NL9400591A

NL9400591A - Aluminium reductie proces met injecteren van koolmonoxyde.

Info

Publication number: NL9400591A
Application number: NL9400591A
Authority: NL
Inventors: Rudolf Nico Bronkhorst; Gert Prof Dr Koenig
Original assignee: Rudolf Nico Bronkhorst; Gert Prof Dr Koenig
Priority date: 1994-04-14
Filing date: 1994-04-14
Publication date: 1995-11-01

Description

ALUMINIUM REDUCTIE PROCES MET INJECTEREN VAN KOOLMONOXYDE De uitvinding heeft betrekking op het injecteren van koolmonoxyde en koolstof-condensaat in het elektrolyt van het bekende "Hall-Heroult" proces. In dit proces wordt de elektrolytische reductie van aluminiumoxyde tot aluminium bereikt.Verrassend is het mogelijk gebleken dat bij de produktie van koolmonoxyde zoals bekend onder de naam "Boudouard-Gleichgewicht" het evenwicht waar het maximum koolmonoxyde tegenover kooldioxyde ontstaat/ ook is op de temperatuur van ongeveer 950 graden Celsius, wat ongeveer hetzelfde is als het elektrolyt temperatuur in het "Hall-Heroult proces.De koolmonoxyde en koolstof-condensaat wordt door het elektrolyt geborreld waar het dan oplost en door elektrolyse verbindt met de zuurstof van de aluminiumoxyde om dan kooldioxyde en dus aluminium te vormen.

ACHTERGROND EN PERSPEKTIEF VAN DE UITVINDING Naar schatting wordt er huidig 18 miljoen ton aluminium per jaar wereldwijd geproduceerd, waarvan vrijwel 99 procent doormiddel van het "Hall-Heroult" proces.

In de stand van de techniek zijn er nog twee basis verschillen van toepassing, die van de verbruikbare anode in dit proces n.1.1/ de zogenaamde "Prebaked" voorgebakken anode, en 2/ de zogenaamde " Soderberg" ononderbroken anode.

De uitvinding is onafhankelijk van het type anode of elektrode en toepasbaar op allen, en heeft dus ook specifieke voordelen voor cerami^ie en metalen elektroden die een niejjwe denkrichting zijn.

De uitvinding wordt in het volgende nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin:

Vijf gasdoorlatende elementen 16 tot en met 20 worden getoond. De tekening toont in doorsnee een niet-beperkend uitvoeringsvoorbeeld,typisch van een aluminium reductie eenheid "pot" of "cell" met de toevoeging van een meerderheid gasdoorlatende elementen waarvan minstens één voor deze uitvinding nodig is.

De van petro-kooks vervaardigde koolstof "prebaked" anode 10 getoond en positieve elektrische pool, staat in elektrische verbinding door het elektroliet 13 getoond en door het aluminium 14 getoond met de koolstof kathode 15 getoond wat dus de negatieve pool uitmaakt, produktie van aluminium door dit elektrolytisch proces is algemeen bekend,waar aluminiumoxyde 11 oplost in gesmolten zouten elektrolyt 13 zoals kryoliet A1F3.3NaF en dan wordt onderworpen in dit proces aan de doorvloei-ing van een zeer hoge stroom b.v. 80 000 ampère en lage volt spanning.De energie verbruik is hedendaags als voorbeeld ongeveer 13kWh/kg aluminium.

De samenstelling van het bad 13 en 14 met toevoeging van typisch 3 procent aluminiumoxyde A1203 is zeer belangrijk omdat de oplossing van het aluminiumoxyde, koolmonoxyde en koolstof-condensaat zowel als het stroomrendement en de afscheiding van het aluminium 14 hiervan afhangt. Ook zou het bad AlF3.3NaF . CaF2 . LiF en MgF2 kunnen bevatten.Door 15 getoondtword de kathode en negatieve kontakt element getoond die in de stand van de techniek laag poreus is en van antraciet-kooks in een semi-grafiet vorm gemaakt wordt. Deze kathode zou ook poreus gemaakt kunnen worden en als gasdoorlatend element gebruikt kunnen worden. De poreuzen gasdoorlatende elementen en inrichtingen 16,17,19 en 20 zijn algemeen bekend in de staal-industrie. 27 toont het anode koppelstuk en 12 toont een voorstelling van de vuurvaste voering die omringd wordt door een nietgetoonde isolatie en stalen buitenbegrenzing.

Met 21 wordt een schematische uitbeelding getoond van een gas productie eenheid met de invoer van 22 getoond lage of hoge graad petro-kooks alsook anode resten. 23 toont de zuurstof invloei. De uitvoer gas 24 getoond is dus koolmonoxyde op hoge temperatuur als voorbeeld tussen 800°C en 1000°C, met begrenzing van 700 tot 1200°C.Deze koolmonoxyde wordt doorgevoerd naar de verschillende gasdoorlatende elementen, 25 getoond.

Met 26 wordt aangetoond de fijnverdeelde koolmonoxyde borrels die door één of meerdere gasdoorlatende elementen met genoegzame druk vloeien. Deze koolmonoxyde lost grotendeels op in het gesmolten elektroliet en reageert dan elekto/endothermisch met de aluminiumoxyde in de vorming van aluminium en kooldioxyde, deze temperatuur verlies wordt vervangen door de elektrische stroom door-vloeiing.

Claims

1. Aluminium reductie processen met specifiek in deze uitvinding het INJECTEREN VAN KOOLMONOXYDE EN KOOLSTOF -CONDENSAAT die door één of meerderen gasdoorlatende elementen in het gesmolten bad van metaal en elektroliet uitmonden, doorstromen en grotendeels oplossen en dan elektro-chemie^met aluminiumoxyde reageren om aluminium metaal te vormen.

2. Het proces volgens conclusie 1 vermindert het verbruik van de koolstof anoden omdat de zuurstof van de aluminium -oxyde zich primair met het alreeds o'pgeloste koolmon-oxyde en mogelijk opgeloste koolstof verbindt.

3. Het proces volgens conclusie 1 en 2 verlaagt het energie verbruik door het mogelijkmaken van omzetting van aluminiumoxyde tot aluminium en kooldioxyde dichter tot het theoretisch minimum.

4. Het proces volgens conclusie 1 en 2 kan mogelijk sneller functioneren dan het proces in de stand van de techniek.

5. Het proces volgens conclusie l,2,3,en4 vermindert het algehele energie verbruik alsook het verbruik van de anoden doordat de toevoeging van thermische energie uit de gas productie eenheid meer economisch is.

6. Het proces volgens conclusie 1,3,4 en 5 verleent zich tot de nieuwe technologie n.l. leeglopende vuurvast hard-metaal kathodes en inerte anodes alsook metaal katalysators.

7. Het proces volgens conclusie l,4,en6 verhindert de vor- -wme van slijk op de kathode en is daardoor ook energie besparend. Hierbij 1 blad tekening