Elément solide <B>conducteur du</B> courant La présente invention se rapporte à des cellules électrolytiques pour la production de l'aluminium et concerne des éléments solides conducteurs du courant, employés avec ces cellules, qu'il s'agisse de cellules de réduction pour la production de l'aluminium brut ou de cellules à trois couches pour la purification de l'aluminium. Ces éléments conducteurs peuvent constituer les cathodes des cellules de réduction ou des conducteurs de courant faisant partie du réseau d'alimentation du courant électro lytique à une masse de métal fondu, soit dans une cellule de réduction, soit dans une cellule de purification.
Dans les brevets suisses N , 229434 et 301030, il est décrit divers éléments conduc teurs ayant pour caractéristique commune qu'ils sont constitués pour la majeure partie d'au moins un des composés carbure de titane et carbure de zirconium. Ces carbures, quand ils sont utilisés sous forme d'agrégats compacts, présentent une conductibilité électrique relati vement élevée, ne sont pas attaqués de manière appréciable par les fondants fondus utilisés dans les cellules électriques, et présentent une très faible solubilité dans l'aluminium fondu à l000 C. Ils peuvent être obtenus sous une forme appropriée avec de bonnes qualités mé caniques et sont mouillés par l'aluminium fondu.
Le carbure de titane est moins coûteux que le carbure de zirconium et plus résistant que ce dernier à l'oxydation. Les carbures sont utilisés pratiquement purs, avec une teneur en carbone libre qui ne dépasse pas 0,5 % envi ron et qui est de préférence inférieure à 0,1 %.
On a trouvé que l'on peut utiliser d'autres composés pour préparer les éléments conduc teurs, en vue des buts indiqués dans les brevets suisses cités plus haut, ces composés ayant un comportement satisfaisant et certains d'entre eux présentant au moins à certains égards, des propriétés supérieures à celles du carbure de titane.
L'invention a pour objet un élément solide conducteur du courant, ' destiné à être utilisé comme cathode ou comme conducteur de cou rant dans une cellule électrolytique pour la production ou la purification de l'aluminium, caractérisé en ce que sa partie superficielle au moins, en contact avec l'aluminium, est formée d'une matière compacte comprenant au moins un borure de titane ou de zirconium.
Le borure de titane (TiB.,) a une résistivité électrique beaucoup plus faible que le carbure de titane (12 micro-ohms/cm contre 68 micro- ohms/cm, à la température ambiante) ; il est plus résistant à l'oxydation que le carbure de titane dans le domaine de température allant de 300,, à 800o C ; et il présente une solu bilité dans l'aluminium fondu à des tempé- ratures de l'ordre de 960(l C qui n'est que le dixième environ de celle du carbure de titane.
On peut voir que ce borure de titane est une matière bien supérieure, pour les buts envisa gés, au carbure de ce métal.
Cependant, le borure de zirconium a une résistivité électrique qui est suffisamment basse (meilleure que celle du carbure de titane) pour qu'il puisse aussi être utilisé dans la préparation des éléments conducteurs destinés aux cellules électrolytiques pour la production de l'alumi nium.
Ces éléments sont d'ordinaire préparés à partir d'un borure pulvérisé, ou d'un mélange de borures pulvérisés, de préférence en soumet tant la poudre à une pression continue tout en portant sa température à une valeur élevée, par exemple de l'ordre de 20000 C. Une pression de l'ordre de 160 kg/cm2 convient, et il est préférable d'élever la température à sa valeur maximum dans un temps relativement court, par exemple d'une heure environ. On laisse en suite refroidir l'agrégat compact, tout en le maintenant à la pression susdite.
L'opération peut être conduite dans une matrice de graphite dont la cavité présente une section transversale de la forme voulue, la pression étant appliquée à la poudre par des pistons agissant aux extré mités opposées de la colonne de poudre, et une atmosphère protectrice étant maintenue autour de la matrice pendant les périodes de chauffage et de refroidissement.
Les éléments conducteurs obtenus sont des corps solides de faible porosité, de 2 à 5 % par exemple, de résistivité électrique raisonna blement faible, de l'ordre de 10 à 120 micro- ohms/cm, de faible solubilité dans l'aluminiùm fondu et présentant .une bonne résistance à l'attaque par le fondant fondu utilisé dans les cellules électrolytiques pour la production et l'affinage de l'aluminium.
Ils sont ainsi très propres à l'emploi comme conducteurs consti tuant une partie du réseau d'alimentation du courant électrolytique à une masse d'aluminium fondu dans de telles cellules, ou comme ca thodes (ou comme revêtements de cathodes) dans les cellules de réduction électrolytique pour la production de l'aluminium. Le dessin annexé représente, à titre d'exem-- ple, cinq formes d'exécution d'une cellule com prenant un élément conforme à l'invention.
La fig. 1 est une coupe transversale verti cale d'une cellule de réduction.
La fig. 2 est une coupe partielle d'une autre cellule de réduction.
La fig. 3 est une coupe longitudinale de l'extrémité d'une autre cellule de réduction. La fig. 4 est une coupe verticale d'une cel lule de purification à trois couches.
La fig. 5 est une coupe par la ligne 5-5 de la fig. 6 d'une nouvelle cellule de réduction. La fig. 6 est une coupe par la ligne 6-6 de la fig. 5.
La cellule représentée à la fig. 1 comprend une base 1 de briques ou de ciment qui sup porte un caisson 2 peu profond en charbon entouré d'une paroi de support 3 en acier.
Deux canaux 4 peu profonds sont prévus tout au long des bords longitudinaux de la surface supérieure du fond du caisson 2, dans lesquels font saillie, à certains intervalles sur la longueur de la cellule, des éléments conduc teurs du courant 5 sous forme de barres, obte nus de la manière indiquée plus haut. Dans cette construction, chaque barre 5 passe hori zontalement à travers la paroi du caisson 2 de manière à s'étendre dans le canal longi tudinal 4 adjacent, son extrémité extérieure étant reliée à une barre omnibus 6 en alumi nium pur qui est connectée au pôle négatif d'une source de courant électrolytique (non représentée). L'extrémité de la barre omnibus 6 peut être moulée autour de l'extrémité adja cente de la barre 5.
Une anode 7 en charbon est reliée par des moyens appropriés (non représentés) au pôle positif de la source de courant électrolytique. Les barres omnibus 6 sont connectées, comme représenté en 6a, à des barres omnibus princi pales 8 qui s'étendent le long des côtés de la cellule. La cellule peut être mise en fonctionnement par l'un des différents procédés connus dans la pratique. Par exemple, l'anode 7 et le cais son 2 peuvent âtre chauffés à la température de fonctionnement en abaissant l'anode sur des blocs de charbon placés sur la base du cais son, le courant électrique passant à travers ces blocs.
Après que ceux-ci ont été enlevés, l'électrolyse peut être commencée en versant dans le caisson de l'aluminium fondu pour former une masse 9 couvrant les éléments 5, en ajoutant un fondant fondu 10 contenant de l'alumine dissoute, et en faisant immédiatement passer à travers la cellule le plein courant élec trolytique. La masse de métal fondu constitue effectivement la cathode de la cellule. Quand cette dernière est en plein fonctionnement, la majeure partie du fondant est maintenue à l'état fondu, comme représenté en 10, et est couverte d'une croûte 11 de fondant solide ou refroidi.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 2, les éléments conducteurs 5 sont dis posés verticalement et insérés à travers la base du caisson de charbon 2 de la cellule. Les extrémités supérieures des éléments 5 font saillie sur une courte distance au-dessus de la surface interne de la base de charbon de la cellule et établissent effectivement une con nexion électrique entre la masse 9 de métal fondu qui se trouve sur cette base et les barres omnibus négatives 6 qui sont reliées électrique ment à une barre omnibus principale 8 s'éten dant au-dessous de la cellule.
La fig. 3 montre comment le fonctionne ment d'une cellule de réduction classique peut être amélioré en lui incorporant des éléments conducteurs tels que ceux envisagés ici. Comme à l'ordinaire, la base du caisson 2 est composée de blocs d'une matière graphitique dans les quels sont noyées des barres de fer 6 servant à relier électriquement ces blocs à des barres omnibus négatives (non représentées) disposées à l'extérieur de la cellule. De telles cellules présentent l'inconvénient d'un contact électrique à haute résistance entre l'aluminium fondu 9 et le caisson 2, dû au fait que le métal ne mouille pas le charbon et qu'une boue faible- ment conductrice se dépose sur ce dernier pendant le fonctionnement de la cellule.
Pour éviter cet inconvénient, des éléments conducteurs 5 sous forme de tiges, cylindriques ou d'autres formes, sont insérés dans des trous prévus dans les blocs du fond de la cellule, ces éléments étant d'une longueur légèrement supérieure à la profondeur des trous de ma nière que leurs extrémités supérieures fassent saillie dans le métal fondu 9 et forment pour le courant électrolytique des trajets à faible résistance qui court-circuitent la couche de boue.
Les trous sont de préférence répartis uniformément et se prolongent en direction des barres de fer 6, mais se terminent à fàible -dis tance de celles-ci, de manière à laisser subsister une portion solide des blocs de charbon qui évite des fuites du contenu de la cellule. Les éléments 5 sont de préférence maintenus en place au moyen d'une mince couche de poix qui est transformée en un liant carbonifère solide à la température de fonctionnement de la cellule.
La fig. 4 montre une cellule de purification à trois couches. Un élément conducteur Sa, composé d'un agrégat compact préparé comme indiqué plus haut, s'étend horizontalement à travers une paroi isolante 12 (magnésite) de la cellule, pour faire saillie par son extrémité interne dans une dépression 13 formée dans la base de la cellule, de manière que, lorsque la cellule fonctionne, cette extrémité soit noyée dans une masse 14 d'un alliage d'aluminium fondu qui constitue la couche de fond. L'ex trémité externe de l'élément Sa est connectée à une barre omnibus 15 en aluminium (qui peut âtre coulée sur l'élément), conduisant au pôle positif de 1a_ source de courant électro lytique.
Des éléments conducteurs 5b, composés également d'agrégats compacts, constituent des barres disposées verticalement, dont les extré mités inférieures sont immergées dans une couche 16 d'aluminium purifié flottant sur une masse 17 de fondant fondu, et reliées à leurs extrémités supérieures à une barre omnibus négative 18. Ces éléments peuvent être reliés à la barre omnibus par brasure (comme indiqué en 19), ou la barre 18 peut être coulée autour de ces extrémités supérieures. Les parties ex posées des éléments 5b sont avantageusement protégées contre l'oxydation et contre d'autres effets nuisibles.
La cellule de réduction représentée aux fig. 5 et 6 présente une forme rectangulaire tant en plan qu'en section transversale et com prend une paroi extérieure 21 d'une matière isolante réfractaire, telle que la magnésite, et une paroi intérieure 22 de charbon formant revêtement. Des séparations verticales 23, éga lement en charbon, sont prévues intérieurement entre les côtés longitudinaux du revêtement de charbon: Chaque séparation est en contact par ses faces extérieures et de base avec les sur faces correspondantes du revêtement de char bon 22, mais se termine à courte distance de la ligne longitudinale centrale de la cellule.
La face interne de chaque séparation 23 est in clinée vers le haut et vers l'extérieur depuis son extrémité inférieure, l'inclinaison étant re lativement forte relativement à l'horizontale, et la face supérieure de la séparation est placée à un niveau légèrement inférieur à celui de la surface supérieure d'un fondant fondu 24 qui remplit la cellule quand celle-ci fonctionne (fig. 5). Les séparations 23 sont espacées sur la longueur de la cellule et sont disposées par paires opposées, une paroi de chaque paire servant de support à la cathode respective d'une paire de cathodes 25 destinées à coopérer avec une anode 26 disposée entre elles.
Chaque cathode 25 est composée d'un plateau rectan gulaire d'un agrégat compact produit de la manière indiquée précédemment. Cette cathode repose par la portion centrale de sa face exté rieure contre la face intérieure de la sépara tion 23 correspondante, et son bord inférieur est en contact avec la paroi latérale respec tive d'un canal 27 prévu longitudinalement dans la face interne de la base du revête ment 22 de charbon, et de la largeur voulue pour s'étendre d'une séparation 23 à l'autre d'une paire de séparations. On peut voir que dans la disposition décrite, on rencontre à intervalles sur la longueur de la cellule des paires de plateaux cathodiques 25 opposés disposés en V, les bords inférieurs des ca thodes d'une paire étant espacés de la largeur du canal 27.
Les bords supérieurs des ca thodes 25 se prolongent légèrement au-dessus des faces supérieures des séparations 23 (fig. 5), pour se terminer près de la surface supérieure de la masse 24 du fondant fondu. L'anode 26 est en charbon et présente une forme rectan gulaire dans toute section horizontale, mais sa portion inférieure, ou portion finale active, forme un coin de manière que ses faces rec tangulaires inclinées 26a soient disposées pra tiquement parallèlement aux faces internes des cathodes 25 respectives. L'anode 26 est sup portée par une barre omnibus 28 (fig. 5), en fer, qui sert aussi à connecter l'anode au pôle positif de la source de courant électrolytique.
La partie supérieure de l'anode se trouve au- dessus du niveau de la masse 24 de fondant fondu et passe à travers une croûte 24a de fondant solidifié ou refroidi recouvrant la masse 24. Comme l'anode est consommée pen dant le fonctionnement de la cellule, elle est progressivement abaissée de la minière habi tuelle. La position des faces inclinées de l'anode est telle que la distance constante désirée entre les électrodes soit toujours respectée.
Dans l'angle compris entre une face de chaque séparation 23 et la face longitudinale adjacente du revêtement 22 de charbon de la cellule, il est prévu dans la base du revêtement une dépression 29 peu profonde dans laquelle est disposée la partie extrême intérieure d'une barre 30 formée d'un agrégat compact sem blable à celui constituant les plateaux catho diques. Cette barre constitue un conducteur de courant et s'étend horizontalement à l'extérieur à travers la paroi verticale du revêtement 22 de charbon, pour être reliée électriquement à une barre omnibus 31 en aluminium dont l'ex trémité intérieure est noyée dans la paroi iso lante 21. Les barres omnibus 31 sont connec tées au pôle négatif de la source de courant électrolytique.
La cellule étant préparée pour la produc tion, l'électrolyse peut être déclenchée par un des divers procédés connus dans la pratique. Quand la cellule est en plein fonctionne ment, la majeure partie du mélange fondant est à l'état fondu, mais toutefois il se forme une croûte 24a de fondant solide ou refroidi formant un pont sur l'espace compris entre le revêtement 22 de charbon de la cellule et les anodes 26 respectives, le fondant solide s'éten dant également vers le bas des parois du revê tement comme indiqué à la fig. 5.
De l'alu minium se dépose maintenant sur toutes les surfaces exposées des plateaux cathodiques 25, à l'état fondu, et coule vers le bas de ces sur faces pour former une masse 32 de métal fondu s'étendant sur la base du revêtement 22 de charbon, cette masse remplissant également le canal 27. La masse constitue une connexion électrique entre les conducteurs de courant 30 et les plateaux cathodiques 25, pratiquement tout le courant électrolytique étant conduit par l'aluminium, au plus une faible partie du cou rant passant par la base de charbon. L'alumi nium fondu peut être retiré de cette masse de temps en temps selon les nécessités.
Bien que les éléments conducteurs de cou rant décrits plus haut, tels que les barres 5 (ou 5a et 5b) des fig. 1 à 4, et les plateaux cathodiques 25 et les conducteurs de courant 30 des fig. 5 et 6, puissent "être constitués de borure de titane ou de borure de zirconium, on préfère choisir pour ces éléments le borure de titane (TiBz). Comme ce composé est d'une production relativement coûteuse, les plateaux cathodiques 25 peuvent être formés de minces couches exposées de borure, renforcées par un noyau de charbon sur lequel on fait adhérer solidement l'agrégat compact de borure de titane.
The present invention relates to electrolytic cells for the production of aluminum and relates to solid elements which conduct current, used with these cells, whether they are cells reduction for the production of crude aluminum or three-layer cells for the purification of aluminum. These conductive elements can constitute the cathodes of the reduction cells or of the current conductors forming part of the supply network of the electrolytic current to a mass of molten metal, either in a reduction cell or in a purification cell.
In Swiss patents Nos. 229434 and 301030, various conductive elements are described which have the common characteristic that they consist for the most part of at least one of the compounds of titanium carbide and zirconium carbide. These carbides, when used as compact aggregates, exhibit relatively high electrical conductivity, are not appreciably attacked by molten fluxes used in electrical cells, and exhibit very low solubility in molten aluminum. at 1000 C. They can be obtained in a suitable form with good mechanical qualities and are wetted by molten aluminum.
Titanium carbide is less expensive than zirconium carbide and more resistant than the latter to oxidation. The carbides are used practically pure, with a free carbon content which does not exceed about 0.5% and which is preferably less than 0.1%.
It has been found that other compounds can be used to prepare the conductive elements, for the purposes indicated in the Swiss patents cited above, these compounds having satisfactory behavior and some of them exhibiting at least to some respects, properties superior to those of titanium carbide.
The subject of the invention is a solid element which conducts current, intended to be used as a cathode or as a current conductor in an electrolytic cell for the production or purification of aluminum, characterized in that at least its surface part , in contact with aluminum, is formed of a compact material comprising at least one boride of titanium or zirconium.
Titanium boride (TiB.,) Has a much lower electrical resistivity than titanium carbide (12 micro-ohms / cm against 68 micro-ohms / cm, at room temperature); it is more resistant to oxidation than titanium carbide in the temperature range from 300, to 800o C; and it exhibits a solu bility in molten aluminum at temperatures on the order of 960 (1 C which is only about a tenth that of titanium carbide.
It can be seen that this titanium boride is a much superior material, for the intended purposes, to the carbide of this metal.
However, zirconium boride has an electrical resistivity which is sufficiently low (better than that of titanium carbide) that it can also be used in the preparation of conductive elements for electrolytic cells for the production of aluminum.
These elements are usually prepared from a powdered boride, or a mixture of powdered borides, preferably by subjecting the powder to a continuous pressure while raising its temperature to a high value, for example. of the order of 20,000 C. A pressure of the order of 160 kg / cm2 is suitable, and it is preferable to raise the temperature to its maximum value in a relatively short time, for example about one hour. The compact aggregate is then allowed to cool, while maintaining it at the aforesaid pressure.
The operation can be carried out in a graphite die, the cavity of which has a cross-section of the desired shape, the pressure being applied to the powder by pistons acting at the opposite ends of the column of powder, and a protective atmosphere being maintained. around the die during periods of heating and cooling.
The conductive elements obtained are solid bodies of low porosity, from 2 to 5% for example, of reasonably low electrical resistivity, of the order of 10 to 120 micro-ohms / cm, of low solubility in molten aluminum and exhibiting good resistance to attack by the molten flux used in electrolytic cells for the production and refining of aluminum.
They are thus very suitable for use as conductors constituting a part of the supply network of electrolytic current to a mass of molten aluminum in such cells, or as cathodes (or as coatings of cathodes) in cells of electrolytic reduction for the production of aluminum. The accompanying drawing shows, by way of example, five embodiments of a cell comprising an element in accordance with the invention.
Fig. 1 is a vertical cross section of a reduction cell.
Fig. 2 is a partial section of another reduction cell.
Fig. 3 is a longitudinal section of the end of another reduction cell. Fig. 4 is a vertical section of a three-layered purification cell.
Fig. 5 is a section taken along line 5-5 of FIG. 6 of a new reduction cell. Fig. 6 is a section taken along line 6-6 of FIG. 5.
The cell shown in FIG. 1 comprises a base 1 of bricks or cement which sup carries a shallow charcoal box 2 surrounded by a supporting wall 3 of steel.
Two shallow channels 4 are provided along the longitudinal edges of the upper surface of the bottom of the box 2, in which protrude, at certain intervals along the length of the cell, current conducting elements 5 in the form of bars, obtained naked in the manner indicated above. In this construction, each bar 5 passes horizontally through the wall of box 2 so as to extend into the adjacent longitudinal channel 4, its outer end being connected to a bus bar 6 of pure aluminum which is connected to the pole. negative of an electrolytic current source (not shown). The end of the bus bar 6 can be molded around the adjacent end of the bar 5.
A carbon anode 7 is connected by suitable means (not shown) to the positive pole of the source of electrolytic current. The bus bars 6 are connected, as shown at 6a, to main bus bars 8 which extend along the sides of the cell. The cell can be put into operation by any of the various methods known in the art. For example, the anode 7 and the sound box 2 can be heated to operating temperature by lowering the anode onto blocks of carbon placed on the base of the sound box, the electric current passing through these blocks.
After these have been removed, the electrolysis can be started by pouring molten aluminum into the casing to form a mass 9 covering the elements 5, adding a molten flux 10 containing dissolved alumina, and then immediately passing the full electrolytic current through the cell. The mass of molten metal effectively constitutes the cathode of the cell. When the latter is in full operation, most of the flux is maintained in the molten state, as shown at 10, and is covered with a crust 11 of solid or cooled fondant.
In the embodiment shown in FIG. 2, the conductive elements 5 are arranged vertically and inserted through the base of the carbon box 2 of the cell. The upper ends of the elements 5 protrude a short distance above the internal surface of the carbon base of the cell and effectively establish an electrical connection between the mass 9 of molten metal which is on this base and the bars. Negative buses 6 which are electrically connected to a main bus bar 8 extending below the cell.
Fig. 3 shows how the operation of a conventional reduction cell can be improved by incorporating therein conductive elements such as those contemplated here. As usual, the base of the box 2 is composed of blocks of a graphitic material in which are embedded iron bars 6 serving to electrically connect these blocks to negative bus bars (not shown) arranged on the outside. of the cell. Such cells have the drawback of a high resistance electrical contact between the molten aluminum 9 and the casing 2, due to the fact that the metal does not wet the carbon and that a weakly conductive sludge is deposited on it. last during cell operation.
To avoid this drawback, conductive elements 5 in the form of rods, cylindrical or other shapes, are inserted into holes provided in the blocks of the bottom of the cell, these elements being of a length slightly greater than the depth of the holes. so that their upper ends protrude into the molten metal 9 and form low resistance paths for the electrolytic current which short-circuit the sludge layer.
The holes are preferably distributed uniformly and extend in the direction of the iron bars 6, but terminate at a low distance from the latter, so as to leave a solid portion of the carbon blocks which prevents leakage of the content of the latter. the cell. The elements 5 are preferably held in place by means of a thin layer of pitch which is transformed into a solid carboniferous binder at the operating temperature of the cell.
Fig. 4 shows a three-layer purification cell. A conductive element Sa, composed of a compact aggregate prepared as indicated above, extends horizontally through an insulating wall 12 (magnesite) of the cell, to protrude through its internal end into a depression 13 formed in the base of the cell. the cell, so that, when the cell is in operation, this end is embedded in a mass 14 of a molten aluminum alloy which constitutes the base layer. The outer end of the Sa element is connected to an aluminum bus bar 15 (which can be cast on the element), leading to the positive pole of the electrolytic current source.
Conductive elements 5b, also composed of compact aggregates, constitute bars arranged vertically, the lower ends of which are immersed in a layer 16 of purified aluminum floating on a mass 17 of molten flux, and connected at their upper ends to a negative bus bar 18. These elements can be connected to the bus bar by soldering (as shown at 19), or bar 18 can be cast around these upper ends. The exposed parts of the elements 5b are advantageously protected against oxidation and against other harmful effects.
The reduction cell shown in fig. 5 and 6 has a rectangular shape both in plan and in cross section and comprises an outer wall 21 of a refractory insulating material, such as magnesite, and an inner wall 22 of carbon forming a coating. Vertical partitions 23, also made of carbon, are provided internally between the longitudinal sides of the carbon lining: Each separation is in contact by its outer and base faces with the corresponding surfaces of the good tank lining 22, but ends at short distance from the central longitudinal line of the cell.
The inner face of each partition 23 is inclined upward and outward from its lower end, the inclination being relatively strong relative to the horizontal, and the upper face of the partition is placed at a slightly lower level. to that of the upper surface of a molten flux 24 which fills the cell when the latter is in operation (fig. 5). The partitions 23 are spaced along the length of the cell and are arranged in opposite pairs, one wall of each pair serving as a support for the respective cathode of a pair of cathodes 25 intended to cooperate with an anode 26 disposed between them.
Each cathode 25 is composed of a rectangular tray of a compact aggregate produced as previously indicated. This cathode rests by the central portion of its exterior face against the interior face of the corresponding partition 23, and its lower edge is in contact with the respective side wall of a channel 27 provided longitudinally in the interior face of the base. of the coal liner 22, and the width desired to extend from one partition 23 to the other of a pair of partitions. It can be seen that in the arrangement described, there are at intervals along the length of the cell pairs of opposed cathode trays 25 arranged in a V-arrangement, the lower edges of the cathodes of a pair being spaced the width of the channel 27.
The upper edges of the cathodes 25 extend slightly above the upper faces of the partitions 23 (Fig. 5), ending near the upper surface of the mass 24 of the molten flux. The anode 26 is made of carbon and has a rectangular shape in any horizontal section, but its lower portion, or active final portion, forms a wedge so that its inclined rec tangular faces 26a are disposed practically parallel to the internal faces of the cathodes. 25 respective. The anode 26 is supported by a bus bar 28 (fig. 5), made of iron, which also serves to connect the anode to the positive pole of the electrolytic current source.
The upper part of the anode sits above the level of the mass 24 of molten flux and passes through a crust 24a of solidified or cooled flux covering the mass 24. As the anode is consumed during operation of the flux. cell, it is gradually lowered from the usual mining. The position of the inclined faces of the anode is such that the desired constant distance between the electrodes is always respected.
In the angle between one face of each partition 23 and the adjacent longitudinal face of the carbon liner 22 of the cell, there is provided in the base of the liner a shallow depression 29 in which the inner end part of a liner is disposed. bar 30 formed of a compact aggregate similar to that constituting the cathodic trays. This bar constitutes a current conductor and extends horizontally to the outside through the vertical wall of the coating 22 of coal, to be electrically connected to an aluminum bus bar 31, the inner end of which is embedded in the iso wall. lante 21. Bus bars 31 are connected to the negative pole of the electrolytic current source.
With the cell prepared for production, the electrolysis can be initiated by one of various methods known in the art. When the cell is in full operation, most of the flux mixture is in the molten state, but a crust 24a of solid or cooled flux forms a bridge over the space between the carbon coating 22 of the cell and the respective anodes 26, the solid flux also extending down the walls of the coating as shown in FIG. 5.
Aluminum now deposits on all exposed surfaces of cathode trays 25, in a molten state, and flows down these surfaces to form a mass 32 of molten metal extending over the base of the coating 22. of carbon, this mass also filling the channel 27. The mass constitutes an electrical connection between the current conductors 30 and the cathode plates 25, practically all the electrolytic current being conducted by the aluminum, at most a small part of the current passing by the coal base. The molten aluminum can be removed from this mass from time to time as needed.
Although the current conducting elements described above, such as the bars 5 (or 5a and 5b) of FIGS. 1 to 4, and the cathode plates 25 and the current conductors 30 of FIGS. 5 and 6, can "be made of titanium boride or zirconium boride, it is preferred for these elements to be chosen titanium boride (TiBz). As this compound is relatively expensive to produce, cathode trays 25 can be formed. thin exposed layers of boride, reinforced by a carbon core to which the compact aggregate of titanium boride is firmly adhered.