170661. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alumíniumot termelő elektrolizáló cllában az alumíniumklorid koncentráciíjának szabályozására
MAGYAR SZABADALMI 170661 NÉPKÖZTÁRSASÁG LEÍRÁS NÉPKÖZTÁRSASÁG Nemzetközi osztályozás: (B? Bejelentés napja: 1973. IV. 5. (AU—298) C 25 C 3/06 G 05 B 11/06 ^j^p Elsőbbsége: Amerikai Egyesült Államok: 1972. IV. 6. 241 607 ORSZÁGIOS TALÁLMÁNYI HIVATAL Közzététel napja: 1977. III. 28. Megjelent: 1978. III. 31. Feltaláló: Haupin Warren Emersen elektrokémikus, New Kensington, Amerikai Egyesült Államok Tulajdonos: Aluminium Company of America, Pittsburgh, Pennsylvania, Amerikai Egyesült Államok Eljárás alumíniumot termelő elektrolizáló cellában az alumínium-klorid koncentrációjának szabályozására i A találmány tárgya eljárás alumíniumot termelő elektrolizáló cellában az alumíniumklorid koncentrációjának szabályozására. A találmány szerint az alumíniumklorid adagolását úgy szabályozzuk, hogy annak adagolt menynyisége a fürdőben levő alumíniumklorid koncentráció- 5 hoz igazodik. Az említett alumíniumklorid koncentrációt célszerűen a cella teljes effektív ellenállásából határozzuk meg. Az alumíniumklorid elektrolizálásával történő alumínium előállítás még nem terjedt el általánosan. Ennek 10 az a fő oka, hogy jelenleg az alumíniumoxid redukciója Hall eljárással sokkal gazdaságosabb. Az alumíniumkloridos eljárás során nehézséget okoz, hogy a fürdő komponenseinek az alumíniumgyártás szempontjából optimális és gazdaságos arányát nem lehet alkalmazni 15 anélkül, hogy káros mellékhatások ne jelentkeznének. Ismeretes, hogy az alumíniumklorid elektrolízisével történő alumíniumgyártás esetén az alumíniumklorid az elektrolizáló cellában levő sóolvadékba diszpergálható. A sóolvadék például lítiumklorid, és nátriumklorid ke- 20 veréke lehet, de bármely más alkálifém, vagy alkáliföldfém halogénnel alkotott sója is használható diszperziós közeg az alumíniumklorid számára. Az olvadékban levő alumíniumklorid tartalom kívánt szintjének biztosítására eddig főleg véletlenszerű szabályozási módszere- 25 ket alkalmaztak. Például egy kezelő személy megfelelő mennyiségű alumíniumkloridot adagolt a fürdőbe, akár a feltételezett áramhatásfok alapján számított szabályos időközökben, akár pedig valamilyen titokzatos megérzés szerinti időbeosztás alapján. Amint már jeleztük, ez a 30 véletlenszerű alumíniumklorid adagolási eljárás sem bizonyult megfelelőnek. Végeredményben mindeddig nem fejlesztettek ki olyan eljárást, amelynek segítségével alumíniumkloridból alumíniumot lehetne előállítani, vagy legalábbis kereskedelmi szempontból elfogadható termelékenységet elérni. Széleskörű vizsgálatok alapján úgy találtuk, hogy egy alumíniumklorid cella akkor működik a legjobb hatásfokkal, ha a benne levő alumíniumklorid mennyiségét állandóan egy leírt optimális üzemi szinten tartjuk. Ha ettől az előírt optimális üzemi szinttől eltérünk, nehézségek lépnek fel. Például az alumínium kiválása miatt a fürdő alumíniumklorid koncentrációja folyamatosan csökken, az elektrolit vezetőképessége pedig nő, ezáltal a kapocsfeszültség egyre kisebb lesz. Egy bizonyos ponton túl a katódnál vagy katódoknál fellépő polarizáció következtében a feszültség ismét emelkedik. Ez azért következik be, mert az áramlás és a diffúzió hatása többé nem elég ahhoz, hogy az alumínium ionokat elegendően gyors ütemben a katódok felületére juttassa. A katódnál az alumínium ionok hiánya katódtúlfeszültséget okoz, amely növeli az ellenelektromotoros erőt (EEME). Az utóbbi mindaddig nő, amíg az elektrokémiai sor szerint következő kation, vagyis valamely alkálifém pl. nátrium, kálium vagy lítium ki nem válik. Ennek eredményeként az alkálifém megtámadja az általában grafitból készült katódot, és ez árt a cellának. Tehát célszerű a cellát a fentebb említett előírt optimális üzemi szinten működtetni annak érdekében, hogy elkerüljük az alumíniumklorid koncentrációnak a katód szempontjából ártalmas 170661 1
