Электролитический способ получения алюминия

(э 0 55 1,13( . реение относится к гидрометаллур 11 и и может быь использовано для иэлече(ил пюгинил из растворов глиноземного,11:. )пдс:тва1 ЗВЕГсГЕН СПОСОб ПОЛУЧЕНИЯ аЛЮМИНИя э ек) ро,изом расплавленного оксида алюмиил (Г(нозема) в криолите. При этом в нижи часи электролиэера (на катоде)(. сс, а г),и.с)ется алюминий, а в верхней час 5 На л Оде образуется кислород, соединяю,цийсч с углеродом анода с образованиемгпекислого газа.едсс)а)ком способа является то, что в Ор.)цессе элег ролиза вь(деляюгся фтор и С;Г ч( 1 Р Н, 13)РДНЫЕ ДЛЯ ИОДОЙ И КТУжаюь,(1-.Н СПС)СОГ) ЭЛ,;КтрОПИИ гЕСКОГО ил,3(1 Оги 11 и л ь 3 Бс) цых )и(;1 80)ов(.; 1 С с 0)(н 1 ый ук "заннОго едостат В,.)Л СгОСОГ) 1 а КаОД, р;.С 10(0)КЕНи 3 е, в(30,чт элок Г)0(1)0 Одное 0;(,г 1 Е(.КОЕ ЕпвдИНЕНИЕ, ЗащпщаЮщЕЕ ОСС)К г 1)Е Ый аЛЮМ 11 й От ВОДЫ, а 81,1)Е ВаНзп",опнлот насыщенньм раствором, (ЭПЕКтсоп(ТОМ) СУЛЬфата апЮМИНИЯ. В КаЧЕ- с 88 диэфрамы ме,кду ними используют слой ани(ина. В процессе электролиза на ха годе вьделяются водород и аломиний0 догтагком сособа Явллетс то, что ,. Д; )Д ,:Д- ЕГСЛ На ОДНОМ КЛ(ОДЕ С аЛЮ;,;, 5-,л,1 ри этом выделение водорода идет 0)(00 активно, 1 ашал процессу электролиза алюминия, эа счет поляризации, что делает способ малоэффективным 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 хлорида алюминия) при воздействии на него перекрещивающихся элекгричсского и магнитного полей. При этом сначала разделяют ионы водорода и алюминия действием магнитного поля, а затем восстаавливают алюминий и водород на раздельных катодах, При этом катод для алюминия располагают в неводном химически инертном для алюминия электролите, содержащем положительный ион (ионы) с более электроотрицательным потенциалом, чем у алюминия.На фиг.1 дан электролизер, вид сбоку; и, фиг.2 - то же, вид спереди; на фиг,3 и 4 -предлагаемые траектории ионов водорода и алюминия в химически инертного д(л ( 3- следнего растворе,Электролизер длл осуществления данного способа состоит из ванны 1 (; электродами 2, 3, 4, два первых иэ которых соединены между собой проводником 5. Снаружи ванны 1 устаоле и дГ) разноименных полоса ), 7 ла(нит(3, Электрод 3 СОСтОИт ИЗ ПЛЭСтИН, СОЕДИвгН . Мвжду СО- бой проводниками, Внутри ганн. 1 между эле:ктродали 3, 4 устс 3013 ленл пс)ристая переГ 0)ОДка (1,Способ Осуес)лле 5051 спсДчюил ОбРазом. В нижоо Эс:ть ванны 1 до УРО 31 перегородки дГ)фрагм:.)л)пи : ел )лств 0), сод 1)кл 151 и ионы п(с)л15 а Ос-)3, Й( О" 1 ьгт 1(4 й ас0), ) Оп, ем 14 после фи(1П:ци лыцегоче ( бекситогай ПутЬ 1),; СлХЕГО, ПО Дру у 0 Сторону ГерегорОГк- (5, зал 1 вае сР 0)ф ни 10(к 1 Й пас 80), со;Г ):к аий Г 1(глож л гги ,еэбопес э)(3 с )о1 )111 ельь(3, чем у алк)ми- ниЯ, В ;лес Гв акОГО моке 1 Г-)и зо)ть СЛ, Н(31 г)1 Л 0), 0)Г 1(С(;гй )ЗС 800 НитРаа ПИ)ИЯ, бРОгйда Лит ,ПОЯДа ПИ тия или Гид)оксида лити 5(, ЗЭ 10 Якпьл(ает" СЛ МаГ(ИТ (111 ЛЛ ,.укц; - .ж,г)у Гопосах Г) 7 - с) Г,3 /10 .)( (и, 11 (О ветс( 110 СТОЛННй Гог , Э:(КТОД" ,3 4 ; Пггя. ж.ние 4,2 3,", В, ГЛсносг, с) и .; - б,ЗБ Д На 1 ДЛ ), ГОГ ц(Р 5 СТВГ ," К(ГП О О С) г ЭН)эств 0)08 начна 0( к им д н , ОГО- цательные ионы будут двига Лс;к э(ек(роду 4 (аОду), а ПОЛО)КИТЕЛЬНЫЕ, о(.:ь.до ОСЕГО ионы водорогда - к электроду 3 катоду)1 ".ри ЭТОМ ИОНЫ ВОД 0)ОД 3, В 1 ЦЛ 13 ИСХОДНОГО (рабОЧЕГО) раСТЯОра ЧЕРЕЭ ДиафраМ, г, ПО- адаот в зону действия м;(с)о полл, в результага чего их граект 0),;лк олетсл от вертикально поддейс 30 силЛоренца (нечто подоб)ное имеет л(сл с 810(е ГроНЕ ПрИ ДВжЕН ЭЛЕКтроОВ ОГ Катод 3 К аноду), Достигу( электрода 3 ионы водорода раэрлжаюсл с обрлэовлис. газа и уДалЯютсл 3 ва 81 1, П)ОЙ) и 0 эез зазоры электрод 3 к эпекгроду 2 0 и не Огуг (см, Фиг 3). Влее(е с иОал вод 0)одл к эпектэодам 2, 3 Д 35)гсутс) ионы апюмиил которые проходят че)е;3 щели э(ектр)О,а 3, так как 0 и слабо притягизаютсл к нему в 1;иду поляри- ЗЭЦИИ Е О ОНСЛИ ВОДОРОД, а 03 КЛОгЕНИЕ ИХ траектории с;1 вертикали больше, чем у ионов водорода, что ста(овитсл ясно из нижеследуюцес рссмотраия трех формул, Рад.ус к)1;3 эь т)Г)с.кт 0)15 з;)яженной частицы, Д 3)Ку 30 5 Ся перпендикулярно си- ЛОВЫ М ИИМЭГН,ТНОГО ПОЛЛ, Раг)ОН.2001163 50 55 где гп - масса частицы;Ч - скорость частицы относительно поля;9 - заряд частицы;В - напряженность поля,Сила, действующая нэ заряженную частицу в электрическом поле, равна Г = 9 Е, где Е - напряженность поля,Таким образом, на ион алюминия дейстоует сила в 3 раза большая, чем на ион водорода, но масса последнего в 27 раз меньше. Поэтому ион водорода должен двигаться с ускорением н 9 раз большим, чем ион алюминия (согласно Г = п а), значит и скорость его с течением времени должна быть осегда больцге оо столько же рзз, Тогда радиус кривизны раекторий того и другого должен быть одинаковым, тзк как отношение массы к заряду остается неизменным и равно 9. Но радиус иона злюлиния гораздо больше, чем у водорода. Поэтому движение его о электролите будет более затруднительным и скорость будет гораздо меньшей, чел если бы сопротивление его движению было как у иона водорода, Поэтому ионы алолиния будут отклоняться сил,нее ионов водорода (фиг,З). Если зто рассуждение неправильно и отклонение иона алюминия в магнитном поле леньне, :ем у водорода, тогда разделение их л;ожно произвести переключением полюсоо магнита (отклонение ионов будет н другую сторону), Ионы оодорода о этом случае не пройдут за электрод 3 (фиг.4), только надо несколько увеличить зазоры в электроде 3,Ионы алюмлния, пройдя электрод 3, разряжаются на электроде (катоде) 2 с выделением кристаллического осадка, который снимается по мере накопления. В процессе электролиза рабочий растоор обедняется ионами алюминия, поэтому осуществляется постоянное его обновление, Из нижней части раствор отводится более концентрированный, з в среднюю часть Формула изобретения ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮ- миния иэ водного рас,ора, включающий восстановление алюмиия на катоде, расположенном в неводном химически инертном для алюминия электролите, отличающийся тем, что предварительно подводится свежий через специальные патрубки(не показаны). Исходный раствор подводится в ванну 1 ниже диафрагмы 8, которая служит для предотвращения перемешинзния рабочего раствора с раствором, содержзщим ионы лития в органическом растворителе, Эта диафрагма 8 ничем не отличается от тех, что применяются в известных устоойствзх и может быть иггтопана из капроновой или полипропиленовой 1 ка ьОрганический раствор лития служит в качестве электропроводящей среды для днижения в ней ионов алюминия к электроду 2, о которой отсутствуют ионы водорода, имсчощие более положительный потенциал, чем зломиний, но присутствуют ионы лития, имеющие мсньший электоопотенциал, чем алоли ий. Поэтому они не будут создавать препятствие ионам алюминия для разрядки на электроде 2 (кзк ныоп з создают их нз элекродо 3), сами при этом не разряжаясьь.Предлагаемый способ получения алюминия при относительной сложности электролизера имеет ряд преимущества по сравнению с известным способом; это отсутствь;е выделе ,я оредных газон, низкая температура процесса (ниже 100 С, вплоть до:емпературы окружающей среды), значи- тель о упрощение технологии глиноземного производства. Само по себе производство глинозема для получения алюминия будет не нужно. Необходимо будет лишь получать алюминатный раствор, выщелочио боксит с получением ионов алюминия, В результате отпадает надобность в очень громоздких и сложных переделах декомпозиции злюминатного раствора и кальцинации гидроксидз алюминия, Кроме того. отпадзст надобность упаривании маточного растнорз, так как отпадает надобность в рззбзолении оыщелоченной пульпы перед декомпозицией, При этом процесс сгущения мсжет быть заменен фильтрацией,10 15 20 25 30 35 40 45(56) Авторское свидетельство СССРМ 38327, кл, С 25 0 1/02, 1934,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.,П Заказ 31 Тираж Подписно НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 эоизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 Саста вител Техред М.М Гол ыжниконтал