JPH0653953B2 - 低温アルミナ電解 - Google Patents

低温アルミナ電解

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JPH0653953B2
JPH0653953B2 JP61033680A JP3368086A JPH0653953B2 JP H0653953 B2 JPH0653953 B2 JP H0653953B2 JP 61033680 A JP61033680 A JP 61033680A JP 3368086 A JP3368086 A JP 3368086A JP H0653953 B2 JPH0653953 B2 JP H0653953B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アルミニウム還元槽内で、とくに６８０〜９
００℃の温度において、溶融してフッ化物電解液中に溶
解してアルミナを電解することによってアルミニウムを
製造する方法に関する。
ほとんどのアルミニウムはホール−ヘラウルト（Ｈａｌ
ｌ−Ｈｅｒｏｕｌｔ）法により製造され、この方法は約
９５０〜９８０℃の溶融した氷晶石（Ｎａ３ＡｌＦ６）
中に溶解したアルミナをＣＯ／ＣＯ２の発生とともに消
費される炭素陽極を使用して、電解することを包含す
る。しかしながら、この方法は主要な欠点に悩まされ
る。高い槽温度はアルミナを溶液に維持するために必要
であるが、エネルギーを高度に消費しなくてはならな
い。高い槽温度において、電解液および溶融したアルミ
ニウムはほとんどのセラミック材料と攻撃的に反応し、
そしてこれは拘束および槽の設計の問題を発生させる。
陽極−陰極の距離は臨界的である；そして陽極は絶えず
消費されるので、これはプロセスの制御の問題を発生す
る。さらに、ＡｌのＡｌ３＋への逆酸化は電流効率を低
下させる。
電位的には、「低い」温度のＮａＦ−ＡｌＦ３溶融物中
のアルミナの電解は、従来の約９６０℃で実施されるホ
ール−ヘラウルト（Ｈａｌｌ−Ｈｅｒｏｕｌｔ）法より
もすぐれたいくつかの明確な利点を有する。高い電流効
率および高いエネルギー効率ならびに完全に閉じられた
電解槽を設計できる可能性は、最も重要である。
これまで低温電解の実施可能性を妨害した問題は、低い
浴比の電解液中のアルミナの溶解度が低いこと、ならび
にアルミナの溶解速度が低いことである。これらの条件
下で、電解液中の酸素イオン種の陽極表面への移動は、
従来のホール−ヘラウルト（Ｈａｌｌ−Ｈｅｒｏｕｌ
ｔ）槽において通常使用される陽極電流密度において維
持することができない。このような槽の形式および消費
可能な陽極の利用は、陽極および陰極の相対的表面積の
実質的な変更を許さない。
低温のアルミナの電解は米国特許第３，９５１，７６３
号に記載され、そして炭素陽極を保護するために特別の
等級の水含有アルミナを使用するような多数の手段を必
要とし、そして浴温度は陰極上の外皮の形成を回避する
ためにＮａ３ＡｌＦ６／ＡｌＦ３系の液体温度より４０
℃以上高くしなくてはならなかった。しかしながら、こ
の方法の実際的実現は、スレッピイ（Ｓｌｅｐｐｙ）お
よびコチラン（Ｃｏｃｈｒａｎ）（米国特許第３，９５
１，７６３号の発明者）が「フッ化ナトリウム−アルミ
ニウム中のアルミナのベンチスケールの電解は９００℃
以下で溶融する」と論文「アルミニウム（ＡＬＵＭＩＮ
ＩＵＭ）」１９７９．９、６０４−６０６ページに記載
しているように、炭素陽極は陽極効果の間にひどく攻撃
され、過度のＣＦ４発生を伴う。外皮、また、９３０℃
の電解液温度までに陰極上に形成した。
陰極におけるアルミニウム含有イオンの消耗およびその
結果生ずる陰極界面における浴組成物中の高いＮａＦ含
量へのシフトによって、陰極上の氷晶石の外皮の形成が
起こる。ＮａＦ−ＡｌＦ３系の状態図によれば、０．８
の浴比で８６０℃においてＡｌＦ３含量がわずかに２％
減少するだけで、氷晶石は陰極に沈殿するであろう。し
かしながら、同一の浴を液体温度よりも１００℃高い９
３０℃において使用する場合、氷晶石を沈殿させるため
にはＡｌＦ３の局所的減少を７％より大きくしなくては
ない。
こうして、フッ化物浴中のアルミナ電解の温度を減少し
ようとする試みは不成功に終った。低温のアルミナ含有
溶融物を用いて直面する困難のために、「低い」温度の
電解の利点を保証するための主要な努力は、異なる電解
液、とくに塩化物に基づく電解液を使用することに向け
られた。ここで陽極反応は塩素を発生する。例えば、次
の文献を参照：Ｋ．グルジョセイム（Ｇｒｊｏｔｈｅｉ
ｍ）、Ｃ．クロン（Ｋｒｏｈｎ）およびＨ．φｙｅ、ア
ルミニウム（Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ）８、Ｎｏ．４、１９
７５。しかしながら、これまで純粋なＡｌＣｌ３の製造
に関連する問題はこの方法を商業的応用から排除した。
「低温」法でアルミニウムを製造する他の道筋は、次の
論文において考えられた：Ｗ．Ｅ．ハウピン（Ｈａｕｐ
ｉｎ）、「軽金属（Ｌｉｇｈｔ Ｍｅｔａｌ）」Ｖｏ
ｌ．１９７９、３５６−６６１ページ。この方法はＬｉ
Ｃｌ／ＡｌＣｌ３電解液中にＡｌ２Ｏ３を溶解し、これ
によりＡｌ２Ｏ３およびＡｌＣｌ３はＡｌＯＣ１を形成
し、これをほぼ７００℃において電解することからな
る。しかしながら、この著者の報告によると、アルミニ
ウムの生産速度は実際の商業的応用に低く過ぎる。
本発明の目的は、アルミナ還元槽において６８０〜９０
０℃の溶融したフッ化物電解液中に溶解したアルミナ
を、このような方法を経済的な商業的実施を可能とする
条件下で、電解することによりアルミニウムを製造する
方法を提供することである。
提案する方法は、とくに、これらの低温における溶融し
た氷晶石中の低いアルミナの溶解度および溶解速度に関
連する問題を解決する。
上の目的は、アルミニウム還元槽において溶融したフッ
化物電解液中に溶解したアルミナを９００℃以下の温度
において電解することによりアルミニウムを製造する方
法であって、限界値であるかあるいはそれより低くかつ
酸素イオン（ｏｘｉｄｅ ｉｏｎｓ）がフッ素イオン
（ｆｌｕｏｒｉｄｅ ｉｏｎｓ）より優先的に放電する
陽極電流密度において酸素発生陽極を使用して定常電解
を実施し、前記限界値は電解液中の酸素イオンの最大移
送速度に相当し、電解液をアルミナが消耗している電解
液を含む電解ゾーンとアルミナに富んでいる電解液含む
濃厚ゾーンとの間で循環させる特徴とする方法によって
達成される。
本発明は、陽極の電流密度が限界電流密度を越えない場
合、低濃度の酸素イオンが、低温の溶融物の場合におけ
るように、効率的に放電できるであろうという見識に基
づく。この値を越えると、炭素陽極を使用する実験にお
いて観察されたフッ素イオンの放電に導く。所定の温度
条件および低温電解液中の対応するアルミナの低い溶解
度において安定な電解を実施するために、低温電解液を
電解ゾーンから濃厚ゾーンへ循環させかつ逆に循環させ
て、アルミナの溶解速度を促進しかつ究極的に加速す
る。
電解液の温度は６８０℃〜９００℃、とくに７００℃〜
７５０℃の範囲内であることができる。
上の循環は２つの目的で実施し、それらの一方は固体の
Ｎａ３ＡｌＦ６が陰極の表面に蓄積して陰極を遮断する
ことを防止することであり、そして他方はアルミナの陽
極表面への効率よい移送を保証することである。
電解液へ前もって決定した循環通路に沿って適当な手
段、例えば、ポンプまたは撹拌機構により強制循環を保
持することができ、あるいは対流によって循環すること
ができる。不活性陽極表面付近における溶融物の循環
は、酸素ガスの上昇の作用を利用することにより増大す
ることができる。
循環のモードがいかなるものであってもの、同一槽隔室
内に配置された電解液は電解ゾーンおよび濃厚ゾーンの
間で循環させることができ、あるいは濃厚ゾーンは電解
隔室内に拘束された電解ゾーンから離れた飽和装置内に
位置することができる。
アルミナは槽の上部の中へあるいは好ましくは飽和装置
の中へ直接供給することができ、そして飽和装置にアル
ミナが消耗した電解液を通過させる。この飽和装置は、
アルミナが適当な速度で溶解するような温度および流体
力学液条件下に、作動させることができる。一般に、ア
ルミナの溶解を促進するために、飽和装置内の溶融物の
温度は電解隔室または電解ゾーンにおける温度よりも高
くすることができる。
アルミナ電解ゾーンにおける温度を高くした外部の電解
液の循環の場合において、飽和装置を去る電解液と飽和
装置に入る電解液との間の熱交換を設けることができ
る。加熱は適当な手段、例えば、蒸気などにより実施す
ることができる。
電解液はＮａＦ、ＬｉＦおよびＡｌＦ３の混合物からな
ることができ、それらの濃度は２７〜４８重量％のＮａ
Ｆ、０〜２７重量％のＬｉＦおよび４２〜６３重量％の
ＡｌＦ３の範囲内から選択され、電解液の温度は６８０
〜９００℃の範囲である。
本発明による方法において使用する陽極の電流密度は、
ホール−ヘラウルト（Ｈａｌｌ−Ｈｅｒｏｕｌｔ）槽に
おいて普通に用いられる電流密度（一般に０．６〜１．
２Ａ／ｃｍ２である）よりも５倍まで低くすることがで
き、そして陰極の電流密度は普通の水準（０．６〜１．
２Ａ／ｃｍ２）に保持するかあるいはそれより低くする
ことができる。第１の場合において、陽極の電流密度と
陰極の電流密度の間の比は１：５程度に低くすることが
でき、第２の場合において、両者の電流密度は本質的に
等しくすることができる。
この低い陽極の電流密度に適応させるために、陽極の合
計の表面は増加させて、単位床表面（ｆｌｏｏｒ ｓｕ
ｒｆａｃｅ）当りの等価生成容量（ｅｑｕｉｖａｌｅｎ
ｔ ｐｒｄｕｃｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ）を維持し
なくてはならない。したがって、陽極は特別の設計、例
えば、ブレードの形状または多孔質の網状構造をもたな
くてはならない。
通常の電流密度またはまた低い電流密度において作動す
る陰極と一緒に低い電流密度の特性を有する陽極の選択
は、このような陽極が寸法的に安定でありかつ電気化学
的表面を５倍まで増加させる特別の形状を有することを
必要とする。
特別の形状を有する陽極を使用するという必要性は、低
温電解槽において消耗性炭素陽極を使用しないというこ
とが主な理由である。陽極は操作条件下に安定な金属、
合金、セラミックまたは金属−セラミック複合体から構
成することができる。このような要件を満足する陽極の
材料は、例えば、欧州特許出願、公開第００３０８３４
号に開示されており、そして混合酸化物（フェライト
型）、またはオキシフッ化物、または米国特許第４，３
９７，７２９号に開示されているようなサーメットから
なる。
本発明による電解アルミナ還元槽は、９００℃以下の温
度を有する溶解したアルミナを有する溶融したフッ化物
電解液、不活性酸素発生陽極および陰極を含有すること
ができる。陽極は、上に示した低い温度の電解液中で酸
素イオンの最大移送速度に相当する限界値であるかある
いはそれより低くかつ酸素イオンがフッ素イオンより優
先的に放電する陽極電流密度で操作可能であるように十
分に大きい電気化学的に活性な表面積をもつことがで
き、電解液をアルミナが消耗している電解液を含む電解
ゾーンとアルミナに富んでいる電解液含む濃厚ゾーンと
の間で循環させる。
本発明によるアルミナ還元槽は水平平面上に投影した陽
極の面積より５倍まで大きい電気化学的に活性な表面の
陽極を含むことができ、陰極の表面積は古典的な値に保
持することができ、あるいは同様に増加させることがで
きる。後者は、例えば、陰極が陽極と小さい距離で陽極
の表面に順応する形状を含む、ドレインド（ｄｒａｉｎ
ｅｄ）陰極形状を有する槽の場合であることができる。
アルミナ還元槽の濃厚ゾーンは槽の電解隔室と分離した
飽和装置によって具体化することができ、そしてアルミ
ナが消耗した電解液を電解隔室から抜出して飽和装置へ
送りかつアルミナに富んだ電解液を飽和装置から電解隔
室へ戻す溶融した電解液の循環は、溶融した電解液を強
制的に循環させる手段によって実施することができる。
電解槽は好ましくは完全に閉じており、かつ凍結した電
解液を含有しない。アルミナまたは他の溶融物抵抗性材
料は囲いのためのライナーとして有利に使用することが
できる。
前述のように、陰極の合計の表面は、陰極の電流密度が
古典的なホール−ヘラウルト（Ｈａｌｌ−Ｈｅｒｏｕｌ
ｔ）槽における電流密度に匹敵する値にとどまるような
ものであることができ、あるいはそれは、また、減少さ
せることができる。しかしながら、陰極の電流密度の減
少に関して限界が存在する。この限界は生成物の金属の
電解液中の再溶解および引続く陽極におけるその酸化に
よって与えられ、そして溶解速度は陰極（または生成物
の金属）の表面に依存する。再溶解は電流密度を減少さ
せ、それゆえ陰極表面の増加についての制限因子であ
る。この作用はアルミニウムのパッドを使用するホール
−ヘラウルト（Ｈａｌｌ−Ｈｅｒｏｕｌｔ）槽において
意味がある。しかしながら、生成するアルミニウムが絶
えずそれから流出する陰極を用いる槽において、陰極表
面からの再溶解速度の依存性はそれほど重要ではない。
したがって、陰極は、好ましくは、生成される金属に連
続的流出（ｄｒａｉｎｉｎｇ）を可能とする形状からな
り、そして水平にあるいは垂直に配置することのできる
耐火性の硬質金属（ＲＨＭ）またはその複合材料から構
成することができる。
前述のＲＨＭ材料は、例えば、チタン、ジルコニウム、
ハフニウム、バナジウム、ニオブおよびタンタルの酸化
物、ホウ化物、窒化物または炭化物およびそれらの混合
物からなる。
浴の組成はいくつかの制限または決定の条件に従って選
択することができ、最も重要なものは次の通りである： − 浴は選択した操作温度において液体でなくてはなら
ない、 − 陽極反応は酸素の発生でなくてはならない、 − 溶融物構成成分（アルミニウム以外）の不都合な陰
極の析出が起こってはならない、および − 溶融物中の少なくともほぼ１％のＡｌ２Ｏ３の有限
の溶解度が存在しなくてはならない。
上の範囲内のいくつかの特定の組成物のアルミナの溶解
度を下表に記載する。
第１図を参照すると、概略的な分極曲線が示されてお
り、電圧Ｖは水平軸にプロットされており、そして電流
密度ＣＤは垂直軸にプロットされている。
曲線Ｌは「低い」温度および低い酸素イオン濃度を意味
する。ゼロ電圧の段階で、酸素イオンは陽極で放電しな
いが、それでさえイオンの移送は非常に低い電圧におい
て開始し、しかし電位はイオンを放電するために十分で
はなく、それゆえ、それらのイオンは陽極表面付近にお
いてそれ以上の移送を抑制するある濃度の障壁を形成す
る。電圧Ｖ０において、酸素イオンは陽極において放電
を開始する；放電速度は電圧に依存し、Ｖ０とＶ１との
間で急速に増加する。Ｖ１より高い電圧において、酸素
イオンの放電の増加は小さくなり、そしてＶ１とＶ２と
の間で本質的にゼロの生長を示し、これは最大の酸素イ
オン移動度により生ずる酸素イオン移送の飽和のためで
ある。この範囲における電流密度ＣＤ０は、実質的に一
定であり、上に定義したような限界電流密度に相当す
る。Ｖ１とＶ２との間の範囲は、本発明による槽の形状
のために最適な操作範囲である。Ｖ２を越える電圧の増
加は、フッ素イオンの放電を開始させる。この線図は第
２曲線Ｈを示し、これは「高い」酸素イオン濃度および
高い温度を意味する。酸素イオン濃度は十分に高いの
で、この第２曲線はＶ１とＶ２との間に平担な部分のな
い勾配を示し、そして酸素イオン移送の飽和はこの電圧
および電流密度の与えられた範囲において到達しないで
あろう。
第２図は、本発明による方法に実施に適合するアルミニ
ウム製造槽の略断面図である。この槽は電解隔室１から
なる。電解隔室１はその上部に配置された１系列のブレ
ード様陽極２を含む。陰極３は隔室１の底部に設けられ
ている。この陰極は、さらに後述するように、槽の液状
内容物を通過させる通路の孔１３を含む。隔室は、さら
に、いくつかの出口を含み、隔室１の上部の出口５は酸
素のための出口であり、そして底部の出口６は生成物ア
ルミニウムのための出口である。第３の出口７は陽極２
より上に位置し、電解液４を隔室１から抜出す役目を
し、この出口７はある容器へ導かれ、この容器を以後飽
和装置８と呼び、ここにおいて電解液は、有利には隔室
１内の電解液の温度より高い温度において、アルミナで
飽和される。その目的のために、飽和装置８は入口９を
含み、その入口によりアルミナおよび可能ならば他の供
給物または置換材料を飽和装置へ導入することができ
る。飽和された電解液のための導管１０は飽和装置を槽
の隔室１の底部へ接続し、ある距離を伸びて槽の隔室に
入り、槽の底部に集められた溶融した生成物のアルミニ
ウムのプール１１を貫通する。
陰極中の通路の孔１３は電解液４の通過のために設けら
れており、電解液４はポンプまたは動電力により循環さ
れる。電解液は循環して隔室１へ底から入り、陰極３を
その通路の孔１３により透過し、陽極の間を上方に流
れ、そしてアルミナを消耗して隔室１を出口７により去
り、飽和装置へ供給され、ここでそれはアルミナで再飽
和される。電解により生成したアルミニウム金属は陰極
３の孔１３を通して下方に流れ、隔室１の底に集めら
れ、そこからそれは連続的にあるいはバッチ式に抜出す
ことができる。酸素は、この電解の二次生成物であり、
出口５により放出される。
電解液の循環の目的はアルミナが消耗した電解液を陽極
間から除去するためである。これらの陽極間の比較的小
さい断面において、アルミナ濃度の更新はそうでなけれ
ば有効でないことがあるので、アルミナが消耗した電解
液は、循環しなければ、頻繁な陽極作用を起こすであろ
うからである。
図解した槽は概略的なスケッチであり、そして本発明の
範囲はこの実施態様に限定されないことを理解された
い。こうして、槽の設計はそれがただ１つの隔室からな
り、その隔室が電解ゾーンおよび濃厚ゾーンを含有し、
循環をこれらの２つのゾーンの間で維持するように変更
することができる。
図解した陰極および陽極の形状から容易に理解できるよ
うに、ある電流が陽極と陰極との間で流れると、陽極の
合計の表面は陰極のそれより大きいという事実のため
に、陽極の電流密度は陰極の電流密度より非常に小さく
なる。こうして、陽極の電流密度を減少するという概念
は古典的な水準において単位床表面当りのアルミニウム
の生成速度を維持するような方法で第２図に従う槽によ
って実現される。なぜなら、陰極の電流密度はホール−
ヘラウルト（Ｈａｌｌ−Ｈｅｒｏｕｌｔ）槽と同一であ
るからである。
低い陽極電流密度においてアルミニウム槽を運転すると
いう原理は、単に陽極と陰極との間の電流を減少するこ
とによって別法で実現することができるが、このような
槽の生産速度はそれに応じて減少するであろう。第２図
に従う槽は、全体の電流を維持しかつ陽極の表面を増加
し、こうして古典的アルミニウム槽の経済的条件を維持
する。
本発明の実施可能性は、次の実験室の実施例によって立
証された。
実施例Ｉ すべてアルミナのるつぼ、前記るつぼの底に配置されか
つ陰極として作用するＴｉＢ２ディスク、および寸法５
２×５４×１ｍｍの銅板の陽極から構成された実験室規
模の電解槽内で実験を実施した。
次の組成（６１重量％のＮａ３ＡｌＦ６、３５重量％の
ＡｌＦ３、４重量％のＡｌ２Ｏ３）の電解液の約８００
ｇを使用し、ここでアルミナは完全に溶解しなかった。
溶融物の撹拌および循環は、陰極表面付近でアルゴンガ
スを泡立てて通入することによって行った。温度は７８
０℃であり、そして陽極および陰極の電流密度はそれぞ
れ０．１および１．１Ａ／ｃｍ２であった。槽電圧は４
・８Ｖであった。電解は、見掛けの困難なしに、２４時
間維持された。１７時間の運転後、６９ｇのアルミナを
供給物として導入した。電流密度は８５％であった。
（これより大きい電解槽では、これより高い電流密度が
期待される。） 実施例II 実施例Ｉの実験を７６０℃の温度および３０時間の期間
において反復した。陽極および陰極の電流密度は、それ
ぞれ０．１および０．９Ａ／ｃｍ２であった。槽電圧は
３．２Ｖであり、そして電流効率は８１％であった。
【図面の簡単な説明】
第１図は、低い温度のＮａ３Ａｌ６・ＡｌＦ３の溶融物
における概略的分極曲線である。 第２図は、閉じた電解槽および循環系の略線図である。 １……電解隔室 ２……ブレード様陽極 ３……陰極 ４……電解液 ５……出口 ６……出口 ７……出口 ８……飽和装置 ９……入口 １０……出口 １１……プール １３……通路の孔

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】アルミニウム還元槽において溶融したフッ
    化物電解液中に溶解したアルミナを９００℃以下の温度
    において電解することによりアルミニウムを製造する方
    法であって、限界値（ＣＤ０）であるかあるいはそれよ
    り低くかつ酸素イオンがフッ素イオンより優先的に放電
    する陽極電流密度（ＣＤ）において酸素発生陽極（２）
    を使用して定常電解を実施し、前記限界値（ＣＤ０）は
    電解液（４）中の酸素イオンの最大移送速度に相当し、
    電解液（４）をアルミナが消耗している電解液を含む電
    解ゾーン（１）とアルミナに富んでいる電解液含む濃厚
    ゾーン（８）との間で循環させる特徴とする方法。
  2. 【請求項２】電解液の温度は７００℃〜７５０℃である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。
  3. 【請求項３】溶融した電解液を槽内で強制循環させるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１または２項記載の方
    法。
  4. 【請求項４】アルミナが消耗した電解液を槽の電解隔室
    （１）から抜出し、外部の飽和装置（８）においてアル
    ミナで濃厚にし、そして電解隔室に再循環させることを
    特徴とする特許請求の範囲第３項記載の方法。
  5. 【請求項５】電解隔室（１）の外側において電解隔室に
    おける温度より高い温度において電解液をアルミナで濃
    厚にすることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の
    方法。
  6. 【請求項６】電解液はＮａＦ、ＬｉＦおよびＡｌＦ３の
    混合物からなり、それらの濃度は２７〜４８重量％のＮ
    ａＦ、０〜２７重量％のＬｉＦおよび４２〜６３重量％
    のＡｌＦ３の範囲内から選択され、電解液の温度は６８
    ０〜９００℃の範囲であることを特徴とする特許請求の
    範囲第１〜５項のいずれかに記載の方法。
  7. 【請求項７】陽極の電流密度は０．１〜０．５Ａ／ｃｍ
    ２であることを特徴とする特許請求の範囲第１〜６項の
    いずれかに記載の方法。
  8. 【請求項８】酸素発生陽極（２）は操作条件下に安定な
    金属、合金、セラミックまたは金属−セラミック複合体
    から構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
    １〜７項のいずれかに記載の方法。
  9. 【請求項９】陰極（３）は耐火性硬質金属材料から成る
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１〜８項のいずれか
    に記載の方法。
  10. 【請求項１０】９００℃以下の温度の溶解したアルミナ
    を有する溶融フッ化物電解液、不活性酸素発生陽極およ
    び陰極を含有する電解アルミナ還元槽であって、陽極
    （２）は水平面上へ投影した陽極の面積より大きい合計
    の電気化学的表面を含み、電解液はアルミナが消耗した
    電解液を含有する電解ゾーン（１）およびアルミナに富
    んでいる電解液を含有する濃厚ゾーン（８）を含む循環
    通路に沿って循環されることを特徴とする電解アルミナ
    還元槽。
  11. 【請求項１１】電解液の温度は６８０℃〜９００℃であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１０項記載のアル
    ミナ還元槽。
  12. 【請求項１２】電解液の温度は７００℃〜７５０℃であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１１項記載のアル
    ミナ還元槽。
  13. 【請求項１３】陽極の電気化学的に活性な表面積は、水
    平面上に投影した陽極の面積よりも１．５〜５倍大きい
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１０〜１２項のいず
    れかに記載のアルミナ還元槽。
  14. 【請求項１４】電解隔室（１）と分離された飽和装置
    （８）と、アルミナが消耗した電解液を電解隔室（１）
    から飽和装置（８）へ抜出しかつアルミナに富んだ電解
    液を飽和装置から電解隔室へ戻す手段とを含むことを特
    徴とする特許請求の範囲第１０〜１３項のいずれかに記
    載のアルミナ還元槽。
  15. 【請求項１５】酸素発生陽極（２）は操作条件下に安定
    な金属合金、セラミックまたは金属−セラミック複合体
    から構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
    １０〜１４項のいずれかに記載のアルミナ還元槽。
  16. 【請求項１６】陰極はチタン、ジルコニウム、ハフニウ
    ム、バナジウム、ニオブおよびタンタルのホウ化物、窒
    化物、炭化物および酸化物から成る群より選択される耐
    火性硬質金属の少なくとも１種からなる材料から構成さ
    れていることを特徴とする特許請求の範囲第１０〜１５
    項のいずれかに記載のアルミナ還元槽。
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