169415. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alumíniumklorid előállítására alumíniumtartalmú ásványi anyagok előkezelésével és klórozásával
5 169415 6 juk és pl. szintén finoman elporított 3—5% súly%-nyi nátriumkloriddal összekeverjük, majd inert gázatmoszférában 1-2 óra hosszat 400C°-on tartjuk akár már az ekkor, akár majd később, a klórozási lépés előtt hozzáadott kb. 20-25 súly%-nyi szilárd redukálószer, pl. szén jelenlétében, a kapott anyag laza szerkezetű, nagy felületű. Ez igen lényeges követelmény a klórozási lépéshez, minthogy a klórozási folyamat szilárd és gázfázisú heterogén reakció, amelynek sebessége az érintkezési felület függvénye. Kimutathatóan alkálifém- illetve alkáliföldfém-ion épül be az ásványi alapanyag szilikát rácsába az adalékanyag jelenlétében végzett hőelőkezelés eredményeképpen, és ami gyakorlatilag igen fontos, ez stabilizálja az eredeti ásványszerkezetet olyan mértékben, hogy az a klórozás magasabb hőmérsékletén is csak kevésbbé és lassan omlik össze. Egyébként a klórozást az anyag előkezelése után és annak lehűlése nélkül 400 C -on indítjuk meg és általában 800-850 C°-on fejezzük be. Könnyen belátható, hogy az előkezelési lépésnél igen fontos a résztvevő szilárd halmazállapotú anyagok igen finom elporítása és intenzív elkeverése, hiszen szilárdfázisú reakció játszódik le. Említésre érdemes, hogy 5 súly%-nál nagyobb nátriumklorid mennyiség esetében már tovább nem növekszik az alumínium-kihozatal, viszont 3 súly%-nál kevesebb nátriumklorid esetében megnövekszik a szilíciumklorid mennyisége a képződött termékelegyben. A klórozást célszerű klórgázzal, vagy egyéb, klórt tartalmazó klórozó gázzal, pl. foszgénnel végezni. A találmány szerinti eljárás szempontjából alkalmas ásványi alapanyagokból általában a klórozási lépés folyamán az 500 C . körüli hőmérsékleten távozik el a szerkezeti víz, amely viszont a jelenlevő szénnel és klórral azonnal teljes mennyiségében sósavvá és szénmonoxiddá alakul. A fejlődő szénmonoxid és a jelenlevő klór részben foszgént képezve igen hatékony klórozó szerként résztvesz az ásvány klórozásában. A kismennyiségű sósav, illetve a szénmonoxid gáz jelenléte a klórgázban aktívabb gázkeveréket eredményez, mint maga a klórgáz. Vizsgálataink szerint az eljárásunk szerint előkezelt ásványi alapanyag klórozása 800-850 C° hőmérsékletének további emelése csak igen kis mértékben növeli már az alumíniumkihozatalt, ugyanakkor viszont a szilíciumtartalomnak lényegesen nagyobb hányada alakul át szilíciumtetrakloriddá, amivel a további tisztítási művelet is költségesebbé válik, tehát a magasabb klórozási hőmérséklet alkalmazása káros. Megállapítottuk továbbá, hogy a találmányunk szerinti eljárásnál a 400 C°-on megkezdett klórozás nemcsak a vasklorid eltávolítása miatt jelentős, hanem előnyös az alumínium-szilikát ásvány klórozásának kedvező végbemenetele szempontjából is, mert elősegíti az alumíniumklorid képződésének jelentős növekedését és a szilíciumklorid képződésének alacsony mértékét. Pl. ha a találmányi eljárásunk szerint előkezelt anyagnál a klórozást csak 800 C°-nál kezdve végezzük, az alumíniumkihozatal csak 63% és a szilíciumklorid 23% volt, viszont ha az előkezelt anyag klórozását már 400 C° megkezdtük a megfelelő kihozatalok 93%, illetve 14% voltak. Tehát a találmányunk szerint eljárás célszerű kivitelezéséhez nem elegendő a nátriumklorid jelenlétében végzett hőelőkezelés, hanem a klórozást alacsony hőfokon, 400 C°-körüli hőmérsék-5 léten kell megkezdeni és az eddig ismert eljárásokhoz képest alacsonyabb hőmérsékleten, 800-850 C°-on kell befejezni. A kiviteli példákat megelőzően összehasonlításként közlünk néhány olyan eredményt, amelyet a 10 találmányi eljárásunk szerinti 1. kivitei példájának megfelelő mennyiségben és anyagminőségben végeztünk el, de nem a találmányi eljárásunk jellemzői, hanem az eddig ismeretes és szokásos klórozási módszerek szerint. Ennek során azt találtuk, hogy 15 ha 100 g finomra őrölt kaolint 1 óra hosszat 700 C°-on levegőn izzítottuk, majd 25 súly% szénnel kevertük össze és ezután 800 C°-on 20 liter/óra áramlási sebességű klórgázzal 120 percig klóroztuk, az alumíniumtartalom 45,4%-át és a szilíciumtar-20 talom 43,2%-át kaptuk meg kloridok formájában. Ha ugyanezen kísérletet ezzel a különbséggel végeztük el, hogy a klórozási hőmérséklet 1200 C° volt, az alumíniumkinyerés 56,5%, a szilíciumkinyerés pedig 56,8%-ra emelkedett. 25 A találmányunk szerinti eljárást az alábbi kivitelezési példákkal illusztráljuk:-1. példa 30 Ásványi alapanyagként 100 g finoman porított kaolint használtunk, amelynek az összetétele: 43,3% Si02 , 37,6% A1 2 0 3 , 2,03% Ti0 2 , 0,94% Fe2 0 3 , 13,6% izz.veszt, és 2,43% egyéb. A kiindu-35 lási alapanyag főtömegében 200 mikronnál kisebb szemcseméretű volt. Ezt hasonló szemcseméretű 5g nátriumkloriddal és 20 g szénporral kevertük össze. Az anyagkeveréket áramló széndioxid gázban 400C°-ra melegítettük és 60 percen keresztül ezen 40 a hőmérsékleten kezeltük. Az anyag lehűlése nélkül a széndioxid gázáramlást fokozatosan felcserélve 20 liter/óra áramlási sebességű klórgázzal a hőmérsékletet 400 C -ról 20 C /perc sebességgel felemeltük 800C°-ig, ahol még 160 percen át folytattuk a 45 klórozást. Eközben az 500C hőmérsékletig képződött, főtömegében vas(HI)-kloridot tartalmazó gázkeveréket külön fogtuk fel. Az efeletti hőmérsékleten keletkezett gázkeveréket 0°- -5 C° hőmérsékleten részben kondenzáltattuk az alumínium-50 klorid tisztán történő kinyerése céljából. A keletkezett alumíniumklorid mennyisége a kiindulási alapanyag alumíniumtartalmának 93,1%-a, a keletkezett szilíciumklorid mennyisége pedig az alapanyag szilíciumtartalmának 13,9%-a volt. 2. példa Az ásványi alapanyag azonos volt az 1. példában 60 használt kaolinnal. Ezt, valamint a hőelőkezeléshez felhasznált vízmentes kalciumkloridot és a szénport főtömegében 0,045 mm-nél kisebb szemcseméretűvé őröltük. Az őrölt kaolin lOOg-ját a vízmentes kalciumklorid 5 g-ját és a szén 20 g-ját gondosan 65 elkevertük és 5 liter/óra áramlási sebességű szén-3
