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Verfahren zur Herstellung von Aluminium aus aluminiumhaltigem Material
durch Subhalogenid-Destillation Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
von Aluminium aus aluminiumhaltigem Material durch Subhalogenid-Destillation. Dabei
wird eine aluminiumhaltige Schmelze bei einer Temperatur zwischen 1000 und 1400°
C mit Aluminiumtrihalogenid zur Erzeugung von Aluminiummonohalogenid in Berührung
gebracht, das von dem aluminiumhaltigen Material abgeleitet und beim Abkühlen unter
Abscheidung von Aluminium zersetzt wird.
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Bei diesem Verfahren spielt sich bekanntlich eine endotherme Reaktion
zwischen dem Aluminium des aluminiumhaltigen Materials und dem gasförmigen Aluminiumtrihalogenid
gemäß der folgenden chemischen Gleichung ab:
In dieser Gleichung bedeutet X ein Halogenatom. Das gasförmige Aluminiumsubhalogenid
wird in einer von der Reaktionszone getrennten Zone gekühlt, die vorzugsweise auf
einer zwischen 700 und 800° C liegenden Temperatur gehalten wird. Dabei zerfällt
das Aluminiummonohalogenid in metallisches Aluminium und Aluminiumtrihalogenid und
man erhält das metallische Aluminium als im wesentlichen reine Metallschmelze. Das
Aluminiumtrihalogenid wird zweckmäßigerweise wieder in das Verfahren eingeführt,
um zusätzliches Aluminiummonohalogenid zu erzeugen.
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In beiden Verfahrensstufen, d. h. bei der Erzeugung des Aluminiumsubhalogenids
und bei seiner Disproportionierung in Aluminium und Aluminiumtrihalogenid liegt
eine heiße Metallschmelze vor, deren Behandlung wegen ihrer hohen Temperatur und
Agressivität schwierig ist. Man verwendet daher für die Reaktionsbehälter Leitungen
und die übrigen mit der Schmelze in Berührung kommenden Apparaturen feuerfeste Materialien,
die von den Reaktionspartnern nicht oder möglichst wenig angegriffen werden.
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Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Herstellung von Aluminium
aus aluminiumhaltigem Material durch Subhalogenid-Destillation bekanntgeworden.
So beschreibt beispielsweise die USA.-Patentschrift 2 914 398 ein Aluminiumrückgewinnungsverfahren,
bei welchem ein gasförmiges Gemisch aus Aluminiumtrihalogenid-Aluminiummonohalogenid
unter Abkühlung und Abscheidung von metallischem Aluminium zersetzt wird. Dabei
werden kleine Aluminiumtröpfchen aus einer Schmelze aus gereinigtem Aluminium herausgeschleudert,
die auf einer niedrigeren Temperatur als der des in dem Reaktionsbehälter einströmenden
Gases gehalten wird. Die Aluminiumtröpfchen sollen dabei Hitze von dem eingeleiteten
Gas absorbieren, um das Aluminiummonohalogenid zu zersetzen und um Keime für die
Niederschlagung des Aluminiummetalls zu bilden. Da bei diesem bekannten Verfahren
eine große Wärmemenge infolge der exothermen Zersetzung von Aluminiummonohalogenid
frei wird, muß eine Kühlvorrichtung vorgesehen sein, um die Temperatur der Aluminiumschmelze
auf einem geeigneten niedrigen Wert zu halten. Dabei folgt zwangläufig, daß man
zur Erzeugung der Metallschmelze bei dem bekannten Verfahren gereinigtes Aluminium
verwenden muß.
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Weder das bekannte Verfahren nach der USA.-Patentschrift 2 914 398
noch andere bekannte Verfahren ließen sich bisher zur Raffinierung von flüssigem
Aluminium praktisch in großtechnischem Maßstab wirtschaftlich durchführen.
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Es ist daher das Ziel der Erfindung, ein Verfahren der beschriebenen
Art zur Gewinnung von Aluminium aus aluminiumhaltigem Material durch Subhalogenid-Destillation
zu schaffen, welches die Mängel der bekannten Verfahren nicht aufweist und sich
verfahrenstechnisch einfach durchführen und steuern läßt. Erfindungsgemäß wird dieses
Ziel mit einem
Verfahren erreicht, welches dadurch gekennzeichnet
ist, daß in der Kontaktzone einer aluminiumhaltigen Schmelze Wärme zugeführt wird,
um sie auf der Reaktionstemperatur zu halten, und daß ein Strom feiner Tröpfchen
aus dieser Schmelze erzeugt und in einen darüber gelegenen Dampfraum bewegt wird,
wo die Metalltröpfchen in Berührung mit einem Strom gasförmigen Aluminiumtrihalogenid
zur Erzeugung von Aluminiummonohalogenid gebracht werden, und daß reines Aluminium
kontinuierlich aus der aluminiumhaltigen Schmelze abgezogen wird.
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Zweckmäßigerweise verwendet man bei der Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens Aluminiumtrichlorid als Aluminiumtrihalogenid und beheizt die aluminiumhaltige
Schmelze in der Kontaktzone elektrisch, beispielsweise mittels eines zwischen der
Schmelze und einer über der Schmelzbadoberfläche angeordneten Elektrode gezogenen
elektrischen Lichtbogens. Die Heizung der Schmelze kann jedoch auch auf beliebige
andere Weise erfolgen.
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Der Unterschied zwischen dem eingangs beschriebenen bekannten Verfahren
nach der USA.-Patentschrift 2 914 398 und dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt
einmal darin, daß bei letzterem von einer Metallschmelze ausgegangen werden kann,
die nicht ausschließlich feines Aluminium enthalten muß und aus welchem man das
reine Aluminium gewinnen möchte. Auch befinden sich die Aluminiumtröpfchen beim
erfindungsgemäßen Verfahren auf einer wesentlich höheren Temperatur als bei dem
bekannten Verfahren, wo sie dazu dienen, den hereinkommenden Gasstrom zu kühlen,
während ihre Funktion beim erfindungsgemäßen Verfahren die ist, eine größere Oberfläche
zu schaffen, mit welcher der in den Reaktionsraum eintretende Gasstrom aus Aluminiumtrihalogenid
unter Extraktion des Aluminiumgehalts der Tröpfchen reagieren kann. Der dritte bereits
obenerwähnte Unterschied zwischen den beiden Verfahren besteht schließlich darin,
daß beim erfindungsgemäßen Verfahren die unreines Aluminium enthaltende Metallschmelze
so weit erhitzt werden muß, um das Metall auf der erforderlichen Umsetzungstemperatur
für die Reaktion mit dem Aluminiumtrihalogenidgasstrom zu halten, während bei dem
bekannten Verfahren die aus reinem Aluminium bestehende Metallschmelze umgekehrt
gekühlt werden muß, um die beschriebene Wirkung auf den Gasstrom ausüben zu können.
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Man hat festgestellt, daß eine hochwirksame direkte Berührung bei
hoher Temperatur zwischen dem geschmolzenen aluminiumhaltigen Material und dem gasförmigen
Aluminiumtrihalogenid innerhalb der Kontaktzone in der Weise erreicht werden kann,
daß man einen Sprühregen von Tröpfchen des geschmolzenen Metalls aus der Schmelze
des aluminiumhaltigen Materials in den darüber befindlichen Dampfraum schleudert.
Die Tröpfchen des geschmolzenen Metalls bieten dem gasförmigen Aluminiumtrihalogenid
eine sehr große Oberfläche dar bei einem hohen Verhältnis der Oberfläche zu dem
Einheitsgewicht bzw. der Gewichtseinheit des Metalls, wodurch die chemische Reaktion
zwischen dem Aluminiumtrihalogenid und dem Aluminium der Metallschmelze sehr gefördert
wird.
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Für das Umherschleudern der Tröpfchen des geschmolzenen Metalls kann
man verschiedene Vorrichtungen verwenden. Insbesondere eignet sich hierfür ein drehbar
angebrachter Propeller, der teilweise in die Metallschmelze eintaucht und bei seiner
Drehung einen Sprühregen aus den Tröpfchen des geschmolzenen Metalls erzeugt.
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Wenn der Aluminiumgehalt der Metallschmelze innerhalb der Kontaktzone
erschöpft ist, wird zusätzliches frisches aluminiumhaltiges Material, z. B. bei
der Temperatur der Reaktion geschmolzener Schrott, in die Kontaktzone eingeführt,
um den Aluminiumgehalt der Schmelze zu ergänzen. Wenn die Menge der Verunreinigungen
oder der in dem aluminiumhaltigen Material noch enthaltenen Metalle in der Schmelze
einen bestimmten unerwünschten Anteil überschreitet, wird geschmolzenes Metall aus
der Kontaktzone entweder kontinuierlich oder auch intermittierend abgezogen. Die
Zuführung des für die Schmelze bestimmten aluminiumhaltigen Materials zu der Kontaktzone
erfolgt ebenfalls entweder kontinuierlich oder intermittierend.
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Eine andere geeignete Vorrichtung zur Erzeugung eines Sprühregens
von Tröpfchen geschmolzenen Metalls innerhalb der Kontaktzone ist eine Schraube,
beispielsweise in der Form eines Zylinders mit schraubenförmig darum gewundenen
Streifen, welche teilweise in die Metallschmelze eintaucht. Bei der Drehung der
Schraube wird das geschmolzene Metall aus der Schmelze gehoben und durch dieselbe
emporgeschleudert, wobei es in feine Tröpfchen verteilt wird.
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Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich
aus der Beschreibung der Zeichnung, in der ein Blockschaltbild der Verfahrensführung
gemäß der Erfindung sowie einige Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens dargestellt sind.
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F i g. 1 zeigt ein Blockschaltbild zur Erläuterung des erfindungsgemäßen
Verfahrens; F i g. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt durch eine Vorrichtung, die
die direkte Berührung zwischen dem geschmolzenen aluminiumhaltigen Material und
einem Aluminiumtrihalogenidgasstrom ermöglicht; F i g. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform
der in F i g. 2 gezeigten Vorrichtung; F i g. 4 zeigt eine Draufsicht auf ein drittes
Ausführungsbeispiel der in den F i g. 2 und 3 gezeigten Vorrichtungen; F i g. 5
ist ein Schnitt nach der Linie 5-5 in F i g. 4.
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Die in den F i g. 2 bis 5 gezeigten Vorrichtungen zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen lediglich zur Veranschaulichung der Durchführbarkeit
des erfindungsgemäßen Verfahrens und sind nicht Gegenstand der Erfindung.
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Bei dem in F i g. 1 gezeigten Reaktionsschema wird das Aluminiumsubhalogenid
im Reaktionsgefäß 10 erzeugt, in dem sich eine aluminiumhaltige Metallschmelze,
z. B. aus Aluminiumschrott, befindet. Im Reaktionsgefäß 10 wird eine Betriebstemperatur
im Bereich von etwa 1000 bis 1400° C bei Aufrechterhaltung eines angemessenen Drucks
eingestellt. Unter angemessenem Druck wird sowohl Normaldruck als auch Unter- oder
Überdruck in einem Bereich von etwa 15 bis 1500 mm Hg-Säule verstanden. Die Heizung
der Metallschmelze 11 erfolgt mittels der Heizvorrichtung 12. Ein Aluminiumtrichloridgasstrom,
der bereits außerhalb des Reaktionsbehälters 10 etwa auf Reaktionstemperatur
vorerhitzt
wurde, wird auf einer in der Zeichnung nicht dargestellten Quelle über die Leitung
14
dem Reaktionsgefäß 10 zugeführt, in welchem er mit einem feinen
Sprühregen bzw. mit feinverteilten Tröpfchen der Metallschmelze in Berührung gebracht
wird, wobei dieser Sprühregen durch geeignete, hier nicht dargestellte Vorrichtungen
aus der Metallschmelze 11 erzeugt wird.
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Bei der Berührung des gasförmigen Aluminiumtrichlorids mit dem Aluminium
des geschmolzenen Metalls bildet sich bei der hohen Temperatur in dem Reaktionsgefäß
10 gasförmiges Aluminiummonochlorid. Von Zeit zu Zeit wird das als Einsatz
verwendete aluminiumhaltige Material dem Reaktionsgefäß 10 über die Leitung
15 in fester oder in geschmolzener Form zugeführt zwecks Auflösung in der
Schmelze 11 oder Beimischung zu derselben. Verbrauchtes aluminiumarmes Metall
wird aus dem Reaktionsgefäß 10 über die Leitung 16 abgezogen.
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Das innerhalb des Reaktionsgefäßes 10 erzeugte gasförmige Aluminiummonochlorid
strömt durch die Rohrleitung 18 ab und gelangt in einen Zersetzer
19,
wo die Temperatur des Aluminiummonochlorid enthaltenden Gasgemisches auf
eine Temperatur herabgesetzt wird, die wesentlich unter der Betriebstemperatur des
Reaktionsgefäßes 10 liegt. Die Temperatur in dem Zersetzer 19 liegt
vorzugsweise ein wenig über dem Schmelzpunkt von Aluminium, z. B. im Bereich von
700 bis 800° C. Beim Abkühlen auf eine Temperatur innerhalb dieses Bereiches zersetzt
sich das gasförmige Aluminiummonochlorid in metallisches Aluminium, welches in dem
Zersetzer 19 erstarrt, und gasförmiges Aluminiumtrichlorid, welches weiterströmt.
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Das gasförmige Aluminiummonochlorid wird in dem Zersetzer 19 gekühlt,
indem es in Berührung mit einer Schmelze 20 von im wesentlichen reinem Aluminium,
welche durch eine Kühlvorrichtung 21 auf der gewünschten Betriebstemperatur gehalten
wird, gebracht wird, und zwar vorzugsweise in der Weise, daß eine direkte innige
Wärmeaustauschberührung mit einem Sprühregen von Tröpfchen geschmolzenen Aluminiums
erfolgt, der durch geeignete, hier nicht dargestellte Mittel aus einer Schmelze
20 dieses Metalls erzeugt wird. Bei der Berührung des heißen gasförmigen Monochlorids
mit den feinverteilten Tröpfchen geschmolzenen Aluminiums erfolgt eine sehr wirksame
rasche Abkühlung des gasförmigen Aluminiummonochlorids, wobei metallisches Aluminium
und gasföhniges Aluminiumtrichlorid gebildet werden. Das dabei gebildete Aluminium
kondensiert zu Tröpfchen und gelangt in die Aluminiumschmelze 20, aus der es von
Zeit zu Zeit durch die Leitung 22 abgezogen wird. Das während der Zersetzung
des Aluminiummonochlorids gebildete gasförmige Aluminiumtrichlorid strömt durch
die Leitung 24 ab und gelangt durch die Leitung 14 wieder in das Reaktionsgefäß
10, wo es mit zusätzlichem Einsatzmaterial bzw. aluminiumhaltigem Material in Berührung
kommt.
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Der Zersetzer 19 kann bei dem Druck der Atmosphäre, mit einem Unterdruck
oder auch mit einem überdruck in Betrieb gehalten werden, etwa bei einem Druck im
Bereich von 15 bis 1500 mm Hg-Säule absolut. Steht das Redaktionsgefäß 10 in Betrieb
unter Atmosphärendruck, dann sollte auch der Zersetzer 19 bei Atmosphärendruck oder
mit einem Unterdruck betrieben werden. In der Regel liegt der Betriebsdruck im Zersetzer
19 etwas unter dem Druck in dem Reaktionsgefäß 10, mindestens aber um 10
mm Hg-Säule niedriger als der Betriebsdruck innerhalb des Reaktionsgefäßes
10.
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Obwohl bei der Ausführungsform der Erfindung nach F i g. 1 das in
dem Reaktionsgefäß 10 erzeugte gasförmige Aluminiummonochlorid durch die
Berührung mit verhältnismäßig kühlem, geschmolzenem, im wesentlichen reinem Aluminium
abgekühlt wird, können doch auch andere Mittel zur Abkühlung des gasförmigen Aluminiummonochlorids
verwendet werden, unter anderem gasgekühlte Oberflächenkondensatoren, welche die
Temperatur des gasförmigen Aluminiummonochlorids so weit herabsetzen, daß dessen
Zersetzung in metallisches Aluminium und gasföhniges Aluminiumtrichlorid erfolgt.
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Die F i g. 2 der Zeichnungen zeigt in etwas schematischer Form eine
Vorrichtung, die man als das Reaktionsgefäß 10 in F i g. 1 verwenden könnte.
Das als Ganzes mit der Zahl 29 gekennzeichnete Reaktionsgefäß ist von einem
Stahlmantel 30 umgeben, welcher an der Innenseite mit einer feuerfesten Auskleidung
31 versehen ist. Für diese Auskleidung verwendet man einen feuerfesten Stoff, der
in seiner chemischen Zusammensetzung für den betreffenden Zweck geeignet sein muß
und bei den Betriebstemperaturen dem Angriff geschmolzenen Aluminiums sowie der
Aluminiumhalogenide widersteht, z. B. Kohle, Graphit, Tonerde und Aluminiumoxyde
enthaltende Stoffe. Das Reaktionsgefäß nach F i g. 2 ist so konstruiert, daß es
in großes Volumen geschmolzenen aluminiumhaltigen Materials 32 aufnehmen kann, und
zwar etwa bis zu dem Schmelzbadspiegel 34, so daß innerhalb des Reaktionsgefäßes
über der Schmelze ein Dampfraum 35 verbleibt.
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Das Reaktionsgefäß 29 ist mit einem Gaseinlaß 36 sowie mit einem Gasauslaß
38 und ebenso mit hier nicht dargestellten Mitteln versehen, um das Einsatzmaterial
bzw. das zur Reinigung bestimmte aluminiumhaltige Material kontinuierlich oder intermittierend
zuzuführen. Der Auslaß 39 dient zur Entnahme des verbrauchten geschmolzenen Metalls.
Die Elektroden 40 a und 40 b, vorzugsweise aus Graphit oder aus einem sonstigen
chemisch widerstandsfähigen, elektrisch leitenden Stoff, werden innerhalb des Reaktionsgefäßes
29 angeordnet, so daß zwischen der Elektrode 40a und der Schmelze 32 ein elektrischer
Lichtbogen 41 gezogen werden kann, welcher dazu dient, die Schmelze 32 auf die gewünschte
Reaktionstemperatur zu bringen und dieselbe auf dieser Temperatur zu halten.
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Ein rotierender Sprühpropeller 42 ist an einer Welle 44 befestigt,
welche durch hier nicht dargestellte geeignete Dichtungsmittel bzw. ein Lager in
dem schrägen Dachteil 45 in das Reaktionsgefäß 29 hineinragt. Mit dem Propeller
42 verfügt man über ein Mittel, um Tröpfchen des geschmolzenen Metalls aus
der Schmelze
32 in den Dampfraum
35 zu schleudern, so daß man ausgedehnte
Flächen des geschmolzenen Metalls bekommt, an denen die Reaktion des Metalls mit
dem Aluminiumtrihalogenid erfolgen kann, wobei das letztere durch Wärmeaustausch
erhitzt wird. Der Propeller 42 taucht hierbei teilweise in die Schmelze
32 ein, so daß bei der dauernd hohen Drehzahl der Welle
44 und des
Propelles 42 innerhalb des Reaktionsgefäßes 29 ein
| Sprühregen aus Tröpfchen des geschmolzenen Me- |
| talls erzeugt und unterhalten wird. Der Propeller 42 |
| ist zu diesem Zweck z. B. mit Schaufeln versehen, |
| um den gewünschten Sprühregen aus Tröpfchen des |
| geschmolzenen Metalls in den Dampfraum 35 zu |
| schleudern. Propeller 42 und Welle 44 sind aus |
| einem Werkstoff gebaut oder mit demselben über- |
| zogen, welcher gegenüber dem geschmolzenen Me- |
| tall und den gasförmigen Stoffen innerhalb des Re- |
| aktionsgefäßes 29 weitgehend beständig ist. Zu den |
| geeigneten Baustoffen für Propeller 42 und Welle 44 |
| gehören Graphit, Bornitrid, Siliciumcarbid und |
| Siliciumnitrid. |
| Falls es gewünscht wird, kann man das Reaktions- |
| gefäß 29 mit der in gestrichelten Linien dargestellten |
| Scheidewand 48 versehen, wodurch das Reaktions- |
| gefäß 29 in zwei Zonen unterteilt wird, nämlich in |
| die Aufheizzone 49a und die Kontaktzone 49b. In |
| einem solchen Falle wird der Gaseinlaß 36 an eine |
| Stelle links von der Scheidewand 48 verlegt. Die |
| Scheidewand 48 erstreckt sich innerhalb des Re- |
| aktionsgesäßes 29 abwärts in das geschmolzene Me- |
| tall hinein, so daß der Sprühregen aus den Tröpf- |
| chen des geschmolzenen Metalls auf den Dampf- |
| raum 35 innerhalb der Kontaktzone 49b beschränkt |
| bleibt. Die Elektrode 40a ist vor der Berührung mit |
| dem Sprühregen geschmolzenen Metalls wirksam |
| abgeschirmt. Demzufolge kann die andere Elektrode |
| - 40b - innerhalb der Kontaktzone 49b ver- |
| bleiben, wob ( dieselbe vollständig in die Metall- |
| schmelze 32-eintaucht, oder man kann dieselbe in |
| der Aufheizzone 49a anordnen, wo sie in die |
| Schmelze 32 eintaucht. Bei dieser Anordnung der |
| feuerfesten Scheidewand 48 innerhalb des Re- |
| aktionsgefäßes 29 kann das geschmolzene Metall frei |
| von der Aufheizzone 49a in die Kontaktzone 49b |
| fließen, unterstützt von dem Propeller 42, welcher |
| das geschmolzene Metall in Umlauf bringt. |
| Für die Zuführung der Wärme zu der Metall- |
| schmelze innerhalb des Reaktionsgefäßes 29 kann |
| man auch jede andere geeignete Vorrichtung ver- |
| wenden, wie die Wärme abstrahlende elektrische |
| Heizvorrichtungen, z. B. elektrische Widerstands- |
| heizelemente. |
Innerhalb der Aufheizzone 49a kann man eine Atmosphäre eines inerten Gases, wie
Argon oder Helium, unter einem geeigneten Druck aufrechterhalten, um das Ausmaß
der Bildung von A14c, an den darin befindlichen Graphitelektroden oder Widerstandselementen
herabzusetzen. Die Scheidewand
48 kann mit einer in geeigneter Weise abgeschirmten
Öffnung versehen werden, welche die Kontaktzone
49b mit der Aufheizzone 49a
verbindet, um den Druck in dem Dampfraum 35 in dem ganzen Reaktionsgefäß
29 auf der gleichen Höhe zu halten.
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F i g. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung
einer Kontaktreaktion zwischen einem gasförmigen Aluminiumtrihalogenid, wie Aluminiumtrichlorid,
und einem geschmolzenen aluminiumhaltigen Material. Das als Ganzes mit der Zahl
50 gekennzeichnete Reaktionsgefäß ist mit einem Stahlmantel 51 und mit einer
geeigneten feuerfesten Auskleidung 52 versehen, ferner mit einem Gaseinlaß
54, einem Gasauslaß 55 sowie mit einem Auslaß 56 am Boden für das verbrauchte
Metall. In dem Reaktionsgefäß 50 befindet sich eine Schmelze 58 eines aluminiumhaltigen
Materials, deren Spiegel sich bei 59 befindet. An einer hier nicht dargestellten
drehbaren Welle, die sich in das Reaktionsgefäß 50 hinein erstreckt, ist ein drehbarer,
mit Schaufeln versehener Propeller 60 angebracht, der teilweise in die Schmelze
58 eintaucht.
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Die Scheidewand 61 aus einem geeigneten feuerfesten Stoff erstreckt
sich quer über das Oberteil des Reaktionsgefäßes 50 oberhalb Einlaß 54 und Auslaß
55. Diese Scheidewand 61 bestimmt den Dampfraum 62 innerhalb des Reaktionsgefäßes
50 zwischen dem Spiegel 59 der Metallschmelze 58 und der Scheidewand 61 selbst.
Der verbleibende obere Teil des Reaktionsgefäßes 50 bildet die Aufheizzone
64,
durch deren ganze Länge sich ein elektrisches Heizelement 65 erstreckt.
Die Scheidewand 61 besteht aus einem chemisch widerstandsfähigen feuerfesten Stoff
von hohem Wärmeabstrahlungsvermögen und hoher Wärmeleitfähigkeit, wie mit Siliciumnitrid
gebundenem Siliciumcarbid, so daß die durch das Widerstandselement 65 innerhalb
der Aufheizzone 64 erzeugte Wärme leicht durch die Scheidewand 61 hindurchgeht
und auf den Sprühregen aus den Tröpfchen des geschmolzenen Metalls in dem unteren
Teil des Reaktionsgefäßes übertragen wird. Das elektrische Heizelement 65 ist in
wirksamer Weise vor der Berührung mit den Tröpfchen des geschmolzenen Metalls, die
in den Dampfraum 62 geschleudert werden, geschützt.
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Die F i g. 4 und 5 zeigen eine weitere Ausführungsform, in welcher
das Reaktionsgefäß als Ganzes mit der Zahl 70 gekennzeichnet ist und einen
mit einer feuerfesten Zustellung 72 ausgekleideten Stahlmantel 71 besitzt.
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Der Raum des Reaktionsgefäßes 70 ist in drei Zonen unterteilt, eine
Kontaktzone 74a, eine Aufheizzone 74 b und eine Aufgabezone 74 c. Die Kontaktzone
74 a ist mit einem Gaseinlaß 75, einem Gasauslaß 76 und einem Auslaß 78 für das
verbrauchte Metall versehen. In dem Reaktionsgefäß 70 befindet sich eine Schmelze
79 eines aluminiumhaltigen Materials, welche den unteren bzw. Bodenteil aller drei
Zonen einnimmt. Das Bezugszeichen 80 bedeutet den Spiegel der Metallschmelze 79
innerhalb des Reaktionsgefäßes 70. Eine Verlängerung des oberen Seitenwandteils
82 nach unten bildet eine Scheidewand 81, welche die Aufheizzone 74b von der Kontaktzone
74 a trennt.
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Die Scheidewand 81 erstreckt sich bis unter den Spiegel 80 der Metallschmelze
79 innerhalb des Reaktionsgefäßes 70, endet aber in genügendem Abstand von dem Boden
des letzteren, um einen reichlichen Durchgangsquerschnitt für den Strom geschmolzenen
Metalls von der Aufheizzone 74b zu der Kontaktzone 74a und umgekehrt längs des Gefäßbodens
frei zu lassen.
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Die Scheidewand 84 in der Verlängerung der unteren Seitenwand 85 erstreckt
sich bis unter den Spiegel 80 der Metallschmelze 79 und endet ebenfalls in einem
beträchtlichen Abstand von dem Boden des Reaktionsgefäßes 70, um einen reichlichen
Durchgangsquerschnitt zwischen der Aufheizzone 74 b und der Aufgabezone 74 c für
den Strom des geschmolzenen Metalls zwischen diesen Abschnitten längs des Gefäßbodens
frei zu lassen.
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Innerhalb der Kontaktzone 74a ist eine Schraubensprühvorrichtung 86
angeordnet, welche bei der Drehung einen Sprühregen aus Tröpfchen des geschmolzenen
Metalls erzeugt. Die elektrischen
Widerstandsheizelemente 88 sind
durch die Scheidewand 81 in wirksamer Weise vor der Berührung mit dem Sprühregen
geschmolzenen Metalls geschützt. Das durch die Heizelemente 88 erhitzte geschmolzene
Metall kann unter der Scheidewand 81 hindurch frei aus der Aufheizzone 74 b in die
Kontaktzone 74 a fließen, was durch die Umlaufbewegung des geschmolzenen Metalls
mittels der Schraubensprühvorrichtung 86 noch gefördert wird.
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Aluminiumhaltiges Material, wie Aluminiumschrott in fester oder in
flüssiger Form, wird der Aufgabezone 74c über den Einlaß 89 stetig oder absatzweise
zugeführt. Das Einsatzmaterial bzw. das aluminiumhaltige Material gelangt in die
Aufheizzone 74 b und von dort in die Kontaktzone 74 a. Falls es gewünscht
wird, kann innerhalb des Dampfraums in der Aufheizzone 74 b eine Atmosphäre eines
inerten Gases aufrechterhalten werden, indem man in diese Zone mittels der Einlaßleitung
90 ein inertes Gas, wie Argon, einführt.