170773. lajstromszámú szabadalom • Eljárás könnyűfém, így alumínium vagy magnézium elektrolízissel történő előállítására
MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS Bejelentés napja: 1972. IX. 7. (AU—347) Amerikai Egyesült Államok elsőbbségei: 1971. IX. 8. (178.650 és 178.611 sz.), 1971. IX. 9. (178.895, 178.864 és 178.898 sz.) Közzététel napja: 1977. IV. 28. Megjelent: 1978. III. 31. 170773 Nemzetközi osztályozás: C 25 C 3/06 Feltalálók: Dell Manuel Benjamin vegyészmérnök, Pittsburgh, Haupin Warren Emerson elektrokémikus, Lower Burrell, Russell Allen Stevenson vegyész, New Kensington, Jacobs Stanley Carlton vegyészmérnök, Schoener Ronald Carl vegyészmérnök, Lower Burrell, Racunas Bernard John vegyészmérnök, New Kensington, Pennsylvania, Amerikai Egyesült Államok Tulajdonos: Aluminum Company of America, Pittsburgh, Amerikai Egyesült Álla' mok Eljárás könnyűfém, így alumínium vagy magnézium elektrolízissel történő előállítására A találmány fémnek, mint alumíniumnak valamely olvadék-oldószerben oldott fémkloridból elektrolízissel történő előállítási eljárására vonatkozik, és abban áll, hogy a klorid-oldószerfürdőt olyan cellában elektrolizáljuk, mely legalább egy anódból, adott esetben legalább egy közbenső bipoláris elektródból és legalább egy katódból áll, mimellett bipoláris elektródból és legalább egy katódból áll, mimellett nevezett elektródok egymástól adott távolságra vannak elhelyezve, és így elektródák közötti ter(ek)et alakítanak ki, mely(ek)en keresztül a fürdő szelektíven megválasztott irányban áramlik. A találmány egyéb fémek, így magnézium, cink vagy ólom előállítására is használható, de különösen alumínium előállítására alkalmazható. Az alumínium ipari előállítása jelenleg úgy történik, hogy valamely — lényegileg nátriumfloridból, alumíniumfluoridból és kalciumfluoridból álló — fémhalogenid-olvadékban oldott timföldet mint fürdőt elektrolizálunk. Ennél az általában Hali-féle eljárásként ismert módszernél szénanódokat használnak, melyeket az anódfelületen képződő oxigén fokozatosan elfogyaszt, így a művelet velejárója egy jelentős gazdasági veszteség. A fürdőt 900 C° feletti hőfokon tartják. Az energiahatásfokot az a gyakorlati szükségszerűség korlátozza, hogy az anód és katód között legalább 31,7 mm távolságot kell betartani (ez alatt a szén-anód és az alatta levő, tényleges katódfelületet szolgáltató alumínium-olvadék közötti távolság értendő) abból a célból, hogy csökkentsük az időnkénti zárlatokat, és az alumíniumréteg mágneses mezők indukálta hullámzása következtében fellépő áramhatásfok-veszteséget. A találmány különösen alumíniumklorid nyersanyagalapú alumínium-előállításra vonatkozik. Mivel az alu-5 míniumklorid jelentősen alacsonyabb hőfokon elektrolizálható mint a timföld, ezért a találmány szerinti eljárás kiküszöböli a konvencionális Hali-féle eljárás két gazdasági korlátját. Noha az alumínium elektrolitikus redukciójánál az alumíniumkloridnak mint nyersanyag-10 nak használatával járó ezen előnyöket régóta felismerték, az ipari realizálás számos egyéb, megoldatlan probléma miatt eddig nem sikerült. Az alumínium alumíniumklorid elektrolízise útján, iparilag életképes eljárással történő termelése megoldan-15 dó problémái közé tartozik a nagy energia-hatásfoknak aránylag nagy áram-hatásfok és aránylag kis feszültség melletti biztosítása anélkül, hogy a képződő klór és alumínium utóreakciója a gazdaságosságot rontaná. A szakemberek már korábban felismerték egyes, 20 fentiekben említett előnyök elérésének lehetőségét bipoláris elektródok használata útján. Általában azonban függőleges elrendezésű vagy bizonyos szög alatt fekvő bipoláris elektródokat javasoltak azért, hogy a katódfelületeken képződő fém gravitációsan tudjon a cellák 25 elektródák közötti terében leülepedni, az anódfelületeken képződő klór pedig az elektródák közötti térből felfelé — vagyis az ülepedő alumíniummal ellenáramban — tudjon távozni. A találmány tárgya közelebbről meghatározva eljárás 30 fémek, főként alumínium vagy magnézium elektroliti-170773 1
