DE1069888B

DE1069888B - Verfahren zur Herstellung eines AIuminiumelektrolyseofens

Info

Publication number: DE1069888B
Application number: DE1958V0013901
Authority: DE
Inventors: Ranshofen Dipl.-Ing. Rudolf Ulm (Österreich)
Original assignee: Vereinigte Metallwerke Ranshofen-Berndorf Aktiengesellschaft, Braunau/Inn (Österreich)
Priority date: 1957-05-18
Filing date: 1958-02-25
Publication date: 1959-11-26
Also published as: CH356917A; FR1195109A

Description

DEUTSCHES

Die der elektrolvtischen Herstellung von Aluminium dienenden öfen besitzen bekanntlich einen die Kathode bildenden und aus Kohlemasse bestehenden Boden, in den metallene Leiter, vorzugsweise eiserne Schienen, zur Zuführung des für die Elektrolyse erforderlichen Stromes eingebettet sind. Dieser Kohleboden wird entweder aus gebrannten Kohleblöcken aufgebaut oder durch Einstampfen einer ungebrannten Kohlemasse hergestellt, die nachher gebrannt wird. In beiden Fällen werden die Stromleiter beim Aufbau des Ofenbodens von einer heißen Kohlemasse umgeben, die infolge Berührung mit den kalten Stromleitern abkühlt, dadurch ihre Plastizität bzw. Stampfbarkeit verliert und in der Umgebung der Stromleiter nicht mehr ausreichend verdichtet werden kann, was beim anschließenden Brennen einen verminderten Kontakt zwischen Stromleiter und Kohlemasse und damit einen schlechten Stromübergang zur Folge hat.

Diesem Nachteil wurde bisher damit begegnet, daß man die Stromleiter in öfen erwärmt hat, was jedoch nicht nur einen zusätzlichen Arbeitsaufwand bedeutet, sondern eine sehr rasche Durchführung dieser Vorbereitungsarbeiten erfordert, um die Temperatur der Stromleiter bei dem nachfolgenden Einbetten in die Kohlemasse aufrechterhalten zu können. Schließlich hat man die Stromleiter auch durch Anlegen von Heizkörpern vorgewärmt. Auch dieses Verfahren hat sich als sehr umständlich erwiesen, da entweder zahlreiche kleine oder wenige große und unhandliche Heizkörper dazu verwendet werden müssen.

Erfindungsgemäß werden die oben geschilderten Nachteile dadurch vermieden, daß man die Stromleiter vor ihrem Umhüllen mit der Kohlemasse durch Hindurchleiten eines elektrischen Stromes vorwärmt. Bei Verwendung eiserner Stromleiter wird dieses Vorwärmen der zweckmäßigerweise durch Reihenoder Reihenparallelschaltung verbundenen Stromleiter vorzugsweise mittels Wechselstrom einer Frequenz von 40 bis 60 Hz und einer Spannung von 20 bis 40 Volt vorgenommen. Gleichstrom hat sich wegen der großen Leistungsquerschnitte als nicht empfehlenswert erwiesen, weil dieser ungünstige Verhältnisse zwischen Strom und Spannung insofern bedingt, als mit geringen Spannungen und hohen Stromstärken gearbeitet werden muß. Wegen der durch den Ferromagnetismus verursachten Erhöhung des Blind-, aber auch des Wirkwiderstande.s ist es günstiger, mit Wechselstrom zu arbeiten, der zudem mit Hilfe von Transformatoren den jeweils vorliegenden Widerstandsverhältnissen angepaßt werden kann. Bei den üblichen Querschnitten der Stromleiter kann mit 20 bis 40 Volt Spannung gearbeitet werden, so daß sich Schutzmaßnahmen erübrigen. Bei dieser Spannung ist mit einer Stromstärke in der Größenordnung von etwa Verfahren zur Herstellung
eines Aluminiumelektrolyseofens

Anmelder:

Vereinigte Metallwerke

Ranshofen-Berndorf Aktiengesellschaft,

Braunau/Inn (Österreich)

Vertreter: Dipl,-Ing. H. Neureiter, Patentanwalt,
Nürnberg, Pirkheimer Str. 94

Beanspruchte Priorität:
Osterreich vom 18. Mai 1957

Dipl.-Ing. Rudolf Ulm, Ranshofen (Österreich),
ist als Erfinder genannt worden

1000 Ampere zu rechnen. Sind die Stromleiter bereits im Ofentrog verlegt, so sind sie zur Vermeidung von Kurzschlüssen diesem gegenüber elektrisch zu isolieren. Wie sich auf Grund von Versuchen herausgestellt hat, beträgt die zweckmäßigste Vorwärmtemperatur der Stromleiter 60 bis 120° C, so daß das Vorwärmen dieser Stromleiter je nach ihrer Anzahl und der angelegten Spannung etwa 6 bis 12 Stunden dauert und beispielsweise zur Nachtzeit durchgeführt werden kann.

Ist, wie eingangs erwähnt, der Ofenboden bzw. die Kathode aus ungebrannter Kohlemasse aufgebaut, so wird diese bekanntlich mit Preßluftstampfern in den hierfür vorgesehenen Ofenbodenraum eingestampft, wobei im unteren Teil des so entstehenden Ofenbodens die Stromleiter eingebettet werden. In diesem Falle wird, aus den gleichfalls oben angegebenen Gründen, das Vorwärmen der Stromleiter vor dem Einstampfen der Kohlemasse vorgenommen. Erfolgt dieses Vorwärmen auf eine Temperatur von etwa 80° C, so besitzen die Stromleiter annähernd die gleiche Temperatur wie die Kohlemasse, so daß durch die nachfolgende Stampfarbeit ein ausgezeichneter Kontakt und damit ein geringster Übergangswiderstand zwischen Stromleiter und Kohlemasse hergestellt wird.

Der dem Vorwärmen des Stromleiters dienende Strom kann aber auch während des Stampf Vorganges eingeschaltet bleiben, da die ungebrannte (grüne) Kohlemasse infolge ihres hohen elektrischen Widerstandes keinen nennenswerten Strom aufnimmt.

909 650/445

Claims

Wird der Ofenboden bzw. die Kathode aus gebrannten Kohleblöcken aufgebaut, so werden bekanntlich die für die Zuführung des Elektrolysestromes dienenden Stromleiter mit einer heißen Kohlemasse von etwa 100° C in die hierfür vorgesehenen Nuten der KohleWöcke eingekittet. Da die Kohlemasse beim Einkitten der Stromleiter in die Kohleblöcke einerseits durch die Stromleiter und andererseits durch die :K'ohleblöcke rasch abgekühlt wird und dadurch ihre Plastizität bzw. Stampfbarkeit verliert, ist es auch hier erforderlich, die Stromleiter und die Kohleblöcke vorzuwärmen. Damit aber diese Kohlemasse bei der Berührung mit den Stromleitern und Kohleblöcken nicht zu rasch abkühlt, werden in weiterer Ausbildung der Erfindung die Stromleiter vor ihrem Vorwärmen elektrisch isoliert in die Nuten der Kohleblöcke eingelegt und sodann durch Hindurchleiten von elektrischem Strom erwärmt, wodurch auch eine ausreichende Erwärmung der Kohleblöcke erreicht wird, ao Das elektrisch isolierte Einlegen der Stromleiter in die Nuten der Kohleblöcke kann mittels Holzkeilen und Kartonstreifen vorgenommen werden. Nach Entfernen der Isolierstücke werden die Stromleiter in ihre endgültige Lage gegenüber den Kohleblöcken gebracht und darin eingekittet. Nach ihrem Erkalten können die Kohleblöcke samt den eingekitteten Stromleitern in den Ofentrog des Elektrolyseofens eingebaut werden. Die Kohleblöcke samt den eingekitteten Stromleitern werden im Ofentrog so verlegt, daß zwischen benachbarten Kohleblöcken mehr oder weniger breite Fugen verbleiben, die mit heißer Kohlemasse ausgestampft werden. Da die in die Fugen zwischen benachbarten Kohleblöcken eingebrachte Kohlemasse rasch abkühlt, ist es erforderlich, die Kohleblöcke vorzuwärmen. Dies kann ebenfalls durch das Vorwärmen der bereits in die Nuten der Kohleblöcke eingekitteten Stromleiter erfolgen. Zur Verminderung von Wärmeverlusten ist es zweckmäßig, die auf Vorwärmtemperatur zu bringenden Stromleiter und Kohleblöcke wärmeisolierend abzudecken; besonders bewährt haben sich dafür Glaswollmatten oder auch nur Tücher. Nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren ist es möglich, für die Herstellung eines Aluminiumelektrolyseofens wesentliche Arbeitsgänge einfacher durchzuführen als bisher. Vorwärmöfen oder Heizkörper für Kohleblöcke und Stromleiter sind nicht mehr erforderlich. Mit Hilfe eines Transformators und einiger Kabelverbindungen kann das Vorwärmen ohne besonderen Arbeitsaufwand bewerkstelligt werden. Die bekannten Vorteile der direkten elektrischen Erwärmung, wie sofortige Betriebsbereitschaft, Anpassungsfähigkeit und hoher Wirkungsgrad, können nunmehr auch für die angeführten Zwecke nutzbar gemacht werden. Patent \nspiuh;he:

1. Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumelektrolyseofens, in dessen aus Kohlemasse bestehendem Boden metallene Leiter zur Zuführung des Elektrolysestromes eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromleiter vor ihrem Umhüllen mit der Kohlemasse und/oder vor dem vollständigen Einbringen aller den Ofenboden bildenden Kohlemassen durch Hindurchleiten eines elektrischen Stromes vorgewärmt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorwärmen der durch Reihen- oder Reihenparallelschaltung verbundenen eisernen Stromleiter mittels Wechselstrom einer Frequenz von 40 bis 60 Hz und einer Spannung von 20 bis 40 Volt vorgenommen wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromleiter auf eine Temperatur von 60 bis 120° C vorgewärmt werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei aus ungebrannter Kohlemasse bestehenden Ofenboden das Vorwärmen der Stromleiter vor dem Einstampfen der Kohlemasse erfolgt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei aus gebrannten Kohleblöcken bestehendem Ofenboden das Vorwärmen der elektrisch isoliert in die Nuten der Kohleblöcke eingelegten Stromleiter unmittelbar vor ihrem Einkitten in die Kohleblöcke erfolgt.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei aus gebrannten Kohleblöcken bestehendem Ofenboden das Vorwärmen der in ihren Nuten eingekitteten Stromleiter vor dem Ausfüllen der zwischen den Kohleblöcken verbliebenen Fugen mit Kohlemasse erfolgt.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromleiter und die Kohleblöcke wärmeisolierend abgedeckt werden.