Способ получения алюминия

 

О П И С А Н И Е 313374

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ

Зависимый от патента ¹

МПК С 22b 21/02

Заявлено 07.ll.1969 (М 1304592/22-1) Приоритет

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 669.713.1.18(088.8) Опубликовано,31 Vill.1971. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 28.Х.1971

Автор изобретения

Иностранец

Чарльз Тот (Соединенные Штаты Америки) Иностранная фирма

«Апплайд Алюминиум Ресерч Корпорейшн» (Соединенные Штаты Америки) Заявитель

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ

Изобретение относится к металлургии алюминия, в частности к получению алюминия из глинозема и других глиноземсодержащих материалов.

Из1вестеH способ получения, алюминия из гли|нозема и других глиноземсодержащих материалов, заключающийся в восстановлении их твердым углеродом. .Предложенный способ получения алюминия отличается от известного тем, что исходные материалы хлорируют хлористым марганцем в присутствии твердого углеродсодержащего материала при температуре

900 — 1400 С, а полученный треххлористый алюминий, очищенный от окиси углерода, восстанавливают до металлического ал1оминия образующимся при хлорировании металлическим марганцем при температуре, выше темпер атуры пл а вления хлористого марганца, и не менее чем полуторакратном избытке его против теоретически необходимого количества с получением хлористого марганца, который возвращают на хлорирование. Это позволяет интенсифицировать и удешевить процесс получения алюминия,.

На чертеже показана технологическая схема описываемого процесса. ,Процесс осуществляют следующим обра3ом, Глиноземсодержащий материал подвергают сушке в печи 1, а затем его смешивают с коксом и загружают в доменную печь 2, в которую подают хлористый марганец и кислород, необходимый для поддержания реакции

А1аОз + ЗМпС12 + ЗС -+. ЗМп + 2А1С1з +

+ ЗСО

По окончании процесса треххлор истый алюминий и окись углерода выводятся из доменной печи в виде газов и направляются на разделение в устройство д, где смесь сжимается. При этом треххлористый алюми15 ний конденсируется в виде жидкого или твердого продукта в конденсаторе 4, а окись углерода удаляется в газообразном виде.

Далее жидкий или твердый треххлористый алюминий поступает в нагреватель 5, где он превращается в газ и направляется затем в реактор б. Газообразный треххлористый алюминий барботируют через слой расплавленного марганца в подходящих восстановительных условиях, что приводит к восстановлению его до металлического алюминия по реакции

2А1С1з + ЗМп — э 2А1 + ЗМпС1

Восстановленный алюминий выводится из

30 реактора в жидком виде; хлористый марга313374

Пример . Глиноземсодержащий материал следующего состава (в /р): 72 глинозема, 20 кремнезема, 3 окиси кальция, 2 окиси железа, 2 окиси магния (в пересчете на сухой вес) и 20 свободной, влаги сушат при температуре 800 С в течение 4 час до остаточного содержания влаги менее 0,1р/р по весу. Высушенный материал смешивают с коксом из расчета 1,4 вес. ч. кокса на 1 вес. ч, исходного материала.

Размер частиц кокса составляет:

В р/, по несу

10

Ди а метр, дюйм

1 — 2

0,5 — 1 меньше 0,5

Кокс представляет собой товарный продукт с содержанием около 85Р/р углерода и около 0,01 вес. % водорода.

Шихту загружают в печь, заполняя ее на

85 — 90% по объему. В печь вводят кислород, подогретый до 900 С, из расчета

1,4 фунта на 1 фунт глиноземсодержащего

»сц конденсируют в конденсаторе 7 и рециркулируlOT снова в доменную печь 2.

Хлорирование глиноземсодержащего материала осуществляют при температуре

900 — 1400 С. Избыток кокса составляет 5—

50Р/р по весу от стехиометрического количества. Хлористый марганец может запружаться в печь в люоой форме в стехиометрическом количестве. В момент подачи его в печь темлература равна 650 †11 С. Глиноземсодержащий материал загружается в печь по крайней мере с 15%-ным избытком от стехиометрического количества, Реакцию предпочтительно вести в отсутствии воды и водорода. Восстановление треххлористого алюминия желательно производить в возмо>к»о более тесном контакте с жидким маргацем, для чего жидкий А1С1 подогревают до температуры 900 — 1300 С и испаряют, после чего его барботируют через жидкий

-марганец, причем желателен полут оракратный избыток-. его от теоретически необходим мого. количества." Восстановление А1С1 осу:цествляют при Йцпературе, выше температуры плавления хлористого марганца, благодаря, чему хлористый марганец образует жидкий слой, не смешиваю щийся с алюми. ние. материала и расплавленный хлористый марганец. Про ол>кительность процесса 48 час.

Состав газов следующий (в Р/р по объему):

7 треххлористого алюминия, 70 окиси углерода, 10 двуокиси углерода, 10 азота и

3 различ»ых компонентов. Газы сжимаются до избыточного давления около 80 фу»тов/кв. дюйм и конденсируются для ожиже»ия

А1С1 и отделения его от остальных газооб1О разных компонентов. После ожижения жидкий треххлористый алюминий испаряют до газа и подогревают до температуры около

1200 C.

Для восстановления Л1С1з его барботиру15 ют через слой расплавленного марганца со скоростью 3700 куб. футов/мин под избыточным давлением 80 фунтов/кв. дюйм и при температуре 1200 — 1400 С. Продолжительность процесса при этой скорости 8 «ас, за20 тем скорость барботирования постепенно снижают до нулевой в течение Я час. Газ, отходящий из реактора в течение первых

8 час, содержит около 100р/р хлористого марганца.

25 Хлористый марганец, объем которого составляет 7,5 куб. футов/куб. фут треххлористого алюминия, конденсируют при 1200 С и направляют на рециркуляцию в печь для хлорирования. Жидкий алюминий, находяЗр щийся в реакторе, спускают и разли вают в болванки. Выход алюминия около 98р/р по весу.

Предмет изобретения

Способ получе ния алюминия из глиноземсодержащих материалов, включающий восстановление твердым углеродсодержащим материалом, отличающийся тем, что, с це40 лью интенсификации и удешевления процесса, нехолодные материалы хлорируют хлористым марганцем в присутствии твердого углеродсодержащего материала при температуре 900 — 1400 С, а полученный треххл ор и45 стый алюминий, очищенный от окиси углерода, Bосстанавливают до металлического алюминия образующимся при хлорировании металлическим марганцем при температуре, выше температуры плавления хлористого

50 марганца, и»е менее чем»олуторакратном избытке его против теоретически необходимого количества с получением хлористого марганца, который возвращают»а хлорирование.

Составитель Н. Рыбачук

Редактор Н. Л. Корченко Техред Л. В. Куклина

Корректор E. Н. Миронова

Заказ 2946/8 Изд. № 1205 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, К-35, Раушская наб., д. 4, 5

Типография, пр. Сапунова, 2