168156. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés fém, mint alumínium előállítására

MAGTAR NÉPKÖZTÁRSASÁG ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL Feltalálók: SZABADALMI LEÍRÁS Bejelentés napja: 1972. IX. 07. (AU-287) Amerikai Egyesült Államok-beli elsőbbségei: 1971. IX. 08. (178 650 és 178 611), 1971. IX. 09. (178 895, 178 864 és 178 898). Közzététel napja: 1972. X. 28. Megjelent: 1977.1. 31. 168156 Nemzetközi osztályozás: C 25 c 3/06 '-""^-"•"••'"•"^o Tulajdonos: Manuel Benjamin Dell vegyészmérnök, Pittsburgh, Warren Emerson Haupin elektrokémikus, Aluminum Company of America, Lower Burrell, Allen Stevenson Russell vegyész, New Kensington,. Stanley Çarltori Jacobs Pittsburgh, vegyészmérnök, Ronald Carl Schoener vegyészmérnök, Lower Burrell, Bernard John Amerikai Egyesült Államok Racunas vegyészmérnök, New Kensington, Amerikai Egyesült Államok Eljárás és berendezés fém, mint alumínium előállítására 1 A találmány fémnek, mint alumíniumnak valamely olvadék-oldószerben oldott fémkloridból elektrolízissel történő előállítási eljárására és az e célra szolgáló elektrolizáló cellára vonatkozik, és abban áll, hogy a klorid-oldószerfürdőt olyan céliában elektrolizáljuk, mely egy anódból, legalább egy közbenső bipoláris elektródból, és egy katódból áll, mimellett nevezett elektródok egymás fölött, adott távolságra vannak elhelyezve s így elektródok közti tereket alakítanak ki, melyeken keresztül a fürdő szelektíven megválasztott irányban áramlik. A találmány egyéb fémek, így magnézium, cink vagy ólom előállítására is használható, de különösen alumínium előállítására alkalmazható. Az alumínium ipari előállítása jelenleg úgy történik, hogy valamely - lényegileg nátriumfluoridból, alumíniumfluoridból és kálciumfluoridból álló - fémhalogenid-olvadékban oldott timföldet mint fürdőt elektrolizálunk. Ennél, az általában Hali-féle eljárásként ismert módszernél szénanódokat használnak, melyeket az anódfelületen képződő oxigén fokozatosan elfogyaszt, így a művelet velejárója egy jelentős gazdasági veszteség. A fürdőt 900 C° feletti hőfokon tartják. Az energia-hatásfokot az a gyakorlati szükségszerűség korlátozza, hogy az anód és katód között legalább 31,7 mm távolságot kell betartani (ezen a szén-anód és az alatta levő, tényleges katódfelületet szolgáltató alumínium-olvadék közötti távolság értendő) abból a célból, hogy csökkentsük az időnkénti zárlatokat és az alumíniumréteg mágneses mezők indukálta hullámzása következtében fellépő áramhatásfok-veszteséget. 5 A találmány különösen alumíniumklorid nyersanyag-alapú alumínium-előállításra vonatkozik. Mivel az alumíniumkloríd elektrolitikus redukciójánál oxigén nem képződik és mivel az alumíniumklorid jelentősen alacsonyabb hőfokon elektrolizálható 10 mint a timföld, ezért a találmány szerinti eljárás kiküszöböli a konvencionális Hali-féle eljárás két gazdasági korlátját. Noha az alumínium elektrolitikus redukciójánál az alumíniumkloridnak mint nyersanyagnak használatával járó ezen előnyöket 15 régóta felismerték, az ipari realizálás számos egyéb, megoldatlan probléma miatt eddig nem sikerült. Az alumínium alumíniumklorid elektrolízise útján, iparilag életképes eljárással történő termelése megoldandó problémái közé tartozik a nagy ener-20 gia-hatásfoknak aránylag nagy áram-hatásfok és aránylag kis feszültség melletti biztosítása anélkül, hogy a képződő klór és alumínium utóreakciója a gazdaságosságot rontaná. A szakemberek már korábban felismerték egyes, fentiekben említett elő-25 nyök elérésének lehetőségét, bipoláris elektródok használata útján. Általában azonban függőleges elrendezésű vagy bizonyos szög alatt fekvő bipoláris elektródokat javasoltak azért, hogy a katódfelületeken képződő fém gravitációsan tudjon a 30 cellák elektródok közti terében leülepedni, az 168156