(57)【要約】不活性陽極からなる電解還元セルで商用純度アルミニウムを生成する方法が開示された。上記方法は、鉄、銅及びニッケルの不純物の受理可能レベルを有するアルミニウムを生成する。工程で使用される不活性陽極は、好ましくは、セラミック酸化物相部分及び金属相部分を含有しているサーメット物質からなる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用純度アルミニウムを生成する方法であって、
不活性陽極と陰極間を電解質と酸化アルミニウムからなる槽を介する電流の通過と；及び
最大０．２質量パーセントの鉄、０．１質量パーセントの銅及び０．０３４質量パーセントのニッケルからなるアルミニウムの回収、
からなることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記不活性陽極が、鉄若しくは鉄の構成物からなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記不活性陽極が、銅若しくは銅の構成物からなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記不活性陽極が、ニッケル若しくはニッケルの構成物からなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記不活性陽極が、Ｆｅ、Ｃｕ及びＮｉ若しくは前記に列記のＦｅ、Ｃｕ及びＮｉの構成物からなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記不活性陽極が、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ及びＺｎＯから合成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記不活性陽極がまた、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ及びＯｓから選択される少なくとも一つの金属からなることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも一つの金属が、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｄ及びＰｔから選択されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも一つの金属が、Ｃｕ並びにＡｇ及びＰｄの少なくとも一つからなることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも一つの金属が、Ａｇからなることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記Ａｇが、Ａｇ２Ｏから提供されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記不活性陽極が、式Ｎｉ１−ｘ−ｙＦｅ２−ｘＭｙＯ４の少なくとも一つのセラミック相からなり、該式においてＭは亜鉛及び若しくはコバルト；ｘは０乃至０．５及びｙは０乃至０．６であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記Ｍが、亜鉛であることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ｘは０．０５乃至０．２及びｙは０．０１乃至０．５であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記Ｍが、コバルトであることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記ｘは０．０５乃至０．２及びｙは０．０１乃至０．５であることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記不活性陽極が、約４０．４８質量パーセントのＦｅ２Ｏ３、約４３．３２質量パーセントのＮｉＯ、約０．２質量パーセントのＺｎＯ、約１５質量パーセントのＣｕ及び約１質量パーセントのＰｄからなる構成物から合成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記不活性陽極が、約５７質量パーセントのＦｅ２Ｏ３、約２７．８質量パーセントのＮｉＯ、約０．２質量パーセントのＺｎＯ、約１５質量パーセントのＣｕ及び約１質量パーセントのＰｄからなる構成物から合成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記不活性陽極が、約５６．９質量パーセントのＦｅ２Ｏ３、約２７．９質量パーセントのＮｉＯ、約０．２質量パーセントのＺｎＯ、約１４質量パーセントのＣｕ、約０．９５質量パーセントのＡｇ及び約０．０５質量パーセントのＰｄからなる構成物から合成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記不活性陽極が、約５５．９５質量パーセントのＦｅ２Ｏ３、約２７．３５質量パーセントのＮｉＯ、約１．７質量パーセントのＺｎＯ、約１４質量パーセントのＣｕ、約０．９質量パーセントのＡｇ及び約０．１質量パーセントのＰｄからなる構成物から合成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記不活性陽極が、約５５．２３質量パーセントのＦｅ２Ｏ３、約２７．２１質量パーセントのＮｉＯ、約１．６８質量パーセントのＺｎＯ、約１４．０２質量パーセントのＣｕ及び約１．８６質量パーセントのＡｇ２Ｏからなる構成物から合成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記回収されたアルミニウムが、最大、０．１５質量パーセントのＦｅ、０．０３４質量パーセントのＣｕ及び０．０３質量パーセントのＮｉからなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記回収されたアルミニウムが、最大、０．１３質量パーセントのＦｅ、０．０３質量パーセントのＣｕ及び０．０３質量パーセントのＮｉからなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記回収されたアルミニウムがさらに、最大、０．２質量パーセントのＳｉ、０．０３質量パーセントのＺｕ及び０．０３質量パーセントのＣｏからなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
前記回収されたアルミニウムが、前記Ｃｕ、Ｎｉ及びＣｏの合計の最大０．１質量パーセントからなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明はアルミニウムの電解生産に関係がある。より詳細には、本発明は、不活性陽極を含む電解還元セルを備えた商用純度のアルミニウムの生産に関係がある。
【０００２】
アルミニウムを溶解するエネルギー及び資金の効率的運用は、不活性陽極、消費できない陽極及び次元的に安定している陽極の使用で著しく縮小することができる。不活性陽極を備えた従来の炭素陽極の置換は、高度に生産的なセル設計が利用されることを可能にするべきであり、それによって、資本費を縮小する。さらに、不活性陽極がＣＯ２かＣＦ４放射を生産しないので、著しい環境上の有利性が可能である。不活性陽極の構成の数多の実施例は、本出願の譲受人に割り当てられた米国特許出願番号４３７４０５０、４３７４７６１、４３９９００８、４４５５２１１、４５８２５８５、４５８４１７２、４６２０９０５、５７９４１１２及び５８６５９８０にて提供されている。これらの特許は、参照としてここに組み入れられている。
【０００３】
不活性陽極技術の商業化に対する重要な挑戦は陽極物質である。研究者は、ホール−ヘロウト（Ｈａｌｌ−Ｈｅｒｏｕｌｔ）工程の初期の数年から適切な不活性陽極物質を探索している。陽極物質は、多くの非常に困難な条件を満足しなければならない。例えば、物質は、氷晶石電解質中の任意の重要な程度まで反応しないか若しくは溶けてはならない。酸素で反応してはならないし、酸素を含んでいる大気の中で腐食してはならない。約１０００℃の温度で温度的に安定でなければならない。比較的安く、良好な機械強度を有するべきである。溶解するセルの操作温度、つまり約９００乃至１０００℃で高い電気伝導率を持っているに違いなく、その結果、陽極の電圧降下は低い。
【０００４】
前述で注意した基準に加えて、不活性陽極で生成されたアルミニウムは、任意のかなりの程度まで陽極物質の成分で汚染されてはならない。アルミニウム電解還元セルの不活性陽極の使用は過去に提案されたが、そのような不活性陽極の使用は商用実行に入れられていない。実施されない１つの理由は、不活性陽極を備えた商用等級純度のアルミニウムを生産することが長年に渡って不可能であった。例えば、鉄、銅及び／若しくはニッケルの不純度レベルは、既知の不活性陽極物質で生産されたアルミニウムにおいて承諾しがたいほど高く感じられた。
【０００５】
本発明は先のものを考慮して開発されており、また先行技術の他の欠乏に取り組むことである。
【０００６】
本発明の様相は不活性陽極を使用して、高純度アルミニウムを生産する過程を提供することである。方法は、電解質及び酸化アルミニウムを含む槽を通して不活性陽極と陰極の間で電流を通過する段階を含み、最大で０．１５の質量パーセントの鉄、０．１の質量パーセントの銅及び０．０３の質量パーセントのニッケルを含むアルミニウムを回収する。
【０００７】
発明の追加の様相及び利点が、次の詳細な記載からの当業者には思い浮かぶだろう。
【０００８】
図１は、本発明の実施態様と一致する不活発陽極を含む商用純度アルミニウムを合成するための電解槽を概略して例証している。セルは、保護るつぼ２０の内部で内部るつぼ１０を含んでいる。氷晶石槽３０は内部るつぼ１０に含まれている。また、陰極４０は槽３０の中に提供される。不活性陽極５０は、槽３０内に位置している。アルミナ供給チューブ６０は、部分的に槽３０上の内部るつぼ１０へ伸びる。陰極４０及び不活性陽極５０は、陽極−陰極距離（ＡＣＤ）として既知である距離７０によって分かれている。実行中に合成された商用純度のアルミニウム８０は、陰極４０上及びるつぼ１０の底に沈着した。
【０００９】
ここで使用されている、“不活性陽極”は、アルミニウム生産工程中に満足な耐食性及び安定を所有する、実質上消費できない陽極を意味する。好ましい実施態様において、不活性陽極はサーメット物質からなる。
【００１０】
ここで使用される用語“商用純度アルミニウム”は、電解還元工程による生産上の商用純度基準を満たすアルミニウムを意味する。商用純度アルミニウムは、最大０．２質量パーセントの鉄、０．１質量パーセントの銅及び０．０３４質量パーセントのニッケルからなる。好ましい実施態様において、商用純度アルミニウムは、最大０．１５質量パーセントの鉄、０．０３４質量パーセントの銅及び０．０３質量パーセントのニッケルからなる。より好ましくは、商用純度アルミニウムは、最大０．１３質量パーセントの鉄、０．０３質量パーセントの銅及び０．０３質量パーセントのニッケルからなる。好ましくは、商用純度アルミニウムはさらに、他の型の不純物における次の質量パーセントの基準を満たす：最大で０．２ケイ素、０．０３亜鉛、０．０３コバルト。ケイ素の不純物レベルは、より好ましくは０．１５若しくは０．１０質量パーセントよりも低く保たれる。
【００１１】
本発明の不活性陽極は、セラミック相部分及び金属相部分を有する。一般的には、セラミック相は、少なくとも５０質量パーセントの陽極からなり、好ましくは約７０乃至約９０質量パーセントである。ここに述べられたすべての数値域若しくは限界において、記述された最小及び最大間のすべての分数若しくは少数を含む範囲か限界を備えたすべての数は、この記載によって指定され開示されると考えられることが注目される。
【００１２】
セラミック相部分は、好ましくは、鉄及びニッケル酸化物、並びに酸化亜鉛及び／若しくは酸化コバルトのような、少なくとも一つの追加的な酸化物からなる。例えば、セラミック相は、式Ｎｉ１−ｘ−ｙＦｅ２−ｘＭｙＯで：ここで好ましくは、Ｍは亜鉛及び／若しくはコバルト；ｘは０乃至０．５；ｙは０乃至０．６であるかもしれない。より好ましくは、ｘは０．０５乃至０．２及びｙは０．０１乃至０．５である。表１は、サーメット不活発陽極のセラミック相として適切に使用される数多の３成分のＦｅ−Ｎｉ−Ｚｎ−Ｏを列記している。
【００１３】
【表１】
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図２は、サーメット不活発陽極のセラミック相として使用される、表１に列記された構成物を合成するために使用される、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ及びＺｎＯ開始物質の量を例証する３つの相の図解である。本発明にしたがって、商用純度アルミニウムを生成するために、かかる不活性陽極は順番に使用される。
【００１４】
一つの実施態様において、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ及びＺｎＯが不活性陽極を合成するための開始物質として使用される場合、一般的には、２０乃至９９．０９モルパーセントのＮｉＯ、０．０１乃至５１モルパーセントのＦｅ２Ｏ３及び０乃至３０モルパーセントのＺｎＯの比率で共に混合される。好ましくは、かかる開始物質は、４５乃至６５モルパーセントのＮｉＯ、２０乃至４５モルパーセントのＦｅ２Ｏ３及び０．０１乃至２２モルパーセントのＺｎＯの比率で共に混合される。
【００１５】
表２は、セラミック相として適切な数多の３成分のＦｅ２Ｏ３／ＮｉＯ／ＣｏＯ物質を列記している。
【００１６】
【表２】
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図３は、サーメット不活発陽極のセラミック相として使用される、表２に列記された構成物を合成するために使用される、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ及びＣｏＯ開始物質の量を例証する３成分の相の図解である。本発明にしたがって、商用純度アルミニウムを生成するために、かかる不活性陽極は順番に使用される。
【００１７】
本発明の好ましいアルミニウム生成方法にしたがって使用されるサーメット不活発陽極は、例えば、卑金属のような少なくとも一つの金属相及び少なくとも一つの貴金属を含む。しかしながら、別の電気伝導性金属は、銅若しくは銀のすべて若しくは部分的に置き換えるために任意で使用される。さらに、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗのような追加的な金属等は、卑金属と混合される。かかる卑金属は、個々に金属の混合された粉末若しくはかかる金属の酸化物として提供されるであろう。
【００１８】
貴金属は、好ましくは、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ及びＯｓから選択される少なくとも一つの金属からなる。より好ましくは、貴金属は、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇ及び／若しくはＲｈからなる。さらにより好ましくは、貴金属は、Ａｇ、Ｐｄ若しくは前述の組み合わせからなる。貴金属は、個々に金属の混合された粉末若しくはかかる金属の酸化物、つまり酸化銀、パラジウム酸化物等として提供されるかもしれない。
【００１９】
好ましくは、不活性電極の金属相は、混合された卑金属と貴金属の少なくとも約６０質量パーセントからなり、より好ましくは少なくとも約８０質量パーセントからなる。卑金属／貴金属の存在は、不活性電極を通過する高レベルの電気伝導性を提供する。卑金属／貴金属相は、不活性電極内の連続する相か、若しくは酸化物の相によって分離される不連続な相の何れかを形成する。
【００２０】
一般的には、不活性電極の金属相は、約５０乃至９９．９９質量パーセントの卑金属及び約０．０１乃至５０質量パーセントの貴金属からなる。好ましくは、金属相は、約７０乃至約９９．９５質量パーセントの卑金属及び約０．０５乃至約３０質量パーセントの貴金属からなる。より好ましくは、金属相は、約９０乃至約９９．９質量パーセントの卑金属及び約０．１乃至約１０質量パーセントの貴金属からなる。
【００２１】
不活性陽極の金属位相に含まれている卑金属及び貴金属の型及び量は実質上不活性電極の所望でない腐食、分解若しくは反応を防ぎ、並びに電解の金属還元工程の間に不活性電極が受ける高温に耐えられるために選択されている。例えば、アルミニウムの電解合成において、一般的に、合成セルは、８００℃以上、通常は９００乃至９８０℃の保持された溶解する温度で作動する。したがって、かかるセルで使用される不活性陽極は、好ましくは８００℃より高い融点を有すべきで、より好ましくは９００℃よりも高く、最適には約１０００℃よりも高い融点を有するべきである。
【００２２】
本発明の一つの実施態様において、金属相は、卑金属として銅及び貴金属として比較的少量の銀からなる。この実施態様において、銀の構成は、好ましくは約１０質量パーセントよりも小さく、より好ましくは約０．２乃至９質量パーセントで、最適には約０．５乃至約８質量パーセントで、残りが銅である。このように比較的少量のＡｇを比較的多量のＣｕと組み合わせることによって、Ｃｕ−Ａｇ合金相の融点は著しく増大する。例えば、銅の質量パーセントが９５で、銀の質量パーセントが５からなる合金は、ほぼ１０００℃の融点を有するが、一方で、銅の質量パーセントが９０で、銀の質量パーセントが１０からなる合金は、ほぼ７８０℃の融点を有する共晶を形成する。一般的に８００℃よりも高い温度で溶解を操作する、電解アルミニウム還元セルでの不活性陽極の一部として使用される合金において融点の差は、特に著しい。
【００２３】
本発明の別の実施態様において、金属相は、卑金属としての銅及び貴金属としての比較的少量のパラジウムからなる。この実施態様において、Ｐｄの構成は、好ましくは２０質量パーセントよりも小さく、より好ましくは約０．１乃至約１０質量パーセントである。
【００２４】
本発明のさらなる実施態様において、金属相は、卑金属としての銀及び貴金属としての比較的少量のパラジウムからなる。この実施態様において、Ｐｄの構成は、好ましくは５０質量パーセントよりも小さく、より好ましくは約０．０５乃至約３０質量パーセントで、最適には約０．１乃至約２０質量パーセントである。代替として、銀は、陽極の金属相として単一で使用される。
【００２５】
本発明の別の実施態様において、金属相はＣｕ、Ａｇ及びＰｄからなる。この実施態様において、Ｃｕ、Ａｇ及びＰｄの量は、好ましくは、８００℃よりも高い融点で、より好ましくは９００℃より高く、最適には約１０００℃よりも高い融点を有する合金を提供するために選択される。銀の構成内容は、好ましくは、金属相の約０．５乃至約３０質量パーセントである一方で、Ｐｄの構成内容は、好ましくは、約０．０１乃至約１０質量パーセントである。より好ましくは、Ａｇの構成内容は、金属相の約１乃至約２０質量パーセントで、Ｐｄの構成内容は、好ましくは、約０．１乃至約１０質量パーセントである。Ｐｄに対するＡｇの質量比は、好ましくは約２：１乃至約１００：１であり、より好ましくは約５：１乃至約２０：１である。
【００２６】
本発明の好ましい実施態様と一致して、金属相に含まれる卑金属及び貴金属の型及び量は、結果としての最終物質が、特異的な合金システムの共晶融点よりも高い融点を有する少なくとも一つの合金相を形成するように選択される。例えば、前述のような２つの成分のＣｕ−Ａｇ合金システムでの接続において、Ａｇの添加量は、Ｃｕ−Ａｇ合金の共晶融点を越える融点を実質的に上昇するために管理される。Ｐｄ等のような他の貴金属は、合金システムの共晶融点よりも高い融点を有する合金を合成するために、管理された量で２つの成分のＣｕ−Ａｇ合金システムに添加される。このようにして、電解金属合成セルにて不活性電極の一部として使用するために十分に高い融点を有する本発明と一致した２成分、３成分、４成分等の合金が合成されるであろう。
【００２７】
不活性陽極は、パウダー焼結（ｐｏｗｄｅｒ  ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）、固形化ゲル工程（ｓｏｌ−ｇｅｌ  ｐｒｏｃｅｓｓ）、スリップ鋳造（ｓｌｉｐ  ｃａｓｔｉｎｇ）及びスプレー形成（ｓｐｒａｙ  ｆｏｒｍｉｎｇ）のような技術によって形成されるであろう。好ましくは、不活性電極は、圧縮して焼結された酸化物及び金属からなる粉末においてパウダー技術によって形成される。不活性陽極は、前述した物質の単一的な構成からなるか、若しくは少なくとも一つのコーティングまたは前述の物質の層を有する基質からなるかもしれない。
【００２８】
セラミック及び金属粉末の組み合わせに先だって、ＮｉＯ、Ｆｅ２Ｏ３及びＣｏＯのようなセラミック粉末は、ミキサーで混合される。任意に、混合されたセラミック粉末は、１２５０℃で１２時間かけてか焼される炉に移動される以前に、より小さい大きさに粉砕される。例えば、か焼は、図２及び３で例証されるような酸化物相からなる混合物を生成する。所望であれば、混合物はＣｒ２Ｏ３のような他の酸化物の粉末を含むかもしれない。
【００２９】
酸化物の混合物は、ほぼ１０ミクロンの平均粒子サイズに粉砕されるボールミル（ｂａｌｌ  ｍｉｌｌ）に送られる。スプレードライヤーでスラリーを合成するために、微細な酸化物の粒子は、ポリマー状の結合剤と水にて混合される。例えば、スラリーは、約６０ｗｔ％固体と約４０ｗｔ％水を含んでいる。スラリーのスプレードライは、Ｖ−ブレンダーに移動されて金属粉末と混合される、酸化物の乾燥した塊を生成する。金属粉末は、純粋な金属と、それら純粋な金属の合金から実質的になるか、若しくは卑金属及び／若しくは貴金属の酸化物からなるかもしれない。
【００３０】
好ましい実施態様において、有機的なポリマー状結合剤の質量による約１乃至１０パートが、金属酸化物及び金属粒子の質量によって１００パートまで加えられる。数多の適切な結合剤は、ポリビニルアルコール、アクリルのポリマー、ポリグリコール、ポリビニル酢酸、ポリイソブチレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアクリレート、及び前述に列記の混合物及び共重合体を含んでいる。好ましくは、結合剤の質量による約３乃至６パートは、金属酸化物、銅及び銀の質量による１００パートに添加される。
【００３１】
酸化物及び金属粉末のＶ混合された混合物は、陽極状に、例えば、１００００乃至４００００ｐｓｉでイソスタシーに圧縮される場所で圧縮されるために送られる。約２００００ｐｓｉの圧力は、多くの適用において、特に適切である。圧縮された形状は、アルゴン−酸素ガスの混合物が供給される管理された気圧炉で焼結される。１０００乃至１４００℃の焼結温度が適切である。一般的には、炉は１３５０乃至１３８５℃で２乃至４時間操作される。焼結工程は、陽極形状からの如何なるポリマー状結合剤も焼き尽くす。
【００３２】
焼結された陽極は、電解金属合成セル内の適切な電気的に伝導性なサポートメンバーに、溶接、ろう接、機械的な固定、接合等のような手段によって接続される。
【００３３】
焼結中に供給されるガスは、好ましくは約５乃至３０００ｐｐｍの酸素を含み、より好ましくは約５乃至７００ｐｐｍで、最も好ましいのは約１０乃至３５０ｐｐｍの酸素を含む。酸素のより低い濃度は、所望よりも大きな金属相を有する生成物となり、また過度の酸素は金属酸化物を含有する多量の相（セラミック相）を有する生成物となる。ガスの大気の残りは、好ましくは、反応温度で金属に対して不活性なアルゴンのようなガスを含んでいる。
【００３４】
制御された酸素含有量の大気での陽極構成の焼結は、典型的には受理可能なレベルに対する多孔度を低下させて、金属位相からの流出を回避する。大気は、１７乃至３５０ｐｐｍの範囲内の管理された酸素含有量と共に、アルゴンが優勢的に占めるかもしれない。陽極は、チューブ炉で１３０℃で２時間焼結されるかもしれない。一般的に、かかる条件で焼結される陽極の構成は、７０乃至１５０ｐｐｍの酸素を含有するアルゴンで構成物が焼結される場合、０．５％より低い多孔度を有する。対照的に、同一の陽極構成物が、アルゴン大気下で同じ時間及び同じ温度で焼結される場合、多孔度は実質的に高く、陽極は金属相から流出する様々な量を示すかもしれない。
【００３５】
不活性陽極は、遷移領域及びニッケル端に一続きで連続的に接続されて、前述のようなサーメットを含んでいるかもしれない。ニッケル若しくはニッケルクロミウム合金棒は、ニッケル端に溶接されているかもしれない。例えば、遷移領域は、前述の酸化物と金属粉末の混合物の平衡を保ち、隣接するサーメット端から２５ｗｔ％、次いで５０、７５及び１００ｗｔ％Ｎｉで格付けされた構成の四層を含んでいるかもしれない。
【００３６】
我々は、約５／８インチの直径及び約５インチの長さを有する前述の手順と一致する、数多の不活性陽極構成物を好んだ。それらの構成物は、図に概略して例証されているものと同様なホール−ヘロウト試験セルにて評価された。上記セルは、１．１のフッ化ナトリウムに対するフッ化アルミニウムの槽比及びアルミニウム濃度が約７乃至７．５ｗｔ％で維持して、９６０℃で１００時間操作された。セルで生成された陽極の構成及びアルミニウムでの不純物の濃度は、表３に示される。表３で示される不純物値は、１００時間のテスト期間後において、４つの異なる位置で取得される生成された金属の４つのテストサンプルの平均を表している。生成されたアルミニウムの臨時のサンプルは、列記された最終の不純物レベル以下で一貫していた。
【００３７】
【表３】
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表３の結果は、不活性陽極によるアルミニウム汚染の低いレベルを示している。加えて、不活性陽極の磨耗率は、試験された各サンプルにおいて著しく低い。パラメーターの処理及びセル操作の最適化は、本発明と一致して生成されたアルミニウムの純度をさらに改善する。
【００３８】
不活性陽極は、約８００乃至１０００℃の範囲の温度で操作されるアルミニウム生成のための電解セルで特に有用である。特に好ましいセルは、約９００乃至９８０℃の温度範囲にて操作し、好ましくは９３０乃至９７０℃で操作する。電流は、不活性陽極と陰極間を、電解質及び収集される金属の酸化物からなる融解塩槽を介して通過する。アルミニウム生成のための好ましいセルにおいて、電解質は、フッ化アルミニウム及びフッ化ナトリウムからなり、金属酸化物はアルミナである。フッ化アルミニウムに対するフッ化ナトリウムの質量比は、約０．７乃至１．２５であり、好ましくは、約１．０乃至１．２０である。電解質はまた、フッ化カルシウム、フッ化リチウム及び／若しくはフッ化マグネシウムを含むかもしれない。
【００３９】
本発明は、好ましい実施態様において記載されたが、様々な変化、追加及び修正は、請求項で記述された本発明の範囲から逸脱しない限りなされるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明と一致する商用純度アルミニウムを生産するために使用される不活性陽極を備えた電解槽の部分的な概要の断面図である。
【図２】
本発明の実施態様と一致する商用純度アルミニウムを作るために使用されるかもしれない不活性陽極の中にある鉄、ニッケル及び酸化亜鉛の量を例証する３成分相の状態図である。
【図３】
本発明の実施態様と一致する商用純度アルミニウムを作るために使用されるかもしれない不活性陽極の中にある鉄、ニッケル及び酸化コバルトの量を例証する３成分相の状態図である。
【図２】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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