DE69927605T2

DE69927605T2 - Verfahren zur erzeugung von aluminium aus aluminiumoxid via aluminiumsulfidprozess

Info

Publication number: DE69927605T2
Application number: DE69927605T
Authority: DE
Inventors: Heiko Sportel; Wilhelmus Cornelis VERSTRATEN
Original assignee: Corus Aluminium Walzprodukte GmbH
Current assignee: Novelis Koblenz GmbH
Priority date: 1998-12-18
Filing date: 1999-12-17
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2019-12-18
Also published as: JP2003528976A; DE19983811T1; EP1141425B1; CA2355662A1; NO20013011L; NO20013011D0; DE69927605D1; EP1141425A1; CA2355662C; WO2000037691A1; AU761852B2; ES2251257T3; JP4416953B2; NO331582B1; RU2233897C2; ATE305985T1; AU2284500A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Primäraluminium aus Aluminiumoxiderz und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Das am üblichsten verwendete Verfahren zur Herstellung von flüssigem Aluminium aus Aluminiumoxiderz ist das Hall-Heroult-Verfahren, bei welchem Aluminiumoxid durch Elektrolyse aufgeschlossen wird. Bei diesem Verfahren wird Aluminiumoxid kontinuierlich zugeführt und in einem Bad gelöst, das flüssiges Aluminium und geschmolzenen Kryolith enthält, ein Mineral, welches Fluoride von Natrium, Aluminium und Calcium aufweist. Eine Kohlenstoffanode wird in dem Bad aus geschmolzenem Kryolith und Aluminium zugeführt. Die das Bad enthaltende Zelle ist innen mit einer Auskleidung einer leitfähigen Schicht beschichtet, welche der Innenseite zugewandt ist und als Kathode wirkt. Flüssiges Aluminium wird an der Kathode gebildet und am Boden der Zeile gesammelt. Von dort wird es periodisch entfernt.
Das Hall-Heroult-Verfahren hat eine Anzahl von Nachteilen. Ein Nachteil liegt im hohen elektrischen Energieverbrauch. Ein weiterer Nachteil ist die Emission von Fluoriden wie CF₄ und C₂F₆, die als berüchtigte Treibhausgase gelten, sowie die Emission von CO und Schwermetallen. Ebenso ist die gebrauchte Auskleidung der Zelle, die auch als „spent pot lining" (SPL; verbrauchtes Topffutter) bekannt ist, ein umweltunfreundlicher Rest des Hall-Heroult-Verfahrens. Das Hall-Heroult-Verfahren erfordert für eine machbare Produktionskapazität eine große Anzahl von Zellen, die zusammen ein großes Gebiet einnehmen.
Schon vor mehr als hundert Jahren wurde ein alternatives Verfahren untersucht, das Aluminiumsulfid verwendet. Die Untersuchung wurde in den 80igern wieder aufgenommen, allerdings ohne Erfolg, und das Verfahren wurde damals nicht weiter verfolgt.
Die US-Patentschrift 4,265,716 offenbart eine Ausführungsform des Verfahrens auf der Basis von Aluminiumsulfid. In diesem Dokument wird vorgeschlagen, Aluminiumerz, Kohlenstoff und Schwefel enthaltendes Gas bei einer Temperatur zwischen 1300 K und 1500 K zur Reaktion zu bringen, um Aluminiumsulfid und Kohlenmonoxid zu bilden. Das Schwefel enthaltende Gas kann Schwefel in einer oder mehreren Formen umfassen, einschließlich S₂, S₆ und CS₂. Ferner ist erwähnt, dass dann, wenn das Gas wie in CS₂ Kohlenstoff umfasst, es wenigstens einen Teil des Kohlenstoffs ersetzen kann, der ansonsten als Koks oder andere Feststoffe eingebracht wird. Die US 4,265,716 zielt darauf ab, geschmolzenes Aluminiumsulfid zu erhalten. Das geschmolzene Aluminiumsulfid wird dann auf eine Temperatur von etwa 1600 K bis 1800 K erwärmt und dort für eine ausreichende Zeitdauer gehalten, etwa 15 bis 60 Minuten, um die Aufschließung zu geschmolzenem AlS und Schwefelgas zu bewirken. Das geschmolzene AlS wird dann auf eine Temperatur abgekühlt, die ausreicht, um seine Disproportionierung zu Aluminiumsulfid und geschmolzenem Aluminium zu bewirken. Diese Disproportionierung wird im Temperaturbereich von 1200–1370 K durchgeführt.
Die US 1,941,610 betrifft ein Verfahren zum Aufschließen von Erzen mittels heißer Schwefel tragender Dämpfe und die Trennung der verschiedenen Elemente, aus denen das Erz besteht, durch Absitzen, Verdampfung und Kondensation ihrer Schwefelverbindung. Im ersten Schritt des Verfahrens werden Erz, Kohlenstoff und Kohlenstoffdisulfid in eine heiße Reaktionskammer zugeführt, deren Temperatur zwischen 500 und 110°C gehalten wird.
Obwohl die Erfindung der US 4,265,716 1981 veröffentlicht wurde, wurde das offenbarte Verfahren trotz der potentiellen Vorteile des Aluminiumsulfidverfahrens nicht in die Praxis umgesetzt. Offensichtlich hatte sich auf dem Gebiet der Herstellung von Aluminium aus Aluminiumoxid herausgestellt, daß das vorgeschlagene Verfahren nicht machbar War. Tatsächlich haben dies Tests bestätigt, die von den vorliegenden Erfindern durchgeführt wurden. Überraschenderweise wurde herausgefunden, daß das Aluminiumsulfidverfahren, bei welchem Al₂S₃ auf eine neue und erfinderische Weise verwendet werden kann, die durchführbar ist und mit welcher alle Vorteile erhalten werden, die in der US 4,265,716 verfolgt werden. Daneben werden gegenüber der US 4,265,716 zusätzliche Vorteile erhalten.
Diese Vorteile werden mit einem Verfahren erhalten, bei welchem die Umwandlung von Aluminiumoxid in Aluminiumsulfid durchgeführt wird, indem Aluminiumoxid mit einem im wesentlichen gasförmigen CS₂-Gas enthaltenden Reaktanten bei einer Temperatur T_al zur Reaktion gebracht wird, wobei das Aluminiumoxid hauptsächlich γ-Aluminiumoxid wie das aktuelle Aluminiumoxid ist, welches für das Hall-Heroult-Verfahren verwendet wird.
Man fand heraus, daß im Unterschied zu dem, was im Stand der Technik vorgeschlagen wurde, die Reaktionsgeschwindigkeit von γ-Al₂O₃ und CS₂ im Vergleich zur Reaktionsgeschwindigkeit zwischen α-Al₂O₃ und CS₂ sehr hoch ist. Deshalb bietet das Verfahren unserer Erfindung die Möglichkeit, praktische Mengen von Al₂S₃ innerhalb eines praktischen Zeitrahmens zu ergeben. Das Verfahren der Erfindung basiert auf der folgenden Nettoreaktion: 2 Al₂O₃ + 6 CS₂ → 2 Al₂S₃ + 6 CO + 3 S₂ (1)
COS kann als Nebenprodukt gebildet werden.
Tests haben gezeigt, daß die Transformation von γ-Al₂O₃ zu α-Al₂O₃ in einem ziemlich weiten Temperaturbereich stattfindet.
Deshalb kann die Reaktionstemperatur, bei welcher Al₂O₃ in Al₂S₃ umgewandelt wird, in Abhängigkeit von anderen Parametern innerhalb eines weiten Bereichs gewählt werden.
In der Praxis ist bevorzugt, daß die Temperatur T_al niedriger als 1100°C ist, bevorzugt niedriger als 1025°C und bevorzugter niedriger als 1000°C.
Bei Temperaturen über 1100°C transformiert sich das gesamte Al₂O₃ rasch zu α-Al₂O₃. Die Reaktionsgeschwindigkeit von α-Al₂O₃ zu Al₂S₃ mittels CS₂ erwies sich in unserer Erfahrung als sehr langsam. Deshalb ist bevorzugt, das Verfahren nach der Erfindung bei einer Temperatur T_al durchzuführen, die niedriger als 1025°C, bevorzugter niedriger als 1000°C ist. Insbesondere über etwa 1000°C schreitet die Transformation von γ-Al₂O₃ zu α-Al₂O₃ sehr schnell voran. In der Praxis bedeutet dies, daß ein wesentlicher Teil des γ-Al₂O₃ zu α-Al₂O₃ transformiert wurde, ehe sich genügend Al₂S₃ gebildet hat. Durch einen Betrieb bei einer Temperatur unter 1000°C kann eine wesentliche Menge von Al₂S₃ gebildet werden, ehe sich eine beeinträchtigende Menge von α-Al₂O₃ entwickelt hat. Die Umwandlung von Al₂O₃ zu Al₂S₃ mittels Reaktion mit CS₂ heißt auch Sulfidation.
Weil das Verfahren der Erfindung bei wesentlich niedrigeren Temperaturen durchgeführt wird, als dies im Stand der Technik bekannt ist, läßt sich eine beträchtliche Reduzierung des Energieverbrauchs erreichen. Darüber hinaus wird bei dem Verfahren unserer Erfindung festes Al₂S₃ gebildet, während bei dem Verfahren aus dem Stand der Technik geschmolzenes Al₂S₃ gebildet wird. Deshalb verbraucht unser Verfahren auch weniger Energie, da die Schmelzwärme des gebildeten Al₂S₃ erhalten bleibt.
Bevorzugt ist die Temperatur T_al höher als 700°C, bevorzugt höher als 750°C. Unter 700°C ist die Reaktionsgeschwindigkeit für eine industrielle Anwendung zu niedrig.
Bevorzugt wird die Umwandlung von Aluminiumoxid in Aluminiumsulfid bei einem Umwandlungsdruck von mehr als 1 Bar durchgeführt, was etwa gleich 1 Atmosphäre ist.
Tests haben gezeigt, dass die Reaktion nach Gleichung (1) schneller fortschreitet, wenn sie bei einem Umwandlungsdruck vor mehr als 1 Bar durchgeführt wird, was etwa gleich 1 Atmosphäre ist. Die Reaktionsgeschwindigkeit lässt sich mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung noch erhöhen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Umwandlungsdruck höher als 5 Bar, bevorzugt höher als 15 Bar ist. Es hat sich gezeigt, dass innerhalb praktischer Grenzen die Reaktionsgeschwindigkeit mit zunehmendem Umwandlungsdruck zunimmt. Deshalb ist der Umwandlungsdruck mit einem praktischen Optimum ausgewählt, wobei solche Parameter wie Verfügbarkeit und Kosten von Konstruktionsmaterialien für Reaktionsgefäße, Ertrag pro Zeiteinheit und Kosten und Anstrengungen für Sicherheitsmaßnahmen berücksichtigt werden.
Wie oben erwähnt, wird bei dem Verfahren unserer Erfindung festes Al₂S₃ gebildet. In der Praxis kann sich zeigen, daß die Gestalt der Teilchen der Hauptmasse Al₂S₃ nicht sehr geeignet zur weiteren Verarbeitung ist. Deshalb ist eine weitere Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumsulfid wenigstens teilweise auf eine Temperatur über seiner Einschmelztemperatur erwärmt wird. Obwohl der Vorteil geringeren Energieverbrauchs reduziert ist, besitzt diese Ausführungsform den Vorteil, daß Al₂S₃ in einer reproduzierbaren Form verfügbar ist, die zur weiteren Verarbeitung geeignet ist, was später erläutert wird.
Falls geschmolzenes Al₂S₃ in diesem Stadium nicht benötigt oder gewünscht wird, ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Aluminiumsulfid abgekühlt wird, so daß Körner mit geringer Größe gebildet werden, die eine durchschnittliche Korngröße haben, die kleiner als die durchschnittliche Korngröße des Aluminiumsulfids vor dem Erwärmen ist. Diese Ausführungsform ergibt Al₂S₃ in einer Form, die leicht zu handhaben ist. Ferner reduziert diese Aus führungsform nicht wesentlich den Vorteil des Energieverbrauchs, da die Verfestigungswärme leicht zurückgewonnen werde kann. Bei einer möglichen Ausführungsform wird die Temperatur der bei der Sulfidation gebildeter Al₂S₃-Teilchen etwas angehoben, wodurch die Außenfläche der Al₂S₃-Teilchen schmilzt. Die Oberflächenspannung bewirkt, daß sich verdichtete Al₂S₃-Tröpfchen oder Teilchen mit geringer Größe entwickeln. Dann werden diese verdichteten Al₂S₃-Tröpfchen oder Teilchen zu einem kälteren Teil des Reaktors befördert, z.B. der Zone, wo die Sulfidation stattfindet, und verfestigen sich dort. Solche verdichteten Al₂S₃-Teilchen sind zur weiteren Verarbeitung leicht zu handhaben.
Beim Sulfidationsprozeß wird CS₂ als ein Reaktant verwendet. Bevorzugt wird das CS₂ aus Schwefel und einem kohlenstoffhaltigen Reaktanten gebildet. Als kohlenstoffhaltiger Reaktant können Kohle, Koks Abfallmaterialien aus der petrochemischen Industrie oder Kunststoffabfall verwendet werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der kohlenstoffhaltige Reaktant Methan oder Erdgas auf, bevorzugt enthält er es hauptsächlich. Methan, insbesondere in Form von Erdgas ist in großen Mengen verfügbar und hat den Vorteil, daß die Herstellung von CS₂ mit beiden Reaktanten CH₄ und S₂ in der Gasphase stattfinden kann.
Kohlenstoffdisulfid (CS₂) wird bevorzugt aus Erdgas und Schwefelgas nach der folgenden Reaktion hergestellt: CH₄ + 2 S₂ → CS₂ + 2 H₂S (2)
Diese Gasphasenreaktion wird im Temperaturfenster 550–650°C durchgeführt und erreicht eine Umwandlung von 100 %. Die Reaktion ist bei diesen Temperaturniveaus endotherm und verbraucht theoretisch 1950 kJ pro kg CS₂, wenn Reaktanten bei 25°C und Produkte bei 750°C sind. Die meiste Wärmezufuhr geht in die Dissoziation von Schwefeldampf zu der reaktiven Spezies S₂. In der Praxis werden 3000 kJ pro kg CS₂ benötigt.
Die weltweite Produktionsmenge ist etwa 1100000 Tonnen pro Jahr, wovon 60 % in der Viskose- und Reyonindustrie und 25 zur Herstellung von Cellophan und Kohlenstofftetrachlorid verwendet werden. Das Produktionsvolumen von CS₂ fällt, weil Cellophan durch andere Kunststoffilme ersetzt wird, die Verwendung von Kohlenstofftetrachlorid fiel auch dramatisch, da seine Verwendung als Kühlmittel und Aerosoltreibmittel zurückgedrängt wird. CS₂ gemischt mit Luft ist ein explosives Gemisch über einen weiten Bereich von Konzentrationen. Zusammen mit der niedrigen Zündtemperatur werden meist geschlossene Anlagen verwendet, die über Atmosphärendruck arbeiten, um das Einlaufen von Luft (Sauerstoff) zu eliminieren. Die gesamte Ausrüstung, die CS₂ enthält, muß deutlich entfernt von potentiellen Entzündungsquellen wie offenen Flammen, Reibungswärme, Funken, elektrischen Glühlampen und frei liegenden Dampfrohren angeordnet sein. In der Praxis muß jedoch nur eine Anlage auf solche Weise geschützt werden, die mit flüssigem CS₂ arbeitet. Ein Auslaufen aus heißen Anlagenteilen wird nicht in gefährlichen CS₂-Wolken, sondern in kleinen Flammen resultieren, wo CS₂ mit Sauerstoff zu CO₂ und SO₂ reagiert, womit die Explosionsgefahr beseitigt ist.
Bei der Herstellung von CS₂ nach der Gleichung (2) wird auch H₂S hergestellt. Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung von CS₂ gebildetes Wasserstoffsulfid (H₂S) entfernt und umgewandelt wird, um Schwefel zu bilden, wobei dieser Schwefel zur Herstellung von CS₂ zurückgeführt wird. Das hergestellte H₂S kann der folgenden Reaktion unterzogen werden: 3 H₂S + 1,5 O₂ → 3 S + 3 H₂O (3)
Der Schwefel kann zur Herstellung von CS₂ wiederverwendet werden. Auf diese Weise kann die Zufuhr von Ergänzungsschwefel reduziert werden.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß unreagierter Schwefel bei der Herstellung von CS₂ bevorzugt durch Kondensation entfernt und zur Herstellung von CS₂ zurückgeführt wird. Auf diese Weise wird das CS₂ gereinigt, und Schwefel wird wiederverwendet und weniger Schwefel muß von externen Quellen zugeführt werden.
Noch eine andere Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete CS₂ im wesentlichen aus Schwefel gebildet wird, dessen Haupstrom aus der Trennung des Aluminiumsulfid in Aluminium und/oder Schwefel aus der Umwandlung von Aluminiumoxid in Aluminiumsulfid resultiert. Bei dieser Ausführungsform wird praktisch der gesamte Schwefel, der bei der Umwandlung von Al₂O₃ in Al und Nebenprodukte verwendet wird, wiederverwendet, und lediglich kleine Mengen, die unvermeidbar verloren gehen, müssen aus externen Quellen zugeführt werden.
Die Erfindung ist auch in einem Verfahren verkörpert, bei welchem vor der Umwandlung von Aluminiumoxid in Aluminiumsulfid (Sulfidation) das Aluminiumoxid getrocknet und unter Druck gesetzt wird, woraufhin die Sulfidation durchgeführt wird, indem man ein Gas-Feststoff-Gemisch, das gasförmiges CS₂ und festes Aluminiumoxid enthält, bei einer Temperatur von bevorzugt zwischen 800°C und 900°C und einem Druck von bevorzugt zwischen 5 und 35 Bar durch einen Reaktor führt, woraufhin die Feststoffe abgetrennt werden und das Gas weiter behandelt wird, um unreagiertes CS₂ und Nebenprodukte wie CO, COS und S₂ abzutrennen, von denen wenigstens eines wieder dem Prozeß zur Herstellung von CS₂ zugeführt wird. Bei diesem Verfahren wird die Sulfidation in einem bevorzugten Temperatur- und Druckbereich durchgeführt, wobei Konstruktionsparameter, Energieverbrauch und unvermeidbare Nebenreaktionen berücksichtigt werden. Nebenprodukte werden bei dem Prozeß in großem Umfang wiederverwendet.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das CS₂ enthaltende Gas gebildet und im wesentlichen ohne Zwischenspeicher direkt einem Reaktor gefäß zugeführt wird, damit es mit Aluminiumoxid zur Bildung von Aluminiumsulfid reagiert. Nach dieser Ausführungsform wird vorgeschlagen, die Herstellung von Al₂S₃ mit der Sulfidation zu integrieren und nicht CS₂ aus entfernten Herstellungsanlagen zu beschaffen.
Die Integration der CS₂-Herstellung mit der Aluminiumherstellung, insbesondere mit der Sulfidation darin, hat folgende Vorteile:

– Es müssen keine Vorkehrungen getroffen werden, um flüssiges CS₂ zu lagern und zu verteilen. Nur ein CS₂-Lagertank wird zum Anfahren benötigt.
– Ferner müssen keine Vorkehrungen getroffen werden, um große Mengen von flüssigem Schwefel aufzunehmen und zu lagern, während der Schwefel bei diesem Prozeß nach anderen bevorzugten Ausführungsformen nahezu vollständig recycelt werden kann.
– Der Endschritt in dem CS₂-Verfahren ist normalerweise eine Destillation, um H₂S aus dem flüssigen CS₂ zu entfernen, um ein zu 99,9 % reines flüssiges CS₂ zu erhalten. Dieser Schritt kann gegebenenfalls weggelassen werden, während H₂S keine negative Auswirkung auf den Sulfidationsprozeß hat.
– Eine vollkommen unterschiedliche Reaktorauslegung kann für die Produktion von CS₂ aus Methan oder Erdgas und Schwefel angewandt werden. Durch die Erzeugung von heißem Schwefelgas bei der Elektrolyse von Al₂S₃ ist es nicht nötig, Schwefel in dem CS₂-Reaktor zu verdampfen. Bei der neuen Reaktorauslegung kann die Temperatur höher gewählt werden, womit die Reaktion von Methan oder Erdgas und Schwefel exotherm statt endotherm gemacht ist. Dies wird den zusätzlichen Vorteil haben, daß die Verwendung von Methan oder Erdgas als Brennstoff in dem CS₂-Reaktor beseitigt ist.
– Das Abgas der Sulfidationsreaktoren enthält unreagiertes CS₂, S₂ und CO. Dieses Gas kann in dem Gasreinigungsabschnitt der CS₂-Einrichtung gereinigt werden. Das Co kann schließlich zur Herstellung von Schwefel in die Verbrennungskammer einer Claus-Einheit zugeführt werden, wo es zu CO₂ verbrannt wird und zur Herstellung von überhitztem Hochdruckdampf in dem Claus-Abwärmetauscher beitragen wird.

Das CS₂ enthaltende Gas ist im wesentlichen CS₂. Für die Sulfidation ist es nicht nötig, im wesentlichen CS₂ als CS₂ enthaltendes Gas zu verwenden. Allerdings wird bevorzugt im wesentlichen CS₂ als CS₂ enthaltendes Gas verwendet, um mögliche Nebenreaktionen zu vermeiden und Energie zu sparen.
Aus dem bei der Sulfidation produzierten Al₂S₃ ist metallisches Aluminium herzustellen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Abtrennung von Aluminium von Aluminiumsulfid durch Elektrolyse durchgeführt.
Wie oben erörtert, hat das Hall-Heroult-Verfahren, bei welchem geschmolzenes metallisches Aluminium durch Elektrolyse hergestellt wird, viele Nachteile.
In den 80ern wurden Experimente durchgeführt, die auf die Herstellung von Aluminium in einem Chloridverfahren gerichtet waren, bei welchem Aluminiumchlorid hergestellt und anschließend einer Elektrolyse unterzogen wurden. Das Chloridverfahren wurde 1985 aufgegeben. Einer der Hauptgründe lag in der unvermeidlichen Produktion von umweltschädlichen Chlorkohlenwasserstoffen während der Produktion von Aluminiumchlorid. Damit wandte der Fachmann nicht mehr Elektrolyse zum Abtrennen von Al von Al₂S₃ an.
Allerdings haben die Erfinder realisiert, daß der für das Verfahren auf Aluminiumchloridbasis entwickelte Elektrolyseprozeß vorteilhaft zur Anwendung bei dem Prozeß auf Aluminiumsulfidbasis weiterentwickelt werden kann. Die Elektrolyse von Aluminiumsulfid ist eine Weiterentwicklung der Elektrolyse von Aluminiumchlorid. Ähnlich bestehen Vorteile gegenüber dem Hall-Heroult-Verfahren, während es aufgrund der weniger aggressiven Beschaffenheit von Schwefel enthaltenden Gasen im Vergleich Zu Chlorid enthaltenden Gasen weniger Nachteile gibt. Ebenso können verbrauchte Materialien wie feuerfeste Stoffe einfacher recycelt werden, um umweltmäßig sichere Abfallprodukte zu erhalten. Das verbrauchte Topffutter aus dem vorliegenden Verfahren wird nur Schwefel und Chloride enthalten, aber im wesentlichen frei von Fluoriden und Cyaniden sein.
Ebenso werden die Arbeitsbedingungen um die Elektrolysezelle besser sein, weil die Elektrolysezelle geschlossen sein sollten, um zu verhindern, daß Luft einströmt lind eine Oxidation des Al₂S₃ bewirkt.
Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolyse in einer multipolaren Elektrolysezelle durchgeführt wird.
Die multipolare Zelle hat den Vorteil, daß der Spannungsabfall bei dem Elektrolyseverfahren aufgrund eines niedrigen Widerstands der Zelle reduziert werden kann. Eine solche Zelle ist beispielsweise aus der US 4,133,727 bekannt.
Noch eine Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolyse direkt in einem Bad von geschmolzenem Aluminiumsulfid durchgeführt wird.
Als Alternative kann flüssiges Al₂S₃ direkt elektrolysiert werden (wobei Al₂S₃ die am stärksten vorliegende Einzelkomponente in der Schmelze ist), mit nur sehr geringen Mengen und bevorzugt keiner externen Zugabe von Salzen zu der Schmelze, mit oder ohne Verwendung von Membranen. Der wichtigste Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, daß ein kleiner Zwischenelektrodenraum möglich ist (kein Mangel an Einsatzmaterial zwischen den Elektroden).
Die Erfindung ist auch in einer Vorrichtung verkörpert, die einen ersten Reaktor zur Herstellung von CS₂ einen zweiten Reaktor zur Herstellung von Al₂S₃ aus CS₂ und Al₂O₃ und einen dritten Reaktor zur Herstellung von Al aus Al₂S₃ aufweist, wobei der dritte Reaktor bevorzugt eine Elektrolysezelle ist. Eine solche Vorrichtung hat den Vorteil, daß die CS₂-Herstellung mit anderen Verfahrensschritten zur Herstellung von Aluminium aus Aluminiumoxid integriert ist und Zwischenprodukte über kurze Ent fernungen befördert werden müssen. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn Zwischenprodukte aggressiv sind oder eine hohe Temperatur haben.
Das Verfahren der Erfindung wird auch als kompaktes Aluminiumherstellungsverfahren oder CAPP (Compact Aluminium Production Process) bezeichnet, wobei das Schlüsselmerkmal dieses Verfahren die Umwandlung vor Aluminiumoxid (Tonerde) zu Aluminiumsulfid ist, das bevorzugt durch Elektrolyse in Schwefel (Gas) und Aluminium umgewandelt werden kann.
Die Erfindung wird nun im einzelnen unter Bezug auf eine nicht einschränkende Ausführungsform nach der Zeichnung veranschaulicht; darin zeigen:
1 ein allgemeines Blockschema, das die Verbindung zwischen den Hauptprozessen des Verfahrens der Erfindung veranschaulicht; und
2 ein Basisdiagramm einer Vorrichtung zur Herstellung von Aluminiumsulfid aus Aluminiumoxid und Kohlenstoffsulfid.
In 1 ist ein vereinfachtes Blockschema der Hauptprozeßschritte und ihrer Verbindung gezeigt.
Die zwei Hauptbasiseinheitsoperationen des Verfahrens der Erfindung sind:

– die Herstellung von Aluminiumsulfid (Al₂S₃) aus Al₂O₃ unter Verwendung von Schwefel enthaltenden Gasen;
– die Herstellung von Aluminium aus Al₂S₃, bevorzugt mittels Elektrolyse.

Alternativ kann ein Disproportionierungsmechanismus verwendet werden, wie dies in der US 4,265,716 vorgeschlagen ist.
Die hauptsächlich stattfindenden Reaktionen sind folgende: CH₄ + 2 S₂ → CS₂ + 2 H₂S (4) 3 H₂S + 1,5 O₂ → 3 S + 3 H₂O (3)
Anstelle von CH₄ können auch andere kohlenstoffhaltige Materialien wie Holz, Öl oder Kohle verwendet werden.
Eine weitere Hauptreaktion ist die Bildung von Aluminiumsulfid oder Sulfidation: 2 Al₂O₃ + 6 CS₂ → 2 Al₂S₃ + 6 CO + 3 S₂ (1) oder Al₂O₃ + 3 CS₂ → Al₂S₃ + 3 COS (1b)
Dieser Prozeß wird bevorzugt in dem Bereich von 700–1100°C und 1–40 Bar, bevorzugter in dem Bereich 750–1000°C und 5–35 Bar durchgeführt. Typischerweise wird eine Temperatur T_al von 850°C und 30 Bar angewandt, falls festes Al₂S₃ gewünscht ist. Falls flüssiges oder gasförmiges Al₂S₃ als Nachschub für den nächsten Prozeßschritt gewünscht ist, kann ein geeigneter Temperatur- und Druckbereich ausgewählt werden, oder das gebildete Al₂S₃ kann wieder erwärmt werden. Bevorzugt wird die Sulfidation durchgeführt, indem im wesentlichen nur CS₂ zur Reaktion mit Al₂O₃ verwendet wird. Bevorzugt wird Al₂O₃ in Pulverform oder in Form von Teilchen geringer Größe verwendet.
Bevorzugt wird über einen Elektrolyseprozeß Aluminium nach folgender Reaktion erhalten: 2 Al₂S₃ → 4 Al + 3 S₂ (6)
Demnach können die folgenden Hauptoperationsbereiche identifiziert werden:

– die Herstellung von Kohlenstoffdisulfidgas aus Erdgas und Schwefel;
– die Herstellung von Aluminiumsulfid aus Aluminumoxid und Kohlenstoffdisulfid;
– die Herstellung von Aluminium aus Aluminiumsulfid;
– Energierückgewinnung.

Wieder bei 1 ist mit der Bezugsziffer 1 die Vorrichtung für das Verfahren zur Herstellung zur Herstellung von Kohlenstoffdisulfid angegeben.
Das bevorzugte Verfahren zur Herstellung vor CS₂ läßt sich kurz wie folgt beschreiben:
Hochreiner, flüssiger Schwefel und Erdgas oder Methan werden über die Rücklaufleitung 2 bzw. die Versorgungsleitung 3 einem (nicht gezeigten) Reaktorgefäß, bevorzugt einem extern befeuerten Röhrenofen zugeführt. Über die Rücklaufleitung 2 werden auch CO und CS₂ von der Vorrichtung 5 zurückgeführt, was später beschrieben wird. Das gasförmige Reaktionsprodukt dieses Reaktorgefäßes enthält CS₂, H₂S und S₂. Dieses gasförmige Reaktionsprodukt wird in der Vorrichtung 1 z.B. auf 150°C abgekühlt, um S₂ durch Kondensation zu entfernen. Der flüssige Schwefel wird zu dem Reaktorgefäß für CS₂ zurückgeführt. Nach dem Entfernen von Schwefel bleibt ein Gemisch von CS₂ und H₂S. Diese beiden Komponenten werden in einem Absorber-/Stripperabschnitt der Vorrichtung 1 abgetrennt. Der Strom von H₂S-Gas wird gereinigt, d.h., in dem Strom von H₂S-Gas verbleibendes CS₂ wird entfernt, bevor er in eine Umwandlungseinheit, bevorzugt eine Claus-Einheit eintritt, wo das H₂S in flüssigen Schwefel umgewandelt wird, der zu dem Reaktorgefäß zur CS₂-Herstellung zurückgeführt wird. Bei einer herkömmlichen CS₂-Produktionsanlage wird der Strom von CS₂-Gas bevorzugt in einem Satz von Destilliertürmen gereinigt, um hochreines CS₂ zu erhalten. Bei der vorliegenden Erfindung ist ein solches hochreines CS₂-Gas nicht erforderlich und folglich können bestimmte Reinigungsschritte weggelassen oder vereinfacht werden. Das erhaltene CS₂ wird über die Versorgungsleitung 4 der Vorrichtung 5 zur Herstellung von Al₂S₃ aus Al₂O₃ zugeführt.
In der Vorrichtung 5 werden über die Versorgungsleitung 6 zugeführtes Aluminiumoxid und über die Versorgungsleitung 4 zugeführtes CS₂ einem Al₂S₃-Reaktorgefäß zugeführt. Nebenprodukte wie CO, S₂ und möglicherweise COS und unreagiertes CS₂ werden über die Rücklaufleitung 2 zu der Vorrichtung 1 zurückgeführt.
Das hergestellte Al₂S₃ von der Vorrichtung 5 wird über die Zufuhrleitung 7 der Vorrichtung 8 zugeführt. Die Vorrichtung 8 weist bevorzugt eine Elektrolysezelle für die Elektrolyse von Al₂S₃ auf. Das resultierende Aluminium wird über die Leitung 9 entfernt. Schwefel, der aus dem Elektrolyseprozeß stammt, wird über die Rücklaufleitung 10 zu dem Reaktorgefäß zur CS₂-Herstellung in der Vorrichtung 1 zurückgeführt.
Dampf, der in der Claus-Einheit erzeugt wird, und/oder CO, das aus den Prozessen in der Vorrichtung 1 stammen, werden über die Zufuhrleitung 11 der Leistungsvorrichtung 12 zugeführt.
Dampf wird in mehreren Orten, z.B. den CS₂-Reaktoren und der Claus-Einheit produziert. Der Abwärmetauscher der Claus-Einheit ist der größte Produzent, und er liegt hinter der Verbrennungskammer. In dieser Verbrennungskammer wird H₂S (teilweise) zu SO₂ umgewandelt, wobei viel Wärme erzeugt wird. Das zur Verbrennungskammer gehende Gas enthält auch das ganze CO, welches im Sulfidationsschritt produziert wurde, dieses wird hier zu CO₂ verbrannt, wobei ebenfalls Dampf erzeugt wird. Energie in jeder Form wie Dampf oder elektrischer Strom ist über den Energieauslaß 13 verfügbar.
Die Produktion von Al₂S₃, wie sie in der Vorrichtung 5 von 1 durchgeführt wird, wird nun unter Bezug auf 2 veranschaulicht, die ein nicht einschränkendes Beispiel eines Prozeßflußdiagramms zeigt.
Aluminiumoxid kommt über die Versorgungsleitung 21 (entsprechend der Versorgungsleitung 6 in 1) als Feststoff in Masse bevorzugt in Pulverform an und wird in dem Silo 22 gelagert. Von dem Silo 22 wird Aluminiumoxid zu einem Überdruckbunker 23 transportiert, wo es getrocknet und vorgewärmt wird, bevorzugt mit Stickstoff, der über die Versorgungsleitung 54 zugeführt wird. Nach dem Trocknen und Vorwärmen wird das Aluminiumoxid mit einer kleinen Menge Gas, bevorzugt gasförmigem CS₂, unter den gewünschten Druck gesetzt, die durch die Druckleitung 24 zugeführt wird, z.B. werden 31 Bar gewählt, ehe das Aluminium in einen Laufüberdruckbunker 25 geladen wird. Die Komponenten 22, 23 und 25 bilden zusammen Versorgungsmittel für Aluminiumoxid. Mit der Dosierungseinrichtung 26 wie einer Dosier schnecke wird das unter Druck stehende Aluminiumoxid über die Versorgungsleitung 27 in den Hauptstrom des vorgewärmten, unter Druck stehenden CS₂, zugeführt, das durch die Druckleitung 28 zugeführt wird und auf folgende Weise erhalten werden kann.
Das in der Vorrichtung 1 von 1 produzierte CS₂ wird mit einer (nicht gezeigten) Pumpe unter einen Druck von 30 Bar gesetzt, ehe es durch die Leitung 30 (entsprechend der Versorgungsleitung 4 in 1) in den CS₂-Vorwärmer 31 eintritt, wo CS₂ verdampft und auf etwa 200°C oder mehr erwärmt wird, bevor- zugt durch Kondensation von durch die Leitung 32 geliefertem Hochdruckdampf, der in dem Ofen der Claus-Einheit produziert wurde, wie dies oben beschrieben wurde. Das Kondensat wird über die Leitung 33 entfernt. Ein kleiner Nebenstrom dieses unter Druck stehenden, erwärmten CS₂-Stroms kann zum Einspritzen von Aluminiumoxid durch die Leitungen 24 und 34 verwendet werden.
Wenn das Aluminiumoxid und das CS₂ gemischt sind, wird das Gas-/Feststoff-Gemisch über die Leitungen 29 und 35 zu dem Sulfidationsreaktor 36 zugeführt. Das Gas-/Feststoff-Gemisch kann z.B. mittels einer sogenannten Pfefferbüchse 37 in neun getrennte Teile aufgespalten werden, ehe es in den Sulfidationsreaktor oder die -reaktoren eintritt. Der Sulfidationsreaktor ist bevorzugt ein extern befeuerter Röhrenofen wie das CS₂-Reaktorgefäß der Vorrichtung in 1, bevorzugt betrieben mit eienr Betriebstemperatur von etwa 850°C und einem Druck von etwa 30 Bar. Das Gas-/Feststoff-Gemisch geht durch Rohre, die in einem Ofen von Erdgasbrennern erwärmt werden. Gas und Luft werden über die Leitungen 38, 39 und schließlich 40 zugeführt.
Die Reaktionsprodukte (Gase und Feststoffe) werden in einem Satz von zwei Hochtemperaturzyklonen 41 abgetrennt, wohin sie durch die Leitung 53 geliefert werden. Das von den Zyklonen kommende Gas (das unreagiertes CS₂, CO, S₂, und möglicherweise COS enthält) wird zu dem Gasbehandlungsabschnitt der Vorrichtung 1 von 1 recycelt und durch die Rücklaufleitung 2 dorthin zugeführt. Das feste Aluminiumsulfid wird in einem Überdruckbunker 42 auf normalen Luftdruck gebracht und zu einem Laufüberdruckbunker 43 geschickt. Mit einer Dosierschraube 44 wird das Aluminiumsulfid über die Leitung 45 einem (nicht gezeigten) Zwischenlagersilo zugeführt. Wie oben erwähnt, kÖnnen die Betriebsbedingungen des Sulfidationsreaktors 36 auch so gewählt werden, daß ein flüssiges Al₂S₃ erhalten wird. Das flüs sige Al₂S₃ kann verfestigt werden oder in flüssiger Form in den nächsten Prozeßschritt wie einen Elektrolyseschritt zugeführt werden.
Das Abgas des Sulfidationsreaktors 36 (d.h. das Rauchgas der Erdgasbrenner) kann durch die Leitung 46 zu einem Wärmetauscher 47 transportiert und dazu verwendet werden, Gas zu erwärmen, das zum Vorwärmen und Trocknen verwendet wird, in diesem Fall Stickstoff. Dieser heiße Stickstoff wird in einem geschlossenen Kreis verwendet, um das Aluminiumoxid in dem Überdruckbunker 23 zu trocknen und vorzuwärmen, und durch die Leitung 48 zu dem Wärmetauscher zurückgeführt. Ergänzungsstickstoff wird durch die Leitung 49 zugeführt. Der zurückgeführte und der Ergänzungsstickstoff treten durch die Leitung 50 in den Wärmetauscher 47 ein. Eine geringer Ablauf, der über die Leitung 51 entfernt wird, und etwas Ergänzungsstickstoff sind in diesem Kreis nötig, um Dampf aus dem Recyclestrom zu entfernen. Das Abgas wird über die Leitung 52 entfernt.
Eine Reihe von Experimenten wurden durchgeführt, um den Sulfidationsschritt zu testen. Bei diesen Experimenten wurde eine Probe von γ-Aluminiumoxid (250 μm–500 μm) mit einem Gemisch von verdampftem CS₂ und Argongas in Kontakt gebracht. Jedes Experiment war durch eine unterschiedliche Temperatur oder einen unterschiedlichen Druck gekennzeichnet. Die folgenden Temperaturen wurden getestet: 750°C, 900°C und über 1000°C. Auch wurde der Druck von 9 Bar bis 20 Bar variiert. Die Reaktionsgeschwindigkeit wurde durch Abgasanalyse mit einem Fourier-Transformations-IR-Analysator verfolgt. während dieser Experimente wurden die folgenden Phänomene beobachtet: eine Erhöhung der Reaktionstemperatur ergibt eine höhere Reaktionsgeschwindigkeit, ein erhöhter Druck ergibt ebenfalls eine höhere Reaktionsgeschwindigket und eine Temperatur über 1000°C ergibt eine we niger schnelle Umwandlung, als dies aus der Extrapolation von den anderen Temperaturschritten erwartet werden konnte. Die Hauptreaktionsprodukte waren Schwefeldampf, CO (Gas), COS (Gas) und Aluminiumsulfid (Feststoff). Typische Reaktionszeiten für eine 40%-Umwandlung reichten von 1 h bis 30 Minuten bei erhöhter Temperatur und Druck.
Im folgenden wird die Herstellung von Aluminium aus Aluminiumsulfid erörtert.
Es ist möglich, Aluminium aus Al₂S₃ durch Disproportionierung herzustellen, wobei die Tatsache ausgenutzt wird, daß Al₂S₃ bei hohen Temperaturen nicht stabil ist. Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Elektrolyseprozeß. Dieser Prozeßschritt wird unter Bezug auf eine nicht einschränkende Ausführungsform eines Elektrolyseprozesses veranschaulicht.
Die Elektrolyse von Al₂S₃ wird in geschmolzenen Fluoridsalzen oder in geschmolzenen Chloridsalzen in einem bevorzugten Temperaturbereich von 700–1000°C durchgeführt.
Die Vorteile von Elektrolyse an sich und insbesondere gegenüber dem etablierten Hall-Heroult-Verfahren sind folgende:

– Grundsätzlich ist die erforderliche Spannung (0,98 V) für die Elektrolyse im Vergleich zu dem klassischen Hall-Heroult-Verfahren (1,82 V) viel niedriger.
– Kein Chlor- oder Fluorgas wird aus der Elektrolysezelle freigesetzt.
– Der erzeugte Schwefel S₂ greift Kohlenstoff nicht leicht an (bei der Temperatur und dem Druck des Elektrolyseprozesses wird kein CS₂ gebildet).
– Der erzeugte Schwefel kann für die Herstellung von CS₂ und damit für die Sulfidation von Al₂O₃ zu Al₂S₃ durch die Reaktion (1) verwendet werden.

Dies bedeutet, daß eine multipolare Elektrolysezelle unter Verwendung (nicht verzehrbarer) Graphitelektroden möglich ist. Eine Erhöhung der Stromdichte ist auch sehr gut möglich, auf Kosten einer niedrigeren Energieausbeute wegen des elektrischen Widerstandes der Schmelze. Dennoch wäre das Ergebnis eine Elektrolyseanlage mit einer viel kleineren Stellfläche.
Als Veranschaulichung des Elektrolyseverfahrens wird auf eine Untersuchung von Minh Bezug genommen, der Aluminium in Elektrolyse im Labormaßstab von 5 Gew.-% Al₂S₃ in MgCl₂ – NaCl – KCl eutektisch (mit 10 Gew.-% AlCl₃) bei 750°C unter Verwendung von Graphitelektroden (3 cm Anoden-Kathoden-Abstand) herstellte. Eine Stromausbeute (CE) von ca. 80 % wurde bei Stromdichten erhalten, die von 0,2 bis 1,2 A/cm² reichten.
Der Spannungsabfall, aber nicht die CE, ist für Stromdichten bis zu 2,0 A/cm² angegeben. Bei der Interpretation dieser Daten wurde unter Berücksichtigung von Spannungsabfällen über externe Verbindungen usw. der Stromverbrauch pro kg Aluminium berechnet (unter der Annahme, daß CE = 80 % in allen Fällen ist). Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle präsentiert.
Eine Stromdichte von 0,8 A/cm² ist ein üblicher Wert bei dem Hall-Heroult-Verfahren.
Alternativ kann flüssiges Al₂S₃ direkt elektrolysiert werden (d.h., Al₂S₃ ist die üppigste Einzelkomponente in der Schmelze), mit oder ohne Verwendung von Membranen. Das wichtigste Potential dieser Alternative liegt darin, daß ein kleiner Zwi schenelektrodenraum möglich ist (kein Mangel an Nachschub zwischen den Elektroden).
Zusammenfassend bietet die vorliegende Erfindung folgende Vorteile.
Die Betriebskosten für das CAPP- Verfahren im Vergleich zu dem Hall-Heroult-Verfahren sind um 30 % niedriger.
Das Umweltverhalten des CAPP-Verfahrens ist hervorragend, während es die Emission von Fluoriden, CF₄ und C₂F₆ (berüchtigte Treibhausgase), Schwermetallen und CO vollständig eliminiert. Die Emissionen von CO₂ und SO₂ sind im Vergleich zu dem Hall-Heroult-Verfahren wesentlich reduziert (55 % bzw. 35 %).
Die Verwendung von elektrischer Energie ist im Vergleich zu dem Hall-Heroult-Verfahren für das CAPP-Verfahren um 85 % niedriger.
Neben den ökonomischen und umwelttechnischen Vorteilen bietet das CAPP-Verfahren eine Verbesserung der Arbeitsbedingungen. Es werden nur geschlossene Systeme verwendet, wodurch die Arbeiter nicht so stark gefährlichen Komponenten ausgesetzt sind.
Mit der Erfindung ist es möglich Aluminium ökonomisch auf eine umwelttechnisch sichere Weise herzustellen, wodurch die oben erwähnten Vorteile erhalten sind.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Primäraluminium aus technisch reinem Aluminiumoxid, das den Schritt umfaßt, daß Aluminium in Aluminiumsulfid (Al₂S₃) umgewandelt wird, und dann die Abtrennung von Aluminium von Aluminiumsulfid, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlung von Aluminiumoxid in Aluminiumsulfid durchgeführt wird, indem Aluminiumoxid mit nur gasförmiges CS₂ enthaltendem Gas bei einer Temperatur T_al zur Reaktion gebracht wird, wobei das Aluminiumoxid im wesentlichen γ-Aluminiumoxid ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur T_al niedriger als 1100°C ist, bevorzugt niedriger als 1025°C und bevorzugter niedriger als 1000°C.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur T_al höher als 700°C, bevorzugt höher als 750°C ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlung von Aluminiumoxid in Aluminiumsulfid bei einem Umwandlungsdruck durchgeführt wird, der höher als 1 Bar absoluter Druck ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Umwandlungsdruck höher als 5 Bar absoluter Druck, bevorzugt höher als 15 Bar absoluter Druck ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumsulfid wenigstens teilweise auf eine Temperatur über seiner Schmelztemperatur erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß geschmolzenes Aluminiumsulfid abgekühlt wird, so daß es Körner kleiner Größe bildet, die eine durchschnittliche Korngröße haben, die kleiner als die durchschnittliche Korngröße des Aluminiumsulfids vor dem Erwärmen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das CS₂ aus Schwefel und einem kohlenstoffhaltigen Reaktanten gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der kohlenstoffhaltige Reaktant Methan oder Erdgas aufweist und bevorzugt hauptsächlich enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unreagierter Schwefel bei der Herstellung von CS₂ entfernt wird, bevorzugt durch Kondensation, und für die Herstellung von CS₂ zurückgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung von CS₂ gebildetes Wasserstoffsulfid (H₂S) entfernt und umgewandelt wird, um Schwefel zu bilden, wobei dieser Schwefel zur Herstellung von CS₂ zurückgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete CS₂ im wesentlichen aus Schwefel gebildet wird, dessen Hauptstrom aus der Trennung des Aluminiumsulfid in Aluminium und/oder Schwefel aus der Umwandlung von Aluminiumoxid in Aluminiumsulfid resultiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Umwandlung von Aluminiumoxid in A luminiumsulfid (Sulfidation) das Aluminiumoxid getrocken und unter Druck gesetzt wird, woraufhin die Sulfidation durchgeführt wird, indem man ein Gas-Feststoff-Gemisch, das gasförmiges CS₂ und festes Aluminiumoxid enthält, bei einer Temperatur von bevorzugt zwischen 800°C und 900°C und einem Druck von bevorzugt zwischen 5 und 35 Bar durch einen Reaktor führt, woraufhin die Feststoffe abgetrennt werden und das Gas weiter behandelt wird, um unreagiertes CS₂ und Nebenprodukte wie CO, COS und S₂ abzutrennen, von denen wenigstens eines wieder dem Prozeß zur Herstellung von CS₂ zugeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das CS₂ enthaltende Gas gebildet und ohne Zwischenspeicher direkt einem Reaktorgefäß zugeführt wird, damit es mit Aluminiumoxid zur Bildung von Aluminiumsulfid reagiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennung von Aluminium von Aluminiumsuflid durch Elektrolyse durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolyse in einer multipolaren Elektrolysezelle durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolyse direkt in einem Bad aus geschmolzenem Aluminiumsulfid durchgeführt wird.