165874. lajstromszámú szabadalom • Eljárás aluminium előállítására sóolvadékban oldott aluminiumklorid elektrolizisével

MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG SZABADALMI LEÍRÁS 165874 •É Bejelentés napja: 1972. X. 16. (AU-289) Amerikai Egyesült Államok-beli elsőbbsége: 1971. X. 26. (192,653) Közzététel napja: 1974. VII. 27. Megjelent: 1976. II. 28. Nemzetközi osztályozás: C 22 d 3/12 A. J Bejelentés napja: 1972. X. 16. (AU-289) Amerikai Egyesült Államok-beli elsőbbsége: 1971. X. 26. (192,653) Közzététel napja: 1974. VII. 27. Megjelent: 1976. II. 28. T ORSZÁGOS ALALMANY HIVATAL I Bejelentés napja: 1972. X. 16. (AU-289) Amerikai Egyesült Államok-beli elsőbbsége: 1971. X. 26. (192,653) Közzététel napja: 1974. VII. 27. Megjelent: 1976. II. 28. Feltalálók: Rüssel Allen Stevenson vegyész, New Kensington, Knapp Lester Le Roy mérnök, Maryvüle, Haupin Warren Emerson elektrokémikus, Lower Burrel, Amerikai Egyesült Államok Tulajdonos: Aluminum Company of America, Pittsburgh (Pennsylvania), Amerikai Egyesült Államok Eljárás alumínium előállítására sóolvadékban oldott alumíniumklorid elektrolízisével 1 A találmány alumíniumnak sóolvadékban oldott alumíniumklorid elektrolízisével történő előállítására vonatkozik. Az alumínium előállításának szokásos ipari módszere több mint 80 éve a jól ismert Hall—Heroult féle eljárás, amelynek során alumíniumoxidot oldanak fluorid fürdőben (főleg kriolitban) és azt elektrolitikusan redukálják. Alumíniumnak sóolvadékban oldott alumíniumkloridból történő előállítását, ahol a sóolvadék olyan egy vagy több halogenidből áll, amelyek bomlásipotenciálja magasabb, mint az alumíniumkloridé (pl. alkálifém halogenidek vagy alkáliföldfém halogenidek) leírták az irodalomban: Z. für Elektrochemie, Vol. 54, pp. 210-25., 1 296 575, 1 854 684, 2 919 234, 3 103 742 U. S. szabadalmi leiratok és az 502 977 kanadai szabadalmi leirat. Bár az alumínium elektrolízissel való előállítása alumíniumkloridból nyújt bizonyos előnyöket a Hall-Heroult eljárással szemben, mint például az alacsonyabb üzemi hőmérsékletet, az alumíniumoxid elektrolízisénél keletkező oxigén okozta szénelektród elhasználódás elkerülését, ezen előnyök hatását azonban több hátrány annyira lerontja, hogy az alumíniumkloridból való elektrolízises alumíniumelőállítást az ipar nem vezette be. A legnagyobb probléma, amely lehetetlenné tette az olvadt sókban oldott alumíniumklorid folyamatos, iparilag gazdaságos elektrolízisét az alumínium olvadáspontja feletti hőmérsékleten a különféle fémoxidok mint alumíniumoxid, szilíciumoxid, titánoxid stb. jelenléte az olvadt elektrolitban. A fürdőben levő fémoxidok, különösen a fel nem oldódott fémoxidok okozzák a finoman elosztott folyadék és szilárd részecskékből 5 álló viszkózus réteg képződését a cella katódjain. Az előbb említett réteg - amit a továbbiakban iszapnak nevezünk - megakadályozza vagy gátolja az elektrolit fürdőnek a katódhoz jutását, aminek az az eredménye, hogy az alumíniumklorid 10 kifogyása miatt az iszaprétegben az elektrolízis során az iszapban levő olvadék hígító elektrolitikusan bomlik, ami az alumínium előállításnál alkalmazott elektromos áram hatásfokának csökkenésével jár. Az iszapréteg zavarja az elektrolit 15 fürdő cirkulációját is, ami további elektromos energiaveszteséggel jár. Továbbá, ha a fürdő alkálihalogenidet vagy földalkáli halogenidet tartalmaz az alumíniumklorid hígítójaként az ilyen sók elektrolízisénél képződő alkáli és alkáliföldfémek 20 megtámadják a ceÜa szén katódját, ami a katódok repedezéséhez és szétbomlásához vezet, ami az anód-katód távolság és a fenntartási költségek növekedésével jár és szén részecskéket juttat«az elektrolitba, ami hozzájárul az iszap képződéséhez 25 a katódon. A fürdőben levő fémoxidok okozta katódon létrejövő iszapképződés problémáját tovább nehezíti az a tény, hogy általában minél kisebb az alumíniumklorid koncentrációja a fürdőben, annál 30 jobb az elektromos vezetőképesség. A fürdő 165874