176637. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés aluminium előállítására
7 176637 8 zónában a (II) egyenlet szerinti reakció lejátszódása folyamán gáz képződik, amelyet egy második (GE2) gázkivezetőn keresztül eltávolítunk. Az alumíniumkarbidot, amelyet ezt követően lecsapolunk a fémtermékből, visszavisszük a rend- 5 szerbe, mégpedig előnyösen a (C) termékgyűjtő zónába, mivel ez elkerülhetetlenül tartalmaz még kinyerhető fémet. Jóllehet általában előnyösnek bizonyult olyan berendezések készítése, amelyekben a (II) és a (III) 10 egyenletek szerinti reakciókat elkülönítve vitelezzük ki, előfordulhatnak olyan esetek, ahol — a berendezés egyszerűsítése érdekében — a reakciókat együtt, egyetlen edényben játszatjuk le, mivel az előnyeik felülmúlják a hátrányokat. Ebben az eset- 15 ben a salakot még melegíthetjük ellenállásosan és visszakeringtethetjük a felszálló gáz segítségével vagy, ha a sztatikus nyomás túlságosan nagy ahhoz, hogy buborékképződés történjék, akkor hővezetés útján. Az ellenállásos melegítést például 20 úgy végezhetjük, hogy áramot vezetünk vertikálisan elhelyezett, salakba merített elektródák között. Energiának ellenállásos melegítéssel való bevitele, elektromos szempontból tekintve, nagyon előnyös. A folyékony ellenállás, amelyet az olvadt salak- 25 tömeg alkot, úgy tekinthető, mint egy meglehetősen nagy elektromos ellenállás, amely nagyobb feszültségen és kisebb áramerősségen (AC vagy DC) dolgozik, rmnt egy hasonló teljesítményű ívkemence. Itt nincs probléma a kis teljesítmény-té- 30 nyezőkkel, mivel a hőt a salakban fejlesztjük, ahol arra szükség van, így nincsenek hőátviteli nehézségek és a hőveszteségek csökkennek. Túlhevítés a reakciózónákban teljesen ki van küszöbölve és ezenkívül kielégítő mértékben csökken a füstkép- 35 ződés a már említett ívkemencés eljáráshoz képest, ugyanakkor az elektródák sokkal kedvezőbb körülmények között működhetnek, mivel gyengébb áramot továbbítanak és kevésbé agresszív környezetben vannak elhelyezve. Abban az esetben, ha az 40 elektródákat azokban a zónákban helyezzük el, ahol a (II) egyenlet szerinti reakció megy végbe, a hőmérséklet viszonylag alacsony lesz, a gáz csak kis mértékben tartalmaz agresszív vegyületeket, helyenkénti szénfelesleg tartható fenn azáltal, hogy a 45 szénbeadagolás az elektródák körül történik és így csekély a valószínűsége annak, hogy maguk az elektródok károsodnak. Abban az esetben pedig, ha az elektródákat abban a részben helyezzük el, ahol a fémalumínium-terméket gyűjtjük össze, ak- 50 kor azok viszonylag hideg környezetben tarthatók, mivel a salakkal az olvadt AÍ-fém útján vannak kapcsolatban. A 2. és a 3. ábrák szerinti vázlatokon mindkét elhelyezés látható az elektródokra, amelyeket (E) jellel látunk el. 55 A már említett füst-probléma találmány szerinti csökkentése ellenére még mindig van bizonyos megoldandó kérdés. Korábbi próbálkozások (például a 798 927 számú kanadai szabadalmi leírás) a füstveszteség csökkentésére, amelyek szerint a fejlő- 60 dött CO-t a bevitt szénnel hozták érintkezésbe a karbotermikus redukció során, nehézségekbe ütköztek, mivel a közben fejlődött alumíniumoxikarbid részben megolvadt, reagált a szénnel és az Ai203-al, így az anyagot ragacsossá tette. Ezért 65 egy előnyös módszer szerint azt javasolták, hogy a szenet és a timföldet külön-külön érintkeztessék a gázzal, mivel a szén és a gőz alakú A1 közötti reakció folyamán képződő A14C3 a megadott hőmérsékleten szilárd és így az anyag nem lesz ragacsos. A gáz így először a szénnel érintkezik, amely az alumíniumszuboxidot és a Al-gőzöket felveszi a gázból. Az ily módon tisztított gázt ezután érintkeztetik a timfölddel és használják fel annak előmelegítésére. Abban az esetben, ha a szénkomponenst és a timföldkomponenst külön-külön tartják, lehetőség van arra, hogy e két komponenst a rendszer két különböző helyén táplálják be, ahogy rriár említettük. A lehető legjobb hőkihasználás érdekében a bevitt szén kalcinálatlan koksz- vagy szénrészecskékből állhat,- a betáplált timföld pedig hidratált timföld lehet, így a szénmonoxid érzékelhető hője felhasználható ezeknek az anyagoknak a kalcinálására. Éne a célra szükség esetén bizonyos menynyiségű CO el is égethető. A (II) egyenlet szerinti reakciót előnyösen szuszpenzióban végezzük, mivel így lehetővé válik az, hogy egyes komponenseket, mert sűrűbbek mint az olvadt salak, felfoghatjuk és kivonhatjuk a rendszerből. Ily módon bizonyos fémszennyezők legalább egy részét (így az Fe vagy Si), amelyeket bevittünk a rendszerbe, Fe-Si-Al-ötvözet alakjában legalább részben eltávolíthatjuk. Valójában szükség lehet vas vagy vasvegyületek bevitelére annak biztosítása érdekében, hogy a képződött ötvözet sűrű legyen és lesüllyedjen. A 4. és 6. ábrák szerint egy 12 olvadt salakáramot olyan készüléken át keringtetünk, amely 1 anyagadagoló kamrákból [ahol a (II) egyenlet szerinti reakciók lejátszódnak], 5 termékgyűjtő kamrákból, 2 U alakúra kialakított melegítő csövekből, 4 kivezető csonkokból, amelyek a magas hőmérsékletű zónák egy részét alkotják, ahol a (III) egyenlet szerinti reakció végbemegy és 8 visszaszállító csövekből áll, amelyek a magas hőmérsékletű zónák utolsó szakaszát alkotják és amelyek, mivel elektromosan a 2 melegítő csövekkel sorban vannak kapcsolva, nagyobb átmérőjűek és/vagy rövidebbek, mint az említett melegítő csövek. A 8 visszaszállító csövek ennélfogva viszonylag kisebb elektromos ellenállássál rendelkeznek, ha a keringő 12 olvadt salak-árammal vannak töltve és a hőfejlesztés kisebb mértékű. A 8 csövek bevezető végei a 12 olvadt salakáram tetején úszó 13 alumíniumfém alsó széle alatt vannak elhelyezve, A 3 elektródok 20 oldalaknákban az 5 gyűjtőkamrák mellett úgy vannak elhelyezve, hogy érintkezésben legyenek az olvadt Al-termékkel, A 14 válaszfalak arra szolgálnak, hogy biztosítsák azt, hogy a 13 fém hőmérséklete alacsonyabb legyen a 20 aknákban, valamint megakadályozzák azt, hogy a (III) egyenlet szerinti reakció zónájában (mely átmegy az 5 termékgyűjtő kamrán) képződött gáz feldúsúljon a 3 elektródák körül, így a legkisebbre csökkentik annak a valószínűségét, hogy a gázban levő Al és A120 gőzök megtámadják az elektródokat. Az 1 és 5 kamrák 6, 11 gázkivezető csövekkel vannak ellátva, amelyek rendkívül nagy mennyiségű képződött szénmonoxidot tudnak elvezetni. A kapcsolat 4
