177854. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alumínium-fluorid víztelenítésére
5 177854 6 használt gázok ellenáramban vezethetők, trihidrátnak, vagy akár nedves trihidrátnak megfelelő (azaz kereken 40%-os), nagyobb víztartalmú AlF3-ból is ki lehet indulni. A víztartalom például már a kristályosítás körülményeivel is beállítható. Különösen előnyös a víztartalom beállítása megfelelően kialakított előszárítás vagy előkalcinálás esetében. Az ilyen előkalcinálás nemcsak körülbelül 200 °C-ig terjedő hőmérsékleteken valósítható meg, mint ezt eddig a HF-lehasadásának elkerülésére feltételezték, a találmány szerinti, 550—650 °C hőmérsékletre érvényes egyenletből következtethető, hogy az előkalcinálás 200 °C-náI nagyobb, például 350 vagy 450 °C hőmérsékletig említésre méltó hidrolízis nélkül megy végbe. A találmány szerinti eljárás lényeges előnye ebben az esetben az, hogy az esetleges előszárítást vagy előkalcinálást csak éppen annyi ráfordítással kell lefolytatni, ami szükséges, hogy a befejező lépésben kifogástalan kalcinálást lehessen elérni. Semmiképp sincs tehát szükség arra, mint eddig, hogy az előszárítást addig folytassák, amíg pl. a fél hidrát állapotot elérik. A találmány szerinti összefüggés teljesen általános érvényű, vagyis minden kalcináló berendezésre alkalmazható, akár csőkemencékről, fluidizációs kemencékről, függőleges áramú szárítóról és tányérszárítókról, alagútkemencékről vagy egyéb alkalmas szárítóberendezésekről van szó. A felhasználhatóságnak ez a széles skálája igen lényeges műszaki haladást jelent az ipari kalcinálás esetében, mert nem kell kizárólag a viszonylag drága fluidizációs kemencékre korlátozódni. Ugyancsak nagyon előnyös az a felismerés, hogy ezután nem szükséges viszonylag szűk szemcsenagyság-tartományú, egységes kiindulási anyagot használni, mint a fluidágyas kalcinálásnál, azaz arra is lehetőség nyílik, hogy nagyon különböző szemcsenagyságú, vagy agglomerálódott alumínium-fluoridot különösebb technológiai előkészítés nélkül kalcinálni lehessen. További műszaki haladás mutatkozik a találmány szerinti összefüggés alkalmazása esetén a minimális hidrolízis számára kedvező feltételek felismerésében; ezekkel a feltételekkel jobb termékminőség és kisebb környezetszennyeződés érhető el pl. a már meglevő fluidizációs kemencéknél is, mivel a gázalakú hidrogénfluoridnak a légkörbe kerülése messzemenően elkerülhető. Mint már fentebb említettük, a hidrolízis visszaszorítására előnyös, ha a kalcinálásnál az atmoszféra vízgőztartalma nagy. Az (A/100)y tag nagy vízgőzkoncentrációnál közel 1 és csak kisebb vízgőzkoncentrációknál nagyobb az értéke (így pl. 20 tf.%-nál 2,24%, 5 tf.%-nál 4,47%) és csak ilyenkor befolyásolja döntően a hidrolízis mértékét. Különösen közvetlen hevítés esetében, ahol magában a fűtőgázban a vízkoncentráció már sztöchiometriás mennyiségű levegő hozzákeverésével is csak kb. 20%, igen nagy a veszélye annak, hogy hamis levegő, vagy a túlhevítés elkerülésére beadagolt levegő révén 10 vagy akár 5 tf.% alá esik a vízgőzkoncentrácíó, amikoris a fenti tag értéke exponenciálisan nő. Csak a hidrolízisre egyébként kedvezőtlen feltételek között (pl. 550 °C, kisebb mH20/mA1F3 tényező) lehet 10 tf.% alatti vízgőzkoncentrációnál úgy kalcinálni, hogy a termék legalább 96%-os legyen. Ez azt jelenti, hogy a szükségszerűen keletkező vízgőzt lehetőleg hígítás nélkül kell a kemence atmoszférájába bebocsátani és eltávolítását a természetes gázmozgásra kell bízni. Közvetlen tüzelés esetén a levegőmennyiséget az elégetésre éppen szükségesre célszerű korlátozni. Ezekből a fejtegetésekből nyilvánvaló, hogy a találmány szerinti eljárásnál a szakembernek adva van az a lehetősége, hogy egyszerű számítás alapján berendezésében olyan feldolgozásmódot válasszon, amely lehetővé teszi a kívánt nagy alumínium-fluorid tartalmú termék előállítását. A betáplált alumínium-fluorid-hidrát víztartalmának, a hőmérsékletnek, a termék mennyiségének, az öblítőlevegő sebességének és esetleg a levegőáram irányításának változtatásával könnyűszerrel elérhetők az optimális feltételek. Emellett minden tetszés szerinti kalcináló berendezés, amennyiben a szükséges hőmérsékletre megfelelő, felhasználható az alumfnium-fluorid-hidrátok előállítására, annak a veszélye nélkül, hogy az alumínium-fluoridban a pirohidrolízis túlzott mértékben kárt tenne. A kalcinálás hőmérsékletének, az óránként átvezetett alumínium-fluorid mennyiségének, az összes gáz menynyiségének és a kalcinálás hőmérsékletén a termék felett előforduló vízgőz mennyiségének kísérleti értékeit a szakemberek a szokásos módszerekkel határozhatják meg. Egyes esetekben (így pl. a közvetlen tüzelésnél) elegendő az összes gáz mennyiségét és a vízgőz mennyiségét a fűtőgáz mennyiségéből és a hőmérsékletből kiszámítani, illetve közvetett fűtésnél ellenáramban végzett kalcinálásnál a vízgőzmennyiségeket empirikus úton becsülni. A találmány szerinti eljárás foganatosítási módjait különböző kalcináló berendezésekben, különböző feltételek között az alábbi példák szemléltetik, minden korlátozó hatály nélkül. 1. példa Kísérleti üzemi, közvetett fűtésű, 4,5 m hosszú és 30 cm átmérőjű forgó csőkemencébe ellenáramban óránként 65 kg, 43 s% víztartalmú alumínium-fluorid-hidrátot adagolunk. A hőmérséklet a tulajdonképpeni kalcináló zónában 600 °C. Az mH20/mA1F3 mennyiség aránya ebben a zónában körülbelül 0,1:1 és a kemence atmoszférájának vízgőztartalma e felett kb. 50 tf.%. 13 perces, a tulajdonképpeni kalcináló zónában töltött tartózkodási idő esetén 37, kg gyakorlatilag vízmentes (0,2% izzítási veszteségű) alumínium-fluoridot állítottunk elő. A kilépő kalcináló gázokban levő fluormennyiségekből számítva az alumínium-fluoridban 1,2 s% A1203 koncentrációt állapítottunk meg. A hidrolízis-összefüggésből adódó B érték 1 • 10"5 volt. Ha a szárításra használt gázt egyirányban vezettük és közel azonos mennyiségű anyagot 570 °C-on, közel azonos feltételekkel kezeltünk, 97.0%-os alumínium-fluoridot kaptunk. Az mH2Q/mA1F3 mennyiségi arány ez esetben 0,75, az A vízgőzkoncentráció kb. 80 tf.% és a hidrolízis-összefüggésből számítható B érték 4 ■ 10~5. A B-érték kiszámítása aj A szárítógáz ellenáramú vezetése esetén Mérési adatok: mAiF3"57 kg/h 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
