Способ получения алюминия из треххлористого алюминия восстановлением его металлическим марганцем

 

8СЕСОЮЗНАЛ

ПАТ"11т l "а11

ОП ИСА НМ" И"

ИЗОБРЕТЕНИЯ п11 4564I4

Союз Советских

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ (61) Зависимый от патента (51) M. Кл. С 22Ь 21/02 (22) Заявлено 28.04.72 (21) 1777064/22-1 (32) Приоритет 29.04,71 (31) 138663 (33) США

Опубликовано 05.01.75. Бюллетень ¹ 1

Дата опубликования описания 05.03.75

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 669.723.1.054 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Чарльз Тот и Гарри Гордон Харрис (младший) (США) Иностранная фирма

«Апплайд Алюминиум Рисерч Корпорейшн> (США) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ ИЗ ТРЕХХЛОРИСТОГО

АЛЮМИНИЯ ВОССТАНОВЛЕНИЕМ ЕГО МЕТАЛЛИЧЕСКИМ

МАРГАН ЦЕМ

Изобретение относится к неэлектролитическому |производству алюминия и касается GIIQсоба получения алюминия из треххлористого алюминия восстановлением его металлическим марганцем.

Известен способ получения алюминия пз треххлористого алюминия восстановлением его металлическим марганцем с получением хлорида марганца, осуществляемый при атмосферном давлении с получением хлорида марганца в газообразном виде. Однако отмечается недостаточно высокая чистота получаемого алюминия.

По предложенному способу процесс ведут в жидкой фазе при давлении выше атмосферного в присутствии нейтрального по отношению к хлориду марганца вещества, выбранного из группы: водород, углерод, железо, цинк, свинец, ртуть. Это повышает чистоту получаемого металла.

Процесс ведут в герметичном аппарате с использованием жидкого металлического марганца и получением хлорида марганца в жидком виде, который может повторно использоваться для хлорирования глинозема, что позволяет в значительной мере ограничить протекание побочных реакций окисления алюминия.

На чертеже представлены кривые равновесия алюминия в мол. % в зависимости от температуры и показывают содержание алюминия в конечном продукте (оплаве) при различных температурах и давлениях, что позволяет управлять процессом в желаемом на правлении. Приведенные графические данные по. казывают, что увеличение давления и/пли уменьшение температуры ведет к получению сплава с повышенным содержанием алюминия. На чертеже представлены также равновесные составы сплава при различных темпе

10 ратурах и давлениях при проведении процесса в .присутствии жидкого хлорида марганца и осуществляемого в герметичном аппа. рате.

В изотермической системе при температуре

25 1500 К, когда давление системы с 3 атм поднимается до 100 атм, равновесный состав сплава в герметичном аппарате увеличивается примерно с 6 мол. % до 95 мол. % алюминия. Таким образом работа при повышенном

20 давлении значительно увеличивает равновесное превращение в металлический алюминий.

В изобарической закрытой системе равновесное превращение в алюминий усиливается при снижении температуры. Например, при

25 давлении в 100 атм понижение температуры с 1500 до 1000 К способствует увеличению в равновесной системе содержания алюминия примерно с 50 до 99 мол. %. Таким образом, преимущество управления температурой и

30 давлением в закрытой системе очевидно. Кро3 ме того, точка застывания аплава алюминиймарганец понижается, когда молярный процент алю миния превышает 20О/О. Это предупреждает образование в системе твердой фазы оплава.

Скорость реакции восстановления алюминия зависит от многих факторов, например, температуры, давления, состава сплава, размеров, формы и кон фигурации используемого аппарата, количества каналов подачи треххлористого алюминия.

При высоких температурах реакция проходит черезвычайно быстро, поэтому желательным,проводить начальные стадии процесса при относительно постоянной повышенной температуре, но вместе с медленно лоднимаемым давлением в системе. После того, как давление доститнет высокой величины (50—

100 атм), температура реактора может быть постепенно снижена во время проведения последней стадии реакции восстановления. В этом случае объем а ппарата может быть использован наиболее эффективно.

Для снижения температуры затвердевания сплава желательно проведение процесса с добавлением в жидкую фазу сплава нейтрального вещества, что позволяет работать при тем пературах ниже температуры затвердевания чистого сплава алюминий-марганец. Эти вещества могут вноситься с металлическим

456414 марганцем и содержать их в виде его природных включений (железо, углерод и др.), или же вводиться в аппарат, или реагенты. Такими веществами являются железо, углерод, водород, цинк, свинец и ртуть. Высокое содержание алюминия в сплаве достигается в случае использования нейтрального вещества при более низких температурах и давлениях.

Предмет изобретения

1. Способ получения алюминия из треххлористого алюминия восстановлением его металлическим марганцем с получением хлорида марганца, отличающийся тем, что, с целью повы шения чистоты алюминия, процесс ведут в жидкой фазе при давлении выше атмосферногоо.

2. Способ по п. 1, о тли ч аю щи и ся тем, что, с целью снижения температуры процесса, восстановление ведут в,присутствии нейтрального по отношению к хлориду марганца ве25 щества.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в качестве нейтрального по отношению к хлориду марганца вещества используют вещество, выбранное из группы водород, угле30 род, железо, цинк, свинец, ртуть.

456414

4 й, нол.7, 100

60

З0

10

1000 1100 U00 топ иЮ0 1500, л

Составитель Н. Рыбачук

Техред Т. Курилко

Редактор О. Филиппова

Корректор А. Николаева

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 436/15 Изд. № 308 Тираж 740 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5