157534. lajstromszámú szabadalom • Kriolit kád aluminium elektrolizises előállításához
157534 6 Amennyiben a kád kialakítására két vagy több idomdarabot használunk fel, a találmány az előregyártott (előzetesen elkészített és megformált) kriolittartalmú idomdatfabok in situ végzett összeillesztésére is kiterjed. Ezeket az 5 idomdarabokat könnyen összehegeszthet jük egymással anélkül, hogy a varratnál a fürdő vagy a fém átszivárogna, vagy a varratot a fürdő vagy a fém megtámadná, mely az egyéb tűzálló anyagokból készült kádak esetében 10 gyakran előfordul. A találmány továbbá a fent ismertetett belső káddal felszerelt aluimíniumelektroilizáló kemencék bizonyos működési és méretezési paramétereire is kiterjed. 15 A kriolittartalmú kádaík — amelyeket a továbbiakban ' előregyártott kádaknak nevezünk — előnyösen a következő típusú anyagokból állíthatók elő: 20 Az A. típusú anyag a lehető legtisztább, termesztés vagy szintetikus kriolitiból áll. A tiszta kriolitot célszerűen váltóárammal működtetett kis alumíniumélektrolizáló kemencében megolvasztjuk, majd pl. szénből, Refraxból (szili- 25 ciumnitrid-kötésű sziiliciumlkarbid-alapú anyag), fémből, vagy egyéb alkalmas anyagokiból készült, megfelelő alakú öntőmintába vagy formába öntjük. SO Mint ismertes, a tiszta kriolit olvadáspontja 970 C° és 1000 C° között változik, azaz az alumínium előállítására szolgáló ömledékelektrolízis szokásos működési hőmérséklete (általában max. 950 C) fölötti érték. 35 Az A. típusú anyag tulajdonságainak javítására a megszilárdult kriolitba bizonyos menynyiségű, többé-kevésbbé diszpargált szántartalmú anyagot ágyazhatunk be. Eljárhatunk pl. úgy, hogy az üres öntőmintát kívánt minőségű, 40 méretű és tulajdonságú széndairával (szükség esetén megfelelő mennyiségű szilárd kriolit bal elegyítve) töltjük meg, majd az olvadt kriolitot a formába öntjük, amely kitölti a széndara-szemcsék közötti szabad tereket. 45 A B. típusú anyag nagy timföld tartalmú szilárd kriolitból áll, és előnyösen nem tartalmazza az A12 0 3 elektrolízise során a fürdőben rendszerint jelenlevő komponensléket (pl. Ca, Mg, Al vagy Na, természetesen kivételt képez 50 a kriolit és AI2O3, valamint azok szokásos szennyezői). A B. típusú anyagot úgy állítjuk elő, hogy porított vagy homokszerű timfölddel töltött, 900 C° fölötti, előnyösen 1000 C° fölötti hőmér- 55 sékletre előhavítatt, speciális öntőmintáikba nagy timföldtantalmú (10—20%, vagy annál több Al2 0 3 -t tartalmazó), 950 C° fölötti, előnyösen 1000 C° fölötti hőmérsékletre élőhevített olvadt kriolitot öntünk. go Ily módon timföldben dús, szilárd kriolitos oldatot kapunk, amely magas olvadáspontital rendelkezik, és kisméretű, feloldatlan timföldrészecslkéket tartalmaz. . Nyilvánvaló, hogy az $5 öntőmintába előzetesen bemért timföldet részben vagy teljes egészében széndairával is helyettesíthetjük. Ha üres farinába több mint 20% oldott Al2 0 3 -t tartalmazó olvadt kriolitot öntünk, ugyancsak megfelelő anyagot kapunk, ez" azonban az előzőtől eltérő tulajdonságokkal rendelkezik. A B. típusú anyagot továbbá — gazdaságosabb módszernél — úgy is előállíthatjuk, hogy az öntőmintát vagy formát nemcsak alumíniumoxiddal, hanem nagymennyiségű eloszlatott alumíniumoxidot tartalmazó szilárd kriolitfürdővel töltjük meg, és így az, öntés után kellően nagy alumíniumöxid-tartlalmú efegyeket kapunk. Az öntést a forrnia vákuum alá helyezésével könnyíthetjük meg. így elkerülhetjük azt, hogy a szilárd részecskék között csomók képződjenek, amelyek nem engedik az olvadt fürdőt továbbhaladni a fonmában. A kádat vagy az idomdarabokat (pl. téglákat és lapokat), vagy az öntött kádrészeiket egyszerű eljárással nagyon könnyen összehegeszthetjük úgy, hogy az idomdiarabdkból összeillesztett kádat melegítjük. Repedések keletkezése (az összes egyéb konstrukciókban mindig vannak gyenge pontok) így az egymás melletti darabok hevítés hatására kialakuló egyszerű adhéziójávall könnyen megelőzhető. Ha ez az eljárás nem adna azonnal tökéletes hegesztést, egyszerűen meg kell várnunk a kemence következő, kellő gonddal végzett beindítását, amikor a repedések végleg megszűnnek. Az említett, in situ egyszerre összeillesztett kádak külső részükön a szokásos hőálló és hőszigetelő anyagokkal könnyen kiegészíthetők. E célból a külső rétegeket döngölt szénpaszta-réteggel hegesztjük össze. E hőálló és hőszigetelő anyagok azonban sok esetben fölöslegeseik, egy külső fémkád (kemenceburkoliat) alkalmazása önmagában elég. Az előzőekben leírt előnegyártott A. és B. típusú kriolittartalmú anyagok magas olvadáspontúak, és a fürdő kémiai és elektrokémiai korrozív hatásának jól ellenállnak. Fennáll azonban annak a lehetősége, hogy a fürdő ezeket az anyagokat érintkezés közben egyre fokozottabban kioldja. A kioldás annál fokozottabb, minél könnyebb az így feloldott anyagok diffúziója a fürdő közepe felé. Az említett anyagokból készült belső kád oldalfalainak mind méret-, mind pedig kémiai összetétel-stabilitásának, élettartamának és biztonságának (a fürdő kiszivárgásának elkerülésére) biztosítása céljából az eléktrolízis-fürdő előregyártott káddal érintkező rétegének hőmérsékletét a lehető legalacsonyabb értéken kell tartani. A fenti követelmény biztosítására pl. a többcellás kemencéket úgy méretezhetjük, hogy a fürdőben felfüggesztett elektródoknak a kád 3
