PL81344B1 - Method for the production of aluminum[gb1287349a] - Google Patents

Description

Uprawniony z patentu: Applied Aiuminum Research Corporation, Westwe- go Luizjana (Stany Zjednoczone Ameryki) Sposób ciaglego wytwarzania aluminium Przedmiotem wynalazku jest sposób ciaglego wy¬ twarzania aluminium w wyniku reakcji trójchlorku glinu.Znany jest sposób wytwarzania aluminium w wy¬ niku reakcji manganu z trójchlorkiem glinu. Spo¬ sób ten polega na tym, ze mangan sprowadza sie do komory reakcyjnej w postaci rozdrobnionej, zas trójchlorek glinu wprowadza sie do komory reak¬ cyjnej w warunkach reakcji, zapewniajac kontak¬ towanie sie z manganem, co powoduje wytworze¬ nie sie aluminium.Podczas reakcji- mangan zostaje zuzywany, zas ilosc aluminium w komorze reakcyjnej wzrasta.Reakcje prowadzi sie tak dlugo, az w komorze re¬ akcyjnej znajdowac sie bedzie duza ilosc alumi¬ nium i odpowiednio male ilosci manganu. Tak wiec produkt koncowy, wytworzony znanym sposobem, stanowi stop aluminium i manganu o wysokim stosunku do manganu.W wielu przypadkach produkt koncowy uzyska¬ ny tym znanym sposobem jest zadawalajacy, po¬ niewaz mangan poprawia niektóre pozadane wlas¬ nosci aluminium. I tak, okolo 75% aluminium znajdujacego sie w handlu zawiera 0,1 do 2°/o man¬ ganu. W praktyce w przemysle aluminium stosuje sie powszechnie dodawanie manganu do aluminium uzyskanego innymi sposobami, pozbawionego man¬ ganu w celu wytworzenia stopów, zawierajacych mangan.Obecnosc manganu jest szczególnie korzystna w 10 15 25 30 procesach wytlaczania, które jednakze stanowia tyl¬ ko jedno z wielu zastosowan tego typu stopów.Niemniej jednak w pewnych przypadkach wyma¬ gane jest uzyskanie zasadniczo czystego aluminium, czego nie zapewnia znany sposób.Celem wynalazku jest unikniecie wad znanych sposobów przez opracowanie sposobu wytwarzania zasadniczo czystego aluminium w ciaglym pro¬ cesie produkcyjnym.Sposób wedlug wynalazku polega na wytwarza- . niu aluminium pozbawionego manganu w wyniku reakcji miedzy manganem i A1C1», przy czym rea¬ genty wprowadza sie w przeciwpradzie.Wedlug wynalazku sposób ciaglego wytwarzania aluminium w wyniku reakcji trójchlorku glinu i manganu w komorze reakcyjnej charakteryzuje sie tym, ze trójchlorek glinu wprowadza sie do dol¬ nej czesci komory reakcyjnej, zas mangan wprowa¬ dza sie do górnej czesci komory reakcyjnej, uzys¬ kujac przeciwpradowy przeplyw i kontaktowanie sie manganu i trójchlorku glinu wewnatrz komory reakcyjnej.Trójchlorek glinu wprowadza sie w postaci ga¬ zowej, a mangan w postaci cieklej, przy czym ga¬ zowy trójchlorek glinu i ciekly mangan przeply¬ waja w komorze reakcyjnej w przeciwnych kie¬ runkach i w wyniku kontaktowania tworza alumi¬ nium i chlorek manganu, zas aluminium odprowa¬ dza sie z dolnej ciesci komory reakcyjnej.Trójchlorek glinu i chlorek manganu odprowa- Ol O/l/i/. 81344 3 dza sie z komory reakcyjnej w postaci mieszaniny gazowej. Chlorek manganu wykrapla sie w kon¬ densatorze i oddziela sie od gazowej mieszaniny trójchlorku glinu i chlorku manganu.Zgodnie z wynalazkiem czesc trójchlorku glinu w postaci gazowej zawraca sie do komory reakcyj¬ nej. Czesc aluminium, odbierana z dolnej czesci ko¬ mory reakcyjnej zawraca sie do komory reakcyj¬ nej. Zawracana czesc aluminium wraz z cieklym manganem wprowadza sie do górnej czesci komo¬ ry reakcyjnej.Aluminium zawraca sie w ilosci dostatecznej do obnizenia normalnej temperatury topnienia man¬ ganu w górnej czesci komory reakcyjnej.Zgodnie z wynalazkiem aluminium zawraca sie w ilosci co najmniej 20% wagowych w stosunku do manganu w górnej czesci komory reakcyjnej.Przy realizacji sposobu wedlug wynalazku stosu¬ je sie bateryjny uklad wielu reaktorów, zawieraja¬ cych odpowiednie ilosci stopionego manganu, przez który przepuszcza sie kolejno gazowy trójchlorek glinu, przy czym z reaktora odprowadza sie mie¬ szanine gazowa chlorku manganu i nieprzereago- wanego trójchlorku glinu i usuwa sie nieprzerea- gowany trójchlorek glinu z .tej mieszaniny, a na¬ stepnie wprowadza sie go do nastepnego reaktora tak dlugo, az w pierwszym reaktorze nie uzyska sie aluminium, zasadniczo pozbawionego manganu.Fo uzyskaniu w pierwszym reaktorze aluminium, zasadniczo pozbawien ago manganu, wylacza sie z baterii, zas do baterii wlacza sie reaktor stanowia- . cy ostatni czlon baterii, zawierajacy stopiony man¬ gan.Sposób wedlug wynalazku jest przykladowo ob¬ jasniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przeciwprocowy sposób prowadzenia procesu spo¬ sobem wedlug wynalazku, fig. 2 — strofe reakcyj¬ na z fig. 1 w powiekszeniu, fig. 3 — szkic schema¬ tyczny podobny do przedstawionego na fig. 1 i o- bejmujacy równiez uklad czesciowego zawracania aluminium, fig. 4 — wykres temperatur topnienia stopów glinu i manganu, fig. 5 — wieze natrysko¬ wa, stosowana w sposobie wedlug wynalazku, fig. 6 *— schemat operacji, stosowanych w sposobie we¬ dlug wynalazku przy uzyciu szeregu aparatów przeciwpradowych.Jak przedstawiono schematycznie na fig. 1, ko¬ mora lub kolumna reakcyjna zawiera wypelniacz 12.Komore reakcyjna 10 wykonuje sie z odpowiednie¬ go materialu ceramicznego odpornego na dzialanie podwyzszonych temperatur, stosowanych w warun¬ kach reakcji. Wypelniacz 12 umieszczony jest w kolumnie w celu zwiekszenia miedzyfazowej po¬ wierzchni kontaktowania sie reagentów dla zwiek¬ szenia predkosci pozadanej reakcji pojedynczej wy¬ miany. Jako wypelniacz stosuje sie dowolny mate¬ rial, który jest obojetny w stosunku do srodowiska reakcji i odporny na temperatury, normalnie sto¬ sowane w procesie produkcyjnym, przy czym ta¬ kim wypelniaczem moze byc na przyklad topiony korund. W praktyce zamiast wypelniacza 12 mozna stosowac takie srodki, jak pólki sitowe lub kol¬ pakowe.Poprzez przewód 16 wprowadza sie do górnej czesci komory reakcyjnej zasadniczo czysty man¬ gan. Poniewaz rózne inne reakcje, przebiegajace w •systemie reakcyjnym, sa reakcjami stechiometrycz- nymi, przeto ilosc jednej z substancji, na przyklad manganu, regulowac bedzie ilosc innych niezbe- 5 dnych reagentów. Zwykle mangan wprowadza sie do reaktora z predkoscia okolo 11,35—136 kg/mi¬ nute. Jest rzecza oczywista, ze predkosc wprowa¬ dzania manganu moze odbiegac od podanego wy¬ zej zakresu, gdyz jak przedstawiono powyzej pro- 10 ces obejmuje reakcje stechiometryczna.Zadowalajace rezultaty uzyskuje sie, jesli man¬ gan wprowadza sie do reaktora pod cisnieniem, w granicach od cisnienia atmosferycznego do cisnie¬ nia okolo 7 atmosfer. Zwykle mangan utrzymuje 15 sie w odpowiednio wysokiej temperaturze, od 1409 do 1650°C, tak, ze stanowi on faze ciekla i w tej postaci wprowadzany jest do komory reakcyj¬ nej. W operacji mozna stosowac na przyklad od¬ padkowe cieplo z wytwarzania manganu, to jest 20 uzyskane przy redukcji chlorku manganu i/lub tlenku manganu w celu utrzymania manganu w fazie cieklej. Mozna stosowac znany piec redukcyj¬ ny celem redukcji manganu z bezposrednim ogrze¬ waniem, w którym zasadniczo czysty, staly mangan 25 ogrzewa sie do temperatury okolo 1400°C. Mangan mezna t?.kze stosowac w postaci ciala stalego, o- grzewanego na szczycie kolumny 10, przy zastoso¬ waniu cewek indukcyjnych, które umozliwiaja prze¬ grzanie stalego manganu. Przy zastosowaniu tego 30 typu urzadzen staly mangan moze dozowac w po¬ staci bryl, wprowadzanych na szczyt komory 10 z dozownika lub innych urzadzen, nastepnie prze¬ grzewanych i topionych. Niemniej jednal: zgodnie z wynalazkiem korzystne jest uzyskanie przeciw- 35 pradowego przeplywu reagentów w postaci cieczy.Temperatura, wymagana do utrzymania manga¬ nu w fazie cieklej, wynosi okolo 1400°C. W celu zapewnienia ».akiej temperatury przewód 16 moze posiadac spirale grzejne, nie przedstawione na ry- 40 sunku. Niemniej jednak, jesli odleglosc miedzy pie¬ cem redukcyjnym i komora reakcyjna jest niewiel¬ ka, wówczas stosowanie spiral grzejnych nie jest konieczne.Podczas dzialania komory reakcyjnej ciekly man- 45 gan przeplywa w kierunku ku dolowi, zgodnie ze strzalka 18. Trójchlorek glinu wprowadza sie jed¬ noczesnie do komory reakcyjnej 10 przewodem 20.Trójchlorek glinu utrzymuje sie w stanie gazo¬ wym przy wprowadzaniu do kolumny i przeplywowi 50 ku górze poprzez wypelniacz zgodnie ze strzalka 24.W celu utrzymania trójchlorku glinu w stanie ga¬ zowym ogrzewa sie go do temperatury od 750 do 1500°C. Trójchlorek glinu wprowadza sie do reak¬ tora pod cisnieniem od atmosferycznego do okolo 7 atmosfer. Predkosc wprowadzania trójchlorku glinowego zalezna jest od stechiometrii reakcji, lecz normalnie wynosi od 11,35 do 227 kg/min. Gazowy trójchlorek glinu i ciekly mangan przeplywaja w przeciwnych kierunkach, kontaktujac sie ze soba, 60 w wyniku czego w zasadzie zachodzi reakcja, przed¬ stawiona na schemacie reakcyjnym wedlug fig. 1.Stosujac przeciwpradowy przeplyw reagentów w produkcji aluminium, zgodnie ze strzalkami 18 i 24, uzyskuje sie powazne korzysci. Na przyklad, w 65 dolnej strefie komory 10, zaznaczonej na rysunku 5581 344 5 6 jako 26, znajduje sie zasadniczo czysty trójchlorek glinu, natomiast w górnej czesci komory 23 znaj¬ duje sie zasadniczo czysty -mangan. W czasie nor¬ malnej prac^ urzadzenia stosunek manganu do glinu maleje w miare przeplywania manganu od góry kolumny do dolu i przeplywu trójchlorku gli¬ nu od dolu do góry komory 10. Tak wiec, w dolnej ozesci komory 10, zasadniczo czysty trójchlorek gli¬ nu styka sie z produktem reakcji — aluminium, zawierajacym niewielkie ilosci manganu. Powodu¬ je to, ze w dolnej czesci komory duze ilosci trój¬ chlorku glinu stykaja sie z malymi ilosciami man¬ ganu, co zapewnia prawie calkowite przereagowa- nie manganu. A wiec przeciwpradowy (przeplyw re¬ agentów efektywnie podnosi wydajnosc reakcji w kierunku korzystniejszego wytwarzania aluminium.Strefa reakcyjna 30 przedstawiona jest na fig. 1, jedynie dla ilustracji i wyjasnienia przedstawione¬ go przeciwpradowego sposobu • wytwarzania alu¬ minium, gdyz w rzeczywistosci strefa reakcji obej¬ muje obszar od szczytu do dolu kolumny komory 10. Jak przedstawiono na fig. 2, trójchlorek glinu kontaktuje sie z splywajacym w dól manganem.Gdy czasteczka trójchlorku glinu styka sie z cza¬ steczka manganu w warunkach panujacych w reak¬ torze, wówczas nastepuje reakcja pojedynczej wy¬ miany, prowadzaca do powstania chlorku manganu oraz aluminium, które w warunkach reakcji sta¬ nowia odpowiednio: gaz i ciecz..Jak przedstawiono schematycznie na fig. 2, chlo¬ rek' manganu, w postaci gazu wedruje w góre ko¬ lumny, podczas gdy aluminium splywa na dól.Zwykle stosuje sie nadmiar trójchlorku glinu w stosunku do pozadanej ilosci stechiometrycznej.Zarówno trójchlorek glinu jak i chlorek manganu opuszczaja szczyt kolumny poprzez przewód 32.Obecnosc chlorku manganu i trójchlorku glinu w operacji periodycznej prowadzi do zmniejszenia szybkosci reakcji na skutek obecnosci jednego z po¬ zadanych produktów reakcji, chlorku manganu. Nie¬ mniej jednak w zastosowanym sposobie przeciwpra- dowym duze stezenie manganu na szczycie kolumny umozliwia unikniecie ujemnych skutków znacznego stezenia chlorku manganu. Wynikiem reakcji jest powstanie aluminium i chlorku manganu we wszyst¬ kich punktach strefy reakcyjnej komory. Obecnosc wspomnianej mieszaniny gazowych chlorków man¬ ganu i glinu nie jest niekorzystna, poniewaz latwo jest je rozdzielic. Przewód 32 prowadzi do konden¬ satora 40, w którym skroplony zostaje chlorek man¬ ganu przez obnizenie temperatury mieszaniny ga¬ zowej do okolo 760°C. Trójchlorek glinu opuszcza kondensator 40 w postaci pary w górnej czesci kondensatora poprzez przewód 42 oraz zostaje za¬ wrócony przewodem 20 i 44 po sprezeniu za po¬ moca kompresora 41 do cisnienia 0,14—7 atm i o- grzany w podgrzewaczu 43 do temperatury od 100 do 1500°C. Chlorek manganu mozna zawrócic do pieca redukcyjnego, w celu przetworzenia go do wolnego manganu, jak wspomniano powyzej, co nie zostalo przedstawione na rysunku.Trójchlorek glinu jest ogrzewany stopionym man¬ ganem podczas przeplywu przez komore reakcyjna.I tak, temperatura w dolnej cze£ji komory reak¬ cyjnej moze byc utrzymywana na niskim poziomie, znajdujacym sie okolo temperatury topnienia czy¬ stego glinu i wynoszacym okolo 650°C. Chociaz mo¬ zliwe jest dzialanie aparatu w tak niskiej tempe- ' raturze, korzystnie stosuje sie temperature okolo 900°C, która mozna utrzymywac za pomoca induk¬ cyjnych cewek grzejnych wokól reaktora 10, nie przedstawionych na rysunku. Jest oczywiste, ze kazda temperatura przedstawiona w niniejszym rozwiazaniu sposobu wedlug wynalazku odnosi sie do cisnienia normalnego, wynoszacego 760 mm Hg.Przy wykonaniu sposobu wedlug wynalazku istot¬ nym jest utrzymywanie takiej temperatury i cis¬ nienia, by chlorek manganu nie kondensowal we¬ wnatrz komory reakcyjnej.Gdyby bowiem chlorek manganu kondensowal wewnatrz komory reakcyjnej, wyplywalby on z ko¬ mory reakcyjnej, stwarzajac problem zanieczysz¬ czania aluminium. Podobnie obecnosc cieklego chlorku manganu powodowalaby niepozadana reak¬ cje odwrotna pomiedzy aluminium i chlorkiem manganu, dajac mangan i trójchlorek lub mono- chlorek glinu. Obecnosc cieklego chlorku manganu powodowalaby najbardziej niekorzystny przypadek w omawianym procesie.Mimo, iz uklad wysokocisnieniowy jest bardziej kosztowny, to jednak zastosowanie wysokich cis¬ nien jest ekonomiczne, poniewaz poprawia kon¬ wersje chlorku glinowego i manganu do aluminium i chlorku manganu. W reaktorze 10 stosuje sie cis¬ nienia do okolo 6 atm., poniewaz poprawia to znacznie wydajnosc bez istotnego zwiekszenia kosz-, t.ów produkcji. Proces ten mozna jednak prowadzic zadawalajaco równiez pod cisnieniem normalnym.Aluminium odprowadza sie z reaktora przewo¬ dem 50 z predkoscia od 4,5359 do 45,359 kG/min, zaleznie od predkosci przeplywu reagentów.Zamiast procesu, przedstawionego na fig. 1, mo¬ zliwe jest równiez zastosowanie czesciowej recyr¬ kulacji aluminium, zgodnie z fig. 3. Urzadzenie przedstawione na fig. 3 jest identyczne z urzadze¬ niem przedstawionym na fig. 1, z wyjatkiem apa¬ ratu do czesciowej recyrkulacji aluminium. Wszy¬ stkie temperatury, cisnienia i szybkosci przeplywu sa identyczne z opisanymi wyzej. Na fig. 3 odplyw aluminium polaczony jest z przewodem recyrkula¬ cyjnym 52. Produkt reakcji, aluminium, rozdziela¬ ny jest na dwa strumienie: aluminium stanowiace produkt i aluminium zawracane. 5 do 60% produk¬ tu zawraca sie do reaktora jako aluminium recyr^ kulujace i podaje sie pompa 54 do przewodu wio^ towego manganu z predkoscia od 0,9031 do 27,679 kG/min.Fig. 4 przedstawia wykres punktów topnienia stopów glinu i manganu dla róznych stezen. Przez wprowadzenie mieszaniny manganu i glinu na szczyt komory reakcyjnej, wymaganie dotyczace temperatury w ukladzie mozna znacznie zmniejszyc.I tak, jak przedstawiono na fig. 4, mozliwe jest dzialanie ukladu, przedstawionego na fig. 3 w ni- szej temperaturze, jesli mangan zostaje rozcienczo¬ ny glinem. Jak wynika z fig. 4 dla uzyskania efekr tywnego obnizenia temperatury ponizej temperatu¬ ry topnienia manganu musi on zawierac powyzej 20% wagowych glinu, poniewaz najwyzszy punkt topnienia stopu glin-mangan (20% glinu) jest w 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ft» 6081 7 przyblizeniu taki sam, jak temperatura topnienia czystego manganu.Obnizenie temperatury w ukladzie uzyskac mozna przez czesciowe zawracanie aluminium lub dodanie do stopu substancji, powodujacej obnizenie temperatury topnienia manganu przed wprowadze¬ niem go do komory reakcyjnej. Dodanie tego typu substancji, na przyklad bizmutu zarówno do man¬ ganu jak i do stopu manganu i glinu, powoduje obnizenie ich temperatury krzepniecia.Sposoby, przedsj^awione na fig. 1 i fig. 3, moga byc przeprowadzone przy uzyciu wiez zraszanych, jak przedstawiono na fig. 5. W tych wiezach tem¬ peratura, cisnienie i szybkosci przeplywu moga byc równiez identyczne do parametrów stosowanych w sposobie przedstawionym na fig. 1. Na fig. 5 przed¬ stawiono przewód 60, sluzacy do wprowadzania strumienia cieklego manganu. Wieza ta zaopatrzona jest równiez w glowice z dysza 64, sluzaca do roz¬ pryskiwania cieklego manganu. W dolnej czesci ko¬ lumny 66 znajduje sie przewód 68 sluzacy do wpro¬ wadzania w sposób ustalony przeplywu A1C13 zgo¬ dnie ze strzalka 70. Plyny wedruja wewnatrz ko¬ lumny 66, stykajac sie ze soba i powoduja tworze¬ nie sie aluminium zgodnie z omawiana poprzednio reakcja.W takim rozwiazaniu predkosci przeplywania rea¬ gentów moga róznic sie znacznie od predkosci w przypadku sposobu we.dlug fig. 1, (dziesieciokrotnie wieksza ilosc AIC13 w stosunku do ilosci stechio- metrycznej). W wyniku czego w zasadzie uzyskuje sie calkowite przereagowanie manganu.Mieszanina trójchlorku glinu i chlorku manganu w postaci gazowej opuszcza kolumne 6S przewodem 72. Nastepnie mieszanine gazowa poddaje sie kon¬ densacji, celem oddzielenia chlorku manganu, w sposób uprzednio opisany. Urzadzenie do tego celu jest identyczne z urzadzeniem przedstawionym na fig. 1. Trójchlorek glinu zawracany jest przewodem 68 na przyklad tak, jak przedstawiono na fig. 1.Produkt — aluminium — odprowadza sie w postaci cieklej w punkcie 7. Poniewaz urzadzenie, przed¬ stawione na fig. 5, dziala jak wieza natryskowa, ko¬ rzystnym jest jesli jej wysokosc znacznie przekra¬ cza jej szerokosc. Stosowano wieze o wysokosci 6,096 m i srednicy okolo 1,219 m. Tak wiec stosu¬ nek dlugosci do szerokosci wynosil co najmniej 5:1.Proces mozna równiez prowadzic umozliwiajac normalne splywanie cieklego manganu po scianach szeregu kolumn, natomiast A1C13 przeplywalby przez te kolumny stykajac sie z manganem.Mozliwe jest równiez zastosowanie szeregu perio¬ dycznie pracujacych aparatów polaczonych w ba¬ terie, celem uzyskania efektu przeplywu przeciw- pradowego, co przedstawiono na fig. 6, na której przedstawiono osiem reaktorów. Przy uruchamianiu urzadzenia ciekly mangan o temperaturze od 1350 do 1650°C wprowadza sie do kazdego reaktora. Ilosc manganu zalezy oczywiscie od rozmiarów reaktora.Trójchlorek glinu o temperaturze i cisnieniu, po¬ danych w przykladzie I, wprowadza sie z odpowie¬ dnia predkoscia przez przewód 82. Trójchlorek gli¬ nu i chlorek manganu usuwa sie przewodem 86.Chlodnica 88 jest analogiczna do chlodnicy 40 z fig. li dziala w tych samych warunkach, usuwajac 344 ¦''-''¦^•^v'::;:. ^^'i.^-r^4^:-yj-^'' 8 chlorek manganu przed wprowadzeniem gazów do nastepnego reaktora w baterii. Sprezarka i podgrze¬ wacz, nie przedstawione na rysunku, sa podobne do odpowiadajacych im urzadzen 41 i 43 z fig. 1, po- 5 wodujac wzrost cisnienia trójchlorku glinu do 0,14— —7 atm. i wzrost temperatury do 1000—1500°C przed wprowadzeniem go do nastepnego reaktora w baterii.Na fig. 6 przedstawionych jest osiem reaktorów, 10 z tym, ze siedem wykorzystywanych jest w baterii.Przy uruchamianiu procesu w pierwszym reaktorze mangan niemal calkowicie reaguje z wprowadzo¬ nym trójchlorkiem glinu. Gdy stezenie aluminium wzrasta w "reaktorze, wówczas predkosc reakcji 15 zmniejsza sie. Niemniej jednak nieprzereagowany chlorek wprowadza sie do nastepnego reaktora w baterii, w którym predkosc reakcji jest wieksza z uwagi najwieksze stezenie manganu. W ten sposób proces prowadzi sie systemem bateryjnym. W pew¬ nym momencie w pierwszym reaktorze stezenie alu- 20 minium osiaga bardzo duza wartosc. W takim przypadku, zawór nie przedstawiony na rysunku, zostaje otwarty i skladnik ten zostaje odprowadzo¬ ny, zas ósmy reaktor wlacza sie do baterii jako ostatni reaktor. Drugi reaktor staje sie wówczas 25 reaktorem pierwszym i proces przebiega w sposób ciagly.Sposób wytwarzania aluminium wedlug wynalaz¬ ku . przedstawiony jest na przykladach wykonania.Przyklad I. Ciekly mangan o temperaturze 30 okolo 1500°C i cisnieniu 0,35 atm wprowadzono w sposób ciagly na szczyt reaktora zawierajacego wy¬ pelniacz, z predkoscia 45,359 kG/mm. Wysokosc re¬ aktora wynosila 6,096 m. Reaktor zaopatrzony byl w wykladzine ogniotrwala o srednicy wewnetrznej 35 0,914 m wypelniona 24 mm ceramicznymi pierscie¬ niami Raschiga z tlenku glinowego. Gazowy trój¬ chlorek glinu ogrzany wstepnie do temperatury okolo 1000°C o cisnieniu okolo 3,5 atm wprowadzo¬ no do dolnej czesci kolumny z predkoscia 90,718 40 kG/min. Wytworzony dwuchlorek manganu oraz nieprzereagowany trójchlorek glinu usuwano w spo¬ sób ciagly z górnej czesci kolumny. Okolo 20% — 18,143 kG/min nieprzereagowanego trójchlorku gli¬ nowego przechodzilo przez kolumne w postaci ho- 4 mogenicznej mieszaniny z dwuchlorkiem manganu.Mieszanina gazowa dwuchlorku manganu i trój¬ chlorku glinu usuwana ze szczytu Kolumny przecho¬ dzila przez kondensator schladzajacy gazy do tem¬ peratury okolo 750°C. W temperaturze tej zasadni- 50 czo cala ilosc dwuchlorku manganu zostala skon¬ densowana bez istotnej ilosciowo kondensacji trój¬ chlorku glinu. Trójchlorek glinu sprezano nastepnie do cisnienia okolo 3,5 atm i powtórnie ogrzewano do temperatury okolo 1000°C oraz zawracano do 65 reaktora. Dwuchlorek manganu poddany byl ob¬ róbce w piecu redukcyjnym celem otrzymania man¬ ganu, który zawraca sie do górnej czesci reaktora.Aluminium o wysokiej czystosci odprowadzano z dolnej czesci kolumny z predkoscia 14,930 kG/min.Przyklad II. Siedem reaktorów o pojemnosci 9,071 t zaladowano do 3/4 ich pojemnosci cieklym manganem o temperaturze 1500°C. Reaktory te usy¬ tuowano szeregowo i polaczono w taki sposób, ze 65 gazy wchodzace do jednego reaktora w postaci pe-81344 9 10 cherzyków,-przedostajacych sie przez warstwe man¬ ganu i nie calkowicie przereagowane przechodzily nastepnie przez splywajacy mangan w drugim i dalszych reaktorach. Gazowy A1C1S o temperaturze 1300°C i cisnieniu 3,5 atm wprowadzono z predkos¬ cia 45,359 kG/min do pierwszego reaktora. Ponie¬ waz temperatura topnienia manganu obniza sie w miare tworzenia sie.wolnego glinu w reaktorze, po¬ zostale cieplo wystarcza do utrzymywania A1C18 i manganu w stanie cieklym.W ciagu pierwszej pól godziny chlorek manganu opuszczal pierwszy reaktor jako gaz odlotowy z predkoscia okolo 72,5 kG/min, zawierajac nieznacz¬ na ilosc A1C1S. W miare uplywu czasu w gazie od¬ lotowym ilosc chlorku manganu zmniejszala sie, zas ilosc A1C18 odpowiednio wzrosla. Po uplywie okolo 24 godzin w gazie odchodzacym z pierwszego reaktora znajdowal sie zasadniczo 100%-owy A1C1S, który wprowadzono do manganu w drugim reakto¬ rze z predkoscia okolo 45,359 kG/min. Na przewo¬ dach, laczacych odplyw gazu z poszczególnych reak¬ torów umieszczono chlodnice, powodujace schlodza- nie mieszaniny gazowej do temperatury okolo 750°C, co jest wystarczajace do usuniecia zasadni¬ czej ilosci chlorku manganu, natomiast A1C18 w postaci gazowej moze byc podawany do drugiego i dalszych reaktorów. Przed wprowadzeniem do na¬ stepnego reaktora A1C18 podgrzewany jest do tem¬ peratury okolo 1300°C i sprezany do cisnienia 3.5 atm. Proces prowadzi sie przez okres okolo 24 go¬ dzin, a nastepnie pierwszy reaktor zostaje wyla¬ czony z baterii, zas reaktor ósmy — wypelniony calkowicie czystym stopionym manganem, zostaje przylaczony do reaktora siódmego. Po wylaczeniu, w pierwszym reaktorze znajduje sie zasadniczo czy¬ ste, 100% aluminium, Proces prowadzi sie w spo¬ sób ciagly, wylaczajac i wymieniajac poszczególne reaktory, tak jak przedstawiono poprzednio. PL PL

Claims (5)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób ciaglego wytwarzania aluminium w wy¬ niku reakcji trójchlorku glinu i manganu w komo¬ rze reakcyjnej, znamienny tym, ze trójchlorek gli¬ nu wprowadza sie do dolnej (26) czesci komory re¬ akcyjnej (10, 66, 80), zas mangan wprowadza sie do górnej (28) czesci komory reakcyjnej, uzyskujac przeciwpradowy przeplyw i kontaktowanie sie man¬ ganu i trójchlorku glinu wewnatrz komory reak¬ cyjnej.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze trójchlorek glinu wprowadza sie w postaci gazowej, a mangan w postaci cieklej, przy czym gazowy trójchlorek glinu i ciekly mangan przeplywaja w • komorze reakcyjnej w przeciwnych kierunkach i w 5 wyniku kontaktowania tworza aluminium i chlorek manganu, zas aluminium odprowadza' sie z dolnej czesci komory reakcyjnej.

3. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze trójchlorek glinu i chlorek manganu odprowadza sie 10 z komory reakcyjnej w postaci mieszaniny gazowej. 4. Sposób wedlug zastrz. "3, znamienny tym, ze chlorek manganu wykrapla sie w kondensatorze (40, 88) i oddziela sie od gazowej mieszaniny trój¬ chlorku glinu i chlorku manganu. 15 5. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze czesc trójchlorku glinu w postaci gazowej zawraca sie do komory reakcyjnej. o. Sposób wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze czesc aluminium, odbierana z dolnej czesci komory 20 reakcyjnej, zawraca sie do komory* reakcyjnej. 7. Sposób wedlug zastrz. 6, znamienny tym, ze zawracana czesc aluminium wraz z cieklym manganem wpro¬ wadza sie do górnej czesci komory reakcyjnej. 25 8. Sposób wedlug zastrz. 7, znamienny tym, ze aluminium zawraca sie w ilosci dostatecznej do ob¬ nizenia normalnej temperatury topnienia manganu w górnej czesci komory reakcyjnej. 9. Sposób wedlug zastrz. 8, znamienny tym, ze 30 aluminium zawraca sie w ilosci co najmniej 20°/o wagowych w stosunku do manganu w górnej czes¬ ci komory reakcyjnej. 10. Sposób wedlug zastrz. 1—9, znamienny tym, ze etosuje sie bateryjny uklad wielu reaktorów (80), 35 zawierajacych odpowiednie ilosci stopionego man¬ ganu, przez który przepuszcza sie kolejno gazowy trójchlorek glinu, przy czym z reaktora odprowadza sie mieszanine gazowa chlorku manganu i nieprze- reagowanego trójchlorku glinu, i usuwa sie nie- 40 przereagowany trójchlorek glinu z tej mieszaniny* a nastepnie wprowadza sie go do nastepnego reak¬ tora, tak. dlugo, az w pierwszym reaktorze nie uzys¬ ka sie aluminium zasadniczo pozbawionego man¬ ganu. 11. Sposób wedlug zastrz. 10, znamienny tym, ze po uzyskaniu w pierwszym reaktorze aluminium, zasadniczo pozbawionego manganu, wylacza sie go z baterii, zas do baterii wlacza sie reaktor stano¬ wiacy ostatni czlon baterii, zawierajacy stopiony 50 mangan.81344 ¦ixh !6., 32 • FIG. I. 28, 24,. FIG. 3 40 U 43 -l- 42 54 1 9 3; ' Ti^ll 52 FIG. 2 r--±"T-V FIG.

4. 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 5O0| 400, |4^-U^ [ JM Mil \\a * i ' 1 | i Ni y\\\\i\\\ A ¦ 1 1 / M 1 1 1 1 1 1 1 I 1 FIG.

5. Mn 60 62 64 66 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 AICI3 MnCl2 ^ 70 AICI3 68 Bltk 2979/75 r. 120 egz. A4 Cena 10 zl PL PL