170773. lajstromszámú szabadalom • Eljárás könnyűfém, így alumínium vagy magnézium elektrolízissel történő előállítására
13 X10m 14 míniumot az 50 cellában olvadt alkálifém- vagy alkáliföldfémkloridokban vagy azok keverékében oldott alumíniumklorid elektrolízisével termeljük. Az 50 cella üzemhőmérséklete 700 C° körül van. A cella üzemelése során az alumíniumot olvadt állapotban az 41, nyíllal jelzett helyen távolítjuk el, a gáz alakú távozó termékek pedig — melyek főként klórt, kis mennyiségű nitrogént, elektrolitból származó alkálifémkloridot és/vagy alkáliföldfémkloridot, valamint alumíniumkloridot tartalmaznak, az 52, nyíllal jelzett helyen lépnek ki. A távozó termék összetétele például: kb. 91,5% klór, 1,8% nitrogén, 4,8% alkálifém- és/vagy alkáliföldfémklorid, 1,9% alumíniumklorid, valamint nyomokban oxigén. Az alkálifém- és/vagy alkáliföldfémkloridok gáz alakban vagy füst alakjában (igen finom méretű, szilárd szemcsék alakjában) vannak jelen. Az 50 cellából való távozás után a fenti összetételű, kb. 700 C°-os gázt —előnyösen egy 53 hőcserélőn történő átáramoltatással — lehűtjük egy előre meghatározott hőfok-értékre, mely elég alacsony ahhoz, hogy a gázból az alkálifém- és/vagy alkáliföldfémklorid — alumíniumklorid vegyületek szelektíven kondenzálódjanak anélkül, hogy az alumíniumklorid-tartalom jelentős mértékben kondenzálódna vagy szublimálódna. A távozó gáz a hőcserélőben kb. 150—200 C°-ra hűthető, miközben fenti anyagok apró cseppek vagy köd alakjában kondenzálhatok. A lehűtött, kilépő gázt azután 54 vezetéken keresztül egy 55 ködmentesítőbe vezetjük, ahol a kondenzálódott alkálifém- és/vagy alkáliföldfémklorid — alumíniumklorid vegyületek cseppecskéi koagulálnak, majd azokat elválasztjuk a gáztól. A koagulált folyadékot —amelynek összmennyisége normál viszonyok (1 atmoszféra nyomás és 25 C° hőmérséklet) között kb. 0,16—3,2 kg/m3 -re tehető — és a benne oldott alumíniumkloridot az 57 vezetéken keresztül közvetlenül viszszavezetjük az 50 elektrolizáló cellába, hogy a veszteségbe ment anyagokat folytonosan pótoljuk. A távozó gázt — mely még mindig kb. 64 g/m3 gázhalmazállapotú alumíniumkloridot tartalmaz — az 56 vezetéken át az 58 kondenzáló zónába vagy kondenzátorba vezetjük. Ez utóbbi lehet egy másik előre meghatározott — gyakran kb. 100 C°-nál alacsonyabb hőfokon üzemeltetett csőköteges hőcserélő vagy alumíniumklorid örvényágy, melyben a maradék alumíniumklorid szublimál. Elválasztás után az alumíniumklorid az 59 vezetékeken keresztül 60 szedőbe gyűlik össze kristályos formában. Ez az összegyűlt alumíniumklorid azután a 61 vezetéken keresztül ugyanabba vagy egy másik elektrolizáló cellába táplálható vissza elektrolitikus bontásra. A távozó és aránylag tiszta gázt ezután a 62 vezetéken át egy vagy több 63 szűrőzsák-egységre vagy -berendezésre vezetjük, mely kiszűr minden visszamaradt szilárd szenynyezést, különösen a kisméretű szilárd szennyezést. A 63 szűrőzsák-egységben összegyűlt szilárd anyag lényegében alumíniumkloridból áll, és amennyiben tisztasága megfelelő, úgy a 64 vezetéken keresztül a 60 gyűjtőedénybe vezethető vissza, onnan pedig kívánság esetén az 50 cellába táplálható. A 63 szűrőből távozó, aránylag tiszta klórgázt és kevés nitrogént a 65 vezetéken át a felhasználási helyre vezetjük. Ez a klórgáz egyéb forrásból származó klórral együtt 66 alumíniumklorid előállításra szolgáló zónába vezethető, ahol alumíniumoxidot tartalmazó anyaggal redukálószer — például szén — jelenlétében reagáltatjuk. A klórnak legalább egy része és a szén a reakcióba vegyületek formájában — például széntetraklorid vagy karbonilklorid — alakjában is bevihető. Alternatív módon ez a klór a 71 vezetéken át egy 67 hűtőbe vezethető, 5 a kapott cseppfolyós klór pedig 68 vezetéken át 69 tárolóba. Mint a 70 nyíl mutatja, a 66 zónában termelt alumíniumklorid ugyanabban, vagy egy másik elektrolizáló cellában használható fel. Alkálifémklorid-olvadék előállítása alumíniumklorid 10 elektrolízis céljára A 6. ábrán ábrázolt, elektromos árammal, gázzal vagy egyéb (fel nem tüntetett) módon fűtött kemencébe 76 vezetéken át alkálifémkloridokat táplálunk. A betáplált alkálifémkloridokat 77 olvadékká olvasztjuk meg hőfok 15 emelése útján. A 75 kemencében levő olvadék fölé 78 vezetéken át nitrogént vagy egyéb iners gázt, például argont vagy hasonlót vezetünk oly módon, hogy elegendő nyomáskülönbséget létesítsünk ahhoz, hogy az olvadékot a 79 szűrőn keresztül átszűrjük, és a 80 vezetéken 20 át 81 elektrolizáló cellába nyomjuk. A 81 cellába a 82 vezetéken át betáplált alumíniumklorid elektrolizálható. A képződött 83 alumíniumot az ábra a 81 cellában kiülepedett állapotban tünteti fel. A képződött klór a 84 vezetéken át távozik. A 81 cellában a sóolvadékot 85 jelöli. 25 A 75 kamrában levő olvadékba az alumínium 76 vezetéken vagy e célra szolgáló (az ábrán fel nem tüntetett) nyíláson keresztül juttatható be abból a célból, hogy a vasat és egyéb nehézfém szennyezéseket kicsapja. A vas, illetve nehézfémek a kicsapás előtt az olvadékban oldódó 30 kloridok vagy egyéb halogenidek alakjában vannak kötve. Az alumínium oxigénnel vagy hidroxiddal is reagál oldhatatlan alumíniumoxid képződése közben, mely a vassal és egyéb oldhatatlan szilárd anyagokkal együtt a 75 kemence aljára ülepszik ki. A kiülepedett anyagok és 35 a 86 iszap a 87 nyíláson üríthetők le. Kívánság esetén a 76 vezetéken vagy külön (az ábrán nem ábrázolt) nyíláson át 1—2 súly% alumíniumklorid szintén betáplálható abból a célból, hogy az olvadékban esetleg jelenlevő hidroxiddal reagáljon, az alumíniumoxidot kicsapja, és só-40 savgázt képezzen (amennyiben a reagáló hidroxid víz). Minden olyan szilárd anyagot, amely csapadékréteg és 86 iszap alakjában nem ülepszik ki, a 79 szűrő visszatart attól, hogy a 80 vezetéken át 81 cellába jusson, és ott az elektrolízist zavarja. 45 A 79 szűrő kialakítása olyan lehet, hogy az lényegében áthatolhatatlan az olvadék szilárd szennyezései és csapadékai túlnyomó része számára. A fürdőből kis menynyiségű alkálifémkloridot magával ragadó alumínium a 81 cellából lecsapolható és 89 vezetéken keresztül 88 üle-50 pitőbe vezethető. A 90 alkálifémklorid a 88 ülepítőben a 91 alumínium felületéről lefölözhető vagy leönthető, és 92 vezetéken át kívánság szerint a 95 előolvasztókamrába juttatható. A 88 ülepítőből lényegében tiszta, olvadt alumínium ülepíthető le csapolással vagy hasonló 55 művelettel. A 7. ábrán szemléltetett szűrő a 95 csővezeték 94 perforált vége köré csavart négy rétegből áll. A rétegek a következők: 96 olvasztott kvarcból készült szövet, 97 szén-nemez, 98 alumíniumoxid-szilíciumoxidpapír és 99 60 szintén olvasztott kvarcból készült szövet. A találmány céljára előnyös kivitelű szűrőnél a 95 cső előnyösen egy lényegében hengeres, perforált 94 hüvelybe nyúlik (melyet az ábra a perforáció szemléltetése céljából csak tört metszetben mutat) csaknem annak végéig. Ez lehetővé 65 teszi, hogy a szűrő az olvadékot a 95 csőbe akkor is át-7
