JP2000192278A - アルミニウム精製用電解浴 - Google Patents

アルミニウム精製用電解浴

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 三層電解法によるアルミニウム精製におい
て、電解浴成分であるアルカリ金属やアルカリ土類金属
が精製アルミニウム中への移行がきわめて少なく、か
つ、電解における消費電力を減少させることができるア
ルミニウム精製用電解浴を提供する。 【解決手段】 電解浴成分がNaF:17〜21重量
%、BaF2 :27〜31重量%、LiF:1〜3重量
%、CaF2 :8重量%以下、残りがAlF3 からな
り、770℃における電解浴の電気伝導度が0.90Ω
-1cm-1以上である電解浴を、三層電解法のアルミニウ
ム精製用電解浴として用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウムを三
層電解法により精製するとき用いる三層電解用電解浴に
関するものである。
【0002】
【従来技術】アルミニウムから電解精製により高純度ア
ルミニウムを得る方法としては、陽極として最下層に比
重の大きいAl−Cu合金を用い、中間層として溶融電
解浴を用い、最上層には陰極として比重の軽い精製され
た高純度アルミニウムを用いて電解を行う、いわゆる三
層電解法がよく知られている。
【0003】この電解法に用いられる電解浴の条件とし
ては、1)最下層の陽極合金より軽く、最上層の陰極ア
ルミニウムより重いこと。2)融点がアルミニウムの融
点より少し高いこと。3)アルミニウムより活性な金属
の塩類であること。4)電気伝導度が高いこと等が知ら
れている。〔丸善(株)電気化学便覧1023(196
4)〕したがって、一般に電解浴成分としては、塩化ア
ルミニウムまたは弗化アルミニウムとアルカリ金属、ア
ルカリ土類金属等のハロゲン化物が用いられてきた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電解に
用いられる塩化アルミニウム、アルカリ金属、アルカリ
土類金属等の塩化物は蒸気圧が高いため、時間の経過と
ともにそれ等が減少して電解浴組成に変動が生じてく
る。また、電解浴組成が適切でない場合、そこに含まれ
るアルカリ金属やアルカリ土類金属が精製アルミニウム
中へ移行したり、電気伝導度が小さいために消費電力が
大きくなる等、アルミニウム精製を工業的に行う電解浴
として決して満足のできるものではなかった。
【0005】
【課題を解決するための手段】かかる事情に鑑み、本発
明者らは、アルミニウムの三層電解法において電解浴成
分中のアルカリ金属、アルカリ土類金属による精製アル
ミニウムの汚染を防ぎ、かつ、省エネルギー化の観点か
ら高い電気伝導度を示し、電解浴組成に変動がなく、安
定した電解の行える電解浴を開発することを目的として
鋭意検討を重ねた結果、特定の電解浴成分を特定量範囲
で用いる場合には、上記目的を全て満足し得る三層電解
用電解浴となることを見出し、本発明を完成させるに至
ったものである。
【0006】すなわち、本発明は三層電解法によるアル
ミニウム精製において、電解浴成分がNaF:17〜2
1重量%、BaF2 :27〜31重量%、LiF:1〜
3重量%、CaF2 :8重量%以下、残りがAlF3
らなり、770℃において電気伝導度が0.90Ω-1
-1以上であることを特徴とするアルミニウム精製用電
解浴を提供するものである。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
アルミニウムの電解においては、電解浴成分としてAl
3 またはAlCl3を必要とするが、AlCl3 は蒸
気圧が180℃で760mmHgと高いので、通常はA
lF3 を用いた方が電解浴を安定にすることができる。
【0008】また、支持塩としてアルカリ金属、アルカ
リ土類金属のハロゲン化物を添加する必要があるが、支
持塩においても塩化物を用いた場合、塩素イオンとアル
ミニウムイオンが反応して、AlCl3 を形成する反応
がおこる。そのため、電解浴成分はすべて弗化物である
ことが好ましい。
【0009】本発明者らは、弗化物からなる電解浴の成
分ならびにその組成物を詳細に検討した結果、NaF、
BaF2 、LiF、CaF2 、AlF3 の5成分系にお
いて、電解中においても電解浴中のNa、Ba、Li、
Caが精製アルミニウム中へ移行する量が極めてわずか
で、高い電気伝導度を有するアルミニウム精製用電解浴
を開発した。
【0010】三層電解法において、三層を保つために電
解浴の比重は、陽極合金83.3g/cm3 )と精製ア
ルミニウムは(2.3g/cm3 )との間になければな
らない。ここで、電解浴の比重は、NaF、BaF2
LiF、CaF2 、AlF3の5成分系のなかで最も比
重の重いBaF2 によって調整することができる。
【0011】本発明において、BaF2 が27〜31重
量%の範囲であれば770℃における電解浴の比重が
2.6〜3.0g/cm3 となることを見いだした。す
なわち、BaF2 がこの範囲内にあるならば、他の成分
の影響をあまり受けることなく三層を保つための好まし
い電解浴の比重2.8〜3.0g/cm3 を保つことが
できる。
【0012】NaF、BaF2 、LiF、CaF2 、A
lF3 の5元成分からなる電解浴において、電気伝導度
はイオン半径の小さいNaイオン、Liイオンの濃度が
寄与する。NaF量と電気伝導度は比例関係にあること
から、NaF量を多くすれば電気伝導度は増大する。し
かしながら、NaF量を多くした場合には融点が上昇
し、かつ、精製アルミニウム中へNaが移行し、その濃
度は1ppm以上になるので、NaF量は17〜21重
量%とすることが好ましい。
【0013】LiF量は電気伝導度とほぼ比例関係にあ
ることから、LiF量を多くすれば電気伝導度は増大す
る。しかしながら、LiF量を多くした場合融点が低下
し、かつ、精製アルミニウム中へLiFが移行し、その
濃度は1ppm以上になる。
【0014】従来から用いられてきた電気浴の電気伝導
度は0.7Ω-1cm-1程度のものであった。しかし、本
発明による電解浴を用いることにより、電気伝導度を約
30%以上向上させることができる。
【0015】陽極合金、電解浴、精製アルミニウムの三
層は、電解浴のオーム損による発熱により溶融状態を保
っている。そこで、電解中に電解浴の消耗が少なく、消
費電力量も小さくするには電気伝導度を高くする必要が
ある。またこれら三層の溶融状態を保つため、実用上は
電解温度として750〜780℃が好ましい。
【0016】したがって、本発明において電解浴成分中
のアルカリ金属、アルカリ土類金属が精製されたアルミ
ニウムの中へ移行せず、電気伝導度が大きく、かつ、省
エネルギーの電解浴としてNaFが17〜21重量%、
BaF2 が27〜31重量%、LiFが1〜3重量%、
CaF2 が8重量%以下、残りがAlF3 であるものが
好ましいことを見いだした。
【0017】
【発明の効果】本発明による電解浴を用いることによ
り、三層電解法によるアルミニウム精製において、電解
浴成分であるアルカリ金属やアルカリ土類金属が精製ア
ルミニウム中への移行がきわめて少なく、品質に影響を
及ぼさないので高純度の精製アルミニウムが容易に得ら
れ、かつ、電解における消費電力を減少させることがで
きるので工業上きわめて有用である。
【0018】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明するが、本
発明はこれらにより限定されるものではない。なお、諸
物性の測定は次の方法および装置で行った。 Na、Li濃度;発光分光分析法、装置:島津製作所製
JQM−75 浴成分;蛍光X線分析法、装置:理学電機製3080型
(LiFは化学分析) 浴比重;溶融した電解浴を一定量取り出し冷却後重量を
測定する。 電気伝導度;ρ=(L×A/V) L:電解浴層の高
さ A:電流密度 V:浴電圧
【0019】実施例1 陽極にAl−35%Cuを用い、電解浴としてNaFが
19.5重量%、BaF2 が30重量%、LiFが2.
5重量%、AlF3 が48重量%からなるものを用い、
770℃で電流密度0.24A/cm2 、360時間電
解を行った。電気伝導度は1.01Ω-1cm-1で、精製
アルミニウム中のNaおよびLiの濃度はいずれも0.
7ppmであった。
【0020】実施例2 陽極にAl−35%Cuを用い、電解浴としてNaFが
19.5重量%、BaF2 が29.5重量%、LiFが
2.5重量%、CaF2 が2重量%、AlF3が47重
量%からなるものを用い、770℃で電流密度0.24
A/cm2 、96時間電解を行った。電気伝導度は1.
01Ω-1cm-1で、精製アルミニウム中のNa濃度は
0.5ppm、Liの濃度は0.6ppmであった。
【0021】実施例3 陽極にAl−35%Cuを用い、電解浴としてNaFが
19重量%、BaF2が28.6重量%、LiFが2.
4重量%、CaF2 が5重量%、AlF3 が45重量%
からなるものを用い、770℃で電流密度0.24A/
cm2 、82時間電解を行った。電気伝導度は0.95
Ω-1cm-1で、精製アルミニウム中のNa濃度は0.6
ppm、Liの濃度は0.7ppmであった。
【0022】実施例4 陽極にAl−35%Cuを用い、電解浴としてNaFが
17重量%、BaF2が31重量%、LiFが1.5重
量%、CaF2 が8重量%、AlF3 が42.5重量%
からなるものを用い、770℃で電流密度0.24A/
cm2 、82時間電解を行った。電気伝導度は0.91
Ω-1cm-1で、精製アルミニウム中のNa濃度は0.5
ppm、Liの濃度は0.5ppmであった。
【0023】比較例1 陽極にAl−35%Cuを用い、電解浴としてNaFが
2重量%、BaF2 が31重量%、LiFが11重量
%、CaF2 が12重量%、AlF3 が44重量%から
なるものを用い、実施例1と同様にして電解を行った。
電解浴の電気伝導度は0.94Ω-1cm-1であったが、
精製アルミニウム中のNa濃度は0.5ppm、Liの
濃度は4.5ppmで高かった。
【0024】比較例2 陽極にAl−35%Cuを用い、電解浴としてNaFが
15.5重量%、BaF2 が31重量%、LiFが3.
5重量%、CaF2 が11重量%、AlF3 が39重量
%からなるものを用い、実施例1と同様にして電解を行
った。電解浴の電気伝導度は0.90Ω-1cm-1であっ
たが、精製アルミニウム中のNa濃度は0.9ppm、
Liの濃度は1.1ppmで高かった。
【0025】比較例3 陽極にAl−35%Cuを用い、電解浴としてNaFが
16重量%、BaF2が30.4重量%、LiFが1.
6重量%、CaF2 が11重量%、AlF3 が41重量
%からなるものを用い、実施例1と同様にして電解を行
った。電解浴の電気伝導度は0.80Ω-1cm-1で、精
製アルミニウム中のNa濃度は0.2ppm、Liの濃
度は0.7ppmであった。しかし、電気伝導度の大き
い向上は認められなかった。
【0026】比較例4 陽極にAl−35%Cuを用い、電解浴としてNaFが
18重量%、BaF2が27.5重量%、LiFが2.
5重量%、CaF2 が9重量%、AlF3 が43重量%
からなるものを用い、実施例1と同様にして電解を行っ
た。電解浴の電気伝導度は0.91Ω-1cm-1で、精製
アルミニウム中のNa濃度は0.9ppm、Liの濃度
は1.1ppmで高かった。
【0027】比較例5 陽極にAl−35%Cuを用い、電解浴としてNaFが
16重量%、BaF2が30.3重量%、LiFが0.
7重量%、CaF2 が10重量%、AlF3 が43重量
%からなるものを用い、実施例1と同様にして電解を行
った。電解浴の電気伝導度は0.80Ω-1cm-1で、精
製アルミニウム中のNa濃度は0.3ppm、Liの濃
度は0.5ppmであった。しかし、電気伝導度の大き
い向上は認められなかった。
【0028】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 洋 茨城県つくば市北原6 住友化学工業株式 会社内 Fターム(参考) 4K058 AA11 BA08 BB06 CB06 CB08 GA01 GA04

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】三層電解法によるアルミニウム精製におい
    て、電解浴成分がNaF:17〜21重量%、Ba
    2 :27〜31重量%、LiF:1〜3重量%、Ca
    2 :8重量%以下、残りがAlF3 からなることを特
    徴とするアルミニウム精製用電解浴。
  2. 【請求項2】770℃において電解浴の電気伝導度が
    0.90Ω-1cm-1以上であることを特徴とする請求項
    1記載のアルミニウム精製用電解浴。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100453705C (zh) * 2006-03-24 2009-01-21 中国铝业股份有限公司 电解精炼用氯氟化物电解质
JP2021080491A (ja) * 2019-11-14 2021-05-27 株式会社東芝 使用済み二次電池のリサイクル方法

Cited By (3)

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CN100453705C (zh) * 2006-03-24 2009-01-21 中国铝业股份有限公司 电解精炼用氯氟化物电解质
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