PL45695B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest elektroliza tlen¬ ku glinowego w stopionej kapieli, a szczególnie kapiel elektrolityczna do wytwarzania alumi¬ nium przez elektrolize tlenku glinowego.Znane jest wytwarzanie aluminium przez elektrolize tlenku glinowego, rozpuszczonego w kapieli podwójnego fluorku glinowo-sodowe¬ go A1F3, 3 NaF, zwanego kriolitem sodowym.Elektrolize te przeprowadza sie na ogól w tem¬ peraturze miedzy 930°C i 1000°C, a zwykle w temperaturze okolo 950°C.Znany jest równiez fakt, ze zuzycie mocy elektrycznej do wytwarzania aluminium jest nadzwyczaj duze, wyzsze od 16000 kWh na to¬ ne 1 aluminium, a zwykle okolo 17000 kWh. Spa¬ dek napiecia wskutek zjawiska Joule'a w kilku centymetrach kapieli, dzielacych anode od ka¬ tody, stanowi znaczna czesc napiecia roboczego przylozonego do normalnej komory i latwo mozna obliczyc, ze dla napiecia roboczego, wy¬ noszacego przecietnie 4,7 Volt, spadek napiecia wskutek opornosci kapieli wynosi od 1,7 do 2,2 Volt, to znaczy 36 — 46 %. Wynika wiec wprost, ze sprawa pierwszorzednej wagi byloby zmniej¬ szenie opornosci tej kapieli bez oslabienia jed¬ nakze innych czynników majacych wplyw na bieg elektrolizy tlenku glinowego w celu otrzy¬ mania aluminium.Przedmiotem wynalazku jest elektroliza tlen¬ ku glinowego rozpuszczonego w kapieli skla¬ dajacej sie z trzech stopiowych produktów stalych, kryolitu sodowego, litowego i potaso¬ wego.Badana umozliwily ustalenie z jednoj strony wykresu potrójnego cialo stale — ciecz dla mie¬ szanin trzech kryolitów: sodowego, litowego i potasowego, to znaczy: kryolitu sodowego czyli podwójnego fluorku glinowego i sodowe¬ go o wzorze AlF3-3 NaF, kryolitu litowego czyli podwójnego fluorku glinowego i litowego o wzorze: A1F3 • 3 LiF i kryolitu potasowego czyli podwójnego fluorku glinowego i potaso-we£o o wzorze A1F3 • 3 KF Wykres ten przed- stiw&ny* na frstmfcci odM&ctSL Si£ tfm, ze trzy * kryolity twor'za^ w; ^wolnym stóiunku roztwo¬ ry stale bez ol|reitóq%o\#lttaau. Wymieniony trójskladnikowa wykres temperatur krzepnie¬ cia i temperatur topnienia jest w rzeczywisto¬ sci utworzony przez pojedyncza ciagla po¬ wierzchnie przedstawiajaca minimum tempera¬ tury topnienia wynoszacej 655°C* odpowiadaja cej nastepujacemu skladowi: kryolit litowy¦'-«* 60%, kryolit sodowy 20% i kryolit potasowy 20 %. Mozliwe jest stosowanie kapieli do elek¬ trolizy tlenku. gUnowego z kazdej mieszaniny wymienionycii Mtfry^k^w, licz, p*d! wartaak^erti nie szkodzenia innym czynnikom odgrywaja¬ cym role w trakcie tej eletetftolifcy, \tj roAmsjt- czalnosci glinu" w kapieli i stal)ifirtócf funkcjo¬ nowania elektrolizy, która wymaga stosowania peratury topnienia. Z drugiej strony zostalo "stwierdzone, ze stosowanie takich kapieli nie tjiko nie- przeszkadza w niczym wymienionym innym czynnikom, lecz jeszcze je polepsza, o ite skHrtikJtipieti odpowiada nastepujacemu zestawowi: kryolit litowy 17,5% w stosunku wagowym potasowy 5 „ sodowy: w ilosci dopeLnia-jacej do 100% Przewodnictwo elektryczne takich kapieli za¬ wierajacych w roztworze kitka procent tlenku glinowego, na przyklad od 5 do 10%, w tempe¬ raturze okolo 950°C jest wieksze o kilkadziesiat procent (40 — 50%) od przewodnictwa czystego kryolitu sodowego, zawierajacego rozpuszczona taka sama ilosc tlenku glinowego w tej samej temperaturze. Tak samo jak w przypadku czy¬ stego kryolitu sodowego, obecnosc tlenku gli¬ nowego rozpuszczonego w elektrolitycznych ka¬ pielach wedlug wynalazku powoduje obnizenie temperatury krzepniecia tych kapieli.Wedlug najkorzystniejszego sposobu realizo¬ wania wynalazku, przy zastosowaniu wyzej wspomnianej kapieli elektrolitycznej, otrzymu¬ je sie elektrycznie aluminium w temperaturze 900°C lub wyzszej przy maksymalnym stezeniu tlenku glinowego w kapieli zlozonej z trzech kryolitów, wynoszacym od 5 do 10%, a zwlasz¬ cza 7,5%.W tych warunkach roboczych mozna otrzy¬ mywac, w porównaniu do procesu elektrolizy pt£y zastosowaniu kapieli z kryolitu sodowego, zasadnicze polepszenie, polegajace na zmniej¬ szeniu napiecia roboczego komór o okolo 3 % a nawet wiecej oraz na zwiekszeniu sprawnosci mocy, czyli kilowatgodzin na tone aluminium powyzej 7%, która moze przekraczac nawet 10%.. : Przyklad. Dwie komory elektrolityczne, przez któfe przeplywa taki sam prad i które sa c4a*lugiwa»# przez tych samych pracowników, zawieraly nastepujace kapiele: pierwsza porównawcza — z kryolitu sodowego A1F-3 NaF, druga wedlug wynalazku z: ki?o&teIfcfc^ 15% wagowych „ potasowego AlF3-LlF 5% wagowych . ¦ #f sqdojNe§Qf A1F3• NaF 80% wagowych Próba porowfoaweza trwala 90 dni, podczas których przecietnie prad przeplywajacy przez ofo» komórki wya»aiA 2A£0fe anapegów.Otrzymano nastepujace wyniki: komora porównawcza komora w-g wynalazku "- *-"¦ ; srednie- napiecie 5 Volt na zaciskach komory 4,7 Volt zuzycie kilowato- 322 200 godziny 299 160 kg aluminium zuz^tfc ~kilowato- godz^ny 17,630 na 1 tone 15 680 aluminium srednia temperatura 960° kapieli 930° Elektrolityczna komora zawierajaca kapiel wedlug wynalazku daje w porównaniu z komo¬ ra porównawcza nastepujace korzysci: srednie napiecie na zaciskach komory 0.3 - = 6% o zuzycie kilowatogodzin na 1 tone aluminium 1950 . = 11,6% 17630 PL

Claims (1)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania aluminium przez elek¬ trolize stopionego tlenku glinowego, zna¬ mienny tym, ze tlenek glinowy rozpuszcza sie w kapieli kryolitowej, skladajacej sie z mieszalny kryolitu SDdowego kryolitu litowego (A1FS * IiF) i kryolitu po-tasowego (A1F3 • 3 KF) w celu polepszenia rozpuszczalnosci glinu w kapieli i stabilno¬ sci przebiegu elektrolizy. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze kapiel kryolitowa dobiera isie tak, aby za¬ wierala 17,5% wagowych kryolitu litowego, 5% wagowych kryolitu potasowego, reszta kryolitu sodowego. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze rozpuszcza sie w kapieli kryolitowej 10% wagowych tlenku glinowego, najlepiej okolo 7,5o/o. L Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze elektrolize stopionego tlenku glinowego przeprowadza sie w temperaturze 900°C luib wyzej. Pechiney Compagniede Produits Ch imiau e s et Electrometallurgiaues Zastepca: mgr Józef Kaminski rzecznik patentowy. Kryollt Utopii 760° C (krycLit potasowa 1010* C 206. RSW „Prasa", Kielce. PL