CS202530B2 - Method of the continuous production of aluminium by electrolysis of aluminium trichloride - Google Patents
Method of the continuous production of aluminium by electrolysis of aluminium trichloride Download PDFInfo
- Publication number
- CS202530B2 CS202530B2 CS726860A CS686072A CS202530B2 CS 202530 B2 CS202530 B2 CS 202530B2 CS 726860 A CS726860 A CS 726860A CS 686072 A CS686072 A CS 686072A CS 202530 B2 CS202530 B2 CS 202530B2
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- bath
- aluminum chloride
- aluminum
- electrolysis
- metal
- Prior art date
Links
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 title claims abstract description 95
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 25
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 title claims description 4
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 title 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 40
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 40
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 11
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 8
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 10
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 abstract description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N tetrachloromethane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)Cl VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- -1 alumina Chemical class 0.000 description 2
- 229910001610 cryolite Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 2
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 2
- IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 2,2,3,3,3-pentafluoropropanal Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C=O IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminum fluoride Inorganic materials F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001514 alkali metal chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001508 alkali metal halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008045 alkali metal halides Chemical class 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical group 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L magnesium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Mg+2] ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001635 magnesium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000693 micelle Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 description 1
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
- C25C3/18—Electrolytes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Description
Vynález se týká způsobu plynulé výroby hliníku elektrolýzou chloridu hlinitého, rozpuštěného v roztaveném rozpouštědle o vyšším elektrCckém rozkladném potenciálu, než jaký má chlorid hlinitý, u něhož se zavádí kysličník kovu do elektrolytické lázně chloridu hHnitého a rozpouštědla, a chlorid hlinitý se přivádí Ůo lázně k nahrazení rozloženého chloridu hlinitého. . '
Po dobu více než 80 let je běžným způsobem výroby hliníku velmi dobře známý postup podle HHa a K^e^c^vuta, při kterém se kysličník hlinitý, rozpuštěný ve fl.uoridové lázni (hlavně kryolitu), redukuje elektrolyticky. Výroba hliníku elektrolýzou clhLoridú hlinitého, rozpuštěného v roztaveném elektrolytu, složeném z jednoho nebo několika halogenidů o vyš:-, ším · elektrikám rozkladném potenciálu, než má chlorid hlinitý, například halogenid alkalického kovu a halogenid kovu žíravých zemin, byla popsána v literatuře, například v Ztschr.
f. Elektrochem. 54- 210, ame^^ých patentových spisech č. 1 296 575, 1 854 684, 2 919 234,
103 472, jakož i kanadském patentovém spise č. 502 977- ,
Ačkolivvýroba hliníku elektrolýzou chloridu hlinitého má určité potenciální výhody ve srovnání s postupem podle Hala a Kerouuta, jako je například práce při nižší teplotě a bez spotřeby uhlíkových elektrod oxidací kyslíkem, který se vyvíjí při elektrolýze kys.ičníku hlinitého, nevýhody tohoto-postupu převážily uvedené výhod;/, a výroba hliníku elektrolýzou · chloridu hlinitého nebyla dosud zvládnuta po stránce obchodní.
Hlavní problémy, které účinně vylučovaly obchodně přijatelnou ekonomickou plynulou elektrolýzu chloridu hlinitého, rozpuštěného v roztavených solích nad teplotou tání hliníku, pramení z pří torno o ti kysličníků kovů, jako je kysličník hlinitý, kysličník křemičitý, kysličník titaniči-tý apod., v elektrolytické lázni. Kyyličníky kovů v lázni, a zejména ne202530
202530 rozpuštěné kysličníky - kovů, jsou primárním faktorem, nebot způsobují, že se na katodách elektrolyzéru postupně hromadí viskozní vrstvy jemně rozdělených pevných látek na kapalné složky lázně i kapičky roztaveného hliníku.
Shora uvedená vrstva, dále označována jako kal, inhibuje nebo ruší nepřerušovaný přístup elektrolytické lázně ke katodám -s tím výsledkem, že po vyčerpání chloridu hliniéého' elektrolýzou kalové vrstvy, se elektrolyzuje rozpouštědlo lázně v kalu a průvodní ztrátou proudové účinnosti při výrobě hliníku. Kalová vrstva- rovněž brání cirkulaci - elektrolytické lázně s doprovodným dalším snížením elektrické účinnosti.
Jestliže ještě lázeň obsahuje halogenid alkalického kovu.nebo halogenid- kovu žíravých zemin jako rozpouštědlo chloridu hlinitého, jsou uhlíkaté katody v elektrolyzéru napadeny alkalicým kovem nebo kovem žíravých zemin, vzniklým elektrolýzou - takových ' sooi, což způsobuje odlupování na katodách s jejich rozpadem., čímž se mění vzdálenost mezi anodou a katodou, zvyšují se náklady na údržbu, jakož i se zavádějí do elektrolytu částic uhlíku,. přispívajících ke vzniku kalu na katodě.
Problém tvorby kalu, podmíněný přítomnootí kysličníků kovů v lázni je dále komppikován tou skutečnost, že, řečeno obecně, čím nižší je koncentrace chloridu hlinitého v lázni, tím lepší je elektrická vodivost z hlediska optimální elektrické vodivosti lázně,’se ; kterou souvvsí k omezení spotřeby energie na minimum, je žádoucí pracovat při' elektrolýze za koncentrace chloridu hlinitého' v lázni 1 až 15 % hmoOnolSníihJ přičemž však za takové koncentrace chloridu hlinitého se kysličníky kovů rozpo^tě;)! v lázni jen velmi nepatrně. Práce při žádoucí Conccetr.aci chloridu hlinitého zvětšuje takto problém tvorby kalu.
Další nevýhodou přítomno o ti kysličníků kovů v elektrolytické ·' lázni je okoonost, - že rozpuštěné kysličníky kovů maj nižší elektrický rozkladný potenncál, než chlorid hlinitý, i při elektrolyzování se uvolňuje na anodách elektrolyzé™ kyslík.
Uhík je z praktických důvodů nejvýhodnějším mma-eri^em pro anody, avšak vyvíjeeí.cí se kyslík reaguje s uhlíkem za vytvoření plynných kysličníků. Taková spotřeba uhlíku na anodě ovlivňuje nepříznivě celou pracovní ihar!l:CeeittiCu elektrolyzé™, změněnou· - vzdáleností anody od katody, jakož i zvyšováním nákladů na anodu. .
Poddtata způsobu plynulé výroby ' hliníku elektrolýzou chloridu hlinitého podle vynálezu spočívá v tom, že se mooství kysličníku kovu v elektrolytické lázni udržuje v ' hmotnostních procentech (vyjádřeno jako kyslík) v rozmezí stopy až 0,25 %.
Podle výhodného provedení vynálezu se množív! kysličníku v lázni udržuje - v rozmezí stopy až do 0,05 %
Při výrobě hliníku podle vynálezu se chlorid hlinitý, rozpuštěný v roztavené soli o vyšším elektr^kém rozkladném potenciálu, než jaký má chlorid hlinitý, jako je halogenid alkalického kovu nebo halogenid kovu žíravých zemin, plynule elektricky rozkládá, přičemž koncentrace chloridu hlinitého v elektrolytické lázni ze soli a chloridu hlinitého je v rozmezí od 1 až 15 % fanoonnosních, a s výhodou od 3 až do 10 % ^оШо^и!^, a udržuje se v těchto rozmezích přidáváním chloridu - hlinitého plynule nebo přerušovaně tak, aby se v lázni nahradil chlorid hlinitý, který byl působením elektrolýzy rozložen. .
Vzniklý roztavený hliník klesá v lázni - ke dnu, a může se odvádět jakýkoli vhodným způsobem, jako je odpich nebo odsátí násoskou z elektrolyzéru.
Bylo zjištěno, že při plynulém - provádění výše uvedeného postupu (např. po dobu více než 700 hodin) za podnínek, kdy se zaváděj do elektrolytické lázně kysličníky kovů, je vysoce dUežžté, aby se kl]Ocentrlie kysličníků kovů, vyjádřená - jako kyslík, udržovala pod stopy až 0,25 % ^ηο^κ^η!^, a s výhodou pod 0,1 % hmoonosních a nejvýhodněji pod 0,5 % hmotnostních. K^ys^ličníky kovů, jako.je kysličník hlinitý, kysličník křemičitý (křemík se zde pokládá za kov, ačkoliv se jedná o polokov),.kysličník železitý, kysličník titaoičitý a kysličník vápenatý, jsou pouze nepatrně rozpustné. v elektrolytické lázni a· jak to bylo již zde uvedeno dříve, jsou kysličníky kovů hlavní příčinoú tvorby výše uvedeného a nežádoucího kalu. Dále ačkoliv jsou kysličníky kovů pouze nepatrně rozpustné v lázni, uvolňuje se elektrolýzou rozpuštěných kysličníku kyslík na uhlíkových anodách v elektrolyzéru, oxiduje se uhlík za současného zvětšování se vzdálenosti anody od katody v elektrolyzéru, · a v důsledku toho se postupně zvyšuje elektrický odpor. '
Udržžje-li se koncentrace kysličníků kovů v lázni pod 0,25 % hmoonosních, jak to bylo uvedeno výše, můíže se provádět elektrolýza chloridu hlinitého nekonečně dlouho, aniž vzniká kal na katodách v takových množsvích, která by škodlivě ovlivňovala průběh postupu nebo zařízení. ‘ Naapíklad postup se dá nekonečně dlouho provádět se vzdálenootí· anody od katody pod 2,5 cm, s katodovou hustotou proudu asi 10 A, s napětím mezi anodou a katodou pod 5 V, a s proudovou účinnootí nad 80 % s přihlédnutím k elektrickému rozkladu . chloridu hlinitého.
Kylíčníky kovů se mohou dostat do lázně různými způsoby, například jako nedčetoty ve složkách lázně, například v chloridu hliniéém nebo rozpouštědle. Rovněž vlhkost, která prosakuje do elektrolyz^u, nebo je příComné v jeho stěnách nebo ve složkách lázně, použitých při postupu, reaguje s roztaverým hlinkkem v elektrolyz^u za vzniku kysličníku hlinitého. Podobně stykem s obložením elektrolyzéru nebo s jeho jinými strukturálními čás!mi, pokud obsalhtuí kysličníky kovů, jako jsou · žáruvzdorné hmoty, obsahnuicí kysličník hlinitý · .nebo kysličník křemiččtý, se mohou dostat takové · kysličníky do lázně.
Při výrobě hliníku podle vynálezu je řízen přívod kysličníků kovů do. lázně, jak je shora uvedeno. Dále při plynulém provádění elektrolytcckého postupu s doprovodrým nepřerušovaným nebo přerušovaným přívodem chloridu hlinitého do lázně za účelem nahrazení · elektrolyzovaného chloridu hlinitého je pro udržování výše zmíněné nízké koncentrace kysličníků kovů v lázni zvláště důležité, aby chlorid hlinitý přiváděný do lázně obsahoval celkově.pod 0,25 % hmoSnosSních kysličníků kovů, s výhodou pod 0,1 % a dokonce nejvýhodnnji pod 0,05 % hmoSnostníih.
Zde uvedené odkazy na kysličníky kovů zahrnuji kyslíka-té sloučeniny, obsáhuicí další ionty kromě Kovu a kyslíku, například ’ hydroxylialogenidy a s:χyntriáy.
Při výhodném provádění postupu podle vynálezu pozůstává pouuitý‘vseektrolyt v podstatě z jednoho nebo několika halogenidů alkalických kovů nebo kovů.žíravých zemin s vyšším elektríký^m rozklddným potenciálem než má chlorid hlinitý, přičemž výhodnými halogenidy jsou chloridy a postup se provádí za teploty pod 730 °C, ale nad teplotou tání hliníku (660 °Č).
Například jako elektrolyt je zvlášt ·vhodná směs stejrých h]mSnostních dílů chloridu sodného a chloridu lUhného. Je samozřejmé, že se mohou přidat do lázně i další složky - je-li to žádoucí - k úpravě ilharakteristickýih vlastností ·lázně. . .
Při výrobě hliníku podle vynálezu lze ponu^ elektrolyzéry známých typů, pouužvv jcí oddělených mososo0árních elektrod . nebo oddělených bipolárních elektrod mezi anodovými a katodovými svorkami.
Se zřeteeem na vyloučení vlhkosti z elektrolyzéru, jakož i na odstraňování jalynných materiálů, vznnkajících v elektrolyzéru je žádo^u!, aby byl elektrolyzér uzavřen · s výjimkou jednoho nebo několika vývodů pro takové plynné mojnřilly, a jednoho nebo několika přívodů pro chlorid hlinitý do elektrolyz^u. .
Jak to již bylo naznačeno, je rovněž žkasucí . vyvarovat se pouuítí jakýchkooi mojeriálů, jimiž se mohou vnést kysličníky kovů do lázně, v těch konstrukčních částech elektrolyzéru, kde tyto ěásti procházejí do styku s elektrolytickou lázní.
Rovněž před zahájením výroby hliníku v novém elektrolyzéru je žádoucí odstranit vlhkost, která je přítomna ve stěnách elektrolyzéru, elektrodách a dalších konstrukčních částech, aby totiž nedocházelo к reakci takové vlhkosti s roztaveným hliníkem za vzniku kysličníku hlinitého v lázni.
Vlhkost se dá pohodlně odstranit přívodem roztaveného elektrolytů do elektrolyzéru a udržováním elektrolytu na zvýšené teplotě tak dlouho, až se vlhkost v elektrolyzéru odpaří a unikne jeho otvory, jako jsou vývody pro páry, vzniklé během elektrolýzy.
Použití výěe uvedených podmínek při reakci umožňuje podstatné ekonomické úspory při výrobě hliníku elektrolýzou chloridu, hlinitého jako důsledek zvýšení elektrické účinnosti tím, že se zabrání tvorbě kalu a poškozování elektrod, jakáž i snížení nákladů na udržování uhlíkových anod i katod.
Jestliže se příležitostně při provádění postupu podle vynálezu ukáže, Že množství nerozpuštěného kysličníku kovu v lázni se zvýší tak, že koncentrace kysličníků kovů v. lázni překročí předem stanovenou hladinu, dá se taková situace napravit různými způsoby.
Tak je možno oddělit nerozpuštěný kysličník kovu od lázně například filtrací, čímž se sníží koncentrace kysličníku kovu v lázni na žádoucí hladinu. Jinou možností je změna podmínek provádění elektrolytického postupu, a to dočasně tak, že sé nerozpuštěný kysličník kovu v lázni rozpustí, a pokračuje se v elektrolýze, až koncentrace kysličníku kovu v lázni se vrátí na žádanou hladinu.
s
Například se dá rozpuštěný kysličník v lázni rozpustit dočasným zvýšením kapacity lázně, takže se rozpustí kysličník kovu, který je přítomný, zvýšením koncentrace chloridu hlinitého v lázni, nebo snížením teploty lázně dostačujícím způsobem tak, že se rozpustí další kysličník kovu a elektrolyzuje se,až se koncentrace kysličníku kovu vrátí zpět na předem stanovenou hodnotu, načež se obnoví buň předchozí koncentrace chloridu hlinitého v lázni, nebo teplota lázně.
Jinou cestou ke zvýšení kapacity lázně к rozpuštění kysličníků kovů je odstranění kysličníku kovu jeho rozkladem elektrickým proudem tím, Že se к lázni přidají další složky, vhodné pro takový účel. Například používá-li se jako rozpouštědla v lázni pro chlorid hlinitý chloridu alkalického kovu, potom malá koncentrace fluoridu, například asi 1 % hmotnostní, vyjádřeno jako fluor, se dá zavést do lázně к tomu účelu; dá se použít fluorid hořečnatý, fluorid hlinitý, fluorid sodný, fluorid vápenatý nebo kryolit.
Dalším postupem je snížení proudové hustoty, použité v elektrolyzéru, na hladinu, při které se rychlost elektrolýzy rozpuštěného kysličníku kovu zvýší oproti rychlosti elektrolýzy chloridu hlinitého, a tato snížená proudová hustota se udržuje, až proběhne elektrolýza dostatečného množství kysličníku kovu, takže se množství kysličníku kovu v lázni vrátí na očekávanou úroveň. Potom se může proudová hustota zvýšit, a vrátí se na půvobní úroveň.
Jako specifický příklad způsobu podle vynálezu se vyrábí hliník plynulou elektrolýzou chloridu hlinitého za teploty 695 až 700 °C v elektrolyzéru majícím kovový plášt s· elektrolytickou komorou vyloženou taveným kysličníkem křemičitým, pojeným nitridem křemíku; komora obsahuje grafitovou anodou v horní části a grafitovou katodu v dolní Části.
Mezi anodou a katodou a v odstupu od nich jsou dvě odděleně grafitové desky, uložené vodorovně, jedna nad druhou, takže tím vznikají tři elektrolytická oddělení mezi anodou a katodou, přičemž shora uvedené grafitové desky působí jako bipolární elektrody.
Vzdálenost mezi každou z proti sobě uložených elektrod je asi 2,5 cm. Elektrolyzár Je uzavřen s výjimkou vstupu v horní Části pro přívod chloridu hlinitého do elektrolytické lázně, výstupu v horní části pro chlor a páry chloridu hlinitého, které unikly, jakož i vývodu pro vzniklý roztavený hliník.
Výše uvedená elektrolytická oddělení se udržují v ponoření do elektrolytické lázně, sestávající v podstatě z chloridu sodného a chloridu lithného a navíc asi 6 až 7 % hmotnostních chloridu hlinitého.,
Chlorid hlinitý, obsahující celkově méně než 0,03 % hmotnostních kysličníků kovů a v podstatě prostý vlhkosti, se přivádí do lázně plynule tak, aby nahradil chlorid hlinitý, který byl rozložen, a aby udržel obsah chloridu hlinitého v lázni na úrovni 6 až 7 % hmotnostních.
Elektrolyzér pracoval plynule asi 120 dní za napětí asi 3,3 V na elektrolytickém oddělení, a s průměrnou katodovou proudovou hustotou 8,5 A na 2,5 cm bez pozorovatelné tvorby kalu v lázni.
Koncentrace kysličníků kovů (vyjádřeno jako kyslík) v elektrolytické lázni zůstává pod asi 0,002 % hmotnostních lázně během postupu. Vzniklý roztavený hliník, který vzniká, se hromadí v nižší části elektrolytické komory a periodicky se odtahuje. Spotřebuje se 5,2 kW hodin elektrické energie na 4,5 kg vyrobeného hliníku.
Claims (2)
1. Způsob plynulé výroby hliníku elektrolýzou chloridu hlinitého, rozpuštěného v roztaveném rozpouštědle o vyšším elektrickém rozkladném potenciálu, než jaký má chlorid hlinitý, u něhož se zavádí kysličník kovu do elektrolytické lázně chloridu hlinitého a rozpouštědla, a chlorid- hlinitý se přivádí do lázně к nahrazení rozloženého chloridu hlinitého, vyznačující se tím, že sé množství kysličníku kovu v elektrolytické lázni udržuje v hmotnostních procentech, vyjádřeno jako kyslík, v rozmezí stopy až 0,25 % hmotnostních.
2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, Že se množství kysličníku v lázni udržuje v rozmezí stopy až do 0,05 % hmotnostních.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US19265371A | 1971-10-26 | 1971-10-26 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS202530B2 true CS202530B2 (en) | 1981-01-30 |
Family
ID=22710521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS726860A CS202530B2 (en) | 1971-10-26 | 1972-10-11 | Method of the continuous production of aluminium by electrolysis of aluminium trichloride |
Country Status (20)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US3725222A (cs) |
| JP (1) | JPS5215043B2 (cs) |
| AT (1) | AT327578B (cs) |
| AU (1) | AU453929B2 (cs) |
| BR (1) | BR7207305D0 (cs) |
| CA (1) | CA981209A (cs) |
| CH (1) | CH555410A (cs) |
| CS (1) | CS202530B2 (cs) |
| DD (1) | DD99610A5 (cs) |
| DE (1) | DE2251262C2 (cs) |
| FR (1) | FR2158238B1 (cs) |
| GB (1) | GB1403893A (cs) |
| IT (1) | IT966362B (cs) |
| NL (1) | NL155891B (cs) |
| PH (1) | PH9821A (cs) |
| PL (1) | PL82400B1 (cs) |
| RO (1) | RO60672A (cs) |
| SE (1) | SE396776B (cs) |
| YU (1) | YU249272A (cs) |
| ZA (1) | ZA727061B (cs) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4179345A (en) * | 1979-02-26 | 1979-12-18 | Aluminum Company Of America | Controlled wettability graphite electrodes for selective use in electrolysis cells |
| US4179346A (en) * | 1979-02-26 | 1979-12-18 | Aluminum Company Of America | Selective use of wettable and non-wettable graphite electrodes in electrolysis cells |
| US4397822A (en) * | 1982-03-17 | 1983-08-09 | Murtha Marlyn J | Process for the recovery of alumina from fly ash |
| FR2524495A1 (fr) * | 1982-03-31 | 1983-10-07 | Pechiney Aluminium | Procede d'obtention continu de l'aluminium par carbochloration de l'alumine et electrolyse ignee du chlorure obtenu |
| US4493784A (en) * | 1984-01-30 | 1985-01-15 | Atlantic Richfield Company | Dehydration of aluminum chloride hexahydrate |
| US6258247B1 (en) * | 1998-02-11 | 2001-07-10 | Northwest Aluminum Technology | Bath for electrolytic reduction of alumina and method therefor |
| US6497807B1 (en) | 1998-02-11 | 2002-12-24 | Northwest Aluminum Technologies | Electrolyte treatment for aluminum reduction |
| US6066247A (en) * | 1998-04-23 | 2000-05-23 | Sharma; Ram A. | Method for producing aluminum metal from aluminum trichloride |
| US6436272B1 (en) | 1999-02-09 | 2002-08-20 | Northwest Aluminum Technologies | Low temperature aluminum reduction cell using hollow cathode |
| US6428675B1 (en) | 2000-07-13 | 2002-08-06 | Alcoa Inc. | Low temperature aluminum production |
| CA2860491C (en) * | 2012-01-04 | 2020-05-12 | Keki Hormusji Gharda | A process for manufacturing aluminum from bauxite or its residue |
| US10017867B2 (en) * | 2014-02-13 | 2018-07-10 | Phinix, LLC | Electrorefining of magnesium from scrap metal aluminum or magnesium alloys |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3103472A (en) * | 1963-09-10 | Electrolytic production of aluminum | ||
| US1206874A (en) * | 1915-03-02 | 1916-12-05 | Gulf Refining Co | Utilization of aluminum-chlorid residues. |
| US1942522A (en) * | 1926-11-22 | 1934-01-09 | Weber Julius | Electrolytic extraction of pure aluminum |
| FR1124194A (fr) * | 1955-03-30 | 1956-10-05 | Pechiney | Perfectionnements aux bains chlorofluorés utilisés en électrolyse ignée |
| US2919234A (en) * | 1956-10-03 | 1959-12-29 | Timax Associates | Electrolytic production of aluminum |
| US3518172A (en) * | 1967-02-24 | 1970-06-30 | Dow Chemical Co | Process for the electrolysis of aluminum chloride |
-
1971
- 1971-10-26 US US00192653A patent/US3725222A/en not_active Expired - Lifetime
-
1972
- 1972-09-01 AU AU46232/72A patent/AU453929B2/en not_active Expired
- 1972-09-11 CA CA151,416A patent/CA981209A/en not_active Expired
- 1972-09-12 GB GB4234172A patent/GB1403893A/en not_active Expired
- 1972-09-12 SE SE7211732A patent/SE396776B/xx unknown
- 1972-09-15 PH PH13909A patent/PH9821A/en unknown
- 1972-10-03 ZA ZA727061A patent/ZA727061B/xx unknown
- 1972-10-04 YU YU02492/72A patent/YU249272A/xx unknown
- 1972-10-11 CS CS726860A patent/CS202530B2/cs unknown
- 1972-10-12 NL NL7213843.A patent/NL155891B/xx not_active IP Right Cessation
- 1972-10-13 DE DE2251262A patent/DE2251262C2/de not_active Expired
- 1972-10-16 IT IT53404/72A patent/IT966362B/it active
- 1972-10-18 CH CH1521572A patent/CH555410A/fr not_active IP Right Cessation
- 1972-10-19 BR BR7305/72A patent/BR7207305D0/pt unknown
- 1972-10-19 RO RO72565A patent/RO60672A/ro unknown
- 1972-10-19 DD DD166348A patent/DD99610A5/xx unknown
- 1972-10-19 AT AT894372A patent/AT327578B/de active
- 1972-10-19 FR FR7237157A patent/FR2158238B1/fr not_active Expired
- 1972-10-19 JP JP72104090A patent/JPS5215043B2/ja not_active Expired
- 1972-10-19 PL PL1972158371A patent/PL82400B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US3725222A (en) | 1973-04-03 |
| FR2158238B1 (cs) | 1975-01-03 |
| AU4623272A (en) | 1974-03-07 |
| CH555410A (fr) | 1974-10-31 |
| ZA727061B (en) | 1973-07-25 |
| NL155891B (nl) | 1978-02-15 |
| BR7207305D0 (pt) | 1973-10-09 |
| AU453929B2 (en) | 1974-10-17 |
| JPS4850910A (cs) | 1973-07-18 |
| CA981209A (en) | 1976-01-06 |
| ATA894372A (de) | 1975-04-15 |
| NL7213843A (cs) | 1973-05-01 |
| DE2251262A1 (de) | 1973-05-03 |
| RO60672A (cs) | 1976-10-15 |
| SE396776B (sv) | 1977-10-03 |
| AT327578B (de) | 1976-02-10 |
| GB1403893A (en) | 1975-08-28 |
| IT966362B (it) | 1974-02-11 |
| FR2158238A1 (cs) | 1973-06-15 |
| DD99610A5 (cs) | 1973-08-12 |
| DE2251262C2 (de) | 1983-10-20 |
| JPS5215043B2 (cs) | 1977-04-26 |
| PL82400B1 (cs) | 1975-10-31 |
| YU249272A (en) | 1982-02-28 |
| PH9821A (en) | 1976-03-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1054556A (en) | Electrowinning of gallium | |
| JPH0653953B2 (ja) | 低温アルミナ電解 | |
| US3114685A (en) | Electrolytic production of titanium metal | |
| CS202530B2 (en) | Method of the continuous production of aluminium by electrolysis of aluminium trichloride | |
| US2848397A (en) | Electrolytic production of metallic titanium | |
| US2864749A (en) | Process for the production of titanium metal | |
| US6676824B2 (en) | Process for purification of molten salt electrolytes | |
| US2908619A (en) | Production of titanium | |
| US3137641A (en) | Electrolytic process for the production of titanium metal | |
| US3501387A (en) | Continuous process for the electrolytic production of aluminum | |
| US3464900A (en) | Production of aluminum and aluminum alloys from aluminum chloride | |
| US4135994A (en) | Process for electrolytically producing aluminum | |
| US2707170A (en) | Electrodeposition of titanium | |
| US3082159A (en) | Production of titanium | |
| US2939823A (en) | Electrorefining metallic titanium | |
| US2055359A (en) | Electrolytic process for producing magnesium | |
| US3364127A (en) | Method for producing caustic soda and chlorine by means of electrolysis of sea water or other similar saltish water | |
| US3508908A (en) | Production of aluminum and aluminum alloys | |
| US1567318A (en) | Method of making metallic magnesium | |
| US2270376A (en) | Process of treating alkali metal hydroxide solutions | |
| US2880151A (en) | Electrolytic production of magnesium metal | |
| US2898276A (en) | Production of titanium | |
| NO139668B (no) | Dempningslager. | |
| NL8002381A (nl) | Electrolytische cel. | |
| US2888389A (en) | Electrolytic production of magnesium metal |