Alüminyum elektrolizinde ileri teknoloji uygulamaları
Advanced technology applications on aluminium electrolysis
Yazar: TUBA KARAHAN
Danışman: PROF.DR. MÜZEYYEN MARŞOĞLU ; PROF.DR. İSMAİL DUMAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Üretim Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Alüminyum = Aluminum ; Elektroliz = Electrolysis ; Metalurji = Metallurgy ; Titreşim = Vibration

Özet:
Günümüzde, endüstriyel olarak birincil alüminyum üretimi Bayer Prosesi ile Hall-Héroultprosesinin birlestirilmesi ile gerçeklestirilmektedir. Patentinin Charles Martin Hall ve PaulLouis Toussaint Héroult tarafından basvuru tarihi olan 1886'den bu yana geçen 121 yılboyunca üretimi giderek artan bir sekilde sürdürülen alüminyumun günlük yasamımızdakiöneminin daha da artacagı gözlenmektedir.Birincil alüminyum, ana olarak kriyolit içeren bir elektrolit içinde alüminanın elektrolizredüksiyonu yani Hall-Héroult prosesi ile üretilir. Elektroliz hücresinde, bir veya birkaç anotelektrolit banyosunu içeren katot içerisinde bulunmaktadır. Yüksek akım uygulandıgındahücre içinde sıcaklık yaklasık 900°C - 950°C'lere çıkar ve kriyolit içinde alümina çözünür.Çözünen alümina içerisindeki oksijen serbest kalır ve anodun karbonuyla birleserek karbonmonoksit ve/veya karbon dioksit gazı olarak dısarı atılır. Oksijenin uzaklasmasıyla metalikalüminyum kriyolitin altında birikir. Üretilen alüminyum daha sonra vakumlu potalaryardımıyla çekilir ve dökümhanelere yollanır.Bu çalısmada; 0,30 kW, 1400 d/d trifaze küçük motor, 0,55 kW, 2800 d/d trifaze büyük motorve 0,75kW'lık frekans degistirici ile kurulmus olan laboratuar tipi alüminyum elektrolizhücresine farklı subsonik ve sonik titresimler uygulanmıs ve bu titresimlerle, elektroliz islemiesnasında ortaya çıkan gazların anot altında birikmesiyle olusan anot efektinin giderilipgiderilemeyecegi arastırılmıstır.Anahtar Kelimeler: Alüminyum elektrolizi, Hall-Héroult prosesi, Elektrolit, Anot efekti,Sonik titresim, Subsonik titresim

Abstract:
The only method now used industrially to produce primary aluminum is the combination ofthe Bayer Process with the Hall-Héroult process. It is being observed that Aluminium, whichhas been applied to be patented by Charles Martin Hall and Paul Louis Toussaint Héroult in1886, has always been important in our daily lives; and, this demand is expected to increasethe importance in production ever since 121 years.Primary aluminium is produced by the electrolytic reduction of alumina dissolved in anelectrolyte mainly containing cryolite by Hall-Héroult process. In the electrolysis cell, one orseveral carbon anodes are dipped into the cathode containing the bath. In case a high currentis activated, the heat increases up to 900°C - 950°C and the alumina gets dissolved in thecryolite.Within the dissolved alumina, oxygen gets free and when oxygen reacts with the carbonanode, the carbon monoxide and/or carbon dioxide gas is being discarded out. With thequittance of oxygen, the metallic aluminium will gather under the cryolite. The producedaluminium, with the help of vacuum crucibles, will then be pulled out and sent to foundriesfor further action.In this study; different subsonic and sonic vibrations which have obtained from 0.30 kW,1400 rpm three phase motor, 0,55 kW, 2800 rpm three phase motor and 0,75kW frequencyconverter, have applied to laboratory type aluminium electrolysis cell and the possibility ofeliminating the anode effect has been observed.Keywords: Aluminium electrolysis, Hall-Héroult process, Electrolyte, Anode effect, Sonicvibration, Subsonic vibration