JPS5848635B2 - アルミニウムの電解製造法 - Google Patents
アルミニウムの電解製造法Info
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- JPS5848635B2 JPS5848635B2 JP12381377A JP12381377A JPS5848635B2 JP S5848635 B2 JPS5848635 B2 JP S5848635B2 JP 12381377 A JP12381377 A JP 12381377A JP 12381377 A JP12381377 A JP 12381377A JP S5848635 B2 JPS5848635 B2 JP S5848635B2
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- aluminum
- electrolytic
- molten
- electrolytic bath
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はアルミニウム塩化物を溶融塩電解して工業的に
有利にアルミニウムを製造する方法に関するものである
。
有利にアルミニウムを製造する方法に関するものである
。
従来、アルミニウムは工業的には酸化アルミニウム（ア
ルミナ）を溶融氷晶石を主体とする金属弗化物溶融塩電
解浴に溶解し、炭素を陽極として電解する所謂、ホール
・エルー法によって製造されている。
ルミナ）を溶融氷晶石を主体とする金属弗化物溶融塩電
解浴に溶解し、炭素を陽極として電解する所謂、ホール
・エルー法によって製造されている。
而し乍らホール・エルー法は原理的にアルミナの電解還
元に多量の電気エネルギーを必要とし、事実アルミニウ
ムを１トン製造するために要する電力、即ち電力原単位
は１４０００ＫＷｈ／ｔ或はそれ以上となるため、電気
エネルギー消費を低減し得るアルミニウムの製造技術の
開発が強く要請されていた。
元に多量の電気エネルギーを必要とし、事実アルミニウ
ムを１トン製造するために要する電力、即ち電力原単位
は１４０００ＫＷｈ／ｔ或はそれ以上となるため、電気
エネルギー消費を低減し得るアルミニウムの製造技術の
開発が強く要請されていた。
このホール・エルー法に代る有望な省電気エネルギー型
のアルミニウムの製造法としては、アルミニウム塩化物
をＮａ（Ｊ！ ，ＫＣＩＩなとのアルカリ金属塩化物溶
融塩浴に溶かして電解する塩化アルニウム電解法が知ら
れている。
のアルミニウムの製造法としては、アルミニウム塩化物
をＮａ（Ｊ！ ，ＫＣＩＩなとのアルカリ金属塩化物溶
融塩浴に溶かして電解する塩化アルニウム電解法が知ら
れている。
この塩化アルニウム溶融電解法は電解温度がホール・エ
ルー法に較べて約３００℃低い７００℃附近の温度で操
業ができること、また陽極反応が塩素生成反応であるた
め陽極に用いられる黒鉛電極が非消耗とな？ことなど、
幾多の利点を有するに拘らず、高温の塩化アルミニウム
及び生成塩素ガス等の取扱いが厄介なこと、更には適当
な耐浴材料が工業的に得られないことなどの理由で、長
い間工業的に利用されずに放置されてきた。
ルー法に較べて約３００℃低い７００℃附近の温度で操
業ができること、また陽極反応が塩素生成反応であるた
め陽極に用いられる黒鉛電極が非消耗とな？ことなど、
幾多の利点を有するに拘らず、高温の塩化アルミニウム
及び生成塩素ガス等の取扱いが厄介なこと、更には適当
な耐浴材料が工業的に得られないことなどの理由で、長
い間工業的に利用されずに放置されてきた。
然し近年になって米国アルコア社から例えば特公昭５２
−１５０４４号、特公昭５２−１５０４３号および特公
昭５２１５３６１号に示すように新しい電解装置と新し
い浴組戒の電解浴による塩化アルミニウム電解法（アル
コア法）が提案され、俄かに工業的に着目されるに至っ
た。
−１５０４４号、特公昭５２−１５０４３号および特公
昭５２１５３６１号に示すように新しい電解装置と新し
い浴組戒の電解浴による塩化アルミニウム電解法（アル
コア法）が提案され、俄かに工業的に着目されるに至っ
た。
このアルコア法は高濃度にＬｉｃｌを配合したＡｌＣｌ
３ −Ｌ ｉＣＪ’−Ｎａ（Ｊ’系の溶融塩電解浴を使
用し、耐火並びに耐浴性の優れた窒化物基体の耐火材料
で内張リした槽内に炭素（黒鉛）電極板を適当な間隙を
おいて積層に積みあげ水平二重電極を構成させた電解槽
を用いて浴温約７００℃、電極間距離１５鼎前後、電流
密度１Ａ／ｃＩＩＬ附近で電解することにより、塩素ガ
スを陽極面に生成させ、一方、溶融金属アルミニウムを
陰極面に生成させるものであって、陽極面に生戒した塩
素ガスの上昇に伴う揚力効果によって電解浴を極間の一
方向に流動させ、これによって陰極面に生成した金属ア
ル二頓ムの極間からの排除と極間に存在する電解浴中の
塩化アルミニウムの均一化を計ることにより電解操業の
安定化を計ると共にＡｌＣｌ３−ＮａＣｌ系電解浴成分
中に電気伝導度の高いＬｉｃｌを導入することによって
槽電圧の軽減を計ったものである。
３ −Ｌ ｉＣＪ’−Ｎａ（Ｊ’系の溶融塩電解浴を使
用し、耐火並びに耐浴性の優れた窒化物基体の耐火材料
で内張リした槽内に炭素（黒鉛）電極板を適当な間隙を
おいて積層に積みあげ水平二重電極を構成させた電解槽
を用いて浴温約７００℃、電極間距離１５鼎前後、電流
密度１Ａ／ｃＩＩＬ附近で電解することにより、塩素ガ
スを陽極面に生成させ、一方、溶融金属アルミニウムを
陰極面に生成させるものであって、陽極面に生戒した塩
素ガスの上昇に伴う揚力効果によって電解浴を極間の一
方向に流動させ、これによって陰極面に生成した金属ア
ル二頓ムの極間からの排除と極間に存在する電解浴中の
塩化アルミニウムの均一化を計ることにより電解操業の
安定化を計ると共にＡｌＣｌ３−ＮａＣｌ系電解浴成分
中に電気伝導度の高いＬｉｃｌを導入することによって
槽電圧の軽減を計ったものである。
而し乍ら、このＡｌＣｌ３ Ｌｉｃｌ ＮａＣｌ系電
解浴を用いた場合或いは従来のＡｌＣｌ３一ＮａＣｌ系
またはＡＩＣｌ３−ＫＣｌ系の電解浴を用いた場合の電
流効率はせいぜい約８５％程度であるため電力原単位の
向上には限界があり、従って工業的に一層有利な電解浴
の開発が望まれている。
解浴を用いた場合或いは従来のＡｌＣｌ３一ＮａＣｌ系
またはＡＩＣｌ３−ＫＣｌ系の電解浴を用いた場合の電
流効率はせいぜい約８５％程度であるため電力原単位の
向上には限界があり、従って工業的に一層有利な電解浴
の開発が望まれている。
発明者らは、特に電解浴組戒について種々研究の結果、
先にＡｌＣｌ３−ＮａＣｌ系の電解浴成分中に比較的大
量のＭｇＣｌ２またはＣａＣｌ２を含有せしめた場合に
は、９０％以上９５乃至９９％附近に及ぶ高電流効率を
もって塩化アルミニウムの電解を行ないうろことを明ら
かにした。
先にＡｌＣｌ３−ＮａＣｌ系の電解浴成分中に比較的大
量のＭｇＣｌ２またはＣａＣｌ２を含有せしめた場合に
は、９０％以上９５乃至９９％附近に及ぶ高電流効率を
もって塩化アルミニウムの電解を行ないうろことを明ら
かにした。
その後さらに研究を進めた結果、上記した電解浴に少量
の塩化バリウムを添加するときは陰極に生成したアル？
ニウムの陰極面からの流動排除を極めて円滑に、且つ速
やかに行いうろことを見出した。
の塩化バリウムを添加するときは陰極に生成したアル？
ニウムの陰極面からの流動排除を極めて円滑に、且つ速
やかに行いうろことを見出した。
即ち、積層二重電極を用いた塩化アルミニウムの電解に
おいては、陰極に生成した金属アルミニウムを可及的に
速やかに陰極面から排除することが安定的な高電流効率
操業を行なうための必須要件であるが、発明者らの実験
によればアルカリ土類金属塩化物のなかで、Ｂａ（Ｊ！
２はＭｇＣｌ２及びＣａＣｌ２のように電流効率向上の
効果は乏しいが、アルミニウムメタルの浴に対する界面
張力を減少させ、流動を助長する効果を有することが確
認された。
おいては、陰極に生成した金属アルミニウムを可及的に
速やかに陰極面から排除することが安定的な高電流効率
操業を行なうための必須要件であるが、発明者らの実験
によればアルカリ土類金属塩化物のなかで、Ｂａ（Ｊ！
２はＭｇＣｌ２及びＣａＣｌ２のように電流効率向上の
効果は乏しいが、アルミニウムメタルの浴に対する界面
張力を減少させ、流動を助長する効果を有することが確
認された。
よって、本発明は塩化アルミニウムを含む金属塩化物溶
融塩電解浴を複数個の水平又は傾斜電極を適宜の極間距
離を保って上下に、積層状に配設した電解槽中において
電解し、陽極面に塩素ガスを、また陰極面に溶融金属ア
ルミニウムを生成させ、陰極面に生成した溶融アルミニ
ウムを極面より流動排除し、電解槽底に沈降させて取得
する方法において、溶融塩電解浴としてＡｌ（Ｊ？３，
ＮａＣＡ ，Ｂ ａｃｊ？ ２ ｔ Ｃ ａｃｌ２及び
／又はＭｇＣｌ２からなる混合浴とし、それぞれの混合
量を以下に述べる範囲に規定することによって、安定し
た高電流効率を維持しつつ塩化アルニウムの電解による
アルニウム製造法を確立したものである。
融塩電解浴を複数個の水平又は傾斜電極を適宜の極間距
離を保って上下に、積層状に配設した電解槽中において
電解し、陽極面に塩素ガスを、また陰極面に溶融金属ア
ルミニウムを生成させ、陰極面に生成した溶融アルミニ
ウムを極面より流動排除し、電解槽底に沈降させて取得
する方法において、溶融塩電解浴としてＡｌ（Ｊ？３，
ＮａＣＡ ，Ｂ ａｃｊ？ ２ ｔ Ｃ ａｃｌ２及び
／又はＭｇＣｌ２からなる混合浴とし、それぞれの混合
量を以下に述べる範囲に規定することによって、安定し
た高電流効率を維持しつつ塩化アルニウムの電解による
アルニウム製造法を確立したものである。
本発明において、塩化アルミニウムに対する溶媒塩とし
て選ばれたＮａ（Ｊ！は電解浴の電気伝導度を向上させ
るものであり、８５〜１０重量％の範囲で使用される。
て選ばれたＮａ（Ｊ！は電解浴の電気伝導度を向上させ
るものであり、８５〜１０重量％の範囲で使用される。
また、ＢａＣｌ２の３〜１５重量％の添加はアルミニウ
ムの界面張力を減じ、極面からの流動排出を容易ならし
める効果をもたせるものであり、下限量以下ではその効
果は少なく、また上限量以上の添加は浴の密度を高め、
アルミニウムの沈降速度を低下させるので好ましくない
。
ムの界面張力を減じ、極面からの流動排出を容易ならし
める効果をもたせるものであり、下限量以下ではその効
果は少なく、また上限量以上の添加は浴の密度を高め、
アルミニウムの沈降速度を低下させるので好ましくない
。
次に、ＣａＣｌ２ ｓＭｇＣ＃２は何れも電解に際して
の電流効率向上に寄与するものであり、これらの塩は浴
中に１０〜６０重量％含有されることによって電流効率
向上の効果を発揮するものである。
の電流効率向上に寄与するものであり、これらの塩は浴
中に１０〜６０重量％含有されることによって電流効率
向上の効果を発揮するものである。
但し、ＣａＣｌ２は他の電解浴成分と二層に分離する性
質を有するので、３５重量％以下に留めることが望まし
い。
質を有するので、３５重量％以下に留めることが望まし
い。
最後に、浴中のＡｌＣｌ３濃度を余り大きくすると、浴
の電気伝導度が低下し、且つ浴の蒸気圧が過大となって
槽電圧の上昇と操炉の不安定を招く？でＡＩＣｌｌ３の
濃度は２〜１５重量％の範囲とした。
の電気伝導度が低下し、且つ浴の蒸気圧が過大となって
槽電圧の上昇と操炉の不安定を招く？でＡＩＣｌｌ３の
濃度は２〜１５重量％の範囲とした。
上記した本発明における電解浴を用いて塩化アルミニウ
ム電解の安定した操業が行なわれる電解条件は槽の形式
、容量等によって異なるが、一般的には浴温６８０〜７
８０℃、電流密度０．５〜２６０Ａ／ｃ／Ｌ１極間距離
１０〜２５關であって、この範囲内で電解を行なうこと
によって、ほぼ９０％以上の電流効率をもってアルミニ
ウムの電解製造を継続して行なうことができた。
ム電解の安定した操業が行なわれる電解条件は槽の形式
、容量等によって異なるが、一般的には浴温６８０〜７
８０℃、電流密度０．５〜２６０Ａ／ｃ／Ｌ１極間距離
１０〜２５關であって、この範囲内で電解を行なうこと
によって、ほぼ９０％以上の電流効率をもってアルミニ
ウムの電解製造を継続して行なうことができた。
電解は頂部原料供給口と塩素ガス排出口を、また底部に
メタル貯槽を有し、且つ、内部に黒鉛製の電極を配設し
た密閉型電解槽を用いて行われる。
メタル貯槽を有し、且つ、内部に黒鉛製の電極を配設し
た密閉型電解槽を用いて行われる。
なお、電極は適当な間隔をおいて平行に積み重ねられた
一対の黒鉛板からなるもの、又は３個以上の黒鉛板を上
下に、積層状に平行に並べて陽陰極の間に少なくとも一
個以上の中間二重電極を構成したものの何れでもよい。
一対の黒鉛板からなるもの、又は３個以上の黒鉛板を上
下に、積層状に平行に並べて陽陰極の間に少なくとも一
個以上の中間二重電極を構成したものの何れでもよい。
また電極はアルコア法にみられるように水平に配設した
ものを用いることもできるが、この種の電解法において
は比較的極間距離が小さく陰極面に生成するアルミニウ
ム量が増大すると極の短絡を招く恐れがあり、また塩素
との反応機会も増大するので、これを速やかに陰極面か
ら排除してやるために、浴中にＢａＣｌ２を添加すると
共に、板状電極を適度に傾斜させることが望ましい。
ものを用いることもできるが、この種の電解法において
は比較的極間距離が小さく陰極面に生成するアルミニウ
ム量が増大すると極の短絡を招く恐れがあり、また塩素
との反応機会も増大するので、これを速やかに陰極面か
ら排除してやるために、浴中にＢａＣｌ２を添加すると
共に、板状電極を適度に傾斜させることが望ましい。
この場合には電解浴は陰極面に生成した塩素ガスの上昇
に伴う揚力効果により傾斜上方に向って流動し、陰極上
面に生成したアルニウムは逆に傾斜下方に向って自重に
より降下排除されることになる。
に伴う揚力効果により傾斜上方に向って流動し、陰極上
面に生成したアルニウムは逆に傾斜下方に向って自重に
より降下排除されることになる。
なお電極の傾斜は水平との角度が１０〜４５° とする
ことが望ましく、傾斜角度が４５°を超えると、極間の
電解浴の流動が著し＜強＜なるため析出アルミニウムの
再酸化？起り却って電流効率が低下するので不利である
。
ことが望ましく、傾斜角度が４５°を超えると、極間の
電解浴の流動が著し＜強＜なるため析出アルミニウムの
再酸化？起り却って電流効率が低下するので不利である
。
次に、本発明の実施例を掲げる。
実施例 １
ＡＩＣ１３ １４．０重量％、ＮａＣｌ ５１．０重量
％、ＭｇＣｌ２２７。
％、ＭｇＣｌ２２７。
０重量％、ＢａＣｌ２８．Ｏ重量％の浴組成のＡｌＣｌ
３ ＮａＣｌ ＭｇＣｌ２ ＢａＣｌ２系混合溶融
塩を電解浴としてアルミナ質耐火材で内張した電解槽内
で水平となす角度が３０°の傾斜黒鉛電極板（有効反応
面６ ０ｇｍＸ ３ ３ｍｍ）を用いて極間距離を１４
ｉｍに保ち、浴温７５０℃、電流２０Ａ、電流密度ＩＡ
／ｃＩＩＬで４．５時間継続して電解した結果、２ ７
． ６ ｒのアルミニウムを得た。
３ ＮａＣｌ ＭｇＣｌ２ ＢａＣｌ２系混合溶融
塩を電解浴としてアルミナ質耐火材で内張した電解槽内
で水平となす角度が３０°の傾斜黒鉛電極板（有効反応
面６ ０ｇｍＸ ３ ３ｍｍ）を用いて極間距離を１４
ｉｍに保ち、浴温７５０℃、電流２０Ａ、電流密度ＩＡ
／ｃＩＩＬで４．５時間継続して電解した結果、２ ７
． ６ ｒのアルミニウムを得た。
このときの電流効率は９ｌ．２％であり、また槽電圧は
３．２４Ｖであった。
３．２４Ｖであった。
実施例 ２
ＡＩＣｌｌ３ ８．０重量％、ＮａＣｌ５．Ｏ重量％、
ＭｇＣｌ２２４．０重量％、ＣａＣｌ２ １ ３．０重
量％、ＢａＣｌ２ １ ０．０重量％の浴組成のＡＩＣ
ｌ３ −ＮａＣｌ−ＭｇＣｌ２ ＣａＣｌ２ Ｂａ
Ｃｌ２系混合溶融塩を電解浴として、実施例−１と同一
電解条件で電解を行なった結果２ ７． ７ ｆのアル
ニウムを得た。
ＭｇＣｌ２２４．０重量％、ＣａＣｌ２ １ ３．０重
量％、ＢａＣｌ２ １ ０．０重量％の浴組成のＡＩＣ
ｌ３ −ＮａＣｌ−ＭｇＣｌ２ ＣａＣｌ２ Ｂａ
Ｃｌ２系混合溶融塩を電解浴として、実施例−１と同一
電解条件で電解を行なった結果２ ７． ７ ｆのアル
ニウムを得た。
このときの電流効率は９１．７％であり、槽電圧は３．
２８Ｖであった。
２８Ｖであった。
実施例 ３
ＡＩＣｌ３９．０重量％、Ｎａ（Ｊ’ ５８．８重量
％、ＣａＣｌ２ ２ ５．２重量％、Ｂ ａｃｌ２ ７
． Ｏ重量％（Ｄ浴組成のＡｌＣｌ３−ＮａＣｌ−Ｃａ
Ｃｌ２−ＢａＣｌｚ系混合溶融塩を電解浴として実施例
−１と同一電解条件で電解を行なった結果、２７．４ｆ
ｔのアルミニウムを得た。
％、ＣａＣｌ２ ２ ５．２重量％、Ｂ ａｃｌ２ ７
． Ｏ重量％（Ｄ浴組成のＡｌＣｌ３−ＮａＣｌ−Ｃａ
Ｃｌ２−ＢａＣｌｚ系混合溶融塩を電解浴として実施例
−１と同一電解条件で電解を行なった結果、２７．４ｆ
ｔのアルミニウムを得た。
このときの電流効率は９０．７％、槽電圧は３．２３■
であった。
であった。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 塩化アルミニウムを含む金属塩化物溶融塩電解浴を
複数個の水平又は傾斜電極を適宜の極間距離を保って上
下に、積層状に配設した電解槽中において電解し、陽極
面に塩素ガスを、また陰極面に溶融金属アルニウムを生
成させ、陰極面に生成した溶融アルミニウムを電解槽底
に沈降させて取得する方法において、溶融塩電解浴をＡ
ＩＣｌ３２〜１５重量％、ＣａＣｌ２１０〜３５重量％
、ＢａＣｌ２３〜１５重量％及びＮａＣｌ ８５〜３５
重量％からなる混合組成とすることを特徴とするアルニ
ウムの電解製造法。 ２ 塩化アルミニウムを含む金属塩化物溶融塩電解浴を
複数個の水平又は傾斜電極を適宜の極間距離を保って上
下に、積層状に配設した電解槽中において電解し、陽極
面に塩素ガスを、また陰極面に溶融金属アルミニウムを
生成させ、陰極面に生成した溶融アルミニウムを電解槽
底に沈降させて取得する方法において、溶融塩電解浴を
ＡｌＣｌ３２〜１５重量％、ＭｇＣ１２１０〜６０重量
％、ＢａＣＡ！２３〜１ ５重量％、ＮａＣＡ８５〜１
０重量％からなる混合組成とすることを特徴とするアル
？ニウムの電解製造法。 ３ 塩化アルミニウムを含む金属塩化物溶融塩電解浴を
複数個の水平又は傾斜電極を適宜の極間距離を保つよう
にして上下に、積層状に配設した電解槽中において電解
し、陽極面に塩素ガスを、また陰極面に溶融金属アルミ
ニウムを生成させ、陰極面に生成した溶融アルミニウム
を電解槽底に沈降させて取得する方法において、溶融塩
電解浴をＡＩＣｌ３２〜１５重量％、ＭｇＣｌ２及びＣ
ａＣｌ２の両者合計１０〜６０重量％、ＢａＣｌ２３〜
１５重量％、ＮａＣｌ８５〜１０重量％からなる混合組
成とすることを特徴とするアルニウムの電解製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12381377A JPS5848635B2 (ja) | 1977-10-15 | 1977-10-15 | アルミニウムの電解製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12381377A JPS5848635B2 (ja) | 1977-10-15 | 1977-10-15 | アルミニウムの電解製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5456909A JPS5456909A (en) | 1979-05-08 |
| JPS5848635B2 true JPS5848635B2 (ja) | 1983-10-29 |
Family
ID=14869964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12381377A Expired JPS5848635B2 (ja) | 1977-10-15 | 1977-10-15 | アルミニウムの電解製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5848635B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0497742U (ja) * | 1991-07-31 | 1992-08-24 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102206833A (zh) * | 2010-03-31 | 2011-10-05 | 株式会社微酸性电解水研究所 | 一种电解方法及电解装置 |
-
1977
- 1977-10-15 JP JP12381377A patent/JPS5848635B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0497742U (ja) * | 1991-07-31 | 1992-08-24 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5456909A (en) | 1979-05-08 |
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