NO801022L

NO801022L - Anodesammensetning.

Info

Publication number: NO801022L
Application number: NO801022A
Authority: NO
Inventors: James C Withers; Gary V Upperman
Original assignee: Pora Inc
Priority date: 1979-06-27
Filing date: 1980-04-09
Publication date: 1980-12-29
Also published as: IT8048400A0; IT1143193B; DE3012694A1; CH649102A5; GB2051864B; AU536925B2; NZ193092A; ES490556A0; BR8002316A; NL8002381A; FR2459842A1; AU5742780A; ES8104440A1; GB2051864A; SE8002797L

Description

Generell beskrivelse av oppfinnelsen

Foreliggende oppfinnelse vedrører et system for elektrolytisk fremstilling av-aluminium fra en rekke råmaterialer R som inneholder aluminium i et lavtemperaturs elektrolytisk bad B. Basis for oppfinnelsen er en enestående anode A som den eneste kilde for det aluminium som påføres katoden H. Anoden A omfatter en kombinasjon av en aluminiumholdig kilde som vanligvis inneholder aluminiumoksyd, Al^O^jog et reduserende middel så som karbon. Ledere D kan tilføres anoden for å øke ledningsevnen-i anoden og et membran M kan benyttes for å inneholde råmaterialene R.

En elektrolytisk celle C som inneholder anoden A og katode H kan ha en rekke strukturelle former med elektroder med skråttstilte vegger eller elektroder med vertikale vegger. I den foretrukne utførelse, er elektroder med skrå vegger mer økonomiske og praktiske når de benyttes ved lave temperaturer med den enkeltstående anode.

Det elektrolytiske bad B kan være sammensatt av klorider eller fluorider eller blandinger av disse og krever ikke en første tilsats av aluminiumsalt til bad. I en form av oppfinnelsen, aluminiumklorid-syklusen, er aluminiumklorid tilstede i bad, og holdes ved konstant konsentrasjon på grunn av reaksjon av den sammensatte anode A i badet for å fremstille aluminiumioner for reduksjon på katoden. I en annen utførelse, hvor man bruker et bad som bare inneholder fluorider, ioniseres også aluminium ved anoden A for påføring på katoden H.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

De elektrolytiske celler

Det elektrolytiske system ifølge oppfinnelsen benytter en elektrolytisk .celle C, som er fremstilt i en av figurene for den enestående, kontinuerlige fremstilling av aluminium. " «•-<->

I figurene 1-6 er en form en elektrolytisk celle-struktur generelt vist ved 10 sammensatt av et ytre stålskall med et ildfast belegg lk som bare kan tjene som termiske iso-later eller både som isolator og elektrode. Den ildfaste foringen kan være av et hvilket som helst materiale som ex°mot-standsdyktig overfor påvirkning av det smeltede, elektrolytiske bad l6. Den ildfaste foringen ved konvensjonelle, vertikale sider 15 og en bunn 17 er konstruert slik at den ønskede termiske balanse opprettholdes i cellen under driften og er derfor meget tynne i tverrsnitt for å frembringe en liten termisk gradient, noe som fører både til et tynt lag størknet salt på overflaten av ildfast-foringen og en varm ytre vegg på overflaten av stålskalret 12. Ildfast-foringen kan også være ganske tykk for å få et størknet saltlag på innsiden av den ildfaste foringen, noe som fører til en kald overflate på stål-skallet selv om dette ikke er nødvendig i cellen med vertikale vegger i figurene 1-6. I motsetning til dette, er katoden 19 en ledende foring som er lagt på begge sider av anoden i elektrodecellen med skråttstilte vegger, vist i figur 7«En termisk og elektrisk isoleringsforing kan plasseres mellom katoden 19 og skallet 12 hvis dette ønskes. Størknings linjen bør være innenfor grensene for den ledende foringen eller katoden 19 for å hindre at det oppsamles et fast saltlag på bad-siden av elektroden. Et slikt saltlag vil virke som en elektrisk insulator og hindre effektiv strømføring.

Lokket 18 på toppen av cellen danner .en luft-tett lukning og er bare nødvendig i bad som inneholder klor. Dette lokket hindrer således at luft og fuktighet trenger inn i cellen eller at eventuelle damper av saltforbindelsen 16 lekker ut og påvirker det omgivende miljø. Lokk 18 kan være foret med ildfast materiale 20 som kan være det samme som den ildfaste foringen lk eller et hvilket som helst annet ildfast materiale som er forenlig med at temperaturbalansen i cellen opprettholdes og er kjemisk inert overfor saltpreparatet 16. Pakninger 22 er festet på lokket 18 og mot elektrodene 2k og

25 og 26 for å hindre at atmosfærisk luft og fuktighet trenger inn i cellen og at damper fra cellen går ut til det omgivende miljø. Forseglingen av lokk 18 og rundt elektrodene kan være ved hvilke som helst innretninger som hindrer at damp lekker ut og kan være standard eller konvensjonelt pakningsmateriale som er i stand til å motstå temperaturene under driften samtidig som de er motstandsdyktige overfor elektrolytt-dåmpene. Akseptable materialer for slike pakninger omfatter asbest, fibrøse,.kjeramiske materialer, teflon, vitron, silikoner, flytende metallforseglingér, så som kvikksølv, flytende lodde-materialer, tinn, bly etc.

Elektrodene 2k, 25 og 26 kan være anoder, katoder eller bipolare elektroder. De kan omfatte faste eller belagte ledere for å føre elektrisk strøm for celledriften. " Disse lederne kan være av et hvilket som helst materiale som kan motstå temperaturen i cell-en som er i området 150° til 1060°C, stabile overfor halogenide preparatet 16 og gode elektriske ledere. Materialer som er nyttige for dette formål er karbon, grafitt og titan-karbider, nitrider eller borider og aluminium-metall behandlet på passende måte for varmeoverføringsbalanse. De foretrukne materialer for disse ledere har vist seg å være grafitt og titan-diklorid når man opererer på bipolar måte.

Aluminiumklorid-cellen omfatter også en pipe eller et utløpsrør 28 med en ventil 30 som skal kontrollere strømmen av eventuelle gassformige elementer fra pipen og etablere trykk-oppbygningen i cellen for kontinuerlig drift. Gasser som kom-mer ut fra cellen er de som skriver seg fra det oksyderte, reduserende middel og det er bemerkelsesverdig at man ikke kan påvise noen klorgass i det heletatt fra et salt som inneholder aluminiumklorid. Hvis eventuell klorid fremstilles, vil dette bli omsatt med anoden 26 og resyklert som aluminiun-klorid. Det smeltede aluminium 32 tappes ut ved et vanlig tapperør }" h eller trekkes ut ved vakuum gjennom standard fremgangsmåter som i og for seg er kjent.

Figur h viser modifikasjon av celle-konstruksjonen i figur 1 igjen med vertikale elektroder. Cellestrukturen, deriblant skallet 12 og det ildfaste materialet lk, er det samme som beskrevet foran, elektroden kk som tjener som anode har enten en av anodene vist i figurene 2, 2A eller 2B, men fortrinnsvis i figur 3«Anoden kk er nedsenket i elektrolytten som inneholder fluorid eller fluorid-salter eller danning av disse og oppvarmes til en temperatur som vanligvis er 5. området 67O<0>til 8lO°C. På bunnen av cellen, og hvilende på katodebjeiken 45 plassert over ildfast isolasjon 14, er en blokk 46 som fortrinnsvis er noe videre enn anoden 44 og tjener som katode gjennom passende elektrisk forbindelse med ka-todebjelken 45.

Blokken 46 kan være fremstilt fra hvilket som helst av de materialer for elektroder som er beskrevet foran. Blokken 46 bør strekke seg nær til bunnen 50 av anoden 44 som er dens eneste overflate for erosjon i anoden. Nærmere anode-katode-avstand for en slik elektrode-konfigurasjon er mulig når blokken 46 også går over nivået av det smeltede aluminium 32. Etter hvert som aluminium påføres katodeblokken 46 fuk-tes overflaten og aluminium renner av blokken og over i bassenget 32 ved bunnen av cellen og tappes ut som ønsket ved 3^»

Figur 4 viser også krafttilføringsklemmen 47»vist skjematisk, i kontakt med anoden 44 enten over men fortrinnsvis under badenivå og i nærheten av bunnen av anoden for å redusere kraft-tapet på grunn av motstand i anoden. Anoden 44 kan være konstruert for eksempel som vist i figur 3»12 og 13. Klemmen virker ikke som anode på grunn av at den sammensatte anode fortrinnsvis oppløses i badet. Klemmen 47 kan delvis eller fullstendig omslutte anoden 44 etterhvert som denne kontinuerlig tilføres badet. Klemmen består i at et hvilket som helst passende inert materiale som er elektrisk ledende. Blant disse materialer er grafitt, karbon, TiB^eller blandinger av disse. Den elektriske kontakt mellom klemmen og anoden kan være gjennom et fremspringende kontaktpunkt 48. Krafttilførselen til klemmen 47 er gjennom passende delte, sylindriske ledere 49 > som strekker seg over cellens topp.

I stedet for å forandre anodene periodisk for å til-føre nytt, aluminiumholdig materiale, kan den foreliggende oppfinnelse tilpasses en tilførselsmekanisme for kontinuerlig drift som vist i figur 5»eller kontinuerlig tilførsel av en elektrode som vist i figur 4 av.Søderberg-typen.

Fremspringende opp gjennom cellen C i figur 5»er

en anode-elektrode 52 som trenger dypt inn i smeiten 16, men som holder seg over bassenget av smeltet aluminium 32, eller katodeblokken 46. Anoden råmaterialer vist generelt ved R, omgir anoden 52, og utgjør det aluminiumholdige materiale og

det reduserende middel. Denne anodeblandingen kan være fremstilt som små partikler i størrelse fra 0,025 til ca. 25 mm eller mer og kan være fremstilt ved ekstrusjon, smelting eller liknende og tilført cellen igjennom trakten 5k. Partiklene av råmateriale av aluminiumholdig materiale og reduserende middel er identifisert spesifikt ved 58 og er i nær kontakt med anoden 52 for å tilveiebringe den nødvendige kilde av aluminium og reduserende middel.

Disse anodematerialer er holdt i nær kontakt med hverandre og med anoden 52 ved å være innesluttet i en porøs, membran-beholder 60 som omslutter anoden 52. Etterhvert som anodematerialene 58 brukes opp og nivået faller vesentlig under nivået i det smeltede bad 16, bringes matingen 5^ i driTt for å føre ytterligere, anodiske materialer 58 til beholderen av den porøse membran 60.

I utførelsen i figur 6 er en bipolar celle vist. Igjen har liknende strukturer fått de samme tallbetegnelser.

Samme grunnleggende prinsipp benyttes i den bipolare cellen bortsett fra at der er et par elektroder i hver ende av cellen som er i kontakt med passende elektriske kil-der. En av elektrodene 64 er en katode og ved den motsatte enden en anode 66. Mellom elektrodene 64 og 66 er en gruppe adskilte elektroder 68 som ikke er forbundet med hverandre eller med en annen elektrisk kilde. Festet til hver av elektrodene 68 gog anoden 66 er en porøs membranbeholder 60 av den samme type som er beskrevet ved 60 i figur 5«Den porøse membran 60 har imidlertid i den bipolare celle som en side en av elektrodene 66 eller 68 som danner beholderen for anodiske råmaterialer 58.

I den bipolare celle, er siden av elektroden 68 som er nærmest anoden 66 negativt ladet og siden av elektroden 68 som vender mot katoden 64 ble positivt ladet. Denne siden 72 av elektroden 68 vil virke som anode og det er i den siden som er i kontakt med de anodiske råmaterialer 58. Elektrolysen frembringer da aluminium på den negative siden av elektroden 68 og C02på den positive eller anodiske side av den samme elektrode. Aluminium faller inn i bassenget 32 ved bunnen og samles opp på vanlig måte.

I figurene 7 til 11 er den elektrolytiske celle med skrå sider vist i kombinasjon med anodepreparatet ifølge oppfinnelsen som fører til vesentlig besparelser ved elektro-deponering av aluminium.

I aluminium-reduksjons-celler som benytter Hall-prosessen, har man en anode-katode-avstand som må ta hensyn til den magnestiske feltvirkning og "tilbake-reaksjon" på grunn av bølgebevegelser i aluminiumbassenget. Slike be-traktninger hindrer enhver nærmere avstand enn fra 3»7til 5,0 cm mellom bunnoverflaten av anoden hvor all erosjon finner sted, og toppen av aluminiumbassenget eller katode-elektroden. En annen og like vesentlig grunn for kravet om større avstand mellom katode og anode enten det er i en Hall celle-konstruksjon som benytter vertikale sider eller i et forsøk på å benytte en elektrode med skråsider, er den store vanskelighet å opprettholde dimensjonen stabilitet på grunn av de høye temperaturer som kreves og de korroderende salter som nød-vendigvis ble tilført for å opprettholde den høye temperatur for oppløsning av aluminiumoksyd. I kombinasjonen med elek-trodeceller med skråttstilte sider og anode som benytter aluminiumoksyd og i reduserende middel for å frembringe den eneste kilde for aluminium vil bruk av temperaturer som er så lave at de ligger like over smeltetemperaturene for aluminium, redusere eventuelle problemer når det gjelder dimensjonen mangel på stabilitet og derfor gjør det mulig at celler ifølge den foreliggende oppfinnelse kan konstrueres med en mindre anode-katode-avstand enn det som har vært mulig tidligere. Det er således den spesielle kombinasjon av anoden og .de skråttstilte vegger for fremstilling av cellen som frembringer et lavere IR spenningstall i saltet på grunn av den mindre avstand som er mulig mellom de skråttstilte vegger og reduksjon i strømmtettheten ved anoden.

I hovedtrekkene er cellene i figurene 7 til 11 tilsvarende de som er beskrevet foran, bortsett fra de skrå overflater som danner elektrodene. Med denne celle strukturen, er anoden 47 utstyrt med skråstilte sider 46 som her er vist som ytre og som er rettet nedover innover, selv om retningen på vinkelen ikke er kritisk. Hellingen på sidene kan være i hvilken som helst retning eller i hvilken som helst vinkel fra nivået på badet B. Vinkelen kan til og med variere frå 10° til 80°C eller mer fra badnivået. Ved bruk av anodebunnen av elektroden med skråttstilte sider hvor den del av den skrå anodeside som ér nedsenket i badet 16, vil anoden erodere over en større overflate og tilføre aluminium for endelig påføring på katoden.

Katoden 78 har overflaten 79 med komplementær form til de skråttstilte sidene 76 på anoden, for å gi en elektro-deavstand på sidene som er vist med avstanden Y. Denne avstanden kan være mellom 0,-8 og 6,25 cm. Større avstand gir større energiforbruk. Avstanden mellom bunnen 80 på anoden 74 i figur 7 og overflaten av aluminiumlaget 82 som danner en "del av aluminiumbassenget 8k er vist ved X og kan være mellom 0,8 og 6,25 cm. Fortrinnsvis bør avstandene X og Y være mellom 0,8 og 2,5 cm. Avstanden mellom anoden og katoden over det størknede badlag 86 er ikke vesentlig for bruken av oppfinnelsen. Avstandene X og Y mellom anoden og katoden bør imidlertid være like eller forskjellige avhengig av den ønskede strømtetthet og anode-erosjon, men når det er plassert nær som angitt ovenfor, vil dette føre til vesentlig energibesparels eu

Foringen 78 som utgjør katoden i cellen, kan være

av typiske materialer som benyttes for elektrolytiske celler så som karbon, titan diborid eller liknende, og er formet slik som nevnt foran for å være i overensstemmelse med den ytre form på anoden "] h. I tillegg har bunnen av foringen et skrått gulv 90 for aluminiumbassenget som fører inn i opp-samlingsbrønnen 92 for aluminium. Som man kan se av det skråttstilte gulvet 90 er dette slik at det holder tilbake bare en begrenset dybde av aluminiumlaget som kan reguleres ved bortføringsinnretninger (ikke vist) for aluminium fra oppsamlingsbrønnen. Formålet med dette tynne aluminiumlaget under bunnen 80 i anoden, er å eliminere bølgevirkninger i det smeltede aluminiumlag på grunn av den magnetiske virkning i cellen.

I andre henseender er cellen i figur 7 tilsvarende den som er i figur 1 ved at lokket 18 er utstyrt med en ut-løpsåpning 80 som er en del av skallet 12. Ildfast isola sjon i passende form som vist ved 14 kan også være tilstede.

Kombinasjonen av bruk av anoden ifølge oppfinnelsen med skråttstilte sider som er i overensstemmelse med skrå anoder, gjør det mulig at konfigurasjonen av cellene og anoden kan variere vesentlig som vist i figurene 8 til 11.

I figurene 8 og 9»varieres formen av anoden 74 og har sentralt plasserte skråttstilte sider $k som divergerer og som danner en spiss 96 i anoden. Karbon eller annet fo-ringsmateriale så som TiB£, etc, som virker som katode, stik-ker opp for å være i overensstemmelse med den indre form på anoden som vist i figur 8,~Driften av en slik celle som vist i figur 8 og 9©r vesentlig lik det som er beskrevet i figur 7, spesielt med hensyn på den økede erosjon av overflatene 94.

I figur 10 og 11 er dobbeltanoder 100 og 102 med motsatt formede, skråttstilte sider 104 og 106 plassert i en celle med katode 98, formet stort sett slik som beskrevet i figur 8.

Bruken av skråttstilte katoder i elektrolytiske celler vist i figur 7 til 11, har vist seg å kreve at man ikke kan ha noe størknet saltlag på overflatene av den skråttstilte katodevegg nedsenket i badet og stilt overfor en del av anodeoverflaten. Ellers kan den ønskede avstand mellom katode og anode ikke opprettholdes. I tillegg er det størk-nede saJ.t som ville være festet på veggen av katoden, være en god elektrisk insolator, og kunne derfor hemme strømmen fra anoden til den skråttstilte katodesideveggen. I tidligere bruk av slike elektroder med skråttstilte vegger, hindrer problemer med salter som størknet på sidene og likeledes den dimensjonelle mangel på stabilitet i foringen, omfattende bruk av slike celler. Med anodepreparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse og lavere badtemperaturer, vil imidlertid en rekke lavtsmeltende saltpreparater som ikke vil fryse ut på sideveggene lett kunne benyttes. Ideelt justeres smeltepunktet på saltet og cellens termiske balanse slik at utfrysningslinjen for saltet er i foringen eller i det ytre stålskallet, snarere enn på foringen eller på grenseflaten mellom katode og bad. Det er ikke viktig hvor utfrysningslinjen er plassert, så lenge utfrysningslinjen er inne i foringen og at saltet holdes i flytende tilstand på overflaten av katodeforingen nedsenket i badet. Slike tilfeller opprettholdes den ønskede katode-anode-avstand uten vanskelighet.

Prosessen

a. Bad som inneholder klorid.

De elektrolytiske prosesser ifølge oppfinnelsen for kontinuerlig fremstilling av aluminiumioner ved anoden, benytter den elektrolytiske eelle med lukket topp som er vist i figur 1, eller en hvilken som helst av de andre celler som er beskrevet her, hvis toppen er lukket eller hvis der er tatt passende forholdsregler for å hindre: (a) fuktighet fra å komme i kontakt med klorid-elektrolytten,

eller

(b) oksydasjon av aluminium-klorid, mens de fordampede bad-salter beholdes. Fordelen med den foreliggende oppfinnelse ved bruk av bad som inneholder klorid, skriver seg ikke bare fra kontinuerlig in situ produksjon av aluminium-ioner ved anoden, men også fra bruk av vesentlig lavere energi for å , frembringe aluminium med høy kvalitet i totalt fravær av klorgass fra cellen. Kontinuerlig fremstilling av aluminium-ioner ved anoden oppnåes ved at anoden fremstilles av et aluminiumholdig materiale som inneholder aluminiumoksyd og et reduserende middel. Denne anoden nedsenkes i et smeltet bad som inneholder alkalimetall og/eller jord-alkalimetall-halogenidsalter av hvilken som helst sammensetning forutsatt at aluminiumklorid er tilstede i badet. Ved elektrolyse, på-føres ionisert aluminium i badet som aluminium-metall på katoden, mens reaksjonen ved anoden også danner CO^i tillegg til aluminiumioner. Aluminium samlet opp som smeltet aluminium og trekkes bort, men det er reaksjonen ved anoden for å omdanne aluminiumionene som utgjør den viktigste delen av den foreliggende oppfinnelse.

Det er mulig at halogenklor, enten som kloridion, kloratomer eller klorgass, kan ta del i kloridreaksjonen"med aluminiumoksyd fra det aluminiumholdige materialet og det re duserende middel i anoden for å frembringe aluminium-ioner pluss oksyd av det reduserende middel. Aluminium fra anoden ioniseres i det smeltede bad for fortsettelse av syklusen, og anionene som kan være klorid, oksyd eller andre, opprettholder ladningsbalansen med aluminium-ionene.

Aluminium fremstilt på katoden er vanligvis så rent som det aluminiumholdige materialet som danner anoden. Det er mulig å fremstille ultrarent aluminium i overensstemmelse med oppfinnelsen ved å benytte en meget ren aluminiumoksyd-kilde eller å fremstille et litt urent aluminium ved direkte bruk av aluminiumholdige materialer som bauxit eller leirer som inneholder aluminium, så som kaolin eller blandinger av slike materialer. Vanligvis er det mulig å oppnå en renhet på aluminium på minst 99>5%.

I Hall-Heroult celle-reaksjonen er det kjent at kar-bonen ved anoden bidrar til den generelle reaksjon ved ut-vinning av aluminium ved å redusere dekomponeringsspenningen for Al^O^. For eksempel er dekomponering av AI2O-J i kryolitt med en platinum anode ca. 2,2 volt, men ved en karbonelek-trode hvor man går ut fra at 50 volumprosent CO frembringes og 50$> CO2, er dekomponeringsspenningen ca. 1,2. Man får omtrent den samme dekomponerings spenning fra Al^O-^hvis me-tan blåses inn under platina-elektroden for å frembringe hovedsaklig CO2.

I den foreliggende oppfinnelse, fører bruk av den sammensatte anode i en lavere dekomponeringsspenning enn det man ville få hvis AlCl^ ble komponert med fremstilling avCl^-gass på anoden. I en hvilken som helst elektrokjemisk reaksjon, hvis strøm spenningskurven ekstrapoleres til 0 strøm, får man et tall som gir den omtrentlige dekomponeringsspenning. Når en grafitt-anode benyttes i en elektrolyseprosess med aluminiumklorid, kan man få en dekomponering på 1,8 til 2,0 volt, som er i overensstemmelse med de verdier som er gjengitt i literaturen, og den teoretiske verdi beregnet fra termodynamitt.

Det ble påvist at dekomponeringsspenningen ifølge oppfinnelsen, varierer litt med elektrolytt-sammensetnxng. Med rent NaAlCl^, er dekomponeringsspenningen lavest, men etterhvert som AlCl^-komponenten . i' elektrolytten ble redu sert, hadde dekomponeringsspenningen en tendens til å øke svakt. Den laveste dekomponeringsspenning man fikk Var 0,5 volt og den høyeste 1,5 volt. Gjennomsnittlig verdi var 1,2 volt. Dersom man benytter den vanligste gjennomsnittlige verdi på 1,2 dekomponeringsspenning, kan man se at i den foreliggende oppfinnelse er dekomponeringsspenningene 0,6 volt mindre enn for AlCl^, når klor fremstilles, og den verdi man har oppnådd her, nærmer seg verdien på Al^O^og karbon, noe som antyder at den samme generelle reaksjonsmekanisme finner sted både i en Hall-Heroult celle og i den foreliggende oppfinnelse.

Denne lavere dekomponeringsspenning fører til en vesentlig energisparing for den elektrolytiske fremstilling av aluminium, ikke bare sammenliknet med klassiske aluminium-kloridsystemer hvor klor fremstilles på anoden, men også når man betrakter den ytterligere energi som er nødvendig for å frembringe AlCl^fra Al^O^, karbon og klor.

Prosessbetingelsene for elektrolytisk fremstilling av aluminium har ikke vist seg å være kritisk med hensyn til den spenning som anvendes eller strømtettheten. Temperaturen i badet kan variere betraktelig og er helt enkelt den temperatur som er nødvendig for å holde, bad-smelte, noe som av-henger av sammensetningen av halogenidsaltene som er tilstede, kan oppnåes i et temperaturområde på fra 150° til 1000°C, men som vanligvis vil være i området mellom smeltepunktet for aluminium og kokepunktet for cellekomponentene, fortrinnsvis 10° til 400°C og helst 10° til 150°C opp til mindre enn 250°C over smeltepunktet for aluminium. Trykkbetingelsene i den lukkede cellen er ikke kritisk spesielt siden ingen klorgass vil slippe unna som i tidligere kjente aluminiumkloridsalt-prosesser. Mens CO eller COg eller begge kan frembringes i den foreliggende prosess, er ikke disse gassene så korroderende som klor. Trykkbetingelsene som ikke er viktige kan variere fra atmosfæretrykk til 0,7 eller flere atmosfærer.

b. Bad som bare inneholder fluorid.

Hall-cellen baseres kjemisk på det forhold at aluminiumoksyd vil oppløses i kryolitt-fluorid-saltbadet ved temperaturer på 950° til 1000°C. Bayer-aluminiumoksyd er opp-lø.slig i bad som inneholder kryolitt ved en minimumstemperatur på minst 900°C eller mer. Et hvilket som helst bad som inneholder fluorid ved temperatur under ca. 900°C vil ikke lett bringe i oppløsning vanlig fremstilt Bayer-aluminiumoksyd, og derfor, aluminiumoksyd, som aluminiumkilde kan ikke gå inn i reduksjonsreaksjonen, og det er heller ikke mulig for aluminium å påføres katoden. Uten denne generelle oppløslighet for aluminiumoksyd i fluoridsaltbadet, er det ikke mulig å utvinne aluminium elektrolytisk.

Som en side ved d-en foreliggende oppfinnelse er det påvist at i alle bad som inneholder fluorid, kan temperaturen være i området på fra mellom smeltepunktet for aluminium til kokepunktet for ce1lekomponentene og fortrinnsvis 10°-400°C og helst 10° til 150°C opp til mindre enn 250°C over smeltepunktet for aluminium. For å elektro-utvinne aluminium fra dets korresponderende oksyd eller en annen forbindelse som inneholder oksygen, vil området for bad-temperaturene vanligvis være på 670° til 800°C og fortrinnsvis fra 700° til 750°C.

Den viktige side ved denne oppdagelsen som skiller den fra konvensjonelle fremgangsmåter i Hall-Heroult cellen, er at den sammensatte anode som inneholder blanding av aluminiumoksyd og reduserende midler, frembringer en omdanning av aluminiumoksyd og frembringer ionisk aluminium i fluorid-badet ved lav temperatur. Den generelle reaksjon antar man imidlertid stort sett er den samme som Hall celle-reaksjonen som nevnt foran. Aluminium fremstilles i flytende form på det flytende metallbassenget som utgjør katoden. Man antar at en reaksjon finner sted på anodeoverflaten på en spesiell måte som fører til at reaksjonen av aluminiumoksyd for å frembringe aluminium-ioner på samme måte som mekanismen som finner sted i Hall cellen, selv om temperaturen bare er noe over smeltepunktet for aluminium.

Viktigheten av å benytte den sammensatte anode ifølge oppfinnelsen bør være ganske klar siden under de samme betingelser som man har under den foreliggende oppfinnelse men under anvendelse av karbon eller en annen ikke-forbrukbar anode, vil tilsats av aluminiumoksyd til badet hverken føre til oppløsning av aluminiumoksyd eller elektrodeponering av aluminium. En viktig side ved den foreliggende oppfinnelse er at ved å benytte en sammensatt anode ved lav temperatur fra 67O<0>til 800°C i et bad som bare inneholder fluorid, kan Hall-cellen drives på en slik måte som i figur k uten den lukkede toppen som er nødvendig ved drift av kloridbadet som vist i figur 1. Bad-sammensetning, strømtetthet og andre prosess-parametere er ikke kritiske til driften av en celle som inneholder et kloridbad eller et fluoridbad.

Anoden

Den viktigste årsaken for at man oppnår de gunstige resultatene ifølge oppfinnelsen, ligger i bruken av den enestående, sammensatte anode som består i av en aluminiumforbindelse som inneholder oksygen, vanligvis aluminiumoksyd og et reduserende middel.

Anoden gir den eneste kilde for aluminium-ioner for elektrolytisk reduksjon til aluminium ved katoden og likeledes, siden karbon er et reduserende middel, midlene for å lede elektrisk strøm gjennom de elektriske aluminiumoksyd til reaksjonsstedet for aluminiumoksyd i kontakt med å nedsenke de i elektrolytten. Anoden gir også fortrinnsvis i hvertfall delvis en nødvendig kilde av reduserende middel som gjør det mulig for aluminiumoksyd å reagere i det anodiske miljø og frembringer aluminium på påføring på katoden som aluminium-metall.

Det reduserende middel er fortrinnsvis, i hvertfall delvis, blandet med aluminiumoksyd for å frembringe en nær kontakt mellom det reduserende middel og aluminiumoksydet. Det reduserende middel som skal være ledende hvis det er ut-valgt på riktig måte, kan, når det blandes med aluminiumoksyd, også virke som leder for elektrisk strøm til reaksjonsområdet for aluminiumoksydet. Etter reaksjon av hver partikkel aluminiumoksyd på et bestemt sted i kontakt med elektrolytten ved en bestemt strøm, vil en annen partikkel på det samme sted avdekkes og kan reagere. Dette mønster finner sted på overflaten av anoden og fortsetter inntil der ikke er mer aluminiumoksyd som kan omsettes. Hvis det reduserende mid del ikke er ledende og ikke blandet med aluminiumoksyd, må den elektriske lederfunksjon oppnåes ved ledende stenger for å holde aluminiumoksyd anodisk ved reaksjonsområdet.

I et aluminiumklorid-saltbad, skal anoden gi et reduserende middel som støtter den teoretiske reaksjon av aluminiumkilden med klorid eller oksygen eller begge for å opprettholde en konstant konsentrasjon av aluminiumklorid. Opp-rettholdelse av en konstant konsentrasjon av aluminiumklorid er en viktig del av kloridsyklusen i den foreliggende oppfinnelse, siden dette eliminerer behovet for ytre tilførsel av aluminiumklorid som skal elektrolyseres eller produksjon av klorgass på anoden."

I prosessen hvor man benytter et rent fluorid-bad, gir" anoden ifølge oppfinnelsen på samme måte som i kloridsyklusen, aluminiumoksyd som reagerer i kloridbadet for å danne aluminium-ioner ved en helt enestående lav temperatur i området 670° til 800°C. Cellen kan også være åpen som vist i figurene k, 5 eller 7«

Kilden for aluminium er aluminiumoksyd, A^O^, men kan også være et hvilket som helst materiale som inneholder aluminiumoksyd, så som bauxit eller leire, så som kaolin eller andre materialer som kan omsettes ved anoden for å frembringe aluminium-ioner som kan reduseres til smeltet metall ved katoden som i fluorid eller kloridprosessene.

Når blandinger danner anoden, er andelene fra minst 1>5og opp, med akseptable øvre grenser på 7»5»20,0 og til og med 50,0 eller flere vektdeler aluminiumoksyd i det aluminiumholdige materialet pr. vektdel reduserende middel.

I den foreliggende oppfinnelse er fortrinnsvis mengden aluminiumoksyd i blandingen av aluminiumholdig materiale 2,0 til 6,5 og fortrinnsvis 2,5 til 6,0 vektdeler aluminiumoksyd pr. del reduserende middel.

Det reduserende middel som kan benyttes i overensstemmelse med oppfinnelsen er ikke begrenset til et bestemt materiale, men kan være et hvilket som helst av slike materialer som er effektive når det gjelder å reagere med aluminiumoksyd. Reaksjonen i fluorid og klorid-badene er ifeké klart definert, men det kan være at det reduserende middel reagerer med A^O-}og frembringer aluminium-ioner som til slutt påføres katoden og C0£ved anoden. Reaksjonsmekanismen kan være den samme i alle klorid, fluorid eller blandede klorid/f luoridsalt-elektrolytter.

Blant de reduserende midler som er spesielt nyttige for aluminiumoksyd og andre oksyder er karbon eller en reduserende karbonforbindelse som benyttes i blandingen. Svovel, fosfor eller arsenikk kan også benyttes uavhengig eller sammen med karbon. Karbon er spesielt foretrukket siden den ka-rakteristisk har den doble evne til å lede strøm til reak- '• sjonsområdene for aluminiumoksyd og likeledes opprettholde en reduserende funksjon og frembringe et gassformet produkt ved anoden. Karbdnkildene i blandingen kan være et hvilket som helst onganisk materiale og spesielt de som er fossile så som tjære, kull og kullprodukter, reduserende gasser, for eksempel karbon monoksyd, og kan også inneholde naturlige eller syntetiske harpiksmaterialer, så som voks, gummi, fenoler, epoksier, vinyler etc. o.l. som kan, om man ønsker dette, for-kokses også i nærvær av det aluminiumholdige materialet. Forkoksing av karbonkilden som er blandet med aluminiumoksyd-forbindelsen, kan utføres på i og for seg kjent måte som med de fremgangsmåter som benyttes ved baking av anodene som benyttes i en Hall-Heroult celle. Dette oppnåes ved støping, forming, ekstrudering etc. av en sammensatt anode så som A A^O^-tjære i det ønskede forhold, for eksempel 6,5 deler aluminiumoksyd for hver del aluminium i forkokset tilstand, hvor-etter den dannede anode langsomt oppvarmes i en ikke-oksyde-rende atmosfære til en forkoksningstemperatur på 700° til 1200°C. Etter forkoksning, er den sammensatte anode klar for bruk.

Det er også for eksempel vurdert innenfor rammen av den foreliggende oppfinnelse å frembringe karbon som reduserende middel i blanding med aluminiumoksyd ved å forkokse karbonkilden i det smeltede elektrolyttbadet både før og under elektrolysen. Badtemperaturer i området 670° til 850°C er tilstrekkelig til å forkokse karbonkilden for å frembringe det nødvendige karbon. Tiden som skal til for å få en slik forkoksing er ikke kritisk, men det kan kreve flere minutter og opp til flere timer avhengig av temperaturen i det smeltede bad og massen i blandingen av aluminiumholdig materiale

og reduserende materiale.

Kontinuerlig forkoksing er mulig når man benytter til-før s elsklemmen i figur k ved å innføre en anode på toppen av den siste og etter hvert som forbruket finner sted kontinuerlig å senke anoden inntil "en er fullstendig brukt opp og den neste tar den førstes plass osv. Anoden kan tilføres kontinuerlig til cellen i rå tilstand som er vanlig ved den tradi-sjonelle Søderberg-elektroden. I dette tilfelle benyttes tradisjonelt stålstenger for å frembringe kontakt, men kontaktene kan også være grafitt, karbon, Til^, aluminium eller blandinger av disse. Det ubakt-e, sammensatte anodematerialet for-kokses gradvis fra varmen i cellen slik at enden av anoden i saltet alltid er fullstendig forkokset til temperaturen i cellen." Forkoksing på Søderberg-måten i cellen med 670° til 800°C, gir en anode med lavere ledningsevne sammenliknet med sammensatte anoder som er forbakt ved mye høyere temperaturer.

Hele kilden for reduserende middel, som nevnt foran, bør eventuelt ikke blandes med aluminiumoksydkilden og danne anoden. Det er blitt påvist at for eksempel de eneste kravene for det reduserende middel er at det er kontakt med det anodiske aluminiumoksyd og tilstede i tilstrekkelige mengder til å frembringe aluminium av metall på anoden.

Det er imidlertid klart at den elektriske strøm må overføres til reaksjonsområdet for at reaksjonen skal komme i stand.

Hvis det reduserende middel så som karbon ikke er blandet for å bære strømmen, er det mulig at en annen leder, som er forenlig med cellen og dens innhold, kan benyttes.

For eksempel kan kombinasjoner av aluminium og edelmetaller og høytsmeltende, ledende oksyder så som sølv -tinnoksyd eller TiB2, alene eller sammen med karbon eller grafitt, blandes med aluminiumoksyd i tilstrekkelige mengder til å føre den elektriske strøm til reaksjonsområdet. Slike mengder er ikke kritiske forutsatt at aluminiumoksyd gjøres anodisk på reaksjonsstedet. Mengder så små som ca. 0,001 og opp til minst 0,75 deler ledende materialer pr. del aluminiumoksyd kan benyttes. Større mengder øker ledningsevnen p& be-kostning av tilgjengeligheten av reaktivt materiale, men er mulig uten faktiske øvre grenser. Selvsagt må det fremdeles være til stede et reduserende middel for å frembringe den nød-vendige reaksjonen.

Når aluminiumoksyd er det aluminiumholdige materialet, kan bruken av hydrert eller kalsinert aluminiumoksyd benyttes. Anoder fremstilt"av hydrert aluminiumoksyd kan vise forbedret ledningsevne sammenliknet med kalsinert aluminium-oksyd, men hydrert aluminiumoksyd, Al^O^x 3H£0 eller Al (OH)^har en tendens til å sprekke under forbaking og forkoksing, og når det plasseres i det varme badet, på grunn av vann som drives av under forkoksingen. Når man har et salt som inneholder aluminiumklorid og -benytter forkoksing i badet av det hydrerte aluminiumoksyd, kan vann som drives av på en uønsket måte hydrolisere AlCl^.

Eventuell sprekking eller oppbrekking av anoden på grunn av avdrevet fuktighet, forårsaker ingen vanskelighet forutsatt at membranet som vist i figur 5 omgir anoden. Eventuelle partikler av anoden som faller av, vil bli holdt oppe av membranet for kontinuerlig reaksjon. Anoden kan også være en hvilken som helst andel hydrert og kalsinert oksyd for å redusere sprekking. Maksimal mengde hydrert oksyd som kan benyttes frembringer en energibesparelse ved kalsine-ringen.

Størrelsen og overflaten på partiklene som utgjør anoden som inneholder aluminiumoksyd, har ikke vist noen føl-somhet med hensyn på reaksjonshastigheten for anoden. Disse karakteristiske trekk ved den foreliggende oppfinnelse står i motsetning til tidligere erfaring ved reduksjon av A^O-j og karbon med klor som en gass-fastfase-reaksjon i en ovn. Tidligere er det påvist at reaksjonstemperaturen og hastig-heten er meget følsom overfor partikkelstørrelse og spesi-fikke overflate på partiklene.

Det er vanligvis ønsket i tidligere teknikker å benytte et aluminiumoksyd med 'en spesifikk overflate på 10 til 125 m /gi AlCl^-reaksjonen. I den foreliggende oppfinnelse er det imidlertid ingen følsomhet påvist med hensyn til reaksjonshastigheten hos anoden basert på partikkelstørrelse eller spesifikk overflate. Det vil si at A^O^med en<v>overflate på 0,5 m/g eller mindre tilsynelatende reagerte like lett som A120-^med en overflate på 100 m<2>/g. Disse resulta tene er basert på eksperimenter med anoder som inneholder aluminiumoksyd med partikler med forskjellig overflate ogstør-reise. Anode-strømtettheter fra 0,32 til 6, k amp/cm ble kjørt i cellene med en utløpsledning forbundet med en stiv-, else-jod indikator for klorpåvisning. Ingen klorgass ble påvist uansett strømtetthet eller overflate på aluminiumoksyd. Dette antyder at om eventuelt klor frembringes ved anoden, vil denne fullstendig reagere og danne aluminiumklorid eller at bare aluminium-ioner dannes ved anoden fra AlgO^mens oksygen fra Al^O^går sammen med karbon og danner CO2. Man antar at for å frembringeiclor ved anoden, vil det være nød-vendig å sette potensialet så høyt at man overvinner dekom-poneringspotensialet ved AlCl^, men selv da vil det frembragte klor antagelig reagere med Al£0^og karbon og frembringe mer AlCl^snarere enn å utvikle klor ved anoden.

Anoder for bruk i elektrolyseceller kan fremstilles i en rekke former og en rekke fremgangsmåter. En blanding av aluminiumoksyd-materiale og reduserende middel kan danne anoden på en hvilken som helst hensiktsmessig måte. For eksempel kan en blanding bindes til en typisk elektrode og danne et belegg som omgjør alle eller en side av elektroden som vist i figur 2 i tegningene. Man vurderer også at anodematerialet kan danne anoden ved å formes i en hvilken som helst passende form som festes til den ene ende av elektrode-stangen eller pinnen på en måte som er vist i figur 3 i teg-ningen. Det er også mulig å møte kravene ifølge oppfinnelsen å fremstille anoden på en annen måte enn å ha en fysisk bind-ing direkte til elektroden. Det er imidlertid ønskelig at det aluminiumholdige materialet er i intim fysisk kontakt med det karbonholdige materialet eller et annet reduserende middel. Det siste forhold kan benyttes hvis blandinger av aluminiumholdige materialer og reduserende middel foreligger i form av en homogen blanding av pulver, små kuler av blandede pulvere eller større, sammensatte buketter av slike dannede materialer som kan være fremstilt ved støping eller ekstrudering i varierende størrelse fra 0,025 til 25 mm eller mer. Jevnhet i fordelingen av karbon og aluminiumoksyd har vist seg<*>'å~være ønskelig for.å få maksimal anode-effektivitet under oppløs-ningen eller reaksjonen under elektrolysen. ;For å holde det aluminiumholdige materialet og det reduserende middel som utgjør de anodiske materialer i'området av elektroden og således i en kombinasjon som utgjør anoden, kan en beholder i form av et porøst membran benyttes. ;For kommersiell bruk, bør anoden være så ledende som mulig. Siden anoden ifølge oppfinnelsen ikke er fast eller rent karbon som tradisjonelt benyttes i Hall-cellen, vil den være mindre ledende på grunn av nærvær av aluminiumforbindelsen. Hvis anoden fikle bli så lite ledende som saltelektro-lytten ville vannbalansen påvirkes på grunn av overoppvarming som kan finne sted som et -resultat av samme strøm føres igjennom anoden med mer motstand. Når man for eksempel benytter en fast, sammensatt anode som vist i figur 3 i cellen i figur 1, -er det nødvendig for den elektriske strøm å gå gjennom anoden fra topp til bunn, hvor strømtapene overføres til oppvarming av badet. Det er derfor ønskelig å fremstille en anode som har så høy ledningsevne som mulig. Desto mer ledende anodematerialet er, desto lavere vil energiforbruket for å utvinne metallet bli, men i ethvert tilfelle bør ledningsevnen i anoden være større enn ledningsevnen i saltet for optimal drift. Spesielt er det ønskelig å nå et mål for maksimal fremstilling av aluminium med minimalt energiforbruk, blir motstanden i anoden vesentlig. ;Det er påvist at ledningsevnen i anoden varierer betraktelig avhengig av fremstillingspros essen. Parameterene som har vist seg å påvirke ledningsevnen er forholdet mellom karbonholdige bindematerialer så som tjære, karbon eller koks-partikler som tilføres den sammensatte anode som kilde for reduserende middel og typen aluminiumoksyd. Desto større kar-boninnholdet i anoden er, innenfor de foran angitte forhold mellom aluminiumoksyd og reduserende middel, desto større er ledningsevnen. Det er for eksempel mulig når man benytter et forhold i området k/ l til G/ l aluminiumoksyd og karbon, å fremstille en fast, sammensatt anode som har minst en tiendel av ledningsevnen i en standard Hall-Heroult-anode. ;For å redusere energitapet gjennom den sammensatte anode, er flere alternativer også vist i figurene 2, 2S,"2B og kA. ;For å få høyere ledningsevne og redusere energitapet gjennorn den sammensatte, forbakte anode benytter en annen ut-førelse i en eller flere ledende kjerner 36 og 37 plassert i anoden som vist i figurene 2, 2A og 2B eller en rekke, vertikalt, plasserte ledningsstenger 39 som*vist i figur hA.

Den sammensatte anode 26A vist i figur 2, har en ledende, sentral kjerne 36 som kan være karbon eller grafitt støpt inn i den sammensatte anode eller det sammensatte anodematerialet 38 støpt eller belagt på en ledende kjerne fremstilt på forhånd. Den sentrale kjerne 36 kan også være et metall så som det samme metall som påføres, for eksempel aluminium. Det ytre-av lederen 36 belagt på en side for bipolar bruk eller omgitt på begge sider for flerpolar bruk av matrisen 38 av sammensatt anodemateriale som består av en blanding av aluminiumoksyder og reduserende middel som beskrevet foran. Når man belegger på en enkel side forutsetter man en bipolar operasjon. Uttrykket "oksyder" skal omfatte også silikater, som ofte er en kombinasjon av metalloksyd og siliciumoksyd og eventuelle andre forbindelser som inneholder oksygen av aluminium som skal påføres.

For anoder med stor størrelse er en annen utførelse vist i figur 2A og 2B. For å forbedre ledningsevnen, fore-trekker man å bruke stenger 36 og 37 av rent aluminium som elektriske lednings-bussinger i en matrise av det sammensatte anodematerialet 38 som kan være av Søderberg-typen. Siden rent aluminium benyttes for å fremstille ledningsstengene, vil det smelte etterhvert som anoden forbrukes og føres sammen med katodemetallet i en kontinuerlig syklus. Stengene er plassert slik at spennings tapet reduseres i forhold til ledningsevnen for den sammensatte anode. I figur 2B, er ledningsstengene 36 forbundet til en plate hO, festet til en sentral leder hl.

Antall og størrelse av lederne 36 og 37 er valgt på basis av anodestørrelse, strømtetthet ved anoden, cellestør-relse, driftstemperatur og varmeoverføring slik at aluminiums-lederne 36 og 37 smelter med samme hastighet som matrisen 38 av anoden forbrukes med. Den enestående fordel ved anodeut-førelsene vist i figurene 2A og 2B, er at man unngår store spenningsfall i anoder med relativt høy motstand, slik at prosessen kan drives ved vesentlig redusert energiforbruk. Størrelsen på aluminiumsstengene ligger i et diameterområde som går i fra 0,l6 til 7i5cm og fortrinnsvis fra 0,3 til 5,0 cm og helst fra 0,6 til 2,5 cm.

For å oppnå den ønskede ledningsevne i anoden, er avstanden mellom den ytre overflate av den sammensatte anode 38 og overflaten av en eventuell aluminiumsstang i figur 2, 2A eller 2B og den gjensidige avstand mellom de ytre overflater av disse aluminiumsstenger i figurene 2A og 2B, ikke kritisk og kan variere fra 0,3 til 60 cm og fortrinnsvis fra 2,5 til 15 cm, og helst fra 3»8 til 10 cm. Som et eksempel, hvis ledningsevnen i den sammensatte anode er ca. 0,1 av en standard, forbakt Hall-celle anode, vil en avstand mellom aluminiums s tengene på ca. 7»5cm resultere i et akseptabelt spenningsfall .

Siden driftstemperaturen i cellen vanligvis er 700° til 750°C, kan aluminiumsstengene fremstilles slik at de vil smelte med omtrent samme hastighet som anoden forbrukes og vil således overføre energi til bunnen av anoden. Hvis dia-meteren i aluminiumstangen er for stor, vil den ikke smelte og salt vil fryse over overflaten med det resultat at anoden som forbrukes etterlater en aluminium-stubbe som vil kort-slutte til katoden etterhvert som anoden føres frem. Hvis stangdiameteren er for liten, vil den smelte tilbake så langt inn i anoden at man får et stort spenningstap på grunn av en Ifinger ledningsvei. Det er ønskelig at aluminiumsstengene smelter tilbake i anoden i en viss grad, snarere enn å være på samme nivå som bunnoverflaten av anoden. Dette er fordi at anodisk oksydasjon av aluminiumsstengene da vil reduseres. Ønskelig tilbakesmeltingsavstand er basert på det som gir et minimalt spenningsfall, koplet med minimal anodisk oksydering av aluminiumsstengene. Dersom stengene forblir i nivå med bunnoverflaten av anoden, vil det være en tendens til at aluminium-ioner føres inn i badet fra stengene (som i en rafi-neringsoperasjon) og likeledes fra det sammensatte anodematerialet, noe som vil redusere cellens Faradaic effektivitet. Varmen kan balanseres slik at ledningen fra badet opp gjennom anoden og energi generert gjennom lederne, balanseres slik at man får den ønskede grad av smelting i de ledende

aluminiums tengene.

Figur 3 beskriver et annet alternativ i sammensetningen av en anode-elektrode som vist ved 26B. I denne ut-førelsen, består elektroden 26B av et sammensatt materiale 38, som kan være det samme som belegget 38 i figur 2, men som er formet til en passende form for bruk som elektrode. Denne

formen på elektroden kan støpes rundt en stubbe eller stang-elektrode 42 som strekker seg ut fra den øvre enden av lege-met av elektroden 26B for forbindelse med den vanlige elektriske krets. Eventuelt er elektroden 26B støpt og stubben 42 satt inn ved hjelp av kjente fremgangsmåter som benyttes ved forbakte Hall-celle anoder.

En annen alternativ utførelse er den som er vist i figur 4A hvor en anode 26B er illustrert som har den samme sammensetning som beskrevet foran, men som er utstyrt med en rekke par vertikalt plasserte ledningsstenger 39 og til det laveste stangparet er en bussing 39A plassert direkte som i en Søderberg-type forbindelse. Plasseringen av stengene 39 er ikke kritisk og de kan Være loddrett på anode-aksen eller stå i en vinkel som vist. Etterhvert som det sammensatte anodematerialet forbrukes, føres ledningsforbindelsen 3 9 A oppover til det neste, høyere par stenger. Stengene består av aluminium som også forbrukes og som foran nevnt tilføres til bassenget av fremstilt aluminium. Eventuelt kan stengene være av jern som vanligvis benyttes i Søderberg-forbindelsene og stengene fjernes etterhvert som anoden forbrukes.

Utførelsene i figurene 12 og 13 viser en variasjon når det gjelder å føre elektrisk energi til arbeidsoverfla-ten i anoden. Som vist, er blokken 9^- i den sammensatte anode A laminert med plater av aluminium-metall 108. Disse platene virker nøyaktig som aluminiumstengene i figurene 2A og 2B. Formen og antall laminater er ikke kritisk. Blokken kan ligge i kontinuerlig form og føres inn i cellen gjennom klemmen 47 som i figur 4, hvor til sammen med aluminiumpla-tene 108, den elektriske forbindelse gjøres.

Antall, avstand og tykkelse på aluminiumplåtene 108 bestemmes av de samme faktorer som er beskrevet med hensyn til lederne 36 og 37. Vanligvis vil tykkelsen på aluminium- platene variere fra 0,025 til 12,5 mm og fortrinnsvis fra 0,25 til 9>k mm og fortrinnsvis fra 0,25 til 6,25 mm. Aluminiumsplatene må være av tilstrekkelig tykkelse til å føre den nødvendige strøm til å unngå vesentlige spenningsfall og må også smelte inn i katodebassenget etterhvert som anoden forbrukes. Avstanden mellom aluminiumsplatene 108 er slik at man skal unngå for stort spennings tall gjennom den sammensatte blokkken som beskrevet med hensyn til lederne 36 og 37»Vanligvis vil avstanden variere fra 0,3 til 60 cm og fortrinnsvis fra 2,5 til 15 cm og helst fra 3>7til 10 cm.

Membraner

Membranet som vist i figur 5 skal ha en tredelt funksjon eller evne.

Først virker membranet som separator eller en bar-riere mellom den smeltede, katodiske metallfase og kilden for anodematerialet som skal elektrolyseres. Ved bruk av membranet ifølge oppfinnelsen, kan avstanden reduseres vesentlig for å frembringe en vesentlig økning i ledningsevnen og effektiviteten uten noen turbulente virkninger som ellers kan frembringe en reduksjon i effektiviteten eller kvaliteten hos aluminiumproduktet.

For det annet holder membranet ifølge oppfinnelsen, fysisk på plass materialer i den sammensatte anoden som for eksempel kan omfatte aluminiumholdige råmaterialer og det reduserende middel. Dette holder disse materialene nær elektroden og danner en anode for fremstilling av aluminium-ioner på den mest effektive måte. Membranet hindrer også blanding av råmaterialene med smeltet aluminium i cellebunnen. Dersom et hydrert metalloksyd så som hydrert aluminiumoksyd, skulle benyttes som en av anodematerialene, vil membranet holde på plass eventuelle stykker av anodematerialet som kan brekkes av på grunn av utvikling av fuktighet fra aluminiumoksydet under forkoksingen. Disse stykkene fortsetter å være en kilde for aluminium gjennom reduks j onsreaks j onen så lenge som de er innenfor anodekretsen i membranet.

For det tredje tillater membranet fri passasje av ioneforbindelser og oppløste faste stoffer i elektrolytten, men vil ikke føre gjennom og vil stort sett forkaste smeltet aluminium og uoppløste, faste materialer som utgjør devanlige urenheter som er tilstede i aluminiumkilden og hindrer for-urensning av katodebelegget.

Den ytre form på membranet er ikke viktig og det kan foreligge i form av en sylinder, prisme etc. eller deler av disse. For eksempel kan membranet ha en tre- eller fire-sidet form med en bunn og således danne en innelukket beholder. Denne beholderen er konstruert slik at den holder de anodiske råmaterialer på plass for reaksjon i saltbadet.

På grunn.av korroderende natur i det smeltede saltbad, er valg av materialer som skal utgjøre membranet viktig for levetiden på cellen og for prosessens suksess. Hvis elektrolytten som skal benyttes er et rent kloridbad, er valgene for membran noe større på grunn av den reduserte korroderende karakter i et slikt bad sammenliknet med et bad som inneholder fluorider. Bad som inneholder noen fluorider er imidlertid foretrukket på grunn av deres lavere flyktighet.

Rene fluorid-bad har andre fordeler som er nevnt foran. Materialer som passer for bruk i fluorid-bad vil selvsagt være nyttige i de mindre korroderende, kloridbad.

Blant de materialer som har vist seg å være nyttige er karbon glass-skum, karbon eller grafitt som et porøst fast stoff eller porøse faste stoffer av ildfaste harde metaller, så som nitrider av bor, aluminium, silicium (deriblant oksy-nitrit), titan, hafnium, zirkonium og tantal; silicider av molybden, tantal og volfram; karbider av hafnium, tantal, niob, zirkonium, titan, silicium, bor og volfram; og borider av hafnium, tantal, zirkonium, niob, titan og silicium. Andre ildfaste, harde metaller som er kjent kan vise seg å være nyttige å danne membranet forutsatt at de er motstandsdyktige overfor det smeltede saltbad.

De ildfaste, harde metaller som danner membranet ifølge oppfinnelsen, kan fremstilles i form av en duk, matte, filt, skum, porøs sinteret fast base eller som et belegg på en slik base, og alle i og for seg er kjent. Membranet må også møte spesielle standarder med hensyn på gjennomgående porøsitet og forbundet porestørrelse.

Disse to egenskaper kan defineres på følgende måte: gjennomgående porøsitet - prosentandelen av det totale volum i membranet som utgjøres av passasjer som går gjennom fra én side av membranet til en annenj

forbundet porestørrelse - den minste diameter i en passasje gjennom membranet.

Gjennomgående porøsitet varierer med arten membran-materiale, temperaturen i det smeltede bad og saltsammenset-ningen, men en felles egenskap for nyttige membraner er at porøsiteten må være- tilstrekkelig til å føre alle metall-ioner så som aluminium, og alle elektrolyttsalter uten at uoppløs-te urenheter føres igjennom. Det er blitt påvist at desto større porøsiteten er, desto større er strømgjennom-føringen, og desto større er altså den elektriske effektivitet i cellen. Porøsiteten kan variere fra 1 til 971?0 eller mer, men vanligvis er den i området 30 til 70$>. Den fore-trukkede porøsitet for å få den største effektivitet er fra 90 til 97$ område. Et karbonglass-skum er for eksempel i stand til å gi en slik høy porøsitet og samtidig beholde tilstrekkelig mekanisk styrke.

Den forbundne porestørrelse må være liten nok til å forkaste faste urenheter som ikke er oppløst, men stor nok til å føre gjennom ioniske og oppløste partikler. Vanligvis er den akseptable porestørrelse mellom en mikron og en cm.

Tykkelsen på membran-materialet er en funksjon av porøsiteten, porestørrelsen og evnen til å holde tilbake uoppløste, urene faste stoffer og smeltet metall. Desto tyk-kere membranet er, desto større er åpenbart den elektriske motstand. Det er derfor ønskelig å bruke et så tynt membran som er praktisk forenlig med porøsiteten og porestørrelsen og som er i overensstemmelse med den mekaniske styrke av membranet i stilling i cellen. Foretrukne størrelser er fra 3 til 12,5 mm, men den kan være så tykk som 50 mm eller mer.

Typiske membran-materialer som har vist seg å være nyttige, omfatter men er ikke begrenset til- karbonglas&-skum, karbon eller grafitt i form av et porøst, fast stoff, filt eller duk, aluminium-nitrid, silicium-nitrid, silicium karbid, silicium oksynitrid, bor-nitrid og titan-nitrid som et porøst, fast stoff, som en duk eller som et belegg på overflaten av karbonglass-skum eller porøs grafitt. Aluminium-nitrid synes å være det mest ønskelige materialet. Det er påvist at aluminium-nitrid hensiktsmessig kan fremstilles i en porøs struktur ved først å lage en porøs aluminium-oksyd struktur som deretter impregneres med karbon fulgt av oppvarming til 1750°C i en nitrogenatmosfære for å omdanne aluminiumoksyd til aluminium-nitrid. Slik fremgangsmåte fører til en sterk, porøs struktur som er kjemisk forenlig med det korroderende salt-miljø og smeltet aluminium-?

Sammensetning på det smeltede bad.

Det elektrolyttiske bad ifølge oppfinnelsen kan variere betraktelig sammenliknet med en typisk Hall-celle salt-sammensetning. I den foreliggende oppfinnelse, kan bad-sammensetningen omfatte et hvilket som helst halogenidsalt, og spesielt er klorid og fluorid foretrukket. Et hvilket som helst alkali eller jord-alkali metall så som spesielt natrium, kalium, litium, kalsium, magnesium, barium og liknende kan benyttes for å fremstille halogenidsaltene.

Der er ingen kritisk sammensetning eller områder for egenskaper som er ønskelige eller nødvendige. Det er blitt observert at intet aluminiumsalt behøver være tilstede ved begynnelsen av elektrolysen for å frembringe aluminium under en elektrolyse som benytter den sammensatte anode. For eksempel vil en salt-efektrolytt som inneholder bare alkali og/ eller jord-alkali halogenider frembringe aluminium-metall ved kanoden når man benytter den sammensatte anode og uten noen "anode-effekt".

Det er vanligvis foretrukket at saltbad i utgangs-punktet inneholder et aluminiumhalogenid, selv om dette ikke er nødvendig i overensstemmelse med oppfinnelsen. Når det dreier seg om bad som inneholder AlCl^som kan inneholde bare klorid anioner eller både klorid og fluorid anioner, kan aluminium-klorid-konsentrasjonen være 2 til 60$>, men kan også være i området 1 til 95 vektprosent AlCl^. Badet som bare inneholder fluorider, kan inneholde de samme fluoridsalter som er nevnt ovenfor og kan likeledes inneholde aluminiumflu-orid i en hvilken som helst ønsket andel.

Blant fordelene og ulempene ved de forskjellige elektrolytt- typer finner man at alle klorid-bad har meget lav toleranse overfor oksyd-kontaminering, men har meget høy ledningsevne og er minst korroderende overfor ildfast materialer og cellekomponenter.

Elektrolytter som inneholder fluorid vil aluminium utvikles som dråper som lett flyter sammen, men den korroderende virkning av elektrolytten overfor ildfast materialene og cellekomponentene øker"meget.

En litium-komponent i en hvilken som helst elektrolytt vil øke ledningsevnen, men dette er kostbart og øker omkostningene ved elektrolytten. I driften må man finne en balanse med hensyn til elektrolyttomkostningen-, ledningsevnen hos elektrolytten og det resulterende energiforbruk for å fremstille aluminium.

Den foretrukne elektrolytt er en balanse av økonomi med hensyn til salt-komponenter, ledningsevne, korroderende virkning overfor ildfaste materialer og cellekomponenter, toleranse overfor oksydkontaminering og sammenløpning av det fremstilte aluminium i et basseng for lett utnyttelse.

EKSEMPLENE

Eksempel 1

I figur 1, er anodene grafittplater hvor katode-elektroden er en titan-diboridplate. Anoden ble fremstilt med et belegg 38 som vist i figur 2 som bestod av A^O^renset ved Bayer-pros essen, kalsinert til 1000°C og blandet med en vektandel på fem deler Al^O^til en del karbon i et forkoksningstrinn. Karbonet ble tilveiebragt ved å blande A^O^ med en fenolharpiks og gradvis varme opp til 1000°C

i en inert atmosfære for forkoksing av fenolharpiksen til karbon. Elektrodebelegget ble fremstilt ved å blande A^O^og fenolharpiks, påføring av blandingen på elektroden og oppvarming til forkoksingstemperatur.

Elektrolytten bestod av en ekvimolær blanding av natrium-klorid og aluminium-klorid som dannet dobbeltsaltet NaAlCl^ved ca. 150°C. Temperaturen i cellen ble øket til 700°C og elektrolyse av A^O-j utført i flere timer, noe som frembragte et lag smeltet-aluminium på bunnen av cellen. Undersøkelse av anoden viste at belegget var oppløst og aluminium påført katoden. Dette belegget av aluminium tilsvarte aluminiuminnholdet i Al^O^som var oppløst i anoden. Den generelle, kontrollerende reaksjon antaes å være ionisering av Al20rji anoden med karbon som omsettes til primært å danne COg. Under elektrolysen så man intet tegn på eventuell klorgass som frigjort på anodene og i utløpsrøret. Utløpsgassen ble analysert, og viste seg hovedsaklig å være CC^.

Eksempel 2

Elektrolytten bestod av 63% NaCl, 17% LiCl, 10% LiF, 10% AlCl^og elektrodebelegget ifølge figur 2 ble fremstilt fra standard bauxit A^O-^og en petroleums-tjære som ble fcr-kokset for å frembringe et forhold mellom A^O^og karbon (forkokset) på 5,7 til 1. Elektrolys en ble utført i en celle ifølge figur 1 ved en temperatur på 750°C. Avstanden mellom anoden og katoden var 1,25 cm, noe som ga en strømtetthet på elektroden på-2,4 amp/cm<2>ved en påført spenning på 2,5 volt. Ingen klorgass kunne påvises fra anoden. Aluminium ble fremstilt. Den oppsamlede aluminium ble fremstilt ved en Faradaic effektivitet på 92% med et energiforbruk på 8,07 Kwh/kg.

Eksempel 3

Elektrolyttsammensetningen var 10% NaCl, 50% CaCl2, 20% CaF2 , og 20% o AICI3. Elektrodebelegget i figur 2 ble fremstilt som i eksempel 2, men bare på en side av elektroden. De elektriske forbindelser ble laget slik at anoden som stod ved siden av utløpsrøret var forbundet til den positive polen og den negative polen til elektroden som var fjernet fra ut-løpsrøret. De belagte sider av elektroden 25 og 26 vendte hver bort fra utløpsrøret og mot katoden. Elektrode 2^-, ^katoden, var ikke belagt. Dette førte til at elektroden 25 ikke var fysisk forbundet til den direkte energitilførsel. Elektroden ble da bipolar. Siden belagt med AlgO^-C bland ingen har på denne måten en positiv ladning. Den side av den bipolare elektrode 25 som er nærmest utløpsrøret, blir negativt ladet, og aluminium utvikles her og synker inn i det smeltede basseng. Aluminium utvikles også på den negativt ladede elektrode 24 og synker inn i det smeltede basseng. Temperaturen i cellen var 800°C og den påførte spenning var 3 volt med hensyn på hver elektrode eller totalt 6 volt over polene. Den påførte spenning med en elektrode-avstand på 1,9 cm førte til en elektrode-strømtetthet på 1,9 ampere/cm 2.

Eksempel 4

Anode-elektrodene var sammensatt av titan-diborid-stenger og katode-elektroden var også titan-diborid. Anodene var belagt med bauxit som i.'figur 2 som var kalsinert med 600°C, blandet med fenolharpiks og forkokset ved 800°C. Forholdet mellom aluminiumoksyd i bauxit og karbon etter forkoksingen var 6 til 1. Sammensetningen på elektrolytten var 20% NaCl, 30% CaCl2, 10% CaF2, 4% NaF, 36% AlCl^og cellen ble drevet til 750°C og en elektrode-tetthet på 2,4 amp/cm^. Dette førte til 4 volt ved en elektrode-avstand på ca. 1,9 cm. Ingen klorgass ble observert. Sammensetningen av aluminium som ble tilført det smeltede basseng var 97% aluminium, 0,5% Si, 1,5% Fe og 0,9% Ti med mindre mengder, andre bestandeler.

Eksempel 5

Cellen i figur 5 benyttet et porøst membran av alu-miniumnitrid-materiale som var 4,7 mm tykt med 50% porøsitet og en porestørrelse i området 12 til 24 mikro. Aluminium-nitrid ble tilveiebragt ved å impregnere et porøst legeme av aluminiumoksyd med karbon og deretter varmet opp til 1750°C i en nitrogenatmosfære. Anodelederen var en grafittstang og det aluminiumholdige materialet i anoden var en Bayer A120^og karbonblandet pulver i et forhold 6 til 1. Elektrolyttsammensetningen var 20% NaCl, 25% LiCl, 30% LiF, 25% AlCl^og elektrolysen ble utført ved 720°C. Avstanden mellom membranet og aluminiumbassenget var ca. 1,25 cm og elektrolysen ble utført ved en strømtetthet på 1,6 amp/cm . Dette resul- terte i en spenning på 2,8 volt. Aluminium ble fremstilt med en effektivitet på 92% og en renhet på 99,5%.

Eksempel 6

Et saltpreparat som bestod av 12% NaF, 25% LiF, 28% NaCl, 15% LiCl, 10% AlF^og 10% AlCl^ble smeltet i en celle med rette sidevegger. En;. 5 cm tykk aluminiumsåle ble smeltet på bunnen av cellen og driftstemperaturen ble justert til 700°C. Under anvendelse av en anode som vist i figur 2A, ble en avstand mellom bunnen av anoden og aluminiumsålen satt til 4,4 cm. Ved én strømtetthet på 0,96 amp/cm<2>var cellepotensialet 3>5volt.

Etter 8 timers elektrolyse, ble anoden fjernet fra cellen og plassert i en celle med 45° sidevegger som vist i

figur 7'Etter noen få timers elektrolyse var anoden erodert slik at sidene var parallelle med katodesideveggene. Anode-nedsenkningen i saltet var 7»5cm. Under anvendelse av den samme totale strøm som i cellen med rette vegger, var potensialet 2,45 volt. Dette reduserte potensial på grunn av side anode erosjon ved 90% strøm-effektivitet, og konstant produksjonshastighet, reduserer energiforbruket fra 10,5 kwh/ kg til 8,1 kwh/kg som er en reduksjon på 3>45 kwh/kg.

Eksempel 7

Et saltpreparat som består av 20% NaCl, 25% LiCl, 25% LiF, 10% NaF, 10% AlF^og 10% AlCl^, ble smeltet i en celle med rette sidevegger. En 5 cm tykk aluminiumsåle ble smeltet på bunnen av cellen og driftstemperaturen justert til 700°C. Under anvendelse av en sammensatt anode som var 30 cm lang med en tilførselsledning av kopper festet til den ene enden på tradisjonell måte, ble avstanden mellom anode og katode justert til 4,4 cm. Ved en strømtetthet på anoden på 0,96/cm , var cellepotensialet 5»75volt etter at likevekt var nådd.

En identisk anode men med 45° hellning på enden som'var motsatt tilførsels-stangen, ble satt inn i en celle med k5° sidevegger som vist i figur'7. Nedsenkningsdybden for anoden i saltet var 7,5 cm. Etter noen timers elektrolyse for å forsikre at vinkelen på anoden var den samme som på sideveggene i cellen, var potensialet som var nødvendig for å få den samme totale strøm som var benyttet i cellen med rette vegger, 4,4 volt. Dette reduserte potensialet på grunn av side anode erosjon ved 90% strøm.-tetthet og ved konstant produksjonshastighet mellom de to celletyper, reduserer energiforbruket fra 19 kwh/kg til 14,52 kwh/kg som er en reduksjon på 4,5 kwh/kg.

Reduksjonen i energiforbruket ved konstant strøm fra det som benyttes i en tradisjonell celle hvor bare bunnen av anoden eroderes, og i en celle med skråttstilt anode, er åpenbart fra dette eksemplet.

Eksempel 8

En anode ble fremstilt under anvendelse av Alcoa A-I A^O^ blandet med kull-tjære og fenol og støpt i en lukket form med varme påført for å herdne fenol-komponenten. Forholdet mellom komponentene var slik at etter forkoksning inneholdt den sammensatte anoden 17% karbon og 83% A^O^. Elektrolytten bestod av 20% NaCl, 25% LiCl, 30% LiF og 25% NaF og cellen ble drevet ved 700°C. En celle som vist i figur 7 ble benyttet, men ingen aluminiumsåle ble tilsatt. Etter flere timers elektrolyse ved ca. 700°C, ble aluminium samlet opp i brønnen, noe som viste at den sammensatte anode vil produsere aluminium under elektrolysen, uten den opprin-nelige bruk av et aluminiumsalt i elektrolytten.

Eksempel 9

En celle med rette sidevegger som vist i figur 5 ble benyttet, men uten membranet 68 og anodestangen 52. I stedet ble en karbonsylinder montert like over salt-elektrolytt-laget hvori ble nedsenket en kort anodedel som vist i figur 2A. På toppen av den forbakte, korte anode og rundt ledning-stengene 37, ble en blanding av A120^, petrol-koks-pulver og en blanding av tjærer tilsatt. Blandingen av A^O^, koks-pulver og tjære, var slik at man fikk 18% karbon og 82% ÅlgO^når anoden ble forkokset i salt-elektrolytten ved temperaturer på 740°C. En salt-elektrolytt som bestod av 10% NaF, 25% LiF, 20% NaCl, 15% LiCl, 20% A1F3og 10% AlCl^ble benyttet. Elektriske forbindelser ble gjort til ledningsstenger 37 ved hjelp av klemmer i de kjølige områder over nivået for en Søderberg-type anodesammensetning i karbon-sylinderen. Elektrolysen ble utført ved 1,6 amp/cm strømtetthet ved anoden og med en avstand på 4,4 cm mellom aluminiumbassenget og anoden. Elektrolysen ble fortsatt med tilsats av AlgO^-karbon-tjære i karbonsylinderen kontinuerlig tilførsel av anode som herdnet og forkokset etterhvert som den gikk inn i salt-elektrolytten. Aluminiumsstengene smeltet etterhvert som anoden ble forbrukt og fløt sammen med katodebassenget 32 av aluminium.

En tilsvarende prøve ble gjort under anvendelse av et karbon-rektangel, regtangulære blokker som var bakt på forhånd og aluminiumplater som vist i figur 13• Aluminiumpla-tene var 1,5 mm tykke og de forbakte blokkene var 5 cm tykke. Elektriske forbindelser ble gjort under anvendelse av valser på hver aluminiumplate. Etterhvert som anoden ble ført frem, ble ytterligere, forbakte blokker ført inn mellom aluminium-plat ene.

TEGNINGENE

Figur 1 er en skjematisk skisse som i tverrsnitt viser en del av en elektrolyttisk celle ifølge oppfinnelsen som inneholder et klox-id-bad og som illustrerer den lukkede toppen på cellen sammen med den relative plassering av elektrodene. Figur 2 er en skisse som viser en gjennomskåret elektrode og som benyttes som en anode og som er påført en blanding av et aluminiumholdig materiale og et reduserende middel. Figur 2A er en skisse som i perspektiv viser en alternativ utførelse av elektroden i figur 2 som viser en rekke ledende kjerner i matrisen av aluminiumholdig materiale og reduserende middel. Figur 2B er en skjematisk perspektiv-skisse av en variasjon av elektroden vist i figur 2A. Figur 3 er en skisse som viser en delvis gjennomskåret, alternativ elektrode. Figur k er en skjematisk illustrasjon i tverrsnitt av en elektrolyttisk celle med åpen topp som inneholder et rent fluorid-bad og en anodeklemme som gir en kilde for elektrisk strøm til en kontinuerlig tilført anode. Figur kA er en skjematisk skisse av en annen, alternativ elektrode som tilsvarer elektroden i figur 3«Figur 5 er en skjematisk skisse av en utførelse av oppfinnelsen som illustrerer bruken av et porøst membran for å inneholde de forskjellige, anodiske materialer og deriblant et materiale som inneholder aluminium og et reduserende middel. Figur 6 er en skjematisk skisse i tverrsnitt av en annen utførelse av en elektrolyttisk celle som illustrerer bruken av bipolare elektroder. Figur 7 er et skjematisk tverrsnitt av en kombinasjon av elektrolyttiske celler med elektroder med skråe sider og en sammensatt anode av tilsvarende form. Figur 8 er et skjematisk tverrsnitt av en modifikasjon av en kombinasjon elektrolyttisk celle og sammensatt anode. Figur 9 er en perspektivskisse av anoden i figur 8. Figur 10 er e.t skjematisk tverrsnitt av en annen ut-førelse av kombinasjonen i figur 8. Figur 11 er en perspektivskisse av anoden i figur 10. Figur 12 er en skjematisk perspektivskisse av en annen utførelse av en sammensatt anode ifølge oppfinnelsen som illustrerer en laminær konstruksjon. Figur 13 er også en skjematisk perspektivskisse av anoden fra figur 12 og anodeklemmen i figur k.

Claims

1. Elektroder for bruk i en elektrolyttisk celle for elektrodeponering av aluminium fra en smeltet elektrolytt, en elektrisk strømkilde og en katode for deponering av aluminium, karakterisert ved at nevnte anode inneholder en aluminiumforbindelse som inneholder oksygen i en tilstrekkelig mengde til å gi aluminium under elektrolysen og et reduserende middel i kontakt med nevnte aluminiumforbindelse som inneholder oksygen og som er til stede i en tilstrekkelig mengde til å reagere ved anoden og deretter danne aluminium-metall ved katoden hvor vektforholdet mellom nevnte oksygenforbindelse uttrykt som Al2 0^ og nevnte reduserende middel er minst ca. 1,5 vektdeler.

2. Elektrolyttisk celle for elektrodeponering av aluminium karakterisert ved at den omfatter elektroden ifølge krav 1 og nevnte elektrolytt som omfatter ioner valgt fra gruppen som består av klorider, fluorider eller blanding av disse, og nevnte forbindelse som er i stand til å reagere ved anoden for å frembringe aluminium-ioner for reduksjon til metall ved katoden.

3. Celle ifølge krav 2, karakterisert ved at temperaturen i elektrolytten ligger mellom smeltepunktet for aluminium og kokepunktet for væskene i cellen. k.

Celle ifølge krav 2, karakterisert ved at temperaturen i elektrolytten er mellom ca. 10° til 150°C over smeltepunktet for metallet.

5. Elektrode og celle ifølge krav 1, 2, 3 eller h, karakterisert ved at nevnte reduserende middel velges fra gruppen som består av en forbindelse som inneholder karbon eller karbon i cellen, svovel, fosfor og arsenikk.

6. Elektrode og celle ifølge krav 1, 2, 3 eller k, karakterisert ved at nevnte reduserende middel før forkoksingen velges fra gruppen som består av et organisk materiale som frembringer karbon ved forkoksning.

7. Elektrode og celle ifølge krav 1, 2, 3 eller k, karakterisert ved at nevnte aluminiumfor bindelse som inneholder oksygen blandes med nevnte reduserende middel i mengde på minst 1,5 vektdeler A^O <y> pr. del reduserende middel.

8. Elektrode og celle ifølge krav 1, 3 eller 4, karakterisert ved at nevnte elektrolytt fremstilles stort sett fra fluoridsalter og nevnte forbindelse som er i stand til å reagere ved anoden for å frembringe aluminium-ioner for reduksjon til metall ved katoden.

9. Elektrode og celle ifølge krav 1, 3 eller 4, karakterisert ved at nevnte elektrolytt stort sett bestårav fluoridsalter, nevnte forbindelse som inneholder aluminium og som er i stand til å reagere ved anoden for å frembringe aluminium-ioner for reduksjon til aluminium-metall ved katoden og ved at temperaturen i elektrolytten er mellom ca. 700° og 800°C.

10. Elektrode og elektrolyttisk celle ifølge krav 9»karakterisert ved at nevnte reduserende middel velges fra gruppen som består av karbon og en forbindelse som inneholder karbon og ved at nevnte metallfor-bindelse som inneholder oksygen velges fra gruppen som består av aluminiumoksyd, bauxit, leire og oksyder som inneholder metall.

11. Elektrolyttisk celle for elektro-deponering av aluminium, karakterisert ved at den inneholder elektroden ifølge krav 1, og et membran plassert i kontakt med nevnte forbindelse stort sett for å hindre pas-sering av uoppløste, faste stoffer gjennom membranet.

12. Elektrolyttisk celle ifølge krav 11, karakterisert ved at den nevnte membran som inneholder nevnte forbindelse danner anoden.

13. Celle ifølge krav 11 eller 12, karakterisert ved at nevnte membran fremstilles fra et materiale valgt fra gruppen som består av karbon-glass skum, grafitt eller fast karbon, nitrider av bor, aluminium, silicium (deriblant oksynitrid), titan, hafnium, zirkonium og tantal; silicider av molybden, tantal og volfram; karbider av hafnium, tantal, niob, zirkonium, titan, silicium, oor og volfram og borider av hafnium, tantal, zirkonium, niob, titan og silicium, og nevnte materialer har en gjennomgående porøsitet som er tilstrekkelig til at alle flytende materialer kan passere, bortsett fra smeltet aluminium i nevnte elektrolyttiske bad, deriblant ioniske forbindelser og oppløste, faste stoffer og stort sett forkaster uoppløste, faste stoffer som utgjør urenheter,-slik at der skapes en elektrisk strøm, og ved at det har en forbundet porestørrelse med en diameter som er tilstrekkelig liten til å lyte uoppløste partikler.

14. Celle ifølge krav 13»karakterisert ved at nevnte gjennomgående porøsitet er mellom 1 til 97% og forbundet porestørrelse er mellom 1 mikron og 1 cm.

15. Celle i-følge krav 11, karakterisert ved at den inneholder et membran som er porøst og er pla-ssert slik i nevnte elektrolytt at den nevnte forbindelse og nevnte reduserende middel holdes tilbake for reaksjon som anode.

16. Celle ifølge krav 15, karakterisert ved at den inneholder tilførselsinnretninger plassert på nevnte celle, for å kontinuerlig fornye nevnte forbindelse og nevnte reduserende middel i nevnte membran.

17. Elektrode og celle ifølge krav 7»karakterisert ved at nevnte anode dannes fra en sentral, ledende kjerne med et belegg av nevnte aluminiumforbindelse.

18. Elektrode og celle ifølge krav 1 eller 3»karakterisert ved at nevnte anode har en rekke par i vertikalt plasserte ledningsstenger for forbindelse til elektriske bussinger.

19. Celle ifølge krav 13, 14, 15 eller 16, karakterisert ved at nevnte elektrolytt stort sett er fremstilt av fluoridsalter og nevnte forbindelse som er i stand til å reagere ved anoden for å frembringe aluminium-ioner for reduksjon til aluminium ved katoden.

20. Celle ifølge krav 2, 3 eller 4, karakterisert ved at nevnte celle har et lokk for å lukke toppen av cellen for å hindre tap av gasser og hydrolyse av elektrolytten.

21. Celle ifølge krav 2, 3 eller 4,' karakterisert ved at avstanden mellom anoden og katoden er mindre enn ca. 2,5 cm.

22. Celle ifølge krav 21, karakterisert ved at avstanden mellom anoden og katoden er mindré enn ca. 1,25 cm.

23. Elektrode og celle ifølge krav 1, 2, 3 eller 4', karakterisert ved at nevnte anode består av minst et indre plassert, ledende materiale, omgitt av anodisk materiale som inneholder aluminiumforbindelsen.

24. Celle ifølge krav 2, 3 eller 4, karakterisert ved at nevnte anode består av minst et indre plassert, ledende materiale, omgitt av anodiske materialer som inneholder alunriniumforbindelsen og et membran plassert i kontakt med nevnte aluminiumforbindelse, stort sett for å hindre at det føres uoppløste, faste stoffer gjennom nevnte membran og ved at nevnte elektrolytt stort sett bare består av fluoridsalter, nevnte aluminiumforbindelse, og ved at den er i stand til å reagere ved anoden for å frembringe aluminium-ioner for reduksjon til aluminium-metall på katoden og ved at temperaturen i elektrolytten er mellom 700° og '800°C.

25. Celle ifølge krav 24, karakterisert ved at nevnte membran inneholder en blanding av nevnte aluminiumforbindelse og nevnte reduserende middel for å frembringe en anode.

26. Celle ifølge krav 25, karakterisert ved at nevnte membran er fremstilt av et metall valgt fra gruppen som består av karbon-glass skum, grafitt eller fast karbon, nitrider av bor, aluminium, silicium (deriblant oksynitrid), titan, hafnium, zirkonium og tantal; silicider av molybden, tantal og volfram; karbider av hafnium, tantal, niob, zirkonium, titan, silicium, bor og volfram; og borider av hafnium, tantal, zirkonium, niob, titan og silicium, hvor nevnte materialer har en gjennomgående porøsitet som er tilstrekkelig til at alt flytende materiale bortsett fra smeltet aluminium i nevnte elektrolytt-bad kan føres gjennom, deriblant ioniske forbindelser og oppløste, faste.stoffer og ved at materialer stort sett forkaster uoppløste, faste stoffer som utgjør urenheter, og skaper elektrisk strøm og* har en forbundet porestørrelse med en diameter som er tilstrekkelig liten til å holde ute voppløste partikler.

27. Celle ifølge krav 26, karakterisert ved at nevnte gjennomgående porøsitet er mellom 1%'til 97% og forbundet porestørrelse mellom 1 mikron og 1 cm.

28. Celle ifølge krav 2, 3 eller k, karakterisert ved at e"t porøst membran er plassert slik i elektrolytten at det kan inneholde en blanding av nevnte aluminiumforbindelse og nevnte reduserende middel for reaksjon som anode.

29. Elektrode og celle ifølge krav 9»karakterisert ved at nevnte anode består av minst et indre plassert, ledende ma-teriale omgitt av anodisk materiale som inneholder aluminiumforbindelsen.

30. Elektrode og celle ifølge krav 2k, k a r a k - te" risert ved at nevnte membran danner et rom som inneholder en blanding av nevnte aluminiumforbindelse og nevnte reduserende middel og danner en bipolar elektrode.

31. Elektrode og celle ifølge krav 30, karakterisert ved at nevnte celle omfatter et rom for metalloppsamling plassert under nevnte membran og nevnte katode.

32. Elektrode og celle ifølge krav 30 eller 31, karakterisert ved at nevnte membran-rom inneholder de tilbakeholdte urenheter og danner den bipolare elektrode.

33. Elektrode og celle ifølge krav 30 eller 31, karakterisert ved at nevnte elektrolytt inneholder ioner valgt fra gruppen som består av klorider, fluorider og en blanding av disse, og nevnte forbindelse som er i stand til å reagere ved anoden for å frembringe metall-ioner for reduksjon til metall ved katoden.

34. Elektrode og celle ifølge krav 30 eller 31, karakterisert ved at temperaturen i elektrolytten ligger mellom smeltepunktet for aluminium-metallet og kokepunktet for væskene i cellen.

35. Elektrode og celle ifølge krav 30 eller 31, karakterisert ved at temperaturen i elektrolytten ligger mellom 10° til 150°C over smeltepunktet for metallet og ved at nevnte elektrolytt stort sett bare består av fluoridsalter og ved at nevnte metall direkte reduseres til smeltet metall ved anoden.

36. Fremgangsmåte for elektro-deponering av aluminium under anvendelse av en elektrolyttisk celle som har en elektrisk strømkilde, en smeltet elektrolytt for å lede elektrisk strøm og en katode for deponering av aluminium, karakterisert ved at man som anode benytter en kombinasjon av en aluminiumforbindelse som inneholder oksygen i en tilstrekkelig mengde til å gi aluminium under elektrolysen og et reduserende middel i kontakt med nevnte forbindelse som er tilstede i en tilstrekkelig mengde til å reagere ved anoden og frembringe aluminium-metall ved katoden, hvor vektforholdet mellom nevnte aluminiumforbindelse uttrykt som AlgO^ og nevnte reduserende middel er minst ca..1,5 til 1, omsetter forbindelsen ved anoden, frembringer aluminium-metall ved katoden og samler opp aluminium ved katoden.

37• Fremgangsmåte ifølge krav 36, karakterisert ved at nevnte elektrolytt omfatter ioner valgt fra gruppen som består av klorider, fluorider og blandinger av disse og nevnte forbindelse som er i stand til å reagere ved anoden for å frembringe aluminium-ioner for reduksjon til aluminium ved katoden.

38. Fremgangsmåte ifølge krav 36, karakterisert ved at nevnte forbindelse velges fra gruppen som består av aluminium-oksyd, bauxit, leire og oksyder som inneholder aluminium.

39. Fremgangsmåte ifølge krav 36, karakterisert ved at temperaturen i elektrolytten ligger mellom smeltepunktet for aluminium og kokepunktet for væskene i cellen. hO.

Fremgangsmåte ifølge krav 36, 37» 38 eller 39»karakterisert ved at temperaturen i elektrolytten er mellom ca. 10° og 250°C over smeltepunktet for metallet og elektrolytten som inneholder bare fluorider. hl.

Fremgangsmåte ifølge krav 36, 37» 38 eller 39»karakterisert ved at nevnte reduserende middel før forkoksingen velges fra gruppen som består av et organisk materiale som frembringer karbon ved forkoksing.

42. Fremgangsmåte ifølge krav 36, 37 eller 39»karakterisert ved at nevnte aluminiumforbindelse som inneholder oksygen blandes ved nevnte reduserende middel i en mengde på 1,5 til 50 vektdeler Al^ O^ pr. del reduserende middel.

43• Fremgangsmåte ifølge krav 36, karakterisert ved at nevnte forbindelse og nevnte reduserende middel er godt blandet og stort sett i gjensidig kontakt.

44. Fremgangsmåte ifølge krav 36 eller 39»karakterisert ved at nevnte reduserende middel velges fra gruppen som består av -en karbonforbindelse eller karbon-celle, svovel, fosfor og arsenikk og at nevnte forbindelse velges fra gruppen som består av aluminium-oksyd, bauxit, og 1e ire.

45. Fremgangsmåte ifølge krav 36, karakterisert ved at nevnte reduserende middel nedsenkes i nevnte elektrolytt både ved en temperatur og i tilstrekkelig lang tid til å forkokse nevnte reduserende middel.

46. Fremgangsmåte ifølge krav 45»karakterisert ved at nevnte reduserende middel før forkoksingen velges fra gruppen som består av et organisk materiale som gir karbon ved forkoksing.

47» Fremgangsmåte ifølge krav 45, karakterisert ved at nevnte organiske materiale velges fra gruppen som består av tjære, kull, kullprodukter og naturlige eller syntetiske harpiksmaterialer.

48. Fremgangsmåte ifølge krav 36, karakterisert ved at nevnte elektrolytt stort sett bare fremstilles av fluoridsalter og nevnte forbindelse som er i stand til å reagere ved anoden for å frembringe aluminium-ioner for reduksjon til aluminium ved katoden og ved at temperaturen i elektrolytten er mellom 10° og 150°C over smeltepunktet for aluminium.

49. Fremgangsmåte ifølge krav 42, karakterisert ved at temperaturen i elektrolytten er mellom 10° til 150°C over smeltepunktet for metallet og at nevnte elektrolytt fremstilles stort sett bare av fluoridsalter <*> og nevnte forbindelse som er i stand til å reagere ved anoden for å frembringe aluminium-ioner for reduksjon til aluminium ved katoden.

50. Fremgangsmåte ifølge krav 36»karakterisert ved at den omfatter et porøst membran plassert slik i nevnte elektrolytt at nevnte forbindelse og nevnte reduserende middel holdes tilbake for reaksjon ved anoden.

51. Fremgangsmåte ifølge krav 36«karakterisert ved at den omfatter en elektrolytt som bare inneholder fluorid og nevnte reduserende middel som er i stand til å reagere ved anoden for å frembringe metall-ioner for reduksjon til metall ved katoden.

52. Fremgangsmåte -ifølge krav 48, karakterisert ved a"t nevnte temperatur er i området 700° til 800°C og metallforbindelsen er aluminiumoksyd.

53«" Fremgangsmåte for elektrodeponering av aluminium fra aluminiumklorid under anvendelse av en elektrolyttisk celle som har en strømkilde, en elektrolytt som inneholder aluminiumklorid for å lede elektrisk strøm og en katode for deponering av aluminium, karakterisert ved at man som anode benytter en kombinasjon av en aluminiumforbindelse som inneholder oksygen i en tilstrekkelig mengde til å gi aluminium under elektrolysen og et reduserende middel i kontakt med nevnte forbindelse hvor vektforholdet mellom nevnte aluminiumf orbindelse uttrykt som A^O^ og nevnte reduserende middel er minst ca. 1,5 til 1, elektrolyserer aluminium-ioner fra elektrolytten for å deponere aluminium ved katoden, og ved at man kontinuerlig fornyer aluminium-ionene som er elektrolysert ved å omsette aluminiumforbindelsen med det reduserende middel ved katoden.

54. Fremgangsmåte ifølge krav 53»karakterisert ved at nevnte aluminiumforbindelse er en aluminiumf orbindelse som inneholder oksygen som er i stand til å reagere med det reduserende middel ved anoden for å frembringe aluminium-ioner.

55. Fremgangsmåte ifølge krav 53»karakterisert ved at nevnte aluminiumforbindelse velges fra gruppen som består av aluminiumoksyd, bauxit og leire <*> "

56. Fremgangsmåte ifølge krav 53i 5^ eller 55»karakterisert ved at nevnte forhold er mel lom 1,5 til 50 vektdeler Al^ O^ pr. del reduserende middel.

57 • Fremgangsmåte ifølge krav 53» 5^-» 55 eller. 56» karakterisert ved at nevnte reduserende middel før forkoksing velges fra gruppen som består av et organisk materiale som gir karbon ved forkoksing.

58. Fremgangsmåte ifølge krav 57»karakterisert ved at nevnte organiske materiale velges fra gruppen som består av tjære, kull, kullprodukter og naturlige eller syntetiske harpiksmaterialer.

59«F remgangsmåte ifølge krav 53» 5^» 55 eller 5°, karakterisert _ved at nevnte aluminiumfor-bindelser og nevnte--reduserende, middel er godt blandet og stort sett i gjensidig kontakt.

60.. Fremgangsmåte ifølge krav 53»karakterisert ved at nevnte reduserende middel velges fra gruppen som består av en forbindelse som inneholder karbon eller karbon-celier, svovel, fosfor og arsenikk, nevnte aluminiumf orbindelse velges fra gruppen som består av aluminium-oksyd, bauxit og leire, og ved at nevnte aluminiumforbindelse og nevnte reduserende middel er godt blandet og stort sett i gjensidig kontakt.

61. Fremgangsmåte ifølge krav 53»karakterisert ved at nevnte reduserende middel nedsenkes i nevnte elektrolytt både ved en temperatur over tilstrekkelig lang tid til å forkokse nevnte reduserende middel.

62. Fremgangsmåte ifølge krav 6l, karakterisert ved at nevnte reduserende middel før forkoksingen velges fra gruppen som består av et organisk materiale som gir karbon ved forkoksing.

63. Fremgangsmåte ifølge krav 62, karakterisert ved at nevnte organiske materiale velges fra gruppen som består av tjære, kull, kullprodukter og naturlige eller syntetiske harpiksmaterialer. 6k.

Fremgangsmåte ifølge krav 25, 26 eller 27, karakterisert ved at nevnte aluminiumforbindelse og nevnte reduserende middel er godt blandet og stort sett i gjensidig kontakt. -

65. Fremgangsmåte ifølge krav 25, 26, 27 eller 28, karakterisert ved at et membran er plassert i kontakt med nevnte aluminiumforbindelse, stort sett for å hindre gjennomføring av uoppløste ioner gjennom nevnte'membran.

66. Fremgangsmåte ifølge krav 25, 26, 27 eller 29, karakterisert ved at nevnte membran inneholder nevnte aluminiumforbindelse for å danne en anode av dette.

67. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert ved at cellespenningen senkes ved at man har aluminiumklorid i elektrolyttbadet.

68. Fremgangsmåte ifølge krav 3.1, karakterisert ved at nevnte elektrolyttbad inneholder en blanding av stort s'étt NaAlCl^ .'

69. Elektrode for bruk som aluminiumkilde ved elek-tr otlepoher ing av aluminium, karakterisert ved at nevnte elektrode inneholder en blanding av et aluminiumholdig materiale som inneholder aluminiumoksyd og et reduserende middel i kontakt med nevnte aluminiumoksyd av nevnte aluminiumholdige materialer, og minst en metall-leder i kontakt med nevnte elektrode for å føre elektrisk strøm gjennom nevnte blanding, hvor nevnte leder er plassert inne i nevnte elektrode og strekker seg minst frem til enden av elektroden som skal nedsenkes i nevnte elektrolytt.

70. Elektrode ifølge krav 69»karakterisert ved at nevnte metall-leder er plassert i leng-deretningen som en sentral kjerne i nevnte elektrode.

71. Elektrode ifølge krav 69>karakterisert ved at nevnte metall-leder er en rekke par stenger som er plassert på tvers langs elektroden.

72. Elektrode ifølge krav 69>karakterisert ved at nevnte blanding foreligger i form av minst to nærliggende laminater, nevnte metall-leder foreligger i form av en plate plassert mellom nevnte laminater, slik at det dannes en enhet.

73. Elektrode ifølge krav 69, 70, 71 eller 72, karakterisert ved at forholdet mellom aluminiumoksyd i nevnte aluminiumholdige materiale og reduserende middel er mellom 1,5 og 50. <**> "

74. Elektrode ifølge krav 73»karakterisert ved at forholdet mellom aluminiumoksyd i nevnte aluminiumholdige materiale og nevnte reduserende middel er mellom 2,5 til 6,0.

75. Celle ifølge krav 2, 3 eller k, karakterisert ved at den inneholder en elektrode plassert mellom nevnte anode og katode, og nevnte elektrode er elektrisk kontakt med nevnte aluminiumforbindelse og nevnte reduserende middel for bipolar elektrolyse.

76. Celle ifølge krav 75>karakterisert ved at nevnte aluminiumoksydforbindelse er blandet med nevnte reduserende middel i en mengde på 1,5 til 50,0 vektdeler AlgO^ pr. del reduserende middel.

77» Celle ifølge krav 75»karakterisert ved at nevnte reduserende middel velges fra gruppen som bes"tår av karbon og en forbindelse som inneholder karbon eller karbon-celie, svovel, fosfor og arsenikk.

78. Celle ifølge krav 75, 76 eller 77, karakterisert ved at nevnte elektrolytt stort sett består av fluoridsalt, nevnte aluminiumforbindelse og ved at temperaturen i elektrolytten er mellom 700° og 800°C.

79» Celle ifølge krav 751karakterisert ved at nevnte reduserende middel er valgt fra gruppen som består av karbon og en karbonforbindelse eller karbon-celle, svovel, fosfor og arsenikk, nevnte aluminiumoksydforbindelse er godt blandet med nevnte reduserende middel i en mengde på fra 1,5 til 20 vektdeler A^O^ pr. del reduserende middel, og ved at nevnte elektrolytt stort sett bare består av fluoridsalt, nevnte aluminiumforbindelse, og er i stand til å reagere ved anoden for å frembringe aluminium-ioner for reduksjon til aluminium-metall ved katoden og ved at temperaturen i elektrolytten er mellom 700° og 800°C.

80. Celle ifølge krav 75»karakterisert ved at nevnte elektrode er belagt bare på en side med nevnte forbindelse og nevnte reduserende middel.

81. Celle ifølge krav 75»karakterisert ved at nevnte elektrode er plassert inne i et membran som inneholder nevnte forbindelse og nevnte reduserende middel som er i kontakt med nevnte forbindelse.

82. Celle ifølge krav 81, karakterisert ved at nevnte membran stort sett hindrer gjennomføring av uoppløslige, faste stoffer.

83. Fremgangsmåte ifølge krav 36, karakterisert ved at en elektrode plasseres mellom nevnte anode og katode, nevnte elektrode bringes i kontakt med nevnte aluminiumforbindelse og nevnte reduserende middel og ved at nevnte elektrode får anledning til å være bipolar under elek-trodeponeringen.

84. Fremgangsmåte ifølge krav 83, karakterisert ved at nevnte aluminiumoksydforbindelse er blandet med nevnte reduserende middel i en mengde på fra 1,5 til 50 vektdeler Al^ O^ pr._del reduserende middel.

85. Fremgangsmåte, ifølge krav 83»karakterisert ved at nevnte reduserende middel er valgt fra gruppen som består av en forbindelse som inneholder karbon eller karbon-celle, svovel, fosfor og arsenikk.

86. Fremgangsmåte ifølge krav 83, 84 eller 85»karakterisert ved at nevnte elektrolytt stort sett bare består av fluoridsalt, nevnte aluminiumforbindelse og er" i stand til å reagere ved anoden for å frembringe aluminium-ioner for reduksjon til aluminium-metall ved katoden og ved at temperaturen i elektrolytten er mellom 700O og 800°C.

87. Fremgangsmåte ifølge krav 84, karakterisert ved at nevnte reduserende middel velges fra gruppen som består av en karbonforbindelse eller karbon-celle, svovel, fosfor og arsenikk, nevnte aluminiumoksydforbindelse er blandet med nevnte reduserende middel i en mengde på fra 1,5 til 50 vektdeler Al^ O^ pr. del reduserende middel, nevnte elektrolytt er stort sett bare fluoridsalt, nevnte aluminiumforbindelse og er i stand til å reagere ved anoden for å frembringe aluminium-ioner for reduksjon til aluminium-metall ved katoden og ved at temperaturen i elektrolytten er mellom 700° og 800°C.

88. Fremgangsmåte ifølge krav 84, karakterisert ved at bare en side av elektroden belegges med nevnte forbindelse og nevnte reduserende middel.

89. Fremgangsmåte ifølge krav 83»karakterisert ved at nevnte elektrode plasseres inne i et membran som inneholder nevnte forbindelse og nevnte reduser ende middel som er i kontakt med nevnte forbindelse.

90. Fremgangsmåte ifølge krav 36, 39 og 48, karakterisert ved at det er en skrå overflate på overflaten av nevnte anode og en komplementært formet overflate på nevnte katode og ved at man på forhånd vel-ger en avstand mellom nevnte anodiske overflate og nevnte katodiske overflate.

91. Fremgangsmåte ifølge krav 90, karakterisert ved at nevnte avstand mellom nevnte komplementært formede overflate er opp til ca. mindre enn 6,25 cm.

92. Fremgangsmåte -ifølge krav 90, karakterisert ved at nevnte avstand er mellom 0,6 til 2,5 cm.

93» Fremgangsmåte ifølge krav 90, karakt e r i - s e" r t ved at nevnte skrå overflate har en vinkel til overflaten av nevnte bad på ca. 10° til 80°C.

94. Fremgangsmåte ifølge krav 90, karakterisert ved at temperaturen på nevnte katode-overflate som er nedsenket i nevnte elektrolytt holdes tilstrekkelig høy til å hindre at nevnte elektrolytt størkner på nevnte katode-overflate og derved opprettholder nevnte avstand.

95» Elektrolyttisk celle for elektro-deponering av aluminium, karakterisert ved at den omfatter en elektrode ifølge krav 1, nedsenket i et elektrolyttisk bad og ved at nevnte celle omfatter nevnte elektrode som en anode for å frembringe aluminium for deponeringen, hvor nevnte anode har minst en skrå overflate nedsenket i nevnte elektrolytt for å øke den anodiske overflate som er utsatt for erosjon, og ved at nevnte katode har minst en del av en katodisk overflate komplementært formet til nevnte skrå, anodiske overflate og hvor nevnte komplementært formede katodiske overflate og nevnte anodiske overflate er plassert i forhold til hverandre i en på forhånd bestemt nær avstand for i vesentlig grad å redusere energiforbruket ved nevnte deponering.

96. Celle ifølge krav 95>karakterisert ved at nevnte avstand mellom nevnte komplementært formede overflate er opp til mindre enn ca. 6,25 cm.

97» Celle ifølge krav 96, karakterisert ved at nevnte avstand er mellom 0,6 og 2,5 cm.

98. Celle ifølge krav 95» karakterisert ved at nevnte skrå overflate har en vinkel til overflaten av nevnte bad på fra 10° til 80°C.

99» Celle ifølge krav 95»karakterisert ved at nevnte skrå overflate har en vinkel som skrår nedover og innover.

100. Celle ifølge krav 95»karakterisert ved at en bunnoverflate av nevnte anode er skråttstilt i en vinkel i forhold til overflaten på nevnte bad og ved at bunnoverflaten av nevnte katode som vender mot nevnte anode er komplementært formet, i hvertfall på en del i forhold til nevnte bunnoverf late på anoden.'

101. Celle ifølge krav 95, 96, 97, 98, 99 eller 100, ka~ ra"kterisert ved at temperaturen i elektrolytten er mellom smeltepunktet for aluminium og kokepunktet for væskene i cellen.

102. Celle ifølge krav 95, 96, 97, 98, 99 eller 100, karakterisert ved at nevnte anode består av minst et indre plassert ledende materiale omgitt av anodisk materiale som inneholder aluminiumforbindelsen.

103. Celle ifølge krav 95, 96, 97, 98 eller 99, karakterisert ved at den inneholder en opp-samlingsbrønn for aluminium plassert under nevnte anode, hvor nevnte oppsamlingsbrønn har et hellende gulv under nevnte anode for å redusere dybden av aluminiumbassenget.

104. Celle ifølge krav 95, 96, 97, 98, 99 eller 100, karakterisert ved at en foring i nevnte celle utgjør en del av nevnte katode-overflate i kontakt med nevnte elektrolyttiske bad, hvor nevnte katode-overflate har en temperatur som ikke er mindre enn frysetemperaturen for nevnte bad, for derved å holde en på forhånd vakt, nær avstand.

105. Membran for bruk ved elektrodeponering av aluminium og som er i stand til å motstå den korroderende virkning av et elektrolyttisk bad som inneholder halogenidsalter, karakterisert ved at den omfatter et materiale valgt fra gruppen som består av karbonglass skum*" grafitt eller fast karbon, nitrider av bor, aluminium, silicium (deriblant oksynitrid), titan, hafnium, zirkonium og tantal; silicider av molybden, tantal og volfram; karbider av hafnium, tantal, niob, zirkonium, titan, silicium, bor og volfram; og borider av hafnium, tantal, zirkonium, niob, titan og sili^ c ium, hvor nevnte materiale har en gjennomgående porøsi-tet som er tilstrekkelig til at alle flytende materialer i nevnte elektrolytt kan passere gjennorn, deriblant ioniske forbindelser og oppløste faste stoffer, mens stort sett alle uoppløste, faste stoffer som utgjør urenheter støtes bort for å skape elektrisk strøm, og hvor membranet har en gjennomgående porestørrelse med en -tilstrekkelig liten diameter til å holde ute uoppløste'" partikler. "

106. Membranet ifølge krav 105, karakteris e" r t' ved at den nevnte gjennomgående porøsitet er mellom 1% til 97%° S den forbundne porestørrelse er mellom 1 mikron og 1 cm.

107. Membranet ifølge krav 105, karakterisert ved at membranet er fra 3> 1 til 50 mm tykt.

108. Membranet ifølge krav 105, karakterisert ved at membranet er mellom 3,1 og 12,5 mm tykt.

109» Membranet ifølge krav 105, karakterisert ved at nevnte gjennomgående porøsitet er mellom 30% og 70%.

110. Membranet ifølge krav 105, 107 eller 109, karakterisert ved at den forbundne pore-størrelse er mellom 1 mikron og 1 cm.