JPS61261490A - アルミニウム製造用溶融塩電解槽における低アルミナ含量を正確に維持する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、ホール−エル−法（Ｈａｌ　ｌ−１１ｅｒｏ
ｕｌｔｐｒｏｃｅｓｓ）でアルミニウムを製造するため
のｉｎ塩電解槽（ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ　ｓｍｅｌ
ｔｉｎｇ　ｃｅｌｌ）においてアルミナの低い含量を正
確に維持する方法に係わる。

このようなアルミナ含量の調整の目的は、ファラデー効
率を少なくとも９４％に等しい高レベルに維持すること
である。

入ｔｉｉ＊ 近年、アルミニウム製造用電解槽の運転操作は、エネル
ギー効率並びに作業の画一化を高め、かつ手作業部分を
限定し更にはフッ素含有廃棄物の回収効率を高めるべく
、大幅に自動化されるようになってきている。

溶融氷晶石に溶解したアルミナの電解によってアルミニ
ウムを製造する電解槽の作業を画一化するのに重要な要
素の一つは、浴へのアルミナ供給速度である。アルミナ
が不足すれば、電解槽のターミナルにおける電圧が突然
４ボルトから３０乃至４０ボルトにまで上昇する　゛陽
極効果（ａｎｏｄｉｃｅｌｅｃｔ）”即ち“バッキング
（ｐａｃｋｉｎｇ）　”が起こり、これは電解槽ライン
全体に影響を及ぼす。

アルミナが過剰であると、沈澱して電荷槽底部を汚す危
険があり、沈澱したアルミナは硬質のプレートに変化し
て陰極の一部を電気的に絶縁しかねない。この場合、液
状アルミニウム層中に強い局部的水平電流が誘発され、
この電流は磁場との相互作用によって液状アルミニウム
層を撹拌し、浴−金属界面の不安定化その他の当業者に
よく知られている諸々の問題を惹起する。

この問題は、電解槽の耐用年数を延長し且つファラデー
効率を高める上で非常に好ましい電解槽の作業温度の低
下を、非常に酸性な（ＡρＦ３を多量に含有する）浴及
び／または塩化物、リチウム塩あるいはマグネシウム塩
など様々な添加物を含有する浴を用いて達成したい場合
特に障害となる。このような浴はそのアルミナ溶解能及
びアルミナ溶解速度が甚だ小さく、また、これらの浴を
使用するためには、アルミナ含量を比較的低い濃度で且
つ極めて近い二つの限界値の間にある濃度に厳密に制御
しなければならない。

浴のアルミナ含量を電解液試料の分析によって直接測定
することも可能であるが、長年にわたり好ましいとされ
てきた方法によれば、アルミナ含量は、電解液のアルミ
ナ濃度を反映する電気的パラメータの観察によって間接
的に決定される。

上記パラメータは通常、 Ｒ１＝　（Ｕ−Ｅｏ　）／Ｊ に等しい内部抵抗より詳細には疑似内部抵抗の変化であ
る。上記式中、ＥＯは普通１．６５ボルトであり得る電
解槽の逆起電力を表わし、Ｕは電解槽のターミナルにお
ける電圧を表わし、Ｊは電解槽を通過する電流を表わす
。

試験によって、変数Ｒ１の曲線をアルミナ含量の関数と
してプロットし、現在公知である方法を用いてＲ１を所
定回数測定することにより［ＡＪ　２０３］で表わされ
る濃度を任意の時点で求めることができる。

浴のアルミナ濃度を予め設定された値の前後に比較的安
定的に維持するため、正確な規則性をもって浴にアルミ
ナを供給する努力が長年にわたりなされてきている。

浴中のアルミナ濃度に応じて概して厳密に操作されるア
ルミナの自動供給方法が、特に次のいくつかの特許に記
載されている。レナルズ（ＲＥＶＮＯＬＤＳ）のフラン
ス特許第１４５７７４６号では、電解槽の内部抵抗の変
化がアルミナ濃度を反映するパラメータとして用いられ
、浴へのアルミナ供給は、固った電解クラスト（ｆｉｘ
ｅｄ　ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ　ｃｒｕｓｔ）を穿孔
するデバイスと組合されたディストリビュータによって
なされる。ヴエ・ア・ドゥブルヴ工（ｖ、＾、賛、）の
フランス特許第１５０６４６３号は、アルミナ供給の停
止から陽極効果が現われるまでの経過時間の測定に基礎
を置いている。アルコア（ＡＬＣＯ＾）の米国特許第３
４０００６２号では、バッキングへの傾向を早期に検出
し、アルミナ供給速度を調節するためにパイロット陽極
が用いられ、アルミナは、電解液膜（ｃｒｕｓｔ　ｏｒ
　ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ）を穿孔するデバイスが設け
られたホッパから配分される。

最近では、アルミナ含量の調整に基づく制御方法が、特
に昭和電工の日本特許出願第り２−２８４１７号及び三
菱の米国特許第４１２６５２５号に開示されている。

上記特許のうちの最初のものにおいては、アルミナ濃度
は２〜８％に設定されており、各電解槽のターミナル電
圧の変化Δ■を時間ｔの関数として測定し、かつ予め設
定された値と比較して、アルミナ供給速度はΔＶ／ｌが
所定値となるように調節される。この方法の欠点は測定
精度がアルミナ供給と共に変化するということであるが
、これは用いられる３〜５％八１２へ３の範囲において
最低となる（第８頁の８表を参照のこと）。

上記特許のうちの第二番目のものにおいては、アルミナ
含量は２〜８ｘ、好ましくは４〜６ｘに設定されており
、電解槽に、理論上の消費量を上回る量のアルミナを所
定時間ｔ１にわたって供給して所定のアルミナ濃度（例
えば１％以下）を達成し、次いでアルミナ供給の速度を
所定時間ｔ２にわたって理論上の消費速度に等しく制御
し、その後アルミナ供給を陽極効果（バッキング）の最
初の兆しが現われるまで停止し、このアルミナ供給サイ
クルが理論上の消費速度を上回る速度で再び繰返される
。このサイクルの間、アルミナ濃度は４゜９〜８％（実
施例１）あるいは４．０〜７％（実施例２）の範囲内で
変化する。

また、水出願人アリュミニウム・ペシネの有するフラン
ス特許第２４８７３８６号（ヨーロッパ特許第４４７９
４号及び米国特許第４４３１４９１号がこれに対応）に
おいては、アルミナ含量を１〜３．５重量％に正確に調
整する方法が開示されており、この方法によればアルミ
ナ供給速度は電解槽の内部抵の際一定の継続時間のアル
ミナ供給サイクルを電解槽のアルミナ消費に対応する供
給速度より低速及び高速で交互に実施する。

勾配法（ｃａｌｃｕｌ　ｄｅ　ｐｅｎｔｅ）として知ら
れるこの方法は、内部抵抗Ｒ１を等しい時間間隔で連続
的に測定すること、Ｒ・の時間変化である傾きｄＲ。

／ｄｔを求めること、Ｒ・及びｄＲ・／ｄｔそれぞれを
設定値と比較すること、並びにアルミナ供給速度をｄＲ
ｉ／ｄｔ及びＲ，が所定の値となるように調節すること
に基づいている。

最適作業モードを見出すこと、いいかえると、最良の製
造コスト或いは所与の投資に対する最高のマージンをも
たらす溶融塩電解槽の作業パラメータを決定することは
、エンジニアにとって常に変らぬ関心事である。

特に、様々な作業パラメータのエネルギー効率（ファラ
デー効率とも称される）への影響を明確にすることが多
数の刊行物の主題とされている。

これら刊行物のうち最も重要なものは、′アルミニウム
電解（ＡＬＵＭＩＮＩＵＭ　Ｅｌ、ＥＣＴＲ０ＬＹＳＩ
Ｓ）”　８０５１題を有するカー・グリョートハイム（
Ｋ、　ＧＲＪＯＴＨＥＩＨ）等の著作に引用されており
、この著作の最新版である第２版は１９８２年に西ドイ
ツのデュッセルドルフのアルミニウム出版（Ａｌｕｍｉ
ｎｉｕｍ　ＶＥＲＬＡＧ）から発行されている。

上記刊行物の第３３９ページ、第９，１１図から、この
著作に引用された全著者が、浴温度の上昇が用いられる
電気エネルギーの点からみて生・座高に好ましくない影
響を及ぼすとする点で一致していることが判る。更に、
第２９ページの第２．３図に示された氷晶石−アルミナ
系の状態図は、浴の液相の温度が該浴のアルミナ含量が
低いほど高いことを示している。

従って、理論的に、ファラデー効率は浴のアルミナ含量
が高いほど高いということになる。実際、多くの刊行物
の著者たちは、上記刊行物の第３５６ベゴジの第９．２
０図に示されるように、工業用電解槽についてそのよう
に考えている。

Ｕと１１ 現在、ホール−エル−法でアルミニウムを製造するうえ
での経済的及び技術的諸条件の下、製造者はアルミニウ
ムの製造コストを決定する様々な要素を最適化するべく
常に努力する必要に迫られている。その際これらの諸要
素の中でファラデー効率はきわめれて重要なものの一つ
であり、かつきわめて微妙なものの一つでもある。なぜ
なら、ファラデー効率の値は些細な障害によっても大幅
に低下する恐れがあるからである。従って、ファラデー
効率に影響するあらゆる要素を決定し、該効率を高くか
つ安定したレベルに維持することが望ましい。

アルミニウムのＬＭＥによる現在の価格（１９８５年４
月末の時点で１トン当たり＄　　１，２００）では、ｓ
ｏｏ、ｏｏｏトン／年の生産で０．１フアラデーはほぼ
＄　３８０，０００／年の利益に相当する。

１１立旦力 本発明は、ファラデー効率を実質的に改善するべく溶融
塩電解槽の低いアルミナ含量を正確に維持する方法の改
良を目的とする。

酸性の浴組成物即ち式Ｎａ３１）Ｆ６の中性氷晶石に関
して過剰な、８型口％を上回る凪のフッ化アルミマニウ
ムＡｌＦ３を含有した浴を用いる、１７５．０００ある
いは２８０．０００アンペアで操作される本出願人の最
新の溶融塩電解槽において、本出願人の上述の特許の目
的である勾配法による制御方法を実施したところ、上掲
の諸専門家の一般的な見解に反し、エネルギー効率は、
電解浴の温度の上昇にもかかわらず、該浴のアルミナ含
量が低下すると急激に高まることが判明した。

上記現象は今まで予想されなかった重要性を有している
。なぜなら、浴のアルミナ含量を２．５重量％から１．
５重量％へと１重量％減少するだけで、エネルギー効率
を９４％から９５．７％に高めることができ、即ち電解
の生産高を１．７％層すことができるからである。この
場合、電解浴の作業温度は９４６℃から９５１℃に上昇
するが、これによる生産高の減少は論理的に１ｘ観察さ
れただけであった。

しかし、生産高のこの増加は電解液の電圧増大を伴い、
この電圧増大はアルミナ含量が低いほど急激に生起する
。

製造されるアルミニウム１トンにつき消費されるエネル
ギーは、ファラデー効率Ｆ並びに電解槽のターミナルに
おける電圧Ｕの関数として、ＫＷｈ／トン＝２９８０ｔ
Ｊ　（ボルト）／Ｆで表わされる。

更に、一定の電解電流Ｊにおいては、電解槽の生産高は
効率Ｆに比例する。即ち固定的なコスト（設備投資、資
金調達経費並びに人件費及び維持費の大部分）の影響は
ファラデー効率Ｆが高いほど小さい。

浴のアルミナ含量がファラデー効率にきわめて重大な影
響を及ぼすということを考慮すると、浴のアルミナ含量
を低い値であって、しかし電解槽のターミナルにおける
電圧増大に起因するエネルギーコストの上昇がファラデ
ー効率の改善によって見込まれる利益の増加を上回るこ
とのない値に十分に調整することが最も有利であると理
解され得る。

通常、正常な経済的諸条件の下では、アルミナ含量の最
適値は最低含量値に非常に近く、この最低含量値とは、
アルミナ含量が該値を下回るとバッキングあるいは分極
（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｌとも称される陽極効果が
起こり、電解槽のターミナルにおいて電圧が突然に増大
し、かつ電解浴の温度もやはり同様に上昇し、そのため
電解浴の分解の結果としてフッ化物含有物質が大量に放
出される値である。

最も有効な経済性をもたらすアルミナ含量に可能な限り
近付けることによって、エネルギー効率にも環境にも良
くないこのような現象を回避するためには、電解浴のア
ルミナ含量を例えば１〜３χ、好ましくは１〜２．５ｘ
の低い値の範囲内にきわめて厳密に制御し調整し得る方
法を得ることが殊に重要である。

本発明の主目的は上述のような方法を提供することであ
って、浴のアルミナ含量を総合パラ−ｉ　−タＰを用い
ることによって低い値の範囲内に調整する方法を提供す
る。前記パラメータＰは、電解槽における通常の測定値
、即ち電解槽のターミナルにおける電圧、電解槽ライン
を通過する電流及びアルミナ供給速度（例えばに９７時
）に基づいて計算され得る。

パラメータＰの値は、電解槽の疑似内部抵抗Ｒ，に基づ
いて決定される。ここにＲ，自体はＲ・＝１０３（Ｕ−
ＥＯ）／Ｊ 番 によって定義される。上記式中、Ｕは電解槽のターミナ
ルにおける電圧（ボルト）である。

ＥＯは電解槽の動的逆起電力のボルトで表わされる固定
値であり、通常１．５〜２．０ボルトであり、特に１．
６５〜１．７５ボルトのオーダであることが多い。

Ｊは、キロアンペア（＝１０３アンペア）で表わされる
電解電流である。

従ってＲ，は、マイクロオームで表わされる。

（Ｒ・の導関数ｄＲｉ／ｄｔはマイクロオーム７秒で表
わされる。） 例えば１時間当たりの重量パーセントで表わされる電解
浴のアルミナ含量の変化をＤとすると、Ｐは式 ％式％） によって表わされる（Ｐの単位はマイクロオーム／（秒
・重量％／時）である）。

本発明による電解槽調整は、成るアルミナ含量範囲をで
きる限り長期間維持することを特徴とし、前記範囲は必
ずしも正確に判明していなくともよいが、Ｐを所定の値
Ｐｏに可能な限り近似させるような範囲である。

ａ）本発明による上記調整のため、電解槽にアルミナが
定格速度ＣＮと称される正規の速度で供給される。この
定格速度は、浴に供給されるアルミナの８を電解によっ
て消費されるアルミナの量にほぼ一致させるような速度
である。定格速度での供給の間は極同士の間隔は、実質
的に一定である浴のアルミナ含量について測定される疑
似抵抗値に基づいて難無く調整され得る。

ｂ）次に、上記の安定な状態を基礎として、所定の時点
で増加供給即ち定格速度ＯＮを上回る速度Ｃ＋でのアミ
ルナ供給が開始される。このような条件の下で浴中のア
ルミナは、増加供給の速度が大きいほど速く増加する。

増加供給の継続時間ｔ＋は、電解浴中のアルミナが増加
するように設定される。このアルミナの増加の厳密な値
を測定あるいは計算しなくともよいという点に留意され
たい。増加供給の間、電解槽の疑似抵抗の変化（＝ｄＲ
ｉ／ｄｔ）を追跡することができる。しかし、浴に供給
されたアルミナが常に即座に溶解するとは限らないとい
う危険があり、この危険は増加供給速度が大きいほど増
す。

即ち測定されるＰの値は皆無ではないエラーの危険によ
って影響され、通常は供給上の重大なエラーの検出にの
み用いられる。

Ｃ）所定の時間ｔ＋にわたる増加供給の後、供給速度は
定格速度より小さくされる。即ちアルミナは、電解によ
るアルミナ消費に対応する定格速度を下回る速度Ｃ−で
電解槽に供給される。

普通、この減少供給の開始時には、通常増加供給の間中
負である変化（ｄＲｉ／ｄｔ）が一定時間経過後にゼロ
に達し、その後漸次より大きい正の値をとってゆくのが
観察され得る。

通常はんの数分間である上記開始期間は、増加供給時に
供給されてすぐには浴の溶解しなかった過剰アルミナの
溶解終了に対応する。

浴のアミルナ供給がアルミナ供給速度に応じて変化しな
い上記開始期間は容易に補償され得る。即ち、繰返し測
定したところ、該開始期間の継続時間は、減少供給の開
始から、計算されるｄｎ、　／ｄｔ曲線がゼロ値を通る
瞬間までの時間の約２〜３倍であることが観察された。

別の方法として、増加供給後減少供給に移行する前に数
分間定格速度で供給してもよい。

上記開始期間の後、浴のアルミナ含量はアルミナ供給速
度が小さいほどより急激に低下し、同時に、測定される
曲線ｄＲｉ／ｄｔは上昇する。

１時間当たりの重量％として計算されるアルミナ含量の
変化りは、 ＣＮ　　　　Ｑ液体浴 と表わされ、式中Ｃ−は１秒当たりのＡｌ１２Ｏ３供給
量（単位Ｋｇ　）として計算される減少供給速度であり
、またＣＮは（減少供給速度と同じ単位で計算される）
定格供給速度である。当然ながら、上記以外の如何なる
統一的単位系も用いられ得、例えば連続する２回のアル
ミナバッチ供給同土間の時間間隔の逆数が利用され得る
。

・ｄ（Ａｌ２Ｏ２）は電解によって単位時間当たりに消
費されるアルミナの重量である。

・Ｑ（液体浴）は電解槽に収容された、アルミナが溶解
し得る液体浴の重量である（−例として、液体浴重量を
Ｋｇで測定すると約３０Ｊとなり、その際ＪはｋＡで測
定される電解電流である）。浴の溶解あるいは凝固の勾
配に係わる時定数は非常に大きい（普通数時間）という
ことに留意するべきで、このＩＱ（液体浴）は時の経過
と共に非常に緩慢にしか変化しない。

例えば、８０００に’Ｊの液体浴を収容した２８０にΔ
電解槽において１時間当たり１７０Ｋｇのアルミナが消
費され、かつ速度Ｃ”　＝０．７　ＯＮである場合、Ｄ
は１時間当たり−０，６４％となる。

従って、総合パラメータＰ　＝　−１／Ｄ・（ｄＲｉ／
ｄｔ）は確実に、かつ繰返して測定され得る。

ｄ）減少供給が継続するうちに、初め設定値Ｐｏより小
さかったＰの値が増大して最終的に前記設定値Ｐｏに達
する。この事態は、減少供給の継続時間ｔ−の後に生起
するが、時間ｔ−は予め厳密に決定しておくことはでき
ず、かつ通常増加供給の継続時間ｔ−とは異なる。

ｅ）そして再び定格速度ＣＮ、即ち電解によるアルミナ
消費の速度に等しい速度で時間ｔＮにわたるアルミナ供
給が行なわれ、前記時間ｔＨの経過後、測定及び制御サ
イクルは前項ａ）に述べたようにして再び開始される。

目的とするアルミナ含量が電解槽の分極を惹起する臨界
含量に近い場合、定格速度での作業の後であって（Ｐｏ
によって特徴付けられる）作業点の存在する段階が開始
される前、減少供給の間に前記臨界含量限界値から遠離
することを可能にする一定時間の増加供給を挿入するこ
とが重要である。

当然ながら、本発明による制御方法は、電解槽の作業時
間の一部分でのみ好ましくは電解槽が安定な時にのみ用
いられ得る。

実際のところ、成る種の作業特に陽極の交換及び生成金
属の鋳造に係わる作業は、通常の作業の妨げとなる。

上記のような妨害的作業を実施する間及び実施した後に
特定の調整アルゴリズムが用いられ、その結果電解槽の
作業の安定性が十分に回復され得ることは当業者には明
らかであろう。

増加供給ステップ（■と制御される減少ステップ（４）
との間に、定格速度であるいは該速度より僅かに高速ま
たは僅かに低速でアルミナを供給する補助ステップを挿
入することができ、これは本発明方法に甚だしく干渉す
ることなく、Ｐ　＝　−１／Ｄ（ｄｌ？・／ｄｔ）がＰ
ｏに近い値を取るように作業点を存在させることを妨げ
ずに挿入され得ることも、当業者には明白であろう。

経済的条件に最も良く添った電解槽作業に対応するＰｏ
の値の算定に関して、ｐｏは非常に単純な式 ％式％ に書き表わされ得ると考えられる。ここで、Ｐｏは１秒
当たり並びに１重量％毎時当たりのマイクロオームで表
わされ、また上記式中に１は所与の時点での経済的諸条
件（特に、アルミナを除外した製造コストの他の諸要素
と比較されたエネルギーコスト）を総合するパ経済″係
数であり、Ｋ２は電解槽の物理化学的及び工学内路特性
を総合する゛技術”係数であり（Ｋ２は実際上に１とは
独立の関係にある）、Ｊはキロアンペア（＝　１０３ア
ンペア）で表わされる電解槽の作業電流である。

００Ｊ □との間に維持される。

００Ｊ Ｋ　及びに２は、次のように算定され得る。

経済係数に１は、その時々の経済的諸条件を総合する。

この係数に１は実質的に、特にエネルギー及び炭素含有
消費物質の費用や人件費、資金調達経費も含めた設備投
資費もを含む一定の変動コスト（アルミナを除外する）
の合計のエネルギーコストに対する比率に等しい。

非限定的な一具体例として、アルミニウム１トン当たり
の製造コストを次のように仕分することにより係数に１
が好ましく概算され得る。

Ａ＝アルミナ及び種々の原料（炭素を除く）のコスト Ｃ＝炭素含有原料のコスト Ｅ＝エネルギーのコスト（電解及び収集）Ｐ＝その他の
製造コスト（主に人件費及び維持費） ＡＦＦ＝設備投資及び資金調達経費 に１は、Ｋ１＝Ｃ＋Ｅ＋Ｐ＋ＡＦＦ／Ｅに大略等しいも
のとして表わされる。（経済的最適条件に十分添うため
、Ｋ１を±２０％で概算すればほぼ十分である。） アルミラム製造コストは、例えば次のように仕分される
。

Ａ　＝　４０００　ＦＦ／トン（ＦＦ＝フランスフラン
）Ｃ＝１００ＯＦＦ／トン Ｅ　＝　２０００　　ＦＦ／トン Ｐ　＝　２０００　　ＦＦ／トン Ａ　Ｆ　Ｆ　＝　１２００　　ＦＦ／トンそうすると、 Ｋ　１＝１０００＋２０００＋２０００＋１２００＋／
２０００＝６２００／２０００＝３．１０ となる。

“技術″係数に２は電解槽の物理化学的及び工学内路特
性を総合し、次の↓うに計算され得る。

実験から、（電解槽の十分好ましい作業を決定するのに
通常十分である）大略の概算として式％式％）） が得られ、この式中、 Ｕはボルトで表わされる電解槽のターミナルにおける電
圧で、当業者により正しく操作される電解槽では通常３
．８〜５．５ボルトであり、Ｆは電解槽のファラデー効
率で、上記と同様に正しく操作される電解槽では通常０
．８８〜０．９６であり、ｄＦ／ｄ（八〇２ｏ３）は浴
のアルミナ含量に関連するファラデー効率の代数学的変
化Ｍで、アルミナ含量１χ当たりのファラデー効率（％
）として計算される。この際アルミナ八ρ２０３の含分
の範囲は１〜４％、好ましくは１．５〜３％である。

上記要素ｄＦ／ｄ（Ａｉ＋２０３）は、浴　（酸性＝Ａ
ＩＦ３過剰）の組成、浴の加熱（例えば浴の有効温度と
初期凝固温度との差）、磁気的平衡（及び特に浴／金属
界面の撹拌及び変形）といった多くの要素に依存する。

通常、要素ｄＦ／ｄ　（Ａｉ＋　２　ｏ３）は電解槽の
種類毎に、また様々な種類の使用される浴（８％を下回
る過対１）Ｆ３を有する僅かに酸性の浴や８％を上回る
過剰Ａｌ）Ｆ３を有する非常に酸性の浴、あるいはＬｉ
Ｆ及びＭ　Ｇ　Ｆ　２のようなその他の添加物を有する
浴）に関しても実験によって決定されなければならない
。一旦決定された要素ｄＦ／ｄ（Ａ１２０３）はもはや
、大略の概算を求めるに際し、経済的諸条件に左右され
ることはない。

非限定的な一興体例として、１３％の過剰ＡｎＦ３並び
に１％未満のＬｉＦを有する浴を用いた定格電流２８０
にへの電解槽において浴温度が約９５０℃、アルミナ含
量が　１．７〜２，５ｘであると、ｄＦ／ｄ　（Ａｌ　
２０３　）　＝　　ｆ、５（フルミｔ　含ｊｉｌＸ当た
りのファラデー効率（％）） であった。（即ち、アルミナ含量が１ｘ低下するとファ
ラデー効率が１．５ｘ高まる）。

同じく上記電解槽において、上記と同一の作業条件下に
、 Ｆ＝０．９５（即ち９５％） ＩＪ＝４．１０ボルト を測定した。

その結果、酸性浴で操作される上記のような電解槽の技
術係数に２は次のように求められた。

Ｋ　２＝　−（１／３６０）ｘ　（４，１１０，９５）
ｘ　（−１，５）＝＋１．８／１００実　　施　　例 本発明を、各々電流２８０　ｋＡ及び電圧４．１０　Ｖ
で機能し、かつ電解浴の平均アルミナ含量２．３％に関
してファラデー効率９５．０％を示す複数基の電解槽の
ラインに適用した。上記平均アルミナ含量は、既に引用
した本出願人のフランス特許第２４８７３８６号の方法
（“勾配法“と呼称される方法）によって制御した。

上記ラインの個々の電解槽の１日当たりの生産高は２，
１４５　Ｋｇ１日で、その際のエネルギー消費は１２．
８６０　ｋＷｈ／　トンであった。

パラメータＰｏを、値３．１０であるに１と値十１．８
／１００であるに２とから（Ｊは定格即ち２８０　ｋＡ
に等しい）決定し、Ｐｏ＝＋２００・１Ｏ−６（１秒当
たり５．６ 並びに１％毎時当たりのマイクロオーム）（□００Ｊ に対応）を得た。

減少供給速度Ｃ−を、アルミナ含量変化Ｄ＝−０．６４
％毎時に対応する定格速度ＯＮの７０％に等しく選択し
、上述した決定方法によって、定格速度ＣＮでのアルミ
ナ供給開始の瞬間にｄＲｉ／ｄｒ＝−Ｐｏｘ　Ｄ＝＋１
３０・１０−６マイクロオ一ム／秒である作業点を見出
した。

次の諸結果が得られた。

（以ト余白） 先行技術 パラメータ　　　　　　　　　　との比較平衡’Ｉｆ　
流Ｊ　　　　：　２８１　ｋＡ　　　　　（＋０．３Ｘ
）電　　圧　　　　　：４．１５ボルト　　　（＋１．
２％）ファラデー効率　：９５．７％　　　　（＋Ｑ、
　７％）エネルギー消費　：　１２，９２０ｋＷｈ／ｌ
　　（＋ｏ、ｓ）１日の生産高　　：　２，１６７　Ｋ
９７日　（＋１．０％）浴の平均観測　　：１９％ アルミナ含量 製造コスト（設備投資費及び資金調達経費を含む）に対
する利益は、製造されるアルミニウム１トン当たり２Ｏ
ＦＦであった。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウムを電解即ちホール−エル−法で製造
   する電解槽においてアルミナの低含量を１〜４．５％に
   正確に維持する方法であつて、ファラデー効率を少なく
   とも９４％とするべく、マイクロオーム／（秒・重量％
   ／時）で表わされる調整パラメータＰ＝−１／Ｄ・（ｄ
   Ｒ＿ｉ／ｄｔ）を求め、ここでＤは重量％／時で表わさ
   れる電解浴のアルミナ含量の変化であり、Ｒ＿ｉは電解
   槽の内部抵抗、ｔは時間であり、次の四つのステップ、 ａ）浴に供給されるアルミナの量が電解によつて消費さ
   れるアルミナ量に実質的に等しくなるように、電解槽に
   アルミナを定格速度ＣＮで供給し、ｂ）浴のアルミナ量
   を増加すべく定格速度ＣＮを上回る速度Ｃ＾＋でアルミ
   ナの増加供給を周期的に開始し、かつ所定の時間ｔ＾＋
   これを継続し、この間ｄＲ＿ｉ／ｄｔは負であり、 ｃ）アルミナ供給速度を定格供給速度ＣＮを下回る速度
   Ｃ＾−に低下させ、曲線ｄＲ＿ｉ／ｄｔはゼロを通過し
   て正となり、値が上昇する傾向にある調整パラメータＰ
   を繰返し測定し、 ｄ）Ｐの連続する値を、予め設定した所定の値Ｐｏと比
   較し、Ｐ＝Ｐｏとなればアルミナ供給速度を定格供給速
   度ＣＮに戻し、再びステップａ）を開始する、 を繰返し実施することを特徴とする前記方法。
2. （２）アルミナの増加供給を行なうステップｂ）の後、
   アルミナの減少供給速度に移行させる前に、定格供給速
   度ＣＮを数分間維持することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の方法。
3. （３）アルミナの増加供給を行なうステップｂ）の後、
   定格速度ＣＮに近似したアルミナ供給速度を数分間維持
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載方法
   。
4. （４）調整パラメータＰの所定の値Ｐｏを、電解電流の
   ｋＡで表わされる電流Ｊと、製造コストに関連する係数
   Ｋ＿１と、電解槽の物理化学特性に関連する係数Ｋ＿２
   とから関係式Ｐｏ＝Ｋ＿１Ｋ＿２／Ｊに基づき決定する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。
5. （５）係数Ｋ＿１が、一定の変動コスト（エネルギー、
   炭素含有消費物質、労働力、減価償却）の電気エネルギ
   ーコストに対する比率に実質的に等しいことを特徴とす
   る特許請求の範囲第４項に記載の方法。
6. （６）係数Ｋ＿２が実質的に −１／３６０×Ｕ／Ｆ×ｄＦ／［ｄ（Ａｌ＿２Ｏ＿３）
   ］に等しいことを特徴とする特許請求の範囲第４項に記
   載の方法。
7. （７）マイクロオーム／（秒・重量％／時）で表わされ
   る調整パラメータＰの所定の値Ｐｏを２／１００・Ｊ〜
   １０／１００・Ｊとし、ここで電解電流の電流ＪをＫＡ
   で表わすことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第
   ４項のいずれかに記載の方法。