CH102272A - Procédé et appareil pour la fabrication du nitrure d'aluminium. - Google Patents

Procédé et appareil pour la fabrication du nitrure d'aluminium.

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CH102272A
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  Procédé et appareil pour la fabrication du nitrure d'aluminium.    La fabrication du nitrure d'aluminium,  qui avait suscité de grands espoirs, il y a  quelques années, n'a pas pu être réalisée  industriellement jusqu'à présent.  



  L'insuccès des différents procédés brevetés  jusqu'à ce jour provient, d'une part, de ce  que les dispositifs de chauffage électrique  adoptés (chauffage direct par résistance ou  par arcs électriques aménagés dans la cham  bre de réaction) donnaient lieu à des diffi  cultés rendant une marche industrielle précaire  d'autre part, à ce que dans la mise en     #u-          vre    de ces procédés, il n'a pas été générale  ment tenu suffisamment compte des causes  qui provoquent la rétrogradation du nitrure  d'aluminium.  



  Des travaux de     Frankel    il résulte que       l'azoturation    d'un mélange d'alumine et de  charbon est une réaction réversible.'  La quantité d'azote fixée est d'autant  plus forte que la teneur en oxyde de carbone  dans la phase gazeuse est plus basse et que  la température est plus élevée. La tolérance  pour l'oxyde de carbone croît donc avec la  température, mais par suite de la réversibilité    de la réaction, le nitrure formé rétrograde  s'il se trouve ensuite transporté dans une  zone moins chaude.  



  La présence du fer, qui agit comme cata  lyseur, accroît la vitesse de réaction dans  un sens comme dans l'autre. Le nitrure       d'aluminium    est stable par contre dans l'azote  pur â toutes les températures, même celle  de     l'arc.     



  La présente invention concerne un pro  cédé et un appareil pour la fabrication de  nitrure d'aluminium par     azoturation    d'un mé  lange de charbon et d'une matière alumineuse  telle que par     éxemple    l'alumine., la bauxite  etc. Ce procédé, dans lequel la masse traitée  se déplace à travers la chambre de réaction,  ne présente pas les inconvénients des pro  cédés antérieurs en ce qui concerne le mode  de chauffage et satisfait d'autre part entiè  rement aux conditions imposées par la nature  particulière de la réaction, tel qu'il vient  d'être exposé. .  



  Il est caractérisé:     -          1     Par le fait que la production de cha  leur nécessaire à la réaction a lieu par un      dispositif de chauffage électrique qui se trouve  en dehors de la chambre de réaction;       2         En    ce que la concentration de l'azote  dans la phase gazeuse, ainsi que la tempé  rature s'élèvent d'une manière continue dans  la chambre de réaction en direction de la  progression des matières solides, de telle sorte  que la masse à traiter au fur et à mesure  de sa progression et de l'accroissement de sa  teneur en azote, est soumise à des conditions  de plus -en plus favorables à la     fixation    de  l'azote en vue que toute rétrogradation du  nitrure formé se trouve évitée.  



  Le dessin annexé représente, à titre  d'exemple, en coupe longitudinale, un appa  reil servant à la mise en     oeuvre    du procédé.  



  0     figure        tu)    cylindre tournant, légèrement  incliné, servant de     chambre    de réaction. Il  est muni d'un revêtement réfractaire. A la  base inférieure de ce cylindre débouche l'extré  mité d'un four à arc à haute tension B.  



  Le cylindre 0 est relié par un couloir C  à un deuxième cylindre     R        tournant    et incliné,  situé à un niveau inférieur et servant de  refroidisseur au nitrure.  



  Un ventilateur     V    insuffle de l'azote dans  le cylindre refroidisseur     Ii.    Le gaz, après  avoir traversé ce cylindre, gagne par la con  duite<I>H</I> le four à arc<I>B.</I>  



       Eventuellement,    avant d'être introduite  dans le four à arc, la masse gazeuse déjà  partiellement réchauffée par le passage sur  le nitrure chaud, peut être portée à une     terrr-          pérature    plus élevée en la faisant circuler  dans un four à récupération de chaleur chauffé  par l'oxyde de carbone dégagé par la réac  tion.  



  La masse gazeuse portée à très haute  température par le passage dans le four à  arc à flamme B pénètre à l'extrémité infé  rieure du cylindre 0 où elle entre en réac  tion avec les matières premières solides,  alumine ou     matières        alumineuses,    de la bauxite,  par exemple, et charbon. Celles-ci sont intro  duites à l'extrémité opposée du cylindre par  l'entonnoir     .B.    Elles progressent d'une façon  continue vers le bas sous     l'effet    de la rota  tion du cylindre.

      Dans la partie supérieure les matières  premières solides se     réchauffent    au contact  des gaz qui circulent en sens inverse.     Ceux-          ci,    après avoir cédé leur chaleur sensible  aux matières solides, s'engagent dans le con  duit T. Ils sont recueillis pour être brûlés  en vue d'utiliser l'oxyde de carbone qu'ils  contiennent et de récupérer éventuellement  l'azote, ainsi qu'il sera expliqué plus loin.  



  Lorsque les matières premières solides,  par suite<B>dé</B> leur progression, arrivent dans  une région oit la température atteint environ  1500 , elles commencent à entrer en réaction  avec l'azote. La réaction se poursuit     ensuite     régulièrement et d'une façon progressive, la  température s'élevant continuellement et la       concentration    de l'azote augmentant, celle de  l'oxyde de carbone diminuant à mesure que  le mélange     s'achemine    vers le bas. Les con  ditions optima sont réalisées à l'extrémité  inférieure du cylindre. La masse, après l'avoir  atteint, échappe brusquement à l'action des  gaz à haute     température    sortant du four à  arc.

   Le nitrure tombe dans le couloir verti  cal C, glissé sur le     plan    incliné P disposé à  l'extrémité     inférieure    du couloir et pénètre  ainsi dans le cylindre refroidisseur B, oit il  est immédiatement refroidi par l'azote froid.  Il est finalement recueilli dans un collecteur K.  



  Le mode opératoire qui vient d'être décrit  réalise toutes les conditions exigées pour  obtenir une     azoturation    rationnelle et métho  dique et exclure toute cause pouvant déter  miner la rétrogradation du nitrure formé.  D'autre part, il est aisé de se rendre compte  que par ce     procédé    on obtient non seulement  l'utilisation rationnelle de l'énergie thermique,  mais encore qu'il permet la suppression des  inconvénients inhérents aux modes de chauf  fage préconisés     antérieurement.     



  Divers dispositifs     pour    la transformation  de     l'énergie    électrique en énergie thermique  par le jaillissement d'arcs à haute tension à  travers une masse gazeuse ont été mis au  point pour la fabrication de l'acide     nitrique,     et peuvent être adoptés pour ce procédé.     Leur     construction dans ce cas s'en trouve d'ailleurs  facilitée du fait que travaillant dans une at-      mosphère neutre, on peut employer un revê  tement en charbon qui résiste à toutes les  températures.  



  Ce processus permet de réaliser une  chauffe uniforme comparable à celle donnée  par un gazogène, mais d'une     température    bien  plus élevée. Toute surchauffe locale est évitée,  tandis que par le chauffage électrique par  résistance ou par arc agissant par contact  ou par rayonnement sur la masse, il se pro  duit inévitablement des écarts très considé  rables de température entre les différents points  de la masse, lorsqu'il s'agit de porter à haute       température    des matières solides, peu conduc  trices, ne devant pas être fondues.  



  Il en résulte des collages empêchant une  marche continue, ainsi que la détérioration  du revêtement du four.  



  Le procédé qui vient d'être décrit se dis  tingue nettement des procédés antérieurs qui  prévoyaient éventuellement le passage de  l'azote dans un arc. Les buts visés diffèrent  complètement.  



  Dans un de ces procédés on préconisait  le passage de l'azote dans l'arc par des élec  trodes creuses ou entre l'arc et le mélange,  dans le but de faciliter l'accès de l'azote au  mélange, l'arc à basse tension, générateur de  la chaleur se trouvant au-dessus du mélange  qu'il chauffe par rayonnement.  



  Dans un autre procédé on envisageait  par le passage de l'azote à travers un arc  ou une résistance électrique un réchauffage  préalable de l'azote; le mélange de gaz et  des matières solides étant soumis ensuite à  l'action d'un arc dans la chambre de réaction.  



  Dans ces deux procédés, le dispositif de       chauffage    est aménagé dans la chambre de  réaction. D'autre part, on se rend également  facilement compte que dans l'un comme dans  l'autre de ces procédés les matières à traiter  ne sont pas soumises à une azoturation mé  thodique.  



  Les matières solides progressent en effet  dans le même sens que le courant gazeux;  en fin d'opération la masse se trouve par  suite être en contact avec le mélange gazeux  gazeux  à haute teneur en oxyde de carbone résul-    tant de la réaction, d'où rétrogradation du  nitrure. Cet inconvénient est évité par les  dispositions suivant l'invention.  



  Jusqu'à présent il n'avait été envisagé  comme source d'azote pour la fabrication du  nitrure d'aluminium que le gaz de gazogène  ou l'azote obtenu par la, liquéfaction de l'air.  



  Il n'avait pas été remarqué qu'il était  possible de se procurer à peu de frais l'azote  nécessaire en utilisant à cette fin l'oxyde de  carbone dégagé parla réduction de l'alumine.  D'après la réaction  A1203 + 3C + N2 = AlêNê = 3C0,  il se dégage 3 volumes d'oxyde de carbone  pour 1 volume d'azote qui est absorbé.  



  La' combustion de ces 3 volumes de CO  nécessite     11/z    volume d'oxygène; suivant la  réaction  3C0     +        3/2        02.=        3C02.     



  Cette quantité d'oxygène est contenue  dans environ     71/2    volumes d'air. II s'ensuit  que pour chaque volume d'azote fixé par l'alu  mine, on obtient 3 volumes d'oxyde de car  bone qui, après combustion avec de l'air,  donne un mélange gazeux contenant 3 vo  lumes d'acide carbonique, et 5 1/2 volumes  d'azote.  



  Il suffit donc d'extraire l'acide carbonique  d'une partie de ce mélange gazeux pour se  procurer tout l'azote nécessaire à la fabrica  tion du nitrure d'alumine.  



  L'extraction de l'acide     carbonique    d'un  mélange gazeux est une opération industrielle  courante qui est réalisée par     différents    moyens.  On peut, par exemple, absorber l'acide carbo  nique par de l'ammoniaque. Cette opération  peut être avantageusement combinée avec  celle de la transformation en urée de l'am  moniaque provenant de la décomposition du  nitrure d'aluminium. On obtient ainsi à la  fois l'acide carbonique nécessaire à la trans  formation de l'ammoniaque en urée et l'azote  nécessaire à     l'azoturation.  

Claims (1)

  1. REVENDICATION I: Procédé pour la fabrication du nitrure d'aluminium par azoturation d'un mélange de matières alumineuses et de charbon dans un four comportant une chambre de réaction dans laquelle se déplace la masse à traiter, caractérisé en ce que la production de la chaleur nécessaire à la réaction a lieu par un dispositif de chauffage électrique qui se trouve en dehors de la chambre de réaction, et en ce que la concentration de l'azote dans la phase gazeuse, ainsi que la température, s'élèvent d'une manière continue dans la chambre de réaction en direction de la pro gression des matières solides, de telle sorte que la masse à traiter, au fur et à mesure de sa progression dans la chambre de réac tion et de l'accroissement de sa teneur en azote,
    est soumise à des conditions de plus en plus favorables à la fixation de l'azote; en vue que toute rétrogradation du nitrure formé se trouve évitée. SOUS-REVENDICATIONS 1 Procédé selon la revendication I, dans le quel on utilise le gaz issu de la réaction et contenant de l'oxyde de carbone, en vue de la préparation de l'azote nécessaire à l'azoturation, cette opération étant réalisée par la combustion de l'oxyde de carbone par addition d'air au mélange gazeux et extraction de l'acide carbonique résultant. 2 Procédé selon la revendication I et la sous- revendication 1, dans lequel on absorbe le gaz carbonique par de l'ammoniaque résul tant de la décomposition du nitrure d'alu minium.
    REVENDICATION II: Appareil pour la mise cri ceuvre du pro cédé selon la revendication I, caractérisé par un cylindre incliné rotatif et destiné à rece voir à l'extrémité supérieure les matières premières solides, et dont l'extrémitéinférieure est combinée avec un four à arc à haute tension, qui est relié à un deuxième cylindre rotatif servant de refroidisseur au nitrure d'aluminium formé et de réchauffeur à l'azote destiné à être insufflé dans le four à arc.
CH102272D 1921-11-14 1922-11-10 Procédé et appareil pour la fabrication du nitrure d'aluminium. CH102272A (fr)

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