154227. lajstromszámú szabadalom • Alumínium és alumíniumötvözetek előállítása alumíniumkloridból
5 kai magasabbnak kell lennie az olvadékkatód sűrűségénél, illetve olvadáspontjánál. A magnéziumkloridot alacsony bontási feszültsége miatt egymagában vagy más alkálifémés/vagy alkáliföldfém-halogenidekkel keverve 5 alkalmazhatjuk. Ritka földfémhalogenidek redukálószerként alkálifém- és/vagy alkáliföldfémhalogenidekkel együtt, magnézium-halogenidek távollétében alkalmazhatók. Lítiumklorid és kalciumklorid redukálószerekként egymaguk- 10 ban vagy egymással keverve használhatók. A találmány szerinti elektrolithoz tulajdonságainak változtatása és javítása céljából más alkálifém- vagy alkáliföldfémhalogenideket — kiváltképpen fluoridokat — is adhatunk, ha azok a fenti követelményeknek megfelelnek és az összetevők egymásban kölcsönösen oldódnak. Mint említettük a fémes redukálószert (pl. magnéziumot) egy másik, az elektrolizáló cellától elkülönített reaktorkamrába átvisszük, ahol a fémes redukálószer és az alumíniumkloridgőzök reakciója bekövetkezik. Ez az elrendezés lehetővé teszi, hogy a redukálószer mennyiségét azon a szinten tartsuk, mely a reakció kellő fokban történő lefolyását biztosítja. Kísérleti úton meglepő módon azt találtuk, hogy az alumíniumkloridgőzök egy alumínium-magnéziumötvözet magnézium-tartalmát igen alacsony értékig (pl. 0,005%-ig) jó hatásfokkal redukálják. A magnéziumklorid fenti reakció mellékterméke, mely külön fázisként gyűlik össze mielőtt az elektrolizáló cellába átvisszük. Kísérleteink kimutatták, hogy az alumíniumklorid magnéziumklorid-olvadékban való oldódása az alkalmazott hőmérséklethatárok között meglepően alacsony. A találmány szerinti eljárás normál lefolyása esetében ennélfogva az elektrolizáló cellába átvitt magnéziumklorid alumíniumkloridot egyáltalában nem, vagy csak kis mennyiségben tartalmaz, még abban az esetben is, ha az alumíniumklorid gőzöket feleslegben alkalmaztuk. Az alumíniumklorid mennyisége tehát, amely az elektrolizáló cellába kerülhet viszonylag csekély, s ezzel nemcsak az alumíniumkloridnak az elektrolizáló cellában előálló veszteségét kerüljük el nagymértékben, hanem a halogenid-melléktermék szennyeződését és az alumíniumkloridnak az anódra kifejtett korrózióját is megakadályozzuk, vagy elhanyagolható fokra csökkentjük. A találmány szerinti eljárás sikeres kivitelezése céljából ezért az elektrolizáló áramot és a bevezetett alumíniumkloridgőzök mennyiségét nem kell állandóan és pontosan összehangolni. Megjegyezzük, hogy célszerű olyan fémes redukálószer használata, amelynek alumíniumkloriddal való reakciója olyan kloridot eredményez, amely az alkalmazott hőmérsékleten az alumíniumkloridot egyáltalán nem, vagy csak kismértékben oldja. Ez legjobban az alkáliföldfémek csoportjába tartozó redukálószerekkel vagy lítiummal érhető el. A lítiumon kívül 6 a többi alkálifém kloridja az alumíniumkloriddal kettős sót alkot, mely az alkalmazott hőmérsékleten bizonyos fokig állandó marad. Az elektrolit ennélfogva előnyösen alkáliföldfémek csoportjába tartozó kloridokat vagy lítiumot tartalmaz, amelyek az elektrolízis folyamán bomlékony komponensek, még abban az esetben is, ha másokkal vannak keverve. Az eljárás további előnye a magnézium, kalcium, lítium és a ritka földfémek alumíniumötvözetekben való jó oldhatósága az alkalmazott hőmérsékleten. Ennek eredményeképpen azoknak a fémeknek a mennyisége, amelyek a sóolvadékfürdőben oldódnak csökken, mint ahogy csökken a katódra gyakorolt kémiai hatásuk, s ennek végső eredménye az, hogy az áram* jobb kihasználását és alacsonyabb bontási feszültséget tesznek lehetővé, mint abban az esetben, ha az alumíniumolvadékban rosszul oldódó fém, 20 pl- a nátrium válik ki a katódon. A találmány szerinti eljárás során a sóolvadék összetétele előnyösen a következő: a) magnéziumklorid önmagában, vagy alkálifém- és/vagy alkáliföldfémhalogenidekkel kever-25 ve, vagy b) kalciumklorid és/vagy lítiumklorid önmagukban, vagy magnéziumkloriddal vagy egymással keverve. 20 Ezt az olvadékot elektrolizáló cellában elektrolizáljuk, függő grafit- vagy szén-anódot és alumínium- vagy alumíniumötvözetolvadék-katódot használva. A folyékony fázisok relatív sűrűségének olyannak kell lenni, hogy az olvaog dék-katód az elektrolizáló cella alján, mint külön fázis helyezkedjék el. Ilyen feltételek mellett az anódon nagy tisztasági fokú klór fejlődik és az ennek megfelelő mennyiségű redukálószer az alumínium-katódban oldódik. 40 Az alumíniumot és az ily módon keletkező redukáló fémet egy másik, elkülönített kamrába visszük át, ahol a fémet alumíniumkloridgázzal nagy, de nem feltétlenül 100%-os hatásfokkal reagáltatjuk. Az így keletkező klorid-mellékterméket, mely elhanyagolhatóan kismennyiségű alumíniumkloridot tartalmaz, a sóolvadék-fázis legelőnyösebb összetételének fenntartása céljából az elektrolizáló cellába átviszszük. A redukálószerben leredukálódott alumíniumot vagy alumíniumötvözetet erre a célra szolgáló gyűjtőberendezésben gyűjtjük össze. Ennek az alumíniumnak vagy alumíniumötvözetnek egy részét az elektrolizáló cellába visszavisszük, hogy a katódfém továbbra is a cella alján maradjon. A fennmaradó alumínium vagy alumíniumötvözet képviseli a tényleges termelést, melyből a továbbiak során megfelelő mennyiségű alumíniumkloriddal kezelve a kívánt mennyiségű redukálószer eltávolíthatjuk, 60 s az alumíniumot vagy alumíniumötvözetet tetszés szerint kiüríthetjük. Az elektrolízist és a redukciós folyamatot szükség szerint 10—100 C°-kal az elektrolit, a katódfém vagy a redukálószer klorid-sójának ,_ olvadáspontja felett hajtjuk végre, attól füg-3
