156688. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alumínium és alumíniumötvözetek előállítására alumíniumkloridból

156668 7 8 Az olvadék-elektrolittel szemben támasztott további követelmény, hogy egy olyan sót kell tartalmaznia, amely a reaktorban uralkodó hőmérsékleti feltételek mellett az alumíniumkloriddal komplexet tud képezni. Az alkálifémhalogenidek ennek a követelménynek teljes mértékben megfelelnek és az elektrolitnak legalább egy komponensének előnyösen nátrium- vagy káliumkloridnak kell lenni. A találmány szerinti eljárás azonban magába foglalja más fémes redukálószerek, így alkáliföldfémek (pl. kalcium) és litium alkalmazását is, továbbá más alkáli- és alkáliföldfémhalogenideknek és különösen ezek keverékének mint a sóolvadék-elektrolit komponenseinek használatát. A magnéziumkloridot vagy más alkáliföldfémet a nátrium, kálium vagy más alkálifémek halogenidjeivel keverve használjuk. Az alkálikloridok mint redukáló és komplexképzőszerek egymagukban vagy egymással keverve alkalmazhatók. Ha fenti követelményeknek megfelelnek, más alkáli- vagy alkáliföldfémhalogenideket, kiváltképpen kloridokat és/vagy fluoridokat is_ adhatunk az elektrolithoz, az elektrolit tulajdonságainak módosítása és javítása céljából. A találmány szerinti eljárás során a sóolvadék összetétele előnyösen a következő: a) magnéziumklorid nátrium és/vagy ikáliumhalogenidekkel keverve, vagy b) litiumklorid önmagában vagy nátriumés/vagy káliumhalogenidekkel keverve. Ezt az olvadékot elektrolizáló cellában függő grafit- vagy szénanódot és alumíniumolvadékkatódot használva elektrolizáljuk. A folyékony fázisok relatív sűrűségének olyannak kell lenni, hogy az olvadék-katód az elektrolizáló cella alján mint külön fázis helyezkedjék el. Ilyen feltételek mellett az anódon nagy tisztasági fokú klór fejlődik és az ennek megfelelő mennyiségű redukálószer az alumíniumkatódban oldódik. Az alumíniumot és az így képződő redukáló fémet egy 'másik, elkülönített kamrába átviszszük, ahol nagy, de nem szükségszerűen 109%-os hatásfokkal, ellenáramban az alumíniumkloridkettőssóval visszük reakcióba. Ä redukálószerben leredukálódott alumíniumot vagy alumíniumötvözetet megfelelő gyűjtőberendezésben összegyűjtjük, melyből azokat vagy az elektrolizáló kamrába visszavezetjük, hogy a katódfémet a kívánt szinten tartsuk, vagy szükség szerint kivezetjük. Az elektrolízist és a redukciós folyamatot 10—100 °C-al az elektrolit, a katódfém, vagy a redukció után keletkező sófázis olvadáspontja felett tartjuk, attól függően, hogy melyiknek az olvadáspontja a legmagasabb. A találmány szerinti eljárás egy másik kiviteli módja abban áll, hogy a reaktorkamrát oly módon kapcsoljuk, hogy a gőz- vagy gáztérben fellépő ellennyomást az alumíniumklorid adagolásának ellenőrzésére használjuk. A reaktorkamrát a gázfázis felé célszerűen teljesen elzárjuk, úgy, hogyha feleslegben alumíniumkloridot vittünk be, az mint gáz • gyűlik össze, és. a kamrában túlnyomást idéz elő. Ha az alumíniumklorid adagolása a kamrában csak kis nyomással történik, akkor a kamrában keletkező túlnyomás a kamrába irányuló alumíniumklorid beáramlását lassítja vagy megállítja, és ez az állapot addig tart, amíg az elektrolizáló cellából érkező, friss redukálószert tartalmazó folyékony fém a feleslegben levő alumíniumkloridgőzökből elegendő mennyiséget elfogyaszt, így az ellennyomás csökken, s az alumíniumklorid további adagolása lehetővé válik. Ez i> találmány szerinti eljárásnak igen előnyös vonása, mivel ezáltal az alumíniumklorid betáplálásának mértékét kívánság szerint automatikusan szabályozni lehet. . A legtöbb esetben az ötvözet előállításának szokásos módja, hogy az ötvöző elemet közvetlenül a fémolvadékhoz adjuk, abban az esetben azonban, ha az ötvöző fém kloridja illékony, az ötvözetet úgy állíthatjuk elő, hogy a megfelelő fém kloridját a szükséges arányban az alumíniumkloriddal együtt visszük be a reaktorkamrába. A találmány szerinti eljárás az alumínium előállítására szolgáló ismert elektrolizáló eljárásokkal összehasonlítva számos előnyös tulajdonsággal rendelkezik. Ezek a következők: az eljárás szerint szenet lényegileg nem fogyasztunk, az alumíniumot nagy áramkihasználással folyamatosan állítjuk elő, és a folyamatot az alumínium olvadáspontja feletti, de az ismert alumínium előállítási technológiákénál lényegesen alacsonyabb hőmérsékleten hajthatjuk végre. A gázhalmazállapotú alumíniumklorid alkalmazása annak nagy tisztaságban történő bevezetését lehetővé teszi és a zárt kamrarendszer alkalmazása számos, ezzel járó előnyt biztosít. A gázalakú alumíniumkloridnak az elektrolizáló cellától elkülönített kamrába történő betáplálása igen előnyös, mert így a cellában helyetfoglaló elektrolitot tág határok között választhatjuk ki, s nagy vezetőképességű és alacsony fajsúlyú kompozíciót használhatunk. Ebből következik, hogy nagy áramsűrűséggel és kis elektródatávolsággal dolgozhatunk, és a feszültségesést az elektroliton át a minimumra csökkenthetjük. A legjobb szerkesztésű rögzített anódokat használhatjuk, melyeken át a feszültség esése alacsony, hasonlóképpen a katód kapcsolójának a szerkesztése is megjavítható oly módon, hogy a feszültségesés ezen a helyen csökkenthető legyen. Lehetséges olyan- javított, automatikus .cellakonstrukció, mely a rutinmunka és az ellenőrzés szükségei •égét a minimumra csökkenti. Mivel az alumínium vegyületek nem elektrolizálhatók, ehelyett egy fémes redukálószer válik ki az alumínium vagy alumíniumöt-10 15 20 25 30 £5 40 45 50 55 60 4