DE2915798C2

DE2915798C2 - Verfahren zur Rückgewinnung von Fluor bzw. Fluorverbindungen aus den bei der Aluminiumgewinnung durch elektrolytische Reduktion anfallenden Rückständen und Abfällen

Info

Publication number: DE2915798C2
Application number: DE2915798A
Authority: DE
Inventors: John Nikolai Moraga Calif. Andersen; Norman Livermore Calif. Bell
Original assignee: Kaiser Aluminum and Chemical Corp
Current assignee: Kaiser Aluminum and Chemical Corp
Priority date: 1978-07-24
Filing date: 1979-04-19
Publication date: 1987-01-29
Also published as: DE2915798A1; GB2026453B; IT7922183A0; FR2434781B1; NO154431C; IT1112593B; NO154431B; NO791451L; AU531376B2; AU4655879A; JPS63374B2; US4160809A; CA1099079A; GB2026453A; JPS5520286A; FR2434781A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Rückgewinnung von Fluor bzw. Fluorverbindungen aus den bei der Aluminiumgewinnung durch elektrolytische Reduktion anfallenden Rückständen und Abfällen der im Oberbegriff des Patentanspruchs genannten Gattung.
Ein derartiges Verfahren unter Anwendung der Pyrohydrolyse ist bereits bekannt (DE-AS 11 84 967). Bei diesem bekannten Verfahren werden die Rückstände der Aluminium-Schmelzflußelektrolyse in feinverteilter Form bei Temperaturen zwischen 600 und 1100 Grad C mit einem Gemisch aus Wasserdampf und inerten Gasen behandelt, worauf die Reaktionsgase kondensiert werden. Insbesondere zur Verbrennung des im allgemeinen in den Rückständen enthaltenen Kohlenstoffs wird bei dem bekannten Verfahren Luft, Sauerstoff und auch Stickstoff als Verdünnungsgas verwendet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen auch großtechnischen Mitteln den HF-Gehalt des Abgases zu erhöhen; dabei soll der zusätzliche Energiebedarf möglichst gering sein. Darüber hinaus ist die Gewinnung eines Aluminiumfluoriderzeugnisses möglichst hohen AlF&sub3;-Gehalts erwünscht.
Die Erfindung ist im Patentanspruch gekennzeichnet. Danach werden folgende Verfahrensschritte angewendet:

a) Verbrennen des Kohlenstoffgehalts der Rückstände bzw. Abfälle in einem Wirbelschichtreaktor mit Fließbett mit einem mindestens 90 Vol.-% Sauerstoff enthaltenden Gasstrom unter Erzeugung eines heißen, praktisch stickstofffreien, HF und verdampfte natriumhaltige Verbindungen enthaltenden Abgases
b) Überführen der natriumhaltigen Dämpfe in HF und in Na&sub2;O · x Al&sub2;O&sub3; in einer ausgedehnten Reaktionszone im freien Reaktorraum oberhalb des Fließbetts des Wirbelschichtreaktors durch Kontaktieren des heißen Abgases mit feinverteiltem Al&sub2;O&sub3; einer Teilchengröße von 40 bis 500 µm
c) Abkühlen des heißen 6-10 Vol.-% HF enthaltenden Abgases durch Direktkontakt mit einem wäßrigen, Fluorwasserstoff enthaltenden Strom
d) Einleiten des abgekühlten 13-16 Vol.-% HF enthaltenden Abgases in einen mit Wasser zum Abstreifen betriebenen Wäscher zur Gewinnung eines Abgases, das Wasserdampf und Inertgas enthält, sowie einer wäßrigen HF-Lösung mit bis zu etwa 25 Gew.-% HF, welche ihrerseits wenigstens teilweise zum Kühlen des heißen HF enthaltenden Pyrolyseabgases verwendet wird, und
e) Abzweigen eines Teilstromes des direkt gekühlten HF enthaltenden Abgases vor dem Abstreifen mit Wasser und Zuführung des Teilstroms zum Al&sub2;O&sub3; · 3 H&sub2;O enthaltenden Wirbelschichtreaktor zur Herstellung eines Aluminiumfluorid-Erzeugnisses mit einem AlF&sub3;-Gehalt von wenigstens 85 Gew.-%, sowie
f) Rückführen des dabei entstehenden Wasserdampfs in den Reaktor, in dem die Pyrohydrolyse stattfindet.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der Wirbelschichtreaktor mit einer ausgedehnten Reaktionszone oberhalb des Fließbetts im Freiraum des Reaktors versehen, wobei die verdampften, Natrium enthaltenden Verbindungen, wie NaF und Na&sub2;O, mit relativ feinverteiltem Al&sub2;O&sub3; in Gegenwart von Wasserdampf kontaktiert werden. Diese ausgedehnte Reaktionszone gestattet die Erzeugung eines praktisch natriumfluorid-freien Abgases mit einem erhöhten HF-Gehalt. Dieser HF-Gehalt wird noch dadurch erhöht, daß das Medium, das zur Verwirbelung der Einspeisung aus Abfallmaterial und zur Verbrennung von dessen Kohlenstoffgehalt eingeleitet wird, ein Sauerstoff enthaltendes Gas von wenigstens 90 Vol.-% O&sub2;-Gehalt ist. Die Reduktion des Stickstoffs, der als Verdünnungsmittel für dieses Verwirbelungsmedium und Verbrennungsmedium dient, erhöht den Gehalt an HF des Abgases zu einem erheblichen Ausmaß und gestattet die Herstellung eines AlF&sub3;-Produkts von wenigstens 85 Gew.-% AlF&sub3;. Wegen des erheblich erhöhten HF-Gehalts des Abgases kann die Herstellung von hochkonzentriertem HF mit erheblich geringerer Energieeinspeisung als bei Verfahren vonstatten gehen, die Luft als Mittel zur Verwirbelung und zur Verbrennung von Kohlenstoff benutzen.
Für die erfindungsgemäßen Zwecke bezieht sich der Ausdruck "Pyrohydrolyse" der fluorhaltigen Rückstände und Abfallstoffe aus der Aluminiumgewinnung durch elektrolytische Reduktion auf folgende Reaktionen:
&udf53;sb37,6&udf54;&udf53;el1,6&udf54;2 NaF + HÊO °=ðC&udf56; 2 HF + NaÊO@,(1)&udf53;zl10&udf54;2 AlFË + 3 HÊO °=ðC&udf56; 6 HF + AlÊOË@,(2)&udf53;zl10&udf54;NaÊO + °Kx°k AlÊOË &udf58;r&udf56; NaÊO ´ °Kx°k AlÊOË@,(3)&udf50;
Diese Reaktionen laufen bei erhöhten Temperaturen, allgemein oberhalb etwa 900°C, ab. Das für die Pyrohydrolysereaktionen (1) und (2) benötigte Wasser wird gewöhnlich als flüssiges Wasser, kombiniertes Wasser oder Wasserdampf in die Wirbelschicht oder als Kombination dieser Stoffe eingeleitet.
Der Ausdruck "Rückstände und Abfallstoffe aus der Aluminiumgewinnung durch elektrolytische Reduktion" umfaßt u. a. kohlenstoffhaltige Auskleidungen für Zellen oder Töpfe, die rückgewonnen werden, nachdem die Gebrauchsdauer abgelaufen ist. Typische Zusammensetzungen derartiger Topfauskleidungen sind in Tabelle I wiedergegeben. Tabelle I Zusammensetzung typischer gebrauchter Topfauskleidungen &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz9&udf54; &udf53;vu10&udf54;
Zusätzlich zu den gebrauchten Topf- bzw. Zellauskleidungen kann die Einspeisung in den Fließbettreaktor auch Kehricht vom Boden der Anlage, Reinigungsrückstände für Verbindungsräume und Leitungen sowie verbrauchtes zum Abfangen von Stoffen beim Waschen des Abgases aus der Reduktionsanlage anfallendes Aluminiumoxid enthalten. Typische Zusammensetzungen dieser verbrauchten Stoffe (Rückstände) und Abfallstoffe sind in Tabelle II sowie in der später aufgeführten Tabelle III wiedergegeben. Tabelle II Zusammensetzung von typischen Kombinationen aus Reinigungsrückständen von Verbindungen und Kehricht &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz11&udf54; &udf53;vu10&udf54;
Diese Rückstände und Abfallstoffe werden allgemein vor der Einspeisung der Stoffe in den Wirbelschichtreaktor miteinander vermischt.
Die "ausgedehnte Reaktionszone" wird im Freiraum des Wirbelschichtreaktors erzeugt durch Einführen einer relativ feinverteilten Quelle von Al&sub2;O&sub3; in den Reaktor. Die Quelle von Aluminiumoxid in den Reaktor kann durch Zugabe zur Einspeisung oder in die Nähe der Oberfläche des Fließbetts oder in einem abgespaltenen Strom oder beides eingeführt werden. Die Größe der Teilchen der relativ feinverteilten Quelle von Al&sub2;O&sub3; wird im Bereich von 40 bis 500 µm gehalten, wobei diese relativ geringe Teilchengröße ein Ausschwemmen oder "Herausheben" des Al&sub2;O&sub3; aus dem Fließbett gestattet, wenn es mit der Einspeisung vermischt ist. Das Material schafft eine reaktive Oberfläche für die Reaktion mit den verdampftes Natrium enthaltenden Bestandteilen des Abgases aus der Pyrohydrolyse, wobei die Teilchen wegen ihrer kleinen Größe schnell in oder in der Nähe des Fließbetts aufgeheizt werden und somit vermeiden, daß die ausgedehnte Reaktionszone abkühlt.
Der Zweck der Einleitung der relativ feinverteilten Quelle für Al&sub2;O&sub3; in den Freiraum des Wirbelschichtreaktors besteht darin, mit dem Na&sub2;O zu reagieren, das in der Reaktion (1) gebildet wird, und somit das Gleichgewicht zugunsten der Bildung von HF zu verschieben unter gleichzeitiger Bildung von Na&sub2;O · x Al&sub2;O&sub3; gemäß Reaktion (3). Dies erlaubt die Erzeugung eines praktisch natriumfluorid-freien Abgases mit erhöhter Ausbeute an HF.
Damit die Pyrohydrolysereaktion schnell bis zu einem hohen Vollständigkeitsgrad fortschreitet, ist es zweckmäßig, eine Reihe von miteinander verbundenen Kriterien zu erfüllen. Begünstigend für die Reaktionsgeschwindigkeit und den Vollständigkeitsgrad der Pyrohydrolysereaktion sind

(1) erhöhte Temperaturen,
(2) ein wirksamer Kontakt zwischen Gas und Feststoffen,
(3) die Länge der Zeit, in welcher die Reaktionsteilnehmer sich in der Reaktionszone befinden,
(4) die Entfernung von als Zwischenprodukte gebildeten Reaktionsprodukten (wie die Kombination von Na&sub2;O mit Al&sub2;O&sub3; in Form von Na&sub2;O · x Al&sub2;O&sub3;) und
(5) das Aufrechterhalten eines hohen Partialdrucks von Wasserdampf in der Reaktionszone.

Die Verwendung eines Gasstroms, der wenigstens 90 Vol.-% O&sub2; enthält, zur Verbrennung des Kohlenstoffgehalts der Einspeisung eliminiert den Verdünnungseffekt des Stickstoffs, welcher mit der üblichen Verwendung von Luft für diesen Zweck verbunden ist. Zusätzlich wird die Wärmebelastung eliminiert, die benötigt wird, um den Stickstoffgehalt der Luft auf die Reaktionstemperatur zu bringen. Dadurch wird die Wärmezufuhr vermindert, die benötigt ist, um die Reaktortemperatur aufrechtzuerhalten. Demzufolge reduziert diese Verwendung eines Gases mit hohem Sauerstoffgehalt auch das gesamte Volumen des bei der Verbrennung gebildeten Abgases und gestattet, daß der Partialdruck von Wasserdampf im Wirbelschichtreaktor erhöht wird. Dieses verbessert die Pyrohydrolysereaktion und erhöht somit erheblich die Konzentration von HF im Abgas und gestattet auch, daß die Pyrohydrolysereaktion bei niedrigerer Arbeitstemperatur fortschreitet. Andererseits ergibt die Erhöhung der HF-Konzentration im Abgas eine erhöhte Kapazität des Wirbelschichtreaktors, was die Wirksamkeit des gesamten Pyrohydrolyseverfahrens im Betrieb verbessert.
Die durch Verwendung eines Verwirbelungsgases, welches wenigstens 90 Vol.-% O&sub2; enthält, erzielten Vorteile sind vielfältiger Art. Der Fluorwasserstoffgehalt des aus dem Pyrohydrolysereaktor entfernten Abgases beträgt 6 bis 10 Vol.-%. Dieses Abgas mit hohem HF-Gehalt gestattet insbesondere dann, wenn es direkt mit einer Flüssigkeit mit einem Gehalt von etwa 25% HF gekühlt wird, die Herstellung eines AlF&sub3;-Produkts mit einem Gehalt von mehr als 85 Gew.-% AlF&sub3;. Dieses Produkt kann hergestellt werden durch Kontaktieren des HF-enthaltenden Gases mit Aluminiumoxid-trihydrat (Al&sub2;O&sub3; · 3 H&sub2;O) in einem Wirbelschichtreaktor. Die Verwendung von Aluminiumoxid-trihydrat bei der Herstellung von AlF&sub3; ergibt nicht nur das gewünschte Produkt, sondern erzeugt auch Wasserdampf, welcher leicht zur Pyrohydrolyse einer frischen Einspeisung von verbrauchter Topfauskleidung verwendet werden kann. Dieses weitere Kennzeichen der Erfindung ergibt erhebliche Energieeinsparungen, da die benötigte Wasserdampfmenge für die Pyrohydrolyse in dem System erzeugt werden kann, ohne daß es erforderlich ist, auf äußere Energiequellen zurückzugreifen.
Der Betrieb des neuen Pyrohydrolysesystems unter Verwendung von Sauerstoff als Mittel zur Verwirbelung und Verbrennung wird unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch gezeigt ist.
Wie in der Zeichnung dargestellt, wird die Einspeisung aus verbrauchter Topfauskleidung in den Pyrohydrolysereaktor eingeführt, in welchem nach der Einspeisung von Sauerstoff (wenigstens 90 Vol.-% O&sub2;) und Wasserdampf die Verbrennung der kohlenstoffhaltigen Bestandteile und der Erzeugung von Fluorwasserstoff enthaltendem Abgas bei Temperaturen von 1000 bis 1200°C erreicht wird. Um die verflüchtigten Natrium enthaltenden Komponenten des Abgases zu überführen, wird eine relativ feinverteilte Quelle von Al&sub2;O&sub3; entweder in das Fließbett oder in die "ausgedehnte Reaktionszone" oder beiden Stellen eingeführt. Die durch die Verbrennung und Pyrohydrolyse der verbrauchten Topfauskleidungen erzeugten Abgase enthalten neben HF ebenfalls Wasserdampf und CO&sub2; sowie mitgeschleppte Feststoffe. Wegen der Verwendung von O&sub2; für die Verbrennung wird der Verdünnungseffekt des Stickstoffs auf einem Minimum gehalten und der HF-Gehalt des Abgases wird 6 bis 10 Vol.-% betragen. Nach Entfernung der eingeschleppten Feststoffe wird das Abgas abgekühlt. Die aus dem Reaktor austretenden heißen Gase können direkt mit einem kalten Strom von HF enthaltendem Gas gekühlt werden, wie dies durch die unterbrochenen Linien in der Zeichnung angedeutet wird. Da es sich hierbei um einen Rückführungsstrom handelt und keine Wärmeentfernung aus dem System erfolgt, beeinträchtigt die Menge des verwendeten Kühlgases die Konzentration des Zwischenprodukts HF, hat aber keinen Effekt auf die Konzentration von HF in den Produkt-Gasen. Das anschließende Kühlen in einem angeschlossenen Kühler durch direkten Kontakt, wie er auch in der Zeichnung dargestellt ist, mit stark konzentriertem HF in einem Strom, z. B. wie er aus dem Wäscher für nachlaufendes Gas zurückgewonnen wird, kann die Konzentration des Gases z. B. bis zu 13-16 Vol.-% erhöhen. Der gekühlte, HF enthaltende Strom wird dann in den Wäscher eingeleitet, wobei Wasser als Waschmedium zum Abstreifen verwendet wird. Das Abgas aus dem Wäscher wird frei von HF sein und hauptsächlich Wasserdampf und CO&sub2; enthalten. Der wäßrige HF-Strom, der aus dem Wäscher isoliert wird, wird einem HF-Gehalt von etwa 25 Gew.-% aufweisen. Ein Teil des Stroms, der aus dem Wäscher ausgestoßen wird, kann gemäß der Darstellung in die Pyrohydrolyse-Einheit rückgeführt werden.
Das aus dem Wäscher rückgewonnene wäßrige HF kann zur Herstellung von wasserfreiem HF zusätzlich zur direkten Kühlung des HF enthaltenden Abgasstroms gemäß der Zeichnung verwendet werden. Der HF-Gehalt des wäßrigen Stroms, der höher ist als üblich, gestattet die leichte Überführung in wasserfreies HF durch übliche Mittel. Wenn der wäßrige Strom in erster Linie zum direkten Kühlen von heißem Abgas verwendet wird, wird ein gasförmiges Produkt erhalten, welches einen erhöhten HF-Gehalt aufweist.
Dieser Strom, der 13-16 Vol.-% HF enthält, wird teilweise zur Herstellung von AlF&sub3; verwendet. Während gemäß dem Stand der Technik allgemein die Verwendung von Aluminiumoxidtrihydrat zur Herstellung von AlF&sub3; vermieden wird, wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dieses als Ausgangsmaterial eingesetzt. Gemäß den Verfahren des Standes der Technik würde der Wassergehalt des Hydrats Probleme aufgeworfen haben, da die Reaktionswärme, die von dem geringen HF-Gehalt des Gasstroms hervorgerufen wird, nicht ausreicht, um den Wassergehalt des Trihydrats zu verdampfen und die gewünschte Temperatur der gasförmigen und festen Reaktionsteilnehmer aufrechtzuerhalten.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der als Nebenprodukt bei der Erzeugung von AlF&sub3; gebildete Wasserdampf ebenfalls verwendet. Der Wasserdampf, der aus dem Wirbelschichtreaktor für die Herstellung von AlF&sub3; ausgestoßen wird, wird verwendet, um einen Hauptteil der Bedürfnisse an Wasserdampf für die Pyrohydrolysereaktion zur Verfügung zu stellen, wodurch eine günstige Wärme- und Energiebilanz erzeugt wird, welche den Wirkungsgrad gegenüber Systemen des Standes der Technik verbessert. Durch die Verwendung des Abgases aus dem Fließbett des Reaktors für die Erzeugung von AlF&sub3; als Quelle für Wasserdampf für den Pyrohydrolysereaktor werden Spuren von nicht umgesetztem HF zurückgeführt. Hierdurch wird die gesamte Isolierung von HF erhöht, und es werden mögliche Umweltprobleme vermieden. Zusätzlich ist das als Ausgangsmaterial verwendete Aluminiumhydrat weniger kostspielig als calciniertes Aluminiumoxid. Auch ist das AlF&sub3;-Produkt wegen des hohen Reinheitsgrades von mehr als 85 Gew.-% Gehalt an AlF&sub3; ein wirtschaftlich wertvolleres Produkt als die üblichen Produkte mit nur etwa 15 Gew.-% Gehalt an AlF&sub3;.

Beispiel

Verbrauchte Topfauskleidung in der Zusammensetzung von Tabelle III wurde mit verschiedenen Rückständen und Abfallstoffen aus einem System zur Aluminiumgewinnung durch elektrolytische Reduktion vermischt. Diese Stoffe umfaßten Fußbodenkehricht und Reinigungsrückstände von Leitungen, wobei die Zusammensetzung der kombinierten Einspeisung in Tabelle IV wiedergegeben ist. Tabelle III Zusammensetzung von verbrauchter Topfauskleidung &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz9&udf54; Tabelle IV Zusammensetzung der Einspeisung zur Pyrohydrolyseeinheit &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz9&udf54; &udf53;vu10&udf54;
Der Pyrohydrolysereaktor arbeitete bei etwa 1200°C und wurde mit der Einspeisung in einer Menge von 4,61 t/h beschickt. Zusätzlich wurde auch eine relativ feinverteilte Quelle von Al&sub2;O&sub3; mit einem Gehalt von 86,4 Gew.-% Al&sub2;O&sub3; (bestimmt nach dem Erhitzen auf 1000°C über etwa 3 Stunden) in den Reaktor in einer Menge von etwa 0,30 t/h eingespeist. Die Teilchengröße der Quelle für Al&sub2;O&sub3; lag im Bereich von etwa 200 bis 400 µm.
Ein Trägergas für die Verwirbelung und Verbrennung, das etwa 95 Vol.-% O&sub2; enthielt, wurde in den Reaktor in einer Menge von etwa 2440 m³/h zusammen mit Wasserdampf in einer Menge von etwa 14 400 m³/h eingespeist. Das durch die Pyrohydrolyse erzeugte Abgas wurde durch übliche Staubabscheider geleitet und der gesammelte Staub, der im wesentlichen aus feinverteilter Einspeisung und der Quelle von Al&sub2;O&sub3; bestand, wurde zur Herstellung der Einspeisung zurückgeführt. Das Abgas, das von dem größten Teil des mitgeschleppten Gehalts an Feststoffen befreit war, wurde dann auf etwa 1000°C durch Rückführung des Kühlgases und Durchleitung durch den Überhitzer gemäß der Zeichnung gekühlt. Der Gasstrom wurde dann in einen Kühler mit direktem Kontakt eingeleitet, wobei das Abgas auf etwa 200°C durch Kontakt mit einem wäßrigen Strom von etwa 25 Vol.-% HF gekühlt wurde. Das gekühlte Abgas, das nun einen Gehalt an HF von etwa 14 Vol.-% hatte, wurde dann in die abschließende Feststoff-Abscheidungsstufe eingeführt, in der im wesentlichen der gesamte Staubgehalt entfernt wurde. Der staubfreie Strom, der 14 Vol.-% HF, 20 Vol.-% CO&sub2; und 64 Vol.-% Wasserdampf enthielt, wurde danach in zwei Ströme aufgeteilt. Ein Strom wurde auf etwa 425°C im Überhitzer aufgeheizt und dann zur Herstellung von AlF&sub3; verwendet, während der restliche Teil in einen Wäscher im Gegenstrom zum wäßrigen Abstreifmedium geführt wurde. Die relativen Mengen dieser beiden Gasströme wurden derart geregelt, daß der gesamte HF-Gehalt des Abgasstroms zur Erzeugung eines Aluminiumfluorid-Produkts von 85 bis 90 Gew.-% AlF&sub3; mit einer Produktionsgeschwindigkeit von 1,09 t/h benutzt wurde. Der gewaschene Abgasstrom, der frei von HF war und aus CO&sub2; und Wasserdampf bestand, wurde an die Atmosphäre abgegeben, während der erzeugte wäßrige HF-Strom mit etwa 25% Gehalt an HF verwendet wurde, um HF enthaltendes Abgas aus dem Reaktor direkt zu kühlen. Das Volumen des Kühlmittels wurde derart geregelt, daß eine Temperaturverminderung des Abgases von etwa 1200°C auf etwa 200°C erfolgte.
Ein Teil des aus dem Wäscher abfließenden Wasserdampfs wurde in den Pyrohydrolysereaktor eingespeist.
Der staubfreie Abgasstrom von etwa 14 Vol.-% HF-Gehalt, der aus dem Hauptstrom aufgeteilt wurde, welcher in den Wäscher ging, wurde auf etwa 425°C im Überhitzer durch indirekten Kontakt mit einströmendem Abgas aus dem Reaktor vorerwärmt und dann zur Herstellung von AlF&sub3;-Produkt in einem Fließbettreaktor verwendet, der aus wenigstens einer und vorzugsweise drei hintereinandergeschalteten Wirbelschichten bzw. Fließbetten bestand. Der Wirbelschichtreaktor wurde bei etwa 550°C betrieben, und es wurde Al&sub2;O&sub3; · 3 H&sub2;O in den Reaktor in einer Menge von etwa 1,20 t/h eingespeist, um die obengenannte Produktionsmenge hervorzubringen. Der aus dem Reaktor abgelassene Wasserdampf wurde nach Entfernung eingeschleppter Feststoffe zur Pyrohydrolyse der verbrauchten Topfauskleidung verwendet, während das erzeugte AlF&sub3; mit einem Gehalt von 85 bis 90 Gew.-% AlF&sub3; als Elektrolyt in dem System zur Aluminiumgewinnung durch elektrolytische Reduktion verwendet wurde.
Die Produktionseinheit für AlF&sub3; muß nicht kontinuierlich während des gesamten Pyrohydrolyseprozesses arbeiten; die Erzeugung von AlF&sub3; kann auch fakultativ sein. Wenn die Produktionseinheit für AlF&sub3; mit reduzierter Geschwindigkeit oder überhaupt nicht arbeitet, kann mehr oder sogar die Gesamtmenge des HF enthaltenden Abgases für die Erzeugung von hochkonzentriertem wasserfreiem HF verwendet werden. Somit ergibt das erfindungsgemäße System eine sehr erwünschte Flexibilität der Arbeitsweise.

Claims

Verfahren zur Rückgewinnung von Fluor bzw. Fluorverbindungen aus den bei der Aluminiumgewinnung durch elektrolytische Reduktion anfallenden Rückständen und Abfällen, die Kohlenstoff, Fluorid und Aluminiumverbindungen enthalten, wobei die Rückstände bzw. Abfälle in Anwesenheit von Wasserdampf und sauerstoffhaltigem Gas bei einer Temperatur von 1000 bis 1200 Grad C der Pyrohydrolyse unterworfen werden und das fluorhaltige Abgas aus der Pyrohydrolyse gekühlt und anschließend isoliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstoffgehalt der Rückstände bzw. Abfälle in einem Wirbelschichtreaktor mit Fließbett mit einem mindestens 90 Vol.-% Sauerstoff enthaltenden Gasstrom unter Erzeugung eines heißen, praktisch stickstofffreien, HF und verdampfte natriumhaltige Verbindungen enthaltenden Abgases verbrannt wird, daß in einer ausgedehnten Reaktionszone im freien Reaktorraum oberhalb des Fließbetts durch Kontaktieren des heißen Abgases mit feinverteiltem Al&sub2;O&sub3; einer Teilchengröße von 40 bis 500 µm die natriumhaltigen Dämpfe in HF und Na&sub2;O · x Al&sub2;O&sub3; überführt werden, daß das heiße 6 bis 10 Vol.-% HF enthaltende Abgas durch Direktkontakt mit einem wäßrigen Fluorwasserstoff enthaltenden Strom abgekühlt und das abgekühlte, 13 bis 16 Vol.-% HF enthaltende Abgas in einen mit Wasser zum Abstreifen betriebenen Wäscher eingeleitet wird, wobei ein Wasserdampf und Inertgas enthaltendes Abgas sowie eine wäßrige HF-Lösung mit bis zu etwa 25 Gew.-% HF gewonnen wird, die wenigstens teilweise zum Kühlen des heißen HF enthaltenden Pyrolyse-Abgases verwendet wird, und daß ein Teilstrom des direkt gekühlten HF enthaltenden Abgases vor dem Abstreifen mit Wasser abgezweigt und mit Al&sub2;O&sub3; · 3 H&sub2;O in einem Wirbelschichtreaktor zur Herstellung eines Aluminiumfluorid-Erzeugnisses mit einem AlF&sub3;-Gehalt von wenigstens 85 Gew.-% eingesetzt wird, wobei der dabei entstehende Wasserdampf in den Pyrolysereaktor zurückgeführt wird.