JP3428478B2 - 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Info
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Description
【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。
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】アルミニウムを電解で精製して高純度アル
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。
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
（１９６４）〕。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、アルカリ土類金属のハロゲン化物が用いられてき
た。
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
（１９６４）〕。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またはアルカリ金属、アル
カリ土類金属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成分に変動が生じてく
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カソードメタル中へ
移行したり、電気伝導度が小さいために電解電力が大き
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。
用いられる塩化アルミニウムまたはアルカリ金属、アル
カリ土類金属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成分に変動が生じてく
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カソードメタル中へ
移行したり、電気伝導度が小さいために電解電力が大き
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
明者等は、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
ミニウム中への汚染を防ぎ、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。
明者等は、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
ミニウム中への汚染を防ぎ、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：１５〜
１７重量％、ＢａＦ2：２８〜３５重量％、ＣａＦ2：１
０〜１３重量％、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を提供する。また、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：１５〜１７重量％、ＢａＦ 2 ：２８
〜３５重量％、ＣａＦ 2 ：１０〜１３重量％、残りがＡ
ｌＦ 3 からなり、７７０℃において、電気伝導度が０．
７７Ω-1・ｃｍ-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も提供するものである。
ルミニウム精製において、電解浴成分がＮａＦ：１５〜
１７重量％、ＢａＦ2：２８〜３５重量％、ＣａＦ2：１
０〜１３重量％、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を提供する。また、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：１５〜１７重量％、ＢａＦ 2 ：２８
〜３５重量％、ＣａＦ 2 ：１０〜１３重量％、残りがＡ
ｌＦ 3 からなり、７７０℃において、電気伝導度が０．
７７Ω-1・ｃｍ-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も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
Ｆ3 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Ａｌ
Ｆ3 を用いた方が電解浴を安定にすることができる。
アルミニウムの電解においては、電解浴成分としてＡｌ
Ｆ3 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Ａｌ
Ｆ3 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
リ土類金属のハライド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フッ化物であるこ
とが好ましい。
リ土類金属のハライド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フッ化物であるこ
とが好ましい。
【０００９】本発明者らは、フッ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、Ｎａ
Ｆ、ＡｌＦ3 、ＢａＦ2 、ＣａＦ2 の四元系において、
電解中においても電解浴中のＮａ、Ｂａ、Ｃａが精製ア
ルミニウム中へは移行せず、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。
成分ならびにその組成物を詳細に検討した結果、Ｎａ
Ｆ、ＡｌＦ3 、ＢａＦ2 、ＣａＦ2 の四元系において、
電解中においても電解浴中のＮａ、Ｂａ、Ｃａが精製ア
ルミニウム中へは移行せず、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（３．３ｇ／ｃｍ3 ）と精製ア
ルミニウム（２．２ｇ／ｃｍ3 ）との間になければなら
ない。電解浴の比重は、ＮａＦ、ＡｌＦ3 、ＢａＦ2 、
ＣａＦ2 の４元成分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。
解浴の比重は、陽極合金（３．３ｇ／ｃｍ3 ）と精製ア
ルミニウム（２．２ｇ／ｃｍ3 ）との間になければなら
ない。電解浴の比重は、ＮａＦ、ＡｌＦ3 、ＢａＦ2 、
ＣａＦ2 の４元成分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２８〜３５重
量％の範囲であれば７７０℃における電解浴の比重が
２．８〜３．０ｇ／ｃｍ3 となることを見出した。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。
量％の範囲であれば７７０℃における電解浴の比重が
２．８〜３．０ｇ／ｃｍ3 となることを見出した。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、ＡｌＦ3 、ＢａＦ2 、ＣａＦ2 の
４元成分からなる電解浴において、電気伝導度はイオン
径の小さいＮａイオンの濃度が寄与し、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１
８重量％以上にした場合、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１５〜１７重量％とすることが好ましい。
４元成分からなる電解浴において、電気伝導度はイオン
径の小さいＮａイオンの濃度が寄与し、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１
８重量％以上にした場合、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１５〜１７重量％とすることが好ましい。
【００１３】従来から用いられてきた電解浴の電気伝導
度は０．７Ω-1・ｃｍ-1程度であった。しかし、本発明
による電解浴を用いることにより、電気伝導度が１０％
以上向上することが期待できる。
度は０．７Ω-1・ｃｍ-1程度であった。しかし、本発明
による電解浴を用いることにより、電気伝導度が１０％
以上向上することが期待できる。
【００１４】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、使
用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。
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、使
用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。
【００１５】電解浴成分がＮａＦ、ＡｌＦ3 、Ｂａ
Ｆ2 、ＣａＦ2 の４元系において、 CaF 2 は４元共晶を
つくり融点をさげる効果がある。そこで、ＢａＦ2 を２
８〜３５重量％、ＮａＦ：１５〜１７重量％、Ｃａ
Ｆ2 ：１０〜１３重量％、残りをＡｌＦ3 とすることが
好ましい。これらの濃度範囲で、電解浴の融点は７００
〜７３０℃で、電解温度よりも低く実用上問題ない。
Ｆ2 、ＣａＦ2 の４元系において、 CaF 2 は４元共晶を
つくり融点をさげる効果がある。そこで、ＢａＦ2 を２
８〜３５重量％、ＮａＦ：１５〜１７重量％、Ｃａ
Ｆ2 ：１０〜１３重量％、残りをＡｌＦ3 とすることが
好ましい。これらの濃度範囲で、電解浴の融点は７００
〜７３０℃で、電解温度よりも低く実用上問題ない。
【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：１５〜１７重量％、
ＢａＦ2 を２８〜３５重量％、ＣａＦ2 ：１０〜１３重
量％、残りをＡｌＦ3 であるものが好ましいことを見出
した。
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：１５〜１７重量％、
ＢａＦ2 を２８〜３５重量％、ＣａＦ2 ：１０〜１３重
量％、残りをＡｌＦ3 であるものが好ましいことを見出
した。
【００１７】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明するが、本
発明はこれ等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 浴比重；溶融した電解浴を一定容積取り出し冷却後重量
を測定する方法。 融点；溶融した電解浴を徐冷し冷却曲線を描いて求める
方法。 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
発明はこれ等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 浴比重；溶融した電解浴を一定容積取り出し冷却後重量
を測定する方法。 融点；溶融した電解浴を徐冷し冷却曲線を描いて求める
方法。 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
【００１８】実施例１
陽極にＡｌ−３５重量％Ｃｕ合金を用い、電解浴として
ＮａＦ：１７重量％、ＡｌＦ3：４２重量％、ＢａＦ2：
２９重量％、ＣａＦ2：１２重量％からなるものを用
い、７７０℃で電流密度０．２８Ａ／ｃｍ2の電流を流
し、２１００時間の電解を行った。電解浴の融点は７２
０℃で、電気伝導度は０．７７Ω-1・ｃｍ-1であった。
また、精製アルミニウム中のＮａの濃度は０．２ｐｐｍ
以下で、Ｂａ、Ｃａはそれぞれ０．５ｐｐｍ以下であっ
た。
ＮａＦ：１７重量％、ＡｌＦ3：４２重量％、ＢａＦ2：
２９重量％、ＣａＦ2：１２重量％からなるものを用
い、７７０℃で電流密度０．２８Ａ／ｃｍ2の電流を流
し、２１００時間の電解を行った。電解浴の融点は７２
０℃で、電気伝導度は０．７７Ω-1・ｃｍ-1であった。
また、精製アルミニウム中のＮａの濃度は０．２ｐｐｍ
以下で、Ｂａ、Ｃａはそれぞれ０．５ｐｐｍ以下であっ
た。
【００１９】比較例１
陽極にＡｌ−３５重量％Ｃｕ合金を用い、電解浴として
ＮａＦ：１３重量％、ＡｌＦ3：４１重量％、ＢａＦ2：
３５重量％、ＣａＦ2：１１重量％からなるものを用い
て、実施例１と同様にして電解を行った。精製アルミニ
ウム中のＮａの濃度は０．２ｐｐｍ以下で、Ｂａ、Ｃａ
は、それぞれ０．５ｐｐｍ以下で、電解浴の融点は７２
０℃であったが、電気伝導度が０．７０Ω-1・ｃｍ-1で
従来の電解浴の電気伝導度と同程度であり、電解におけ
る消費電力の向上は期待できなかった。
ＮａＦ：１３重量％、ＡｌＦ3：４１重量％、ＢａＦ2：
３５重量％、ＣａＦ2：１１重量％からなるものを用い
て、実施例１と同様にして電解を行った。精製アルミニ
ウム中のＮａの濃度は０．２ｐｐｍ以下で、Ｂａ、Ｃａ
は、それぞれ０．５ｐｐｍ以下で、電解浴の融点は７２
０℃であったが、電気伝導度が０．７０Ω-1・ｃｍ-1で
従来の電解浴の電気伝導度と同程度であり、電解におけ
る消費電力の向上は期待できなかった。
【００２０】比較例２
陽極にＡｌ−３５重量％Ｃｕ合金を用い、電解浴として
ＮａＦ：１８重量％、ＡｌＦ3：３９重量％、ＢａＦ2：
２９重量％、ＣａＦ2：１４重量％からなるものを用い
て、実施例１と同様にして電解を行った。電気伝導度は
０．７８Ω-1・ｃｍ-1であったが、電解浴の融点は７３
２℃で、そのため電解浴の凝固量が多く、浴量が減少し
たのでアルミニウムの三層電解法における電解浴として
は不適であった。また、精製アルミニウム中のＮａの濃
度は２ｐｐｍ以上となり、高純度の精製アルミニウムを
得ることができなかった。
ＮａＦ：１８重量％、ＡｌＦ3：３９重量％、ＢａＦ2：
２９重量％、ＣａＦ2：１４重量％からなるものを用い
て、実施例１と同様にして電解を行った。電気伝導度は
０．７８Ω-1・ｃｍ-1であったが、電解浴の融点は７３
２℃で、そのため電解浴の凝固量が多く、浴量が減少し
たのでアルミニウムの三層電解法における電解浴として
は不適であった。また、精製アルミニウム中のＮａの濃
度は２ｐｐｍ以上となり、高純度の精製アルミニウムを
得ることができなかった。
【００２１】比較例３
陽極にＡｌ−３５重量％Ｃｕ合金を用い、電解浴として
ＮａＦ：２０重量％、ＡｌＦ3 ：４２重量％、Ｂａ
Ｆ2 ：３０重量％、ＣａＦ2 ：８重量％からなるものを
用いて、実施例１と同様にして電解を行った。電気伝導
度は０．８１Ω-1・ｃｍ-1であったが、電解浴の融点は
７５０℃で、そのため粘度が高く、７６０℃で長時間電
解を継続することが困難であった。
ＮａＦ：２０重量％、ＡｌＦ3 ：４２重量％、Ｂａ
Ｆ2 ：３０重量％、ＣａＦ2 ：８重量％からなるものを
用いて、実施例１と同様にして電解を行った。電気伝導
度は０．８１Ω-1・ｃｍ-1であったが、電解浴の融点は
７５０℃で、そのため粘度が高く、７６０℃で長時間電
解を継続することが困難であった。
【００２２】
【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のフッ化
物から、アルカリ金属やアルカリ土類金属が精製アルミ
ニウム中へ移行しないため、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た。
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のフッ化
物から、アルカリ金属やアルカリ土類金属が精製アルミ
ニウム中へ移行しないため、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た。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C25C 3/18
C25C 3/06
Claims (2)
- 【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：１５〜１７重量％、Ｂａ
Ｆ2 ：２８〜３５重量％、ＣａＦ2 ：１０〜１３重量
％、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。 - 【請求項２】７７０℃において、電気伝導度が０．７７
Ω-1・ｃｍ-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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37184398A JP3428478B2 (ja) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | アルミニウム精製用電解浴 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37184398A JP3428478B2 (ja) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | アルミニウム精製用電解浴 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000192277A JP2000192277A (ja) | 2000-07-11 |
| JP3428478B2 true JP3428478B2 (ja) | 2003-07-22 |
Family
ID=18499410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37184398A Expired - Fee Related JP3428478B2 (ja) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | アルミニウム精製用電解浴 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3428478B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110983380A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-04-10 | 中南大学 | 一种铝铜系合金的制备方法 |
-
1998
- 1998-12-28 JP JP37184398A patent/JP3428478B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110983380A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-04-10 | 中南大学 | 一种铝铜系合金的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000192277A (ja) | 2000-07-11 |
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| JPH0213035B2 (ja) |
Legal Events
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|---|---|---|---|
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