JPS581192B2 - アルミニウムヨウユウエンデンカイロノ キシヨウセイケイタンソデンキヨク - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は陽極を支持しているターミナルに浸蝕防止の
ための層を有するアルミニウム溶融塩電解炉の既焼成型
炭素電極に関するものである。

既焼成型炭素電極を陽極として用いる多極式アルミニウ
ム溶融塩電解炉は一般に導電端子を兼ねた鋼製棒材（以
後ターミナルと称する）によって炭素電極が懸垂されて
いる。

電解炉内に９５０〜１０００℃の電解浴をいれ、炭素電
極を陽極、炉底のアルミニウム金属を陰極として直流電
気を流すと、陽極に酸素、陰極にアルミニウムが電解生
成される。

炉底に生成したアルミニウムは適時取出し製品とされる
が、陽極に生成した酸素は陽極と反応し、このため電極
である炭素が消耗する。

この炭素の消耗量は陽極を通過せる電気量に比例してお
り、実際の電解炉の運転においては所定日数使用した後
に新しい電極と交換する。

第１図は電極が新規である場合の電解浴と電極との関係
を示す模式図である。

図において１は鋼製棒材即ちターミナル２により懸垂さ
れ、且つ電解浴３に接している既焼成型電極１、又４は
陰極である溶融アルミニウムである。

第２図は所定日数使用され交換直前の電極と電解浴との
関係を示す模式図である。

電極を使用しはじめた時は第１図に示す如く電極の上面
は電解浴の表面より十分に上部に位置しておりターミナ
ル部分が電解浴に接触する危険性は無い。

しかし使用日数が経過するにつれて前記の底面からの酸
化により陽極は次第に消耗する。

陽極と陰極との距離は常に一定の範囲に保つ必要があり
、陽極の位置は次第に低下せしめられる。

そしてターミナルの位置も逐時低下し、遂には電解浴に
接し、更に浴中に浸漬し、第２図に示す如くターミナル
の相当部分が電解浴中に存在するに至る。

電解浴内においてターミナルは電解酸化により例えば５
にて示される如く浸蝕される。

ターミナルが浸蝕されると鉄が電解浴内に溶出し、炉底
に折出し、製品アルミニウムの純度を低下せしめる。

従来はこのターミナル部の電解浴への浸蝕を防止するた
め、コークスとピッチとの混合物により第３図に示す如
くターミナルが陽極の消耗につれ低下した際に電解浴に
浸漬するおそれのある部分を覆っていた。

第３図において６はターミナルの浸蝕を防止するための
コークスとピッチとの混合物を示す。

ターミナル浸蝕防止材としては次の３条件を満足する事
が要求される。

（１）使用中において空気酸化に耐えること。

（２）使用終期まで電解酸化及び電解生成ガスによる酸
化および電解浴と反応しないこと。

（３）防止材自身が電解に際しても製品のアルミニウム
の純度を低下させる物質を含まないこと。

前述のコークスとピッチとの混合物は（３）と（２）の
一部の項は満たすが、炭素自体が易酸化性であるため（
１） ， （２）の項目を完全にはみたさず操業中にタ
ーミナル浸蝕が屡々発生している。

本発明は前記コークスとピッチとの混合物よりコークス
、ピッチ、アルミナ及び氷晶石との混合物がターミナル
浸蝕防止剤としてすぐれ、前記の防止剤として必要な３
要件をみたすことを解明した結果なされたものである。

即ちコークス、ピッチ、アルミナ及び氷晶石の混合物は
前記ターミナル浸蝕防止材としての３条件のうち（１）
， （２）に対してはアルミナ及び氷晶石の持つ耐酸化
性が有効に作用し、（３）に対してはコークス、ピッチ
、アルミナ及び氷晶石のいずれもアルミニウム製造の原
料又は副原料であってアルミニウムの純度を低下する心
配は全くない。

以上に示す事実にもとづき本発明者は陽極を支持してい
るターミナルの表面に、コークス、ピッチ、アルミナ及
び氷晶石よりなる組成物の層を有するアルミニウム溶融
塩電解炉の既焼成炭素電極を完成した。

前記組成物中のアルミナは電解浴への溶出速度が遅いα
化度の高い品質のものを使用するのが好ましい。

又アルミナと氷晶石については電解槽の炉底沈澱物が実
質的に同質物であり、この沈澱物を使用できる。

又この沈澱物の使用は産業廃棄物の処理方法としても有
効である。

更に組成物中において、コークス、アルミナ、氷晶石は
骨材として、ピッチはそれらの粘結剤としての機能をも
っている。

粘結剤としてのピッチは電解炉で使用中に炭素質電極よ
りの伝熱、高温のふん囲気ガス等により加熱され、軟化
過程、コークス化過程を経て焼結する。

軟化過程に於でピンチは骨材間の空隙に侵入するが、ピ
ッチの量が多すぎるとピッチが骨材を伴って流出するの
で組成物が保護層の形状を保てなくなり、少なすぎると
ピッチが骨材の空隙を完全に埋めることはできず、空隙
率が増加し保護層の機械的強度が低下する。

そしてピッチはコークス化過程で骨材として存在するコ
ークスとの間で架橋構造をつくりながら焼結する。

この場合骨材として存在するコークスが少い場合、十分
な架橋構造ができず、保護層の機械的強度が低くなり、
保護層が操業中に、き裂、はく離、脱落するおそれがあ
る。

又アルミナ、氷晶石は耐酸化にすぐれており、前述（１
）（２）の条件をみたすが、電解浴に接触すると、溶解
する。

したがって溶解しても陽極が電解浴に接触し始めてから
陽極が交換されるまで保護層が充分に耐蝕性を示すに足
る量アルミナと氷晶石が保護層中に存在することが必要
である。

そしてアルミナと氷晶石の割合は両者の平衡関係を勘案
してきめられる。

以上の理由により各成分が充分に効果を発揮しうる保護
層中の実用的な配合割合は重量％で、コークス３０〜６
０、ピッチ２０〜３０、アルミナ２０〜４０、氷晶石２
０〜４０の範囲である。

ターミナル部への該組成物の保護層を形成せしめる方法
は公知の方法、例えば各組成が均一になるように混合し
、次に所要箇所に塗布する方法、あるいはターミナル部
周囲をアルミニウム板で囲み、ターミナル部外周面と、
アルミニウム板との間隙に該組成物を密に充てんする方
法等がとられる。

次に実施例比較例により本発明陽極の効果を証明する。

実施例 １ 下記の条件で保護材である下記組成物の層をターミナル
部に形成せしめ１５０ＫＡ既焼成型アルミニウム電解炉
において６ケ月間操業した。

フラワリー アルミナ ２０重量％ 氷晶石 ２０ 〃 コークス ４０ 〃 ピンチ ２０ 〃 結果は表に示す。

実施例 ２ アルミニウム電解炉の炉底に蓄積したα化度の高いアル
ミナと氷晶石を主成分とする沈澱物を使用して次に示す
組成物を作成し、１５０ＫＡ既焼成型アルミニウム電解
炉において実施例１と同様に試験を行った。

沈澱物（氷晶石４４．５％，Ｃａ及びＡｌの弗化物８．
３％，α化度の高いアルミナ４７．２％）５０重量％ コークス ３０ 〃 ピンチ ２０ 〃 結果は表に示す。

従来例（比較例） １５０ＫＡ既焼成型アルミニウム電解炉においてターミ
ナルをコークス８０重量％、ピッチ２０重量％の混合物
で被覆し実施例１と同様に試験を行った。

結果は表に示す。

表の数値は試験完了后のターミナル表面に溶損の発生が
見られるものを肉眼検出して、その発生率を示したもの
であり、従来法に比して本発明の効果は顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は電極を使用し始めた時の電解浴と電極との位置
関係を示す模式図。 第２図は電極更新の直前の電解浴と電極及びターミナル
の位置関係を示す模式図。 第３図はターミナルに保護層を有する既焼成型電極。 １・・・・・・炭素陽極、２・・・・・・ターミナル、
３・・・・・・電解浴、６・・・・・・浸蝕防止のため
の混合物。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 陽極を支持している鋼製ターミナルの表面に、コー
   クス、ピッチ、アルミナ及び氷晶石よりなる組成物の保
   護層を有するアルミニウム溶融塩電解炉の既焼成型炭素
   電極。