155724. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés oxidok olvadék elektrolízisére

MAGTAB NÉPKÖZTÁRSASÁG ^pr^ ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS Bejelentés napja: 1967. V. 11. (SCHE—169) Svájci elsőbbségei: 1966. V. 17 és 1967. IV. 28. Közzététel napja: 1968. VIII. 27. Megjelent: 1970. III. 28. 155724 Szabadalmi osztály: 40 c, 3/12 Nemzetközi osztály: C 22 d, 3/12 Decimái osztályozás: 669.713.7 Feltalálók: Dr. Marincek Borút mérnök, prof., Dr. Schmidt-Hatting Wolfram mérnök, Dr. Huwyler Sebastian, Svájc Tulajdonos: Schweizerische Aluminium A.G. cég, Neuhausen am Rheinfall, Svájc Eljárás és berendezés oxidok olvadék elektrolízisére Ma az olvadék elektrolízisét pl. timföld esetében szénanódokkal végzik. Az elektrolízisnél képződő oxigénionok 900—1000 °C körüli hőmérsékleten az anód széntartalmával reakcióba lépnek és széndioxidot képeznek, amelyet az alumínium részben szénmonoxiddá redukál. A szabaddá váló oxigén az anódot oxidálja és ezáltal a szénanód elhasználódik, éspedig amennyiben csak széndioxid keletkezne, a nyert alumínium egy tonnájára 334 kg szénanód használódna el. Gyakorlatban kb. 400—450 kg szénanódot használnak el, amely a nyers alumínium ára 8—10%-ának felel meg. Az anódszén mai, viszonylag kis elhasználódását csupán az utolsó évtizedekben lehetett elérni. A mai munkamódszer mellett, szénanódok alkalmazása esetén, az anódszénszükséglet csökkentése a teoretikusan legkisebb mennyiség, vagyis az alumínium 1 tonnájára számított 334 kg szénmennyiség alá, nem lehetséges. Azt találtuk, lehetőség van arra, hogy az oxidok olvadék elektrolízisét szénanódok nélkül foganatosítsuk. A találmány szerint az elektronokat vezető anódot az elektrolízis hőmérsékleténél oxigénionokat vezető és az olvasztásnak ellenálló anyagból álló közbenső réteg alkalmazásával az elektrolizálandó olvadékkal érintkezésbe hozzuk, és ekkor az elektrolit oxigénionjai, elektrolízis alkalmával, ezen az oxigénionokat vezető rétegen keresztül hatolnak, és utána az elektronok leadása és oxigéngáz képződése mellett az anódon kisülnek. Az elektrolízis hőmérsékleténél oxigénionokat vezető anyagként pl. az ismert stabilizált cir-5 konoxid mutatkozott a legmegfelelőbbnek. Ez a cirkonoxid szilárd elektrolitnak tekintendő és ebből a célból meghatározott részarányban pl. CaO, MgO, Y2O3 és egyéb anyagokat tartalmaz. Ezek az adalékanyagok egyrészt a cirkonoxid 10 hexagonális fázisának (fluorit-rács) stabilizálására alkalmasak tág hőmérséklethatárok között, másrészt pedig a kristály megkívánt oxigénionokat vezető képességét biztosítják. A stabilizáló anyag kedvező megválasztásával ennek az 15 anyagnak a vezetőképessége pl. 1000 °C esetében 10 cm. Ha az oxigénionokat vezető réteg falvastagságát kicsire választjuk, úgy az anódban a feszültségesés nagyon kicsi, ami elektrolízis esetében az energia felhasználásra nagyon kedve-20 zően hat. Más rendszerek esetében is, mint ritka földfémoxid — uránoxid és tóriumoxid — uránoxid esetében, részben nagyon széles fluoritfázisok jelentkeznek ilyen tulajdonságokkal, ugyanúgy, mint a CaO, MgO stb. anyagokkal 25 stabilizált Ce02

esetében, amely anyagok ugyancsak számításba jönnek. A következőkben az alumínium előállítására szolgáló timföld elektrolízis példáján.magyarázzuk meg azokat a vegyi reakciókat, ahol a talál-30 mány szerinti eljárást előnyösen lehet alkalmaz-155724