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.