168156. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés fém, mint alumínium előállítására

168156 .A 13 14 lesöpri a katódfelületről, majd a fém a cellából kifolyó sófürdőből az alábbiakban leírt módon kiülepszik. Sóolvadék-fürdő be-, át- és kiáramlást hozunk létre valamennyi 19 elektródok közti térben és ez az áramlás a 40 katódfelületeken képződött alumíniumot a 19 elektródok közti terekből kisöpri a sófürdő áramlásával egyenárammal. Ez a kisöprő-hatás meggátolja azt, hogy az alumínium nagyobb cseppek vagy jelentősebb vastagságú réteg alakjában a katódfelületeken felgyűljön. Az elektródok közti tereken keresztül sófürdő-áramlás sebessége úgy szabályozható, hogy e terekben jelentős mennyiségű alumínium nem gyűlik fel. Adott berendezésben a cella konstrukciójának és az anód-katód távolságnak leginkább megfelelő gyakorlati fürdő-áramlási sebesség a műveleti feltételek megfigyelése útján határozható meg. Az egyes 19 elektródok közti terekből kilépő olvadékfürdő a 35 visszatérő-járaton át felfelé szállítódik. Ezt a szállítást előnyösen a képződő és az elektródok közötti térből a sófürdővel egyező irányban haladó, a 35 járatban felfelé szálló klór végzi. Ez a klór-áramlás indukálja a szelektíven irányított sófürdő-áramlást az elektródok közti tereken át. A 35 járatban felfelé áramló sófürdő a 14 anód feletti 7 tartályba jut, ahol a fürdőből a klór a 12 csonkon át kiszellőztethető és a sófürdő alumínium-tartalma all csonkon át pótolható. Noha a fürdő a 35 járatban felfelé áramlik, a 19 elektródok közti terekből kihordott alumíniumnak ezzel ellenáramban módja van kiülepedni. Meglepő módon az alumínium túlnyomó része ily módon ki is ülepszik anélkül, hogy az egyszer termelődött fém újraklórozódása bekövetkezne. Az alumínium egy kis részét a fürdő esetleg felfelé szállíthatja s az így a fürdővel együtt újra recirkulál. A kiülepedő alumínium a 16 katód alatti 4 üregben gyűlik össze és onnan kívánság szerint lecsapolható. Az olvadt alumínium cellából történő eltávolításának egy gyakorlati módja abban áll, hogy azt a 10 csonkon és 30 betápláló járaton a 4 üregbe bevezetett vákuum-szippantócsövön át csapoljuk le. Ezekután belátható, hogy az anódfelületek alsó részének harántirányú és kerületmenti járatai (hornyai) nemcsak azt biztosítják, hogy jelentősebb mennyiségű klór gyűljön fel a 41 anódfelületek legalsó pontjain, de a klórt szelektíven és egyirányban is vezetik és ezzel megakadályozzák, illetve minimálisra csökkentik annak a 30 betápláló-járatba történő visszaáramlását. A 35 „gázlift"járat felé irányuló szelektív klór-áramlás természetesen sima anódfelülettel is biztosítható különféle módszerekkel, így pl. a betápláló vezeték időszakos fojtásával. A találmány alumíniumra alkalmazott változatában - mint fentiekből kitűnik - olyan eljárást és berendezést szolgáltat, melynél a fejlődő oxigén az anódszenet nem fogyasztja, melynél alacsonyabb az üzemi hőfok mint a Hali-eljárásnál és nagy az elektromos-energia-hatásfok. Ezt a cellakonstrukció és a műveleti körülmények teszik lehetővé, melyek kis cella-ellenállást és minimális mértékű alumínium újraklórozódást biztosítanak. Ily módon a találmány jelentős műszaki haladást biztosít alumínium alumíniumkloridból történő gazdaságos előállítására. Mint már jeleztük, a találmány egyéb fémek és j ötvözetek előállítására is használható. A fentiekben részletesen leírt cella és eljárás magnézium termelésére is használható. Ebben az esetben a sófürdő magnéziumkloridnál magasabb bomlási potenciálú halogenid olvadékban oldott magnéziumklorid le-10 het. Megfelelő, kis fajsúlyú fürdő-összetétel a következő: legalább 80 súly% - előnyösen 85 súly% - lítiumklorid és legalább 1,5 súly% — előnyösen 15 súly% — magnéziumklorid. Ebből a fürdőből ugyanazzal az eljárással amit a fentiekben 15 alumínium termelésére írtunk le, magnéziumfém termelhető. Ha kis mennyiségű aluminiumklorid is jelen van, akkor a termelt fém alumíniumot is tartalmazhat. 201 A kilépő gáz visszatáplálása és regenerálása Az 5. ábra vázlatosan szemlélteti a javított visszatáplálási és regenerálási eljárás műveleti sorrendjét. Az alumíniumot az 50. cellában olvadt 2J alkálifém- vagy alkáliföldfémkloridokban vagy azok keverékében oldott alumíniumklorid elektrolízisével termeljük. Az 50 cella üzemhőmérséklete 700 C° körül van. A cella üzemelése során az alumíniumot olvadt állapotban az 51, nyíllal jelzett helyen 3Q távolítjuk el, a gáz alakú távozó termékek pedig — melyek főként klórt, kis mennyiségű nitrogént, elektrolitból származó alkálifémkloridot és/vagy alkáliföldfémkloridot valamint alumíniumkloridot tartalmaznak az 52, nyíllal jelzett helyen lépnek ki. 35 A távozó termék összetétele pl.: kb. 91,5% klór, 1,8% nitrogén, 4,8% alkálifém- és/vagy alkáliföldfémklorid, 1,9% aluminiumklorid, valamint nyomokban oxigén. Az alkálifém- és/vagy alkáliföldfémkloridok gáz alakban vagy füst alakjában (igen 40 finom méretű, szilárd szemcsék alakjában) vannak jelen. Az 50 cellából való távozás után a fenti összetételű, kb. 700 C°-os gázt - előnyösen egy 53 hőcserélőn történő átáramoltatással — lehűtjük egy 45 előre meghatározott hőfok-értékre, mely elég alacsony ahhoz, hogy a gázból az alkálifém- és/vagy alkáliföldfémklorid-alumíniumklorid vegyületek szelektíven kondenzálódjanak anélkül, hogy az alumíniumklorid-tartalom jelentős mértékben kon-50 denzálódna vagy lecsapódna. A távozó gáz a hőcserélőben kb. 150—200C°-ra hűthető, miközben fenti anyagok apró cseppek vagy köd alakjában kondenzálhatok. A lehűtött, kilépő gázt azután 54 vezetéken keresztül egy 55 ködmente-55 sítőbe vezetjük, ahol a kondenzálódott alkálifémés/vagy alkáliföldfémklorid-alumíniumklorid vegyületek cseppecskéi koagulálnak, majd azokat elválasztjuk a gáztól. A koagulált folyadékot - amelynek összemnnyisége normál viszonyok (1 atmosz-60 féra nyomás és 25 C° hőmérséklet) között kb. 0,16—3,2 kg/m3

-re tehető- és a benne oldott alumíniumkloridot az 57 vezetéken keresztül közvetlenül visszavezetjük az 50 elektrolizáló cellába, hogy a veszteségbe ment anyagokat folytonosan 65 pótoljuk. /