű anyagként nem tiszta CO-t, hanem CO és C02 elegyét pl.: erősen CO tartalmú füstgázt stb. használunk. A konverzió és a kitermelés a klórozás hőmérsékle-30 tétől is függ. Azt találtuk, hogy előnyösen 700-1000 °C között kell végezni a klórozást. A klórozó ágens lehet klór de a klórozást széntetraklorid, vagy más klórozott szénhidrogén klórozó ágenssel is végezhetjük, továbbá alkalmazhatunk fosz-35 gént is. Ez utóbbi esetben nem feltétlenül szükséges külön CO beadagolása, mivel a klórozás hőmérsékletén a foszgén CO-ra és Cl2 -ra bomlik, így a hőmérséklettől függően CO is jelen van. Azt találtuk, hogy a klórozó ágens előnyösen lehet 40 klór és szilíciumtetraklorid elegye. Természetesen a klórozó ágens lehet klór, foszgén, széntetraklorid és szilíciumtetraklorid tetszés szerinti kettes, hármas vagy négyes elegye is. A találmány szerinti eljárást, az eljárás érvényességi 45 körének korlátozása nélkül, az alábbiakban ismertetett példákkal mutatjuk be. 1. példa Légszáraz kaolint és jóminőségű barnaszenet 50 külön-külön 100 n-nél finomabb szemcseméretűre aprítottunk, majd az anyagokat a tapadó nedvesség eltávolítására 135 °C-on 2 órán keresztül szárítottuk. Az így kapott anyagokat 60 súlyrész kaolin és 40 súlyrész barnaszén arányában elegyítjük, majd az 55 elegyhez összsúlyára vonatkoztatva 5% NaCl-t adagolva, azt teljesen homogenizáljuk. A homogén elegyet ezután megfelelő nagyságú nyomás alkalmazásával darabosítjuk. A darabosítás alkalmazásának célja az, hogy az egyes részecskék közötti tér kisebb legyen, mint a szo-60 kásos keverési módok alkalmazása esetén keletkezik. A kapott 0,5—1 cm átmérőjű darabosított elegyet ezt követően kerámiabélésű csúszóágyas berendezésben N2 -CO atmoszférában 700-800 °C között kalcináljuk. A kalcinálással egyidőben a barnaszén 65 részben kokszolódik. A szilárd anyag áramlási sebessé-2
