199576. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alumínium elektrolizáló fürdő mólarányának beállítására és a fürdő veszteségeinek pótlására
HU 199576 A 2 A találmány tárgya új eljárás alumínium elektrolizáló fürdő mólarányának beállítására, valamint kívánt esetben a fürdő veszteségeinek pótlására. Mint ismeretes, az alumínium elektrolitikus előállítása során az olvadt elektrolitból különböző okok következtében veszteségek adódnak. A veszteség kémiai összetétele nem egyezik meg az elektrolitéval. Ezért az elektrolitnak nemcsak a mennyisége csökken, hanem összetétele is megváltozik az elektrolízis folyamán. Nevezetesen növekszik az elektrolitban lévő nátrium-fluorid és alumínium-fluorid egymáshoz viszonyított moláris mennyisége, a fürdő mólarányának nevezett viszonyszám. A fürdő pótlása közben tehát egyúttal a mólarány változást is korrigálni kell. Az alumínium elektrolizáló fürdő pótlására és mólarányának beállítására ismert módon úgy járnak el, hogy az elektrolizáló fürdőbe kisebb részben kriolitot (Na3AlF6), nagyobb részben alumínium-fluoridot (A!F3) adagolnak (Dr. Köves Elemér: Alumínium kézikönyv, Műszaki Könyvkiadó Bp. 1984, 65. old.) Modernebb alumíniumkohókban a gázalakú veszteségeket felfogják és megfelelően feldolgozva visszajuttatják az elektrolizáló kádakba. Ezekben az üzemekben már csak a fürdő mólarányának beállításáról kell gondoskodni. Evégett alumínium-fluoridot adagolnak az elektrolizáló kádakba. (Dr. Köves Elemér: Alumínium kézikönyv, Műszaki Könyvkiadó Bp. 1984, 70. old.) Esetenként sikerült a veszteségeket olyan jó hatásfokkal visszaforgatni, hogy a mólarány-korrekcióra bejuttatott alumínium-fluorid a nyersanyagok megfelelő komponenseivel, elsősorban a timföld nátrium-tartalmával reagálva már fölösleges többletfürdő termelést eredményezett. Az aluminium-íluorid adagolása során a mólarányváltozás soha nem éri el a fürdő mennyisége és összetétele alapján számítható értéket, ezért ezt a vegyületet fölöslegben kell adagolni. Az alumínium-fluorid, mint ismeretes, szublimáló vegyület. Szublimációja 670°C körül válik jelentőssé, tenziója 1260°C-on éri el az 1 atmoszférát. Ebből következik az előbb ismertetett eljárás hátránya, nevezetesen az, hogy ha a mintegy 960°C hőmérsékletű alumínium elektrolizáló fürdőbe alumínium-fluoridot adagolnak, a hirtelen hőhatásra bekövetkező szublimáció folytán elvész a beadagolt alumíniumfluoridnak esetenként mintegy 50%-a. A nagymérvű veszteséghez hozzájárul az is, hogy az elektrolit rosszul nedvesíti az alumínium-fluoridot, így az nehezen jut a fürdő felszíne alá. Ez a veszteség nemcsak üzemgazdasági, hanem környezetvédelmi szempontból is kerülendő, tudvalevő ugyanis, hogy a fluortartalmú vegyületek rendkívül ártalmas levegőszennyezők. Az alumínium elektrolizáló fürdő mólarány-változást is korrigáló pótlására elvileg 1 2 felhasználhatók az olyan, nátriumot, alumíniumot és fluort tartalmazó anyagok, amelyek összetételéből a célnak megfelelő NaF:AlF3 mólarány adódik. Ilyen anyag például az 5NaF.3AlF3 képletnek vagy a Na5Al3Fu öszszegképletnek megfelelő chiolit, melyet kémiai úton állítanak elő nátrium-fluorid és alumínium-fluorid vizes oldatából. A gyakorlati tapasztalatok szerint azonban ez sem alkalmazható eredményesen, mert az elektrolizáló kádba való betáplálásakor igen jelentős a porzási veszteség, és az előállítás folytán a termékben lévő szabad A1F3 ezúttal is jórészt elszublimál. A találmány célja, hogy olyan eljárást biztosítson, amely lehetővé teszi az alumínium elektrolizáló fürdő mólarányának beállítását és kívánt esetben a fürdő veszteségeinek pótlását az e célra felhasznált alumínium-fluorid lehető legcsekélyebb veszteségével. A kitűzött cél elérése érdekében megkíséreltük a kívánt összetételű adalékanyagot nátrium-fluorid vagy azt tartalmazó, az elektrolízisben egyébként is használatos anyagok és alumínium-fluorid összeolvasztásával előállítani. kiindulva abból, hogy a NaF-AlF3 rendszerben ismeretesek olyan eutektikumok, illetve vegyületek, melyek várhatóan a termikus bomlás és az ebből következő veszteség nélkül táplálhatok be az elektrolizáló kádba. Ilyenekről olvashatunk például Varga József, Polinszkí Károly: Kémiai technológia c. könyve (Tankönyvkiadó Bp. 1953) II. kötetének 92—95. oldalán. Vizsgálataink során azt tapasztaltuk, hogy ha az alumínium-fluoridot az előállítani kívánt adalék egyéb komponenseivel együtt melegítjük, a szublimáció gyakorlati szempontból jelentéktelenre csökken, és e vegyület az egyéb komponensekkel tetszés szerinti arányban összeolvasztható. Az így kapott olvadék már bejuttatható az elektrolizáló fürdőbe porzási veszteség és szublimációs alumínium-fluorid veszteség nélkül. E felismerés alapján a találmány szerint oly módon járunk el, hogy alumínium-fluoridot és legalább egy, az alumínium-elektrolízisben alkalmazható, nátriúmot és fluort tartalmazó anyagot az elektrolizáló fürdő mindenkori NaF/AlF3 mólarányánál kisebb NaF/AlF3 mólarányú olvadékban vagy adott esetben az olvadék lehűtése és a megszilárdult termék felaprítása után az alumín!um elektrolizáló fürdőbe juttatjuk. Az alumínium-fluoridot előnyösen nátrium -fluoriddal vagy kriolittal olvasztjuk össze, de összeolvaszthatjuk magával a fürdőt képező elektrolittal, illetve a felsoroltak keverékeivel is. Ha reagensként legalább részben az elektrolizáló fürdő anyagát használjuk, akkor ahhoz az előnyhöz jutunk, hogy a fürdőpótlás során csökkenthetjük vagy elkerülhetjük a gazdasági szempontból hátrányos többletfürdő termelést. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
