176637. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés aluminium előállítására
9 176637 10 az alacsony hőmérsékletű zónák és a magas hőmérsékletű zónák között a 2 csövekben azokon a helyeken van, ahol a (III) egyenlet szerinti reakció megkezdődik és ahol a 8 cső belép az 1 kamrákba. A 6 és 11 gázkivezető csöveken át elszívott gázt először egy 40 gázmosóba vezetjük, ahol a gáz szemcsés szénen halad át, A friss szenet, amely szén vagy „zöld koksz” lehet, a 41 vezetéken át adagoljuk a 40 gázmosóba és azt a gázárammal ellenáramban vezetjük a gőzmosón keresztül. A szenet, amely alumíniumkarbidban és más alumíniumtartalmú komponensekben feldúsul, elkülönítjük a gáztól és a 9 vezeték útján bevisszük az anyagadagoló kamrákba. Az első 40 gázmosón való áthaladás után a gáz, amely még nagyon magas hőmérsékletű, egy második 42 gázmosóba kerül, amely timföldet tartalmaz, és előmelegíti a rendszerbe adagolandó timföldet. A 42 gázmosóban levő timföldágyból a timföldet az 1 és/vagy 5 kamrákba a 10 adagoló csöveken át juttatjuk be. Friss timföldet, amely trihidrát alakjában lehet jelen, egy 43 vezetéken át visszük be a 42 gázmosóba, és a gázárammal ellenáramban vezetjük a gázmosón keresztül, amelyből a gáz a 44 kivezető csövön át távozik. A gázt ezután hőcserélőkön át egy gáztárolóba vezetjük vagy gázégető készülékbe visszük annak érdekében, hogy hőenergiát kapjunk és szénmonoxidot égessünk el segítségével, továbbá illékony anyagokat (amennyiben vannak) távolítsunk el vele a beadagolandó szénből. Az alumínium-termékből kinyert alumíniumkarbidot egy tárolóból egy 15 vezeték segítségével az 5 gyűjtőkamrákba visszakeringtetjük. Az 5 ábra kivételével a 9 és 10 vezetékeket, amelyek az 1 kamrákhoz, valamint a 10 és 15 vezetékeket, amelyek az 5 kamrákhoz vezetnek, egyszerűség kedvéért egyetlen vezetéknek tekintjük. Ahogy már említettük, a rendszerbe oly módon viszünk be energiát, hogy elektromos áramot vezetünk a 12 olvadt salakon keresztül. Az áramkör a 3 elektródák közötti szakaszra teljed ki. Az olvadt salaknak a visszaszorítását oly módon végezzük, hogy dermedt salakból szigetelést hozunk létre egy acél héjon, ahogy ez általában szokásos gyakorlat az ömlesztett timföldaprító iparban, ahol erre a célra, mint ismeretes, vízzel hűtött acélhéjakat használnak. A rendszer biztonsága érdekében és avégett, hogy elkerüljük az olvadt salak felszínre jutását, célszerű a következő intézkedéseket tenni: 1. Kettős és egymástól teljesen független vízhűtéses rendszert alkalmazni, amelyek az acélhéjjal érintkező permetezőkből állnak. E két rendszer mindegyike olyan méretű, hogy legalább a szükséges dermedt salakszigetelés fenntartására elegendő hűtést biztosít, és amelyek közül rendszerint csupán az egyik van használatban. 2 Infravörös sugárdetektorokat vagy más hőmérsékletérzékelőket használni, amelyek ellenőrzik az acélhéjat. Abban az esetben, ha a héj hőmérséklete az első meghatározott határt túllépi, a második hűtőrendszer automatikusan működésbe lép, ha pedig megfelelő idő elteltével a hőmérséklet még mindig az említett első határ felett van, vagy ha bizonyos idő múlva már mindkét hűtőrendszer dolgozik, a rendszerbe vezetett energia bejuttatását megszakítja. Az energiabevezetést akkor is automatikusa n megállítja, ha a hőmérséklet egy előre 5 meghatározott második határon túlhalad. 3. Egy elektromos jelzőkészüléket alkalmazni, amely elektromosan földelve csatlakozik az acélhéjhoz. Abban az esetben, ha elektromos áramkör létesül bármelyik elektród és a héj között, akkor 10 az energiabejuttatás automatikusan megáll és a kettős vízhűtéses rendszer megindul. Annak eldöntésére, hogy az energia visszaállítása biztonságos-e, egy másik rendszert kell alkalmazni, amely meghatározza az egyes elektródák és a héj közötti elekt- 15 romos ellenállását. Ezeket a részeket nem tüntettük fel a 4. és 6. ábrákon. Az alapkészüléken számos olyan módosítást végezhetünk, amelyek működésbeli előnyökkel rendelkeznek. Ezeket a 7—18. ábrákon mutatjuk be. 20 A 7. és 8. ábrák olyan rendszert szemléltetnek, amelyekben a 2 ellenállásos melegítő csövek egyszerű fölfelé emelkedő vezetékek. Ezek az 1 kamrák legalsó részéből indulnak az 5 kamrákba. Az 1 kamrák 16 mélyedésekkel rendelkeznek, amelyek 25 lehetővé teszik fémes szennyező anyagok, így Fe vagy Si kinyerését. Ezek az anyagok vagy a betáplált anyagokkal (szénnel vagy timfölddel) kerülnek fémes állapotban vagy redukálható vegyületek alakjában a rendszerbe. Ebben a rendszerben egy 17 30 elválasztó falat, amelynek a 18 alsó széle a 13 alumíniumfém alá nyúlik alkalmazunk annak lehetővé tételére, hogy a salak az 5 gyűjtőkamrából az 1 adagoló kamrába [ahol a (II) egyenlet szerinti reakció lejátszódik] visszajusson, miközben meg- 35 gátolja a 13 fém átjutását. A 7. és 8. ábrákon az alacsony hőmérsékletű zóna és a magas hőmérsékletű zóna közötti kapcsolat a 2 felfelé emelkedő csövek bármelyik részén lehet a választott műveleti körülményektől függően. 4C Ennek az elrendezésnek egy módosítását mutatják a 9. és 10. ábrák, ahol a 8. ábra két lejtős melegítő csövét egyetlen U alakú 22 melegítő vezetékkel és két vékonyabb 28 visszatérő vezeték- 45 kel helyettesítjük, amely utóbbiak visszakeringtetik a salakot az 1 anyagadagoló kamrákból a 22 melegítő vezeték aljára és nagy elektromos ellenállású áramkört létesítenek a 22 vezeték megfelelő részeihez viszonyítva. A 9. és 10. ábrákon az 50 alacsony hőmérsékletű zóna és a magas hőmérsékletű zóna közötti kapcsolat a 22 vezetékben a 28 visszatérő vezetékek és a 22 vezeték felső végei között van. All. ábrán bemutatott készülék kiviteli alakjá- 55 nál az ellenállásos melegítő cső 34 és 35 ferde lábakból állhat, így lényegében V-alakú vezetéket alkot egy vertikális láb helyett, amely a (II) egyenlet szerinti reakció zónájának alsóbb részét alkotja, és egy felfelé menő ferde lábat képez, amely az 50 elválasztó zónához vezet, ahogy a 7. és 8. ábrán látható. Egy más változatnál (12 és 13. ábrák) egy kisebb átmérőjű 37 visszakeringtető láb párhuzamos lehet a 2 ellenállásos melegítő cső felfelé menő lábával, amely a salak egy részét az 5 55 kamrából a cső aljára keringteti vissza, és buborék-
