Электролитический способ получения алюминия
Использование получение алюминия методом электролиза водных растворов Цель изобретения - повышение эффективности способа в широком диапазоне концентраций растворов Способ осуществляется воздействием на водный раствор, содержащий ионы алюминия, перекрещивающимися электрическим и магнитным полями, путем разделения ионов алюминия и водорода друг от друга магнитной силой Лоренца и последующим их восстановлением на отдельных Ксподах При этом катод для восстановления алюминия погружен в электролит , являющийся неводным и химически инертным для алюминия, залитый поверх рабочего раствора содержащий положительный ион (ионы) с более электроотрицательным потенциалом, чем у алюминия 4 ил.
(в) КЦ (и) 2001163 1 (51) 5 С25С1 О2 С22В21 00
Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам
" t:<- ж.наг.
К ПАТЕНТУ (21) 5057353/02 (22) 31.07.92 (46) 15.10.93 Бюп Nv 37 — 38 (75) Колышков Г.Г„Свинин ПА. (73) Копытов Геннадий Григорьевич (54) ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ (57) Использование: получение алюминия методом электролиза водных растворов. Цель изобретения — повышение эффективности способа в широком диапазоне концентраций растворов. Способ осуществляется воздействием на водный раствор, содержащий ионы алюминия, перекрещивающимися электрическим и магнитным полями. путем разделения ионов алюминия и водорода друг от друга магнитной силой Лоренца и последующим их восстановлением на о дельных катодах При этом катод для восстановления алюминия погружен в электролит, являющийся неводным и химически инертным для алюминия. залитый поверх рабочего раствора. содержащий положительный ион (ионы) с более электроотрицательным потенциалом, чем у алюминия. 4 ил
2001163
15
2() 2.) 35
55
113 .бре(ение относится к гидроглеталлур-! ((и и мажет бы)ь использовано для иэлече(
t(f,((((«,(<дс:тва !
»13всзс(ен способ получения алю1линия э ipKl pv/In30M расплавленного оксида алюми< <я (rf!!<)to:«M«a) в криолите. При этом в нижи час(и электролиэера (на катоде)
-«<с(.i; t/)f.d«I!;!eTcя алюминий, а в верхней ча1 t(d -!.")Де ОГ1(11азуется кислород, соединяю(цийся с углеродом аноца с образованием ((/I8Kислого газо.
Недсcf.-()KOì способа является та, что в
Ор.)цессе эле; !ролиза выделяются фтор и ()Оf< <(<(((1Р: (<, fl
1 н c I I o c . о б эл . T ð î» n i и еского .,, (/ « О; (; <(1-<е;кое (;Г)(эдинение, защищающее ()со.кдое(LILI d/I)0MLIIII(L< оТ воды, а в(,(((/е вон3 ". ", О /I H Я Io т н 3 с !.! щ е и I < ы M P о с т в 0 9 О )л { лектрo/l(ITQM) сульфата алюми)<ия. В качес)PP диэ<1)ра(мы ме«кду ними используют слой онилина. В процессе электролиза на ка-оде вь(деляются водород и ал)оминий. ! 10дс)сто/ко(л способа Является то, что д»; )д I ыд- ляе Гся на Одном кл(сд(с алю,.;,. (;-;.;-1,1(l)n этом выделение водорода идет б )лее активно, t<ешая процессу элекгролиза алюминия, 3а счет поляри 3;IöLIL<, что делает способ малоэффективнь!(л и невозможным при получении алюминия из низкоконцентрированных растворов, например, алюминатного раствора глиноземного производства. Целью изобретения является расширение сферы применения электролиза алюминия иэ водных растворов, т.е. повышение его эффективности в широком диапазоне концентраций растворов, содержащих ионы алюминия. Цель достигается тем, что процесс выделения алюминия осуществляют из водного раствора (алюминатного, сульфата или хлоридо алюминия) при воздействии на него перекрещивающихся элекгричсскаго и магнитного полей. При этом сначала разделяюг ионы водорода и алюминия действием магнитного поля, а затем восста!(»вливают алюминий и водород на раздельных катодах. При этом катод для алю<ли)<ия распonaгают в неводном химически инертном для алюминия электролите, содержащем положительный ион (ионы) с более электроотрицательным потенциалом, чем у алюминия. на фиг.1 дан электролизер, E)L".f, сбоку; и. фиг.2 — то же, вид спереди; на фиг,3 и 4— предлагаемые траектории ионов водо родо и алюминия в химически инертного д)я 1следнего растворе, Электролизер для осуществлен<1; данного способа состоит из tat
Снаружи ванны 1 vcT»I(ot) и ftI1/) разноименных пол!Оса 6, 7 мгнtf!;Tл. Электрод 3 состоит И3 пластин, СОЕди
Зле)ктрадами 3, 4 уст <)павле«л пс)()истая Ttpрегародко (), Способ ocy(<(О(; Tf)nile Tr(! с/)(Дч<0(ц(л(<1 О бP»30t В I tI. ð, о/))0(ли((<)т)
I)0cf .3 фи/(((р;<цlil1 лы(це/(о (!<<< ." .бакси(о) ай ПУ/!Ь(!),/), О С:(;()Р : Ifof0, HOДРУ! /Ю СTT)))OIIV перегарс)дк 1 ((,:)ал!<во с. Органический ! 1»Ct ва)), СО/(Г t)+(а((((1(1 Г(((ЛО>К««)ет" С
II0cT0 РэствОРс)в I«l«(II<»to f к ним Д (((.(I(Ll(. О ГО(1цательные L10)tt«I будут двигл! ьс:! K )лек(роду 4 (а(<аду), о пало>кительные, .;: .де всего LtoHL.((30 f(0 p0,/ » — K:)/I eêò!)Од ) 3 (K ЭТОМ ИОНЫ E)OPOI)OД<3, t)I II1/i(I I13 ИСХОДliot 0 (робочега) p»cTI)op» чесс",,Ди»ôp»t 11, "1, ïo)адают в зону действия мо; »(1(t<()iо поль ., в результага чего их граектор,; i;.!к (с)(<яется от вертикально((паддейс! Нч< м силы /1оранца (нечто ()ода()ное и",лее) м()с:1с(
0l<(" Е С (ЛOII »ML1 ВОДО<()СД,) К ЭЛОК TPof(dt 2, 3 движу)с(< ионы a/(IOML»ILI;) которые npoA0äÿò че(«)с.з (цс /)и э/)ектр)О, )а 3, Гак как Dt 2001163 m V g В 55 где m — масса частицы; V — скорость частицы относительно поля; g — заряд частицы;  — напряженность поля. Сила, действующая нэ заряженную частицу в электрическом поле, равна F = g Е, где F — напряженность поля. Таким образом, на ион алюминия действует сила в 3 раза большая, чем на ион водорода, но масса последнего в 27 раз меньше. Поэтому ион водорода должен двигаться с ускорением в 9 раз большим, чем ион алюминия (согласно Г = m а), значит и скорость его с течением времени должна быть всегда больцге во столько же раз, Тогда радиус кривизны траекторий 1ol"0 и другого должен быть одинаковым, так как отношение массы к заряду остается неизме IllbfM u равно 9. Но радиус иона алюминия гораздо больше, чем у водорода. Поэтому движение его в электролите будет более затруднительным и скорость будет гораздо меньшей, чем если бы сопротивление его движению было как у иона водорода, Поэтому ионы алюминия будут отклоняться сильнее ионов водорода (фиг.3). Если зто рассуждение Нсправильно и отклонение иона алюминия в магнитном поле;леныве, er у водорода, тогда разделение их л ожно произвести переключением полюсов магнита (отклонение ионов будет в другую сторону). Ионы водорода в этом случае IIe пройдут за электрод 3 (фиг.4), только надо несколько увеличить зазоры в электро„ 3. Ионы алюминия, пройдя электрод 3, разряжаются на электроде (катоде) 2 с выделением кристаллического осадка, который снимается по мере накопления. В процессе электролиза рабочий раствор обедняется ионами алюминия, поэтому осуществляется постоянное его обновление, Из нижней части раствор отводится более концентрированный, а в среднюю часть Формула изобретения ЭЛЕКТРО/IÈTÈ×ÅCKИЙ СПIJСОВ ПОЛУЧЕНИЯ АЛ!О линия иэ водного рас .;ора, включающий восстановление алюминия на катоде, расположенном в неводном химически инертном для алюминия электролите, отличающийся тем, что предварительно 45 подводится свежий через специальные патрубки(не показаны). Исходный раствор подводится в ванну 1 ниже диафрагмы 8, которая служит для предотвращения перемешивания рабочего раствора с раствором, содержащим ионы лития в органическом растворителе, Эта диафрагма 8 ничем не отличается от тех, что применяются в известных устоойствах и может бь ть и готл п на из капроновой или полипропиленовой 1ка ь Органический раствор лития служит в качестве электропроводящей среды для движения в ней ионов алюминия к электроду 2, в которой отсутствуют ионы водорода, имеющие более положительный потенциал, чем алюминий, но присутствуют ионы лития, имеющие мсньший электропотенциал, чем алюл иний. Поэтому они не будут создавать препятствие ионам алюминия для разрядки на эл(- ктроде 2 (кл л >нл»< > > "а создают их на электроде 3), сами при этом не разряжаясь. Предлагаемый способ получения алюминия при относительной сложности электролизера имеет ряд преимущества по сравнению с известным способом; это отсутсTE3I. .å Bûäåëåн-,я вредных газов, низкая температура процесса (ниже 100 C. вплоть до:емпературы окружающей среды), значиzenI:»oc 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 алюминатного раствора и кальцинации гидроксида алюминия, Кроме того. отпадаст надобность упаривании маточного раствора, так как отпадает надобность в разбавлении выщелоченной пульпы перед декомпозицией. При этом процесс сгущения может быть заменен фильтрацией, (56) Авторское свидетельство СССР ¹ 38327, кл. С 25 G 1/02, I934. разделяют ионы алюминия и водорода действием магнитного поля, воссгановление водорода и алюминия осуществляют на раздельных катодах, причем в неводный электролит вводят положительный ион с более электроотрицательным потенциалом, чем у алюминия. 2001163 а )ля:»» /,/»,.- » Ae" Составитель О.l олыжникова Редак- ор 3.Трубченко Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Е.Папп Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Заказ 31 )5 Поо«зaoдственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
