JPS5930794B2 - 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
- Publication number
- JPS5930794B2 JPS5930794B2 JP3197477A JP3197477A JPS5930794B2 JP S5930794 B2 JPS5930794 B2 JP S5930794B2 JP 3197477 A JP3197477 A JP 3197477A JP 3197477 A JP3197477 A JP 3197477A JP S5930794 B2 JPS5930794 B2 JP S5930794B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aluminum
- bath
- weight
- electrodes
- licl
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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１４０００ｋｗｈ／ を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。ホーム・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ＮａＣｌ、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１４０００ｋｗｈ／ を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。ホーム・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ＮａＣｌ、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ＬｉＣｌを配合したＡｌＣｌ
３−ＬｉＣｌ−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
１５ｎ前後、電流密度ＩＡ／Ｃ！７Ｌ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
び耐蝕性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ＬｉＣｌ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ＬｉＣｌを配合したＡｌＣｌ
３−ＬｉＣｌ−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
１５ｎ前後、電流密度ＩＡ／Ｃ！７Ｌ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
び耐蝕性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ＬｉＣｌ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、これら従来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。
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種研究の結果、Ａ
ｌＣｌ３−ＣａＣｌ２−ＭｇＣＩ２ＬｉＣｌ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、電解浴をＡｌＣｌ３２〜２０重量％Ｃａｃ
ｌ２とＭｇＣｌ２との合計量２０〜４５重量％、ＬｉＣ
ｌ７８〜３５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−ＭｇＣＩ２ＬｉＣｌ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、電解浴をＡｌＣｌ３２〜２０重量％Ｃａｃ
ｌ２とＭｇＣｌ２との合計量２０〜４５重量％、ＬｉＣ
ｌ７８〜３５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、最高９９％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。
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。
本発明において使用されるＡｌＣｌ３−ＣａＣｌ２−Ｍ
ｇＣｌ２−ＬｉＣｌ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率が得られる理
由は明かでない。
ｇＣｌ２−ＬｉＣｌ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率が得られる理
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、浴の粘性、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ＡｌＣｌ，−ＣａＣｌ２
−ＭｇＣｌ２−ＬｉＣｌ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ＬｉＣ
ｌ系溶融塩電解浴において、浴中のＡｌＣｌ３濃度が２
０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２０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、浴の粘性、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ＡｌＣｌ，−ＣａＣｌ２
−ＭｇＣｌ２−ＬｉＣｌ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ＬｉＣ
ｌ系溶融塩電解浴において、浴中のＡｌＣｌ３濃度が２
０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２０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ＡｌＣｌ３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２０〜４５重量％のＣ
ａＣＩ２，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ＡｌＣｌ３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２０〜４５重量％のＣ
ａＣＩ２，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ＭｇＣｌ２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乏しく、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。また浴の残部を形成
するＬｉＣｌはその濃度が高い程浴の電気伝導度が向上
する。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／Ｃｄ極間距離１
０〜２５ｍｍ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乏しく、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。また浴の残部を形成
するＬｉＣｌはその濃度が高い程浴の電気伝導度が向上
する。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／Ｃｄ極間距離１
０〜２５ｍｍ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。
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０電極の傾斜は水平面との角度
が６０が以下、好ましくは５〜４５平とすることが望ま
しく、傾斜角度が６０〜を超えると、極端に電流効率が
低下するので却つて不利である。次に本発明の実施例を
掲げる。
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０電極の傾斜は水平面との角度
が６０が以下、好ましくは５〜４５平とすることが望ま
しく、傾斜角度が６０〜を超えると、極端に電流効率が
低下するので却つて不利である。次に本発明の実施例を
掲げる。
実施例 １
Ａ１Ｃ１３４．０重量％、ＣａＣｌ２２３．Ｏ重量％、
ＭｇＣｌ２２Ｏ．２重量弊、ＬｉＣｌ５２．８重量％の
浴組成のＡｌＣｌ３− ＣａＣｌ２− ＭｇＣｌ２−
ＬｉＣｌ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６０ｍｍＸ３３ｍｍ）を用いて極
間距離を１４ｍ７Ｒに保ち、浴温７５０℃、電流２０Ａ
、電流密度ＩＡ／Ｃｄ、４．５時間継続して電解して２
９．７ｇのアルミニウムを得た。
ＭｇＣｌ２２Ｏ．２重量弊、ＬｉＣｌ５２．８重量％の
浴組成のＡｌＣｌ３− ＣａＣｌ２− ＭｇＣｌ２−
ＬｉＣｌ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６０ｍｍＸ３３ｍｍ）を用いて極
間距離を１４ｍ７Ｒに保ち、浴温７５０℃、電流２０Ａ
、電流密度ＩＡ／Ｃｄ、４．５時間継続して電解して２
９．７ｇ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＿３２〜２０重量％ＣａＣｌ＿２とＭｇＣｌ＿２
との合計量２０〜４５重量％、ＬｉＣｌ７８〜３５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 |
|---|---|---|---|
| JP3197477A JPS5930794B2 (ja) | 1977-03-23 | 1977-03-23 | アルミニウムの電解製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3197477A JPS5930794B2 (ja) | 1977-03-23 | 1977-03-23 | アルミニウムの電解製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53131211A JPS53131211A (en) | 1978-11-15 |
| JPS5930794B2 true JPS5930794B2 (ja) | 1984-07-28 |
Family
ID=12345911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3197477A Expired JPS5930794B2 (ja) | 1977-03-23 | 1977-03-23 | アルミニウムの電解製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5930794B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4440610A (en) * | 1982-09-27 | 1984-04-03 | Aluminum Company Of America | Molten salt bath for electrolytic production of aluminum |
| KR101724288B1 (ko) * | 2015-07-17 | 2017-04-10 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 고순도 알루미늄-스칸듐 합금 제조 방법 |
-
1977
- 1977-03-23 JP JP3197477A patent/JPS5930794B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53131211A (en) | 1978-11-15 |
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