168156. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés fém, mint alumínium előállítására
7 168156 8 Az előzőkön túlmenően - mint azt már említettük — az olvadék oxid- és hidroxid szennyezései is a szénán ód fogyását idézik elő. E szennyezések gyengén oldódnak az olvadékban és az alumíniumkloriddal együtt elektrolitikusan bomlanak az olvadékban. Az anódon felszabaduló oxigén szénmonoxidot és széndioxidot képez, az anódok fogynak, az anód-katód távolság pedig nemkívánatos módon nő. Azt találtuk, hogy a fent említett problémák hosszú időre minimumra szoríthatók, illetve elkerülhetők, ha olyan — legalább egy alkálifémkloridot tartalmazó — olvadékot készítünk, mely legalább kb. 75% alkálifémkloridot tartalmaz, és ezt az olvadékot tápláljuk az alumíniumklorid elektrolizáló cellába. A találmány egy előnyös kiviteli alakjánál az olvadékot a cellába táplálás előtt tisztítjuk. A tisztítás bármilyen szokásos szilárd anyag elkülönítési módszerrel, így ülepítéssel, centrifugálással, dekán tálassal, fagyasztással és újraolvasztással, vagy hasonló módszerrel történhet. Az olvadékelőállítás ma előnyösnek tartott módszere az, hogy a sóolvadékot egy külön fűtött kamrában, pl. kemencében készítjük el, nitrogén, argon vagy egyéb iners gáz atmoszférában. A védőgáz a kamra öblítését célozza és meggátolja a nedvesség behatolását az olvadékba. Ilyen iners gáz használható az olvadéknak egy — a találmány szerint előnyös — kiviteli alakja szerint a kamrában elhelyezett szűrőn keresztül történő átnyomására is. Az olvadék a szűrőből az elektrolizáló cellába jut. Az egy vagy több alkálifém- vagy alkáliföldfém komponensnek a beadása az olvadékba külön-külön vagy együtt, keverék formájában, szilárd alakban történhet. Kívánság esetén az elektrolizáló cellából az alumíniummal lecsapolt olvadék egy részét előolvasztó kamrába vezethetjük, az elektrolizáló cellába való visszavezetés előtti újratisztítás céljából. Az olyan szennyezések, melyek pl. az alkálifémklorid-olvadék készítése során kerültek az anyagba és nem szilárd halmazállapotúak, szilárd alakban csaphatók ki. Ez lehetővé teszi az olvadékból könnyűszerrel történő eltávolításukat. így pl. egy • vagy több fémklorid kicsapása céljából âz olvadékhoz alumíniumot adhatunk. FeClg-ként jelenlevő 3 vegyértékű vas esetében a reakció az: Al + FeCb -* A1C13 + Fe egyenlet szerint megy végbe. Az így hozzáadott alumínium egy lassúbb reakció során esetleges jelenlevő oxigénnek nehézfém-hidroxid alakjában történő eltávolítására is képes a: 2n Al + 3X(OH)n -+ n Al2 0 3 + 3X + 3/2 n H 2 reakcióegyenlet értelmében, ahol X jelentése nehézfém, n jelentése a nehézfém vegyértéke. Azt találtuk továbbá, hogy legfeljebb 1—2 súly%-ig terjedő mennyiségű alumíniumkloridnak az előolvadékba történő adagolás tovább könnyíti az oldható oxigén eltávolítását, pl. valamely oldható alumínium-oxigén-klór komplex képződése közben, mely azután oldhatatlan A120 3 képződése közben reagál. Ha azonban 1 -2 súly%-nál több alumíniumkloridot adunk az előolvadékba, akkor az így képződött alumíniumoxidnak legalább egy része valószínűleg oldatba megy vissza és így — legalábbis részben — értelmetlenné teszi az alumíniumklorid hozzáadását. A kicsapott és egyéb oldhatatlan vagy fel nem oldott anyagok, így oxidok és valószínűleg szén stb., valamint az ezekből képződött iszap a kamra 5 aljára ülepszik ki és így az elektrolizáló cellába táplált olvadéktól elkülönül. Mint fent említettük, minden az olvadékban jelenlevő ki nem ülepedett és/vagy a termikus, pl. konvekciós áramlás révén szuszpendált anyag eltávolítható az olvadék fent 10 leírt szűrőn keresztül történő átszűrése útján. A tisztított olvadékot a kamrából egy, előnyösen felfelé irányuló vezetéken át továbbítjuk a szűrőre. A szűrőközegnek alkálifémkloriddal szem-15 ben ellenállónak, és eléggé permeábilisnak kell lenni ahhoz, hogy a folyékony alkálifémkloridot keresztülengedje, de a nem oldott vagy egyéb szilárd anyagot visszatartsa. A szűrő egy perforált fém-, fémötvözet — (mint nikkelbázisú Inconel 20 ötvözet) tűzálló vagy hasonló anyagú perforált lemezt vagy csővéget és azt borító vagy a-köré tekert szálas szerkezetű anyagot tartalmaz. A cső vég a kamrában az oivadékszint alá nyúlik. A perforált lemez vagy csővég a szűrőközeg alátá-25 masztását szolgálja. Kívánság esetén a szűrőközeg egy vagy több szorítóval vagy hasonlóval rögzíthető a perforált lemezen, illetve csővégen. Ilyen szerkezet lehetővé teszi, hogy a szűrt olvadék könnyűszerrel áramoljon a vezetékben és az elektrolizáló 30 cellába, mely utóbbiba megfelelő mennyiségű alumíniumklorid adagolható. Noha a fentiekben nevezett szűrő csupán egyetlen előnyös kiviteli alakját írtuk le, nyilvánvaló, hogy egyéb szűrő-szerkezet is használható, így a kamrába nyúló csővezetéken 35 gyűrű alakban elrendezett perforációra szerelt, áteresztő-közegből készült szűrőbetét, az előolvasztó-kamrából az elektrolizáló cellába vezetett csővezeték valamely nyílására szerelt borított szitaszövet, függetlenül a kamra csonkjainak helyzetétől 40 és az olvadék áramlási irányától. A találmány egy előnyös kiviteli alakjánál egy olyan — több elemből összetett — szűrőközeget használunk, mely legalább egy, szálas szilíciumdioxidot tartalmazó anyagból áll. Különösen ha-45 tásos szűrőanyag az olvasztott kvarcból előállított szövetből és porózus szénből készült tömeg. Különösen jól bevált az olyan négyréteges, összetett szűrőközeg, melynek a szűrendő olvadék felé eső első rétege olvasztott szilícium-tartalmú anyagból 50 készült szövet, pl. olvasztott kvarcból készült szövet, további rétegei pedig egy alumíniumoxid-szilíciumojüd papír, szén- vagy grafitpaplan, és egy belső, olvasztott szilícium-tartalmú anyagból, pl. olvasztott kvarcból készült szövet. A szén- vagy 55 grafitpaplan nem feltétlenül szükséges. Az olvasztott kvarcból készült szövet amellett, hogy igen jó szűrőanyag, a szűrőközegnek jó alaktartást is biztosít és így megnöveli annak élettartamát. Az alumíniumoxid-szilíciumoxid papírréteg nagy szűrési 60 ellenállást idéz elő és segíti a ki nem ülepedett, kisebb részecskék kiszűrését. A szénpaplant a sóolvadék-fürdő nem nedvesíti s így abban az esetben, ha a fürdő szintje a szűrőfelület alá csökken és a szűrőbetét a gázfázisba kerül, nem 65 töredezik vagy repedezik. 4
