JP2003528976A - アルミナ鉱石からアルミニウムを硫化アルミニウム方法で製造する方法および装置 - Google Patents
アルミナ鉱石からアルミニウムを硫化アルミニウム方法で製造する方法および装置Info
- Publication number
- JP2003528976A JP2003528976A JP2000589744A JP2000589744A JP2003528976A JP 2003528976 A JP2003528976 A JP 2003528976A JP 2000589744 A JP2000589744 A JP 2000589744A JP 2000589744 A JP2000589744 A JP 2000589744A JP 2003528976 A JP2003528976 A JP 2003528976A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aluminum
- alumina
- sulfur
- gas
- sulfide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F7/00—Compounds of aluminium
- C01F7/68—Aluminium compounds containing sulfur
- C01F7/70—Sulfides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B21/00—Obtaining aluminium
- C22B21/0038—Obtaining aluminium by other processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B21/00—Obtaining aluminium
- C22B21/0038—Obtaining aluminium by other processes
- C22B21/0053—Obtaining aluminium by other processes from other aluminium compounds
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
- Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
Abstract
Description
ium)を製造する方法およびこの方法を実施するに適した装置に関する。
る方法はHall−Heroult方法であり、この方法では、アルミナに分解
を電解で受けさせている。このような方法では、アルミナを連続的に供給して液
状アルミナと溶融しているクリオライト、即ちナトリウムとアルミニウムとカル
シウムのフッ化物を含んで成る鉱物が入っている浴液に溶解させる。溶融してい
るクリオライトとアルミニウムが入っている浴液に炭素陽極を供給する。前記浴
液が入っている槽の内部は導電性層で内張りされており、前記導電性層は内側に
面していて陰極として働く。この陰極の所で液状のアルミニウムが生じ、これを
前記槽の下部で集める。それをそこから周期的に取り出す。
気エネルギーの消費量が大きい点にある。別の欠点は、フッ化物、例えばCF4
およびC2F6[これらは悪名高い温室ガスであると見なされる]が放出されかつ
COおよび重金属が放出される点にある。また、前記槽で用いられている内張り
[スペントポットライニング(spent pot lining)として知ら
れる]は、前記Hall−Heroult方法の環境に優しくないレジデュー(
residu)である。このHall−Heroult方法で実用的な生産能力
を得ようとすると多数の槽を用いる必要があり、それらは一緒になって大きな面
積を占める。
調査は再び1980年代に行われたが、しかしながら、その時点では成功しなか
ったことから、そのような方法のさらなる遂行は行われなかった。
が開示されている。この資料では、硫黄含有気体とアルミナと炭素を1300K
から1500Kの温度で反応させて硫化アルミニウムと一酸化炭素を生じさせる
ことが提案されている。前記硫黄含有気体に含まれている硫黄は数種形態の中の
1つ以上の形態で存在し得、そのような形態にはS2、S6およびCS2が含まれ
る。更に、前記気体に炭素をCS2の状態で含有させてそれをコークスまたは他
の固体として他の様式で導入される炭素の少なくとも一部の代わりに用いること
ができることも述べられている。米国特許第4,265,716号は溶融状態の
硫化アルミニウムを得ることを目的にしたものである。次に、その溶融状態の硫
化アルミニウムを約1600Kから1800Kの温度に加熱してそれを前記温度
に分解が起こって溶融状態のAlSと硫黄ガスが生じるに充分な時間、即ち約1
5から16分間保持する。次に、前記溶融AlSをこれが不均化を起こしてアル
ミニウムと溶融アルミニウムが生じるに充分な温度にまで冷却する。この不均化
は1200−1370Kの範囲の温度で行われる。
ルミニウム工程は利点を持ち得るにも拘らず、その開示された方法は実用化され
なかった。その提案された方法をアルミナからアルミニウムを製造する分野で実
行するのは明らかに不可能であることが分かった。実際、本発明者らが実施した
試験によってそれを実証した。驚くべきことに、Al2S3を用いる硫化アルミニ
ウム方法を実行可能な独創的新規な様式で実施すると米国特許第4,265,7
16号で遂行された如き利点の全部を得ることができることを見いだした。その
上、米国特許第4,265,716号に比較して追加的利点も得られる。
前記アルミナが主にγ−アルミナ[Hall Heroult方法で用いられた
カレントアルミナ(current alumina)に類似]である温度Ta1 で行う方法を用いて、そのような利点を得る。
Al2O3とCS2の間の反応速度に比較して非常に高いことを見いだした。従っ
て、我々の発明の方法を用いると実用的品質のAl2S3を実用的時間枠内で生じ
させることができる。本発明の方法は下記の正味反応を基にしている: 2Al2O3+6CS2→2Al2S3+6CO+3S2 (1) COSが副生成物として生じ得る。
度範囲で起こることが分かった。従って、Al2O3をAl2S3に変化させる反応
の温度は他のパラメーターに応じて幅広い範囲内で選択可能である。
は1000℃未満であるのが好適である。
してしまう。我々の実験において、CS2を用いてα−Al2O3からAl2S3を
生じさせる反応の速度は非常に遅いことを確認した。従って、本発明に従う方法
を1025℃未満、より好適には1000℃未満の温度Ta1で実施するのが好適
である。特に、約1000℃より高くするとγ−Al2O3からα−Al2O3への
変換が非常に急速に進行する。実際、このことは、Al2S3が充分な量で生じる
前にγ−Al2O3の実質的部分がα−Al2O3に変化することを意味する。操作
を1000℃未満の温度で行うと、α−Al2O3が有害な量で生じる前にAl2
S3が実質的な量で生じ得る。Al2O3をCS2と反応させてAl2O3からAl2
S3を生じさせる変換をまた硫化とも呼ぶ。
ることから、エネルギー消費のかなりの軽減を達成することができる。その上、
我々の発明の方法では固体状のAl2S3が生じる[従来技術の方法では溶融状態
のAl2S3が生じるが]。従って、我々の方法では、また、生じたAl2S3を溶
融させる時の熱も節約されることからエネルギーの消費量が少なくなる。
ある。反応を700℃未満の温度で行うと、反応速度が産業用途にとってあまり
にも遅くなってしまう。
実施するのが好適である。
等しい)より高い変換圧力下で行うとより迅速に進行することが分かった。本発
明のさらなる態様を用いて反応速度を更に速めることができ、このような態様は
、変換圧力を5バールより高い、好適には15バールより高い圧力にすることを
特徴とする。反応速度は実用の範囲内で変換圧力を高くすればするほど速くなる
ことが分かった。従って、反応槽建造材料の入手性およびコスト、時間単位当た
りの収率そして安全手段の費用および努力などの如きパラメーターを考慮に入れ
て、変換圧力をこれが実用上最適になるように選択する。
大部分のAl2S3粒子の形状は実際のところさらなる処理にあまり適切でないこ
とが分かっている。従って、本発明の方法の別の態様は、前記硫化アルミニウム
を少なくともある程度それの溶融温度より高い温度に加熱することを特徴とする
。この態様は、エネルギー消費量が少ないと言った利点が小さくなりはするが、
以下に考察するようにAl2S3をさらなる処理に適する再現可能な形態で入手す
ることができると言った利点を有する。
のさらなる態様は、その溶融させた硫化アルミニウムを加熱前の硫化アルミニウ
ムの平均粒子サイズより小さい平均粒子サイズを有する小型粒子が生じるように
冷却することを特徴とする。この態様では取り扱いが容易な形態でAl2S3が生
じる。この態様では、更に、本質的に固化熱を容易に取り戻すことができること
からエネルギー消費の利点が減ずることはない。1つの可能な態様では、硫化で
生じたAl2S3粒子の温度を若干高くすることでAl2S3粒子の外側表面を溶融
させる。表面張力によって小さいサイズの濃密なAl2S3液滴または粒子が生じ
る。その後、そのような濃密なAl2S3液滴または粒子を反応槽の冷えた部分、
例えば硫化を起こさせるゾーンに移送して、そのゾーン内で硫化と固化を起こさ
せる。そのように濃密にしたAl2S3粒子はさらなる処理で取り扱うのが容易で
ある。
応体から生じさせる。炭素質反応体として石炭、コークス、石油化学産業の廃棄
材料または廃棄プラスチックを用いることができる。
それを含有させる 。メタンを特に天然ガスの形態で多量に入手することができ
かつ反応体であるCH4とS2の両方を気相の状態で用いてCS2の生成を行うこ
とができると言った利点がある。
生じさせる。
と変換率が100%に到達する。この反応をそのような温度レベルで行うと吸熱
が起こり、反応体が25℃で生成物が750℃の時の理論的消費量は1kgのC
S2当たり1950kJである。入力した熱は大部分が硫黄蒸気から反応種であ
るS2が生じる解離で用いられる。実際に必要な量は1kgのCS2当たり300
0kJである。
がビスコースとレーヨン産業で用いられそして25%がセロファンと四塩化炭素
の生産で用いられる。CS2の生産量はセロファンが他のプラスチックフィルム
に置き換わったことから低下して来ており、また四塩化炭素の使用量も劇的に低
下して来ている、と言うのは、それの冷却剤およびエーロゾル噴射剤としての使
用が後退して来ているからである。CS2と空気の混合物は幅広い範囲の濃度に
渡って爆発性混合物である。着火温度を低くすることに加えて空気(酸素)の漏
れがないように密封装置を大気圧より高い圧力で操作することが大部分で行われ
ている。CS2を入れる装置の全部を可能な着火源、例えば開放炎、摩擦熱、火
花、電球およびむき出しの蒸気パイプなどから充分に遠ざけて位置させる必要が
ある。しかしながら、実際には、そのような方法で保護すべき装置は液状のCS2 を用いて操作する装置のみである。熱い装置部分から漏れが起こっても結果と
して危険なCS2雲が生じることはなく、CS2が酸素と反応してCO2とSO2が
生じることから炎は僅かのみであり、従って、爆発の危険はない。
好適な態様は、CS2生成時に生じた硫化水素(H2S)を取り出しそしてそれに
変換を受けさせて硫黄を生じさせて前記硫黄をCS2の生成に戻すことを特徴と
する。この生じたH2Sに下記の反応を受けさせることができる: 3H2S+1.5O2→3S+3H2O (3) この硫黄をCS2の生成で再び用いることができる。このようにして補給用硫
黄の供給量を少なくすることができる。
使用することで、外部源から供給する必要がある硫黄の量が少なくなる。
ルミニウムを生じさせる時に行う分離の結果として得た主流(mainstre
am)に含まれる硫黄および/またはアルミナから硫化アルミニウムへの変換で
生じる硫黄を本質的に用いて生じさせることを特徴とする。この態様では、実際
に、Al2O3からAlへの変換(副生成物も生じる)で用いた硫黄の全部を再使
用し、不可避的に失われて外部源から供給する必要がある量は少量のみである。
ナを乾燥させて加圧した後、気体状CS2と固体状アルミナを含有する気体−固
体混合物を好適には800℃から900℃の範囲の温度の反応槽に好適には5か
ら35バールの圧力下で通すことで硫化を実施し、その後、固体を分離し、そし
て気体に未反応のCS2と副生成物、例えばCO、COSおよびS2を分離するこ
とによるさらなる処理を受けさせ、そして前記副生成物の少なくとも1種をCS2 を生じさせる工程に戻す方法でも、本発明を具体化する。この方法では、建造
パラメーター(constructional parameters)、エネ
ルギー消費および不可避的副反応を考慮に入れた好適な温度および圧力範囲で硫
化を実施する。この方法では副生成物を大きな度合で再使用することができる。
間的貯蔵を行うことなく反応槽に本質的に直接送り込んでアルミナと反応させて
硫化アルミニウムを生じさせることを特徴とする。この態様に従い、Al2S3の
生成と硫化を一体化することを提案し、この態様ではCS2を遠く離れた生産施
設から入手する必要はない。
れる:− 液状のCS2を貯蔵しかつ分配する手段を取る必要がない。必要なの
は開始時にCS2を貯蔵するタンクのみである。 − 更に、この方法では硫黄を他の好適な態様に従ってほぼ完全に再利用するこ
とができることから液状の硫黄を多量に受け取って貯蔵する手段も必要としない
。 − CS2工程における最終段階は一般に液状のCS2からH2Sを除去する蒸留
であり、それによって純度が99.9%の液状CS2が得られる。H2Sが硫化過
程に否定的な影響を与えることはないことから場合により前記段階を省くことが
できる。 − CS2をメタンもしくは天然ガスと硫黄から生じさせる時には完全に異なる
反応槽設計を適用することができる。Al2S3の電気分解で生じる硫黄は熱硫黄
ガスであることからCS2反応槽内で硫黄を蒸発させる必要がなくなる。このよ
うな新規な反応槽設計におけるメタンもしくは天然ガスと硫黄の反応は吸熱でな
く発熱であることからより高い温度を選択することができる。それによって、メ
タンもしくは天然ガスをCS2反応槽に入れる燃料として用いる必要がなくなる
と言った追加的利点が得られる。 − 硫化反応槽のオフガスは未反応のCS2、S2およびCOを含有する。このガ
スをCS2プラントの気体浄化セクションで浄化することができる。COを最終
的にClaus装置の燃焼チャンバに送り込んで硫黄を生じさせることができ、
この装置内でCOが燃焼してCO2が生じ、これはClaus廃熱交換器内で生
じさせる超加熱高圧蒸気の生成に貢献するであろう。
して本質的にCS2を用いる必要はない。しかしながら、CS2含有気体として本
質的にCS2を用いると起こり得る副反応を回避することができかつエネルギー
を節約することができることから、その方が好適である。
は、硫化アルミニウムからのアルミニウムの分離を電気分解で実施する。
eroult法は欠点をもっている。
法によりアルミニウムを製造することを目指した実験が行なわれた。塩化物法は
1985年には放棄された。その主な理由の一つは、塩化アルミニウムの製造中
環境に対して危険な塩素化された炭化水素の発生が避けられないことである。そ
のため当業界の専門家はAl2S3からAlを分離するために電解を用いることか
ら離れて行った。
たこの電解法を硫化アルミニウムをベースにした方法に有利に適用し得ることが
見出だされた。硫化アルミニウムををベースにした電解法は塩化アルミニウムを
ベースにした電解法をさらに発展させたものである。Hall−Heroult
法に優る利点が得られ、他方硫黄を含むガスは塩化物を含むガスに比べて反応性
が低いからそれに起因する欠点を少なくすることができる。また難熔性材料のよ
うな廃棄材料は容易に処理して環境に対して安全な廃棄物にすることができる。
本発明で生じる使用済みの反応器のライニング材は硫黄および塩化物だけを含ん
でおり、フッ化物およびシアン化物を実質的に含んでいない。
め、電解槽周辺の作業条件は良好になるであろう。
としている。
せ得るという利点をもっている。このような電解槽は例えば米国特許4,133
,727号から公知である。
で直接電解を行なうことを特徴としている。
くは全く加えないで、隔膜を使用しまたは使用しないで、液体のAl2S3を直接
(Al2S3が熔融物中の最も多量に存在する唯一の成分であるようにして)電解
することができる。この具体化例の最も重要な利点は、電極間の間隔が小さい(
電極間に供給原料が存在しなくなることがない)ことである。
Al2O3からAl2S3を製造する第2の反応器、およびAl2S3からAlを製造
する第3の反応器から成り、該第3の反応器は好ましくは電解槽である装置が提
供される。このような装置は、CS2の製造をアルミナからアルミニウムを製造
する他の工程と一体化し、中間生成物の輸送には短い距離しか必要としないとい
う利点をもっている。中間生成物が高い反応性をもつか或いは高温である場合、
このことは特に有利である。
の方法のキーとなる点は酸化アルミニウム(アルミナ)から硫化アルミニウムへ
変化させ、これを好ましくは電解により硫黄(ガス)とアルミニウムに変える点
である。
化例は本発明を限定するものではない。
図である。
造する操作。
することもできる。
もできる。
、さらに好ましくは750〜1000℃、5〜35バールの範囲で行なわれる。
典型的には固体のAl2S3が望まれるの場合、850℃のTalの温度および30
バールの圧力をかける。次の工程に対する供給原料として液体またはガス状のA
l2S3が望まれる場合には、適切な温度および圧力の範囲を選ぶことができ、或
いは生成したAl2S3を再加熱することができる。実質的にCS2だけを使用し
てAl2O3と反応させて硫化を行なうことができることが好ましい。Al2O3は
粉末の形または小さい粒径の粒子の形で使用することが好ましい。
。
供給ライン3を介して反応容器(図示せず)、好ましくは外部加熱式の管状反応
器に供給する。また下記に説明するように、戻りライン2を通じてCOおよびC
S2が装置5に戻されて供給される。この反応容器のガス状の反応生成物はCS2 、H2SおよびS2を含んでいる。ガス状の反応生成物を容器1中で例えば150
℃に冷却し、凝縮させてS2を除く。この液状の硫黄はCS2の反応容器に戻され
る。硫黄を除去した後、CS2とH2Sの混合物が残る。この二つの成分は装置1
の吸収/抽出区画で分離される。H2S流を精製し、即ちH2S流中に残ったCS2 を除去した後、転換ユニット、好ましくはClausユニットに入れ、ここで
H2Sを液体の硫黄に変え、これをCS2を製造する反応装置へ戻す。通常のCS2 製造装置では、好ましくは一組の蒸溜塔の中でCS2ガス流を精製して高純度
のCS2を得る。本発明においては、このような高純度のCS2は必要なく、従っ
ていくつかの精製段階を省略するか簡単化することができる。得られたCS2は
供給ライン4を通してAl2O3からAl2S3を製造する装置5に供給する。
じて供給されたCS2をAl2S3反応容器に供給する。CO、S2および恐らくは
COSのような副成物はライン2を通じて装置1に戻される。
置8は好ましくはAl2S3の電気分解を行なうための電解槽から成っている。得
られたアルミニウムはライン9を通じて回収される。電解工程で生じた硫黄は戻
りライン10を介して装置1のCS2を製造する反応容器に戻される。
COは供給ライン11を通じて動力装置12へ供給される。
じる。Clausユニットの廃熱交換器が最も大きな生成場所であり、燃焼室の
後方に位置している。この燃焼室の中でH2Sは(部分的に)SO2に変わり、大
量の熱を発生する。燃焼室に入ってくるガスも硫化工程で生成されたすべてのガ
スを含んでおり、このガスはここで燃焼してCO2になりやはり水蒸気を発生す
る。動力は水蒸気または電力のような任意の形で動力出口13から取り出される
。
る。図2は本発明を限定しない本発明の一実施例の工程の流れ図である。
供給ライン6に対応)を通じて供給され、貯蔵室22に貯蔵される。貯蔵室23
2からアルミナはロックホッパー23へ運ばれ、ここで好ましくは供給ライン5
4を通じて供給される窒素を用いて、乾燥され予熱される。アルミナは乾燥およ
び予熱後、加圧ライン24を通じて供給される少量のガス、好ましくはCS2ガ
スで、所望の圧力、例えば31バールに加圧された後、稼働ロックホッパー25
に装入される。機素22、23および25は一緒になってアルミナの供給装置を
構成している。投与スクリューのような投与装置26を用い、加圧されたアルミ
ナを供給ライン27を通じて予熱され加圧されたCS2の主流に供給する。CS2 の主流は下記の方法で得られ、加圧ライン28を通して供給される。
れた後、ライン30(図1の供給ライン4に相当)を通ってCS2予熱器31の
中に入り、ここで、好ましくは上記のようにしてClausユニットの炉の中で
つくられライン32を通じて供給される高圧の水蒸気を凝縮させることにより、
CS2を蒸発させ約200℃に加熱する。凝縮物はライン33を介して取り出さ
れる。この加圧され加熱されたCS2流の小さい側流を使用しライン24および
34を通してアルミナを注入することができる。
5を介して硫化反応器36に供給する。このガス/固体混合物は、硫化反応器に
入る前にいわゆるペッパー・ボックス(pepper box)37を用いて例
えば9個の部分に分けることができる。硫化反応器は好ましくは図1の装置のC
S2反応容器のような外部加熱式の管状反応器から成り、温度約850℃、圧力
約30バールで操作することが好ましい。ガス/固体混合物は天然ガスバーナー
により炉の中で加熱されたパイプを通って移動する。ガスおよび空気はライン3
8、39および最後に40を通して供給される。
サイクロンに供給されて分離される。サイクロンから出たガス(未反応のCS2
、CO、Sおよび恐らくはCOSを含む)は図1の装置1のガス処理区域に循環
され、戻りライン2を通じてそこへ供給される。固体の硫化アルミニウムはロッ
クホッパー42の中で加圧を解除され、稼働ロックホッパー42へ送られる。投
与スクリュー44を用い硫化アルミニウムはライン45を介して中間貯蔵室(図
示せず)へ供給される。上記のように、液体のAl2S3が得られるように硫化反
応器36の操作条件を選ぶこともできる。液体のAl2S3は固化させるか、或い
は液体の形で電解工程のような次の工程に供給することができる。
て熱交換器47へ運び、予熱および乾燥を行なうのに用いるガス、この場合は窒
素ガスを加熱するのに使用することができる。窒素の補給はライン49を通じて
行なわれる。フィードバックされた窒素および補給された窒素はライン50を通
って熱交換器47に入る。循環流から蒸気を除去するために、このループにおい
て窒素をライン51を通して若干流出させたり、或いは補給したりすることが必
要である。
の試料(250μm〜500μm)を蒸発させたCS2およびアルゴンガスと接
触させた。各実験は異なった温度および圧力によって特徴付けられている。75
0℃と900℃の温度および1000℃を越える温度において試験を行なった。
圧力は9〜20バールの範囲で変化させた。フーリエ変換赤外連続ガス分析計で
廃ガスの分析を行なって反応速度を追跡した。この実験の間次のような現象が観
測された:反応温度を上昇させると反応速度が増加し、反応圧力を上昇させても
反応速度が増加した。1000℃を越えた実験では他の温度における実験結果を
外挿して期待される値よりも速い変化は起こらなかった。この反応の主生成物は
硫黄の蒸気、CO(ガス)、COS(ガス)および硫化アルミニウム(固体)で
あった。変化が40%になるまでの典型的な反応時間は、温度および圧力が増加
することに対応して1時間ないし30分の範囲であった。
l2S3からアルミニウムを製造することができる。本発明の好適具体化例におい
ては電解法を用いる。電解法による本発明を限定しない具体化例を参照してこの
方法を以下に例示する。
温度範囲700〜1000℃で行なわれる。
りである: − 基本的に電解に必要な電圧(0.98V)が古典的なHall−Hero
ult法の場合(1.82V)に比べはるかに低い。
力ではCS2は発生しない)。
使用することができる。
可能であることを意味する。熔融物の電気抵抗のためにエネルギー効率が低いに
も拘らず電流密度を増加させることが十分可能である。その結果遥かに小さい設
置面積をもった電解槽を用いることが可能になるであろう。
ファイト電極(陽極−陰極の間隔3cm)を用い、MgCl2−NaCl−KC
l共融混合物(10重量%のAlCl3を添加)中に5重量%のAl2S3を含む
浴を使用し、実験室規模の電解によりアルミニウムをつくった。0.2〜1.2
A/cm2の範囲の電流密度において約80%の電流効率(CE)を得た。
示す。これらのデータを説明するために、外部の連結等による電圧低下を考慮し
、アルミニウム1kg当たりの電力消費量を計算した(すべての場合においてC
E=80%と仮定)。結果を下記表に示す。
。
Al2S3が熔融物中の最も多量の単一成分であるようにして)電解した。この別
法の最も重要な可能性は電極間の間隔を小さくし得る(電極間に供給原料が存在
しなくなるようなことがない)ことである。
なる。
Heroult法に比べ、CO2およびSO2の放出量は実質的に低下している(
それぞれ53%および35%)。
。
鎖したシステムだけを使うので作業員が危険な成分に曝されることが少ない。
とができ、従って上記の利点が得られる。
Claims (19)
- 【請求項1】 アルミナを硫化アルミニウム(Al2S3)に変化させた後に
硫化アルミニウムからアルミニウムを分離する段階を含んで成る、アルミナから
原アルミニウムを製造する方法であって、アルミナから硫化アルミニウムへの変
換をCS2含有気体とアルミナとを反応させることによって実施し、該反応を前記
アルミナが主にγ−アルミナである温度Ta1で行うことを特徴とする方法。 - 【請求項2】 前記温度Ta1が1100℃未満、好適には1025℃未満、
より好適には1000℃未満であることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記温度Ta1が700℃より高い、好適には750℃より高
いことを特徴とする請求項1または請求項2記載の方法。 - 【請求項4】 前記アルミナから硫化アルミニウムへの変換を1バール絶対
圧力より高い変換圧力で実施することを特徴とする前請求項のいずれか記載の方
法。 - 【請求項5】 前記変換圧力が5バール絶対圧力より高い、好適には15バ
ール絶対圧力より高いことを特徴とする請求項4記載の方法。 - 【請求項6】 前記硫化アルミニウムを少なくともある程度それの溶融温度
より高い温度に加熱することを特徴とする前請求項のいずれかに記載の方法。 - 【請求項7】 溶融させた硫化アルミニウムを加熱前の硫化アルミニウムの
平均粒子サイズより小さい平均粒子サイズを有する小型粒子が生じるように冷却
することを特徴とする請求項6記載の方法。 - 【請求項8】 前記CS2を硫黄と炭素質反応体から生じさせることを特徴
とする前請求項のいずれかに記載の方法。 - 【請求項9】 前記炭素質反応体にメタンもしくは天然ガスを含め、好適に
は主にそれを含有させることを特徴とする請求項8記載の方法。 - 【請求項10】 CS2生成時の未反応硫黄を好適には凝縮で取り出してC
S2の生成に戻すことを特徴とする前請求項のいずれかに記載の方法。 - 【請求項11】 CS2生成時に生じた硫化水素(H2S)を取り出しそして
それに変換を受け させて硫黄を生じさせて前記硫黄をCS2の生成に戻すこと
を特徴とする前請求項のいずれかに記載の方法。 - 【請求項12】 使用するCS2を前記硫化アルミニウムからアルミニウム
を生じさせる時に行う分離の結果として得た主流に含まれる硫黄および/または
アルミナから硫化アルミニウムへの変換で生じる硫黄を本質的に用いて生じさせ
ることを特徴とする前請求項のいずれかに記載の方法。 - 【請求項13】 アルミナから硫化アルミニウムへの変換(硫化)を行う前
に前記アルミナを乾燥させて加圧した後、気体状CS2と固体状アルミナを含有
する気体−固体混合物を好適には800℃から900℃の範囲の温度の反応槽に
好適には5から35バールの圧力下で通すことで硫化を実施し、その後、固体を
分離し、そして気体に未反応のCS2と副生成物、例えばCO、COSおよびS2 を分離することによるさらなる処理を受けさせ、そして前記副生成物の少なくと
も1種をCS2を生じさせる工程に戻すことを特徴とする前請求項のいずれかに
記載の方法。 - 【請求項14】 前記CS2含有気体を生じさせた後に本質的に中間的貯蔵
を行うことなく反応槽に本質的に直接送り込んでアルミナと反応させて硫化アル
ミニウムを生じさせることを特徴とする前請求項のいずれかに記載の方法。 - 【請求項15】 前記CS2含有気体が本質的にCS2であることを特徴とす
る前請求項のいずれかに記載の方法。 - 【請求項16】 硫化アルミニウムからのアルミニウムの分離を電気分解で
実施することを特徴とする前請求項のいずれかに記載の方法。 - 【請求項17】 前記電気分解を多極電解槽内で実施することを特徴とする
請求項16記載の方法。 - 【請求項18】 前記電気分解を溶融している硫化アルミニウムの浴内で直
接実施することを特徴とする請求項16記載の方法。 - 【請求項19】 前請求項のいずれかに記載の方法を実施するための装置で
あって、CS2を生じさせる1番目の反応槽、CS2とAl2O3からAl2S3を生
じさせる2番目の反応槽そしてAl2S3からAlを生じさせる3番目の反応槽を
含んで成っていて前記3番目の反応槽が好適には電解槽である装置。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP98204307 | 1998-12-18 | ||
EP98204307.7 | 1998-12-18 | ||
US13071099P | 1999-04-22 | 1999-04-22 | |
US60/130,710 | 1999-04-22 | ||
PCT/EP1999/010189 WO2000037691A1 (en) | 1998-12-18 | 1999-12-17 | Method and apparatus for the production of aluminium from alumina ore by aluminiumsulfide process |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003528976A true JP2003528976A (ja) | 2003-09-30 |
JP4416953B2 JP4416953B2 (ja) | 2010-02-17 |
Family
ID=26150987
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000589744A Expired - Fee Related JP4416953B2 (ja) | 1998-12-18 | 1999-12-17 | アルミナ鉱石からアルミニウムを硫化アルミニウム方法で製造する方法および装置 |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1141425B1 (ja) |
JP (1) | JP4416953B2 (ja) |
AT (1) | ATE305985T1 (ja) |
AU (1) | AU761852B2 (ja) |
CA (1) | CA2355662C (ja) |
DE (2) | DE69927605T2 (ja) |
ES (1) | ES2251257T3 (ja) |
NO (1) | NO331582B1 (ja) |
RU (1) | RU2233897C2 (ja) |
WO (1) | WO2000037691A1 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1625245A2 (en) * | 2003-03-31 | 2006-02-15 | Corus Aluminium Walzprodukte GmbH | Process for the electrolysis of aluminiumsulfide |
WO2006103085A1 (en) * | 2005-03-31 | 2006-10-05 | Aleris Aluminum Koblenz Gmbh | Method and apparatus for the production of aluminium |
US7867373B2 (en) | 2005-04-01 | 2011-01-11 | Aleris Aluminum Koblenz Gmbh | Method and apparatus for the production of aluminum |
AU2013203808B2 (en) * | 2012-03-29 | 2016-07-28 | Aem Technologies Inc. | Processes for treating fly ashes |
CN113501493B (zh) * | 2021-07-06 | 2023-02-07 | 中石化宁波工程有限公司 | 一种用于羰基合成的高浓度一氧化碳分段移热半反应变换工艺 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US194610A (en) * | 1877-08-28 | Improvement in machines for sewing button-holes | ||
DE79781C (ja) * | ||||
DE41891C (de) * | D. G. REILLON und S. T. MON-TAGNE beide in Nantes und O. L. B. L. BOURGE-REL in Paris, Frankreich | Verfahren zur Darstellung von Aluminium | ||
US1816842A (en) * | 1924-06-02 | 1931-08-04 | Internat Patent Corp | Process for refining ores or products containing aluminum oxide |
US1941610A (en) * | 1931-12-15 | 1934-01-02 | George A Macready | Process for decomposing ores |
GB484014A (en) * | 1936-12-04 | 1938-04-29 | Daniel Gardner | Improvements in or relating to electrolytic processes for the manufacture of aluminium |
US2400000A (en) * | 1941-08-02 | 1946-05-07 | Gardner Thermal Corp | Production of aluminum |
GB1483193A (en) * | 1974-11-29 | 1977-08-17 | Courtaulds Ltd | Process for the manufacture of carbon disulphide |
US4133727A (en) * | 1977-05-17 | 1979-01-09 | Aluminum Company Of America | Method for extracting heat from a chamber containing a molten salt |
US4265716A (en) * | 1979-06-14 | 1981-05-05 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method of winning aluminum metal from aluminous ore |
-
1999
- 1999-12-17 CA CA002355662A patent/CA2355662C/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-12-17 DE DE69927605T patent/DE69927605T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-12-17 AT AT99966979T patent/ATE305985T1/de active
- 1999-12-17 ES ES99966979T patent/ES2251257T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1999-12-17 DE DE19983811T patent/DE19983811T1/de not_active Withdrawn
- 1999-12-17 JP JP2000589744A patent/JP4416953B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1999-12-17 AU AU22845/00A patent/AU761852B2/en not_active Ceased
- 1999-12-17 WO PCT/EP1999/010189 patent/WO2000037691A1/en active IP Right Grant
- 1999-12-17 RU RU2001119983/02A patent/RU2233897C2/ru not_active IP Right Cessation
- 1999-12-17 EP EP99966979A patent/EP1141425B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-06-18 NO NO20013011A patent/NO331582B1/no not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU2284500A (en) | 2000-07-12 |
EP1141425B1 (en) | 2005-10-05 |
CA2355662C (en) | 2006-07-25 |
NO20013011L (no) | 2001-08-17 |
WO2000037691A1 (en) | 2000-06-29 |
RU2233897C2 (ru) | 2004-08-10 |
AU761852B2 (en) | 2003-06-12 |
CA2355662A1 (en) | 2000-06-29 |
NO331582B1 (no) | 2012-01-30 |
DE19983811T1 (de) | 2002-02-28 |
DE69927605D1 (de) | 2006-02-16 |
NO20013011D0 (no) | 2001-06-18 |
JP4416953B2 (ja) | 2010-02-17 |
EP1141425A1 (en) | 2001-10-10 |
ATE305985T1 (de) | 2005-10-15 |
ES2251257T3 (es) | 2006-04-16 |
DE69927605T2 (de) | 2006-08-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kipouros et al. | A thermochemical analysis of the production of anhydrous MgCl2 | |
US5089094A (en) | Process for the electrolytic production of magnesium | |
EP2800726B1 (en) | A process for manufacturing aluminum from bauxite or its residue | |
US6565733B1 (en) | Method and apparatus for the production of aluminium | |
US4355017A (en) | Aluminum electrolytic cell cathode waste recovery | |
US2974032A (en) | Reduction of alumina | |
MX2008012000A (es) | Cloruros de metal y metales obtenidos de materiales que contienen oxido de metal. | |
CA1277144C (en) | Production of magnesium metal from magnesium containing materials | |
US20180371577A1 (en) | Arc furnace smeltering system & method | |
US4039648A (en) | Production of aluminum chloride | |
IE57093B1 (en) | Process for preparing an iron oxide | |
JP2003528976A (ja) | アルミナ鉱石からアルミニウムを硫化アルミニウム方法で製造する方法および装置 | |
US2833704A (en) | Production of titanium | |
US4541907A (en) | Process for decomposing chlorinated hydrocarbon compounds | |
NO152041B (no) | Fremgangsmaate for fremstilling av vannfritt magnesiumklorid ved klorering av magnesiumkarbonat | |
US4563339A (en) | Process for the preparation of magnesium chloride for use as an electrolyte in electrolytic production of magnesium metal | |
JPH02243510A (ja) | 塩化マグネシウムの製造方法 | |
US4769068A (en) | Process for production of aluminum by carbothermic production of alkaline earth metal aluminide and stripping of aluminum from alkaline earth metal aluminide with sulfurous stripping agent | |
JPH0663108B2 (ja) | マグネシウムの製造方法 | |
RU2118406C1 (ru) | Способ производства магния из оксидно-хлоридного сырья | |
US4430120A (en) | Process for the manufacture of pure metallic aluminum from aluminum ores and other aluminum-bearing materials | |
WO1983001612A1 (en) | Chlorination of an aluminous material | |
AU539042B2 (en) | Aluminum electrolytic cell cathode waste recovery | |
Vetchinkina et al. | Chlorination of Alumina Obtained from Nepheline Concentrate Processing and Comparative Assessment of the Complete Aluminum Production Cycle | |
Rhamdhani et al. | Production Methods for Aluminum: Alternative |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20050422 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20050422 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20050601 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060621 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20070913 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090707 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091007 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20091030 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20091125 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121204 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121204 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131204 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |