Способ получения алюминия

 

Использование получение алюминия методом электролиза водных растворов Цель изобретения - повышение эффективности способа Способ осуществляется в две параллельно идущие стадии восстановление водорода на катоде, находящемся в алюминатном растворе, и восстановление алюминия на катоде, находящемся в химически нейтральной и неэлектропроводной жидкости, контактирующей с раствором, с диффузией ионов алюминия к катоду под действием силы движущегося магнитного поля 1 ил

(19) ЕЦ (11) (5Ц 5 С 25 С 1 О

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5056288/02 (22) 24.0792 (46) 15.1093 Бюл. Ne 37-38 (76) Копытов Геннадий Григорьевич (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ (S7) Использование: получение алюминия методом электролиза водных растворов. Цель изобретения — повышение эффективности способа Способ

1 в 1! осуществляется в две параллельно идущие стадии. восстановление водорода на катоде, находящемся в алюминатном растворе, и восстановление алюминия на катоде, находящемся в химически нейтральной и неэпектропроводной жидкости, контактирующей с раствором, с диффузией ионов алюминия к катоду под действием силы движущегося магнитного поля 1 ил.

ЬЭ (Р

CO

Ch

ЬЭ

2001162

10

1 ("

2 (.) ;с Г: л..)

35

5(J!

) !и(;р(1!)ние относится к гидрометал. t F, (Lt(«»t ):ti0 f быть использовано д((я пол,ci«lя ал(оминия электролитическим Г)ок1 i!3 раствора глиноземного произ,. 1!)Л.

Из(); -.тан способ получения металлов, ! „.! и pit;t:. p кадмия электрол итичес ким выде((а. е ) из раствора в элакгролизере с ,(юс(1(лися катодами. В про(,ассе элек. . сл .((Д В1й ()СажДаа)СЯ «а Ка(ОДаХ В ВИ

:галлов (рыхлого осадка), .!.(.; .ски самопроизвольно спадаюЫ, ft КОТОРОМ (1Мас) ГСЯ ОтВЕР» rl I;CP;t )ДИЧЕСКОГО СПУСКЛ Р:)С(BÎP3 И с .;; (; t 3 i! с 0 (5 К а ) (М И Я, . 1,-, .-.t t-(((Bi,æB сгн)соб злак 1), и(иче,:...; f;)»,÷Р((ил ал(омин(1я из BO)ti!i рас:.()1) (! С(0 солаи, В данном r,ft()ãîf)å на

K3Tî(, p3" положенный на дни(ца 33нны, вводя f электропроводноа органи (еское соадинг:ниа, защищаю(цее осаждаемый алюОт воды, 3 выше ванну заполняют

) ак(1)0ilL)Toft насыщенного раствора сульJ,I);i аit o;" (; ия. В качестве д(1афрагtlhi меж! iIF tLI (1(!It t(! ЬЗЧ(ОТ С/)С 1 с)(!(1Л il!cl. В .",,:Сцапал Зяактролиэа ti3 Ка) Ода ВЫдЕЛяЕтСя («:, 10;)ОД «33t c!FILI!tv», I1c tîñT3TI ом гпо.оба 5tB;5tc)(; то, что !. ОД(()()jan (t!,I,r(« I : ÅòÑ B f!3 ОДНОМ К Л; ОДЕ С 3(1!0с .с (:, М (,1 Э О!Л 0h(ÄÎ. )а l! 110 30(101) ) Лсз (lдат Г (Р !0 МРIL3;! tip(ti(, Ссу (сыд(. ЛР((И(!

«.;t, 3(! с (аг поляризац()и, (О делает спас б 11злозффактивным и невоз(1ожны(л (!ри полу (ении алюминия из нанагыщенного алюминатного раствора глиноземного производства.

Целью изобретения является повышеitие эффективности способа в широком диапазоне концентраций водных p30(Bnpos.

Указанная цель достигается теtt. что электролитический процесс ведут в специальном электролизаре. аналогис((ом известному. с выделением водорода и восстановлением алюминия ti, I отдельных катодах. При этом процесс осуществляют с одновременным воздействием магнитного поля, Bhtgen5я водород на катоде, располо>кенном в водном растворе, а восстановление алюминия ведут на катоде. расположенном не только в неводной химически инертной для него жидкости, но и в неэлектропроводной.

На чертеже дан общий (принципиальный) вид электролизера для осуществления предлагаемого способа.

3лектролизер состоит из источника 1 магнитного поля (соленоида), закрепленного на внутренней (осевой) части 2 магнитопровода, имеющего также наружную часть

3. образующие межполюсный кольцевой зав котором неподвижно установлена электролитическая магнитопроницаамая ванна 4 с электродами 5, 6, 7 (при:1(м электроды 5 и 7 соединены между собой), подключенными к источнику постоянного тока через проводники 8, 9, floKphlтые изоляцией и экранировкой (электрод 5, играющий роль катода, выпол(låí ltз отдельных плоских колец, соединен(!ых мРжду собой).

Весь магниTопровод, сÎс)oÿùittfl из частей

2, 3, и соленоид 1 устанавливаются с возможносгhto в1)ащения от((осигально ванны

4. Ко((е-ii О, возможны Ll дру(иа варианты конструкции, t!;If)ptlмар, г ()ра(ца((ие(л только однсf0 соленоиды 1 при Iè.(,0ti;.)ижноM маг((и(спровода, 3 также с испо !(,.-.(н)анием

Doc T05t B t i I I). )лаг! и топ (с(арх(10 ..;! t ьь(, разра() От Bt! It (I t(ft урал ьс ком ф ил иB "IB )111 (, а (цего

СССР).

СНOcoб «существляагся гладую(цим образом. В ванну 1до уровня, ухаBr)!(!toto ToH кой (;и ошIIÎи линией (i-lаж„.,у YО((цàMu зпекT1)ît)3 5 и кольцевым элакт(л)дом 7), заlll1ВаЕ((;5l с(, ((ОМИнсзтнt.lа1 Рас Т 01) а СВЕРХ него зал«в (е) ся гидрофоб((ая жидкость (на(!Р(1К10Р, ИЗ Раз()ЯДа ОРГЛН(1с(РСКИХ СОЕДИНЕIIL1L1 у(ЛОВОдорОД! (, Эсiitt p! (, Л (! ЬДОГИДЬ(И

Т. П.), KD I 01)ñ! 5(сс(0 с(Ж! (сЭ бь! Т Ь (:) ): t t ()Of) PO ! Г)д! ()й >3)()м !!Одаа)с., гсто ); Р:(.1 TOK(aeрЕЗ Г КОЛI, (Лсци! Кос()ак Г! I, () ГО1)ЫР На чар (а+ а !".",к t, tl(!!) (;! Го) «нп(, j 1, и вся (,t!,1t?(13 fI1)Ltfi()$иГс, ; (!tt (.P;t t i t;\ Р Лк)(.Р, ((одаатся (ок нл злак(1)() . (5, t) .с. 13 разультате э)о! о. под дейстииам .)лcr .) р «.аского поля, ионы водорода дш!жуг 5 Y сагке— катоду 7, г! Ионы кислорода к (Оду 6, где образу(отся газы (на (!((ОдР 6 м «((ат образоваться окисал металла, асг!и он металлический), поднимающиеся )верх и

tJg1)il 5t tc Ul(lB051 (1 3 B3H !it l 1. Га.": (I t Oi yT и роизВОДИТЬ г;аРЛ(лЕШИВ3НИЕ Ра.ТВСР3 С НЕйтральной жидKocть(о. цля устранения этого

if3 граница их рэздела может Г. ь установЛЕН3 ПОРИСтав Д(13фРаГ(Ла (B ЭтоМ СЛУЧаЕ жидкОс1ь мо)с(Р! б(ять и и(. ((1„ Ц)офобной}.

Г10д $(LFCTi llBF! Элвктрис!ССКОГО ТОКа На КаТО де 7 евозмож (о выделение ал(О. 11ния, т,к, он обладает большим элактрссприцательным потенциалом по сравнению с водородом, который полностью "оккупирует" вс!о поверхность к:-пода 7.

Движа((ие (ди.рфузия) ионов ал(о(линия к катоду 5 происходит под де(1ствиегл силы

Лоренца, равной F =- (1 V В, Гда (1 заРЯД L10I(3l

V - линейная скорость д,(жания 1лагнитного поля относительно ионов (или наоборот);

В маГн(lтная индукция поля, Эта сила будег действовать и на ионы водорода, но в 3 раза слабее. чBF»I3 ионы

2001162

40 менным воздействием магнитного поля, выделение водорода ведут на катоде. расположенном в водном растворе, а восстановление алюминия - на катоде, расположенном в неэлектропроводной жидкости.

50 алюминия, т.к, заряд последнего в 3 раза больше. К тому же силу электрического поля можно сделать большей, чем магнитного.

При этом на ионы алюминия не будет действовать сила электрического поля, ввиду поляризации катода 7. Поэтому ионы алюминия будут двигаться к катоду 5, проходя через сетку — катод 7. В результате на катоде

5 будет выделяться алюминий в виде кристаллического осадка. Чтобы не происходило химического разложения выделившегося алюминия, катод 5 находится в химически нейтральной и неэлектропроводной жидкости (обычно все, неэлектропроводные жидкости безводные и химически нейтральные к алюминию), в которой движение ионов алюминия к катоду 5 будет происходить под действием силы л агнитного поля. При этом ионы водорода будут концентрироваться на сетке — катоде 7, нейтрализуя его для ионов алюминия.

В принципе возможно нахождение катода 5 и в нижней части ванны 4. Но в этом случае нейтральная жидкость должна иметь удельный вес больший, чем у алюминатного раствора.

По мере осаждения алюминия на катоде

5, производится отклю«cIIèå электролиэера и съем осадка. В процессе работы происходит постоянное обновление раствора в ванне 4 (иэ нижней части он отводится, концентрированный по щелочи, а в верхнюю часть, ниже Kàòîäÿ 7. подводится свежий) через специаль-ые патрубки (не указаны).

Напряжение электролиза, необходимое для извлечения алюминия, равное приблизительно 4 в, может быть легко достигнуто согласно формулы: LI =- V В I, где V скорость движения магнитного поля относительно раствора;  — магнитная индукция между полюсами 2, 3; I — расстояние между электродами 5, 6. Напримср, при величине магФормула изобретения спОсОБ пОлучения Алкппи11ия электролитическим методом из водного раствора, включающий выделение водорода и восстановление алюминия, отличающийся тем, что процесс осуществляют с одновре5

30 нитной индукции, равной 0,6 тл и расстоянии I — 0,15 м, скорость вращения магнитной системы при среднем диаметре межполюсного зазора 0,25 м, должна быть, приблизительно, 2700 об/мин.

Предлагаемый способ получения алюминия при сложности электролизера имеет ряд преимуществ по сравнению с известным способом, повсеместно применяемым.

Это отсутствие выделения вредных газов, низ эя температура процесса (ниже 100 С, вплоть до температуры окружающей среды), значительное упрощение технологии глиноземного производства. Само по себе производство глинозема для получения алюминия будет не нужно. Необходимо будет лишь получать алюминатный раствор, выщелочив боксит с получением ионов алюминия. В результате отпадает надобность в очень громоздких и сложных переделах декомпозиции алюл1инатного раствора и кальцинации гидроксида алюминия. Кроме того, отпадает надобность в упаривании маточного раствора, т.к. отпадает надобность в разбавлении выщелоченной пульпы перед декомпозицией, При этом процесс сгущения л1ожет быть заменен фильтрацией (на

Богословском алюминиевом заводе были получены прекрас ые результаты при фильтрации различных растворов и пульп при испытании Нутч-фильтра итальянского производства).

Все эти преимущества с лихвой компенсируют единственный недостаток способа— усложнение конструкции электролизера, осуществляющего предлагаемый способ, а также, вероятно, больший расход электроэнергии при электролизе. (56) Авторское свидетельство СССР

N. 38327 кл. С 25 С 1/02, 1934.

2001162

Составитель И.Девнина

Редактор M,Ñàìåðõàíîâà Техред М.Моргентал Корректор Е.Папп

Заказ 3115

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101