190913. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vízmentes alumínium-klorid előállítására
5 lyába, míg a másik részt finomító kristályosítóba vezetjük, hogy a rendszerben levő szennyezők szintjét szabályozzuk. Egy kedvezőbb megoldásnál a kristályosítást gázbuborékoltatással indítjuk meg, amelynél az azonos ionhatást használjuk ki az ACH anyalúgban való oldhatóságának csökkentésére. A vasmentes anyalúgot az elpárologtató kristályosításnál használt hőcserélőhöz és gyors vákuumozó rendszerhez hasonló berendezések segítségével telítettségig bepároljuk. A bepárlással az anyalúg alumínium-klorid koncentrációját 18,7 tömeg%-ról 31 tömeg%-ra növeljük. A 71 °C-on üzemeltetett kristályosító cirkulációs rendszerébe vezetjük be a telített alumínium-klorid oldatot és a sósavat, hogy ACH-tal túltelített sósavoldatot kapjunk. A keringésben levő oldatok a leszálló vezetékeken keresztül jutnak le a kristályosító alsó kamrájába, ahonnan felfelé áramlanak a fluidizált kristályágyra. Az oldat túltelítettsége a meglevő kristálymagok növekedése és új kristálymagok keletkezése következtében csökken. Telített alumínium-klorid oldatból kiindulva az ACH olyan sebességgel kristályosodik, amilyen sebességgel a sósav oldódik, és így az oldat klór szempontjából vizsgált molaritása gyakorlatilag változatlan marad mindaddig, amíg az alumínium-klorid oldhatósága 6,5 tömeg%-ra csökken 25,6 tömeg% HC1 jelenlétében. Az alumínium-klorid oldhatóságát tovább csökkenthetjük 0,7 tömeg%-ra, 35,5 tömeg% HC1 jelenlétében. A sósavadagolás sebességét úgy szabályozzuk, hogy csak a kívánt mértékű túltelítést érjük el az oldatban. A kristályzagyot kristályosító fokozatokból elválasztó centrifugába vezetjük, majd mossuk. A mosott kristályokat a bontó vagy kalcináló egységben maradék kloridtartalmú aktivált timfölddé alakítjuk. A kristályosítóból a tisztított anyalúgot az agyag feltárásához vezetjük vissza. Az anyaglúg maradék, nem tisztított részét további ACH-kristályok előállítására használjuk fel, majd visszavezetjük a bepárlóba. Az alumínium-klorid-hexahidrát (ACH) kristá: lyosításának elsődleges célja az alumínium-klorid elválasztása az oldható szennyezőktől. Noha az ACH hajlamos tiszta vegyületként kristályosodni, az oldatban jelenlevő más elemek, mint a foszfor és a magnézium hajlandóságot mutatnak arra, hogy kicsapódjanak az oldatból vagy együtt kristályosodjanak az ACH-tal. Azonban a magnézium és a foszfor jelenléte a termékben a jelen találmány gyakorlata szerint nem káros. Meg kell azonban jegyeznünk, hogy amikor ezt a savas feltáró eljárást a Hali-rendszerű elektrolizáló kádak betétanyagaként szolgáló timföld előállítására használják, ez a szennyező-tartalom nem megengedett, és egy második kristályosító művelet is szükséges , amit azonban a jelen találmány gyakorlata nem igényel. Mindeddig az agyag feldolgozásának végső célja az volt, hogy a Hali-rendszerű elektrolizáló kádakra adagolható timföldet állítsanak elő. Következésképpen a nagy tisztaságú timföld előállítása érdekében a kristályosított ACH-ot tovább tisztították, hogy nagy tisztaságú terméket állítsanak elő. Az először kristályosított ACH-ot mosták, és a mosóoldatot az érc feltárásához vezették vissza. A mosott ACH-kr.istályokat újra feloldották tiszta sósavoldatban, majd 4 6 az elsőhöz hasonlóan újra kristályosították. Az újrakristályosítással megtisztítot. ACH-ot szárították és 1000-1280 °C hőmérséklet-tartományban kalcinálták, hogy a Hali-rendszerű elektrolizáló kádakban alkalmazható timföldet kapjanak. Az ACH kalcinálásakor felszabaduló HCl-gázt a szennyezett lúgba vezették vissza, és ezt az érc lúgozásánál használták fel. Az egyszer kristályosított, valamint az újrakristályosított ACH és összehasonlításképpen a Bayer-timföld szennyezőanyag-koncentrációit az I. táblázatban mutatjuk be. I. táblázat Az egyszer kristályosított, valamint az újra kristályosított ACH és a Buyer-timföld szennyezőanyag koncentrációinak összehasonlítása Szennyező Egyszer Újra kristályosított kristályosított ACH ACH’ koncentrációk tömeg%-ban Bayertimföld PA 0,024 0,0009 0,0001 MgO 0,013 0,0009 0.002 Cr,0, 0,004 0,00024-0,002 MnO 0,0014 0,0009 0,002 VA 0,0005 0,0005 0,002 TiO, 0,0005 0,0005 0,005 K,0 0,0038 0,0009 0,005 NiO 0,005 0,005 0,005 CuO .0,0014 0,0014 0,01 Fe A 0.013 0,018 0,015 SiÖ, 0,004 0,002 0,015 ZnÖ 00,009 0,0015 0,02 CaO 0,004 0,004 0,04 Na.O 0,0028 0,0014 0,4 Az ACH szennyezőanyag koncentrációit tőmeg%-ban Al .O, mennyiségére számolva adtuk meg: Az I. táblázatból láthatjuk, hogy az egyszer kristályosított ACH-ot kalcinálva nagyobb P2Os-, MgO- és Cr,0,-tartalmú timföld állítható elő, mint a Bayer-eljárásnál, ami nem megengedett a Hali-rendszerű elektrolizáló kádaknál. A legkritikusabb a P,05-tartalom, mert jól ismert tény, hogy az alumínium elektrolízisénél a Hali-rendszerű elektrolizáló kádak árarnhatásfoka minden 0,01 tómeg%-nyi foszforkoncentrációnál 1%-kal csökken. A kalcínált, újra kristályosított ACH-ból megfelelő minőségű timföldet lehet előállítani a Hali-rendszerű elektrolizáló kádak számára, de az újra kristályosítás magasabb beruházási költségeket és energiafelhasználást igényel. Vizsgálataink során felismertük, hogy az egyszer kristályosított ACH-ból olyan vízmentes alumíniumklór időt lehet előállítani, amely, bár tartalmaz foszfort, de az nem káros az elektrolízis műveletére. A szóban forgó eljárásnál a kristályos ACH-termék kalcinálással, azaz termikusán elbontható aktív alumínium-tartalmú anyagra és sósav-vízgőz rendszerre 200 °C és 450 °C közötti hőmérséklet-tartományban, a korábbi irodalmakban leírtak szerint. Ä meghatározó bomlási reakció a következő: Hő + 2AICl3 • 6H20-> Al203(H )Cl6y • H20 + szilárd szilárd + (9 + 3y - x)H20 + 6(1 - y)HCl (1) gáz 190.913 5 10 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
