Uprawniony z patentu: Applied Aluminum Research Corporation, Louisiana (Stany Zjednoczone Ameryki) Sposób otrzymywania glinu Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania glinu,zwlaszcza z trójchlorku glinu. W sposobie wedlug wynalazku surowcem wyjsciowym jest glina.W celu wytworzenia czystego glinu stosuje sie znany sposób Bayera-Halla. Sposób ten obejmuj* zmieszanie boksytu ze stezonym wodorotlenkiem sodowym i gotowanie mieszaniny wciagu kilku godzin, w wysokiej tem¬ peraturze i pod wysokim cisnieniem. Glin zawarty w boksycie rozpuszcza sie podczas gotowania i przybiera postac gestej cieczy, która zostaje zlana znad osadu, przef iltrowana, ochlodzona i rozcienczona. Po dlugotrwa¬ lym, co najmniej 48 godzinnym nieprzerwanym mieszaniu rozcienczonego roztworu okolo 50% zawartego w roztworze glinu wytraca sie w postaci wodorotlenku glinu. Ten wodorotlenek glinu wypraza sie w tempera¬ turze okolo 1200°C, a nastepnie redukuje sie go elektrycznie za pomoca elektrod weglowych i stopionego kriolitu.Sposób ten posiada jednak szereg istotnych wad. Po pierwsze, nalezy tu stosowac boksyt o bardzo malej zawartosci krzemu, nie wiecej niz 5% ciezaru, bowiem krzem reaguje z glinem i wodorotlenkiem sodowym tworzac osadzajacy sie w postaci twardego kamienia glinokrzemian sodowy, który moze spowodowac zatkanie aparatury. Po wtóre, w zachodzacym tu procesie wystepuja duze straty glinu i wodorotlenku sodowego, ajed-. nostkowa ilosc glinu otrzymuje sie z ogromnej ilosci cieczy. Ponadto, proces Bayera-Halla wymaga dostarczania bardzo duzych ilosci energii, nie tylko ze wzgledu na to, ze zachodzi potrzeba zwiekszania stezenia rozcienczo¬ nych roztworów przez odparowywanie, lecz równiez i dlatego, ze zachodzi tu bardzo duze zapotrzebowanie na energie elektryczna.Jeden ze sposobów, powstalych w okresie tych poszukiwan obejmie chlorowanie gliny w obecnosci wegla w podwyzszonej temperaturze, oczyszczania bezwodnego, przynajmniej suchego chlorku glinu, oraz na drodze redukcji elektrycznej chlorku glinu do czystego glinu i wolnego gazowego chloru. W czasie badania tego procesu pod wzgledem zastosowania go na skale techniczna wyszly na jaw jego liczne niedogodnosci, wykluczajace mozliwosc wdrozenia go do produkcji glinu na skale przemyslowa. Wady te dotycza wytwarzania suchego glinu o bardzo niskiej jakosci przy nieznacznym tylko obnizeniu kosztów, poniewaz i w tym procesie wystepuje bardzo duze zapotrzebowanie na moc elektryczna. W dodatku koszt usuwania zelaza z chlorku glinu okazal sie zbyt duzy, by metode te oplacalo sie stosowac.2 80880 Celem wynalazku jest opracowanie sposobu produkcji glinu, który nie ma wad i niedogodnosci sposobów stosowanych dotychczas. Cel wynalazku zostal osiagniety przez to, ze tlenek glinowy poddaje sie reakcji z chlor kiem manganawym w warunkach redukujacych i w obecnosci materialu zawierajacego wegiel, takiego, jak na przyklad koks, wegiel kamienny, tak, aby otrzymac trójchlorek glinu i mangan, przy czyta reakcja w pierwszej strefie reakcyjnej nastepuje w temperaturze w granicach od okolo 190°C do 1400°C a nastepnie w drugiej strefie reakcyjnej trójchlorek glinu w postaci gazowej wprowadza sie w kontakt z manganem w postaci cieklej w tempe¬ raturze powyzej temperatury topnienia manganu az do temperatury 1400°C aby mangan w reakcji z trójchlor¬ kiem glinu zredukowal go do glinu, przy czym powstaje chlorek manganawy w postaci gazowej który nastepnie Oddziela sie od glinu.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony na rysunku, który przedstawia schemat obejmujacy kolejnosc jego etapów. Odpowiedni surowiec zawierajacy glin (przedstawiony na schemacie jako surowa glina) osusza sie w grzejniku 10. Wysuszona gline miesza sie z koksem 14 i wprowadza sie do wielkiego pieca 12. Do pieca 12 wprowadza sie chlorek manganowy 16 a w celu podtrzymania reakcji wtryskuje sie tlen 18. Po zajsciu reakcji w piecu 12 wydobywa sie z niego trójchlorek glinu 20 i tlenek wegla w postaci gazowej, a pierwiastkowy mangan 22 usuwa sie z pieca w postaci cieklej.Plynny mangan 26 wprowadza sie do reaktora 24. Mieszanine gazowa 28 trójchlorku glinu 'i tlenku wegla spreza sie a trójchlorek glinu kondensuje sie jako ciecz lub jako cialo stale w kondensorze 30, natomiast tlenek wegla 32 w postaci gazowej zostaje usuniety. Trójchlorek glinu 36 w postaci cieklej lub stalej doprowadza sie do grzejnika 34, gdzie przechodzi on w postac gazowa. Otrzymany gazowy trójchlorek glinu 38 wprowadza sie nastepnie do reaktora 24. Gazowy trójchlorek glinu przechodzi w postaci pecherzyków przez plynny mangan w reaktorze 24, przy czym w reaktorze tym panuja warunki sprzyjajace redukcji w celu przeprowadzenia mozli¬ wie jak najwiekszej ilosci glinu zawartego w trójchlorku glinu w pierwiastkowy glin. Podczas przeprowadzania redukcji w reaktorze 24 w odpowiednio wysokiej temperaturze, chlorek manganawy 40 usuwa sie w postaci gazowej, a glin 42 w postaci cieklej. Nastepnie chlorek manganawy kondensuje sie w kondensorze 44 i wprowa¬ dza sie go ponownie w postaci cieczy 16 o odpowiedniej temperaturze do pieca 12.Jakkolwiek surowiec zawierajacy glin przedstawiono na rysunku jako surowa gline, to jednak w procesie stosowac mozna kazdy material zawierajacy glin, tym niejmniej najkorzystniej jest stosowac w ogólnosci glinko- krzemiany a szczególnie surowa gline, glinke lupkowa lub boksyt. W dalszym ciagu material zawierajacy glin oznaczany bedzie jako glina.Poniewaz obecnosc jakiejkolwiek znaczniejszej ilosci wilgoci w wielkim piecu 12 jest niepozadana, gline osusza sie w grzejniku 10a, az do uzyskania odpowiednio malej zawartosci wilgoci, najlepiej gdy wagowa zawar¬ tosc wody wynosi mniej niz 0,1%. Czas pozostania w grzejniku oraz temperatura grzejnika powinny zmieniac sie w zaleznosci od rodzaju uzywanego surowca. Dla typowego surowca temperatura grzejnika wynosi 200-1200°C, przy czym osuszanie prowadzi sie az do osiagniecia pozadanego poziomu zawartosci wody. Najlepiej uzywac gline w ksztalcie brylek o srednicy okolo 12,7 mm do 152,4 mm.Przed wprowadzeniem gliny do wielkiego pieca 12 miesza sie ja z koksem lub z innym materialem zawie¬ rajacym wegiel w zasadzie bezwodorowy, to jest weglem drzewnym i tym podobny do czasu az mieszanina stanie sie w przyblizeniu jednorodna. Powinno sie przy tym stosowac wegiel w postaci brylek podobnych co do wielkosci do uzytych brylek gliny. Termin — material zawierajacy wegiel w zasadzie bezwodorowy — uzywany w opisie i zastrzezeniach patentowych oznacza materialy o zawartosci objetosciowej wodoru nie wiekszej niz rzedu 5%. Najkorzystniej jest, gdy zawartosc wodoru w materiale zawierajacym wegiel nie przekracza 1%. Koks pelni role nie tylko podstawowego zródla energii w piecu 12, lecz sluzy równiez do redukowania zwiazków glinu i manganu. Mieszanine gliny i koksu wprowadza sie do wielkiego pieca 12, az do prawie zupelnego wypel¬ nienia go.Konstrukcja wielkiego pieca 12 nie odbiega w zasadzie od typowych pieców stosowanych w tego rodzaju procesach. Z tego wzgledu konstrukcja pieca 12 nie stanowi przedmiotu niniejszego wynalazku i stosowac tu mozna kazdy typowy wielki piec, w którym panuja warunki odpowiednie do zajscia ponizszej reakcji.W piecu 12 zachodzi nastepujaca ogólna reakcja: Al203 + 3MnCI2 + 3C -? 3Mn + 2AICI3 + 3CO Takprzedstawiona ogólna reakcja obejmuje w istocie szereg subreakcji, z których kilka zestawic mozna w nastepujacy sposób: MnCI2 ¦+02 - Mn02 + CI2 2AI203+6Cl2 -* 4AICI3+302 ?MN02 + 3C -? 2Mn + 2CO + C02 2C +02 -* 2CO CO +0 -? C0280880 3 W celu przeprowadzenia glinu w trójchlorek glinu a chlorku manganu w mangan pierwiastkowy zgodnie z czterema powyzszymi równaniami, zachodzaca w piecu 12 reakcje przeprowadza sie w temperaturze okolo 190°C przy wierzcholku pieca, a okolo 1400°C na jego dnie. W celu utrzymania odpowiedniej temperatury stosuje sie ilosc koksu przewyzszajaca jego ilosc potrzebna stechiometrycznie do zajscia reakcji. Przy tym uzywa sie koksu w ilosci wagowej przewyzszajacej o okolo 5—50% jego ilosc konieczna do zajscia reakcji. Tlen ogrzewa sie do temperatury okolo 200-1000°C, najkorzystniej do temperatury okolo 900°C, w ilosci potrzebnej do palenia sie i utrzymania temperatury wymaganej do zajscia czterech powyzszych reakcji. Ilosc ta zmienia sie oczywiscie w zaleznosci od typu pieca, a wybór wlasciwej szybkosci przeplywu tlenu nie nastrecza specjalistom wykwalifikowanym w obsludze wielkich pieców wiekszych trudnosci.Chlorek manganawy wprowadzac mozna do pieca 12 w ilosci stechiometrycznej w dowolnej formie, a to w postaci gazu, cieczy lub ciala stalego. W wypadku wprowadzania chlorku manganawego w postaci gazu, mozna go dostarczac do pieca 12 w stanie gazowym*40, w jakim opuszcza on reaktor 24. Jednakze na ogól korzystniej jest kondensowac chlorek manganawy opuszczajacy reaktor 24 i dostarczac go do pieca 12 w postaci plynnej.Temperatura chlorku manganawego w momencie wprowadzania go do pieca 12 wynosi okolo 650-1190°C. Ilosc gliny wprowadzanej do pieca 12 powinna nieco przewyzszac stechiometryczna ilosc potrzebna do przeprowadze nia wymienionych wyzej reakcji, tak aby mógl sie wytworzyc w piecu odpowiedni zuzel. Stosuje sie tyle gliny aby wytworzyc co najmniej 15% nadmiar wagowy ponad stechiometryczna jej ilosc, potrzebna do zajscia wy¬ mienionych reakcji.W czasie przeprowadzania reakcji w piecu 12 nalezy zapobiegac przedostawaniu sie do wnetrza ukladu zarówno wodoru jak i wody. Wodór bowiem zmierzalby do polaczenia sie w piecu z tlenem i wytworzenia wody która laczac sie z trójchlorkiem glinu dawalaby tlenek glinowy i kwas chlorowodorowy.Jest zas wysoce niepoza¬ dane, aby zwlaszcza ten ostatni znalazl sie wewnatrz ukladu. Oczywiste jest ze obecnosc wody daje takie same niepozadane skutki. Piec 12 pracuje na ciaglej bazie mieszaniny koksu i gliny a chlorek manganu i tlen dodaje sie t okresowo w miare potrzeby. W regularnych odstepach czasu, gdy ilosc pierwiastkowego manganu osiaga ilosc nadajaca sie do spustu, spuszcza sie stopiony mangan 26 z bazy pieca i doprowadza sie go do reaktora 24, jak wyzej opisano.Trójchlorek glinu i gazowy tlenek wegla, które opuszczaja piec 12 rozdziela sie za pomoca kompresji i kondensacji. Poddanie mieszaniny gazowej cisnieniu okolo 0,14-1,05 MN/m2 w kompresorze 28 zezwala na oddzielenie w kondensorze 30 trójchlorku glinu w postaci cieklej od tlenku wegla, który zostaje usuniety w po¬ staci gazowej. W celu osiagniecia lepszych wyników, w kondensorze 30 chlodzi sie mieszanine do takiej tempera¬ tury, w której przechodzi ona wstan ciekly. W razie potrzeby mozna oziebiac nadal trójchlorek glinu, az do przeprowadzenia go w cialo stale, nie jest to jednak ekonomiczne ze wzgledu na jego dalsza obróbke. Korzyst¬ niejsze jest tu chlodzenie go jedynie do temperatury zezwalajacej na przeprowadzenie go w stan ciekly.O ile wymagane jest scislejsze zetkniecie trójchlorku glinu z cieklym manganem w reaktorze 24, to pod¬ grzewa sie ciekly trójchlorek glinu 34 i odparowuje sie go do temperatury co najmniej 900—1300°C. W wyniku tego gazowy trójchlorek glinu przechodzi w postaci pecherzyków przez ciekly mangan w reaktorze 24, jak to widac na rysunku. Stosunek wagowy trójchlorku glinu do umieszczonego w reaktorze 24 manganu jest rzedu 1,65do1.W najlepszym praktycznym zastosowaniu wynalazku stopiony mangan spuszczany z pieca 12 i zalado¬ wywany do reaktora 24 jest w zasadzie zupelnie czysty. Zanieczyszczenia jego nie dochodza do 10%. Okazuje sie jednak, ze proces ten mozna równiez stosowac, choc z mniejsza przemyslowa wydajnoscia, równiez i w przypad¬ ku, gdy mangan, którym wypelnia sie reaktor 24, stanowi jedynie czesc zawierajacej mangan substancji przezna¬ czonej do przereagowania z trójchlorkiem glinu.Poniewaz glównym zadaniem reakcji zachodzacej w reaktorze 24 jest przeprowadzenie trójchlorku glinu w glin pierwiastkowy, a nie jedynie chlorowanie manganu, zatem praktyczne jest stosowanie materialu o malej zawartosci manganu. Dolna granica wagowej zawartosci manganu wynosi 5% a najkorzystniej jest, gdy masa reaktorowa zawiera 50% manganu.Stosowany w opisie i zastrzezeniach patentowych termin — wiecej niz najmniejsze ilosci — substancji utwo¬ rzono, aby oznaczal co najmniej okolo 5% zawartosci wagowej danej substancji, w materiale w sklad którego ona wchodzi.Ogólna reakcje zachodzaca w reaktorze 24 mozna przedstawic nastepujaco: 2AICI3 + 3Mn -? 2AI + 3MnCI2 Jak widac chlorek manganawy unosi sie w postaci gazowej podczas gdy glin pierwiastkowy zostaje spusz¬ czany w postaci cieklej. W celu doprowadzenia do takiego wyniku reaktor 24 powinien pracowac w temperaturze4 • 80880 powyzej okolo 1190°C — jest to w przyblizeniu temperatura wrzenia chlorku manganawego. Przy zastosowaniu takiej metody jest zwykle najdogodniej kondensowac chlorek manganawy 44 do postaci plynnej i doprowadzac go ponownie do pieca 12. Reaktor 24 moze równiez pracowac w temperaturze nizszej od okolo 1190°C, to jest w takiej temperaturze, w której chlorek manganawy pozostaje ciecze W temperaturze tej glin pozostaje równiez w stanie cieklym. Poniewaz jednak gestosc chlorku manganawego iest wieksza niz gestosc cieklego glinu, chlo¬ rek manganawy osiada na dnie reaktora, a glin mozna latwo zlac sponad jego warstwy. Okazuje sie jednak, ze jest o wiele wygodniej, jesli reaktor pracuje w temperaturze powyzej 1190°C, wtedy bowiem chlorek manganawy w postaci gazowej moze byc latwo usuwany przy wierzcholku reaktora 24.Jesli chlorek manganawy opuszcza reaktor 24 w postaci gozowej, górna granica temperatury reakcji zacho¬ dzacej w reaktorze 24 jest w praktyce podyktowana wzgledami ekonomicznymi. Nie powinna ona jednakze przekraczac temperatury okolo 1900°C, bo tyle wlasnie wynosi temperatura wrzenia manganu. W najlepszej praktycznej realizacji niniejszego wynalazku temperatura panujaca w reaktorze 24 zawarta jest pomiedzy 1260°C i okolo 1400°C. Pierwsza z tych temperatur wyzsza jest od temperatury topnienia chlorku manganawego i tem¬ peratury topnienia glinu (okolo 660°C). Reakcje przeprowadzic mozna równiez uzywajac manganu wstanie stalym w postaci ziaren. Doprowadza sie wtedy do zetkniecia trójchlorku glinu z ziarnami manganu w tempera¬ turze nizszej niz okolo 1260°C. Reakcja ta zachodzic jednak winna zawsze w temperaturze co najmniej wyzszej od okolo 900°C, najlepiej w temperaturze wyzszej od 1000°C. W temperaturze 900°C rozpoczyna sie bowiem redukcja trójchlorku glinu. Ciekly glin usuwany z reaktora 24 ma bardzo wysoka jakosc i moze byc odlewany do wlewków, a nastepnie przeznaczony do dalszego uzytkowania.Reaktor 24 moze miec ksztalt wielkiego tygla lub kolumny odpornej na warunki zachodzacej wewnatrz reakcji. Mozna tu stosowac dowolne materialy ogniotrwale. Szczególy konstrukcji reaktora 24 nie stanowia przedmiotu wynalazku. Poniewaz okazuje sie, ze kolumna 24 pracuje kolejno nad poszczególnymi partiami do¬ starczanych jej materialów, a piec 12 pracuje ciagle, zatem do kazdego pieca mozna stosowac wiecej niz jeden reaktor 24. Liczba reaktorów 24 obslugujacych kazdy piec 12 zalezy od rodzaju i rozmiaru pieca 12. Reakcja w reaktorze 24 zachodzi do czasu, gdy mangan i chlorek glinu przestana reagowac, mozna to latwo ustalic, wtedy bowiem gazowy chlorek manganawy 40 uchodzacy z wierzcholka reaktora 24 przestaje kondensowac, a zamiast niego pojawia sie trójchlorek glinu w postaci ciezkiej, gestej bialej chmury. Reakcje mozna wtedy przerwac, a otrzymane produkty usunac z reaktora 24.Mangan, uzywany do zredukowania trójchlorku glinu do glinu pierwiastkowego, przechodzi w reakcji w chlorek manganawy, który mozna latwo doprowadzic ponownie do pierwszego etapu omawianego procesu.W tym pierwszym etapie chlor zawarty w chlorku manganawym sluzy do wytworzenia potrzebnego trójchlorku glinu, który uzyty jest Nw drugim etapie procesu. Równoczesnie otrzymuje sie w pierwszym etapie pierwiastkowy mangan uzywany nastepnie w drugim stadium procesu do redukcji.trójchlorku glinu. W wyniku tego, wydajnosc procesu jest bardzo wysoka, a poniewaz nie jest tu potrzebne zuzywanie kosztownej mocy elektrycznej, jak to ma miejsce w stosowanym powszechnie procesie Bayera-Halla, koszty produkcji glinu o wysokiej jakosci sa wydatnie zmniejszone, a sposób produkcji jest bardzo prosty.Aby mógl zajsc proces wedlug niniejszego wynalazku, mangan musi miec zdolnosc redukowania trójchlor¬ ku glinu do glinu pierwiastkowego, a równoczesnie musi byc sam redukowany przez wegiel z postaci chlorku do pierwiastkowego manganu. Z uwagi na powszechnie obowiazujacy poglad, ze aby jakis pierwiastek mógl zreduko¬ wac zwiazek zawierajacy drugi pierwiastek, winien on byc bardziej elektroujemny niz ten ostatni. Mangan nie moze zredukowac trójchlorku glinu do pierwiastkowego glinu, bo jest on bardziej elektrododatni niz glin. Mangan spelnia role reduktora w stosunku do trójchlorku glinu, a ze wzgledu na swój niski koszt i latwa dostepnosc oraz na fakt, ze jego chlorek moze byc zredukowany przez wegiel, jest on doskonalym srodkiem nadajacym sie do spelnienia zamierzen niniejszego wynalazku.W temperaturze panujacej w reaktorze 24 trójchlorek glinu dysocjuje w nastepujacy sposób: AICI3 -? AICI + 2CI Poniewaz mangan w temperaturze panujacej w reaktorze 24 tworzy trwaly zwiazek z chlorem (MnCI3), który reaguje z wolnym chlorem otrzymanym w wyniku powyzszej dysocjacji, zatem panujaca równowaga reakcji ulega przesunieciu w kierunku wytwarzania AICI. W tej temperaturze AICI jest nietrwaly i reaguje z manganem w nastepujacy sposób: 2AICI + Mn -? MnCI2 + 2AI Sposób wedlug wynalazku stanowi zamkniety dwuetapowy proces, przy czym dostarcza sie chlorek man¬ ganawy z drugiego do pierwszego etapu reakcji. Nalezy tu zaznaczyc, ze niniejszy wynalazek obejmuje równo-80880 S czesnie zastosowanie manganu do redukcji chlorku glinu w celu otrzymania glinu pierwiastkowego z bardzo duza wydajnoscia. Tak wiec wynalazek obejmuje równiez opracowania sposobu wytwarzania glinu przez redukcje trójchlorku glinu w opisany nizej sposób. W celu wykorzystania tej cechy wynalazku mozna, nie korzystajac z calego cyklicznego procesu, który dostarcza maksimum korzysci, zastosowac posiadane zródlo trójchlorku glinu, w celu niezaleznego przeprowadzenia reakcji z manganem, w omówionych wyzej warunkach panujacych w reaktorze 24. Ta cecha wynalazku jest szczególowo objasniona w podanym nizej przykladzie Przyklad. Biala kampeszowa gline z Jukatanu w Meksyku laduje sie do obrotowej suszarki o dlugosci 45,72 m, zewnetrznej srednicy na wyjsciu 2,44 m a na wejsciu 1,52 m. Sklad wagowy osuszonej gliny stanowia¬ cej surowiec jest nastepujacy: skladnik % wagowo Al203 72,0 Si02 20,0 CaO 3,0 Fe203 2,0 MgO 2,0 mieszanina innych materialów (Mn02;Ti02,CuO, V203; itp) 1,0 Glina ta, zaraz po wydobyciu, ma nastepujacy procentowy sklad wagowy: skladnik % wagowo tlenki nieorganiczne 72,0 wolnawoda 20,0 woda krystaliczna i weglany 8,0 Temperatura w suszarce wynosi w przyblizeniu 860°C na wyjsciu gliny, a okolo 120°C na wejsciu. Czas przebywania gliny w suszarce wynosi okolo 4 godziny tak, ze koncowa zawartosc wagowa wilgoci (tak wolnej wody jak i wody krystalicznej) w wyprazonej glinie jest mniejsza niz ca 0,1%.Wyprazona gline miesza sie jednorodnie z koksem w stosunku wagowym koksu do gliny 1,4 do 1. Wielkosc brylek gliny podczas mieszania jej z koksem jest nastepujaca: srednica wmm % wagowo 50,8-101,6 80 25,4-50,8 10 12,7-25,4 5 ponizej12,7 5 Uzywa sie tu zwyczajnego przemyslowego koksu, którego okolo 85% stanowia brylki o rozmiarach wa¬ hajacych sie od okolo 50,8 do 101,4 mm. Maksymalna wagowa zawartosc wodoru w koksie wynosi mniej niz 0,01%. Koks miesza sie jednorodnie z glina w stosunku wagowym koksu do gliny 1,4 do 1 i laduje sie do wielkiego pieca tak, by wypelnial on okolo 85—90% objetosci pieca. Jako wielkie piece takie jakich uzywa sie obecnie w przemysle stalowym z nastepujacymi niewielkimi modyfikacjami, a mianowicie: rozmiar przewodu spalinowego jest o okolo jedna piata wiekszy niz w uzywanych w przemysle stalowym wielkich piecach, w celu zapewnienia pomieszczenia dla dodatkowej ilosci gazu, która stanowi trójchlorek glinu wytworzony wewnatrz pieca.Piec zaopatrzony jest w urzadzenie umozliwiajace wprowadzenie cieklego chlorku manganawego w punkcie polozonym w poblizu wierzcholka pieca, w celu zapewnienia dobrego rozproszenia sie chlorku manganawego nad mieszanina koksu z glina. Osiaga sie to stosujac dysze natryskowa. Podczas calego przebiegu procesu wielki piec pozostaje wypelniony w przyblizeniu w 85-90%.Tlen wprowadzany do wielkiego pieca jest wolny od wodoru i w zasadzie pozbawiony wilgoci. Zawiera on wagowo co najmniej 90% tlenu, a przed wprowadzeniem do wielkiego pieca ogrzewa sie go do temperatury okolo 900°C. Tlen wprowadza sie do wielkiego pieca w miejscu znajdujacym sie o okolo 1,22 m ponad poziomem plynnego manganu. Przeplyw tlenu wynosi w przyblizeniu 0,64 kg tlenu na 0,45 kg gliny.Chlorek manganawy wprowadza sie do pieca w stosunku wagowym chlorku manganawego gliny wynosza¬ cym w przyblizeniu 1,15 :1. Temperatura wprowadzanego chlorku manganawego wynosi okolo 1200°C.Wielki piec pracuje ciagle, w sposób typowy dla pracy zwyczajnych wielkich pieców. Spuszcza sie go okresowo w celu usuniecia z bazy pieca stopionego manganu, a trójchlorek glinu i inne gazy resztkowe wychodza przez górny koniec przewodu spalinowego. Piec pracuje w przyblizeniu przez 48 godzin, liczac od momentu wprowadzenia do niego porcji chlorku manganawego, do momentu opuszczenia stopionego manganu, powstalego z tego chlorku.6 8<"880 Opuszczajace piec przez przewód spalinowy gazy resztkowe maja temperature okolo 190°C i wytwarzane sa w ilosci okolo 0,06 m3/kg gliny. Objetosciowy sklad tych gazów jest w przyblizeniu nastepujacy: 7% trój* chlorku glinu, 70% tlenku wegla, 10% dwutlenku wegla 10% azotu i 3% mieszaniny innych gazów. Te gazy resztkowe spreza sie do cisnienia okolo 550 KN/m2 i kondensuje w temperaturze 194°C do skroplenia trójchlor¬ ku glinu, co umozliwia oddzielenie go od pozostalych skladników gazu. Otrzymany w wyniku skroplenia ciekly trójchlorek glinu odparowuje sie do postaci gazowej i ogrzewa do okolo 1200°C.Reaktor, w którym zachodzi redukcja trójchlorku glinu wypelnia sie stopionym manganem, który w mo mencie opuszczania wielkiego pieca ma temperature 1400°C a w momencie wpompowania do reaktora tempera¬ ture 1340°C. Gazowy trójchlorek glinu zostaje w reaktorze przepuszczony w postaci pecherzyków przez warstwe stopionego manganu. Reaktor, w którym zachodzi redukcja trójchlorku glinu ma ksztalt tygla o wysokosci 6.1 m. Jest on wylozony odpowiednim materialem ogniotrwalym i jego wewnetrzna srednica wynosi okolo 1.2 m. Reaktor laduje sie w przyblizeniu 3,4 m3 stopionego manganu a gazowy trójchlorek glinu przepuszcza sie w postaci pecherzyków przez ten stopiony mangan w ilosci 1,75 m3/s przy cisnieniu 550 KN/m2, w tempera¬ turze na wejsciu okolo 1200°C.Podczas swej wedrówki w postaci pecherzyków przez stopiony mangan gazowy trójchlorek glinu reaguje z manganem tworzac gazowy chlorek manganawy, który uchodzi przez wierzcholek reaktora.Czas przechodzenia gazowego trójchlorku glinu w postaci pecherzyków przez plynny mangan wynosi w przyblizeniu 8 godzin, dla wyzej wymienionej szybkosci przeplywu. Wciagu ostatnich godzin tego 3-godzinnego okresu predkosc prze¬ plywu, malejaca stopniowo przez caly czas, jest juz blisko 0, Gaz wydobywajacy sie z wierzcholka reaktora wciagu pierwszych 8 godzin zawiera prawie 100%chlorku manganawego i ma temperature przewyzszajaca nieco 1200°C. Nu koniec wzglednie niedlugo przed zakoncze niern reakcji, gdy tylko sladowe ilosci manganu znajduja sie w reaktorze, wydobywajacy sie gazowy chlorek manganawy jest bardzo silnie rozcienczony przez jednochlorek glinu i trójchlorek glinu. Tenostatni obserwowac mozna w postaci gestej bialej chmury. W celu zapobiezenia zanieczyszczeniu chlorku manganawego tymi gazami, zawierajacymi jednochlorek i trójchlorek glinu, w chwili wykrycia gestej bialej chmury, skierowuje sie uchodzace gazy do bazy innego reaktora, w którym jeszcze znajduje sie mangan. Gazy te sa tu uzyte jako czesc trójchlorku glinu stanowiacego material wsadowy. Duza objetosc gazowego chlorku mangc.nawego (okolo 0,21 m3 na 0,03 m3 trójchlorku glinu) zostaje nastepnie skondensowana w temperaturze okolo 1200°C do znacznie mniej¬ szej objetosci. Nastepnie zostaje ona skierowana ponownie do wielkiego pieca.Po calkowitym zajsciu reakcji w reaktorze, ciekly glin zostaje spuszczony z dna reaktora i uformowany we wlewkach do dalszego uzytku. Wagowa wydajnosc glinu otrzymywanego z trójchlorku glinu wynosi okolo 98%.Sposób wedlug niniejszego wynalazku jest prostym i ekonomicznym sposobem produkcji pierwiastkowego glinu. Koniecznosc uzywania wielkiej ilosci mocy elektrycznej jest tu calkowicie wyeliminowana, poniewaz glównym zródlem energii jest koks lub inny material weglowy uzywany w piecu 12. Nadto zarówno wymagania energetyczne jak i dotyczace obslugi, a zwiazane z uzyciem wielkich ilosci cieczy i innych materialów sa znacznie mniejsze. Poza tym, w przeciwienstwie do takich sposobów, jak proces Bayera-Halla, który pociaga za soba nieunikniona utrate wszystkich wystepujacych w malych ilosciach skladników surowca, które skadinad moga byc uzyteczne, sposób wedlug niniejszego Wynalazku umozliwia odzyskanie tych skladników. Sa nimi na przyklad: Fe, Ti, V, U, Co. Jest to mozliwe ze wzgledu na to, ze operuje sie tu wielkimi ilosciami materialów.Sposób wedlug niniejszego wynalazku eliminuje problemy, jakie stwarza nadmiar krzemu wystepujacy w surow¬ cu zawierajacym glin, gdyz chlorowanie gliny zachodzi w stosunkowo niskiej temperaturze (ponizej 1200°C), tak ze chlorowanie krzemu nie ma wiekszego znaczenia.Wynalazek moze znalezc zastosowanie i w innych poszczególnych przypadkach nie odbiegajac od jego znamiennych cech. Z tego wzgledu przedstawiony tu przyklad ma pod kazdym wzgledem jedynie objasniajace znaczenie i nie wyczerpuje ani celu wynalazku ani jego cech znamiennych, zamieszczonych w zastrzezeniach patentowych. Zastrzezenia te obejmuja równiez wszelkie przyklady rozwiazan niniejszego wynalazku. PL