174661. lajstromszámú szabadalom • Eljárás aluminium előállítására
3 174661 4 A timföld-trihidrát kalcinálását általában 1100 °C körüli hőmérsékleten végzik forgókemencében vagy fluidágyas kalcináló berendezésben, hogy homokszerű, könnyen folyó timföldet kapjanak. Ha lényegében a-timföldből álló, „liszt-szerű” timföldre van szükség, a kalcinálást 1200 °C vagy afölötti hőmérsékleten valósítják meg. Mindkét esetben nagyon lényeges mennyiségű finom részecske kerül a kalcináló berendezés távozó gázába, és ezek a részecskék általában nincsenek teljesen átalakulva timfölddé, mert viszonylag rövid ideig tartózkodtak a kalcináló berendezésben mielőtt belekerült volna a távozó gáz áramába. A finom részecskéket ciklon típusú mechanikus leválasztó berendezések vagy elektrosztatikus leválasztó berendezések segítségével elválasztják a távozó gáztól, hogy a levegőszennyezést elkerüljék, és gazdaságossági okokból az így összegyűjtött finom részecskéket visszaadagolják a kalcináló berendezésből távozó durvább timföld szemcsék zöméhez, vagy visszaadagolják őket a kalcinálóba. Ha nem kívánatos az, hogy a kalcinált timföldben ilyen finom részecskék legyenek, általában úgy valósítják meg a Bayer-féle eljárást, hogy a timföld-trihidrát részecskéknek körülbelül 15 súly9r-nál kevesebb mennyisége legyen 44 mikronnál kisebb méretű, bár ismeretes, hogy a Bayer-féle eljárás hatásfoka jobb, ha a termékben nagyobb mennyiségű finom timföld-trihidrát részecske lehet. A forgókemencés kalcinálás esetén a távozó gázból elválasztott finom részecskék a timföld 3-10%-át teszik ki, és általában egy nagy súlyarányú rész mérete 44 mikron alatti, bár 10% vagy annál valamivel több 44 mikron feletti méretű is van. Minthogy ezek a részecskék csak részben kalcinálódtak, a kalcinált timföld víztartalmát, ha ahhoz keverik, körülbelül \7~ról közel 2%-ra emelik. Ezeknek az összegyűjtött finom részecskéknek a víztartalma körülbelül 5% és körülbelül 25% között változhat. Ha a kalcináló fluidágyas típusú, az összegyűjtött finom részecskék aránya lényegesen nagyobb annak következtében, hogy a kalcinálás során az agglomerálódott timföld-trihidrát részecskék ebben a berendezésben jobban szétesnek, de víztartalmuk általában kisebb. A finom részecskék, így 44 mikron alatti részecskék jelenléte a termékben számos problémát vet fel a következő gyártási műveletekben. Ezeknek a finom részecskéknek következtében a timföld nagyon poros, és kezelésekor vagy a Bayer-eljárás üzeméből az elektrolitikus redukáló cellába való szállításakor, vagy a redukálás műveletei során veszi körül. A finom részecskék jelentős része anélkül, hogy redukálódna a távozó gázba kerül a redukáló cellából, ez további problémákat okoz a levegő szennyeződése miatt. Részletes tanulmányok tárták fel azt, hogy a Bayer-eljárás üzeme és a végső, alumíniummá történő redukálás között fellépő finom részecske-veszteségeknek maximum fele azon összegyűjtött finom részecskéknek tulajdonítható, amelyeket újra hozzáadnak a kalcínálóból nyert timföldhöz vagy visszavezetik őket a kalcinálóba. Ezek a veszteségek körülbelül a felére csökkennek ott, ahol az összegyűjtött finom részecskéket nem adják hozzá a kalcinált termékhez, amelynek önmagában is maximum 10% mennyisége 44 mikron alatti részecskékből tevődik ki (de ezek a kalcináló berendezésben való hosszabb tartózkodás következtében teljesen kalcinálódtak). Ezek a veszteségek, amelyek lényegében 44 mikron alatti méretű részecskékből tevődnek ki, porként jelennek meg a kalcinált timföldnek a tartályokból a redukáló cellákba történő szállításakor vagy azt követően, beleértve a nagyon jelentős finom részecske mennyiségeket, amelyek a cellákból kilépő gázokban mennek veszendőbe vagy lerakódnak a cella bélésére. További nagy pormennyiség veszteségek lépnek fel a kalcinált timföldnek a timföldgyár kalcinálójából az elektrolitikus redukáló üzembe való szállításakor. Ahol az elektrolitikusan redukáló üzem távol van a timföldgyártól, jelentős pormennyiség megy veszendőbe a timföld hajókból és/vagy szárazföldi járművekből való ki- és berakodásakor. így a finom részecskéket csökkentett mennyiségben tartalmazó timföld beszerzése a felhasználó számára jelentős közvetlen gazdasági előnyt jelent, valamint közvetett gazdasági előnyt is, mert ezáltal elkerülhető a timföldpor által okozott szennyeződés. A találmány értelmében úgy járunk el, hogy az elektrolitikus redukáló cellába olyan timföldet adagolunk, amely a szokásos kalcinált timföld részecskékből és 2-50súly% legalább 50%-ban 44 mikron alatti részecskékből tömörített 5000-150 mikron méretű szemcsékből áll. A találmány szerinti eljáráshoz alkalmas timföld előállítására a kalcinálási lépésből kilépő gázáramból egy finom részecske frakciót gyűjtünk össze, amelynek nagyobb súlyaránya 44 mikronnál kisebb méretű részecskékből áll, és ezt tömörítjük, majd különálló durva szemcsékké alakítjuk. A finom részecske frakció általában nem kalcinálódott teljesen (csak részben dehidratálódott), és kötött víz tartalma általában körülbelül 5-20%, bár többlépéses gyűjtő rendszerben az elektrosztatikus leválasztóban összegyűjtött legfinomabb frakció víztartalma 25% is lehet. Azt találtuk, hogy a tömörített durva szemcséket a redukáló cella össz-timföld szükségletének maximum 50%-ában, sőt maximum 75%-ában is betáplálhatjuk, anélkül, hogy nehézségek jelentkeznének az alumínium előállítási eljárásban. Folyamatos eljárás esetén azonban előnyös, ha maximum 25% előnyösen azonban csak olyan mennyiségű tömörített durva szemcsét táplálunk be, amely a cella össz-anyagszükségletének legfeljebb körülbelül 10%-át teszi ki. Meglepő, hogy a találmány szerinti eljárásban a legfeljebb körülbelül 5 mm (5000 mikron) méretű és legfeljebb 25% kötött vizet tartalmazó durva szemcséket hozzáadhatjuk a redukáló cella elektrolitjához, anélkül, hogy fel nem oldódott üledék gyűlne össze a cella alján, azaz nem olyan nagy az üledék felesleg, mint anü az ilyen cellákban összegyűlik, ha a szokásos eljárásokkal előállított timföldet használják fel. Azt találtuk további!, hogy ezeket a szemcséket bevihetjük az elektrolitikusan redukáló cellából kilépő gáz áramba is, így »száraz kimosás”-t végzünk a fluot Ârésére. mielőtt a timföldet beadagolnánk a célúba. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
