155724. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés oxidok olvadék elektrolízisére
155724 ni. Azonban elvileg a találmány szerinti eljárás segítségével más oxidokat, mint pl. MgO,. Na20, CaO, Fe2Ü3 stb. is lehet elektrolizálni. A timföld elektrolízise alkalmával a 2 Al2 03 = 4Al + + + + 6 0— 5 alapján képződő oxigénionok az oxigénionokat vezető rétegen áthatolnak és az anódon a 6 O— = 3 02 + 12 e egyenlet szerint kisülnek, vagyis az oxigénionok oxigéngázzá egyesülnek, ugyanakkor elektronok 10 válnak szabaddá. Ezeket az elektronokat az anód felveszi. Ez előnyösen elektronokat vezető anyagokból áll, amelyek az oxigénnel nem vegyülnek, vagy az elektronok vezetését befolyásoló vegyületeket nem képeznek. Ilyen anyagok pl. a hőálló 15 ötvözetek, platina, egyéb nemesfémek, elektronokat vezető oxidok, mint pl. wüstit, bizonyos félvezető tulajdonságokkal rendelkező anyagok, passzív felületű fémek, és sok egyéb anyag. Az oxigénionokat vezető réteget sajtolással 20 vagy öntéssel, utána következő szárítással és reveképzéssel, vagy plazmafelszórással először önálló testként lehet előállítani, vagy közvetlenül az anódra lehet felvinni. Avégből, hogy az oxigéngázt akkor, ha az oxi- 25 génionokat vezető réteg az anóddal közvetlen érintkezésben van, elvezethessük, az anódnak gázáteresztőnek, vagyis pl. porózusnak, lyukacsosnak vagy hálószerűnek kell lennie, vagy pedig folyékony formát kell felvennie, ami a gáz- 30 buborékok áthatolását lehetővé teszi. Példaképpen az anódréteg fekete platina lehet, amelyet az oxigénionokat vezető testre viszünk fel, és amelyre az áramot adó egyenáramú forrást rákapcsoljuk. A fekete platina különösképpen al- 35 kalmas az oxigénionok töltésének levezetésére, és oxigéngáz képzésére, valamint elvezetésére. Hasonlóképpen ezüstből készült anód is alkalmazható, amely az elektrolízis hőmérsékleténél folyékony állapotú. Berendezésként oxigéniono- 40 kat vezető anyagból készült lapos edényt vagy tégelyt lehet alkalmazni, amelyik az elektrolízisnek alávetett olvadékba belemerül, és az anódként alkalmazott folyékony ezüstöt tartalmazza. A tégelyen áthaladó oxigénionok az ezüst anódon el- 45 vesztik töltésüket. Valószínű, hogy eközben az ezüst oxidálódik; azonban az ezüstoxid magas hőmérsékleteken azonnal szétesik és az oxigén gázbuborékok formájában eltávozik. Ezeket a folyékony ezüstbe mártott haranggal fel tudjuk 50 fogni, amely egyidejűleg az anód áramhozzávezetéseként használható, és példaképpen nikkelkróm ötvözetből áll. A gázáteresztő anód szükségességét azzal tudjuk elkerülni, ha a találmány további fejleszté- 55 seként az oxigénionokat vezető közbenső réteg és az elektronokat vezető anód közé egy, az elektrolízis hőmérsékleténél folyékony állapotú, disszociált segédelektrolitet helyezünk el, amelynek egyik ionfélesége oxigénionokból áll. 60 Minden tonna alumíniumra vonatkoztatva kb. 600 m3 tiszta gázalakú oxigén képződik. Ennek értéke a nyers alumínium értékének kb. 3%-a. A találmány szerinti eljárás kivitelezésénél nyert oxigént különféle oxidáló eljárásokhoz, pl. acél- 65 termeléshez (az oxigénnak befúvásán alapuló eljárás esetében), tüzelőanyagok elgázosításához (szintézisgáz előállítása céljából), a vas redukálásához használt redukciós gázok előállításához stb. alkalmazzuk. Az oxidoknak két elektróda között végzett olvadéka elektrolízisénél használatos találmány szerinti berendezést az jellemzi, hogy az elektrolízisnek alávetett olvadékba belemerülő anódrészt egy, az elektrolízis hőmérsékleténél oxigénionokat vezető és az olvadéknak ellenálló anyagból álló közbenső réteggel választjuk el magától az olvadéktól. A találmányt részletesebben a rajz alapján ismertetjük, amely a találmány szerinti berendezés példakénti kiviteli alakját tünteti fel. Az ábrák elektrolízis-cellákon át vett metszeteket ábrázolnak. Az ábrákon 1 timföld-kriolit olvadék, 2 a folyékony elektrolízis útján termelt alumínium, amely a cella fenekén gyűlik össze, és a berendezésekben az 1., 2. és 3. ábra szerint egyidejűleg katódként szolgál. A folyékony olvadékot a 3 réteg fedi be, amelyik megdermedt olvadékból és timföldből áll. Az ábrán a 4 kád szénből készült, amelyből az áramot az 5 áramvezető sín útján vezetjük el. Az 1. és 2. ábrán az anód gázáteresztő, és elektronokat vezető testből van kiképezve, amelyet legalábbis az olvadékba bemerülő felületén oxigénionokat vezető anyaggal vonunk be. Az 1. ábrán az oxigénionokat vezető anyag 8 tégely formájú üreges test. A tégely belső falát anódként 9 fekete platinából lévő réteggel burkoljuk. Az elektromos vezetőképességű 9 réteg 7 áramhozzávezetéssel van összekötve, és ez a 6 vezeték segítségével egyenáramú áramforrással van összekötve. Az elektrolit oxigénionjai az elektrolízis alkalmával az oxigénionokat vezető 8 rétegen hatolnak át, az oxigénionokat vezető 8 réteg és a 9 fekete platinaréteg között lévő érintkezési felületen elvesztik töltésüket, és a fekete platinarétegben gázalakú oxigénné egyesülnek, amely a 10 üregben összegyűlik, és a 11 nyílásnál eltávozik. Ebből a célból a 7 áramvezetés lezárja a 10 üreges teret, és ez gázelvezető nyílással van ellátva. A szabaddá váló elektronok 9, 7 és 6 részeken keresztül folynak le. A létrejött oxigéngáz légköri nyomás alatt tud eltávozni, de depresszió útján is le lehet szívni, vagy túlnyomással össze lehet gyűjteni. A 2. ábrán az oxigénionokat vezető anyag 12 lapot képez, amely a porózus 9 anódával érintkezik. A porózus anód a 6 áramvezetőn keresztül kapcsolódik az egyenáramú áramforráshoz. A 3. ábrán az oxigénionokat vezető réteg 13 edényként, pl. olyan tégely formájában van ábrázolva, amely az elektrolizálandó 1 olvadékba merül. A tégely az elektrolízis hőmérsékletén folyékony, disszociált 14 segédelektrolitot tartalmaz, amelynek az ionféleségei oxigénionok, és amelynek az elektrolízis hőmérsékletén előnyösen, lehetőleg csekély gőznyomása van, és az oxigénionokat vezető anyaggal, valamint az anódanyaggal kémiailag nem vegyül. Példakép-2
