HU176637B

HU176637B - Process and equipment for preparing aluminium

Info

Publication number: HU176637B
Application number: HU77AA866A
Authority: HU
Inventors: Ernest W Dewing; Jean-Paul R Hunt; Raman R Sood; Frederick W Southam
Original assignee: Alcan Res & Dev
Priority date: 1976-05-28
Filing date: 1977-05-27
Publication date: 1981-04-28
Also published as: JPS5727173B2; US4213599A; NO152566B; AU509732B2; JPS52146708A; NO152566C; CH637164A5; ES459180A1; IN155948B; SU1055340A3; BR7703468A; GB1590431A; PL198446A1; CA1084974A; DE2724168A1; DE2724168C2; AU2543677A; NL7705872A; NO771867L; FR2352889B1

Description

Szabadalmas:

Dewing Ernest William vegyész, Arvida, Quebec, Hunt Jean-Paul Róbert Álcán Research and Development fizikus, Kingston, Ontario, Sood Rámán Radha mérnök, Arvida, Quebec, Limited, Montreal, Quebec, Kanada

Southam Frederick William vegyész, Kingston, Ontario, Kanada

Eljárás és berendezés alumínium előállítására

A találmány tárgya eljárás és berendezés alumínium előállítására timföldnek szénnel történő közvetlen redukciója útján.

Timföld közvetlen karbotermikus redukciója már le van írva a 2 829 961 és 2 974 032 számú Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírásokban, ezenkívül az eljárásnak a kémiával és a termodinamikával kapcsolatos tudományos alapelvei is nagyon jól ismertek. [P. T. Stroup, Trans. Met. Soc. ΑΙΜΕ, 230, 356-372 (1964), W. L. Worrell, 10 Can. Met. Quarterly, 4, 87-95 (1965), C. N. Cochran, Metal-Slag-Gas Reactions and Processes, 299—316 (1975), és egyéb itt említett hivatkozások]. Mindezideig azonban még nem dolgoztak ki olyan eljárást, amely ezeken az alapelveken ala- 15 pulna. Ennek oka főként a szükséges hőmennyiségnek a reakcióba való bevitelénél és a rendkívül forró gáz, amely a reakcióban keletkező alumínium meglehetősen nagy mennyiségét tartalmazza, kezelésénél jelentkező nehézségekből adódik. A 2 974 032 20 számú Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírás például olyan eljárást ismertet, amelynél a reakcióelegy fűtését felülről egy szénelektródák által létesített nyílt ívvel végzik. Ennél az eljárásnál a rendkívül magas helyi túlmelegedés 25 elkerülhetetlen és ezzel együtt jár az, hogy jelentősen megnövekszik a füst-probléma. Ezen túlmenően a nyílt ívek elektromosan kis hatásfoknak, továbbá a szénelektrődok nagyon agresszív környezet hatásának vannak kitéve. 30

Már régóta ismeretes (például a 2 829 961 számú Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírásból), hogy az előállításnál az

A1₂O₃ + 3C = 2A1 + 3CO (I) egyenlet szerinti általános reakció játszódik le, amely két lépésben mehet végbe, mégpedig a

2A1₂O₃ + 9C =A1₄C₃ + 6CO (II) és az

A1₄C₃ + Al₂ O₃ = 6A1 + 3CO (III) j egyenletek szerint.

Az alacsony hőmérséklet és az alumínium kis termodinamikai aktivitása miatt, amelynél a (II) egyenlet szerinti reakció lejátszódik, a (II) egyenlet szerinti reakcióból a gáz által szállított füst koncentrációja (gáz alakú A1 és gáz alakú A1₂O alakjában), amennyiben az a reakciónak megfelelő hőmérsékleten megy végbe, kisebb, mint a (III) reakciónak megfelelő hőmérsékletű gázban elvitt füst koncentrációja, ezen túlmenően a (III) egyenlet szerinti reakcióból származó CO térfogata is csak fele a (II) egyenlet szerinti reakcióból származó CO térfogatának.

Mindkét fent említett reakciólépés endoterm és a két lépés mindegyikéhez szükséges energia ugyanolyan nagyságrendű.

A találmány szerinti eljárás abban áll, hogy egy cirkuláló olvadt timföldsalak-áramot létesítünk, amely kombinált szenet tartalmaz alumíniumkarbid vagy alumíniumoxikarbid alakjában az olvadt timföldsalak-áramot egy alacsony hőmérsék- 5 letű zónán vezetjük át, amelyet legalább részben a (II) egyenlet szerinti reakcióra megkívánt hőmérsékleten vagy az felett, de a (III) egyenlet szerinti reakcióra megkívánt hőmérséklet alatt tartunk, az olvadt timföldsalak-áramot egy magas hőmérsékletű ¹⁰zónába továbbítjuk, amelyet legalább részben a (III) egyenlet szerinti reakcióra megkívánt hőmérsékleten vagy az felett tartunk, a magas hőmérsékletű zónában felszabadult alumíniumfémet összegyűjtjük és kinyerjük az olvadt timföldsalakot a 15 magas hőmérsékletű zónából ugyanabba vagy a következő alacsony hőmérsékletű zónába visszavisszük, a cirkuláló olvadt timföldsalak-átamához szenet adunk az alacsony hőmérsékletű zónában és timföldet vezetünk a cirkuláló áramba. A timföld- 20 nek a cirkuláló áramba való bevitelét a szén bevitelével egyező helyen vagy attól eltérő helyen végezhetjük.

Az olvadt salakot általában egy alacsony hőmérsékletű zónán és egy magas hőmérsékletű zónán át 25 cirkuláltathatjuk, de keringtethetjük az olvadt salakot váltakozva elrendezett alacsony hőmérsékletű zónákból és magas hőmérsékletű zónákból álló rendszeren keresztül is. Még abban az esetben is egyetlen helyen vihetünk be timföldet a rendszer- 30 be, ha az alacsony hőmérsékletű zónák és a magas hőmérsékletű zónák sorozatából áll.

A találmány szerinti eljárást végezhetjük oly módon, hogy az olvadt timföldsalakot ugyanabban a reakcióedényben levő alacsony és magas hőmér- 35 sékletű zónák között keringtetjük, általában azonban előnyös, ha ezeket a zónákat különböző reakcióedényekben helyezzük el, így a (III) egyenlet szerinti reakcióban fejlődött szénmonoxidot elkülönítve vezethetjük el a (II) egyenlet szerinti reakció- 40 bán keletkezett szénmonoxidtól és ily módon csökkentjük a gáz alakú alumínium- és alunu'niumszuboxid-veszteséget.

Az alumínium-terméket és a (III) egyenlet szerinti reakcióban fejlődött gáz nagyobb részét elő- 45 nyösen gravitációs úton különítjük el az olvadt salaktól oly módon, hogy azt az olvadt salakon engedjük átbuborékolni a magas hőmérsékletű zónába, így az alumínium-termék összegyűlik a salakon felülúszó rétegként és a fejlődött gáz a füst- 50 eltávolító készülékbe vezető' gázkiszállító nyíláshoz áramlik.

Energiának a rendszerbe való bevitelére három esetben van szükség: a) a (II) egyenlet szerinti reakciólépésben, b) a (III) egyenlet szerinti reakció- 55 lépésben és c) a hőveszteség pótlására. A c) pontban említett hőmennyiséget a salak érzékelhető hője szolgáltatja az alacsony hőmérsékletű zónába való belépéskor. Abban az esetben, ha a hőveszteséget a rendszernek az alumínium- és a gáztermelés 60 pontja, valamint az alacsony hőmérsékletű zóna közötti részén elegendő mértékben tudjuk csökkenteni, akkor szükségtelen minden további energia bevitele a salak-áramba, miközben az a rendszernek ezen a szakaszán átmegy, mivel az már elegendő 65 érzékelhető hővel rendelkezik. Csaknem minden olyan esetben, ahol elektromos ellenállású fűtést alkalmazunk, a hőfejlesztést a rendszernek ebben a részében kell végezni, és ez arra szolgálhat, hogy növelje a (II) reakcióegyenlet szerint lefolyó reakció elősegítéséhez szükséges hőenergiát.

Az alacsony hőmérsékletű zónában éles hőmérsékletesés van azon a ponton ahol szenet vezetünk be a salak-áramba, mégpedig a (II) egyenlet szerinti reakciólépés endoterm reakcióhője miatt. Energiára van szükség a salak hőmérsékletének az emelésére, miközben az ettől a ponttól a magas hőmérsékletű zónába jut. Ily módon a szükséges összes energiát vagy ennek légnagyobb részét bevisszük a salakba az előrehaladás folyamán, valamint a magas hőmérsékletű zónán való áthaladás alatt egészen az alumínium· és ‘ gáztermelést szakasz végéig. Nagyobb energiamennyiséget kényelmesen úgy vihetünk be, hogy elektromos áramot vezetünk át a salakon. Legkényelmesebben úgy járunk el, hogy elektromos áramot vezetünk át a salakon, a salakáram fizikai konfigurációja úgy van elrendezve, hogy a hőenergiafelszabadülás az alacsony hőmérsékletű zónában a legalacsonyabb hőmérsékletű ponttól az alumínium- és gáztermelést szakasz végéig való előrehaladása során történik.

A találmány szerinti eljárás egy előnyös megvalósításánál az olvadt salak ciklusos mozgását azok között a zónák között, ahol a (II) és (III) egyenletek szerinti reakciók végbemennek, azaz a (II) egyenlet szerinti reakció, ahol a salakban A1₄C₃feldúsul és a (III) egyenlet szerinti reakció, ahol azt a fém folyamatos felszabadulása közben egyidejűleg elbontjuk, között úgy biztosítjuk, hogy a (III) egyenlet szerinti reakció során képződött buborékolat, mint gázemelő szivattyút működtetjük. Előnyösen a (II) és (III) egyenletek szerint végbemenő reakciókat fizikailag elkülönítve hajtjuk végre, lehetséges, de kevésbé kívánatos az, hogy a (II) és (III) egyenletek szerinti reakciókat egyetlen edény különböző szakaszaiban játszatjuk le, az elektromosan fűtött olvadt salakot ebben az esetben e két különböző szakasz között gázemeléssel ésjvagy hővezetéssel cirkuláltatjuk.

A találmányt a továbbiakban a csatolt rajzokra hivatkozva mutatjuk be, ahol az

1. ábra a találmány szerinti eljárás egy előnyös megvalósítási módjának a működési ciklusát mutatja be, a

2. és 3. ábra az 1. ábra szerinti működési ciklusnak megfelelően dolgozó egyszerű készülék alaprajzát és oldalnézeti rajzát szemlélteti, a

4. ábra a készülék módosított alakjának a rajza, az

5. ábra egy gáztisztítóval társított 4. ábra szerinti készülék oldalnézetét ábrázolja, a *

6. ábra a 4. ábra szerinti készülék végének a rajza, a

7. és 8. ábra a 4-6. ábrák szerinti készülék egy módosított alaprajzát és oldalnézeti rajzát mutatja be, a

9. és 10. ábra a találmány szerinti eljárás kivitelezésére alkalmas további módosított készülék alaprajza és oldalnézeti rajza, a

11. ábra a 4-6. ábrák szerinti készülék további módosított formájának az oldalnézeti rajza, a

12. és 13. ábra a 4—6. ábrák szerinti készülék egy másik módosított alakjának az alaprajza és oldalnézeti rajza, a 5

14. ábra a 4-6. ábrák szerinti készülék egy másik módosított alakjának az oldalnézeti rajza, a

15. és 16. ábra a 4—6. ábrák szerinti készülék alaprajzát és oldalnézet! rajzát mutatja be, ahol az elektródok módosított elrendezésűek, a 10

17. ábra olyan készülék alaprajzát ábrázolja, ahol az elektródok tovább módosítottak, a

18. ábra egy 3-fázisú váltóárammal működő készülék alaprajzát ábrázolja, a

19A és 19B ábra a 2. és 3. ábra szerinti 15 rendszer hőmérsékletdiagramját és a felvett elektromos teljesítmény-diagramját szemlélteti.

Az eljárás alapelveit könnyen megérthetjük az 1. ábrára hivatkozva, ahol egy jellegzetes működési 20 ciklus körülményei vannak feltüntetve az A1₂O₃—A1₄C₃ rendszer fázis-diagramján. Az ABCD vonal mutatja a szilárd és a folyékony fázisok közötti határfelületet. Az EF vonal a (II) egyenlet szerinti reakciónak a hőmérsékleti körülményeit és 25 összetételét mutatja, ha a reakció 1 atm nyomáson játszódik le. A GH vonal a (III) egyenlet szerinti reakciónak a hőmérsékleti viszonyait és összetételét szemlélteti, ha a reakció 1 atm nyomáson megy végbe. Az EF és a GH vonalak helyzete természe- 30 tesen felfelé eltolódik a nyomás növekedésével.

Az olvadt salak az A1 fém és a CO gáz termékektől (körülbelül 1 atm Össznyomáson) való elkülönítés után az U pontnak megfelelő hőmérséklettel és összetétellel rendelkezik. Az olvadt salak 35 az alacsony hőmérsékletű reakciózónába betáplált szénnel érintkezésbe kerül, a (II) egyenlet szerinti reakció lejátszódik, az A1₄C₃ feldúsul a salakban és annak a hőmérséklete lecsökken egészen a V pontig (mivel a reakció endoterm). Az alacsony 40 reakciózónából származó, Al₄C₃-ban feldúsúlt salakot ezután melegítjük.

A (III) egyenlet szerinti reakció a magas hőmérsékletű zónában megkezdődik, CO és A1 szabadul fel akkor, ha a folyékony anyag reakciónyomása 45 az X pontban egyenlő a lokális sztatikus nyomással, ezután a hőbevezetés folytatása és/vagy a lokális sztatikus nyomás csökkenése (a folyadék/gáz-elegy növekedése következtében) a (III) egyenlet szerinti reakció lejátszódását okozza és a salak 50 Al₄C₃-tartalma lecsökken. Stacionárius állapotban a műveleti körülmények visszatérnek az U ponthoz. Ennek az eredménynek az elérése érdekében a nyersanyagok, betáplálást sebességének, a teljesítménynek és a keringési sebességnek egyensúlyban 55 kell lennie. Az UVX háromszöggel ábrázolt műveleti ciklus idealizált, az 1. ábrán bemutatott U és V értékek a műveleti értékek csupán egy lehetséges ^!kombinációja.

Kívánatos az, hogy olyan U értéken dolgozzunk, 60 ¹amely a lehető legközelebb esik a H ponthoz, így ^:a fejlődött gáz hőmérsékletét a lehető legalacso- I nyabban tudjuk tartani és következésképpen a füst- 1 -tartalmat lecsökkentjük. Abban az esetben, ha egy 1 Ál₄C₃-ban gazdag összetételnél választjuk meg a V 65 ' pontot, például az F pont mögött, akkor szilárd A1₄C₃ csapódik ki a salakból és ez nem kívánatos.

A timföldet a szénnel együtt táplálhatjuk be a (II) egyenlet szerinti reakció zónájába, ennek azoni bán nem kell szükségszerűen így történnie. A timföldet bevihetjük az Al-fémet tartalmazó szakaszba is, amelynek az az előnye, hogy ily módon csökkenthetjük a fémben oldott A1₄C₃ mennyiségét. Mivel a timföld sűrűbb, mint a felülúszó olvadt i fémréteg, áthalad ezen és bejut az olvadt salakba. Abban az esetben, ha a beadagolt timföldet nem melegítjük elő teljesen, akkor a hőfejlesztést a (II) egyenlet szerinti reakció zónájába történő visszaszállítás során végezzük a salakban és ily módon küszöböljük ki a hőmérsékletesést.

Ásnak érdekében, hogy az eljárás gyakorlati alkalmazásának a megértését megkönnyítsük, a 2. és 3. ábrákon vázlatosan bemutatjuk a műveleti ciklust. Miután a (II) egyenlet szerinti olvadt salak például 1950-2050 °C-on elhagyta az (A) reakciózónát, Ál₄C₃-ban feldúsúlt és belép egy általában U alakúra kialakított (HD) melegítő csőbe ahol azt a két (E) elektród között folyó váltóárammal létesített hőenergia segítségével felmelegítjük. A folyékony anyag, miközben végighalad a (HD) melegítő csövön, hőmérséklete arra az értékre emelkedik, amelyen a (III) egyenlet szerinti reakció megindul (körülbelül 2050-2150 °C-on, a salakösszetételtől és a helyi nyomástól függően.) Ennél a pontnál a salak már úgy tekinthető, hogy belépett az említett magas hőmérsékletű zónába. Ettől kezdve a (C) termékgyűjtő zónába történő előrehaladása folyamán a közölt energia hatására megindul a (III) egyenlet szerinti reakció, gázbuborékok keletkeznek és fém válik ki cseppek (B) alakjában. A cső ezen a szakaszon vízszintes vagy a folyásirányban felfelé emelkedhet, ily módon lehetővé válik az, hogy a buborékok felemelkedjenek és szívóemelőként működjenek. A (C) termékgyűjtő zónában a gázt eltávolítjuk a (GE) gázkivezetőn keresztül, a folyékony alumíniumot összegyűjtjük az olvadt salak felületén és a (TO) csapon át eltávolítjuk. A folyékony alumínium nagy mennyiségű Ál₄C₃-at tartalmaz oldott állapotban. A folyékony Al-nek az Al₄C₃-ból való kinyerésére ismeretesek módszerek, ezek azonban nem tartoznak a találmány körébe. Azt a zónát, amelyben a (III) egyenlet szerinti reakció végbemegy, lényegében a (HD) melegítő cső felszálló szakasza alkotja, bár további reakció mehet végbe a (C) termékgyűjtő zónában is, amint a felszálló salak sztatikus nyomásesése folytatódik. A salak, amely megszabadult A1₄C₃-tartalmától és lényegében az 1. ábrán feltüntetett U ponttal jelölt hőmérsékletű, belép az (RD) viszszaszállító csőbe, amely - mivel elektromosan párhuzamos a (HD) melegítő csővel - úgy van méretezve, hogy nagyobb elektromos ellenállású, mint a (HD) melegítő cső, így kevesebb áramot szállít. Mihelyt a salak eléri az (A) reakcíózónát, ahol a (II) egyenletnek megfelelő reakció megy végbe, és ahova a szénreagenst (CR) és a timföldreagenst (ÁR) adagoljuk, reakcióba lép ezekkel, mivel a hőrrérséklete az egyensúlyhoz szükséges hőmérsékletnél magasabb, az endoterm reakció entalpiáját úgy biztosítjuk, hogy hűtjük a folyadékot. Az (A) zónában a (II) egyenlet szerinti reakció lejátszódása folyamán gáz képződik, amelyet egy második (GE2) gázkivezetőn keresztül eltávolítunk.

Az alumíniumkarbidot, amelyet ezt követően lecsapolunk a fémtermékből, visszavisszük a rend- 5 szerbe, mégpedig előnyösen a (C) termékgyűjtő zónába, mivel ez elkerülhetetlenül tartalmaz még kinyerhető fémet.

Jóllehet általában előnyösnek bizonyult olyan berendezések készítése, amelyekben a (II) és a (III) 10 egyenletek szerinti reakciókat elkülönítve vitelezzük ki, előfordulhatnak olyan esetek, ahol — a berendezés egyszerűsítése érdekében — a reakciókat együtt, egyetlen edényben játszatjuk le, mivel az előnyeik felülmúlják a hátrányokat. Ebben az eset- 15 ben a salakot még melegíthetjük ellenállásosan és visszakeringtethetjük a felszálló gáz segítségével vagy, ha a sztatikus nyomás túlságosan nagy ahhoz, hogy buborékképződés történjék, akkor hővezetés útján. Az ellenállásos melegítést például 20 úgy végezhetjük, hogy áramot vezetünk vertikálisan elhelyezett, salakba merített elektródák között.

Energiának ellenállásos melegítéssel való bevitele, elektromos szempontból tekintve, nagyon előnyös. A folyékony ellenállás, amelyet az olvadt sálak- 25 tömeg alkot, úgy tekinthető, mint egy meglehetősen nagy elektromos ellenállás, amely nagyobb feszültségen és kisebb áramerősségen (AC vagy DC) dolgozik, mint egy hasonló teljesítményű ívkemence. Itt nincs probléma a kis teljesítmény-té- 30 nyezőkkel, mivel a hőt a salakban fejlesztjük, ahol arra szükség van, így nincsenek hőátviteli nehézségek és a hőveszteségek csökkennek. Tűlhevítés a reakciózónákban teljesen ki van küszöbölve és ezenkívül kielégítő mértékben csökken a füstkép- 35 ződés a már említett ívkemencés eljáráshoz képest, ugyanakkor az elektródák sokkal kedvezőbb körülmények között működhetnek, mivel gyengébb áramot továbbítanak és kevésbé agresszív környezetben vannak elhelyezve. Abban az esetben, ha az 40 elektródákat azokban a zónákban helyezzük el, ahol a (II) egyenlet szerinti reakció megy végbe, a hőmérséklet viszonylag alacsony lesz, a gáz csak kis mértékben tartalmaz agresszív vegyületeket, helyenkénti szénfelesleg tartható fenn azáltal, hogy a ⁴⁵szénbeadagolás az elektródák körül történik és így csekély a valószínűsége annak, hogy maguk az elektródok károsodnak. Abban az esetben pedig, ha az elektródákat abban a részben helyezzük el, ahol a fémalumínium-terméket gyűjtjük össze, ak- 50 kor azok viszonylag hideg környezetben tarthatók, mivel a salakkal az olvadt Al-fém útján vannak kapcsolatban. A 2. és a 3. ábrák szerinti vázlatokon mindkét elhelyezés látható az elektródokra, amelyeket (E) jellel látunk el. 55

A már említett füst-probléma találmány szerinti csökkentése ellenére még mindig van bizonyos megoldandó kérdés. Korábbi próbálkozások (például a 798 927 számú kanadai szabadalmi leírás) a füstveszteség csökkentésére, amelyek szerint a fejlő- 60 dött CO-t a bevitt szénnel hozták érintkezésbe a karbotermikus redukció során, nehézségekbe ütköztek, mivel a közben fejlődött alumíniumoxikarbid részben megolvadt, reagált a szénnel és az Al₂ö₃-al, így az anyagot ragacsossá tette. Ezért 65 egy előnyös módszer szerint azt javasolták, hogy a szenet és a timföldet külön-külön érintkeztessék a gázzal, mivel a szén és a gőz alakú A1 közötti reakció folyamán képződő A1₄C₃ a megadott hő5 mérsékleten szilárd és így az anyag nem lesz ragacsos. A gáz így először a szénnel érintkezik, amely az alumíniumszuboxidot és a Al-gőzöket felveszi a gázból. Az ily módon tisztított gázt ezután érintkeztetik a timfölddel és használják fel 10 annak előmelegítésére. Abban az esetben, ha a szénkomponenst és a timföldkomponenst külön-külön tartják, lehetőség van arra, hogy e két komponenst a rendszer két különböző helyén táplálják be, ahogy már említettük.

A lehető legjobb hőkihasználás érdekében a bevitt szén kalcinálatlan koksz- vagy szénrészecskékből állhat,' a betáplált timföld pedig hidratált timföld lehet, így a szénmonoxid érzékelhető hője felhasználható ezeknek az anyagoknak a kalciná2o lására. Éne a célra szükség esetén bizonyos menynyiségű CO el is égethető.

A (II) egyenlet szerinti reakciót előnyösen szuszpenzióbah végezzük, mivel így lehetővé válik az, hogy egyes komponenseket, mert sűrűbbek 25 mint az olvadt salak, felfoghatjuk és kivonhatjuk a rendszerből. Hy módon bizonyos fémszennyezők legalább egy részét (így az Fe vagy Si), amelyeket bevittünk a rendszerbe, Fe-Si-Al-ötvözet alakjában legalább részben eltávolíthatjuk. Valójában szükség 30 lehet vas vagy vasvegyületek bevitelére annak biztosítása érdekében, hogy a képződött ötvözet sűrű legyen és lesüllyedjen.

A 4. és 6. ábrák szerint egy 12 olvadt salakáramot olyan készüléken át keringtetünk, amely 1 35 anyagadagoló kamrákból [ahol a (II) egyenlet szerinti reakciók lejátszódnak], 5 termékgyűjtő kamrákból, 2 U alakúra kialakított melegítő csövekből, kivezető csonkokból, amelyek a magas hőmérsékletű zónák egy részét alkotják, ahol a (III) egyen- let szerinti reakció végbemegy és 8 visszaszállító csövekből áll, amelyek a magas hőmérsékletű zónák utolsó szakaszát alkotják és amelyek, mivel elektromosan a 2 melegítő csövekkel sorban vannak kapcsolva, nagyobb átmérőjűek és/vagy rövi45 debbek, mint az említett melegítő csövek. A 8 visszaszállító csövek ennélfogva viszonylag kisebb elektromos ellenállással rendelkeznek, ha a keringő 12 olvadt salak-árammal vannak töltve és a hőfejlesztés kisebb mértékű. A 8 csövek bevezető végei .50 a 12 olvadt salakáram tetején úszó 13 alumíniumfém alsó széle alatt vannak elhelyezve, A 3 elektródok 20 oldalaknákban az 5 gyűjtőkamrák mellett úgy vannak elhelyezve, hogy érintkezésben legyenek az olvadt Al-termékkel, A 14 válaszfalak arra 55 szolgálnak, hogy biztosítsák azt, hogy a 13 fém hőmérséklete alacsonyabb legyen a 20 aknákban, valamint megakadályozzák azt, hogy a (III) egyenlet szerinti reakció zónájában (mely átmegy az 5 termékgyűjtő kamrán) képződött gáz feldúsuljon a 60 3 elektródák körül, így a legkisebbre csökkentik annak a valószínűségét, hogy a gázban levő Al és A1₂O gőzök megtámadják az elektródokat. Az 1 és kamrák 6, 11 gázkivezető csövekkel vannak ellátva, amelyek rendkívül nagy mennyiségű képző- dött szénmonoxidot tudnak elvezetni. A kapcsolat az alacsony hőmérsékletű zónák és a magas hőmérsékletű zónák között a 2 csövekben azokon a helyeken van, ahol a (III) egyenlet szerinti reakció megkezdődik és ahol a 8 cső belép az 1 kamrákba.

A 6 és 11 gázkivezető csöveken át elszívott gázt először egy 40 gázmosóba vezetjük, ahol a gáz szemcsés szénen halad át, A friss szenet, amely szén vagy „zöld koksz” lehet, a 41 vezetéken át adagoljuk a 40 gázmosóba és azt a gázárammal eUenáramban vezetjük a gőzmosón keresztül. A szenet, amely alumíniumkarbidban és más alumíniumtartalmú komponensekben feldúsul, elkülönítjük a gáztól és a 9 vezeték útján bevisszük az anyagadagoló kamrákba.

Az első 40 gázmosón való áthaladás után a gáz, amely még nagyon magas hőmérsékletű, egy második 42 gázmosóba kerül, amely timföldet tartalmaz, és előmelegíti a rendszerbe adagolandó timföldet. A 42 gázmosóban levő timföldágyból a timföldet az 1 és/vagy 5 kamrákba a 10 adagoló csöveken át juttatjuk be. Friss timföldet, amely trihidrát alakjában lehet jelen, egy 43 vezetéken át visszük be a 42 gázmosóba, és a gázárammal ellenáramban vezetjük a gázmosón keresztül, amelyből a gáz a 44 kivezető csövön át távozik. A gázt ezután hőcserélőkön át egy gáztárolóba vezetjük vagy gázégető készülékbe visszük annak érdekében, hogy hőenergiát kapjunk és szénmonoxidot égessünk el segítségével, továbbá illékony anyagokat (amennyiben vannak) távolítsunk el vele a beadagolandó szénből.

Az alumínium-termékből kinyert alumíniumkarbidot egy tárolóból egy 15 vezeték segítségével az 5 gyűjtőkamrákba visszakeringtetjük.

Az 5 ábra kivételével a 9 és 10 vezetékeket, amelyek az 1 kamrákhoz, valamint a 10 és 15 vezetékeket, amelyek az 5 kamrákhoz vezetnek, egyszerűség kedvéért egyetlen vezetéknek tekintjük.

Ahogy már említettük, a rendszerbe oly módon viszünk be energiát, hogy elektromos áramot vezetünk a 12 olvadt salakon keresztül. Az áramkör a 3 elektródák közötti szakaszra terjed ki.

Az olvadt salaknak a visszaszorítását oly módon végezzük, hogy dermedt salakból szigetelést hozunk létre egy acél héjon, ahogy ez általában szokásos gyakorlat az ömlesztett timföldaprító iparban, ahol erre a célra, mint ismeretes, vízzel hűtött acélhéjakat használnak. A rendszer biztonsága érdekében és avégett, hogy elkerüljük az olvadt salak felszínre jutását, célszerű a következő intézkedéseket tenni:

1. Kettős és egymástól teljesen független vízhűtéses rendszert alkalmazni, amelyek az acélhéjjal érintkező permetezőkből állnak. E két rendszer mindegyike olyan méretű, hogy legalább a szükséges dermedt salakszigetelés fenntartására elegendő hűtést biztosít, és amelyek közül rendszerint csupán az egyik van használatban.

2. Infravörös sugárdetektorokat vagy más hőmérsékletérzékelőket használni, amelyek ellenőrzik az acélhéjat. Abban az esetben, ha a héj hőmérséklete az első meghatározott határt túllépi, a második hűtőrendszer automatikusan működésbe lép, ha pedig megfelelő idő elteltével a hőmérséklet még mindig az említett első határ felett van, vagy ha bizonyos idő múlva már mindkét hűtőrendszer dolgozik, a rendszerbe vezetett energia bejuttatását megszakítja. Az energiabevezetést akkor is automatikusai) megállítja, ha a hőmérséklet egy előre 5 meghatározott második határon túlhalad.

3. Egy elektromos jelzőkészüléket alkalmazni, amely elektromosan földelve csatlakozik az acélhéjhoz. Abban az esetben, ha elektromos áramkör létesül bármelyik elektród és a héj között, akkor 0 az energiabejuttatás automatikusan megáll és a kettős vízhűtéses rendszer megindul. Annak eldöntésére, hogy az energia visszaállítása biztonságos-e, egy másik rendszert kell alkalmazni, amely meghatározza az egyes elektródák és a héj közötti elekt5 romos ellenállását. Ezeket a részeket nem tüntettük fel a 4. és 6. ábrákon.

Az alapkészüléken számos olyan módosítást végezhetünk, amelyek működésbeli előnyökkel rendelkeznek. Ezeket a 7—18. ábrákon mutatjuk be. q A 7. és 8. ábrák olyan rendszert szemléltetnek, amelyekben a 2 ellenállásos melegítő csövek egyszerű fölfelé emelkedő vezetékek. Ezek az 1 kamrák legalsó részéből indulnak az 5 kamrákba. Az 1 kamrák 16 mélyedésekkel rendelkeznek, amelyek 5 lehetővé teszik fémes szennyező anyagok, így Fe vagy Si kinyerését. Ezek az anyagok vagy a betáplált anyagokkal (szénnel vagy timfölddel) kerülnek fémes állapotban vagy redukálható vegyületek alakjában a rendszerbe. Ebben a rendszerben egy 17 0 elválasztó falat, amelynek a 18 alsó széle a 13 alunúniumfém alá nyúlik alkalmazunk annak lehetővé tételére, hogy a salak az 5 gyűjtőkamrából az 1 adagoló kamrába [ahol a (II) egyenlet szerinti reakció lejátszódik] visszajusson, miközben meg₅ gátolja a 13 fém átjutását. A 7. és 8. ábrákon az alacsony hőmérsékletű zóna és a magas hőmérsékletű zóna közötti kapcsolat a 2 felfelé emelkedő csövek bármelyik részén lehet a választott műveleti körülményektől függően.

β

Ennek az elrendezésnek egy módosítását mutatják a 9. és 10. ábrák, ahol a 8. ábra két lejtős melegítő csövét egyetlen U alakú 22 melegítő vezetékkel és két vékonyabb 28 visszatérő vezeték5 kel helyettesítjük, amely utóbbiak visszakeringtetik a salakot az 1 anyagadagoló kamrákból a 22 melegítő vezeték aljára és nagy elektromos ellenállású áramkört létesítenek a 22 vezeték megfelelő részeihez viszonyítva. A 9. és 10. ábrákon az ) alacsony hőmérsékletű zóna és a magas hőmérsékletű zóna közötti kapcsolat a 22 vezetékben a 28 visszatérő vezetékek és a 22 vezeték felső végei között van.

A 11. ábrán bemutatott készülék kiviteli alakjá; nál az ellenállásos melegítő cső 34 és 35 ferde lábakból állhat, így lényegében V-alakú vezetéket alkot egy vertikális láb helyett, amely a (II) egyenlet szerinti reakció zónájának alsóbb részét alkotja, és egy felfelé menő ferde lábat képez, amely az elválasztó zónához vezet, ahogy a 7. és 8. ábrán látható. Egy más változatnál (12. és 13. ábrák) egy kisebb átmérőjű 37 visszakeringtető láb párhuzamos lehet a 2 ellenállásos melegítő cső felfelé menő lábával, amely a salak egy részét az 5 kamrából a cső aljára keringteti vissza, és buborék mentesebb áramkört biztosít. Ez előnyös lehet a rendszer elektromos stabilitása szempontjából.

Egy további kiviteli alaknál (14. ábra) az ellenállásos melegítő csövek 38 alsó lábai ferdék, míg a 39 felfelé menő lábak vertikálisak lehetnek. Ilyen 5 esetekben, a melegítés viszonylagos sebességétől és a nyomásnövekedéstől függően, a salaknak a csövön való átfolyásakor gázfejlődés kezdődhet a (III). egyenlet szerinti reakcióból, mielőtt a cső alsó része felemelkedik. Más szavakkal az érintkezés az 10 alacsony hőmérsékletű zóna és a magas hőmérsékletű zóna között a 38 lábban annak alsó vége felé van. Mivel a gáz, amely a 38 enyhén lejtős alsó lábba visszatér, kisebb szívóhatást fejt ki, mint amilyet a vertikális felső lábban levő gáz, a szívó- 15 hatás a kívánt irányban az 5 kamra felé megmarad és a (III) egyenlet szerinti reakció során fejlődött gázt, mielőtt a salak eléri a cső alját, a viszonylag hideg leszálló salak a 38 lábban ellenáramban kimossa. Ily módon ez a gáz füsttől megszabadított 20 állapotban az 1 kamrán keresztül, ahol a (II) egyenlet szerinti reakció lejátszódik, eltávozik.

A 15. és 16. ábrákon bemutatott más kiviteli alaknál a 3 elektródok elektromosan a salakkal lehetnek összekötve az U-alakú 2 ellenállásos mele- 25 gítő cső alján ahelyett vagy amellett, hogy a (II) egyenlet szerinti reakció lejátszódására szolgáló 1 kamra vagy az 5 termékgyűjtő kamra megfelelő helyéhez csatlakoznának. Ezt oly módon valósíthatjuk meg, hogy mindegyik 3 elektródot egy olvadt 30 alumíniumból álló oszlopba süllyesztjük, amely a 2 ellenállásos melegítő cső aljáról induló, felfelé nyitott 21 függőleges csőben van elhelyezve. Ebben az esetben a magas hőmérsékletű zóna a 21 függőleges cső jobb oldalán kezdődik a fejlődött gázok 35 bejutásával együttjáró nehézségek elkerülése érdekében.

Az elektródok elhelyezésének további módosítását szemlélteti a 17. ábra, amely a 7. és 8. ábrák szerinti készülék módosított formájának az alap- 40 rajza és négy darab 3 elektródot tartalmaz, amelyek úgy varrnak kötve elektromosan, hogy a fűtőáram el van választva a 2 átmenetektől, így elkülöníthető a salak fűtése, miközben az a gyűjtőkamrákból az anyagadagoló kamrákba folyik 45

Az elmondottakhoz hasonló módosítások végezhetők az ábrákon bemutatott készülékek más formáinál is.

Az ábrákkal kapcsolatban leírt rendszer akár AC, akár DC energiával dolgozhat, azaz váltóáram- 50 mai és egyenárammal egyaránt üzemeltethető (AC = alternating current = váltóáram, DC = direct current = egyenáram). Bár az AC használata általában olcsóbb, mint a DC használata, egyetlen AC fázist használó nagy egységek nem kívánatosak, mivel egyensúlyhiány jön létre az elektromos elosztó rendszerben. A 18. ábra azt mutatja, hogy hogyan lehet a találmány szerinti eljárást alkalmazni 3-fázisú AC-energia használatára. így lehetővé válik nagy egységek alkalmazása AC-re viszonylag nagy feszültség és kis áramerősség esetén a velejáró gazdasági előnyökkel együtt.

A 4—18. ábrák jól szemléltetnek számos lehetséges elrendezést a találmány szerinti· eljárás kivitelezésére. Más, találmány szerinti megoldásokat hasz náló, elrendezések ugyancsak a találmány körébe tartoznak.

Az 5. ábra szerinti gázmosó elrendezés használható a 2, 3. és 4—18. ábrák szerinti módosított készülékeknél is.

Számos különböző módszer használható olvadt timföldnek a készülékbe való bejuttatására. A legegyszerűbben a legmegfelelőbben úgy járunk el, hogy a készüléket először megtöltjük termittel (Al + Fe₂O₃) és azt meggyújtjuk A megolvadt timföldet ezután olvadt állapotban tartjuk elektromos áram átvezetése útján.

A 19A ábra vázlatosan bemutatja a 2. és 3. ábrák szerinti rendszer hőmérsékletváltozását. A (III) egyenlet szerinti reakció T(iii) hőmérsékletén folyékony salak lép be az A kamrába és itt a hőmérséklete gyorsan lecsökken akkor, amikor érintkezésbe kerül a bevitt szénnel. A hőmérsékletesés a (II) egyenlet; szerinti endoterm reakciónak köszönhető. A hőmérsékletcsökkenés a T(ii) egyensúlyi hőmérséklet elérésig tart. Abban az esetben, ha az A kamrában jelentős hőveszteségek vannak, a folyadék hőmérsékletesése tovább folytatódik mindaddig, ameddig az be nem lép a (HD) melegítő csőbe. A melegítő csőben megindul az energia bevitele elektromos árammal, ahogy a 19B ábrán látható. A hőmérséklet addig emelkedik, ameddig a T(iii) értéket el nem éri. Az energiabevitel folytatása nem vezet további hőmérsékletemelkedéshez, hanem a (III) egyenlet szerinti reakció lejátszódását segíti elő. A képződött gáz növeli a salak elektromos ellenállását és az energiabevitel aránya növekszik. A C kamrában ismét csökken a hőmérséklet a hőveszteségek miatt. Az (RD) visszaszállító csőben az elektromos energia ismét növeli a hőmérsékletet, amely elérheti a T(iii) értéket vagy ez alatt marad. Abban az esetben, ha a (III) egyenlet szerinti reakció ismét megindul, a gázbuborékok megnövekedett ellenállása ismét növeli a bevitt energiamennyiséget. A 19A és 19B ábrákon a kihúzott vonal az (RD) visszaszállító csőhöz tartozó szakaszban azt az esetet szemlélteti, amelynél a hőmérséklet nem éri el a T(iii) értéket. A szaggatott vonal azt az esetet mutatja, amelynél a hőmérséklet eléri a T(iii) értéket az (RD) csőben ugyanannál a pontnál.

Claims

Szabadalmi igénypontok:

1. Eljárás alumínium előállítására, azzal jellemezve, hogy egy cirkuláló olvadt timföldsalak-áramot léteskünk, amely kombinált szenet tartalmaz alumíniumkarhid vagy alumíniumoxikarbid alakjíbán, az olvadt timföldsalak-áramot váltakozva elrendezett kis és nagy hőmérsékletű zónák sorozatán vezetjük keresztül, az egyes alacsony hőmérsékletű zónákat legalább részben a timföld és a szén közötti reakcióra megkívánt hőmérsékleten vagy az felett, de a képződött alumíniumkarbid és az olvadt timföld közötti reakcióra megkívánt hőmérséklet alatt tartjuk, a magas hőmérsékletű zónában felszabadult alumíniumfémet összegyűjtjük és kinyeijük, az olvadt tifiiföldsalakot az említett magas hőmérsékletű zónából egy következő alacsony hőmérsékletű zónába visszavesszük, a cirkuláló timföldsalak-áramhoz az említett alacsony hőmérsékletű zónában szenet adunk, valamint legalább egy helyen timföldet vezetünk az említett cirkuláló salakáramba és a képződött gázokat kinyerjük, mimellett az említett sorozatban legalább egy alacsony hőmérsékletű zónát és legalább egy magas hőmérsékletű zónát tartunk fenn.
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja,· azzal jellemezve, hogy a timföldsalak-áramot Qgy alacsony hőmérsékletű zónából egy következő magas hőmérsékletű zónába egy felfelé irányuló vezetéken át cirkuláltatjuk és az említett olvadt timföldsalak mozgását a vezetékben levő gázbuborékok felszálló áramának a segítségével kényszerítjük az említett vezetéken keresztül.
3. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a cirkuláló olvadt timföldsalakáramba oly módon viszünk be energiát, hogy elektromosáramoi vezetünk az olvadt timföldsalak-áramba miközben az áthalad az egyes alacsony hőmérsékletű zónákból a következő magas hőmérsékletű zónákba.
4. A 3. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy olvadt timföldsalakot cirkuláltatunk két alacsony hőmérsékletű zónán és két magas hőmérsékletű zónán keresztül, elektromos áramot vezetünk az említett olvadt timföldsalakon át egy elektródpár között, amelyek elektromosan érintkeznek a timföldsalakkal az említett két magas hőmérsékletű zónában és úgy vannak elrendezve, hogy az olvadt timföldsalak elektromos ellenállása az alacsony hőmérsékletű zóna és a következő magas hőmérsékletű zóna között nagyobb, mint a magas hőmérsékletű zóna és a következő alacsony hőmérsékletű zóna közötti elektromos ellenállás.
5. A 3. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja azzal jellemezve, hogy olvadt timföldsalakot cirkuláltatunk egy alacsony hőmérsékletű zónán és egy magas hőmérsékletű zónán keresztül, elektromos áramot vezetünk az említett olvadt timföldsalakon át egy elektródpár között, amelyek elektromosan érintkeznek a timföldsalakkal az említett alacsony hőmérsékletű zónában és a magas hőmérsékletű zónában, és úgy vannak elrendezve, hogy az olvadt timföldsalak elektromos ellenállása az alacsony hőmérsékletű zónából a magas hőmérsékletű zónába való átmenetnél kisebb, mint az olvadt timföldsalak elektromos ellenállása a magas hőmérsékletű zónából az alacsony hőmérsékletű zónába való visszatérésnél.
6. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a nehéz, oldhatatlan szennyezéseket kiválasztjuk az említett cirkuláló olvadt timföldsalak-áramból az alacsony hőmérsékletű zónában.
7. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az olvadt timföldsalak-áramot minden egyes magas hőmérsékletű zó- < nából részben visszakeringtetjük az előző alacsony hőmérsékletű zónába.
8. Az 1. igénypont szerint eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az olvadt timföldsalakot a magas hőmérsékletű zónába a termékgyűjtő ( zónán keresztül továbbítjuk, az Al-terméket elkülönülni hagyjuk a salaktól és a termékgyűjtő zónában felülúszó rétegként keletkezett fémalumínium-terméket meghatározott időben lecsapoljuk a ⁵ rétegből.
9. A 8. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy elektromos áramot vezetünk át az említett olvadt timföldsalakon egy Al-fémet tartalmazó felülúszó réteggel elektromos ⁰ kapcsolatban levő elektród és egy ettől elkülönítetten elhelyezett elektród között.
10. A 3. igénypont szerinti eljárás foganatosírási módja, azzal jellemezve, hogy olvadt timföldsalakot keringtetünk két kis hőmérsékletű zónán és két

5 nagy hőmérsékletű zónán keresztül, elektromos áramot vezetünk az említett olvadt timföldsalakon át egy elektródpár között, amelyek elektromosan érintkeznek a timföldsalakkal az említett két alacsony hőmérsékletű zónában és úgy vannak elren0 dezve, hogy az olvadt timföldsalak elektromos ellenállása az alacsony hőmérsékletű zóna és a következő magas hőmérsékletű zóna között nagyobb, mint a magas hőmérsékletű zóna és a következő alacsony hőmérsékletű zóna közötti elektromos el5 lenállás.
11. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az olvadt timföldsalakot egy alacsony hőmérsékletű zónából egy következő magas hőmérsékletű zónába olyan

9 vezetéken át cirkuláltatunk, amely egy kezdeti meghosszabbított, enyhén lefelé hajló részből, amely az említett alacsony hőmérsékletű zónából lefelé vezet és , egy ezt követő viszonylag rövid, meredeken felfelé hajló részből, amely az említett 5 magas hőmérsékletű zóna kezdeti szakaszát alkotja áll, elektromos áramot vezetünk az olvadt timföldsalakon keresztül a mondott vezetéken, mimellett a salak hőmérsékletét elég magasra engedjük emelkedni ahhoz, hogy megindítsa a reakciót az alumí) niumkarbid és a timföld között még mielőtt az elérné a legalacsonyabb pontot ebben a vezetékben azzal, hogy szénmonoxidot áramoltatunk ellenkező irányban az említett vezeték lefelé hajló része mentén az alacsony hőmérsékletű zónába.

i
12. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy olvadt timföldsalakot keringtetünk két alacsony hőmérsékletű zónán és két magas hőmérsékletű zónán át, az olvadt timföldsalakot az egyes alacsony hőmérsékletű zó, nába egy U-alakúra kialakított vezetéken vezetjük át, egy állandóan felfelé nyúló olvadt alumínium-oszlopot tartunk fenn, amely az említett olvadt timföldsalakon helyezkedik el és érintkezik vele a vezeték alsóbb részében, továbbá elektromos áramot vezetünk át az olvadt salakon olyan elektródok között, amelyek az olvadt alumíniumoszlop felső végébe nyúlnak bele.
13. Eljárás alumínium előállítására timföldnek szénnel történő közvetlen redukciójával, amelynek során szenet és timföldet adunk olvadt timföldsalakhoz, amely kombinált szenet tartalmaz alumíniumkárbíd vagy alumíniumoxikarbid alakjában, a képződött gázokat, amelyek lényegében nagyobb részben szénmonoxidból és kisebb részben alumínium- és alumíniumszuboxid-gőzökből állnak, elszál

Htjuk, azzal jellemezve, hogy a képződött gázokat olyan ágyon vezetjük át, amely lényegében szénből áll és mentes hozzákevert timföldtől, majd az alumínium- és alumíniumszuboxid-gőzöket kondenzáljuk és legalább részben a szénnel reagáltatjuk, ezt követően pedig a szenet bevisszük az olvadt tímföldsalakba.
14. A 13. igénypont szerinti eljárás foganatosításí módja, azzal jellemezve, hogy az említett szénágyból kimenő gázokat egy timföldet tartalmazó anyagon vezetjük keresztül.
15. A 13. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy széntartalmú anyagot vezetünk kalcinálatlan állapotban az említett szénágyba és a széntartalmú anyagot az ágyor keresztül az említett gázokkal ellenáramban továb bitjük illékony anyagoknak a széntartalmú anyagból való felszabadítása érdekében.
16. A 14. igénypont szerinti, eljárás foganatosítás! módja, azzal jellemezve, hogy hidratált timföldet vezetünk a timföldtartalmú anyagból álló ágyba, a hidratált timföldet az ágyon keresztül ellenáramban továbbítjuk, a hidratált timföldet kaldnált timfölddé alakítjuk az ágyon való áthaladás folyamán és ezt követően a kalcinált timföldet bevisszük az olvadt salakba.
17. Eljárás alumínium előállítására, azzal jellemezve, hogy egy cirkuláló olvadt timföldsalakáramba, amely kombinált szenet tartalmaz alumíniumkarbid vagy alumíniumoxikarbid alakjában, egy viszonylag alacsony hőmérsékletű első helyen szenet táplálunk be, a betáplált szenet reagáltatjuk a salakban levő timfölddel és említett első helyen a timföldsalak kombinált széntartalmának a növelésére, az első helyen képződött szénmonoxidot kinyerjük, a szénben feldúsult olvadt timföldsalakot egy viszonylag magas hőmérsékletű második helyre továbbítjuk, ezt követően növeljük és csökkentjük a lokális statikus nyomást az olvadt timföldsalakra a második helyre való továbbítás folyamán az olvadt timföldsalak hőmérsékletét a továbbítás során olyan értékre növeljük, amelyen a salak alumíniumkarbid-tartalma a lokális sztatikus nyomás körülményei között reagál a timfölddel, a képződött gázt az olvadt salakáramnak a második helyre való továbbítására használjuk, az alumíniumfémet e második helyen elkülönítjük a salakáramtól és az olvadt salakáramot vagy közvetlenül az első helyre keringtetjük vissza, vagy egy vagy több pár viszonylag alacsony hőmérsékletű és viszonylag magas hőmérsékletű helyen timföldet adunk a salakhoz az első helyre reagált timföld pótlására.
18. A 17. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy elektromos áramot vezetünk az olvadt salakon keresztül a viszonylag alacsony hőmérsékletű hely és a viszonylag magas hőmérsékletű hely közötti továbbítás során az olvadt salak hőmérsékletének a növelésére és annak az energiának a pótlására, amely a timföldnek alumíhiuniféminé való átalakulásakor szénnel történő reakciójához szükséges.
19. A 17. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy először olvadt timföldet alakítunk ki termit elégetése útján.
20. Berendezés alumínium előállítására timföldnek szénnel történő közvetlen redukciója útján, azzal jellemezve, hogy timföldet és alumíniumkarbid vagy alumíniumoxikarbid alakjában kombinált szenet tartalmazó olvadt salak befogadására szolgáló első kamrából szénnek az első kamrába való bevitelére alkalmas eszközökből, az olvadt salakot befogadó második kamrából, timföldnek valamelyik kamrába való bevitelét végző eszközökből, gáznak az első és második kamrából való elvitelére alkalmas eszközökből, az első kamrából a második kamrába vezető szállítócsőből, amelynek legalább egy része a második kamra irányában felfelé hajlik, mindegyik kamrában elhelyezett legalább egy elektródból, amelyek az energia bevitelét végző elektromos áramnak a szállítócsőben levő salakon történő átvezetésére - szolgálnak, valamint a második kamrából az első kamrába menő visszatérőcsőből, amely nagyobb elektromos ellenállású áramköri utat alkot, mint a szállítócső, ha olvadt salakkal van tele, továbbá alumíniumfémnek az összegyűjtésére és a második kamrából való eltávolítására alkalmas eszközökből áll.
21. Berendezés alumínium előállítására timföldnek szénnel történő közvetlen redukciója útján, azzal jellemezve, hogy timföldet és alumíniumkar· bid vagy alumíniumoxikarbid alakjában kombinált szenet tartalmazó olvadt salak befogadására és tárolására szolgáló négy egymást követően elrendezett kamrából, szénnek az első és harmadik kamrába való bevitelére alkalmas eszközökből, salaknak az első és harmadik kamrából a második és negyedik kamrába továbbítására szolgáló szállítócsövekből, amelyek mindegyike egy felfelé irányuló kivezető végszakasszal rendelkezik, a salaknak a második és negyedik kamra alsó részéből a harmadik és első kamrába való szállítását végző visszatérőcsövekből, amelyek abban az esetben, ha olvadt salakkal vannak tele, viszonylag nagyobb elektromos ellenállású áramköri utakat alkotnak, mint a szállítócsövek, továbbá timföldnek legalább egy kamrába való betáplálására szolgáló eszközökből -egymástól nagyobb közökben elhelyezett elektródokból, amelyek úgy vannak elrendezve, hogy érintkeznek a salakkal és elektromos áramot vezetnek át rajta, valamint gáznak a négy kamrából való eltávolítását végző eszközökből és alumíniumfémnek az összegyűjtésére, továbbá a második és negyedik kamrából való eltávolítására alkalmas eszközökből áll.
22. A 21. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az elektródok a második és a negyedik kamrában vannak elhelyezve.
23. A 21. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az említett elektródok úgy vannak elrendezve, hogy a második és negyedik kamrában a salakon levő fémalumínium-termék felülúszó rétegének alsó határa felett helyezkednek el.
24. A 23. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az elektródok úgy vannak elrendezve, hogy a második és negyedik kamrában az olvadt alumíniummal vannak érintkezésben, továbbá az elektródok körül olyan elválasztó eszközök vannak elhelyezve, amelyek védik azo kát a második és negyedik kamrákban fejlődött gázoktól.
25. A 21. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a salak szállítását végző, második és negyedik kamra alsó részéből lefelé az első és harmadik kamrából jövő szállítócsövekbe vezető, visszatérőcsövek az előzőnél kisebb átmérőjűek.

11 rajz

A kiadásért felel: a Közgazdasági és Jogi Könyvkiadó igazgatója

814185 - Zrínyi Nyomda, Budapest

Nemzetközi osztályozás:

C 22 B 21/00 mi*

Fie.1

Nemzetközi osztályozás:

C 22 B 21/00

Fie.2