PL125704B2 - Method of removal of ferric chloride impurities from anhydrous aluminium chloride - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania bezwodnego chlorku glinu od chlorku zalazowego obecnego jako zanieczyszczenie w technicznym chlorku glinu, majacy zastosowanie w procesie wytwarzania glinu na skale przemyslowa, zwlaszcza z ubogich surowców glinonosnych.Znany jest proces wytwarzania glinu polegajacy na chlorowaniu ubogich surowców glinonos¬ nych w celu otrzymania bezwodnego chlorku glinu, którego elektroliza jest znacznie korzystniejsza w porównaniu do elektrolizy tlenku glinu ze wzgledu na tani i latwo dostepny elektrolit, mniejsze zuzycie energii elektrycznej, nizsza temperature procesu i mniejsze zanieczyszczenie srodowiska.Warunkiem tego procesu jest jednak uzycie chemicznie czystego bezwodnego chlorku glinu.Pociaga to za soba koniecznosc oczyszczenia bezwodnego chlorku glinu od innych produktów chlorowania, a zwlaszcza chlorku zelazowego, czterochlorku tytanu i czterochlorku krzemu.Oczyszczenie bezwodnego chlorku glinu od czterochlorku tytanu i czterochlorku krzemu nie stanowi problemu ze wzgledu na duze róznice w lotnosci tych zwiazków. Natomiast znaczne trudnosci sprawia usuniecie chlorku zelazowego z bezwodnego chlorku glinu ze wzgledu na duze podobienstwo ich wlasnosci fizykochemicznych. Mieszanina chlorku glinu i chlorku zelazowego tworzy szereg roztworów stalych w szerokim zakresie stezen. W stanie gazowym trwale sa cza¬ steczki dimeryczne AUCU i Fe2Cl6 oraz zwiazek FeAlCUo lotnosci zblizonej do chlorku glinu, co w znacznym stopniu utrudnia otrzymanie czystego chlorku glinu, wolnego od zelaza.Znany jest sposób oczyszczania bezwodnego chlorku glinu od chlorku zelazowego polegajacy na redukcji chlorku zelazowego do nielotnego chlorku zelazawego lub zelaza za pomoca metali¬ cznego glinu, przy czym redukcje przeprowadza sie w fazie gazowej lub w stopionej soli nieorgani¬ cznej. Redukcja w fazie gazowej polega na przepuszczaniu mieszaniny bezwodnego chlorku glinu i chlorku zelazowego przez filtr z rozdrobnionego glinu w temperaturze 550-530 K, po czym gazy ochladza sie do temperatury 450 K i otrzymuje sie staly bezwodny chlorek glinu o zawartosci 0,2% zelaza. W celu podwyzszenia stopnia czystosci bezwodnego chlorku glinu poddaje sie go redukcji nad wiórami glinu w temperaturze 440 K pod próznia. Otrzymuje sie bezwodny chlorek glinu o zawartosci 0,001% zelaza, a straty glinu wynosza okolo 8%. Modyfikacja powyzszej metody polega na przepuszczaniu mieszaniny bezwodnego chlorku glinu i chlorku zelazowego nad warstwa glinu2 125 704 w temperaturze 670-920 K lub nad warstwa cieklego glinu w temperaturze 1170 K. Pary bezwod¬ nego chlorku glinu, skondensowane po redukcji, zawieraja ponizej 0,005% chlorku zelazowego.Redukcje metalicznym glinem przeprowadza sie równiez w stopionych chlorkach alkalicznych, takich jak chlorek litowy, chlorek sodowy, chlorek potasowy, chlorek cezowy. Do reaktora ze stopiona sola, np. mieszanina chlorku potasowego i chlorku sodowego lub mieszanina chlorku potasowego i chlorku litowego, dodaje sie metalicznego glinu w postaci wiórów, a nastepnie wprowadza sie gazowe chlorki glinu i zelaza, a redukcje prowadzi sie w temperaturze 470-670 K.Bezwodny chlorek glinu odzyskuje sie poprzez przedmuchiwanie stopu suchym gazem nosnym np. czterochlorkiem tytanu, natomiast zredukowane zelazo w postaci chlorku zelazawego i zelaza tworzy szlam w najnizszej czesci reaktora. Bezwodny chlorek glinu pod kondensacji zawiera okolo 0,05% zelaza.Zasadnicza niedogodnoscia tego sposobu oczyszczania jest osadzanie sie cienkiej warstwy metalicznego zelaza i chlorku zelazawego na powierzchni reduktora tj. metalicznego glinu, co powoduje jego pasywacje i dziala hamujaco na dalszy przebieg procesu. Powoduje to koniecznosc okresowej wymiany zdezaktywowanego reduktora lub stopu solnego ze zdezaktywowanym reduk¬ torem, co uniemozliwia prowadzenie procesu w sposób ciagly, a ponadto prowadzi do znacznych strat bezwodnego chlorku glinu.Istota wynalazku polega na tym, ze jako reduktor chlorku zelazowego do chlorku zelazawego stosuje sie rozdrobnione metaliczne zelazo, a redukcje prowadzi sie w temperaturze 1000-1100 K.Zasadnicza korzyscia wynikajaca ze stosowania sposobu oczyszczania wedlug wynalazku jest mozliwosc ciaglego usuwania produktów redukcji z warstwy reduktora wynikajaca z zatrzymania procesu redukcji na etapie zelaza dwuwartosciowego, przez co unika sie dezaktywacji reduktora, a tym samym umozliwia calkowite jego wykorzystanie przy nie zmienionym poziomie aktywnosci.Nastepna korzyscia jest to, ze uzycie zelaza jako reduktora nie stanowi wprowadzenia nowych substancji. Dalsza korzyscia jest to, ze zelazo stanowi latwo dostepny reduktor.Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykladzie wykonania.Oczyszczanie bezwodnego chlorku glinu od chlorku zelazowego prowadzi sie w rurze kwarco¬ wej o srednicy 13 mm i dlugosci 0,8 m podzielonej na cztery strefy o dlugosci 0,2 m kazda, przy czym trzy pierwsze strefy zaopatrzone sa w niezalezne uklady grzejne w postaci spiral oporowych nawinietych bezposrednio na rurze kwarcowej i zaizolowanych azbestem. Strefa pierwsza, tj. strefa od strony wlotu azotu, przeznaczona jest do sublimacji mieszaniny chlorków. Strefa druga prze¬ znaczona jest do redukcji chlorku zelazowego. Strefa trzecia przeznaczona jest do kondensacji chlorku zelazawego, przy czym na koncu tej strefy umieszczony jest filtr z waty szklanej w celu wylapania najdrobniejszych frakcji stalego chlorku zelazawego unoszonego przez gaz nosny. Strefa czwarta przeznaczona jest do kondenowania chlorku glinu. Strefe czwarta utrzymuje sie w tempe¬ raturze pokojowej.W strefie drugiej umieszcza sie 20 g wiórów zelaznych a nastepnie podgrzewa sie strefe druga i strefe trzecia. Po nagrzaniu strefy drugiej do temperatury 1000 K oraz strefy trzeciej do temperatury 650 K, przy jednoczesnym przepuszczaniu azotu w ilosci 12 cm3/min — do strefy pierwszej wpro¬ wadza sie lódke ceramiczna zawierajaca 4 g AlCb i 1 g FeCb, co odpowiada 8,6% Fe w stosunku do czystego AICI3. Nastepnie odcinek rury kwarcowej stanowiacej strefe sublimacji podgrzewa sie do temperatury 600 K w celu przeprowadzenia calej ilosci chlorków w stan gazowy.W strefie drugiej nastepuje w temperaturze 1000K wobec wiórów zelaza redukcja chlorku zelazowego do chlorku zelazawego. W strefie trzeciej nastepuje kondensacja i oddzielenie chlorku zelazawego. Otrzymuje sie 1,1 g bezwodnego chlorku zelazawego. W strefie czwartej nastepuje kondensacja chlorku glinu.Otrzymuje sie 3,7 g chlorku glinu o zawartosci 0,3% Fe/AlCb, co oznacza usuniecie przeszlo 95% poczatkowej ilosci zelaza.Zastrzezenie patentowe Sposób oczyszczania bezwodnego chlorku glinu od chlorku zelazowego obecnego jako zanie¬ czyszczenie w technicznym chlorku glinu, polegajacy na redukcji w fazie gazowej chlorku zelazowe¬ go do chlorku zelazawego za pomoca reduktora, znamienny tym, ze jako reduktor stosuje sie rozdrobnione metaliczne zelazo, a redukcje prowadzi sie w temperaturze 1000-1100 K.Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz.Cena 100 zl PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób oczyszczania bezwodnego chlorku glinu od chlorku zelazowego obecnego jako zanie¬ czyszczenie w technicznym chlorku glinu, polegajacy na redukcji w fazie gazowej chlorku zelazowe¬ go do chlorku zelazawego za pomoca reduktora, znamienny tym, ze jako reduktor stosuje sie rozdrobnione metaliczne zelazo, a redukcje prowadzi sie w temperaturze 1000-1100 K. Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz. Cena 100 zl PL