CH321592A - Burnt carbon anode for aluminum electrolytic furnaces - Google Patents

Burnt carbon anode for aluminum electrolytic furnaces

Info

Publication number
CH321592A
CH321592A CH321592DA CH321592A CH 321592 A CH321592 A CH 321592A CH 321592D A CH321592D A CH 321592DA CH 321592 A CH321592 A CH 321592A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
head
aluminum
carbon
carbon anode
iron
Prior art date
Application number
Other languages
German (de)
Inventor
Schmitt Hans Ing Dipl
Original Assignee
Aluminium Ind Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aluminium Ind Ag filed Critical Aluminium Ind Ag
Publication of CH321592A publication Critical patent/CH321592A/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/08Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
    • C25C3/12Anodes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Description

  

  Gebrannte Kohleanode für     Aluminium-Elektrolyseöfen       Die Anodenkohlen von     Schmelzfluss-Elek-          trolyseöfen    sind neben der Abnützung infolge       der    bei der Elektrolyse auftretenden Reak  tionen ausserdem noch einem mehr oder we  niger starken     Abbrand    durch den Luftsauer  stoff ausgesetzt.

   Von diesem     Abbrand    wird  besonders der obere Teil der     Anodenkohlen,          der         Kohlekopf     betroffen,     weleher    der  Luft. ausgesetzt ist.     7e    nach der Qualität. der  als Elektroden verwendeten     Kunstkohlen    setzt  der     Abbrand    bei Anwesenheit von Luftsauer  stoff an der Oberfläche der Kohlen im all  gemeinen bei Temperaturen zwischen 300 und       3:50"    C ein, um. bei noch höheren     'Tempera-          tttren        ztt    einem regelrechten Verfall der  Aussenzonen der Kunstkohle zu führen.  



  Die Anodenkohlen erwärmen sich wäh  rend des Betriebes infolge der Einwirkung  des     :Schmelzelektrolyten    nach     mehrtägigem     Einsatz allmählich auf die angegebenen Tem  peraturen, wobei sich der obere Teil der  Anodenkohlen zunächst noch ausserhalb der       vor    dem     Angriff    durch den Luftsauerstoff  schützenden     Flussdecke    befindet. Es findet  daher ein     Abbrand    des Kopfes statt, der erst  dann aufhört, wenn die Anode nach Massgabe  ihrer Abnützung infolge des     Elektrolysevor-          ganges    in den gasundurchlässigen Teil der       Flussdeeke    untergetaucht: ist.

   Dieser     Abbrrand          stellt    im allgemeinen einen empfindlichen  Verlust dar, der sich häufig auch störend  auf den Betrieb auswirkt.    Die F     ig.    1 bis 4 veranschaulichen den  Vorgang an dem Beispiel einer bekannten  nackten Anodenkohle von     300X    300, mm Quer  schnitt und 450 mm Höhe, die in einem Alu  minium:     E'lektrolyseofen    eingesetzt ist-, in dem  sich ein Fluss von 220 mm Höhe und von  einer Temperatur von     '915'0    bis 970  C befindet.  



  Mit 1     ist    der Boden des     Elektrolyseofens     bezeichnet, mit 2. die Schicht des abgeschie  denen Aluminiums, mit 3 die     Kryolithschmelze     (Floss, Elektrolyt), mit 4 die     Flussdecke    (die  aus Tonerde und Zuschlägen sowie aus er  starrtem Fluss besteht), mit '5 der Körper  aus gebrannter     Kunstkohle    und mit 6 der  stromzuführende Zapfen     aus    Eisen.  



  Nach dem Einsetzen der Anodenkohle 5, 6       (F'ig.    1) erwärmt sich der obere Teil oder  Kopf der Kohle erst allmählich. Am ersten  'Tag nach dem Einsetzen herrscht am Kopf  noch eine durchschnittliche Temperatur von  180  C, und erst nach 6 Tagen ist die Tem  peratur an dieser 'Stelle auf etwa     290     C im  Mittel gestiegen.

   Die Kohle ist     inzwiseheri     so weit abgenützt, dass der Kopf nur noch  etwa 70 bis 100 mm aus der     Flussdecke    her  ausragt     (Fig.        2.),    die in einer Dicke von etwa  100 mm auf dem     Elektrolyt        aufliegt.    Die       Oberfläche    der     Flussdecke    hat eine     Tempera-          tur    von durchschnittlich 300 bis     50!0     C.

   In  der Zone zwischen     Flussdeeke    und Fluss       (Kryolithschmelze)    herrscht eine Temperatur  von etwa     60:0,    bis 800  C. Infolge der Erwär-           mang    durch .Stromdurchgang und     Wärme-          übertragting        atis        F'luss    und     Flossdecke    hat  die Kohle an der Grenzzone ihres Eintrittes  in die Flossdecke eine Temperatur von     3r20     C  angenommen. An dieser Stelle hat daher am  sechsten Tag nachdem Einsetzen der Kohle  der     Abbrand    bereits begonnen.

   Es ist dabei  zu bemerken, dass die obere Schicht der  Flossdecke mehr oder weniger gasdurchlässig  ist, so     da.ss    der Luftsauerstoff noch an die       Oberflächenteile    der Kohle gelangen kann, die  sich in dieser Zone befinden. Der     Abbrand     der Kohle geht an diesen Flächen dann so  lange weiter, bis der Kopf der Kohle gänz  lich in die gasundurchlässige, tiefere     Fluss-          deckenzone    bzw. in den Fluss selbst abgesun  ken ist.  



  Neun Tage nach dem Einsatz ist der  Anodenkopf, soweit. er sich noch in der       gasdtlrrhlässigen        Flussdeckenzone    befindet.,  bereits verhältnismässig stark abgebrannt       (Fig.    3), zumal inzwischen die Temperatur am  Kopf der Kohle auf     450     C     gestiegen    ist.  Selbst um das in den     Kohlekopf    hineinra  gende Zapfenende herum ist der Kopf' der  Kohle bereits     angegriffen.     



  Die Kohle kann daher nicht voll ausge  nützt werden. 12' 'Tage nach dem Einsetzen  wird der     Kohlekopf    bereits vom Fluss über  spült und der Zapfen am Kopf der Kohle vom  Floss angegriffen     (F'ig.    4). Die     Kohle    muss  infolgedessen nach zwölf Tagen aus dem Ofen  entfernt werden, nachdem sie bis auf einen  Stumpf von etwa 17 cm Höhe abgebrannt ist.  



  Es wurden schon verschiedene Massnah  men vorgeschlagen, um diesen störenden Ab  brand zu verhindern.     :So    ist es zum Beispiel  an sich bekannt, gebrannte     Kohleanoden     für die     Aluminiumsclnnelzflusselektrolyse    mit  einem     Aluminiummantel    zum Schutz der  Kohle vor     Abbrand    zu versehen. Ein gewöhn  licher Aluminiummantel schützt jedoch den       Kohlekopf    nur in     unvollkommener    Weise. In  der, obern gasdurchlässigen Schicht der Fluss  decke herrschen Temperaturen zwischen 500  bis 700  C. Schon etwa sechs Tage nach dem  Einsetzen der Kohleanode hat sich der Mantel  auf 400 bis 500  C erwärmt.

   Neun bis zehn    Tage nach dein Einsetzen     fängt    der Alumi  niummantel auch am Kopf der Kohle zu  schmelzen an, noch bevor der     Kohlekopf     durch die gasdurchlässige obere Schicht der       F'lussdeeke    hindurch     gelangt        ist.    Aus diesem  Grund findet häufig auch bei in bekannter  Weise ummantelten Kohleanoden ein     Abbrand     am     Kohlekopf    statt.  



  Es ist. auch bereits     bekannt.,    das untere  Ende des eisernen     Stromzuführungszapfens     der Kohleanode mit     Elektrodenmasse    zum  Schutze des Eisens vor Angriff durch den  Elektrolyten zu umgeben. Die     Verwendung     einer solchen Manschette allein gewährleistet  aber nicht immer den Schutz des eisernen       Zapfens.    Wenn der     Kohl:ekopf    abbrennt, lässt  sieh eine ausreichende Bindung zwischen der  langsam     verkokenden    Masse der Manschette  und dem     Kohlekopf    nicht. erreichen.

   Wird  der     Kohlekopf    dazu noch     voni.    Floss überspült,  so dringt dieser zwischen Manschette und       Kohlekopf    ein; die Manschette löst sich     Lind     kann ihre     Schtitzwii@kiin-    nicht. mehr aus  üben.  



  Diese     Massnahmen    sind also ungenügend,  um mit Sicherheit den Anodenkopf und den  eingelassenen     Eisenzapfen    vor     vorzeitigem          Abbrand    zu schützen.  



  Die vorliegende Erfindung soll nunmehr  diese Nachteile ausschalten. und einen ein  wandfreien Schutz des Anodenkopfes und der  Eisenzapfen     ermöglichen    und betrifft. eine  gebrannte Kohleanode für     Aluminium-Elek-          trolyseGfen.     



  Erfindungsgemäss zeichnet. sich die ge  brannte Kohleanode dadurch aus, dass ihr       Kohlekdrper    auf seiner     obern    Seite mit einem  mindestens 3 cm dicken Aluminiumkopf ver  sehen ist, der diese obere Seite deckt. mit  Ausnahme mindestens einer freibleibenden  Stelle, wo jeweils ein     Eisenzapfen    in den  Anodenkopf eingelassen ist, und mit     Aus-          nahme    des Raumes zwischen     Aluminiumkopf     und Eisenzapfen, welcher     Raum    mit     Elek-          trodenmasse,    das heisst. zum Beispiel Kunst  kohlemischung, gefüllt ist.  



  Die zwischen     Aluminiumkopf    und Eisen  zapfen aufgefüllte     Elektrodenmasse    bildet      dann eine Manschette, die im Betrieb     a.llmäh-          lieh    gebacken. wird und bei fortgeschrittener       Ahnüt.zun,-    der Anode     d'en    eisernen Zapfen  vor     denr@    Angriff durch den Elektrolyten  schützt.  



  Der Aluminiumkopf kann bis zum Rand  der obern     Seite=    der Anode reichen. Es ist  aber auch     möglich,    einen schmalen     Rand,     das heisst einen Rand von 1 bis 2     ein    Breite  am Umfang freizulassen, welcher Rand zum  Aufsetzen einer -Giessform für die Herstel  lung des Aluminiumkopfes     dienen,    kann.  



  Im folgenden werden Ausführungsbei  spiele der Anode dargelegt.  



  Die     höhe    des Aluminiumkopfes ist so zu       wählen,    dass dieser, die obere Fläche der Kohle  anode     mindestens    bis zu dem Augenblick       schützt,    in welchem letztere so weit in die       Flussdeeke    eingetaucht ist, dass sie der     Ein-          wirkung    des     httftsauerstoffes    im. wesent  lichen entzogen ist. Demzufolge muss die  Dicke eines vollen Aluminiumkopfes über die  ganze obere Fläche der Kohleanode minde  stens der Dicke der gasdurchlässigen     Schicht     der     Flul)deeke    entsprechen.

   Normalerweise  beträgt die Dicke der gasdurchlässigen     obern     Schicht der     Flussdeeke@etwa    3 bis 7     ein,    wäh  rend die     Flussdecke    normalerweise eine     C"Te-          samtdieke    von etwa 10 cm hat. Bei den     übli-          ehen        Aluminiumfluoridsehmelzfltrsselektrolyse-          öfen    muss die Dicke     a    des Aluminiumkopfes  (Fing. 6, 10) also mindestens 3 cm betragen.

    Bei Kohleanoden mit einem waagrechten Quer  schnitt von     300X300    mm beträgt sie     vorteil-          hafterweise    8 bis 10     ein.    Eine     allzugmosse    Höhe  ist     ztt    vermeiden, da. eine zu starke Abküh  lung und daher unnötige     Wärmeverluste    ent  stehen. Es ist zu empfehlen, die höchste Höhe  nicht     grösser    als 15 cm zu wählen.  



  Der     Aluminiumkopf    kann die Gestalt einer  dicken, der Gestalt des Anodenkopfes     ange-          passten    Scheibe mit zentraler Bohrung haben,  doch ist es für das Erreichen. des angestreb  ten     Schutzes    nicht erforderlich, den     Alumi-          niunrkopf    überall gleichmässig dick zu machen.

    Es genügt., wenn der     Aluminiumkopf    am  Rande der Kohleanode oder in geringem         Abstande    davon die erforderliche Mindest  höhe aufweist und um den Eisenzapfen eine  Hülse bildet, die etwa, dieselbe Höhe auf  weist, wie     derl    Rand und für die Aufnahme  der Kohlenmanschette (Manschette aus     Elek-          trodenmasse)    bestimmt ist. Zwischen Rand  und Hülse kann der Aluminiumkopf oben hohl  ausgebildet sein, das heisst eine tiefe Rinne  aufweisen, Dadurch lässt sich die Menge des  für die Bildung des Aluminiumkopfes erfor  derlichen Metallei und gleichzeitig das Gewicht  der am     Eisenzapfen        angekitteten    Anoden  kombination herabsetzen.  



  Das Spiel zwischen Eisenzapfen und Alu  miniumkopf beträgt etwa 1 bis 5 cm. Ist das  Spiel kleiner als 1 cm, so bietet die einge  stampfte oder besser noch eingegossene Man  schette aus     Kunstkohlemasse    keinen genügen  den Schutz des eisernen Zapfens gegen den  Elektrolyten. Die     Kohlemansehette    lässt sich  getrennt herstellen, indem eine Hülse aus  Aluminiumblech um     d!en    Eisenzapfen ange  ordnet und mit     Kohlemasse    gefüllt wird, wor  auf erst     das,Giessen    des     Ahtminiumkühlkopfes     stattfindet.

   In diesem Fall überragt die Kohle  manschette     zweckmässig    den     Aluminitunkühl-          kopf,    das heisst ihre Höhe wird grösser ge  wählt als die Dicke des letzteren; dadurch  bleibt der( Eisenzapfen noch besser geschützt  nach dem Abschmelzen des Kühlkopfes. Die       Kohlemansehette    überragt den Kühlkopf um  beispielsweise 5 bis 8 cm.  



  Es ist möglich, den     Aluminiumkopf    ge  sondert herzustellen und sodann auf die  Kohleanode, vorzugsweise mit Hilfe eines       geeigneten    Bindemittels (zum Beispiel von       Kohlenteerpech),    aufzusetzen. Das einfachste       und    sicherste Verfahren besteht     jedoch    darin,  den Aluminiumkopf unter Benützung einer  passenden Form     aufzugiessen.    Wenn im     Elek-          trolyseofen        Reinaluminium    erzeugt wird, muss  dieser Kopf selbstverständlich aus     Reinalu-          minium    bestehen.

   Wird dagegen eine Alu  miniumlegierung,     erzeugt,    so, kann der Kopf  aus einer entsprechenden oder sonst passenden       Aluminiumlegierung    hergestellt sein.  



  Die     Fig.5,    bis 9 veranschaulichen     eines     der erwähnten     Ausführungsbeispiele    der er-           findungsgemässen    Anode und ihre     Absenkung     im Laufe der Zeit..  



  Die     Fig.    10 zeigt. als weiteres Ausfüh  rungsbeispiel der erfindungsgemässen Anode  eine solche, die zwei     Kohlekörper    besitzt.  



  Auch in den     Fig.    5 bis 9 ist die Sohle der       Elektrolysierzelle    mit 1, das abgeschiedene,  schmelzflüssige Aluminium mit     \?:,    der     Fluorid-          elektrolyt    mit 3, die     Flussdecke    mit 4, der       Kohlekörper    mit 5 und der eiserne Strom  zuführungszapfen mit. 6 bezeichnet. Der Kör  per 5 aus gebrannter Kohle ist mit. einem     Alu-          minitunkopf    7 versehen, der zwei umlaufende  Rippen 8 und 9 aufweist.

   Die Rippe 8 bildet  eine     Abstrahlungsfläehe,    die dien     obern    Rand  der Kohleanoden 5 bis     10'    vor vorzeitigem Ab  brand schützt, während die Rippe<B>9</B> zur Be  grenzung der Manschette 10 aus gegossener       Kunstkohlemasse    dient, Die Rippe 8 muss nicht       unbedingt.    unmittelbar am Rand der Kohle  anode angeordnet sein,     sondern    kann auch  im Abstand von diesem stehen. An Stelle von  zwei Rippen können auch deren mehrere vor  gesehen sein.  



  Nach dem Einsetzen der Kohleanode       (Fig.5)    in den Ofen sind die Temperatur  verhältnisse am Kopf der Kohle noch unge  fähr die gleichen wie bei der     ungeschützten     Kohleanode gemäss     Fig.1.    Sechs Tage nach  dem Einsetzen der Kohleanode     (Fig.    6) macht  sich bereits die kühlende     Wirkung    des Alumi  niumkopfes bemerkbar. Am obern Rand der  Kohleanode beträgt die Temperatur etwa       250     C statt 290  C, wie im Falle der     Fig.    ?.  Ein     Abbrand    findet noch nicht statt.

   Neun  Tage nach dem Einsetzen der Kohleanode       (Fig.7)    ist der     Aluminiumkopf    noch völlig  erhalten; die     Temperatur    des     obern    Randes  der Kohleanode, der noch     unangegriffen    ist,  hat etwa 300  C erreicht. Nach elf Tagen       (Fig.8)    befindet sieh der Aluminiumkopf  bereits teilweise in der     Flussdecke.    Auch hier  ist der     Aluminiumkopf    erhalten. Die Rippen  ragen noch heraus, wobei der Kopf der Kohle  weiterhin gekühlt wird.

   Die Temperatur des       obern    Randes der Kohleanode liegt noch un  terhalb der Grenze, bei welcher der     Abbrand       einsetzt. Erst. wenn der     Kohlekopf    in die gas  undurchlässige untere     ,Schicht.    der     Flussdecke,     also um etwa. 3 bis 7     ein    eingetaucht ist,  steigt, seine Temperatur allmählich auf Werte  von über 3.50  C an, und dann     beginnt    auch  der     Aluminiumkopf        ztt    schmelzen.

   In diesem  Zeitpunkt kann jedoch der Luftsauerstoff  nicht mehr an den     Kohlekopf    gelangen; dieser  ist daher vor     Abbrand    geschützt.     Fig.    9 zeigt  den Zustand nach 14 Tagen. Der Aluminium  kopf ist bereits am 13. Tag abgeschmolzen.  Die     Kohlemanscliette    1'0 schützt jetzt den  Eisenzapfen 6 vor dem Angriff durch den  Elektrolyten. Der Vorteil, der durch die be  schriebene Ausbildung erreicht wird,     lässt    sich  am Vergleich der     Fig.    4 und 9 erkennen. Dank  dem. Aluminiumkopf bleibt der     -Kohlekopf    in  seiner Form im wesentlichen erhalten.

   Dies  bietet auch Gewähr für eine gute Bindung  zwischen der verkokenden hasse der Man  schette 10 und. dem     Kohlekopf,    und infolge  dessen für den Schutz des Zapfens vor dem       Angriff    durch den     Elektrolyten;    auch wenn  dieser den Kopf überspült.  



       Fig.    10 zeigt teilweise im     senkrechten     Schnitt. eine zwei     Kohlekörper    11 besitzende  Anode. Der     Aluminiumkühlkopf    12. deckt  die beiden Blöcke 11 und umfasst diese auch  seitlich wie ein Mantel.     Der    Kühlkopf weist  eine äussere, tieferliegende Rippe 13 und zwei  innere,     höherliegende.    Rippen 14 um die  Eisenzapfen 6 auf. Der Unterschied in der  Höhenlage zwischen der äussern Rippe und  den innern Rippen ist durch die Form des  Kohlenkopfes bedingt, der hier im Gegen  satz zu den Beispielen gemäss     Fig.l    bis 9  nicht eben ist.



  Burned carbon anode for aluminum electrolysis furnaces The anode carbons of fused-flow electrolysis furnaces are not only exposed to wear and tear as a result of the reactions occurring during electrolysis, but also to a greater or lesser degree of burn-off from atmospheric oxygen.

   This burn-up particularly affects the upper part of the anode carbon, the carbon head, which is closer to the air. is exposed. 7e according to the quality. In the case of the artificial charcoal used as electrodes, the burn-up begins in the presence of atmospheric oxygen on the surface of the charcoal, generally at temperatures between 300 and 3:50 "C. At even higher temperatures, the outer zones of the charcoal deteriorate respectively.



  The anode carbon heats up during operation as a result of the action of the: fused electrolyte after several days of use gradually to the specified temperatures, with the upper part of the anode carbon initially still outside the river cover protecting against attack by atmospheric oxygen. The head is therefore burned off, which only stops when the anode is submerged in the gas-impermeable part of the river blanket, depending on its wear and tear as a result of the electrolysis process.

   This burn-off generally represents a sensitive loss, which often has a disruptive effect on operation. The fig. 1 to 4 illustrate the process using the example of a known bare anode carbon of 300X 300 mm cross section and 450 mm height, which is used in an aluminum: E'lektrolyseofen-, in which there is a flow of 220 mm height and a Temperature is between '915'0 and 970 C.



  With 1 the bottom of the electrolysis furnace is designated, with 2. the layer of the deposited aluminum, with 3 the cryolite melt (float, electrolyte), with 4 the river cover (which consists of clay and aggregates as well as he rigid river), with '5 the body made of burnt charcoal and with 6 the current-carrying pin made of iron.



  After the anode carbon 5, 6 (Fig. 1) has been inserted, the upper part or head of the carbon only gradually warms up. On the first day after insertion, the head still had an average temperature of 180 C, and only after 6 days did the temperature at this point rise to around 290 C on average.

   The coal is now so worn that the head only protrudes about 70 to 100 mm from the river cover (Fig. 2), which rests on the electrolyte with a thickness of about 100 mm. The surface of the river cover has an average temperature of 300 to 50! 0 C.

   In the zone between the river deeke and the river (cryolite melt) there is a temperature of about 60: 0 to 800 C. As a result of the heating through the passage and heat transfer at the river and raft cover, the coal has at the border zone of its entry into the raft cover assumed a temperature of 3r20 ° C. At this point, the burn-up has therefore already started on the sixth day after the onset of the coal.

   It should be noted that the upper layer of the raft cover is more or less gas-permeable, so that the oxygen in the air can still reach the surface parts of the coal that are in this zone. The coal continues to burn on these areas until the top of the coal has sunk completely into the gas-impermeable, deeper river cover zone or into the river itself.



  The anode head is ready nine days after use. it is still in the gas-permeable river cover zone, already burned down to a comparatively high degree (Fig. 3), especially since the temperature at the top of the coal has meanwhile risen to 450 ° C. Even around the pin end protruding into the coal head, the head of the coal has already been attacked.



  The coal can therefore not be fully utilized. 12 '' days after insertion, the coal head is washed over by the river and the spigot on the head of the coal is attacked by the raft (Fig. 4). As a result, the coal has to be removed from the furnace after twelve days after it has burned down to a stump about 17 cm high.



  Various measures have already been proposed to prevent this annoying fire. For example, it is known per se to provide burnt carbon anodes for aluminum melt flow electrolysis with an aluminum jacket to protect the carbon from burn-up. However, an ordinary aluminum jacket only imperfectly protects the carbon head. In the upper gas-permeable layer of the river cover, temperatures between 500 and 700 C prevail. Just six days after inserting the carbon anode, the jacket has warmed to 400 to 500 C.

   Nine to ten days after being inserted, the aluminum jacket also begins to melt at the top of the coal, even before the coal head has passed through the gas-permeable upper layer of the river deeke. For this reason, even in the case of carbon anodes encased in a known manner, burn-up takes place on the carbon head.



  It is. also already known. to surround the lower end of the iron power supply pin of the carbon anode with electrode material to protect the iron from attack by the electrolyte. The use of such a sleeve alone does not always guarantee the protection of the iron pin. When the head of cabbage burns down, there is no sufficient bond between the slowly coking mass of the cuff and the head of coal. to reach.

   If the coal head is also used by i. If the raft is flooded, it penetrates between the cuff and the coal head; the cuff loosens and cannot hold her Schtitzwii @ kiin-. practice more.



  These measures are therefore insufficient to reliably protect the anode head and the embedded iron peg from premature burn-up.



  The present invention is now intended to eliminate these disadvantages. and enable and concerns a perfect protection of the anode head and the iron plug. a burnt carbon anode for aluminum electrolysis gens.



  According to the invention draws. The burnt out carbon anode is characterized by the fact that its carbon body is provided on its upper side with an aluminum head at least 3 cm thick, which covers this upper side. with the exception of at least one vacant place where an iron peg is embedded in the anode head, and with the exception of the space between the aluminum head and the iron peg, which space with electrode mass, that is. for example art charcoal mixture, is filled.



  The electrode mass filled between the aluminum head and the iron cone then forms a cuff, which is then gradually baked during operation. and with advanced ancestry, - the anode protects the iron cone from attack by the electrolyte.



  The aluminum head can reach to the edge of the upper side = the anode. But it is also possible to leave a narrow edge, that is, an edge of 1 to 2 a width on the circumference, which edge can be used to place a casting mold for the manufacture of the aluminum head.



  In the following Ausführungsbei games of the anode are presented.



  The height of the aluminum head is to be chosen so that it protects the upper surface of the carbon anode at least up to the moment in which the latter is so deeply immersed in the river bed that it is exposed to the effects of the supply oxygen. is essentially withdrawn. Accordingly, the thickness of a full aluminum head over the entire upper surface of the carbon anode must at least correspond to the thickness of the gas-permeable layer of the flul) deeke.

   Normally the thickness of the gas-permeable upper layer of the river cover @ is about 3 to 7 a, while the river cover normally has a C "total thickness of about 10 cm 6, 10) thus be at least 3 cm.

    In the case of carbon anodes with a horizontal cross section of 300 × 300 mm, it is advantageously 8 to 10 a. An excessive height is to be avoided. too much cooling and therefore unnecessary heat losses. It is recommended not to choose the highest height greater than 15 cm.



  The aluminum head can be in the form of a thick disk with a central bore, adapted to the shape of the anode head, but it is necessary to achieve this. In order to achieve the desired protection, it is not necessary to make the aluminum head uniformly thick everywhere.

    It is sufficient if the aluminum head at the edge of the carbon anode or at a short distance from it has the required minimum height and around the iron pin forms a sleeve that has about the same height as the edge and for the reception of the carbon sleeve (sleeve made of elec - soil mass) is determined. Between the edge and the sleeve, the aluminum head can be hollow at the top, i.e. it can have a deep groove. This allows the amount of metal required to form the aluminum head and, at the same time, the weight of the anode combination cemented on the iron cone to be reduced.



  The clearance between the iron pin and the aluminum head is around 1 to 5 cm. If the clearance is less than 1 cm, the stamped-in or, better still, cast-in sleeve made of synthetic charcoal does not provide sufficient protection of the iron pin against the electrolyte. The coal manure can be made separately by placing a sleeve made of sheet aluminum around the iron peg and filling it with carbon mass, after which the aluminum cooling head is first poured.

   In this case, the carbon sleeve expediently protrudes beyond the aluminum cooling head, that is, its height is chosen to be greater than the thickness of the latter; as a result, the (iron cone remains even better protected after the cooling head has melted. The coal manshette protrudes over the cooling head by, for example, 5 to 8 cm.



  It is possible to produce the aluminum head separately and then to place it on the coal anode, preferably with the help of a suitable binder (for example coal tar pitch). The simplest and safest method, however, is to pour on the aluminum head using a suitable mold. If pure aluminum is produced in the electrolysis furnace, this head must of course be made of pure aluminum.

   If, on the other hand, an aluminum alloy is produced, the head can be made of a corresponding or otherwise suitable aluminum alloy.



  FIGS. 5 to 9 illustrate one of the mentioned exemplary embodiments of the anode according to the invention and its lowering in the course of time.



  Fig. 10 shows. as a further exemplary embodiment of the anode according to the invention, one which has two carbon bodies.



  Also in Figs. 5 to 9 the bottom of the electrolysis cell is marked with 1, the deposited, molten aluminum with \?:, The fluoride electrolyte with 3, the river cover with 4, the carbon body with 5 and the iron power supply pin with. 6 designated. The body of 5 burned coal is with. an aluminum head 7 which has two circumferential ribs 8 and 9.

   The rib 8 forms a radiation surface that protects the upper edge of the carbon anodes 5 to 10 'from premature burning, while the rib 9 serves to limit the cuff 10 made of cast synthetic carbon mass. The rib 8 does not have to absolutely. be arranged directly on the edge of the carbon anode, but can also be at a distance from this. Instead of two ribs, several can also be seen before.



  After inserting the carbon anode (Fig.5) in the furnace, the temperature conditions at the top of the carbon are still about the same as in the case of the unprotected carbon anode according to Fig.1. Six days after the onset of the carbon anode (Fig. 6), the cooling effect of the aluminum head is already noticeable. At the upper edge of the carbon anode the temperature is about 250 C instead of 290 C, as in the case of FIG. A burn does not yet take place.

   Nine days after inserting the carbon anode (Fig. 7), the aluminum head is still completely intact; the temperature of the upper edge of the carbon anode, which is still unaffected, has reached about 300 ° C. After eleven days (Fig. 8) the aluminum head is already partially in the river cover. The aluminum head has also been preserved here. The ribs are still sticking out, with the head of the coal still being cooled.

   The temperature of the upper edge of the carbon anode is still below the limit at which the burn-up begins. First. when the coal head in the gas impermeable lower, layer. the river cover, so by about. 3 to 7 one is immersed, its temperature rises gradually to values of over 3.50 C, and then the aluminum head begins to melt too.

   At this point, however, the oxygen in the air can no longer reach the carbon head; this is therefore protected from burning. Fig. 9 shows the state after 14 days. The aluminum head melted on the 13th day. The Kohlemanscliette 1'0 now protects the iron pin 6 from attack by the electrolyte. The advantage that is achieved by the training described can be seen by comparing FIGS. 4 and 9. Thanks to. The aluminum head is essentially retained in its shape.

   This also ensures a good bond between the coking hasse of the cuff 10 and. the carbon head, and consequently for the protection of the pin from attack by the electrolyte; even if it washes over your head.



       Fig. 10 shows partially in vertical section. an anode having two carbon bodies 11. The aluminum cooling head 12 covers the two blocks 11 and also encloses them laterally like a jacket. The cooling head has an outer, lower rib 13 and two inner, higher ribs. Ribs 14 around the iron pegs 6. The difference in height between the outer rib and the inner ribs is due to the shape of the coal head, which in contrast to the examples according to FIGS. 1 to 9 is not flat here.

 

Claims (1)

PATENTANSPRCTCH 1 Gebrannte Kohleanode für Aluminium Elektrolyseöfen, dadurch gekennzeichnet, dass ihr Kohlekörper auf seiner obern Seite mit einem mindestens 3 cm dicken (cu) Aluminium kopf (7) versehen ist, der diese obere Seite deckt mit Ausnahme mindestens einer frei bleibenden Stelle, wo jeweils ein Eisenzapfen (6) in den Anodenkopf eingelassen ist, und mit Ausnahme des Raumes zwischen Alumi- niumkopf und Eisenzapfen, weleher Raum mit hlektrodenmasse (10,) gefüllt ist. PATENT CLAIM 1 Burnt carbon anode for aluminum electrolysis furnaces, characterized in that its carbon body is provided on its upper side with an at least 3 cm thick (cu) aluminum head (7), which covers this upper side with the exception of at least one remaining free point where each an iron peg (6) is embedded in the anode head, and with the exception of the space between the aluminum head and the iron peg, which space is filled with electrode material (10). UNT'ER.AN SPRÜ CEIE 1. Gebrannte Kohleanode nach Patent anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminiumkopf mit mindestens einer Rippe versehen ist. Gebrannte Kohleanode nach Patent- ansprtteli 1 und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeiehnet, dass der Aluminiumkopf mindestens zwei Kühlrippen aufweist, wobei < lie innere zur Aufnahme der den. Eisen zapfen inngebenden Kohlemansehette dient. UNT'ER.AN SPRÜ CEIE 1. Burnt carbon anode according to patent claim I, characterized in that the aluminum head is provided with at least one rib. Burned carbon anode according to patent claim 1 and dependent claim 1, characterized in that the aluminum head has at least two cooling fins, the inner ones for receiving the. Iron pegs are used for the carbon mansehette. :3. t ebi@annte Kohleanode nach Patent- ansprueli I, dadurch gekennzeichnet, dass am Rande des Aluminiumkopfes eine senk- reclite Rippe angeordnet ist, deren Höhe min destens 7 cm beträgt und eine zweite Rippe etwa. der gleichen Höhe den eisernen Zapfen umgibt, wodurch der Aluminiumkopf oben zwischen diesen Rippen eine Rinne aufweist. 4. : 3. t ebi @ annte carbon anode according to patent claim I, characterized in that a vertical reclite rib is arranged on the edge of the aluminum head, the height of which is at least 7 cm and a second rib approximately. of the same height surrounds the iron tenon, as a result of which the aluminum head has a groove at the top between these ribs. 4th Gebrannte Kohleanode nach Patent- ansprueh I, dadurch gekennzeichnet, dass der Ahiminiumkopf den obern 'Teil eines Kohle- Körpers (11) in Form eines ohneSpiel anlie genden Mantels iungibt. ö. Gebrannte Kohleanode nach Paten anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminiumkopf einen schmalen Rand am Umfang der Kohlekörperoberseite ungedeckt lässt. Burnt carbon anode according to patent claim I, characterized in that the aminium head gives the upper part of a carbon body (11) in the form of a jacket that fits without play. Ö. Burnt carbon anode according to patent claim I, characterized in that the aluminum head leaves a narrow edge on the circumference of the carbon body top uncovered. PATENT<B>A</B>NS<B>P</B>RUCH II Verfahren zur Herstellung einer gebrann ten Kohleanode gemäss Patentanspruch 8, da durch gekennzeichnet, dass der Aluminiiun- kopf aufgegossen wird. PATENT <B> A </B> NS <B> P </B> RUCH II Method for producing a burned carbon anode according to claim 8, characterized in that the aluminum head is cast on.
CH321592D 1954-12-07 1954-04-09 Burnt carbon anode for aluminum electrolytic furnaces CH321592A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH326852T 1954-12-07
CH321592T 1954-12-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH321592A true CH321592A (en) 1957-05-15

Family

ID=25736292

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH321592D CH321592A (en) 1954-12-07 1954-04-09 Burnt carbon anode for aluminum electrolytic furnaces
CH326852D CH326852A (en) 1954-12-07 1954-12-07 Burnt carbon anode for aluminum electrolytic furnaces

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH326852D CH326852A (en) 1954-12-07 1954-12-07 Burnt carbon anode for aluminum electrolytic furnaces

Country Status (1)

Country Link
CH (2) CH321592A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0324632A1 (en) * 1988-01-12 1989-07-19 Norsk Hydro A/S Collars for the protection of anode hangers in aluminium electrolysis cells

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0324632A1 (en) * 1988-01-12 1989-07-19 Norsk Hydro A/S Collars for the protection of anode hangers in aluminium electrolysis cells
AU609567B2 (en) * 1988-01-12 1991-05-02 Norsk Hydro A.S Collars for the protection of anode hangers in aluminium electrolysis cells

Also Published As

Publication number Publication date
CH326852A (en) 1957-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3022566C2 (en)
DE2255776A1 (en) ELECTRODE
DE3443434C2 (en) Method and device for the continuous production of elongated carbon bodies
DE2637993A1 (en) OVEN WALL ELEMENT
DE1146259B (en) Process for lining the walls of the cathode trough of an aluminum electrolysis cell and cathode trough manufactured using this process
CH496932A (en) Liner for furnace furnaces to hold molten metal
CH321592A (en) Burnt carbon anode for aluminum electrolytic furnaces
DE2547061A1 (en) Power supply pin protection for carbon anode in aluminium mfr. - in enclosed electrolytic cell by providing metal collar and sealing
DE638470C (en) Self-baking large electrode
CH625560A5 (en)
DE1002131B (en) Burned carbon anode for aluminum fused-salt electrolysis
DE925856C (en) Casting mold for the production of high quality steels
AT208090B (en) Cell for the melt-flow electrolysis of compounds of such metals, the density of which is greater than the density of the electrolysis bath, in particular of Al2O3
DE861004C (en) Block mold
AT224347B (en) Process for lining the walls of a cathode trough for the production of aluminum by fused-salt electrolysis and cathode trough produced by this process
DE898817C (en) Furnace for direct fused aluminum electrolysis
DE723448C (en) Carbon anode
DE810060C (en) Devices for facilitating the solidification of unsettled potted blocks
DE396867C (en) Method and apparatus for making refractory hollow bodies, e.g. Furnace feed or crucible
DE353789C (en) Manufacture of a furnace lining
AT212032B (en) Cathode pan for aluminum electrolysis furnaces
AT107164B (en) Method of baking the outer part of freely movable carbon electrodes.
DE909331C (en) Extrusion press for the production of pipes, rods or the like, in particular of cable sheaths
US3024178A (en) Process for operating soderberg anodes with vertical contact studs
AT223525B (en) Refractory composite brick of elongated shape and process for its manufacture