FI61726B - SINTRAD SMALL BOXES-VALVES-METALBORIDES-KOLANOD FOER ELECTROCHEMICAL PROCESSER - Google Patents

SINTRAD SMALL BOXES-VALVES-METALBORIDES-KOLANOD FOER ELECTROCHEMICAL PROCESSER Download PDF

Info

Publication number
FI61726B
FI61726B FI773255A FI773255A FI61726B FI 61726 B FI61726 B FI 61726B FI 773255 A FI773255 A FI 773255A FI 773255 A FI773255 A FI 773255A FI 61726 B FI61726 B FI 61726B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
electrodes
metal
electrochemical
molten
electrode
Prior art date
Application number
FI773255A
Other languages
Finnish (fi)
Other versions
FI773255A (en
FI61726C (en
Inventor
Vittorio De Nora
Antonio Nidola
Placido Maria Spaziante
Original Assignee
Diamond Shamrock Techn
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US05/820,834 external-priority patent/US4111765A/en
Application filed by Diamond Shamrock Techn filed Critical Diamond Shamrock Techn
Publication of FI773255A publication Critical patent/FI773255A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI61726B publication Critical patent/FI61726B/en
Publication of FI61726C publication Critical patent/FI61726C/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/58Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
    • C04B35/5805Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on borides
    • C04B35/58064Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on borides based on refractory borides
    • C04B35/58071Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on borides based on refractory borides based on titanium borides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/58Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
    • C04B35/5805Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on borides
    • C04B35/58064Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on borides based on refractory borides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/58Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
    • C04B35/5805Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on borides
    • C04B35/58064Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on borides based on refractory borides
    • C04B35/58078Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on borides based on refractory borides based on zirconium or hafnium borides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C7/00Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells
    • C25C7/02Electrodes; Connections thereof
    • C25C7/025Electrodes; Connections thereof used in cells for the electrolysis of melts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Description

|-l'rH- -I ral KUULUTUSJULKAISU , Λ r, 0 ,| -l'rH- -I ral ADVERTISEMENT, Λ r, 0,

Wa W (11) UTLAGGNINGSSKRIFT 61/2 6 <(45) Patentti ny one tty 10 09 1932 ι'μρ'; Patent oeddelat v v ' (51) Kv.ik.Wcu3 c 25 B 11/04 // C 25 c 3/12 SUOMI —FINLAND (21) P*Unttlh»ktmu· — Patmtanaekitlng 773255 (22) H*k«mlspllvl — AiMeknlnpdag 31.10.77 ^ ^ (23) Alkupttvt—GlMghaudag 31.10.77 (41) Tullut iulklMlui — Bllvlt offmtllg 2^.06.78Wa W (11) UTLAGGNINGSSKRIFT 61/2 6 <(45) Patent ny one tty 10 09 1932 ι'μρ '; Patent title vv '(51) Kv.ik.Wcu3 c 25 B 11/04 // C 25 c 3/12 FINLAND —FINLAND (21) P * Unttlh »ktmu · - Patmtanaekitlng 773255 (22) H * k« mlspllvl - AiMeknlnpdag 31.10.77 ^ ^ (23) Alkupttvt — GlMghaudag 31.10.77 (41) Tullut iulklMlui - Bllvlt offmtllg 2 ^ .06.78

Patentti· ja reki.frlh.Ultu, (44) Νϋ,«ν»ωρ«οη |. kuuUiuikmUun pvm.- 31.05.82Patent · ja reki.frlh.Ultu, (44) Νϋ, «ν» ωρ «οη |. MONTHLY Date - 31.05.82

Patent- och registerstyrelaen ' Amekan utkgd odi utl.ikriften pubikared (32)(33)(31) Pyydvtty atuoikau* —Begird priority 23.12.7 6 01.08.77 USA(US) 75^025, 82083*+ (71) Diamond Shamrock Technologies S.A., 3 Place Isaac Mercier, Geneva,Patent and Registration Office of the United States of America (32) (33) (31) Requested atuoika * —Begird priority 23.12.7 6 01.08.77 USA (US) 75 ^ 025, 82083 * + (71) Diamond Shamrock Technologies SA, 3 Place Isaac Mercier, Geneva,

Sveitsi-Schweiz(CH) (72) Vittorio de Nora, Nassau, Bahamasaaret-Bahamaöarna(BS), Antonio Nidola, Lugano, Placido Maria Spaziante, Lugano, Sveitsi-Schweiz(CH) (7*+) Leitzinger Oy (5*+) Sintrattu piikarhidi-venttiilimetallihoridi-hiilianodi sähkökemiallisia prosesseja varten - Sintrad kiselkarhid-ventil-metallhorid-kolanod för elektrokemiska processerSwitzerland-Switzerland (CH) (72) Vittorio de Nora, Nassau, Bahamas-Bahamas (BS), Antonio Nidola, Lugano, Placido Maria Spaziante, Lugano, Switzerland-Switzerland (CH) (7 * +) Leitzinger Oy (5 * + ) Sintered silicon-carbide-metal-chloride anode for electrochemical processes - Sintrad kiselkarhid-ventil-metallhorid-kolanod för elektrokemiska processer

Keksinnön kohteena on uudet sintratut anodit, joiden koostumus on oleellisesti vähintään 40 - 90 painoprosenttia vähintään yhtä vent-tiilimetalliboridia, 5-40 painoprosenttia piikarbidia ja 5 - 40 painoprosenttia hiiltä, ja jotka ovat hyödyllisiä elektrolyysireak-tioissa, erityisesti elektrolysoitaessa halogenidi-ioneja vastaavaksi halogeeniksi, ja uusi elektrolyysikenno, uusi bipolaarinen elektrodi ja uusi menetelmä elektrokemiallisten menetelmien suorittamiseksi, erityisesti sulien metallihalogenidien elektrolysoimiseksi.The invention relates to novel sintered anodes having a composition of at least 40 to 90% by weight of at least one valve metal boride, 5 to 40% by weight of silicon carbide and 5 to 40% by weight of carbon, and which are useful in electrolysis reactions, in particular electrolysis to halide ions. and a new electrolytic cell, a new bipolar electrode and a new method for performing electrochemical methods, in particular for electrolysing molten metal halides.

Sähkökemiallisessa teollisuudessa on viime aikoina yleisesti alettu käyttää elektrolyysikennoissa anodisissa ja katodisissa reaktioissa dimensionaalisesti kestäviä elektrodeja, joilla on korvattu kuluvat hiili-, grafiitti- ja lyijylejeerinkielektrodit. Ne ovat erityisen hyödyllisiä katodikennoissa, joissa tapahtuu elohopean virtausta, ja diafragmakennoissa kloorin ja lipeän valmistuksessa, sähköisissä metallien talteenottokennoissa, joissa puhdas metalli saadaan talteen kloridin tai sulfaatin vesiliuoksesta sekä laivojen runkojen ja muiden metallirakenteiden katodisessa suojauksessa 2 61 726In the electrochemical industry, the use of dimensionally resistant electrodes in electrolytic cells in anodic and cathodic reactions has recently begun to be widely used, replacing wearing carbon, graphite and lead alloy electrodes. They are particularly useful in cathode cells with mercury flow and in diaphragm cells for chlorine and lye production, in electronic metal recovery cells where pure metal is recovered from aqueous chloride or sulphate solution, and in cathodic protection of ship hulls and other metal structures 2 61 726

Dimensionaalisesti kestävät elektrodit käsittävät yleensä venttiili-metallisen, kuten Ti, Ta, Zr, Hf, Nb ja W, alustan, jotka metallit anodisen polarisoitumisen alaisena kehittävät korroosionkestävän, mutta sähköä johtamattoman oksidikerroksen eli "estokerroksen", ja joiden pinnasta on ainakin osa päällystetty sähköä johtavalla ja elektrokatalyyttisellä kerroksella, joka sisältää platinaryhmän metallioksideja tai platinaryhmän metalleja (kts. USA-patentit 3,711,385; 3,763,498 ja 3,846,273) ja joskus myös venttiilimetallien oksideja. Myös molybdeeni, vanadiini, alumiini ja yttrium ovat metalleja, joilla, tietyissä ympäristöissä, on selviä venttiilimetallien ominaisuuksia, so. ne muodostavat peittävän oksidien kerroksen, joka oleellisesti suojaa metallia enemmältä hapettumiselta tai korroosiolta (esimerkiksi alumiinin anodinen käsittely).Dimensionally resistant electrodes generally comprise a valve-metallic substrate, such as Ti, Ta, Zr, Hf, Nb and W, which under anodic polarization develops a corrosion-resistant but non-conductive oxide layer or "barrier layer" and whose surface is at least partially coated with an electrically conductive and an electrocatalytic layer containing platinum group metal oxides or platinum group metals (see U.S. Patents 3,711,385; 3,763,498 and 3,846,273) and sometimes also valve metal oxides. Molybdenum, vanadium, aluminum and yttrium are also metals which, in certain environments, have clear properties of valve metals, i. they form a covering layer of oxides that substantially protects the metal from further oxidation or corrosion (e.g., anodic treatment of aluminum).

Sähköä johtavat ja elektrokatalyyttiset päällysteet, jotka on tehty platinaryhmän metalleista tai platinaryhmän metallioksideista tai sisältävät niitä, ovat kuitenkin kalliita ja lopulta kuluvat tai deaktivoituvat tietyissä elektrolyyttisissä prosesseissa, ja sen vuoksi loppuunkuluneet elektrodit on kunnostettava reaktivoimalla ne tai päällystämällä uudelleen.However, electrically conductive and electrocatalytic coatings made of or containing platinum group metals or platinum group metal oxides are expensive and eventually wear or deactivate in certain electrolytic processes, and therefore spent electrodes must be repaired by reactivation or recoating.

Tämän tyyppisiä elektrodeja ei lisäksi voi käyttää monissa elektrolyyttisissä prosesseissa. Esimerkiksi sulissa suolaelektrolyyteissä venttiilimetallinen tuki liukenee nopeasti, koska ohut suojaava oksidikerros ei joko muodostu lainkaan tai sula elektrolyytti tuhoaa sen nopeasti, jolloin venttiilimetallinen alusta liukenee ja kata-lyyttinen jalometallipäällyste häviää. Lisäksi useissa vesipitoisissa elektrolyyteissä, kuten bromidiliuoksissa tai merivedessä, paljaan venttiilimetallisen alustan päällä olevan suojaavan oksidikerroksen hajoamisjännite on liian alhainen, ja venttiilimetallinen alusta usein korrodoituu anodisen polarisaation alaisena.In addition, electrodes of this type cannot be used in many electrolytic processes. For example, in molten salt electrolytes, the valve metal support dissolves rapidly because a thin protective oxide layer is either not formed at all or is rapidly destroyed by the molten electrolyte, causing the valve metal substrate to dissolve and the catalytic noble metal coating to disappear. In addition, in many aqueous electrolytes, such as bromide solutions or seawater, the decomposition voltage of the protective oxide layer on the bare valve metal substrate is too low, and the valve metal substrate often corrodes under anodic polarization.

Äskettäin on ehdotettu, että muun tyyppisillä elektrodeilla korvataan nopeasti kuluvat hiilianodit ja hiilikatodit, joita on käytetty voimakkaasti korrodoivissa sovellutuksissa, kuten sulien suolojen elektrolyysissä, tyypillisesti sulien fluoridihauteiden elektrolyysissä valmistettaessa esimerkiksi alumiinia sulasta kryoliitista. Tässä nimenomaisessa elektrolyyttisessä prosessissa, joka on taloudellisesti erittäin tärkeä, hiilianodeja kuluu noin 500 kg hiiltä valmistettua alumiinitonnia kohti ja korrodoivan anodipinnan ja 3 61726 nestemäisen alumiinikatodin välisen pienen ja yhtenäisen välin säilyttämiseksi tarvitaan kallis säätölaite. Alumiinin valmistajien arvioidaan kuluttavan yhdessä vuodessa hiilianodeja yli >6 miljoonaa tonnia. Hiilianodit palavat seuraavan reaktion mukaisesti:It has recently been proposed that other types of electrodes replace fast-wearing carbon anodes and carbon cathodes used in highly corrosive applications such as electrolysis of molten salts, typically electrolysis of molten fluoride baths in the production of, for example, aluminum from molten cryolite. In this particular electrolytic process, which is very important economically, about 500 kg of carbon anodes are consumed per tonne of aluminum produced and an expensive control device is required to maintain a small and uniform gap between the corroding anode surface and the 3,61726 liquid aluminum cathode. Aluminum producers are estimated to consume more than> 6 million tonnes of carbon anodes in one year. The carbon anodes burn according to the following reaction:

Al2°3 + 2A1 + 3/2 CC>2 mutta todellinen kulutusnopeus on paljon korkeampi hiilihiukkasten murtumisen ja irtoamisen vuoksi ja ajoittaisen kipinöinnin vuoksi, jota tapahtuu anodikaasun filmien poikki, joita usein muodostuu anodipinnan osien päälle, koska sulat suolaelektrolyytit kostuttavat hiilen huonosti, tai oikosulun vuoksi, jonka aiheuttavat korrodoi-vilta hiilianodeilta ja kerrostuvan metallin dispergoituneista hiukkasista tulevien johtavien hiukkasten "sillan".Al2 ° 3 + 2A1 + 3/2 CC> 2 but the actual consumption rate is much higher due to rupture and detachment of carbon particles and intermittent sparking across the anode gas films, which often form on parts of the anode surface due to poor wetting of the molten salt electrolytes, or caused by a "bridge" of conductive particles from corroding carbon anodes and dispersed particles of the deposited metal.

Englantilaisessa patentissa 1,295,117 on esitetty suliin kryoliitti-hauteisiin tarkoitettuja anodeja, jotka muodostuvat sintratusta keraamisesta oksidimateriaalista, j*oka sisältää oleellisesti Sn02 sekä pienehköjä määriä muita metallioksideja, nimittäin seuraavien metallien: Fe, Sb, Cr, Nb, Zn, W, Zr, Ta, oksideja 20 % asti.British Patent 1,295,117 discloses anodes for molten cryolite baths consisting of a sintered ceramic oxide material containing substantially SnO 2 as well as minor amounts of other metal oxides, namely Fe, Sb, Cr, Nb, Zn, W, Zr, Ta, oxides up to 20%.

Vaikkakin sähköä johtavaa Sn02, jossa on pienehköjä määriä muita metallioksideja, kuten Sb:n, Bi:n, Cu:n, U:n, Zn:n, Ta:n, As:n jne. oksideja, on kauan käytetty kestävänä elektrodimateriaalina vaihtovirralla toimivissa lasinsulatusuuneissa (kts. USA-patentit 2,490,825; 2,490,826, 3,287,284 ja 3,502,597), se kuluu ja korrodoi-tuu huomattavasti, kun sitä käytetään anodimateriaalina sulien suolojen elektrolyysissä.Although electrically conductive SnO 2 with minor amounts of other metal oxides such as oxides of Sb, Bi, Cu, U, Zn, Ta, As, etc., has long been used as a durable electrode material with alternating current in working glass melting furnaces (see U.S. Patents 2,490,825; 2,490,826, 3,287,284 and 3,502,597), it wears and corrodes considerably when used as an anode material in the electrolysis of molten salts.

Edellä mainituissa patenteissa kuvatuista seoksista otettujen näytteiden perusteella olemme havainneet, että kulutusnopeudet ovat olleet 2 0,5 g:aan per tunti per cm asti, kun niitä on käytetty sulassa kryoliittielektrolyytissä virrantiheydellä 3000 A/m . Sintrattujen Sn02~elektrodien suuren kulumisnopeuden uskotaan johtuvan useista tekijöistä: a) halogeenit vaikuttavat kemiallisesti, itse asiassa SnIV muodostaa halogeeni-ionien kanssa komplekseja, joilla on korkea koordinaatioluku; b) elektrolyyttien dispergoitunut alumiini pelkistää Sn02; ja c) anodinen kaasun kehittyminen aiheuttaa mekaanista eroosiota ja materiaalin huokosiin saostuu suolaa.Based on samples taken from the mixtures described in the aforementioned patents, we have found that consumption rates have been up to 0.5 g per hour per cm when used in molten cryolite electrolyte at a current density of 3000 A / m. The high wear rate of the sintered SnO 2 electrodes is believed to be due to several factors: a) the halogens act chemically, in fact SnIV forms complexes with halogen ions with a high coordination number; b) dispersed aluminum of electrolytes reduces SnO 2; and c) anodic gas evolution causes mechanical erosion and salt precipitates in the pores of the material.

4 617264,61726

Japanilaisessa patenttihakemuksessa 112589 (julkaisu 62,114, 1975) on esitetty elektrodeja, joissa on titaanista, nikkelistä tai kuparista tai niiden lejeeringeistä, hiilestä, grafiitista tai muusta johtavasta materiaalista tehty johtava tuki, joka on päällystetty kerroksella, joka muodostuu oleellisesti spinelli- ja/tai perovskiit-tityyppisistä metallioksideista, ja vaihtoehtoisesti elektrodeja, jotka on saatu sintraamalla mainittujen oksidien seoksia. Spinelli-oksidit ja perovskiittioksidit kuuluvat sellaiseen metallien ryhmään, joille on tyypillistä hyvä sähkönjohtokyky ja joita on aikaisemmin ehdotettu käytettäväksi sähköä johtavina ja elektrokatalyyttisinä anodisina päällystemateriaaleina dimensionaalisesti kestäviin vent-tiilimetallianodeihin (kts. amerikkalaiset patentit 3,711,382 ja 3,711,297; belgialainen patentti 780,303).Japanese Patent Application 112589 (Publication 62,114, 1975) discloses electrodes having a conductive support made of titanium, nickel or copper or their alloys, carbon, graphite or other conductive material coated with a layer consisting essentially of spinel and / or perovskite. t-type metal oxides, and alternatively electrodes obtained by sintering mixtures of said oxides. Spinel oxides and perovskite oxides belong to a group of metals characterized by good electrical conductivity and have previously been proposed for use as electrically conductive and electrocatalytic anodic coating materials for dimensionally durable valve metal anodes (see U.S. Patents 3,7,11.

Hiukkasmaisista spinelleistä ja/tai perovskiiteista tehtyjen päällysteiden on kuitenkin havaittu olevan mekaanisesti heikkoja, koska hiukkasmaisen keraamisen päällysteen ja metalli- tai hiilialustan välinen sidos on luonnostaan heikko. Tämä johtuu siitä, että spinellien ja perovskiittien kiderakenne ei ole isomorfinen metallituen oksidien kanssa. Erilaisia sideaineita, kuten oksideja, karbideja, nitridejä ja borideja on yritetty käyttää, mutta parannus on vähäinen tai sitä ei ole tapahtunut lainkaan. Sulissa suolaelektrolyyteissä vaikutus alustamateriaaliin on nopea spinellioksidipäällysteissä väistämättä olevien huokosten vuoksi, ja päällyste lohkeaa nopeasti irti korro-doituvasta alustasta. Spinellit ja perovskiitit eivät ole lisäksi kemiallisesti tai sähkökemiallisesti stabiileja sulissa halogenidi-suolaelektrolyyteissä ja ne kuluvat huomattavan nopeasti halogenidi-ionin ja dispergoituneen metallin pelkistävän vaikutuksen johdosta.However, coatings made of particulate spinels and / or perovskites have been found to be mechanically weak due to the inherently weak bond between the particulate ceramic coating and the metal or carbon substrate. This is because the crystal structure of spinels and perovskites is not isomorphic to the oxides of the metal support. Attempts have been made to use various binders such as oxides, carbides, nitrides and borides, but little or no improvement has occurred. In molten salt electrolytes, the effect on the substrate material is rapid due to the inevitable pores in the spinel oxide coatings, and the coating rapidly cleaves away from the corrosive substrate. In addition, spinels and perovskites are not chemically or electrochemically stable in molten halide-salt electrolytes and wear out remarkably rapidly due to the reducing effect of the halide ion and the dispersed metal.

Mainituilla alan aikaisemmilla anodeilla on havaittu olevan eräs toinen haitta valmistettaessa metalleja elektrolyyttisesti sulista halogenidisuoloista. Keraamisen oksidimateriaalin huomattava liukeneminen tuo liuokseen metallikationeja, jotka kerrostuvat katodille yhdessä valmistettavan metallin kanssa, jolloin talteenotetun metallin epäpuhtauksien määrä on niin suuri, että metallia ei voi enää käyttää elektrolyyttipuhtautta vaativissa sovellutuksissa. Tällaisissa tapauksissa menetetään osittain tai kokonaan elektrolyyttisen prosessin taloudelliset edut, jotka suurelta osalta johtuvat siitä suuresta puhtaudesta, joka voidaan saavuttaa sulatusprosesseihin verrattuna.Said prior art anodes have been found to have another disadvantage in the preparation of metals from electrolytically molten halide salts. The considerable dissolution of the ceramic oxide material introduces into the solution metal cations which deposit on the cathode together with the metal to be manufactured, so that the amount of impurities in the recovered metal is so great that the metal can no longer be used in electrolyte purity applications. In such cases, the economic advantages of the electrolytic process are partially or completely lost, largely due to the high purity that can be achieved compared to smelting processes.

i 61726i 61726

Elektrodimateriaalin, jota voidaan menestyksellisesti käyttää voimakkaasti korrodoivissa olosuhteissa, kuten sulien halogenidisuolojen elektrolyysissä ja erityisesti sulien fluoridisuolojen elektrolyysissä, tulisi ensi sijassa olla kemiallisesti ja sähkökemiallisesti stabiili käyttöolosuhteissa. Sen tulisi olla myös katalyyttinen hapen ja/tai halogenidien anodisen kehittämisen suhteen, jolloin anodin ylipotentiaali on alhaisin ja elektrolyysiprosessin kokonaistehokkuus korkea. Elektrodin tulisi olla myös termisesti stabiili käyttölämpötiloissa, so. 200 - 1100°C, sillä tulisi olla hyvä sähkönjohtokyky ja sen tulisi kestää riittävästi satunnaista kosketusta sulan metallikatodin kanssa. Lukuunottamatta päällystettyä elektrodia, koska tuskin mikään metallialusta voisi kestää niitä äärimmäisen korrodoivia olosuhteita, jotka vallitsevat sulan fluoridisuolan elektrolyysissä, olemme systemaattisesti testanneet erittäin monien sintrattujen, oleellisesti keraamisten ja koostumukseltaan erilaisten elektrodien suorituskyvyt.The electrode material that can be successfully used under highly corrosive conditions, such as the electrolysis of molten halide salts, and in particular the electrolysis of molten fluoride salts, should primarily be chemically and electrochemically stable under the conditions of use. It should also be catalytic for the anodic generation of oxygen and / or halides, with the lowest potential of the anode and the overall efficiency of the electrolysis process. The electrode should also be thermally stable at operating temperatures, i.e. 200-1100 ° C, it should have good electrical conductivity and should withstand sufficient accidental contact with the molten metal cathode. With the exception of the coated electrode, since hardly any metal substrate could withstand the extremely corrosive conditions that prevail in the electrolysis of a molten fluoride salt, we have systematically tested the performance of a large number of sintered, substantially ceramic, electrodes of varying composition.

US-patentissa 3,636,856 on kuvattu grafiitilla kyllästetystä titaani-karbidista valmistettuja elektrodeja, joilla valmistetaan mangaanidioksidia ja elektrolysoimalla mangaanisulfaattiliuoksia. Amerikkalaiset patentit 3,028,324; 3,215,615; 3,314,876 ja 3,330,756 koskevat alumiinisia elektrolyysikennoja, joissa käytetään virtakollektorei-na venttiilimetalliborideja ja venttiilimetallikarbideja. Patentin 3,459,515 kohteena on alumiininen elektrolyysikenno, joka on varustettu virtakollektorilla, joka muodostuu titaanikarbidi-titaani-boridista ja/tai zirkoniumboridista ja aina 30 % asti alumiinista. Patentissa 3,977,959 on kuvattu tantaalista, tantaaliboridista, tantaalikarbidista ja rautaryhmän metallista valmistettu elektrodi.U.S. Patent 3,636,856 describes electrodes made of graphite impregnated titanium carbide for preparing manganese dioxide and electrolysing manganese sulfate solutions. U.S. Patents 3,028,324; 3,215,615; Nos. 3,314,876 and 3,330,756 relate to aluminum electrolytic cells using valve metal borides and valve metal carbides as current collectors. The patent 3,459,515 relates to an aluminum electrolytic cell equipped with a current collector consisting of titanium carbide-titanium boride and / or zirconium boride and up to 30% aluminum. U.S. Pat. No. 3,977,959 discloses an electrode made of tantalum, tantalum boride, tantalum carbide and an iron group metal.

Oheisen keksinnön tavoitteena on tuoda esiin uudet parannetut elektrodit, jotka muodostuvat oleellisesti piikarbidi-venttiilimetalliboridi-hiilestä, ja uudet bipolaariset elektrodit.It is an object of the present invention to provide novel improved electrodes consisting essentially of silicon carbide-valve metal boride carbon and novel bipolar electrodes.

Keksinnön tavoitteenaan edelleen tuoda esiin uusi elektrolyysikenno, joka on varustettu piikarbidi-venttiilimetalliboridi-hiilianodeilla.It is a further object of the invention to provide a novel electrolytic cell equipped with silicon carbide valve metal boride carbon anodes.

Keksinnön tavoitteena on edelleen tuoda esiin uusi sähkökemiallinen prosessi, jossa käytetään keksinnön mukaisia elektrodeja.It is a further object of the invention to provide a new electrochemical process using the electrodes according to the invention.

Nämä ja muut keksinnön tavoitteet ja edut ilmenevät seuraavasta yksi- 6 61726 tyiskohtäisestä kuvauksesta.These and other objects and advantages of the invention will become apparent from the following detailed description.

Keksinnön mukaisten uusien sintrattujen elektrodien koostumus on oleellisesti 40 - 90 painoprosenttia vähintään yhtä venttiilimeta 11 i-i· boridia, 5-40 painoprosenttia piikarbidia ja 5 - 40 painoprosenttia hiiltä.The composition of the new sintered electrodes according to the invention is essentially 40 to 90% by weight of at least one valve metal, i-boride, 5 to 40% by weight of silicon carbide and 5 to 40% by weight of carbon.

Mainitut elektrodit ovat hyödyllisiä sähkökemiallisissa prosesseissa, kuten elektrolysoitaessa vesipitoisia halogenidiliuoksia, metallien sähköisessä talteenotossa vesipitoisista sulfaatti- tai halogenidi-liuoksista ja muissa prosesseissa, joissa sähkövirtaa johdetaan elektrolyytin läpi elektrolyytin hajottamiseksi, orgaanisten ja epäorgaanisten yhdisteiden hapettamiseksi tai pelkistämiseksi tai jotta metallirakenteelle, joka on tarkoitus suojata korroosiolta, saataisiin katodipotentiaali sekä primäärisissä että sekundäärisissä paristoissa. Keksinnön mukaiset elektrodit voidaan polarisoida anodeina tai katodeina tai niitä voidaan käyttää bipolaarisina elektrodeina, jolloin elektrodin toinen puoli tai pää toimii anodina ja elektrodin vastakkainen puoli tai pää toimii katodina elektrokata-lyytin suhteen, joka on vastaavasti kosketuksessa elektrodin kummankin puolen kanssa, elektrolyysialalla tunnetulla tavalla.Said electrodes are useful in electrochemical processes such as electrolysis of aqueous halide solutions, electrical recovery of metals from aqueous sulphate or halide solutions and other processes in which an electric current is passed through an electrolyte to decompose the electrolyte to decompose or oxidize organic and inorganic compounds. , would provide cathode potential in both primary and secondary batteries. The electrodes of the invention can be polarized as anodes or cathodes, or can be used as bipolar electrodes, wherein one side or end of the electrode serves as an anode and the opposite side or end of the electrode serves as a cathode electro cover-catalyst ratio which are respectively in contact with both sides of the electrode, elektrolyysialalla in a known manner.

Sanalla "sintrattu" tarkoitetaan määritetynlaista piikarbidi-venttii-limetalliboridi-grafiittiseosta vahvikkeettomana, oleellisesti jäykkänä kappaleena, joka on valmistettu millä tahansa tunnetulla, keraamisessa teollisuudessa käytetyllä menetelmällä, kuten kohdistamalla jauheseokseen tietty paine ja lämpötila, valamalla aine muotteihin, suulakepuristamalila tai käyttämällä sideaineita jne. Nimitykset "sidoselektrodit", "valuelektrodit" tai "sintratut elektrodit", myös erikseen käytettynä, ovat oleellisesti synonyymejä, ja aineen komponentit voivat olla kiteisessä ja/tai amorfisessa tilassa. Venttiilimetalli kattaa titaanin, tantaalin, hafniumin, zirkoniumin, alumiinin, niobin ja volframin ja niiden lejeeringit, jotka ovat erityisen sopivia anodiseen polarisaatioon, ja molybdeenin, vanadiinin ja yttriumin, jotka sopivat erityisesti katodiseen polarisaatioon. Venttiilimetalliborideista, kuten zirkoniumboridista tai ti-taaniboridista valmistetuilla elektrodeilla on taipumus liueta, kun niitä käytetään anodina sulassa suolahauteessa, kuten alumiiniklo-ridissa, ja niiden ylipotentiaali kloorin suhteen on melko korkea.The term "sintered" refers to a silicon carbide-valve-metal boride-graphite alloy of a defined type as a non-reinforced, substantially rigid body made by any known method used in the ceramic industry, such as applying a certain pressure and temperature to a powder mixture, molding "bonding electrodes", "casting electrodes" or "sintered electrodes", also when used alone, are substantially synonymous, and the components of the substance may be in a crystalline and / or amorphous state. The valve metal covers titanium, tantalum, hafnium, zirconium, aluminum, niobium and tungsten and their alloys which are particularly suitable for anodic polarization, and molybdenum, vanadium and yttrium, which are particularly suitable for cathodic polarization. Electrodes made of valve metal borides such as zirconium boride or titanium boride tend to dissolve when used as an anode in a molten salt bath such as aluminum chloride and have a rather high potential for chlorine.

Kun venttiilimetallikarbideja käytetään tällaisissa sulissa suola-hauteissa, niillä on taipumus hajota, kun taas puhtaalla hiilellä 61 726 7 tai grafiitilla on huono elinikä.When valve metal carbides are used in such molten salt baths, they tend to decompose, while pure carbon 61,726 7 or graphite have a poor service life.

Sitä vastoin keksinnön mukaisilla elektrodeilla on hyvä elektroninen ja sähköinen johtavuus, niiden kloorin ylipotentiaali on alhaisempi kuin grafiitin ja venttiilimetalliboridi-piikarbidi-elektrodien seoksilla, niillä on hyvä korroosionkestokyky, ja sula suolaelektro-lyytti, jonka kanssa elektrodi tulee kosketukseen, kostuttaa sen hyvin. Elektrodeja voidaan lisäksi käyttää suurilla virrantiheyksillä, kuten 5000 - 10.000 ampeeria tai enemmän mm kohti.In contrast, the electrodes of the invention have good electronic and electrical conductivity, have a lower chlorine excess potential than alloys of graphite and valve metal boride-silicon carbide electrodes, have good corrosion resistance, and are well wetted by the molten salt electrolyte with which the electrode comes into contact. In addition, the electrodes can be used at high current densities, such as 5,000 to 10,000 amps or more per mm.

Kun elektrodit valmistetaan sintraamalla, jauhekomponenttien hiukkasten raekoko voi vaihdella välillä 50 ja 500 mikronia, ja jauheseos sisältää tavallisesti tietyn alueen raekokoja, jotta tiivistyminen saataisiin paremmaksi. Elektrodit voidaan valmistaa keraamisessa teollisuudessa tavanomaisilla menetelmillä. Eräässä suositellussa menetelmässä jauheiden seos sekoitetaan veden tai orgaanisen sideaineen kanssa plastiseksi massaksi, jonka virtausominaisuudet sopivat kyseiseen käytettyyn muovausprosessiin. Materiaali voidaan valaa tunnetulla tavalla joko sullomalla tai puristamalla seos muottiin tai valamalla kipsimuottiin tai materiaali voidaan suulakepuristaa suuttimen läpi eri muotoihin.When the electrodes are made by sintering, the particle size of the powder components can range from 50 to 500 microns, and the powder mixture usually contains a certain range of grain sizes to improve condensation. The electrodes can be manufactured by conventional methods in the ceramic industry. In one preferred method, the mixture of powders is mixed with water or an organic binder to form a plastic mass with flow characteristics suitable for the molding process used. The material can be cast in a known manner either by compressing or pressing the mixture into a mold or by casting into a gypsum mold, or the material can be extruded through a nozzle into various shapes.

Tämän jälkeen valetut elektrodit kuivataan ja niitä kuumennetaan 1-30 tuntia lämpötilassa, jossa haluttu sitoutuminen voi tapahtua, minkä jälkeen tavallisesti jäähdytetään hitaasti huoneen lämpötilaan. Lämpökäsittely suoritetaan parhaiten inertissä kaasukehässä tai hieman pelkistävässä kaasukehässä, esimerkiksi H2 + N2 (80 %) kaasukehässä. Muovausprosessia voi seurata sintrausprosessi edellä mainitunlaisessa korkeassa lämpötilassa, tai muovausprosessi ja sintrausprosessi voivat olla samanaikaisia, so. jauheseokseen voidaan kohdistaa samanaikaisesti tietty lämpötila ja paine, esimerkiksi sähköisesti kuumennettujen muottien avulla. Valamisen ja sintrauksen aikana elektrodeihin voidaan sulattaa lyijyliittimet tai ne voidaan kiinnittää elektrodeihin sintrauksen tai valun jälkeen. Sintratun elektrodi-kappaleen sisälle voidaan laittaa metalliverkko tai -sydän tai joustavaa sydänmateriaalia virran jakaantumisen parantamiseksi ja jotta elektrodi voitaisiin helpommin sähköisesti kytkeä sähkönsyöttösystee-miin, ja sintratun kappaleen vahvistamiseksi.The cast electrodes are then dried and heated for 1 to 30 hours at a temperature at which the desired binding can occur, after which they are usually slowly cooled to room temperature. The heat treatment is best carried out in an inert atmosphere or in a slightly reducing atmosphere, for example H2 + N2 (80%). The molding process may be followed by a sintering process at the above-mentioned high temperature, or the molding process and the sintering process may be simultaneous, i. a certain temperature and pressure can be applied to the powder mixture at the same time, for example by means of electrically heated molds. During casting and sintering, lead connectors can be fused to the electrodes or attached to the electrodes after sintering or casting. A metal mesh or core or flexible core material may be placed inside the sintered electrode body to improve current distribution and to make the electrode more easily electrically connected to the power supply system, and to reinforce the sintered body.

Keksinnön mukaista menetelmää voidaan käyttää tehokkaasti monien 8 61726 elektrolyyttien elektrolysoimiseen. Elektrodeja voidaan käyttää anodeina ja/tai katodeina sähkökemiallisissa prosesseissa, kuten vesipitoisten kloridiliuosten elektrolyysissä valmistettaessa klooria, lipeää, vetyä, hypokloriittia, kloraattia ja perkloraattia; metallien sähköisessä talteenotossa vesipitoisista sulfaatti- tai kloridiliuok-sista valmistettaessa kuparia, sinkkiä, nikkeliä, kobolttia ja muita metalleja; ja elektrolysoitaessa bromideja, sulfideja, rikkihappoa, suolahappoa ja fluorivetyhappoa.The method of the invention can be effectively used to electrolyse many 8,61726 electrolytes. The electrodes can be used as anodes and / or cathodes in electrochemical processes, such as in the electrolysis of aqueous chloride solutions in the preparation of chlorine, alkali, hydrogen, hypochlorite, chlorate and perchlorate; in the electrical recovery of metals from aqueous sulphate or chloride solutions to produce copper, zinc, nickel, cobalt and other metals; and in the electrolysis of bromides, sulfides, sulfuric acid, hydrochloric acid and hydrofluoric acid.

Yleisesti sanoen keksinnön mukainen menetelmä on hyödyllinen, kun sähkövirtaa johdetaan elektrolyytin läpi elektrolyytin hajottamiseksi, orgaanisten ja epäorgaanisten yhdisteiden hapetuksessa ja pelkistyksessä tai kun metallirakenteeseen, joka on tarkoitus suojata korroosiolta, syötetään katodipotentiaali sekä primäärisissä että sekundäärisissä paristoissa. Kun keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetään bipolaarisia elektrodeja, elektrodien katodiosan koostumuksen on oltava sellainen, että se kestää kyseisiä katodin olosuhteita.In general, the method of the invention is useful when an electric current is passed through an electrolyte to decompose the electrolyte, in the oxidation and reduction of organic and inorganic compounds, or when a cathode potential in both primary and secondary batteries is applied to a metal structure to be protected from corrosion. When bipolar electrodes are used in the method according to the invention, the composition of the cathode part of the electrodes must be such that it can withstand the respective cathode conditions.

Bipolaarisen elektrodin katodiosa voi sen vuoksi sisältää muita aineita, jotka parantavat keksinnön mukaisten elektrodien ominaisuuksia, kuten metallien, erityisesti venttiilimetallien, molybdeenin, vanadiinin ja yttriumin, karbideja, borideja, silisidejä, nitridejä, sulfideja ja/tai karbonitridejä. Bipolaaristen elektrodien katodipuolen suositeltuja materiaaleja ovat yttrium-, titaani- tai zirkoniumboridit.The cathode part of the bipolar electrode may therefore contain other substances which improve the properties of the electrodes according to the invention, such as carbides, borides, silicides, nitrides, sulphides and / or carbonitrides of metals, in particular valve metals, molybdenum, vanadium and yttrium. Bipolar electrodes, a cathode recommended materials are yttrium, titanium or zirconium.

Käyttämällä sopivaa jauhesekoitustekniikkaa voidaan keksinnön mukaisten bipolaaristen elektrodien koostumusta muuttaa elektrodin poikkileikkauksen eri osissa. Ts. bipolaarisen elektrodin katodipinnan pintakerrokset voidaan rikastaa yttrium-, titaani- tai zirkonium-boridilla valuprosessin aikana ja ennenkuin sintraus suoritetaan loppuun.By using a suitable powder mixing technique, the composition of the bipolar electrodes according to the invention can be changed in different parts of the electrode cross section. Ts. the surface layers of the cathode surface of the bipolar electrode can be enriched with yttrium, titanium or zirconium boride during the casting process and before the sintering is completed.

Keksinnön mukainen elektrolyysikenno on kenno, joka on varustettu vähintään yhdellä erillään olevan anodin ja katodin ryhmällä ja laitteilla, joilla elektrolyysivirta syötetään kennoon, jolloin anodi on edellä mainitunlainen dimensionaalisesti kestävä, kolmikomponenttinen elektrodi. Kennoa käytetään parhaiten sulien metalli-suolojen, kuten alumiinikloridin, elektrolyysiin.The electrolytic cell according to the invention is a cell provided with at least one separate group of anode and cathode and devices for supplying an electrolytic current to the cell, the anode being a dimensionally durable, three-component electrode as mentioned above. The cell is best used for the electrolysis of molten metal salts such as aluminum chloride.

9 617269,61726

Seuraavat esimerkit kuvaavat useita suositeltuja suoritusmuotoja kek-' sinnön havainnollistamiseksi. Keksinnön ei ole kuitenkaan tarkoitus rajoittua tiettyihin suoritusmuotoihin.The following examples illustrate several preferred embodiments to illustrate the invention. However, the invention is not intended to be limited to certain embodiments.

Esimerkki 1Example 1

Noin 250 g taulukossa I esitettyjä aineita jauhettiin 20 minuuttia sekoittimessa ja jauheseokset kaadettiin sylinterimäisiin muovimuot- teihin ja esipuristettiin käsin teräksisellä sylinteripuristimella.About 250 g of the substances shown in Table I were ground in a mixer for 20 minutes and the powder mixtures were poured into cylindrical plastic molds and pre-pressed by hand with a steel cylinder press.

Jokainen muotti asetettiin isostaattiseen painekammioon ja paine nos- 2 tettiin 5 minuutissa noin 1500 kg/cm ja laskettiin sen jälkeen muutamassa sekunnissa nollaan. Näytteet poistettiin tämän jälkeen muovimuoteista ja kiilloitettiin. Puristetut näytteet asetettiin sähköisesti kuumennettuun uuniin ja ne kuumennettiin 24 tunnin aikana huoneen lämpötilasta 1500°C:een typpikaasukehän alaisena. Maksimi-lämpö pidettiin 2-5 tuntia, minkä jälkeen seuraavan 24 tunnin aikana jäähdytettiin 20°C:een. Tämän jälkeen sintratut näytteet poistettiin uunista ja punnittiin sen jälkeen, kun ne olivat jäähtyneet huoneen lämpötilaan. Laboratoriomittaisessa koekennossa jälji-teltiin elektrolyysikennon, jolla valmistetaan alumiinimetallia sulasta kryoliittihauteesta, toimintaolosuhteita. Kuumennetun gra-fiittiupokkaan pohjalle asetettiin kerros nestemäistä alumiinia ja tämän päälle kaadettiin sula, joka sisälsi 56 painoprosenttia AlCl^» 19,5 % NaCl ja 24,5 painoprosenttia KC1. Näyte-elektrodit, jotka oli valmistettu edellä kuvatulla tavalla ja joihin oli kiinnitetty Pt-lanka yksinkertaisena sähköliitäntänä, upotettiin suola-sulatteeseen ja pidettiin noin 1 cm etäisyydellä nestemäisestä alu-miinikerroksesta. Upokas pidettiin tietyssä lämpötilassa alkaen 700°C:sta. Virrantiheys oli 5KA/rtr, ja kenno oli toiminnassa 8 tuntia. Saadut koetulokset on esitetty seuraavassa käyrästössä.Each mold was placed in an isostatic pressure chamber and the pressure was raised to about 1500 kg / cm in 5 minutes and then lowered to zero in a few seconds. The samples were then removed from the plastic molds and polished. The compressed samples were placed in an electrically heated oven and heated for 24 hours from room temperature to 1500 ° C under a nitrogen atmosphere. The maximum temperature was maintained for 2-5 hours, after which it was cooled to 20 ° C over the next 24 hours. The sintered samples were then removed from the furnace and weighed after cooling to room temperature. The operating conditions of the electrolytic cell used to make aluminum metal from a molten cryolite bath were monitored in a laboratory-scale test cell. A layer of liquid aluminum was placed on the bottom of the heated graphite crucible and a melt containing 56% by weight of AlCl 3, 19.5% NaCl and 24.5% by weight KCl was poured on top of it. Sample electrodes prepared as described above and to which a Pt wire was attached as a simple electrical connection were immersed in a salt melt and held at a distance of about 1 cm from the liquid aluminum layer. The crucible was maintained at a certain temperature starting at 700 ° C. The current density was 5KA / rtr, and the cell was in operation for 8 hours. The test results obtained are shown in the following diagram.

617 2 6 10617 2 6 10

Taulukko ITable I

Elektrodi n:o Koostumus Mitat 1 Grafiitti 20 x 20 x 30 mm 2 ZrB2(80 %) + SiC(20 %) 20 x 20 x 30 mm 3 ZrB„(72 %) + SiC(18 %) + C(10 %) o60 x 10 mm 4 ZrB,(56 %) + SiC (14 %) + C(30 %) o60 x 10 mmElectrode No. Composition Dimensions 1 Graphite 20 x 20 x 30 mm 2 ZrB2 (80%) + SiC (20%) 20 x 20 x 30 mm 3 ZrB „(72%) + SiC (18%) + C (10% ) o60 x 10 mm 4 ZrB, (56%) + SiC (14%) + C (30%) o60 x 10 mm

Klooripotentlaali hogeaelektrodiin verrattuna ......"(i ...........Chlorine potential compared to hogea electrode ...... "(i ...........

2,0- /NSl / 1.5- / __-o·-.n*2 0,5 - f 50 100 500 1000 5000 10000 A/m22.0- / NSl / 1.5- / __- o · -.n * 2 0.5 - f 50 100 500 1000 5000 10000 A / m2

Edellä olevat tulokset osoittavat, että grafiitin klooripotentlaali. on 1,5 - 1,7 volttia korkeampi kuin keksinnön mukaisten elektrodien. Lisäksi keksinnön mukaisten elektrodien 3 ja 4 klooripotentlaali on pienempi kuin elektrodin n:o 2, joka ei sisällä lainkaan vapaata hiiltä. 8 käyttötunnin aikana ei havaittu lainkaan korroosiota. Elektrodien 3 ja 4 käyristä voidaan lisäksi havaita, että kloori-potentiaali on hieman alhaisempi, kuri hiilipitoisuus kasvaa.The above results indicate that graphite has a chlorotent potential. is 1.5 to 1.7 volts higher than the electrodes of the invention. In addition, the chlorine potential of electrodes 3 and 4 according to the invention is lower than that of electrode No. 2, which does not contain any free carbon. No corrosion was observed during 8 hours of operation. In addition, it can be seen from the curves of electrodes 3 and 4 that the chlorine potential is slightly lower, the discipline carbon content increases.

6172661726

Esiiperkki 2Example 2

Esimerkin 1 elektrodien n:o 1 - 4 klooripotentiaali määritettiin 2 hopeaelektrodin suhteen virrantiheydellä 2,5 KA/m . Seuraavassa käyrästössä esitetyistä tuloksista näkyy, että kloori potentiaalissa ei tapahtunut 8 tunnissa mitään muutosta.The chlorine potential of electrodes No. 1 to 4 of Example 1 was determined with respect to 2 silver electrodes at a current density of 2.5 KA / m. The results shown in the following graph show that there was no change in chlorine potential at 8 hours.

1-O-O-GRAFIITTI1-O-O-graphite

^ 2‘ (V) 1.5 - 1.0-^ 2 ‘(V) 1.5 - 1.0-

—o o----o-o—·—O— -z r Bz- Si C—O o ---- o-o— · —O— -z r Bz- Si C

0,5 * _*_*_>_,_*_ZrBfSiC-fC 10 %0.5 * _ * _ * _> _, _ * _ ZrBfSiC-fC 10%

ZrBfSiCfC 30 °/o 0- “ I l i i k i i I — 12 3 4 5 6 7 g Toiminta aika. (t)ZrBfSiCfC 30 ° / o 0- “I l i i k i i I - 12 3 4 5 6 7 g Operating time. (T)

FI773255A 1976-12-23 1977-10-31 SINTRAD SMALL BOXES-VALVE-METALBORIDES-KOLANOD FOER ELECTROCHEMICAL PROCESSER FI61726C (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US75402576A 1976-12-23 1976-12-23
US75402576 1976-12-23
US82083477 1977-08-01
US05/820,834 US4111765A (en) 1976-12-23 1977-08-01 Silicon carbide-valve metal borides-carbon electrodes

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI773255A FI773255A (en) 1978-06-24
FI61726B true FI61726B (en) 1982-05-31
FI61726C FI61726C (en) 1982-09-10

Family

ID=27115860

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI773255A FI61726C (en) 1976-12-23 1977-10-31 SINTRAD SMALL BOXES-VALVE-METALBORIDES-KOLANOD FOER ELECTROCHEMICAL PROCESSER

Country Status (13)

Country Link
JP (1) JPS6022069B2 (en)
BR (1) BR7708585A (en)
CA (1) CA1113427A (en)
DD (1) DD134656A5 (en)
DE (1) DE2757808C2 (en)
DK (1) DK578477A (en)
FI (1) FI61726C (en)
FR (1) FR2375349A1 (en)
IL (1) IL53092A (en)
MX (1) MX147154A (en)
NO (1) NO147919C (en)
PL (1) PL117243B1 (en)
SE (1) SE425804B (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO801818L (en) * 1979-07-20 1981-01-21 Conradty Nuernberg RECOVERABLE, FORM-STABLE ELECTRODE FOR HIGH TEMPERATURE USE
JPS5812351B2 (en) * 1980-03-28 1983-03-08 宇部興産株式会社 Titanium nitride electrode for electrolytic reduction of organic compounds
JPS5812352B2 (en) * 1980-03-31 1983-03-08 宇部興産株式会社 Titanium nitride electrode for electrolytic reduction of organic compounds
US4327186A (en) * 1980-06-23 1982-04-27 Kennecott Corporation Sintered silicon carbide-titanium diboride mixtures and articles thereof
US4377463A (en) * 1981-07-27 1983-03-22 Great Lakes Carbon Corporation Controlled atmosphere processing of TiB2 /carbon composites
US4534835A (en) * 1982-12-30 1985-08-13 Corning Glass Works Electrolytic Al production with reaction sintered multiphase ceramic
JPS6246964A (en) * 1985-08-21 1987-02-28 黒崎窯業株式会社 Anticorrosive silicon carbide composite sintered body
JPS6345170A (en) * 1986-08-13 1988-02-26 日立造船株式会社 Carbon base composite material
BR8707792A (en) * 1986-08-21 1989-08-15 Moltech Invent Sa ELECTRODE FOR ELECTROPRODUCTION OF SALT IN FUSING PROCESS AND CELL

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1010492A (en) * 1963-02-15 1965-11-17 United States Borax Chem Improvements in or relating to the production of titanium diboride bodies
DE1544665A1 (en) * 1965-12-16 1971-01-14 Bosch Gmbh Robert Acid and alkali-resistant electrodes
GB1246447A (en) * 1967-09-26 1971-09-15 Imp Metal Ind Kynoch Ltd Improvements in or relating to the manufacture of oxide-coated electrodes for use in electrolytic processes
DE1903806A1 (en) * 1969-01-25 1970-08-27 Conradty Fa C Metallic anode for electrochemical process
DE1913842A1 (en) * 1969-03-19 1970-10-01 Bayer Ag Anode for the alkali chloride electrolysis
DE1948182A1 (en) * 1969-09-24 1971-04-01 Huels Chemische Werke Ag Resistant electrodes have zirconium boride - coating
LU60469A1 (en) * 1970-03-05 1971-11-08

Also Published As

Publication number Publication date
IL53092A0 (en) 1977-12-30
FR2375349A1 (en) 1978-07-21
SE425804B (en) 1982-11-08
PL203244A1 (en) 1978-09-11
FI773255A (en) 1978-06-24
FI61726C (en) 1982-09-10
PL117243B1 (en) 1981-07-31
BR7708585A (en) 1978-09-05
NO147919C (en) 1983-07-06
SE7714323L (en) 1978-06-24
DK578477A (en) 1978-06-24
DE2757808A1 (en) 1978-06-29
FR2375349B1 (en) 1983-01-21
DD134656A5 (en) 1979-03-14
CA1113427A (en) 1981-12-01
NO147919B (en) 1983-03-28
JPS5379772A (en) 1978-07-14
NO773754L (en) 1978-06-26
MX147154A (en) 1982-10-19
DE2757808C2 (en) 1982-11-11
IL53092A (en) 1980-10-26
JPS6022069B2 (en) 1985-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4146438A (en) Sintered electrodes with electrocatalytic coating
US4187155A (en) Molten salt electrolysis
FI61725C (en) NYA YTTRIUMOXIDELEKTRODER OCH DERAS ANVAENDNINGSSAETT
Duby The history of progress in dimensionally stable anodes
US20160168733A1 (en) Chlorine evolution anode
US3926770A (en) Electrolytic cell having silicon bipolar electrodes
US4111765A (en) Silicon carbide-valve metal borides-carbon electrodes
US6372099B1 (en) Cells for the electrowinning of aluminium having dimensionally stable metal-based anodes
FI61726B (en) SINTRAD SMALL BOXES-VALVES-METALBORIDES-KOLANOD FOER ELECTROCHEMICAL PROCESSER
US6248227B1 (en) Slow consumable non-carbon metal-based anodes for aluminium production cells
AU755540B2 (en) Cells for the electrowinning of aluminium having dimensionally stable metal-based anodes
US6521116B2 (en) Cells for the electrowinning of aluminium having dimensionally stable metal-based anodes
Narasimham et al. Preparation and applications of graphite substrate lead dioxide (GSLD) anode
US4069116A (en) Electrochemical process for producing manganese dioxide
US6103090A (en) Electrocatalytically active non-carbon metal-based anodes for aluminium production cells
Preisler Material problems encountered in anodic MnO 2 deposition
CA1062202A (en) Rhenium coated cathodes
CA1124210A (en) Sintered electrodes with electrocatalytic coating
US20030070937A1 (en) Cells for the electrowinning of aluminium having dimensionally stable metal-based anodes
CA1080154A (en) Yttrium oxide electrodes and their uses
US3920535A (en) Bipolar electrode
CA1112605A (en) Apparatus for electrowinning multivalent metals
Cardarelli Miscellaneous electrical materials
CA1147699A (en) Electrodes and their preparation
Salts 9 Inert Anode Development for

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed

Owner name: DIAMOND SHAMROCK TECHNOLOGIES S.A.