154227. lajstromszámú szabadalom • Alumínium és alumíniumötvözetek előállítása alumíniumkloridból

154227 11 12 A 11 elektrolizáló cellában van egy 39 válaszfal, mely a cellának a 13 reaktorkamrához közelebb eső végétől csaknem a 11 cella szembenlevő végéig ér. A 39 elválasztófal 40 csatornát alakít ki önmaga és 11 cellának a csatornával határos fala között. A 36 visszavezető csatorna á 40 csatorna egyik végéhez a 7 katódfém szintje feletti szinten csatlakozik, s így a 15 sóolvadék elektrolittal van összekötve. A 40 csatorna másik vége a 11 elektrolizáló cellához csatlakozik. A folyamat szemléltetésére a cellát 7 alumínium- vagy alumíniumötvözet-olvadékkal megtöltjük, olyan mennyiségben, hogy az a 11 elektrolizáló cella alját ellepje és a 4 szénbéléssel jó elektromos kontaktust képezzen. Ezután elegendő mennyiségű 15 olvadék-elektrolitot töltünk a cellába, hogy az a 16, 17 anódok alsó részét ellepje. Mint említettük az olvadék-elektrolit alkáliföldfém- és/vagy alkálifémhalogenidekből állhat, s előnyösen magnéziumkloridot tartalmaz. Az egyenáramú áramforrást a cellára kapcsoljuk és a 15 elektrolit elektrolízisét a 11 elektrolizáló cellában megkezdjük, melynek során a fémes redukálószer (pl. magnézium) a 7 katódrétegben kiválik és az alumíniumolvadékban oldatba megy. Tetszés szerinti ideig tartó elektrolízis után a 26, 2:8 visszacirkuláló szivattyút megindítjuk és ha a fémolvadék a 13 reaktor kamrába visszacirkulált, a 32 fővezetéken, a 33 permetező- és a 34 elágazó csöveken át a 31 fémkádba alumíniumkloridgőzöket vezetünk be. Az alumíniumklorid nyomását a 32 fővezetékben állandó csekély pozitív értéken tartjuk. Ez a nyomás az alumíniumklorid gőzöket arra kényszeríti, hogy a 13 reaktorkamrába nyomuljanak és csekély feleslegben a 31 fémkádon átbuborokoljanak, addig amíg a 13 reaktorkamra gázterében kialakuló nyomás a gőzök beáramlását megakadályozza. Ha ez a nyomás a 30 kaszkádon át újonnan érkező fém és a gáztérben levő alumíniumklorid reakciója következtében csökken, akkor a 32 fővezetékből több alumíniumklorid jut a kamrába. A fémes redukálószer az alumíniumkloridot redukálja, miáltal alumínium és a redukálószer kloridja (pl. magnéziumklorid) képződik. Az alumíniumkloridgőzök nagyobb része a 31 kádban az olvadékötvözeten keresztül buborékolva a redukáló fémmel reagál. Egy kisebb része a kádból elszökik és a 30 kaszkádon a redukáló fémmel történő felületi reakció következtében felhasználódik. így az alumíniumklorid gőzöknek a 32 fővezetéken át történő bevezetése automatikus, olyan ütemben ahogy azokat az elektrolízis során visszacirkuláló fémben oldódó redukálószer elfogyasztja. Ilyen körülmények között a 31 kádban levő fém felületét vékony rétegben sóolvadék boríthatja, amely az alumíniumklorid/redukálószer reakciójából származik, és amely réteg a fémfelület és a 31 kádból elszökő felesleges alumíniumklorid között a további gyors reakciót igyekszik megakadályozni, s ezért a 30 kaszkád feladata, hogy a felesleges alumíniumklorid lekötésére elegendő szabad fémfelületet biztosítson. Az alumínium- és alumíniumötvözet-olvadék a redukciós folyamat során keletkezett sóolvadékkal együtt a 10 gáton átfolyik, majd a 36 visszavezető csatornán és a 40 csatornán át mindkét komponens a 11 elektrolizáló cellában visszakerül. A keletkezett sóolvadékot all elektrolizáló cellában redukálószer képződése céljából ismét elektrolizáljuk. Az alumíniumolvadék mennyisége az elektrolízis folyamán a rendszerben megnő. Ezt a terméket a 37 kifolyó csatornán szakaszosan megcsapoljuk, olyan mértékben és annyiszor, hogy az elektródák közötti távolság és a cella vezérlése közel optimális legyen. A csatolt rajzok 4—8. ábráin látható 1 berendezés részei: 2 külső burkolat, 3 hőszigetelő bélés, 4 vezetőképes belső grafit- vagy szénbélés, 11 elektrolizáló kamra vagy cella, 12 szivattyúkamra, 42 szűrőkamra, 13 reaktorkamra és 43 próbavevőkamra. A 22 fedőlapon keresztül 16 anód vagy anódok nyúlnak be 11 elektrolizáló cellába. Az áramot a 22 fedőlapon át vezetjük a 16 anódokhoz. A 16 anódokhoz a 19 kapcsolókon, a 4 katódbéléshez a 6 kapcsolókon vezetjük be az áramot. A 11 elektrolizáló cella az alatta elhelyezkedő fémolvadékkatód fajsúlyánál kisebb fajsúlyú 15 sóolvadék-elektrolitot tartalmaz. A katód célszerűen alumínium vagy alumíniumötvözet. A 16 anódok a 15 elektrolitba merülnek, de a 7 katódrétegig már nem érnek el. A 11 elektrolizáló cellát a 46, 47 elvezető csatornákkal 44, 45 csatornák kötik össze. A 46 csatorna a 48 kamrával van kapcsolatba, melyet a 12 szivattyúkamrától 49 csőtoldat választ el, a 49 csőtoldat alsó végén 50 nyílás biztosítja az összeköttetést a 48 kamra és a 12 szivattyúkamra között. A 12 szivattyúkamrában 28 keverőlapát van elhelyezve, mely a folyékony fémet a 12 szivattyúkamrába felnyomja. A 28 keverőlapát 26 tengelyre van szerelve, mely 27 tömbszelencén keresztül a 22 fedőlapon át nyúlik és amelyet motor hajt meg (a rajzon nem látszik). A 12 szivattyúkamrát a 42 szűrőkamrával 51 felfelé irányuló csatorna köti össze. A 42 szűrőkamrában 52 elmozdítható kúpos betét van helyezve, és az 51 csatorna az 52 kúpos betéthez 53 résen át csatlakozik. Az 52 kúpos betét felső végére 54 fedőlap van ráhelyezve. Az 52 kúpos betét alsó végén 55 vízszintes, perforált fal van, és a 42 kamra az 55 fal feletti részén 56 alumíniumoxid-rétegekből álló szűrőanyaggal van megtöltve. Az 55 fal alatti rész egy 57 kamrával van összekötve, mely a 42 szűrőkamra oldalán van elhelyezve, és ennek az 57 kamrának felső széle 58 csatornával a 13 reaktorkamrához csatlakozik. Az alumíniumklorid bevezetésére szolgáló két 33, 33a belső és külső koncentrikus cső a 22 10 15 20 25 S0 35 40 45 50 55 60 6