NO144820B - Fremgangsmaate for fremstilling av overflatebelagt granulat - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av et overflatebelagt granulat for fjerning av alkali- og jordalkalimetaller fra lettmetallsmelter.

For å fjerne forurensninger av alkalimetaller fra lettmetallsmelter anvendes i prosessteknikken granulat av karbon.

Det er uklart om alkalimetallene under denne prosess fjernes ved absorpsjon (kjemisorbsjon) på karbonoverflåtene eller ved en kjemisk reaksjon. I sistnevnte tilfelle er det atter usikkert om det dannes et saltlignende karbid (acetylid) etter en av de følgende reaksjonsligninger:

eller om og. i hvilket omfang det dannes en av de lite under-søkte metallgrafittforbindelser med utpreget sjiktstruktur og en av de følgende støkiometriske forbindelser:

NaCg (brun) , NaC^ (grå) og NaC6Q. (sterkt grafittisk").

(Se K. Fredenhagen, Z. Anorg. Allg. Chem. 158 (1926), 249 - 63).

Ved en sådan driftsmessig utført anvendelse ble aluminium-smelter filtrert gjennom et leie av petroleumkoks-granulat (etylenkoks, acetylenkoks), på sådan måte at, i henhold til de rapporterte resultater, natriuminnholdet i aluminium-smelten ble redusert med 50%. En særlig fordel ved denne fremgangsmåte ligger i den usedvanlig lave løsbarhet av karbon i aluminium. Det foreligger således for eksempel ingen påvisbar løsbarhet av koks i aluminiumsmelte opptil temperaturer på 1100°C, og arbeidstemperaturen for denne fremgangsmåte ligger bare mellom 700 og 800°C. (Tysk offen-tliggjørelseskrift nr. 2.019.538).

På denne bakgrunn er det et formål for foreliggende oppfinnelse å angi en fremgangsmåte for fremstilling av et karbonbelagt granulat av mekanisk holdfast og termisk bestandig material, som således er særlig egnet for foreliggende anvendelse .

Dette oppnås i henhold til oppfinnelsen ved en fremgangsmåte hvis særtrekk består i at et granulat med største tverrmål for de enkelte partikler mellom 0,5 og 25 cm og av et mekanisk holdfast og kjemisk inert bærermaterial blandes med et karbonholdig bindemiddel, og blandingen holdes uten lufttilgang i et lukket reaksjonskammer i 2 til 12 timer ved en temperatur mellom 750 til 1200°C, hvorved bindemiddelet forkokses og et varig vedheftende overflatesjikt av karbon og med en sjikttykkelse mellom 0,1 og 10 mm dannes på granulatet av bærermaterial.

Hvis kommersialt stenkulltjærebek eller et annet karbonholdig bindemiddel (bitumen, naturgrafitt, stenkull, brun-kull) utsettes for en forkoksningsprosess i nærheten av et granulat av inert keramisk material, 'fortrinnsvis korund,

er det overraskende vist seg at bindemiddelet nesten i sin helhet avleires på det keramiske granulat. Derved over-trekkes dette med et hardt belegg av rent karbon, hvis sjikttykkelse på den ene side er avhengig av masseforholdet mellom de reagerende materialer, og på den annen side er avhengig av hvor ofte den angitte reaksjon gjentas med samme bærergranulat. Tallrike utførelsesvarianter av oppfinnelsens fremgangsmåte er gitt ut fra det forhold at karbonsjiktets hardhet og øvrige overflateegenskaper kan optimaliseres ved passende valg av de to reaksjonsparametere temperatur og tid.

Det karbonholdige bindemiddel kan i det minste delvis bestå

av stenkulltjærebek, bitumen, pulverisert stenkull, petroleumkoks eller grafitt, mens bærermaterialet fortrinnsvis bør velges blant keramiske materialer og kan inneholde substanser som f.eks. korund, magnesitt, zirkdniumoksyd, zirkoniumsilikat, basalt eller bauxitt.

Gode resultater kan oppnås når bærermaterial og karbon-

holdig bindemiddel før reaksjonen anordnes innvendig i reak-sjonskammeret i- flere horisontale, vekslende sjikt over hverandre. Alternativt kan et karbonholdig bindemiddel, som f.eks. stenkulltjærebek smeltes på forhånd og blandes best mulig med bærermaterialet før reaksjonens begynnelse. Ut-byttet av karbonpåføringen kan forbedres ved anvendelse av et reaksjonskammer hvis innside i det minste delvis er be- • lagt med karbonmaterial, fortrinnsvis grafitt. Ytterligere variasjonsmuligheter for oppfinnelsens fremgangsmåte foreligger ved at karbonsjiktets hardhet og ytterligere overflate-egénskaper kan optimaliseres ved et passende valg av para-metrene reaksjonstid og temperatur.

For å oppnå et hensiktsmessig granulat for behandling av en aluminiumsmelte med det formål å fjerne dens innhold av alkali-og jordalkalimetaller, slik som beskrevet i norsk patent- • skrift nr. 141.418, har det vist seg hensiktsmessig med rea-ksjonstider på 2 til 12 timer og en reaksjonstemperatur mellom 750 til 1200°C. Sjikttykkelsen av det karbonholdige overflatesjikt kan herunder økes ved at reaksjonen gjentas flere ganger under tilsvarende ytterligere tilsats av karbonholdig bindemiddel.. For det ovenfor angitte formål bør de enkelte granulatpartikler ha et største tverrmål mellom 0,5 og 25

cm og overflatesjiktet en sjikttykkelse fra 0,1 til 10. mm.' Tettheten av det karbonbelagte. granulat bør herunder være høyere enn 2,5 g/cm 3.

Det således oppnådde granualt forener i seg alle fordeler

ved karbons evne til fysisk-kjemisk reaksjon med alkali-

og jordalkalimetaller med de mekaniske egenskaper av tidligere kjente keramiske filtergranulater. Hvis f.eks. korund anvendes som bærermaterial, vil det sjiktpåførte granulat oppvise en tetthet fra 3,5 til 4,0 g/cm 3, alt etter sjikttykkelsen av det påførte karbonsjikt. Disse høye. tetthetsverdier hindrer at granulatet helt eller delvis svømmer ovenpå en lettmetallsmelte som skal renses og filtreres,

og tillater på dette grunnlag en problemløs anvendelse av løse massesjikt i én åpen gjennomløpsbeholder.

I tillegg til dette oppviser det sjiktbelagte granulat om-trent samme mekaniske fasthet som det anvendte bærermaterial, hvilket ved anvendelse av kjente keramiske materialer tillater høy hydrostatisk trykkbelastning, f.eks. ved filtrering av en metallsmelte, uten at det foreligger fare for at et filtreringsleie av det sjiktbelagte granulat skal deformeres og gjennomløpsmengden av lettmetallsmelten derved nedsettes. Ved hensiktsmessig valgt varighet av forkoksningsprosessen har det påførte karbonsjikt overraskende vist seg å bli full-stendig kompakt og så hardt at det selv ved ifylling av granulatet i en gjennomløpsbeholder ikke kan påvises avrevne fine karbonpartikler (karbonstøv). Et sådant avrivnings-fast overflatebelagt granulat har den fordel fremfor vanlig tidligere kjent petroleumkoks, at det ikke foreligger noen fare for at filtreringsleiet skal tilstoppes av fine karbonpartikler (støv) som sammensintres under varmepåvirkning.

1 det følgende skal det angis et praktisk utførelseseksempel

for fremstilling av karbonbelagt granulat i henhold til oppfinnelsen.

5kg finmalt stenkulltjærebek med største partikkeldiameter 2 mm, og 50 kg granulat av porøst korundum med største dia-meter 0,5 til 10. cm (for spesielle formål opptil 25 cm) ble anbragt avvekslende i sjikt av tykkelse omkring 2 cm i et reaksjonskammer av keramisk material hvis innside var belagt med et sjikt av.grafitt.. Denne reaksjonsblanding ble så oppvarmet i 2 til 12 timer ved 750 til 1200°C uten lufttilgang. Etter avkjøling ble det oppnådd 52 kg av et sort granulat, som hadde et karbonsjikt av midlere tykkelse 0, 5 - 1 mm, og hvis enkelte partikler uten vanskelighet kunne skilles fra hverandre. Denne prosess ble alt etter det planlagte anvendelseformål for granulatet eventuelt gjantatt et passende antall ganger. Ved anvendelse av ko-

rund oppviste det oppnådde sjiktbelagte produkt alltid

tetthetsverdier mellom 3,5 og 4;1 g/cm ..

Produktet oppviste ingen løst vedheftende karbonpartikler .og kunne uten påvisbart karbontap oppvarmes til en arbeids-temperatur på 700 720°C. Etter lengre tids anvendelse,

for fjerning av alkalimetaller fra lettmetallsmelter kunne

granulatet regenereres gjentatte ganger ved anvendelse av. samme fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av et overf lateb.elagt . granulat for fjerning av alkali-, og jordalkalimetaller fra. ■ lettmetallsmelter, '.. • ' • . '■" ka r\a k t .é r :i . s e r'. t' '.-. v :e.d : ■ at -.-e-t'.granulat med største . tverrmål for de enkelte partikler mellom 0,5 og 25 cm og av et:mekanisk holdfast qg. kjemisk inert bærermaterial blandes med et karbonholdig, bindemiddel, og blandingen holdes uten lufttilgang i' et lukket reaksjonskammer i 2 til 12 timer' ved en temperatur mellom 750 til 1200°C, hvorved bindemiddelet forkokses.og et varig vedheftende overflatesjikt av karbon og med en sjikttykkelse mellom 0,1 og .10 mm dannes på granulatet av bærermaterial....

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det karbonholdige bin^emiddel i det minste delvis består av stenkulltjærebek, bitumen, pulverisert stenkull'og pétroleumkoks.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at bærermaterial og karbonholdig bindemiddel før reaksjonen anordnes i reaksjons-kammeret i flere.korisoritaleVavvekslende sjikt ovenpå hverandre. '■'•''"-,''.■■■

4.. Fremgangsmåte som angitt i"krav-l -3, karakterisert v é at innsiden av reaksjons- kammeret i det minste delvis er belagt med karbon.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1'. - 4, karakterisert ved at reaksjonen mellom bærermaterial og bindemiddel gjentas flere ganger.

6.. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 - 5, karakterisert ved at det fremstilte over-flatebelagte granulat oppviser, en høyere tetthet enn 2,5 3 g/cm

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 6, karakterisert ved at det anvendes et inert . bærermaterial i form av. et keramisk material..:

8. Fremgangsmåté som angitt i krav 1 -.7, karakterisert; ve d at det anvendes et bærermaterial som i det minste delvis, består av korund, magnesitt,• zirkoniumoksyd, zirkortiumsilikat/basalt eller bauxitt."