JPS5930793B2 - アルミニウムの電解製造法 - Google Patents
アルミニウムの電解製造法Info
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- JPS5930793B2 JPS5930793B2 JP213077A JP213077A JPS5930793B2 JP S5930793 B2 JPS5930793 B2 JP S5930793B2 JP 213077 A JP213077 A JP 213077A JP 213077 A JP213077 A JP 213077A JP S5930793 B2 JPS5930793 B2 JP S5930793B2
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- Japan
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- aluminum
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- bath
- electrolytic bath
- electrolytic
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- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はアルミニウム塩化物を溶融塩電解して工業的に
有利にアルミニウムを製造する方法に関する。
有利にアルミニウムを製造する方法に関する。
従来、アルミニウムは工業的には酸化アルミニウム（ア
ルミナ）を溶融氷晶石を主体とする金属フッ化物溶融塩
電解浴に溶解し、炭素を陽極として電解する所謂ホール
・エルー法によつて製造されている。
ルミナ）を溶融氷晶石を主体とする金属フッ化物溶融塩
電解浴に溶解し、炭素を陽極として電解する所謂ホール
・エルー法によつて製造されている。
而し乍らホール・エルー法は原理的にアルミナの電解還
元に多量の電気エネルギーを必要とし、事実アルミニウ
ムを１トン製造するために要する電力、即ち電力原単位
は１４、０００ｋｗＶｔあるいはそれ以上となるため、
電気エネルギー消費を低減し得るアルミニウムの製造技
術の開発が強く要請されている。ホール・エルー法に代
る有望な省電気エネルギー型のアルミニウムの製造法と
しては、アルミニウム塩化物をＮａＣ１、ＫＣｌなどの
アルカリ金属塩化物溶融塩浴に溶かして電解する塩化ア
ルミニウム電解法が知られている。
元に多量の電気エネルギーを必要とし、事実アルミニウ
ムを１トン製造するために要する電力、即ち電力原単位
は１４、０００ｋｗＶｔあるいはそれ以上となるため、
電気エネルギー消費を低減し得るアルミニウムの製造技
術の開発が強く要請されている。ホール・エルー法に代
る有望な省電気エネルギー型のアルミニウムの製造法と
しては、アルミニウム塩化物をＮａＣ１、ＫＣｌなどの
アルカリ金属塩化物溶融塩浴に溶かして電解する塩化ア
ルミニウム電解法が知られている。
この塩化アルミニウム溶融電解法は電解温度がホール・
エルー法に較べて約３００℃低い７００℃附近の温度で
操業が出来ること、また陽極反応が塩素生成反応である
ため、陽極に用いられる黒鉛電極が非消耗となることな
ど幾多の利点を有するに拘らず、高温の塩化アルミニウ
ム及び生成塩素ガス等の取扱いが厄介なこと更には適当
な耐浴材料が工業的に得られないことなどの理由で、長
い間工業的に利用されずに放置されてきたが、近年にな
つて米国アルコア社から新しい電解装置と新しい浴組成
の電解浴による塩化アルミニウム電解法（アルコア法）
が提案され（特開昭４８−３６００６および特開昭４８
−５０９１０）、俄かに工業的に着目されるに至つた。
このアルコア法は高濃度にＬｉＣ１を配合したＡｌＣ１
３−ＬｉＣ１−ＮａＣｌ系の溶融塩電解浴を使用し、窒
化物基体の耐火材料で内張りした槽内に炭素（黒鉛）電
極板を適当な間隙をおいて積層に積みあげ水平二重電極
を構成させた電解槽を用いて浴温約７００℃、電極間距
離１５７Ｒｍ前後、電流密度ＩＡ／ｃｎｌ附近で電解す
ることにより、塩素ガスを陽極面に生成させ、溶融金属
アルミニウムを陰極面に生成させるものであるが、耐火
性及び耐蝕囲の優れた特殊材料を電解槽容器に用い、浴
の電圧降下を軽減するために電気伝導度の高いＬｌＣｌ
を溶融塩電解浴成分として導入して、電力原単位を低減
せしめるために極間距離を狭めた点に特徴を有する。
エルー法に較べて約３００℃低い７００℃附近の温度で
操業が出来ること、また陽極反応が塩素生成反応である
ため、陽極に用いられる黒鉛電極が非消耗となることな
ど幾多の利点を有するに拘らず、高温の塩化アルミニウ
ム及び生成塩素ガス等の取扱いが厄介なこと更には適当
な耐浴材料が工業的に得られないことなどの理由で、長
い間工業的に利用されずに放置されてきたが、近年にな
つて米国アルコア社から新しい電解装置と新しい浴組成
の電解浴による塩化アルミニウム電解法（アルコア法）
が提案され（特開昭４８−３６００６および特開昭４８
−５０９１０）、俄かに工業的に着目されるに至つた。
このアルコア法は高濃度にＬｉＣ１を配合したＡｌＣ１
３−ＬｉＣ１−ＮａＣｌ系の溶融塩電解浴を使用し、窒
化物基体の耐火材料で内張りした槽内に炭素（黒鉛）電
極板を適当な間隙をおいて積層に積みあげ水平二重電極
を構成させた電解槽を用いて浴温約７００℃、電極間距
離１５７Ｒｍ前後、電流密度ＩＡ／ｃｎｌ附近で電解す
ることにより、塩素ガスを陽極面に生成させ、溶融金属
アルミニウムを陰極面に生成させるものであるが、耐火
性及び耐蝕囲の優れた特殊材料を電解槽容器に用い、浴
の電圧降下を軽減するために電気伝導度の高いＬｌＣｌ
を溶融塩電解浴成分として導入して、電力原単位を低減
せしめるために極間距離を狭めた点に特徴を有する。
しかしながら電解浴に混用される塩化リチウムは工業的
に高価であり、またこの系の電解浴を用いた場合の電流
効率はせいぜい約８５％程度であるため電力原単位の向
上には限界があり、従つて工業的に一層有利なアルミニ
ウムの製造法の開発が望まれている。
に高価であり、またこの系の電解浴を用いた場合の電流
効率はせいぜい約８５％程度であるため電力原単位の向
上には限界があり、従つて工業的に一層有利なアルミニ
ウムの製造法の開発が望まれている。
発明者らは特に電解浴組成について種々研究の結果、Ａ
ｌＣｌ３−ＣａＣｌ２−ＭｇＣｌ２−ＮａＣｌ系の混合
溶融塩を電解浴として用い塩化アルミニウムの電解を行
なうとき、著しい高電流効率をもつてアルミニウムを製
造しうることを見出した。即ち本発明は電解槽において
塩化アルミニウムを金属ハロゲン化物とともに溶融電解
して陽極面に塩素ガスを、また陰極面に溶融アルミニウ
ムを生成することにより金属アルミニウムを製造する方
法において、電解浴をＡｌＣｌ３２〜１５重量？、Ｃａ
ｃｌ２とＭｇＣｌ２との合計量１０〜７５重量？（但し
Ｃａｃｌ２の最大量は３０重量％を越えない）ＮａＣｌ
８８〜１０重量？からなる混合組成とすることを特徴と
するアルミニウムの電解製造法を提供するものである。
ｌＣｌ３−ＣａＣｌ２−ＭｇＣｌ２−ＮａＣｌ系の混合
溶融塩を電解浴として用い塩化アルミニウムの電解を行
なうとき、著しい高電流効率をもつてアルミニウムを製
造しうることを見出した。即ち本発明は電解槽において
塩化アルミニウムを金属ハロゲン化物とともに溶融電解
して陽極面に塩素ガスを、また陰極面に溶融アルミニウ
ムを生成することにより金属アルミニウムを製造する方
法において、電解浴をＡｌＣｌ３２〜１５重量？、Ｃａ
ｃｌ２とＭｇＣｌ２との合計量１０〜７５重量？（但し
Ｃａｃｌ２の最大量は３０重量％を越えない）ＮａＣｌ
８８〜１０重量？からなる混合組成とすることを特徴と
するアルミニウムの電解製造法を提供するものである。
本発明によれば、約９０％以上９７％附近にもおよぶ高
い電流効率をもつて、塩化アルミニウムを電解して金属
アルミニウムを製造することができるので大幅に電力原
単位を低減することができる。
い電流効率をもつて、塩化アルミニウムを電解して金属
アルミニウムを製造することができるので大幅に電力原
単位を低減することができる。
本発明において使用されるＡｌＣｌ３−ＣａＣｌ２一Ｍ
ｇＣｌ２−ＮａＣｌ系溶融塩電解浴によつて塩化アルミ
ニウムの電解を行なう場合に高い電流効平が得られる理
由は明かでない。
ｇＣｌ２−ＮａＣｌ系溶融塩電解浴によつて塩化アルミ
ニウムの電解を行なう場合に高い電流効平が得られる理
由は明かでない。
しかしながら、塩化アルミニウム電解において電流効率
を低下する最大の原因は陰極面に析出したアルミニウム
の一部が電解浴に溶解し、これが陽極面で発生する塩素
ガスと反応してＡｌＣｌ３に戻る逆反応に基づくもので
あるといわれていることから浴に対するアルミニウムの
溶解度、浴の粘囲、浴に対するアルミニウムのぬれ性等
の点から上記組成範囲を有するＡｌＣｌ３−ＣａＣｌ２
−ＭｇＣｌ２−ＮａＣｌ系混合溶融塩が前記逆反応を効
果的に抑制する作用を有するものと推定される。本発明
におけるＡｌＣｌ３−ＣａＣｌ２−ＭｇＣｌ２一ＮａＣ
ｌ系溶融塩電解浴において、浴中のＡｌＣｌ３濃度が１
５重量？を超えると浴の電気伝導度が著しく低下し、且
つ浴の蒸気圧が過大となつて摺電圧の上昇と操炉の不安
定を招くのでＡｌＣｌ３濃度は最大１５重量？以下にと
どめることが望ましい。
を低下する最大の原因は陰極面に析出したアルミニウム
の一部が電解浴に溶解し、これが陽極面で発生する塩素
ガスと反応してＡｌＣｌ３に戻る逆反応に基づくもので
あるといわれていることから浴に対するアルミニウムの
溶解度、浴の粘囲、浴に対するアルミニウムのぬれ性等
の点から上記組成範囲を有するＡｌＣｌ３−ＣａＣｌ２
−ＭｇＣｌ２−ＮａＣｌ系混合溶融塩が前記逆反応を効
果的に抑制する作用を有するものと推定される。本発明
におけるＡｌＣｌ３−ＣａＣｌ２−ＭｇＣｌ２一ＮａＣ
ｌ系溶融塩電解浴において、浴中のＡｌＣｌ３濃度が１
５重量？を超えると浴の電気伝導度が著しく低下し、且
つ浴の蒸気圧が過大となつて摺電圧の上昇と操炉の不安
定を招くのでＡｌＣｌ３濃度は最大１５重量？以下にと
どめることが望ましい。
また２重量？未満では濃度が低すぎて局部的にアルミニ
ウム生成以外に電力が消費される恐れがあり、また濃度
を維持するＡＩＣＩ３の供給コントロールも厄介である
。またこの系の浴において合計量１０〜７５重量％のＣ
ａｃｌ２、ＭｇＣＩ２の含有は電解に際しての電流効率
を高める効果を有する。
ウム生成以外に電力が消費される恐れがあり、また濃度
を維持するＡＩＣＩ３の供給コントロールも厄介である
。またこの系の浴において合計量１０〜７５重量％のＣ
ａｃｌ２、ＭｇＣＩ２の含有は電解に際しての電流効率
を高める効果を有する。
Ｃａｃｌ２とＭｇＣＩ２の合計量が下限値未満であると
きは電流効率向上効果が之しく、また上限値を越えると
浴の電気伝導度が著しく低下する。しかして浴中のＣａ
ｃｌ２濃度についてはこれが３０重量％を越えると浴が
二層に分離し、正常な電解作業が行われなくなるのでＣ
ａｃｌ２濃度をこれ以下にする必要がある。上記した本
発明における電解浴を用いて塩化アルミニウム電解の安
定操業が行なわれる電解条件は槽の形式、容量等によつ
て異なるが、一般的には浴温６８０〜７８０℃、電流密
度０．５〜２．０Ａ／ＣｌＩＬ極間距離１０〜２５７Ｘ
１であつて、この範囲内で電解を行なうことによつてほ
ぼ９０％以上の電流効率をもつてアルミニウムの電解製
造を継続して行なうことができる。
きは電流効率向上効果が之しく、また上限値を越えると
浴の電気伝導度が著しく低下する。しかして浴中のＣａ
ｃｌ２濃度についてはこれが３０重量％を越えると浴が
二層に分離し、正常な電解作業が行われなくなるのでＣ
ａｃｌ２濃度をこれ以下にする必要がある。上記した本
発明における電解浴を用いて塩化アルミニウム電解の安
定操業が行なわれる電解条件は槽の形式、容量等によつ
て異なるが、一般的には浴温６８０〜７８０℃、電流密
度０．５〜２．０Ａ／ＣｌＩＬ極間距離１０〜２５７Ｘ
１であつて、この範囲内で電解を行なうことによつてほ
ぼ９０％以上の電流効率をもつてアルミニウムの電解製
造を継続して行なうことができる。
また本発明の電解浴を用いるときはこの種の電解法にお
いてときとしてみられる陰極崩壊現象を起こすこともな
い。電解は頂部原料供給口と塩素ガス排出口を、また底
部にメタル貯槽を有し、且つ、内部に、黒鉛製の電極を
配設した密閉型電解槽を用いて行われる。電極は適当な
間隔をおいて平行に並べられた一対の黒鉛板または黒鉛
棒からなるもの、または三箇以上の黒鉛板あるいは黒鉛
棒を平行に積層状に並べて二重電極を構成したものの何
れでもよい。また電極はアルコア法にみられるように水
平に配設したものを用いることもできるが、一般にこの
種の電解法においては比較的極間距離が小さく陰極面に
生成するアルミニウム量が増大すると極の短絡を招く恐
れがあり、また塩素との反応機会も増大するので、これ
を速やかに陰極面から排除してやることが好ましく、こ
のためには板状または棒状電極を適度に傾斜させること
が望ましい。電極の傾斜は水平面との角度が６０゜以下
、好ましくは５〜４５゜とすることが望ましく、傾斜角
度が６０゜を越えると、極端に電流効率が低下するので
却つて不利である。また本発明の方法において、電解浴
に少量のＬｉＣｌを添加することは浴の電気伝導度を高
める上で有利である。
いてときとしてみられる陰極崩壊現象を起こすこともな
い。電解は頂部原料供給口と塩素ガス排出口を、また底
部にメタル貯槽を有し、且つ、内部に、黒鉛製の電極を
配設した密閉型電解槽を用いて行われる。電極は適当な
間隔をおいて平行に並べられた一対の黒鉛板または黒鉛
棒からなるもの、または三箇以上の黒鉛板あるいは黒鉛
棒を平行に積層状に並べて二重電極を構成したものの何
れでもよい。また電極はアルコア法にみられるように水
平に配設したものを用いることもできるが、一般にこの
種の電解法においては比較的極間距離が小さく陰極面に
生成するアルミニウム量が増大すると極の短絡を招く恐
れがあり、また塩素との反応機会も増大するので、これ
を速やかに陰極面から排除してやることが好ましく、こ
のためには板状または棒状電極を適度に傾斜させること
が望ましい。電極の傾斜は水平面との角度が６０゜以下
、好ましくは５〜４５゜とすることが望ましく、傾斜角
度が６０゜を越えると、極端に電流効率が低下するので
却つて不利である。また本発明の方法において、電解浴
に少量のＬｉＣｌを添加することは浴の電気伝導度を高
める上で有利である。
次に本発明の実施例を掲げる。
実施例 １．
Ａ１Ｃ１３６．７重量％、ＣａＣｌ２２３．３重量％、
ＭｇＣｌ２４２．Ｏ重量％、ＮａＣｌ２８．Ｏ重量％の
浴組成のＡｌＣｌ３− ＣａＣｌ２− ＭｇＣｌ２−
ＮａＣｌ系混合溶融塩を電解浴としてアルミナ質耐火材
で内張した電解槽内で水平となす角度が３０゜の傾斜黒
鉛電極板（有効反応面８０ｎ×２５ｍｍ）を用いて極間
距離を１４７ｎｍに保ち、浴温７５０℃、電流２０Ａ）
電流密度ＩＡ／ｃ−ｄ）摺電圧３．４５Ｖで４．５時間
継続して電解して２９．３９のアルミニウムを得た。
ＭｇＣｌ２４２．Ｏ重量％、ＮａＣｌ２８．Ｏ重量％の
浴組成のＡｌＣｌ３− ＣａＣｌ２− ＭｇＣｌ２−
ＮａＣｌ系混合溶融塩を電解浴としてアルミナ質耐火材
で内張した電解槽内で水平となす角度が３０゜の傾斜黒
鉛電極板（有効反応面８０ｎ×２５ｍｍ）を用いて極間
距離を１４７ｎｍに保ち、浴温７５０℃、電流２０Ａ）
電流密度ＩＡ／ｃ−ｄ）摺電圧３．４５Ｖで４．５時間
継続して電解して２９．３９のアルミニウムを得た。
このときの電流効季は９７％であつた。実施例 ２．Ａ
１Ｃ１３１１．０重量％、ＣａＣｌ２ｌ４．Ｏ重量％、
ＭｇＣｌ２２４．Ｏ重量弊、ＮａＣｌ５ｌ．Ｏ重量％の
組成を有するＡｌＣｌ３− ＣａＣｌ２− ＭｇＣｌ２
一ＮａＣｌ系混合溶融塩を電解浴として用い実施例１と
同一条件（但し摺電圧３．２３Ｖ）で４．５時間継続し
て電解を行ない２８．７ｇのアルミニウムを得た。
１Ｃ１３１１．０重量％、ＣａＣｌ２ｌ４．Ｏ重量％、
ＭｇＣｌ２２４．Ｏ重量弊、ＮａＣｌ５ｌ．Ｏ重量％の
組成を有するＡｌＣｌ３− ＣａＣｌ２− ＭｇＣｌ２
一ＮａＣｌ系混合溶融塩を電解浴として用い実施例１と
同一条件（但し摺電圧３．２３Ｖ）で４．５時間継続し
て電解を行ない２８．７ｇのアルミニウムを得た。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電解槽において、塩化アルミニウムを金属ハロゲン
化物とともに溶融電解して陽極面に塩素ガスを、また陰
極面に溶融アルミニウムを生成させることにより金属ア
ルミニウムを製造する方法において、溶融塩電解浴をＡ
ｌＣｌ＿３２〜１５重量％、ＣａＣｌ＿２とＭｇＣｌ＿
２との合計量１０〜７５重量％（但しＣａＣｌ＿２の最
大量は３０重量％を越えない）ＮａＣｌ８８〜１０重量
％からなる混合組成とすることを特徴とするアルミニウ
ムの電解製造法。 ２ 陰陽両電極に板状または棒状の黒鉛電極を用い且つ
該両電極の長さ方向の軸が水平面に対し角度が６０°以
下になるように傾斜状に平行に設けることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載のアルミニウムの電解製造法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP213077A JPS5930793B2 (ja) | 1977-01-12 | 1977-01-12 | アルミニウムの電解製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP213077A JPS5930793B2 (ja) | 1977-01-12 | 1977-01-12 | アルミニウムの電解製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5387915A JPS5387915A (en) | 1978-08-02 |
| JPS5930793B2 true JPS5930793B2 (ja) | 1984-07-28 |
Family
ID=11520750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP213077A Expired JPS5930793B2 (ja) | 1977-01-12 | 1977-01-12 | アルミニウムの電解製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5930793B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102373484A (zh) * | 2010-08-10 | 2012-03-14 | 乔卫林 | 低温低碳节能—电解铝及原铝电解精炼高纯铝新技术 |
-
1977
- 1977-01-12 JP JP213077A patent/JPS5930793B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5387915A (en) | 1978-08-02 |
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