177164. lajstromszámú szabadalom • Eljárás aluminiumötvözetek tisztítására
5 177164 6 az jellemző, hogy nem-áteresztő vagy átjárhatatlan olvadt alumínium vagy ötvöző alkotói számára akkor, ha nem megy át elektromos áram a cellán, de áteresztő az elektrolitként használt olvadt só számára. A pórusméret a hőmennyiségtől, az olvadt alumínium hőmérsékletétől és a pórusos anyag nedvesíthetőségétől függően változhat. Az alkalmazott elektrolit, valamint az ötvöző alkotók ugyancsak hatással lehetnek a pórusméretre, amely átjárhatatlan vagy áthatolhatatlan az olvadt alumínium és ötvöző alkotói számára, ha elektromos áram nem halad át a cellán. Bizonyos esetekben a fent megadott pórustartománynál nagyobb maximális pórusátmérővel vagy átlagos pórusátmérővel rendelkező pórusos anyagok is használhatók a találmány szerinti eljárásnál és berendezésnél, ha nem átjárhatók az olvadt alumínium számára. A 24 elektrolit nagyon fontos a találmány szempontjából. Az elektrolit alumíniumfluorid vagy -klorid lehet vagy a lítium-, kálium-, nátr! ím- és magnéziumhalogenidek közül kerülhet ki. Az előnyös elektrolit az alumíniumfluorid, a lítiumklorid és a káliumklorid. A lítiumklorid használata lehetővé teszi nagy áramsűrűségek alkalmazását anélkül, hogy hátráltatná a cella működését, amelyet az elektrolitban kialakult ellenállás következtében létrejött hőfejlődés okoz. A káliumklorid elősegíti a katódon levált 26 tisztított alumínium tömörülését. Abban az esetben, ha káliumklorid nélkül használunk lítiumkloridot, akkor a levált ' alumínium osztott részecskék alakjában marad, ez pedig megnehezíti a cellából való kinyerését. Az elektrolit 5—95 súly% LiCl, 4—70 súly% KC1 és 1—25 súly% AIF3 összetétellel rendelkezhet. Előnyösen az elektrolit 38—90 súly% LiCl-ból, 8—50súly% KCl-ből és 2-12 súly% AlF3-ból áll. AICI3 vagy MgCl2 is használható A1F3 helyett. NaCl alkalmazható KC1 helyett és LiF használható LiCl helyett, de kedvezőtlenebb hatásfokkal. A fenti sók kombinálására szintén van lehetőség, de ugyancsak kisebb hatásfok érhető el. Az elektrolit hőmérséklete befolyásolja az eljárás gazdaságosságát. Abban az esetben, ha az elektrolit hőmérséklete nagyon alacsony, akkor a tisztított alumínium nehezen gyűjthető össze. Az alacsony hőmérséklet azzal a következménnyel is járhat, hogy kicsi lesz az elektrolit vezetőképessége és ennek következtében rossz lesz a cella teljesítőképessége. Túlságosan magas hőmérsékletek esetén csökkenhet az anód és a katód hasznos élettartama. A magas hőmérséklet a só elpárolgását is : okozhatja. A hőmérséklet általában 675 °C-tól 925 °C-ig terjedő tartományban van, az előnyös hőmérséklettartomány pedig 700 °C-tól 850 °C-ig terjed. A találmány szerinti eljárás során a cella nagy áramsűrűségek mellett működhet, amelynek < eredményeképpen nagy hozamokkal kapunk tisztított alumíniumot. A cella nagy áramsűrűségek mellett működhet anélkül, hogy az elektrolitban nagy ellenállás vagy nem kívánt hőfejlődés jönne létre, amely újabb nehézségeket vonna maga után. A f cella 1—5 Volt feszültségen és 0,21—3,22 amper/ /cm2, vagy bizonyos esetekben nagyobb áramsűrűség mellett üzemel. Az előnyös feszültségtartomány 1,5—4,5 Volt, a legkisebb áramsűrűség pedig 5 0,21 amper/cm2-nél nem lehet kisebb, előnyösen legalább 0,32 amper/cm2-nek kell lennie. Az elektrolizáló cella üzemeltetésénél - 24 olvadt elektrolitot viszünk a 20 tartályba és azt előnyösen 10 700—850 °C hőmérsékleten tartjuk. A 30 tartályba olvadt alumíniumötvözetet teszünk, majd elektromos áramot vezetünk az anódtól a katódhoz és az elektrolit segítségével alumíniumot szállítunk a pórusos szénen keresztül a katódhoz, ahol az le- 15 válik és összegyűlik. A pórusos fal útját állja az ötvöző alkotóknak, így a szilíciumnak és a vasnak, valamint más származékoknak, ily módon megelőzzük azt, hogy a tisztított alumínium szennyeződjék ilyen körülmények között. Abban az esetben, ha a 20 30 tartály valamely vezető, pórusos anyagból készült, a 26 tisztított alumínium nem tud összetömörülni a 20 tartályban mindaddig, ameddig érintkezésben van a 30 tartállyal, mert rövidre zárja a cellát. 25 A szakember előtt ismert az, hogy számos, az 1. ábrán bemutatott, anódtartály helyezhető el a 20 tartályban, amely kátédként szolgál, vagy azon kívül, a cella teljesítményének a növelése érdeké- 30 ben. Természetesen más áteresztő membránt tartalmazó szerkezetek is létezhetnek, így például a 20 tartály valamely nem-vezető anyagból készülhet és a pórusos anyag úgy lehet elhelyezve, hogy megosztja a tartályt oly módon, hogy egyik része a 32 35 szennyezett, olvadt alumíniumot, míg a másik része az elektrolitot tartalmazza. Az ; alumínium úgy is tisztítható, hogy egy anódot helyezünk a szennyezett alumíniumba, egy katódot pedig az elektrolitba és elektromos áramot vezetünk a kettő között. 40 A 2. ábra az elektrolizáló cella egy más változatát mutatja be, amely folyamatos üzemben dolgozik. A 10’ cella egy 20’ külső tartályt foglal magában, amely a 26 tisztított alumíniumnak és a 45 24 olvadt elektrolitnak ellenálló anyagból készült. A cella egy 30’ második tartállyal is rendelkezik, amely egy az olvadt formában levő 32 alumíniumötvözet befogadására szolgáló edény. A cella egy 22 katóddal van ellátva, amely benyúlik a 24 50 elektrolitba. A 22 katód alatt egy 23 gyűjtőedény van elhelyezve a kicsapódott vagy a katódon levált 26 tisztított alumínium felfogására. A 23 gyűjtőtartály egy 27 kivezetővel van ellátva, amelyen keresztül tisztított alumíniumot távolíthatunk el fo- 55 lyamatosan, lényegében a 22 katódon történő leválással azonos sebességgel. A 2. ábrán bemutatott berendezésnél a 30’ tartály 29 oldala a cella anódjaként szolgál. A találmány szerinti berendezés cellájában az 50 anód és a katód közötti „x” távolságot (2. ábra) gondosan szabályozni kell annak érdekében, hogy a feszültségesést a legkisebbre lehessen csökkenteni a cellában. A katód és az anód közötti „x” távolság nem lehet nagyobb 2,54 cm-nél, előnyösen >5 1,27 cm-nél. 3
