189188. lajstromszámú szabadalom • Eljárás aktív alumíniumoxid előállítására
1 .189 188 2 előnyösen salétromsavval való feltöltését, valamint ürítését, illetve a termelt hidroxidgél eltávolítását az egyes cellákban nem egyidejűleg, hanem meghatározott időközök szerint időben eltolva végezzük, akkor a frissebb elektrolittal dolgozó cella depolarizátor hatást fejt ki a rendszer egészére, meggátolva az elektródfolyamatok lassulását a savfelesleg csökkenése ütemében. Ily módon a frissebb elektrolittal dolgozó cellaegységek mintegy aktiválják a hosszabb ideje dolgozó és kevesebb szabad savat tartalmazó galváncellákat. A higanyigény csökkentése, illetve a termék higannyal való elszennyeződésének megelőzése szempontjából további jelentős felismerés, hogy a találmány szerinti megoldásnál mellőzhető a cellákba történő higanysó adagolás. Elegendő ehelyett, ha az anódként működő alumíniumadagokat (pl. lemezek, rudak) a cellába való befüggesztés előtt higanysót tartalmazó savanyú fürdőbe mártás útján előaktiváljuk. Az alumínium felületén keletkező és azon jól tapadó amalgámfilm elegendő a paszszíválódás megakadályozására anélkül, hogy a cellák elektrolitját, ezen keresztül a terméket higanynyal szennyezné el. A tapasztalat azt igazolta, hogy az alumínium tartós aktiválása kielégítően megoldható, ha az anódot a galváncellába történő befüggesztés előtt kb. 15 percig olyan normál salétromsav oldatba helyezve előaktiváljuk, mely literenként 0,5-1,0 g higanyiont tartalmaz. A higanyt úgy juttatjuk a híg salétromsav oldatba, hogy kis részletekben, külön, töményebb salétromsavban fémhiganyt vagy higanyul I)-oxidot oldunk és az így előállított, ismert töménységű törzsoldat számított térfogatát hozzáadjuk az aktiváló oldathoz. Ismert tapasztalat egyébként, hogy az alumíniumfelület higannyal történő elszennyezése, vagyis a felület részleges amalgamálása az alumínium ún. „katasztrofális korrózióját” okozza levegőn is, tehát az alumínium puszta feltárásához nem volna szükség a találmány szerinti galváncellára. Az ismert hatás azzal magyarázható, hogy az alumíniúm-amalgám felületén nem tud kialakulni az az ideálisan tapadó oxid záróréteg, mely az alumíniumnak és ötvözeteinek a közismert, kiváló korrózióállóságát biztosítja. A konkrét esetben azonban nem az alumínium bármikénti puszta korrodálása a műszaki megoldás célja, hanem a tárgyalt fizikai-kémiai sajátságokat biztosító hidroxidgél előállítása. A levegőn vagy egyéb kontrollálhatatlan körülmények között bekövetkező alumíniumkorrózió nem biztosítja a kedvező szerkezetű korróziós terméket, és jelenlegi műszaki ismereteink szerint nem áll rendelkezésünkre olyan utókezelési módszer sem, amellyel reprodukálhatóan át tudnánk alakítani a definiálatlan összetételű alumíniumkorróziós terméket jó minőségű y-Al203 előállítására alkalmas hidroxidgéllé. Ez okból tehát a találmány szerinti galváncellás megoldásnál előnyösebb eljárás jelenleg nem jön számításba. A találmány szerinti eljárással előállított gél öszszetételét tekintve bázisos alurnínium-nitrát hidrogél, amely tehát molekuláris diszperzitásban NO,ionokat tartalmaz. Ismeretes, hogy a más úton előállított száraz hidrogélt formázás előtt kevés salétromsavval elkeverve vagy összegyúrva peptizálják, tehát az alumínium-hidroxid egy részét bázisos alumínium-nitráttá alakítják, mert a bázisos alumínium-nitrát hőbontásakor képződő hidroxid vagy oxidhidroxid az elemi krisztallitok kiváló kötőanyaga, amely a kész katalizátornak vagy katalizátor-hordozónak kellő mechanikai szilárdságot biztosít. Felismertük, hogy a N03-ionokat molekuláris diszperzitásban tartalmazó, bázisos alumíniumritrátnak tekinthető hidrogél különösen alkalmas arra, hogy belőle hőbontás során szabályozott felületű és pórusszerkezetü aktiv alumínium-oxidot alakítsunk ki. Kísérleti tapasztalatok alapján arra a következtetésre jutottunk, hogy ha a nitrátion-koncentráció 0,1-0,5 mól/1 tartományban, még inkább, ha ez alatt mozog, a berendezésnek a térfogatra vonatkoztatott termelékenysége kicsi, azaz nincs kellően kihasználva, mert a nitrát-koncentráció növelésével minden különösebb hátrány nélkül lehet növelni a térfogategységre, és ezzel együtt az időegységre vonatkoztatott termelékenységet. A nitrátkoncentráció csökkentése ebben a tartományban már a cella vezetőképességének a csökkenését is eredményezi, ez értelemszerűen további termelékenység-csökkenést okoz. Ehhez járul még, hogy a túl kicsi áram (Például az 1 kiviteli példa szerinti cellánál induláskor is 10 A alatt) gyakorlatilag melegedést sem eredményez, ezáltal elmarad a hőmérséklet emelkedésével együttjáró ellenállás-csökkenés, azaz termelékenység-növekedés. Ha ezzel szemben a nitrát- koncentráció 2,0, még inkább 5,0 mól/1 fölé emelkedik, akkor, bár a kezdeti áram- és termelékenységviszonyok kedvezőek, a keletkező voluminózus gél a salétromsav elreagálésa előtt teljesen kitölti az elektródközti teret, miáltal a cellaelektrolit kezelhetetlenné válik és a bekocsonyásodott elektrolit ellenállása nő, ezzel együtt a cella termelékenysége annak ellenére csökken, hogy a vezető ionkoncentráció nagyobb, mint az optimális 0,5-2,0 mól nitrátion/1 koncentrációtartományban. A találmány szerinti belső elektrolízis megvalósításának és az eljárás kivitelezését biztosító berendezés szerkezetének egyik előnyös változatát az 1 ábra mutatja be. A közös pólust megvalósitó 1 grafit- vagy saválló acélkatódok a szintén közös pólust képező 2 oldódó alumíniumanódok folyamatos galvánkorrózióját biztosítják a 3 - előnyösen n trátanionú - elektrolitoldatban, amelyben egyúttal a szakaszosan - előnyösen szippantással - eltávolítható hidrátgél is feldúsul. Az elektrolitoldat és a keletkező gél tartására a 4 - előnyösen műanyagból készült - ceilaedény szolgál. Az áram szabályozása az 5 ellenállással, mérése pedig a 6 ampermérővel történik. Az 1. ábrán bemutatott szerkezetű galvánelem megsokszorozásának és párhuzamos üzemű működtetésének előnyös változa tát a 2. ábrán szemléltetjük. Az azonos szerkezetű A, B, C és D galváncellák 1 katódjai és 2 anódjai valamennyien a közös 7 katód, illetve 8 anód gyűjtősínhez csatlakoznak. A kádaknak friss elektrolittal való feltöltését, illetve azokból a keletkezett gél pl. szippantás útján 5 0 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
