HU190913B - Process for production of water-free aluminium chlorid derivated from acid disclosure of aluminium chlorid hexahydrate - Google Patents
Process for production of water-free aluminium chlorid derivated from acid disclosure of aluminium chlorid hexahydrate Download PDFInfo
- Publication number
- HU190913B HU190913B HU833289A HU328983A HU190913B HU 190913 B HU190913 B HU 190913B HU 833289 A HU833289 A HU 833289A HU 328983 A HU328983 A HU 328983A HU 190913 B HU190913 B HU 190913B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- ach
- aluminum chloride
- aluminum
- clay
- hexahydrate
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
A találmány tárgya eljárás az alumínium-kloridhexahidrátból történő vízmentes alumínium-klorid előállítására, amely alkalmas arra, hogy elektrolízis útján fémalumíniumot állítsanak elő belőle, míg az említett alumínium-klorid-hexahidrátot savas feltárásból nyerik. Az előnyben részesített megoldás szerint a savas feltárásból nyert alumínium-klorid-hexahidrátot egy művelettel kristályosítják. -1-The present invention relates to a process for the preparation of anhydrous aluminum chloride from aluminum chloride hexahydrate, which is capable of producing metallic metal by electrolysis, whereas said aluminum chloride hexahydrate is obtained from acidic digestion. According to a preferred embodiment, the aluminum chloride hexahydrate obtained from the acid digestion is crystallized in one operation. -1-
Description
A találmány tárgya eljárás alumíniummá és klórrá elektrolizálható vízmentes alumínium-klorid előállítására oly módon, hogy savas feltárásból származó, foszfor- vagy magnézium-szennyezést tartalmazó alumínium-klorid-hexahidrátot [(ACH)-t] hőlebontunk, majd klórozunk.The present invention relates to a process for the preparation of anhydrous aluminum chloride which can be electrolyzed to aluminum and chlorine by thermal decomposition of aluminum chloride hexahydrate [(ACH)] from acid digestion and subsequent chlorination.
A korábbi irodalmakból ismert, hogy 700 °C és 750 °C közötti hőmérséklet-tartományban a vízmentes alumínium-klorid alumíniummá és klórrá elektrolizálható kevesebb energiafelhasználással, mint amit a timföldnek Hali-rendszerű elektrolizáló kádban történő elektrolízise igényel. Több eljárásra tettek eddig javaslatot, amelyekkel gazdaságosan lehet vízmentes alumínium-kloridot előállítani. Ezeknél az eljárásoknál az elektrolizáló kádakra adagolható alumínium-klorid nedvességtől mentes kell legyen. További igény az elektrolízisnél a nagy tisztaság.It is known in the prior art that, at temperatures between 700 ° C and 750 ° C, anhydrous aluminum chloride can be electrolyzed to aluminum and chlorine with less energy consumption than is required for electrolysis of alumina in a Hali system electrolysis bath. Several methods have been proposed so far to economically produce anhydrous aluminum chloride. In these processes, the aluminum chloride added to the electrolysis baths must be free of moisture. An additional requirement for electrolysis is high purity.
A 4 264 569 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás vízmentes alumínium-klorid előállítására szolgáló eljárást ír le oly módon, hogy a tisztított ACH-t 200 °C és 450 °C közötti hőmérséklettartományban hevítik, ezt követően pedig a dehidratált anyagot tovább kalcinálják Al2O3-dá, 700-1000 °C-on.U.S. Patent No. 4,264,569 discloses a process for the preparation of anhydrous aluminum chloride by heating the purified ACH at a temperature of 200 ° C to 450 ° C, followed by further calcination of the dehydrated material with Al 2 O. 3 , 700-1000 ° C.
A 4 264 569 számú amerikai egyesült államok-beli számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírások által ismertetett eljárásoknál alumíniumot úgy állítanak elő, hogy az alumínium-tartalmú nyersanyagból kristályos alumínium-klorid-hexahidrátot (ACH), ebből timföldet állítanak elő, majd a timföldet elektrolizálják.In the processes described in U.S. Patent No. 4,264,569, aluminum is prepared by crystallizing aluminum chloride hexahydrate (ACH) from an aluminum-containing raw material, and then electrolyzing the alumina.
Az eljárások hátránya azonban az, hogy sósavas feltárással kapott ACH nagy mennyiségű szennyeződést tartalmaz, így ezt kalcinálás előtt mosni és/vagy kristályosítani kell, hogy az elektrolízishez megfelelő tisztaságú timföldet állítsanak elő.However, the process has the disadvantage that the ACH obtained by digestion with hydrochloric acid contains a large amount of impurities, so it must be washed and / or crystallized before calcination to produce alumina of sufficient purity for electrolysis.
A találmány szerinti eljárásnál azonban nem szükséges az említett tisztítási művelet, mivel az alumínium-tartalmú nyersanyag feltárása során előállított ACH-ból, mely tartalmaz ugyan foszfor- vagy magnézium-szennyezést, megfelelő tisztaságú alumínium-oxid állítható elő. Mindeddig azonban nem ismerték fel a savas feltárásból származó ACH-ban rejlő ilyen jellegű előnyöket.However, the process according to the invention does not require such a purification step, since ACH produced during the digestion of aluminum-containing raw material, which contains impurities of phosphorus or magnesium, can produce alumina of sufficient purity. To date, however, such benefits of ACH from acid digestion have not been recognized.
A jelen találmány szerinti javított eljárás során az alumínium-tartalmú nyersanyagokból savas feltárással 0,001-0,05 tömeg% foszfor- vagy magnéziumszennyezést tartalmazó ACH kristályokat állítunk elő, melyből részleges kalcinálással, majd ezt követően a klórozással előállított vízmentes alumíniumklorid elektrolízis útján alumíniummá és klórrá alakítható. A találmány szerint előkészített ACH alkalmazása várakozáson felüli klórkihasználást (nagy klórozási sebességet) eredményezett, és lehetővé tette számunkra, hogy akár szilárd, akár gáz halmazállapotú redukálószert használjunk a vízmentes alumínium-klorid előállításánál.In the improved process of the present invention, ACH crystals containing from 0.001 to 0.05% by weight of phosphorus or magnesium are prepared from the aluminum-containing raw materials by acid digestion, which can then be converted into aluminum and chlorinated by electrolysis of anhydrous aluminum chloride by partial calcination. The use of the ACH prepared in accordance with the present invention resulted in an unexpected chlorine utilization (high chlorination rate) and allowed us to use either solid or gaseous reducing agent in the preparation of anhydrous aluminum chloride.
A találmány szerinti eljárás az alábbi műveletekből áll: az alumínium-tartalmú nyersanyagot - mely foszfor- vagy magnézium-szennyeződést tartalmaz, mint például az agyag - adott esetben szárítjuk és kalcináljuk az alumínium-tartalmú rész sósavas feltárása előtti aktiválása érdekében, az adott esetben kalcinált nyersanyagot sósavval kilúgozunk, hogy az alumínium-tartalmú részt feltárjuk, 2 azaz oldható alumínium-kloriddá alakítsuk, az. előállított zagy szilárd és folyékony fázisát elválasztjuk egymástól ülepítőkben és/vagy szűrőkön, a szilárd anyagtól elválasztott lúgból eltávolítjuk a vas-kloridot, a kapott lúgból a foszfor- vagy magnézium-szennyezést tartalmazó alumínium-kloridhexahidrátot ki kr ist ál y ősit j uk, a fenti alumínium-klorid-hexahidrát-kristályokat 200-450 °C hőmérsékleten hevítjük, hogy elegendő mértékben dehidratáljuk, majd a keletkezett részlegesen kalcinált ACH-t redukálószer jelenlétében klórozzuk.The process of the invention comprises the following steps: optionally drying and calcining an aluminum-containing raw material containing a phosphorous or magnesium impurity such as clay to activate the aluminum-containing moiety prior to digestion of the hydrochloric acid, optionally calcining the raw material. with hydrochloric acid to liberate the aluminum-containing portion, i.e. to convert it to soluble aluminum chloride. separating the solid and liquid phases of the resulting slurry in settlers and / or filters, removing the ferric chloride from the lye separated from the solid, and from the resulting lye, precipitating aluminum chloride hexahydrate containing the phosphorous or magnesium impurities; the aluminum chloride hexahydrate crystals are heated at 200-450 ° C to sufficiently dehydrate and the resulting partially calcined ACH is chlorinated in the presence of a reducing agent.
Az így előállított vízmentes alumínium-klorid elektrolízissel alumíniummá és klórrá bontható.The anhydrous aluminum chloride thus prepared can be electrolysed to decompose into aluminum and chlorine.
A legmegfelelőbbnek ítélt megoldás szerint az eljárásnál a kristályosítást klórbefúvatással végezzük.In the preferred embodiment, the process is carried out by chlorine blowing.
Az agyagot vagy az egyéb alumínium-tartalmú anyagot savval lúgozzuk ki, hagy az alumínium-tartalmú részeket elválasszuk a meddőtől. Bármilyen alumínium-tartalmú ércet vagy anyagot használhatunk, de az általunk kedvezőbbnek ítélt források az agyag vagy az erőművi pernye. A legkedvezőbbnek a kaolinitet vagy a kaolint tartjuk. A feltárás előtt az agyagot száríthatjuk, miáltal az könnyebben kezelhetővé válik, és a részecskék mérete is csökken, továbbá kalcinálással aktiválhatjuk, bár a kalcinálatlan agyagot is feltárhatjuk, de akkor a feltárás sebessége sokkal kisebb lesz. A tárolóból kihordott agyagot az igények szerint aprítjuk vagy agglomeráljuk. A kalcináláshoz bármilyen hagyományos tüzelőanyagot felhasználhatunk, beleértve a szénport is.The clay or other aluminum-containing material is leached with acid, leaving the aluminum-containing portions separated from the waste. Any aluminum-containing ore or material can be used, but the sources we prefer are clay or power plant fly ash. We prefer kaolinite or kaolin. Prior to digestion, the clay can be dried, making it easier to handle and reducing the particle size, and can be activated by calcination, although uncalcified clay can be digested, but the rate of digestion will be much slower. Clay discharged from the container is comminuted or agglomerated as required. Any conventional fuel, including coal powder, can be used for calcination.
Ha az agyagot 0,1-2 óra hosszat, 650 °C és 820 °C között kalcináljuk, akkor az agyagból az alumíniumot savval könnyen kioldhatjuk. A kalcináláshoz szükséges időt a kalcinálandó szemcsék nagysága és az egyes szemcsékhez eljutó hő mennyisége határozza meg. A kalcinálás során az összes szabad vagy kötött formában lévő víz eltávozik, és a kibányászott agyagban jelenlévő szerves anyagok is elbomlanak.If the clay is calcined for a period of 0.1 to 2 hours at 650 ° C to 820 ° C, aluminum can be easily dissolved from the clay with acid. The time required for calcination is determined by the size of the particles to be calcined and the amount of heat delivered to each particle. During calcination, all free or bound water is removed and the organic matter present in the extracted clay is also decomposed.
A kibányászott agyag lényeges alkotórészeit tekintve a következő összetételű tömeg%-ban kifejezve: Nedvességtartalom: 22,0%As regards the essential constituents of the extracted clay, expressed as a percentage by weight: Humidity: 22,0%
Összes A12O3: 35.0% (szárazon mérve)Total A1 2 O 3 : 35.0% (measured on dry weight basis)
Feltárható Á12O3: 32,2%Discoverable Á1 2 O 3 : 32.2%
Összes Fe2O3: 1,15% (szárazon mérve)Total Fe 2 O 3 : 1,15% (dry weight)
Feltárható Fe2O3: 1,08%Discoverable Fe 2 O 3 : 1.08%
Izzítási veszteség: 11,75% (szárazon mérve)Loss on ignition: 11.75% (measured on dry weight)
A rostélykemence-rendszerbe adagolt anyagot előmelegítjük és szárítjuk. Az előmelegítés után a száraz anyagot két óra hosszat széntüzelésű fo'rgódobos kemencében kalcináljuk, majd mozgórostélyon hűtjük, amelyről az agyag 30 °C-os hőmérsékleten kerül a feltáró tartályokba.The material added to the grate furnace system is preheated and dried. After preheating, the dry material was calcined for two hours in a coal-fired rotary drum and cooled on a mobile grate, from which the clay was introduced into the digestion tanks at 30 ° C.
Használhatunk széntüzelésű fluidágyas reaktort is az agyag kalcinálására. Ez esetben a nedves agyagszemcséket 30 mm-ről 5 mm-re aprítjuk kettős hengeres malomban. Az agyagot ezután átszállítjuk egy kalapácsos malomba, ahol a szemcseméretet 2 mmre csökkentjük. Az aprított terméket addig szárítjuk, amíg annak nedvességtartalma 10-15 tömeg%-ra csökken. A kalcináló füstgázaival szárítunk forgódobos kemencében. A részlegesen szárított agyagot 0,75 mm-es szemnagyság alá őröljük egy nyíltkörös hengeres malomban, és tároljuk.A coal-fired fluidized bed reactor may also be used to calculate the clay. In this case, the wet clay particles are reduced from 30 mm to 5 mm in a double cylindrical mill. The clay is then transferred to a hammer mill where the particle size is reduced to 2 mm. The comminuted product is dried until its moisture content is reduced to 10-15% by weight. The calcining flue gases are dried in a rotary kiln. The partially dried clay is ground to a size of 0.75 mm in an open-loop cylindrical mill and stored.
Az agyagot háromfokozatú fluid-ágyas reaktorbanThe clay is in a three-stage fluid bed reactor
190.913 kalcináljuk, és célszerűen szénporral fűtünk. A felső fluid-ágyat 120 °C-on üzemeltetjük, és ide adagoljuk a teljesen szárított agyagot. Ha szükséges, ehhez a fluid-ágyhoz további hőt közölhetünk, hogy fenntartsuk a szárítási hőmérsékletet. A száraz agyagot a középső, széntüzelésű, 650 °C-os hőmérsékletű fluidágyon egy óra hosszat kalcináljuk, majd a harmadik, alsó fluid-ágyon hűtjük, miközben hővisszanyerés céljából az égéshez vitt levegőt előmelegítjük. Az agyag a kalcináló berendezést 480 °C-os hőmérsékleten hagyja el, melyet a szárítóberendezésből elvezetett gázokkal 66 °C-ra lehűtünk és tárolunk.190,913 are calcined and preferably heated with powdered carbon. The upper fluid bed is operated at 120 ° C and completely dried clay is added. If necessary, additional heat may be applied to this fluid bed to maintain the drying temperature. The dry clay is calcined on a central coal-fired fluid bed at 650 ° C for one hour and then cooled on a third lower fluid bed while the combustion air is preheated to recover heat. The clay leaves the calcining machine at 480 ° C, which is cooled to 66 ° C with the gases discharged from the dryer.
A feltáró műveletben a kiindulási anyagból kioldjuk az oldható, alumínium-tartalmú részeket. Mivel néhány szennyező is oldódik, így innen szennyezett oldatot vagy nyers lúgot vezetünk el, ami alumíniumkloridot és egyéb szennyező kloridokat, legnagyobb mennyiségben vas-kloridokat tartalmaz. A nyers lúg az oldhatatlan alkotókat tartalmazva így zagy alakjában jelenik meg. A feltárás során a következő fontosabb reakciók játszódnak le:The digestion process involves dissolving the soluble aluminum-containing moieties from the starting material. Since some contaminants are soluble, a contaminated solution or crude alkali containing aluminum chloride and other contaminating chlorides, with the highest content of ferric chlorides, is removed therefrom. The crude alkali containing the insoluble constituents thus appears as a slurry. During exploration, the following major reactions occur:
(A12Oj + 2SiO,) + 6HC1 -2A1C13 + 3H,0 + 2SiO,(A1 2 Oj + 2SiO,) + 6HC1 -2A1C1 3 + 3H, 0 + 2SiO,
Fe,O3 + 6HCl-2FeCl3 +~3H,OFe, O 3 + 6HCl-2FeCl 3 + ~ 3H, O
FeÖ + 2HC1 - FeCU + H,O “Fe6 + 2HC1 - FeCU + H, O "
A kalcinált agyagot a tárolóból folyamatosan, például mérőcsigás adagolóval bemérjük az első feltáró tartályba. Ezzel egyidőben 10-26 tömeg%, pontosabban 20-26 tömeg%-os sósavat mérünk be a feltáró tartályba. Az utolsó feltáró tartályból kilépő lúg általában 10 g.L1 többlet HCl-ot tartalmaz. Lehetőséget biztosítunk arra, hogy szükség szerint a belépő savat grafitos hőcserélőkkel 60 ’C-ra melegíthessük. Ezt a savat közvetett módon gőzzel vagy a 107 °C-os kilépő zaggyal is előmelegíthetjük. Mindegyik feltárósor keverékkel ellátott tartályokból áll.The calcined clay is continuously discharged from the reservoir into the first digestion tank, for example by means of a screw screw feeder. At the same time, 10-26% by weight, more particularly 20-26% by weight, of hydrochloric acid is added to the digester. Leaving the final leach tank liquor generally contains 1 10 gL excess HCl. It is possible to heat the inlet acid to 60 ° C using graphite heat exchangers as needed. This acid can also be indirectly preheated with steam or 107 ° C outlet slurry. Each excavation line consists of tanks with a mixture.
A teljes tartózkodási idő három óra, mely idő alatt 92%-os hatásfokú feltárást érhetünk el. Noha a fent leírt feltáró művelet folyamatos, azt szakaszos módon is végezhetjük.The total residence time is three hours, during which time you can achieve 92% efficient exploration. Although the exploration operation described above is continuous, it can also be performed in batch mode.
A 107 °C-on forrásban lévő zagyot, ami az utolsó feltáró tartályból lép ki, kétfokozatú vákuumos gyorshűtőbe vezetjük. A lehűtött nyers zagyot azután elválasztó berendezésbe vezetjük azért, hogy a további feldolgozásra szánt alumínium-klorid oldatból az összes szilárd anyagot eltávolítsuk. A gyors-hűtőkből kilépő nyers zagyot hűtés után általában egy flokkulánssal összekeverjük, és 46 °C-on üzemelő egy vagy több ülepítőbe továbbítjuk. Az utolsó ülepítőből túlfolyó anyagot a két szűrőprés-egység első egységébe vezetjük. A szűrőpréseket sorba kapcsolva üzemeltetjük a lúg tisztítására. A második szűrőprésegység üzemeltetése biztosíték arra, hogy az első egység esetleges üzemzavaros működése esetén is tiszta oldatot kapjunk. A szűrt lúg jellemző összetétele:The boiling slurry at 107 ° C, which exits the last digestion tank, is fed to a two-stage vacuum blast chiller. The cooled slurry is then passed to a separator to remove all solids from the aluminum chloride solution for further processing. After cooling, the crude slurry exiting the quick-coolers is generally mixed with a flocculant and fed to one or more settlers operating at 46 ° C. The overflow from the last settler is fed to the first unit of the two filter press units. The filter presses are operated in series to clean the alkali. The operation of the second filter press unit ensures that a clear solution is obtained even in the event of malfunction of the first unit. Characteristic composition of the filtered alkali:
Noha a lúg vastartalmát három vegyértékű vas alakjában tüntettük fel a táblázatban, a vasszennyezö mintegy 24 tömeg%-a két vegyértékű alakban van jelen. Az utolsó ülepítő aljáról összegyűjtött 30 tömeg% szilárdanyag-tartalmú anyagot a dobszűrőkre szivattyúzzuk. A szűrőpogácsákat az oldat tisztításából származó hulladékokkal együtt a hulladékhányóra visszük.Although the iron content of the alkali is given as trivalent iron in the table, about 24% by weight of the iron impurity is in the divalent form. 30% by weight of the solids collected from the bottom of the last settler is pumped to the drum filters. The filter cakes, together with the waste from solution cleaning, are transferred to the waste bin.
A vastalanítás során először a két vegyértékű alakban jelenlévő vasszennyezőt három vegyértékű ne legyen vasszennyezés az oldatban. Ily módon a végtermék vasmentes lesz.The iron impurities present in the divalent form should not be trivalent iron in the solution first during decontamination. In this way, the final product will be iron-free.
A vastalanítás során először a két vegyértékű alakban jelenlévő vasszennyezőt három vegyértékű vassá oxidáljuk klórgázzal annak érdekében, hogy a vasszennyezőt oldószeres extrakcióval távolíthassuk el az oldatból. A két vegyértékű vas három vegyértékűvé való oxidálása klórral a következő egyenlet szerint játszódik le:During the decontamination, the iron impurity present in the divalent form is first oxidized to the trivalent iron with chlorine gas to remove the iron impurity from the solution by solvent extraction. The oxidation of divalent iron to trivalent with chlorine proceeds as follows:
Fe++ + 0,5 Cl, -Fe+ + ++ CLFe ++ + 0.5 Cl, Fe + + + + CL
A klórt, az utolsó szűrőprést és a gumival bélelt klórozott anyalúgot tartalmazó tartályt összekötő, lúgot szállító csővezetékbe injektáljuk. A vastalanításra szerves ioncserélő oldatot használunk, és a vasat egy háromfokozatú, ellenáramú keverőülepítő berendezésben távolítjuk el. A lúg eredeti, 0,46 tömeg%- )s vastartalmát 34,5 ppm-re csökkentjük. A szükséges érintkeztetési idő mindössze néhány másodperc. A szerves ioncserélő oldat decil-alkohol, petróleum és nagymolekulasúlyú szekunder- vagy tercier amin keveréke. Az ioncserélő oldat 2 tf% amint, 9 tf% decíl-alkoholt és 89 tf% petróleumot tartalmaz. Ezt a keveréket 20 tömeg%-os sósavval kezeljük azért, hogy az amint amin-kloriddá alakítsuk át, mert az ioncseréhez erre van szükségünk. A vasmentes anyalúgot folyamatosan a kristályosító egységet tápláló tartályba szivattyúzzuk. A vastartalmú ioncserélő oldatot regenerálhatjuk.The chlorine, the last filter press and the container containing the rubber-lined chlorinated mother liquor are injected into a pipeline connecting the alkali. The iron removal is carried out using an organic ion exchange solution and the iron is removed in a three-stage countercurrent mixer. The initial iron content of the alkali, 0.46 wt.%, Was reduced to 34.5 ppm. The required contact time is only a few seconds. The organic ion exchange solution is a mixture of decyl alcohol, petroleum and high molecular weight secondary or tertiary amine. The ion exchange solution contains 2% by volume of amine, 9% by volume of decyl alcohol and 89% by volume of petroleum. This mixture is treated with 20% hydrochloric acid to convert the amine to the amine chloride as this is required for ion exchange. The non-ferrous mother liquor is continuously pumped into the feed tank of the crystallization unit. The iron-containing ion exchange solution can be regenerated.
A nyers zagy szilárd és folyékony fázisainak elválasztását, valamint az ioncserés vastalanítást követően 25-35 tömeg% alumínium-klorid-hexahidrátot (ACH-ot) tartalmaz. A gyakorlatilag vasmentes kristályok előállítására két módszert alkalmazhatunk, a bepárologtató kristályosítást és a sósav-befúvatásos kristályosítást. A bepárologtató kristályosítás esetében a vasmentes lúgot hőcserélő és gyors vákuumozó rendszer segítségével besűrítjük. Az elpárologtató segítségével az alumínium-klorid koncentrációját 18,7 tömeg%-ról29,0tömeg%-ra növeljük. Ez a telített oldat kerül be a kristályosítóba, ahol azt hirtelen 89 °C-ra hűtjük, és így alumíniüm-klorid-hexahidrát kristályok keletkeznek. A kristályosítót folyamatosan üzemeltetve, a kristályos alumínium-klorid-hexahidrát koncentrációja 33 tf%-os értéken tartható a kristályosító alján. Ilyen módon 0,75-1,5 mm méretű kristályokat állítunk elő.After separation of the solid and liquid phases of the crude slurry and after de-ionization, it contains 25-35% by weight of aluminum chloride hexahydrate (ACH). There are two methods for producing substantially iron-free crystals, evaporative crystallization and hydrochloric acid-blown crystallization. In the case of evaporation crystallization, the non-ferrous alkali is concentrated by means of a heat exchange and rapid vacuum system. The evaporator is used to increase the concentration of aluminum chloride from 18.7% to 29.0% by weight. This saturated solution enters the crystallizer where it is cooled to 89 ° C suddenly to form crystals of aluminum chloride hexahydrate. By operating the crystallizer continuously, the concentration of crystalline aluminum chloride hexahydrate at the bottom of the crystallizer can be maintained at 33% (v / v). Crystals from 0.75 to 1.5 mm in size are thus obtained.
Az ACH-kristályokat a kristályosítóban lévő anyalúgtól vákuumszűréssel vagy centrifugálással választjuk cl. Ezután a kristályokat 35 tömeg%-os sósavval mossuk - melyben az alumínium-klorid oldhatósága igen kicsi -, hogy a kristályokat megtisztítsuk a rájuk tapadt anyalúg-maradványoktól. A centrifugálással elválasztott anyalúgot két részre osztjuk, és az egyik részt visszavezetjük a kristályosító táptartá3The ACH crystals are separated from the mother liquor in the crystallizer by vacuum filtration or centrifugation. The crystals are then washed with 35% hydrochloric acid, which has a very low solubility of aluminum chloride, to purify the crystals from the mother liquor adhering to them. The mother liquor separated by centrifugation is divided into two portions and one portion is returned to the crystallization medium.
190.913 lyába, míg a másik részt finomító kristályosítóba vezetjük, hogy a rendszerben levő szennyezők szintjét szabályozzuk.190,913 wells, while the other portion is fed to a refinery crystallizer to control the level of impurities in the system.
Egy kedvezőbb megoldásnál a kristályosítást gázbuborékoltatással indítjuk meg, amelynél az azonos ionhatást használjuk ki az ACH anyalúgban való oldhatóságának csökkentésére. A vasmentes anyalúgot az elpárologtató kristályosításnál használt hőcserélőhöz cs gyors vákuumozó rendszerhez hasonló berendezések segítségével telítettségig bepároljuk. A bepárlással az anyalúg alumínium-klorid koncentrációját 18,7 tömeg%-ról 31 tömeg%-ra növeljük.In a more preferred embodiment, crystallization is initiated by gas bubbling, whereby the same ionic effect is utilized to reduce the solubility of ACH in the mother liquor. The iron-free mother liquor is evaporated to saturation using equipment similar to the heat exchanger used in the evaporator crystallization tube rapid vacuum system. By evaporation, the aluminum chloride concentration in the mother liquor is increased from 18.7% to 31%.
A 71 °C-on üzemeltetett kristályosító cirkulációs rendszerébe vezetjük be a telített alumínium-klorid oldatot cs a sósavat, hogy ACH-tal túltelített sósavoldatot kapjunk. A keringésben levő oldatok a leszálló vezetékeken keresztül jutnak le a kristályosító alsó kamrájába, ahonnan felfelé áramlanak a fluidizált kristályágyra. Az oldat túltelítettsége a meglevő kristálymagok növekedése és új kristálymagok keletkezése következtében csökken.Introduce a saturated aluminum chloride solution and hydrochloric acid into the circulation system of the crystallizer operating at 71 ° C to obtain an ACH-supersaturated hydrochloric acid solution. Circulating solutions pass through descending conduits into the lower chamber of the crystallizer, from where they flow upward to the fluidized crystal bed. The supersaturation of the solution decreases with the growth of existing crystal nuclei and the formation of new crystal nuclei.
Telített alumínium-klorid oldatból kiindulva az ACH olyan sebességgel kristályosodik, amilyen sebességgel a sósav oldódik, és így az oldat klór szempontjából vizsgált molaritása gyakorlatilag változatlan marad mindaddig, amíg az alumínium-klorid oldhatósága 6,5 tömeg%-ra csökken 25,6 tömeg% HCI jelenlétében. Az alumínium-klorid oldhatóságát tovább csökkenthetjük 0,7 tömeg%-ra, 35,5 tömeg% HCI jelenlétében. A sósavadagolás sebességét úgy szabályozzuk, hogy csak a kívánt mértékű túltelítést érjük el az oldatban.Starting from a saturated solution of aluminum chloride, the ACH crystallizes at the rate at which the hydrochloric acid dissolves, so that the tested molarity of the solution for chlorine remains practically unchanged until the solubility of aluminum chloride is reduced to 6.5% by weight. In the presence of HCl. The solubility of aluminum chloride can be further reduced to 0.7% by weight in the presence of 35.5% by weight HCl. The rate of hydrochloric acid addition is controlled so that only the desired degree of supersaturation in the solution is achieved.
A kristályzagyot kristályosító fokozatokból elválasztó centrifugába vezetjük, majd mossuk. A mosott kristályokat a bontó vagy kalcináló egységben maradék kloridtartalmú aktivált timfölddé alakítjuk. A kristályosítóból a tisztított anyalúgot az agyag feltárásához vezetjük vissza. Az anyaglúg maradék, nem tisztított részét további ACH-kristályok előállítására használjuk fel, majd visszavezetjük a bepárlóba.The crystalline slurry is transferred from the crystallization stages to a separating centrifuge and washed. The washed crystals are converted into activated chloride containing residual chloride in the decomposition or calcining unit. The purified mother liquor from the crystallizer is recycled to the clay. The remaining, uncleaned portion of the material lye is used to produce additional ACH crystals and recycled to the evaporator.
Az alumínium-klorid-hexahidrát (ACH) kristályosításának elsődleges célja az alumínium-klorid elválasztása az oldható szennyezőktől. Noha az ACH hajlamos tiszta vegyületként kristályosodni, az oldatban jelenlevő más elemek, mint a foszfor és a magnézium hajlandóságot mutatnak arra, hogy kicsapódjanak az oldatból vagy együtt kristályosodjanak az ACH-tal. Azonban a magnézium és a foszfor jelenléte a termékben a jelen találmány gyakorlata szerint nem káros. Meg kell azonban jegyeznünk, hogy amikor ezt a savas feltáró eljárást a Hali-rendszerű elektrolizáló kádak betétanyagaként szolgáló timföld előállítására használják, ez a szennyező-tartalom nem megengedett, és egy második kristályosító művelet is szükséges , amit azonban a jelen találmány gyakorlata nem igényel.The primary purpose of crystallization of aluminum chloride hexahydrate (ACH) is to separate aluminum chloride from soluble impurities. Although ACH tends to crystallize as a pure compound, other elements present in the solution, such as phosphorus and magnesium, tend to precipitate out of solution or co-crystallize with ACH. However, the presence of magnesium and phosphorus in the product is not harmful according to the practice of the present invention. However, it should be noted that when this acidic digestion process is used to produce alumina as a liner material for the Hali electrolysis baths, this contaminant content is not permitted and a second crystallization step is required which is not required by the practice of the present invention.
Mindeddig az agyag feldolgozásának végső célja az volt, hogy a Hali-rendszerű elektrolizáló kádakra adagolható timföldet állítsanak elő. Következésképpen a nagy tisztaságú timföld előállítása érdekében a kristályosított ACH-ot tovább tisztították, hogy nagy tisztaságú terméket állítsanak elő. Az először kristályosított ACH-ot mosták, és a mosóoldatot az érc feltárásához vezették vissza. A mosott ACH-kr.istályokat újra feloldották tiszta sósavoldatban, majd 4 az elsőhöz hasonlóan újra kristályosították. Az újrakristályosítással megtisztítot'. ACH-ot szárították és 1000-1280°C hőmérséklet-tartományban kalcinálták, hogy a Hali-rendszerű elektrolizáló kádakban alkalmazható timföldet kapjanak. Az ACH kalcinálásakor felszabaduló HCl-gázt a szennyezett lúgba vezették vissza, és ezt az érc lúgozásánál használták fel. Az egyszer kristályosított, valamint az újrakristályosított ACH és összehasonlításképpen a Bayer-timföld szennyezőanyag-koncentrációit az I. táblázatban mutatjuk be.So far, the ultimate goal of processing the clay has been to produce alumina that can be added to the Hali electrolysis baths. Consequently, in order to produce high purity alumina, the crystallized ACH was further purified to produce a high purity product. The first crystallized ACH was washed and the wash solution was recycled to the ore digestion. The washed ACH crystals were redissolved in pure hydrochloric acid and then re-crystallized as in the former. Purified by recrystallization. The ACH was dried and calcined at a temperature of 1000 to 1280 ° C to obtain alumina for use in Hali electrolysis baths. The HCl gas released during the calcination of ACH was recycled to the contaminated alkali and was used to leach the ore. The concentrations of the single crystallized as well as recrystallized ACH and, for comparison, Bayer alumina are shown in Table I.
/. táblázat/. spreadsheet
Az egyszer kristályosított, valamint az újra kristályosított ACH és u Buyer-timföld szennyezőanyag koncentrációinak összehasonlításaComparison of once-crystallized and recrystallized ACH and u Buyer alumina concentrations
Az ACH szennyezőanyag koncentrációit tőmeg%-ban A1.0, mennyiségére számolva adti.k meg:Concentrations of ACH contaminants in% by weight are based on A1.0:
Az I. táblázatból láthatjuk, hogy az egyszer kristályosított ACH-ot kalcinálva nagyobb P2O5-, MgO- és Cr,O,-tartalmú timföld állítható elő, mint a Bayer-eljárásnál, ami nem megengedett a Hali-rendszerű elektrolizáló kádaknál. A legkritikusabb a P,(/-tartalom, mert jól ismert tény, hogy az alumínium elektrolízisénél a Hali-rendszerű elektrolizáló kádak áramhatásfoka minden 0,01 tómeg%-nyi foszforkoncentrációnál 1%-kal csökken. A kalcinált, újra kristályosított ACH-ból megfelelő minőségű timföldet lehet előállítani a Hali-rendszerű elektrolizáló kádak számára, de az újra kristályosítás magasabb beruházási költségeket és energiafelhasználást igényel.Table I shows that calcining the once-crystallized ACH results in higher alumina content of P 2 O 5 , MgO and Cr, O 1 than in the Bayer process, which is not allowed in the Hali system electrolysis baths. The content of P, (/ -) is most critical because it is well known that the electrolysis efficiency of the aluminum reduces the current efficiency of the Hali system electrolysis baths by 1% at every 0.01 wt% phosphorus concentration. quality alumina can be produced for Hali electrolysis baths, but recrystallization requires higher investment costs and energy use.
Vizsgálataink során felismertük, hogy az egyszer kristályosított ACH-ból olyan vízmentes alumíniumkloridot lehet előállítani, amely, bár tartalmaz foszfort, de az nem káros az elektrolízis műveletére.In our studies, it has been discovered that once crystallized ACH can be produced anhydrous aluminum chloride which, although containing phosphorus, is not harmful to the process of electrolysis.
A szóban forgó eljárásnál a kristályos ACH-termék kalcinálással, azaz termikusán elbontható aktív alumínium-tartalmú anyagra és sósav-vízgőz rendszerre 200 °C és 450 °C közötti ljőmérséklet-tartományban, a korábbi irodalmakban leírtak szerint. A meghatározó bomlási reakció a következő:In this process, the crystalline ACH product is calcined, i.e., thermally decomposable into an active aluminum-containing material and a hydrochloric acid-water vapor system at temperatures ranging from 200 ° C to 450 ° C, as described in previous literature. The decomposition reaction is as follows:
Hő + 2A1C13 · 6H2O-> AljOjd^Cl^ · H2O + szilárd szilárd + (9 + 3y - x)H2O + 6(1 - y)HCl (1) gázHeat + 2A1C1 3 · 6H 2 O-> AljOjd ^ Cl ^ · H 2 O + solid solid + (9 + 3y - x) H 2 O + 6 (1 - y) HCl (1) gas
-4A felszabaduló HCl-at összegyűjtjük, és a feltáró művelethez visszavezetjük. Az egyszer kristályosított ACH-t forgódobos kemencében, fluid-ágyon vagy pillanatszerüen kalcináló berendezésben kalcinálhatjuk.The liberated HCl is collected and recycled to the digestion operation. Once crystallized, ACH can be calcined in a rotary drum furnace, fluid bed or instantaneous calciner.
A részben kalcínált ACH-t egy vagy több redukálószer jelenlétében klórozzuk hagyományos módszerekkel, azaz a dehidratált anyagot a 350 °C és 1000 °C, pontosabban 350 °C és 600 °C közötti hőmérséklet-tartományban reagáltatjuk a klórozószerrel. A redukálva klórozó reakció a következő: Al7O3(,_y)Cl6y · xH,O + CO vagy CO2 + (3 + x - 3y) Ch—>2A1C13 + 2xHCl + CO vagy CO2 (2)The partially calcined ACH is chlorinated in the presence of one or more reducing agents by conventional means, that is, the dehydrated material is reacted with the chlorinating agent at a temperature in the range of 350 ° C to 1000 ° C, more particularly 350 ° C to 600 ° C. The reduced chlorination reaction is as follows: Al 7 O 3 ( , - y) Cl 6y · xH, O + CO or CO 2 + (3 + x - 3y) Ch → 2A 1 Cl 3 + 2xHCl + CO or CO 2 (2)
A redukálószer (C vagy CO), az oxigén (O3(1 ρχΟ) és a szén-oxidok (CO, CO2 egyensúlya a fenti egyenletben a hőmérséklet függvénye, és az adott hőmérsékleten ezek nincsenek egyensúlyban. A savas feltárással előállított, majd dehidratált ACH jelen találmány szerinti kiórozását elősegíthetjük gáz halmazállapotú redukálószerek, azaz pl. szén-monoxid, vagy hidrogén, vagy szilárd halmazállapotú redukálószerek, mint amilyen a részlegesen kalcináit petrolkoksz és a szénből vagy egyéb alapanyagból előállított aktivált szén alkalmazásával. A redukáló klórozásnál keletkező HCl-t a klór visszanyerése érdekében jól ismert, például Kel-Chlor eljárással feldolgozhatjuk.The equilibrium of the reducing agent (C or CO), oxygen (O 3 (1 ρ χΟ) and carbon oxides (CO, CO 2) in the above equation is a function of temperature and is not equilibrium at the given temperature. Chlorination of dehydrated ACH according to the present invention may be facilitated by the use of gaseous reducing agents such as carbon monoxide or hydrogen or solid reducing agents such as partially calcined petroleum coke and activated carbon from coal or other feedstocks. may be processed by well-known processes such as Kel-Chlor to recover chlorine.
Az előállított vízmentes alumínium-kloridot elektrolízissel bonthatjuk alumíniummá és klórrá ismert eljárásokkal, például a bipoláris elektrolizáló kádat alkalmazó eljárással, melyet a 3 755 099 és a 4 151 061 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás ismertet. Az elektrolizáló kádon keletkező klórt és/vagy a klórozáskor keletkező HC1ből visszanyert klórt előnyösen visszavezethetjük a kiórozóba.The anhydrous aluminum chloride produced can be electrolyzed to aluminum and chlorine by known methods, such as the bipolar electrolysis bath described in U.S. Patents 3,755,099 and 4,151,061. The chlorine generated in the electrolysis bath and / or the chlorine recovered from the chlorination during chlorination can preferably be recycled to the chlorinator.
Az elábbi példák a találmány további szemléltetésére szolgálnak, anélkül azonban, hogy korlátoznák annak oltalmi körét.The foregoing examples are intended to further illustrate the invention without, however, limiting its scope.
1. példa (összehasonlító)Example 1 (Comparative)
Kereskedelemben kapható American Hoechst ACH 100 grammját két órán keresztül forgódobos kemencében 400 °C-on ka'cináltuk. A dehidratált ACH 15 grammos mintáját ezután redukálva klóroztuk egy 25,4 mm-es fluid-ágyas reaktorban, ahol klórgázt használtunk klórozószerként. Redukálószerként 3 gramm, 0,15 mm-nél kisebb szemnagyságig - 200 cm3 · mim' mennyiségű nitrogéngáz áramoltatása közben 650 °C-on részlegesen kalcináit petrolkokszot használtunk. Az eljárást egy másik mintával is megismételtük. A mért klórozási sebességek a következők voltak:100 grams of a commercially available American Hoechst ACH were calcined in a rotary drum oven at 400 ° C for two hours. A 15 gram sample of dehydrated ACH was then reduced in chlorine in a 25.4 mm fluid bed reactor using chlorine gas as the chlorinating agent. 3 grams of petroleum coke, partially calcined at 650 ° C, was used as a reducing agent under a flow of nitrogen to a size of less than 0.15 mm - 200 cm 3 · mim '. The procedure was repeated with another sample. The chlorination rates measured were as follows:
A kísérlet: 0,0004 g AlCf, · min1;Experiment: 0.0004 g AlCl 3 · min 1 ;
B kísérlet: 0,02 g AlCl3.min '.Experiment B: 0.02 g AlCl 3 .min '.
2. példa (összehasonlító)Example 2 (Comparative)
Kereskedelemben kapható American HoechstCommercially available from American Hoechst
CH-ot dehidratáltunk és klóroztunk az 1. példában írt módszer szerint, azzal a különbséggel, hogy itt a dukálószer szén-monoxid volt. Két különböző kilétből a következő eredményeket kaptuk:CH was dehydrated and chlorinated according to the method of Example 1, except that the diluent was carbon monoxide. From two different identities we obtained the following results:
. kísérlet: 0,01 g A1C1, · min;';. experiment: 0.01 g A1Cl, · min;
kísérlet: 0,01 g A1C13 - min*1.experiment: 0.01 g AlCl 3 - min * 1 .
3. példaExample 3
Közép-kelet Georgiából származó kaolin agyagból, a jelen találmány szerinti savas feltárással előállított és előkészített ACH-ot két órán keresztül for5 gódobos kemencében 400 cC-on kalcináltunk. A részlegesen kalcináit ACH-ot egy 25,4 mm-es fluid-ágyas reaktorban 550 °C-on klóroztunk, ahol klórozószerként klőrgázt, redukálószerként az 1. példa szerint részletesen kalcináit petrolkokszot használtunk. Két különböző kísérletből a következő eredményeket kaptuk:ACH was produced by acid digestion of the present invention and prepared from calcined kaolin clay from Georgia Middle East, two hours at 400 c C for5 gódobos furnace. The partially calcined ACH was chlorinated in a 25.4 mm fluid bed reactor at 550 ° C using chlorine gas as the chlorinating agent and petroleum coke as the reducing agent as detailed in Example 1. The following results were obtained from two different experiments:
3A kísérlet: 0,089 g A1C1, · min*';Experiment 3A: 0.089 g of AlCl · min * ';
3B kísérlet: 0,086 g A1C1, · min1.Experiment 3B: 0.086 g of AlCl, · min 1 .
4. példaExample 4
A 3. példa szerinti, savas feltárással előállítottPrepared according to Example 3 by acid digestion
ACH-ot a 3. példa szerint kalcináltuk és klóroztuk, azzal a különbséggel, hogy redukálószerként szénmonoxidot használtunk. A két különböző kísérletből kapott eredmények a következők:ACH was calcined and chlorinated as in Example 3, except that carbon monoxide was used as reducing agent. The results of the two different experiments are as follows:
4A kísérlet: 0,086 g AIC1, · min1;Experiment 4A: 0.086 g AlCl 1 · min 1 ;
4B kísérlet: 0,096 g A1C1, · min*'.Experiment 4B: 0.096 g of A1C1 · min * '.
Noha a jelen találmányt illusztrációkkal és példák25 kai az egyértelműség és érthetőség kedvéért bizonyos részleteiben bemutattuk, nyilvánvaló, hogy a találmány tárgya bizonyos változtatások és módosítások tárgyát képezheti, korlátozva az igénypontok tárgyával.While the present invention has been illustrated in some detail by way of illustration and examples, it is to be understood that the subject matter of the invention may be subject to certain modifications and modifications, but is not limited to the subject matter of the claims.
A fentiekben már említettük, hogy a találmány szerinti eljárásnál alkalmazott, szennyeződéseket is tartalmazó ACH jobb hatásfokkal klórozható, mint az ismert eljárásoknál használt, tisztított ACH, ahogyan azt az alábbi táblázat is mutatja:As mentioned above, the ACH containing impurities used in the process of the invention can be chlorinated more efficiently than the purified ACH used in the known processes, as shown in the following table:
J_____J_____
Szabadalmi igénypontA patent claim
Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/US1983/001050 WO1984000356A1 (en) | 1982-07-20 | 1983-07-13 | A method of producing anhydrous aluminum chloride from acid leach-derived ach |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
HU190913B true HU190913B (en) | 1986-12-28 |
Family
ID=22175338
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
HU833289A HU190913B (en) | 1983-07-13 | 1983-07-13 | Process for production of water-free aluminium chlorid derivated from acid disclosure of aluminium chlorid hexahydrate |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59501312A (en) |
HU (1) | HU190913B (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101811712A (en) * | 2010-04-27 | 2010-08-25 | 中国神华能源股份有限公司 | Method for preparing metallurgical-grade aluminum oxide by using fluid-bed fly ash |
-
1983
- 1983-07-13 HU HU833289A patent/HU190913B/en unknown
- 1983-07-13 JP JP50261883A patent/JPS59501312A/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS59501312A (en) | 1984-07-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA1197664A (en) | Aluminum production via the chlorination of aluminum chloride hexahydrate (ach) | |
RU2633579C2 (en) | Methods of treating fly ash | |
US4224287A (en) | Process for the preparation of pure aluminum oxide | |
RU2579843C2 (en) | Method of red mud processing | |
US5993758A (en) | Process for recovery of alumina and silica | |
US4222989A (en) | Method for the manufacture of pure aluminum oxide from aluminum ore | |
US3980753A (en) | Industrial process of preparing magnesia of high purity | |
US4465566A (en) | Method of producing anhydrous aluminum chloride from acid leach-derived ACH and the production of aluminum therefrom | |
US3983212A (en) | Alumina production | |
JPH0260606B2 (en) | ||
WO2018063029A1 (en) | Method for producing metallurgical alumina (variants) | |
US3838189A (en) | Two-stage process for producing soda ash from trona | |
US4100254A (en) | Industrial process of preparing magnesia of high purity | |
US6692720B1 (en) | Method for producing sodium chloride crystals | |
US4366129A (en) | Process for producing alumina and ferric oxide from aluminium carriers with high iron and silicon content | |
JPS58151303A (en) | Manufacture of calcium hypochlorite | |
US3690828A (en) | Ore extraction | |
US20030164067A1 (en) | Process for continuously producing aluminum from clays | |
HU190913B (en) | Process for production of water-free aluminium chlorid derivated from acid disclosure of aluminium chlorid hexahydrate | |
US4096235A (en) | Process of producing magnesia with sulfuric acid recycle | |
RU2259320C1 (en) | Magnesium-containing ore processing method | |
CS209923B2 (en) | Method of making the magnesium oxide of higher purity than 98% | |
JPS60501900A (en) | Production of anhydrous aluminum chloride from hydrated alumina | |
EP0086914B1 (en) | An improved process for calcium hypochlorite production | |
CA1044871A (en) | Process of producing magnesia |