174661. lajstromszámú szabadalom • Eljárás aluminium előállítására
5 174661 6 Bár általában azt gondolták, hogy az alumínium előállításához betáplált timföld víztartalmát 2 % alatt kell tartani, olyan kísérleteket végeztünk, amelyekben maximálisan 75% mennyiségű, 11-12% víztartalmú szemcséket tápláltunk be az elektrolitikus redukáló cellába. Ez 9-10% víztartalomnak felel meg a teljes beadagolt timföld mennyiségre számítva. Bár az alumínium előállítása során a kibocsátott párákat össze kellett gyűjteni, hogy kiküszöböljük a kéreg összetörésekor kellemetlenné váló munkakörülményeket, de a cella elektrolitikus működése lényegében változatlan maradt. A találmány szerinti alumínium előállítására irányuló eljáráshoz alkalmas timföld előállítását részletesebben az alábbiakban ismertetjük. A timföld kalcináló berendezésben keletkező finom por nyomással való tömörítése könnyen megvalósítható a kereskedelemben kapható hengeres tömörítő berendezésekkel, amelyekkel viszonylag nagy szemcséket vagy folytonos lemezeket kapunk, ezeket a standard szemcséző berendezéssel törhetjük össze a megfelelő szemcseméretűvé. Előnyösen a szemcséket átszitáljuk, a követelmény az, hogy a 4760 mikron lyukbőségű szitán átmenjenek és a 150 mikron lyukbőségű szitán fennmaradjanak. Azonban más osztályozási standardokat is használhatunk, így átszitáljuk őket a 2362 mikron lyukbőségű szitán és fenn kell maradniuk a 220 mikron lyukbőségű n. A finom kalcinált szemcsék tömörítését közepes vagy nagy hengerterhelésű tömörítő berendezésen végezhetjük kötőanyag hozzáadása nélkül, így különálló szemcséket vagy táblákat kapunk. A részecskéket vagy teljesen lehűtött állapotban vagy még meleg vagy forró, így 180°C hőmérsékletű állapotban tömöríthetjük. Nem tapasztalható nehézség az anyag kemény szemcsékké vagy olyan táblákká történő tömörítésekor, amelyeket majd granulálással a kívánt mérettartományba eső szemcsékké alakíthatunk, ugyanakkor nem keletkezik nagy mennyiségű por, ha a tömörítési műveletet az alaposan légmentesített állapotú szemcséken végezzük. Míg általában nincs kötőanyag alkalmazására szükség, néhány esetben kívánatos lehet kismennyiségű víz vagy egyéb alkalmas kötőanyag beadagolása, hogy elősegítse a tömörödést. A tömörítő berendezés hengereire ható terhelő erők alapján végzett számítások azt jelzik, hogy a finom timföld részecskékre gyakorolt nyomás a henger befogásánál szemcsék vagy a szemcsézéshez elég erős huüámlemezek előállítása esetén 15-45 kg/mm2, előnyösen 22-37 kg/mm2 nagyságrendű. Bár általában elsősorban csak a kalcinált, finom timföld szemcséket tömörítjük, néhány esetben azonban előnyös lehet, ha a finom szemcséket a kalcináló' termékéből vett teljesen kalcinált részecskékkel együtt tömörítjük. Eljárhatunk úgy is, hogy a tömörítést a kalcináló teljes hozamán vagy annak fő tömegén végezzük, ahol az nagy mennyiségű, azaz legalább 30% mennyiségű 44 mikronnál kisebb méretű részecskéket tartalmaz. Ilyen esetben egy további 44 mikron alatti szeme se méretű frakciót kaphatunk a kalcinált termék levegővel való tisztításakor. Azt találtuk, hogy a kalcinálóból összegyűjtött, legfeljebb 25% víztartalmú részecskékből készült szemcséket a találmány szerinti alumínium előállítási eljárás esetében az elektrolitikus redukáló cellába a teljes timföldmennyiség legalább 10%-ának megfelelő, sőt annál nagyobb mennyiségben, például körülbelül maximálisan 25%, sőt maximálisan 50% mennyiségben, vagy néhány esetben még ennél is nagyobb mennyiségben betáplálhatjuk, anélkül, hogy túlzott mennyiségű gőzt bocsátanának ki a víz és a cella fluoridtartalmú elektrolitja közötti reakció következtében. Minthogy forgókemencés kalcináló használatakor az összegyűjtött finom szemcsék összmennyisége általában a kalcináló hozamának csak 3-10%-a, a távozó gázokból összegyűjtött finom részecskék szemcsék alakjában csak a kalcinálóból szokásosan táplált cellák egy részébe táplálhatok és a többi cellát olyan timfölddel táplálhatjuk, amelyhez nem adtunk összegyűjtött finom részecskéket, tehát azok por-tartalma csekély. A legtöbb esetben azonban a szemcséket a kalcináló teljes hozamához adjuk hozzá olyan mennyiségben, hogy legalább 2%-ot tegyenek ki. A kalcináló terméke ennek megfelelően szegény finom részecskékben, ha azzal a termékkel hasonlítjuk össze, amelyhez konvencionálisán az összes összegyűjtött finom részecskét hozzáadtuk. Bár a Bayer-féle eljárás nagyon hatékony eljárás bauxit ércekből való aluminiumoxid kinyerésére és megfelelően tiszta timföld előállítását teszi lehetővé, amely közvetlenül beadagolható az elektrolitikusan redukáló cellákba, mindamellett nem lehet elkerülni, hogy a feltárás során szennyezés ne kerüljön az oldatba és ne váljon ki a nátriumaluminát-oldatból a timföld-trihidráttal. Azt találtuk, hogy a kalcinálóból (forgókemencés vagy fluidágyas kalcinálóból) kibocsátott gázból kinyert finom részecskék lényegesen nagyobb mennyiségű szennyezést, így nátriumot, szilíciumot és vasat tartalmaznak, mint amilyen mennyiség a forgókemence vagy egyéb kalcináló kemence durva szemcsés termékében van jelen. így a szemcsékké alakított, elkülönített finom részecskék melyeket távoltartunk a durva kalcinált terméktől - alkalmazása lehetővé teszi, hogy a cellákba beadagolt timföld szennyezettségét szabályozzuk. A találmány szerinti eljárás során olyan timföldet is betáplálhatunk a cellába, amelyet úgy nyerünk, hogy a tömörített finom részecskékből kapott szemcséket újra összekeverjük különböző arányokban a durva kalcinált termékkel, hogy viszonylag nagy tisztaságú és viszonylag kevésbé tiszta timföld frakciókat kapjunk. Eljárhatunk úgy is, hogy az összetömöritett anyagot elkülönítve tartjuk és azután a betáplálandó timföld megfelelő részeként beadagolhatjuk azokba az elektrolizáló cellákba, amelyekbe az irodalomból ismert okoknál fogva már viszonylag kevésbé tiszta timföldet adnak. Annak érdekében, hogy nagyobb termelékenységet érjen el a Bayer-féle eljárás leválasztó lépésében, néhány timföldgyártó úgy valósítja meg az eljárást, hogy olyan timföld-trihidrátot nyerjen, amelynek a finom timföld-trihidrát részecske 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 6S 3
