180947. lajstromszámú szabadalom • Javított eljárás vízmentes timföld előállítására
180947 4 a-Al 2 03 -képzés iniciálása céljából, mielőtt az 1200-1400 T hőmérsékletű anyagot forgókemencébe vagy örvényágyba ürítené. Az örvénykamrát az jellemzi, hogy az égő és az anyag betáplálására szolgáló csővezeték a kamra tetején, függőlegesen van elhelyezve, míg a szekunder levegőt a kónikus rész alján, tangenciálisan vezetik be, és ez indukálja az örvénylést. Egy az 1 092 889 és 1 146 041 számú Német Szövetségi Köztársaság-beli szabadalmi leírásokban ismertetett eljárás a gyors örvényágy vagy „expandált” örvényágy elvét alkalmazza. Ennél az eljárásnál a száraz és előkalcinált timföldet olyan örvényágyas kemencébe táplálják, amelyben a szilárd anyag nagy része egy külső, szabályozott recirkulációs rendszeren keresztül cirkulál. A legidősebb, timföld gyártásra szolgáló ipari, stacioner eljárás, amely forgókemencét nem alkalmaz, a „fluid-flash” kalcináló eljárás, amelyet az Engineering and Mining Journal 1974 áprilisi számának 23. oldalán írtak le. Ennél az eljárásnál az a-Al203 képzést egy égető reaktorban iniciálják. A tüzelőanyagot és levegőt a kemence alján égetik el, ahol az égők az égetőkamra külső kerületén vannak felszerelve. Az előkalcinált timföldet az égetőkamra felett táplálják be, és azt a forró füstgázok a kemence tetején át hordják ki. A forró anyagot a füstgázoktól a ciklon-szeparátorként működő örvényágyas edény tetején választják el, és ennek az edénynek az aljára ürítik, ahol az örvényágyat létesítik. Valamennyi fent említett szabadalmi és ipari eljárás azon alapszik, hogy a szárítási és előkalcinálási műveletet különféle kivitelű ciklon előhevítőben hajtja végre, és az a-Al2 03 -képzését vagy örvényágyas vagy forgókemencés, vagy adiabatikus edényben végzik. Ezeknek a berendezési egységeknek az a közös vonása, hogy az anyag tartózkodási idejét néhány percnyi időtartamról több mint 2 órára változtatják 1100 és 1200°C közötti hőmérsékleten. A stacioner üzemekhez viszonyítva a forgókemencét alkalmazó ipari eljárásoknak az a komoly hátránya, hogy lényegesen nagyobb a fajlagos hőfogyasztásuk. Az örvényágy-elvet alkalmazó stacioner üzemek — beleértve az expandált típusú üzemeket — üzemelése bonyolult, és karbantartási költségük aránylag magas. Az örvényágyat alkalmazó üzemek üzemelése azért bonyolult, mert a tüzelőanyag elégetéséhez szükséges levegő-mennyiségnél kisebb levegő-mennyiségre van szükség az anyag fluidizálásához, amihez gondosan szabályozott, bonyolult légáramokra van szükség. Ezen túlmenően az örvényágyas művelet egy kényes gázelosztó berendezést igényel a megfelelő fluidizálás biztosításához, amely viszont különleges elővigyázatot igényel a zavartalan üzemeléshez. A 12 11 98/75 számú japán szabadalmi leírás olyan, homokszerű alumíniumhidroxid-kalcinálási módszert ismertet, melynél az alumíniumhidroxidot egy ciklon előhevítőben alakítják vízmentes timfölddé, majd ezután az előkalcinált timföldet gázáramú kalcinálóberendezésben vetik alá a-konverziónak 1150-1450 °C-on. A japán szabadalmi közlemény azonban hangsúlyozza, hogy az előhevítés 1 600-1100 °C-ra kell melegítse az anyagot, és ennek 30 percen belül kell megtörténnie ahhoz, hogy megfelelő a-konverziót érjenek el, valamint azt, hogy az anyag áramlási sebességét 12 m/másodperc alatt kell tartani ahhoz, hogy a részecske-letördelést (szemcseméret-csökkenést) elkerüljék. Ez utóbbi eljárásnak számos hátránya van: A végső hőkezelésre kerülő anyag magas hőfok-igénye a ciklon előhevítőt elhagyó gázok hőfokát oly magasra emeli, hogy a hőgazdálkodás meglehetősen rossz. Ezen túlmenően a kis részecske-sebesség aránylag nagy méretű csővezetéket igényel az előkalcináló zónában, és emiatt aránylag nagy beruházási költséggel és rossz hőgazdálkodással jár. A jelen találmány tárgya javított eljárás finomeloszlású, timföld előállítására különösen alkalmas finomeloszlású anyag hőkezelésére, valamint az eljárás kivitelezésére alkalmas, egyszerűsített berendezés. A találmány szerinti eljárás és berendezés kiküszöböli az említett hátrányokat, mert segítségével egy reaktorkamra égésterében igen magas hőmérsékletek hozhatók létre, ami az átkristályosodási idő néhány percről néhány másodpercre történő csökkentését teszi lehetővé, anélkül, hogy a részecskék sebességét a fent említett módon gazdaságtalanul befolyásolná, és anélkül, hogy az előkalcinált anyagot magas hőfokúnak tételezné fel. A találmány eljárást szolgáltat timföldnek alumíniumoxid-trihidrátból történő előállítására, melynek során a trihidrát Szabad és kémiailag kötött víztartalmát legalábbis részben egy előkalcináló zónában távolítjuk el oly módon, hogy az alumíniumoxid-trihidrátot forró gázáramban szuszpendáljuk, azzal hevítjük, és abból választjuk le, ezután az előkalcinált, dehidratált alumíniumoxid legalább egy részét a-alumíniumoxiddá kristályosítjuk át egy tüzelőanyag, valamint oxigéntartalmú gáz bevezetésére alkalmas berendezéssel ellátott reaktor-kamra égető zónájában, melyben az exoterm átkristályosodási folyamatot az előkalcinált alumíniumoxid további, forró füstgázokban történő szuszpendálás útján végzett hevítésével iniciáljuk, ezután a legalább részben átkristályosított timföldet a füstgázáramban szuszpendált alakban a reaktorkamrából eltávolítjuk, a gázáramtól elválasztjuk, és gyors hűtésnek vetjük alá egy hűtőzónában, amely abban áll, hogy az átkristályosodási reakció erőteljes iniciálását oly módon végezzük, hogy az előkalcinált alumíniumoxidot és tüzelőanyagot alaposan összekeverjük, és ezt a keveréket az égető zónába táplált, oxigén tartalmú gázban szuszpendáljuk. Ily módon az a-Al203 por alakú, száraz és előkalcinált timföldből történő előállítása a termék kívánt a-Al203-tartalmától függően, 1300—1600 °C közötti hőmérsékleten, 0,5 és 5 másodperc közötti időtartam alatt elvégezhető. A találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítási módjánál úgy járunk el, hogy az oxigéntartalmú gázt a reaktorkamra aljának közepén keresztül felfelé vezetjük, az előkalcinált timföld és a tüzelőanyag alapos összekeverését oly módon végezzük, hogy az előkalcinált timföldet és a tüzelőanyagot a reaktorkamra aljába egymást keresztező irányokból vezetjük 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
