SU1055340A3 - Способ получени алюмини - Google Patents

Abstract

i.. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АШ)МИНИЯ, включающий взаимодействие глинозема с углеродом на первой стадии при температуре образовани  карбидно-глиноземного шлака и окиси углерода, взаимодействие карбидно-глиноземного шлака с глиноземом на второй стадии при температуре образовани  алюмини  и окиси углерода, удаление образущейс  окиси углерода из зоны реакции и введение углерода и глинозема, о тли чаю.щийс  тем, что, с целью повышени  эффективности процесса первую и вторую стадию осуществл ют в раздельных температурных зонах, карбидно-глиноземный шлак пропускают через высокотемпературную зону, отдел ют образовавшийс  алюминий, пос§ ле его шлак возвращают в низкотемпе (Л ратурную зону и ввод т углерод. ел ел со 4

Description

2,Способ по п.1,отличаю щ и и с   тем, что окись углерода, .выводимую из зоны реакции - пропускают

через слой углерода, после чего углерод ввод т в низкотемпературную зону.

3.Способ по п.2, отличающий с   тем, что окись углерода после контактировани  с углеродом про пускают через глинозем, вводимый в низкотемпературную зону.

. Способ по п. 1, отличающий с   тем, что карбидно-глиноземный шлак между низкотемпературной и высокотемпературной зонами подогревают пропусканием через него электрического тока.

5. Способ поп.1,отличающ и и с   тем, что карбидно-глиноземный шлак из низкотемпературной зоны в высокотемпературную перемещают снизу вверх по ходу шлака с помощью окиси углерода, выдел ющейс  в ходе реакции

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к получению алюмини  карботермическим восстановлением из глинозема. Известен способ получени  алюмини  включающий взаимодействие глинозема с углеродом на первой стадии при температуре образовани  карбидно-глиноземного шлака и окиси углерода, взаимодействие карбидно-глиноземного шлака с глиноземом на второй стадии при тем пературе образовани  алюмини  и окиси углерода, удаление образующейс  окиси углерода из зоны реакции и введение углерода и глинозема ij . Однако данный способ недостаточно эффективен из-за трудностей, св занны с введением в реакцию необходимого количества тепла и выделением большог количества газа, содержащего соединени  алюмини . Цель изобретени  - повышение эффек тивности процесса получени  алюмини . Поставленна  цель достигаетс  тем. что согласно способу получени  алюмини , включающему взаимодействие глинозема с углеродом на первой стадии при температуре образовани  карбидноглиноземного шлака и окиси углерода, взаимодействие карбидно-глиноземного шлака с глиноземом на второй стадии при температуре образовани  алюмрГни  и окиси углерода,удаление образующейс - окиси углерода из зоны реакций и введение углерода и глинозема, первую и вторую стадию осуществл ют в раздельных температурных зонах, карбидноглиноземный шлак пропускают через высокотемпературную зону, отдел ют образовавшийс  алюминий, после чего шлак возвращают в низкотемпературную зону и ввод т углерод. При этом окись углерода, выводимую из зоны реакции, дополнительно могут пропускать через слой углерода, после чего углерод ввод т в низкотемпературную зону. Кроме.того, окись углерода после контактировани  с углеродом могут пропускать через глинозем, вводимый в низкотемпературную зону. Карбидно-глиноземный шлак между низкотемпературной и высокотемпературной зонами подогревают пропусканием через него электрического тока. При этом карбидно-глиноземный шлак из низкотемпературной зоны в высокотемпературную может перемещатьс  снизу вверх по ходу шлака с помощью окиси углерода, выдел ющейс  в ходе реакции. Сущность способа заключаетс  в том, что реакци  восстановлени  алюмини  из глинозема AljOj + 30 2А1 + ЗСО (1) , протекает в две стадии 2А120з + 9С А14Сз + бСО (2) и АГдС + А120з 6 А1 + ЗСО (3) Рейкци  (2) протекает при более низкой температуре, поэтому концентраци  алюмини  и его соединений в отход щих газсх значительно ниже, чем дл  реакции (З). Кроме того, объем окиси .углерода, образукхцейс  по реакции (З), в два раза меньше, чем по реакции(2). Изобретение заключаетс  в организации циркулирующего потока расплавленного глиноземного шлака, содержащего углерод в форме карбида или оксикарбида алюмини . Расплав проходит через низкотемпературную зону где температура поддерживаетс  равно или выше температуры протекани  реакции (2), но ниже температуры протекани  реакции (3). Расплав пропускают далее через высокотемпературную зону, где температура поддерживаетс  равной или выше температуры осуществ лени  реакции (З). В высокотемпературной зоне собирают и вывод т метал лический алюминий, а расплавленный глинозем возвращают в ту же самую ил последующую низкотемпературную зону где в .циркулирующий расплав ввод т углерод. Введение глинозема в распла может осуществл тьс  в том же месте где вводитс  углерод или в другом месте. Предпочтительно ра змещать низкотемпературную и высокотемпературную зоны в различных реакторых, чтобы осуществить раздельный выоод газов по реакци м (2) и (З) и уменьшить потери алюмини . Теплова  энерги  должна вводитьс  в систему дл  трех целей: поддержание реакции (2); поддержание реакции (З); компенсаци  потерь тепла. В низкотемпературной зоне в месте ввода углерода в расплав шлака имеет место снижение температуры вследствие эндотермического характера реакции (2) . Энерги  необходима дл  по вышени  температуры шлака При его пе ремещении в высокотемпературную зону Больша  часть или вс  необходима  энерги  передаетс  шлаку во врем  этого перемещени , а также во врем  прохождени  через высокотемпературну зону. Ввод энергии целесообразно осу ществл ть пропусканием через шлак электрического тока. В предпочтительном варианте способа перемещение расплава между зонами осуществл етс  за счет подъемно силы пузырьков окиси углерода, образующейс  в ходе реакций (2) и (З) . Зоны, в которых осуществл ютс  реакции (2) и (З), предпочтительно разделены . Возможно также проведение реакц й|(2) и (З) и в различных зонах одного и того же оеактора, причем расплавленный шлак циркулирует между этими зонами за счет газлифта и/или тепловой конвекции. На фиг.1 изображен оперативный цикл осуществлени  предлагаемого способа; на фиг,2 - устройство дл  осуществлени  предлагаемого способа, вид сверху; на фиг.З - то ;-;е, вид с боку. Услови  типичного цикла осуществлени  способа (фиг.1) совмещены с фа- зовой диаграммой системы . Лини  ABCD обозначает границу твердой и жидкой фазы. Лини  EF обозначает услови  (температуру и состав) осуществлени  реакции (2) при давлении 1 атм, а лини  GH - соотвстственно услови  осуществлени  реакции(З) После отделени  продуктов реакции (алюмини  и окиси углерода) в высокотемпературной зоне температураи состав расплавленного шлака примерно соответствует точке U. При введении углерода в низкотемпературной зоне проходит реакци  (2), шлак обогащаетс  карбидом алюмини  и температура шлака понижаетс  до точки V. Обогащенный карбидом шлак затем передаетс  в высокотемпературную зону, где протекает реакци  (3). Когда давление пара в результате реакции сравн етс  в точке X с внешним давлением, происходит выделение алюмини  и окиси углерода. Дальнейший ввод теп.па и/или уменьшение внешнего давлени  (при подъеме смеси жидкости с газом) приводит к продолжению реакции (З) с уменьшением содержани  в шлаке карбида алюмини , при этом система возвращаетс  в состо ние точки U. Представленный треугольником UVX цикл  вл етс  идеальным, а показанные на фиг.1 знамени  U и V отображают одну из возможных комбинаций этих величин. Процесс желательно вести, таким образом , чтобы точка и была как можно ближе к точке Н с целью снижени  т;емпературы образующегос  газа и потерь алюмини . Глинозем можно загружать в низкотемпературную зону совместно с углеродом , но это не об зательно. Глинозем можно загружать и в других местах в расплав, содержащий алюминий, причем это может привести да-с к некоторому уменьшению растворенного в металле карбида алюмини . Падение температуры шпака после загрузки глинозема кэмпенсиругот генерированием тепла в шлаке при транспортировке его из высокотемпературной в низкотемпературную зону. На фиг,2 и 3 схематически показана работа устройства /у1  осуществлени  данного способа. Выход щий из низкотемпературной зоны 1 расплавленный шлак, температу ра которого составл ет 1950-2050 С, обо. карбидом алюмини . Илак поступает в канал . V-образиой форны, где нагреваетс  с помощью электрического тока, протекающего мехаду элект родами 3, до температуры осуществлеми  реакций (3), т.е. примерно до 20502150°С . От этой точки шлак можно считать наход щимс  в высокотемпературной зоне и до поступлени  шлака в сборник вводима  энерги  расходуетс  .на проведение реакции (з) с образованием пузырьков газообразной окиси углерода и капелек металла. В этой зоне канал должен быть вертикал ным или иметь уклон вверх в направлении потока шлака. В коллекторе окись углерода удал етс  через газоход 5 а расплавленный алюминий скапливаетс  над расплавом шлака и Гюжет быть удален через сливной трубопровод i 6. Жидкий алюминий срдержит зна . чительное количество карбида алюмини , который может быть удален извест ными методами. Шлак, имеющий температуру точки и (фиг.1), возвращаетс  в низкотемпературную зону 1 по каналу 7, размеры которого выбираютс  . таким образом, чтобы его электросопротивление было выше сопротивлени  канала 2. В низкотемпературной зоне 1 производитс  загрузка углерода 8 и глинозема 9. Так как температура шлака выше равновесной, он вступает во вз:аимодействие с указанными компонентами с образованием окиси углерода, котора  удал етс  через газоход 10., Нагрев шлака пропусканием через него электрического тока имеет преимущества по сравнению с известным дуговым нагревом. Нагрев осуществл етс  при большем напр жении и меньшей силе тока, исключаетс  перегрев реакционных зон, что приводит к уменьшению потерь за счет испарений. Дополнительно дл  улавливани  па-ров алюмини  и соединений алюмини  отход щий газ пропускают последовательно через слой углерода и глинозема ,, после чего компоненты шихты загружаютс  в соответствующие точки системы, как было описано. Низкотемпературна  зона 1 может быть снабжена отстойником дл  сбора компонентов с большим удельным весом , чем расплавленный шлак. Это дает ВОЗМОЖНОСТЬ частично удалить из системы примеси, например железо или кремний.

г,г .1|Г-1Ли..1.й «йДТ

% ;.:/

Ы2

Ю

8 3

SE

/ /////////7V7 В

Г

Claims (5)

1.. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ, включающий взаимодействие глинозема с~углеродом на первой стадии при температуре образования карбидно-глиноземного шлака и окиси углерода, взаимодействие карбидно-глиноземного шлака с глиноземом на второй стадии при температуре образования алюминия и окиси углерода, удаление образующейся окиси углерода из зоны реакции и , введение углерода и глинозема, о тли чающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса^'' первую и вторую стадию осуществляют в раздельных температурных зонах, карбидно-глиноземный шлак пропускают через высокотемпературную зону, отделяют образовавшийся алюминий, пос- S * 19 ле чего шлак возвращают в низкотемпературную зону и вводят углерод. f

2„ Способ поп.1,отличаю щ и й с я тем, что окись углерода, выводимую из зоны реакции^ пропускают через слой углерода, после чего углерод вводят в низкотемпературную зону.

3. Способ по п.2, о т л и чающийся тем, что окись углерода после контактирования с углеродом про пускают через глинозем, вводимый в низкотемпературную зону.

4. Способ поп.1,отличающ и й с я тем, что карбидно-глиноземный шлак между низкотемпературной и высокотемпературной зонами подогревают пропусканием через него электрического тока.

5. Способ поп.1,отличающ и й с я тем, что карбидно-глинозем ный шлак из низкотемпературной зоны в высокотемпературную перемещают снизу вверх по ходу шлака с помощью окиси углерода, выделяющейся в ходе реакции