176637. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés aluminium előállítására
3 176637 4 A találmány szerinti eljárás abban áll, hogy egy cirkuláló olvadt timföldsalak-áramot létesítünk, amely kombinált szenet tartalmaz alumíniumkarbid vagy alumíniumoxikarbid alakjában az olvadt timföldsalak-áramot egy alacsony hőmérsékletű zónán vezetjük át, amelyet legalább részben a (II) egyenlet szerinti reakcióra megkívánt hőmérséldeten vagy az felett, de a (III) egyenlet szerinti reakcióra megkívánt hőmérséklet alatt tartunk, az olvadt timföldsalak-áramot egy magas hőmérsékletű zónába továbbítjuk, amelyet legalább részben a (III) egyenlet szerinti reakcióra megkívánt hőmérsékleten vagy az felett tartunk, a magas hőmérsékletű zónában felszabadult alumíniumfémet összegyűjtjük és kinyerjük az olvadt timföldsalakot a magas hőmérsékletű zónából ugyanabba vagy a következő alacsony hőmérsékletű zónába visszavisszük, a cirkuláló olvadt timföldsalak-átamához szenet adunk az alacsony hőmérsékletű zónában és timföldet vezetünk a cirkuláló áramba. A timföldnek a cirkuláló áramba való bevitelét a szén bevitelével egyező helyen vagy attól eltérő helyen végezhetjük. Az olvadt salakot általában egy alacsony hőmérsékletű zónán és egy magas hőmérsékletű zónán át cirkuláltathatjuk, de keringtethetjük az olvadt salakot váltakozva elrendezett alacsony hőmérsékletű zónákból és magas hőmérsékletű zónákból álló rendszeren keresztül is. Még abban az esetben is egyetlen helyen vihetünk be timföldet a rendszerbe, ha az alacsony hőmérsékletű zónák és a magas hőmérsékletű zónák sorozatából áll. A találmány szerinti eljárást végezhetjük oly módon, hogy az olvadt timföldsalakot ugyanabban a reakcióedényben levő alacsony és magas hőmérsékletű zónák között keringtetjük, általában azonban előnyös, ha ezeket a zónákat különböző reakcióedényekben helyezzük el, így a (III) egyenlet szerinti reakcióban fejlődött szénmonoxidot elkülönítve vezethetjük el a (II) egyenlet szerinti reakcióban keletkezett szénmonoxidtól és ily módon csökkentjük a gáz alakú alumínium- és alumíniumszuboxid-veszteséget. Az alumínium-terméket és a (III) egyenlet szerinti reakcióban fejlődött gáz nagyobb részét előnyösen gravitációs úton különítjük el az olvadt salaktól oly módon, hogy azt az olvadt salakon engedjük átbuborékolni a magas hőmérsékletű zónába, így az alumínium-termék összegyűlik a salakon felülűszó rétegként és a fejlődött gáz a füsteltávolító készülékbe vezető gázkiszállító nyíláshoz áramlik. Energiának a rendszerbe való bevitelére három esetben van szükség: a) a (II) egyenlet szerinti reakciólépésben, b) a (III) egyenlet szerinti reakciólépésben és c) a hőveszteség pótlására. A c) pontban említett hőmennyiséget a salak érzékelhető hője szolgáltatja az alacsony hőmérsékletű zónába való belépéskor. Abban az esetben, ha a hőveszteséget a rendszernek az alumínium- és a gáztermelés pontja, valamint az alacsony hőmérsékletű zóna közötti részén elegendő mértékben tudjuk csökkenteni, akkor szükségtelen minden további energia bevitele a salak-áramba, miközben az a rendszernek ezen a szakaszán átmegy, mivel az már elegendő érzékelhető hővel rendelkezik. Csaknem minden olyan esetben, ahol elektromos ellenállású fűtést alkalmazunk, a hőfejlesztést a rendszernek ebben a részében kell végezni, és ez arra szolgálhat, hogy növelje a (II) reakcióegyenlet szerint lefolyó reakció elősegítéséhez szükséges hőenergiát. Az alacsony hőmérsékletű zónában éles hőmérsékletesés van azon a ponton ahol szenet vezetünk be a salak-áramba, mégpedig a (II) egyenlet szerinti reakciólépés endoterm reakcióhője miatt. Energiára van szükség a salak hőmérsékletének az emelésére, miközben az ettől a ponttól a magas hőmérsékletű zónába jut. Ily módon a szükséges összes energiát vagy ennek legnagyobb részét bevisszük a salakba az előrehaladás folyamán, valamint a magas hőmérsékletű zónán való áthaladás alatt egészen az alumínium- és • gáztermelési szakasz végéig. Nagyobb energiamennyiséget kényelmesen úgy vihetünk be, hogy elektromos áramot vezetünk át a salakon. Legkényelmesebben úgy járunk el, hogy elektromos áramot vezetünk át a salakon, a salakáram fizikai konfigurációja úgy van elrendezve, hogy a hőenergiafelszabadulás az alacsony hőmérsékletű zónában a legalacsonyabb hőmérsékletű ponttól az alumínium- és gáztermelési szakasz végéig való előrehaladása során történik. A találmány szerinti eljárás egy előnyös megvalósításánál az olvadt salak ciklusos mozgását azok között a zónák között, ahol a (II) és (III) egyenletek szerinti reakciók végbemennek, azaz a (II) egyenlet szerinti reakció, ahol a salakban A14C3 feldúsul és a (III) egyenlet szerinti reakció, ahol azt a fém folyamatos felszabadulása közben egyidejűleg elbontjuk, között úgy biztosítjuk, hogy a (III) egyenlet szerinti reakció során képződött buborékokat, mint gázemelő szivattyút működtetjük. Előnyösen a (II) és (III) egyenletek szerint végbemenő reakciókat fizikailag elkülönítve hajtjuk végre, lehetséges, de kevésbé kívánatos az, hogy a (II) és (III) egyenletek szerinti reakciókat egyetlen edény különböző szakaszaiban játszatjuk le, az elektromosan fűtött olvadt salakot ebben az esetben e két különböző szakasz között gázemeléssel és/vagy hővezetéssel cirkuláltatjuk. A találmányt a továbbiakban a csatolt rajzokra hivatkozva mutatjuk be, ahol az 1. ábra a találmány szerinti eljárás egy előnyös megvalósítási módjának a működési ciklusát mutatja be, a 2. és 3. ábra az 1. ábra szerinti működési ciklusnak megfelelően dolgozó egyszerű készülék alaprajzát és oldalnézeti rajzát szemlélteti, a 4. ábra a készülék módosított alakjának a rajza, az 5. ábra egy gáztisztítóval társított 4. ábra szerinti készülék oldalnézetét ábrázolja, a 6. ábra a 4. ábra szerinti készülék végének a rajza, a 7. és 8. ábra a 4-6. ábrák szerinti készülék egy módosított alaprajzát és oldalnézeti rajzát mutatja be, a 9. és 10. ábra a találmány szerinti eljárás kivitelezésére alkalmas további módosított készülék alaprajza és oldalnézeti rajza, a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
