DE1110879B

DE1110879B - Cell for the melt electrolysis

Info

Publication number: DE1110879B
Application number: DEP16167A
Authority: DE
Inventors: Paul Morel
Original assignee: Pechiney SA
Current assignee: Pechiney SA
Priority date: 1955-04-30
Filing date: 1956-04-28
Publication date: 1961-07-13
Also published as: FR1125949A; US2846388A

Description

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

P16167VI/40CP16167VI / 40C

ANMKLDETAG: 2». A P R I L 1956NOTICE DAY: 2 ». A P R I L 1956

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
OND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 13. JULI 1961 NOTICE
THE REGISTRATION
OND ISSUE OF
EDITORIAL: JULY 13, 1961

Zellen für die Schmelzflußelektrolyse, insbesondere solche zur Gewinnung von Aluminium, werden mit niedriger Spannung, zuweilen in der Größenordnung von 4 bis 4,5VoIt, betrieben. Es ist deshalb vorteilhaft, verschiedene Spannungsunterschiede, die für die Elektrolyse nutzlos sind, soweit wie möglich zu verringern. In der französischen Patentschrift 953 361 sind bereits Verfahren beschrieben, durch die eine elektrische Verbindung zwischen den Kohleblöcken, die den Boden der elektrolytischen Zellen bilden, und den Metallstäben zur Stromzuführung bzw. -abführung (je nachdem, ob eine elektrolytische Gewinnung von Aluminium oder eine Veredlung dieses Metalls in Frage kommt) erreicht wird. Gemäß diesen Verfahren bettet man mittels Gußeisen besonderer Qualität Stahlstäbe, im allgemeinen von rechtwinkeligem Querschnitt, in die in den Kohleblöcken vorgesehenen Rinnen ein, wodurch eine weitgehende Spannungsverminderung am Boden der Zelle erzielt wird. Das Gußeisen besonderer Qualität kann nach der deutschen Patentschrift 812211 durch Kupfer bzw. Bronze mit weniger als 10% Zinn ersetzt werden.Cells for fused flux electrolysis, especially those for the production of aluminum, are included low voltage, sometimes on the order of 4 to 4.5 volts. It is therefore advantageous various voltage differences, which are useless for electrolysis, as much as possible to decrease. In the French patent 953 361 processes are already described by the one electrical connection between the carbon blocks that form the bottom of the electrolytic cells, and the metal rods for power supply or discharge (depending on whether an electrolytic production aluminum or a refinement of this metal is possible). According to these The procedure involves embedding steel bars, generally rectangular ones, by means of cast iron of special quality Cross-section into the grooves provided in the coal blocks, creating an extensive Stress reduction is achieved at the bottom of the cell. The cast iron of special quality can be after of the German patent specification 812211 by copper resp. Bronze can be replaced with less than 10% tin.

Diese Verfahren befriedigten früher weitgehend, jedoch wurden seither Zellen gebaut, bei denen am ganzen Umfang der Zellenwanne abgeschrägter, verfestigter Kryolith angebracht ist, so daß die Oberfläche des Zellenwannenbodens auf etwa die gleiche Oberfläche beschränkt ist wie die Anode, um die Bedeutung von Niveauunterschieden und von Bewegungen des flüssigen am Boden der Zellenwanne liegenden Aluminiums zu verringern, wodurch man bei der Elektrolyse sehr hohe Ausbeuten erzielt, die 90% erreichen und zuweilen überschreiten. Zellen mit abgeschrägten Wandungen hatten jedoch den Nachteil, daß sich infolge der durch das Vorhandensein der Abschrägungen bedingten Verminderung der aktiven Oberfläche des Wannenbodens der Spannungsabfall erhöht und häufig, insbesondere bei niedrigen Arbeitstemperaturen, wie 930 bis 950° C, 0,40 Volt erreicht. Deshalb besteht ein erhebliches Interesse, diesen Spannungsabfall zu verringern, ohne die neuartigen Leitungssysteme für elektrolytische Zellen abzuändern. In the past, these methods were largely satisfactory, but cells have since been built for which am beveled, solidified cryolite is attached to the entire circumference of the cell tray, so that the surface of the cell pan bottom is limited to approximately the same surface area as the anode, in order to be of importance of level differences and movements of the liquid lying on the bottom of the cell tray To reduce aluminum, as a result of which very high yields of 90% are achieved in the electrolysis and sometimes exceed. However, cells with beveled walls had the disadvantage that due to the presence of the chamfers caused reduction of the active Surface of the tub bottom increases the voltage drop and often, especially at low working temperatures, such as 930 to 950 ° C, reaches 0.40 volts. There is therefore considerable interest in reducing this voltage drop without the novel Modify conduit systems for electrolytic cells.

Die Erfindung ermöglicht eine Lösung dieser Aufgabe unter Behebung der obigen Mängel. Sie beruht auf der Feststellung, daß der Spannungsabfall am Beden der Zelle hauptsächlich eine Folge des elektrischen Widerstandes der Stahlschienen ist, welche die Verbindung zwischen den Kohleblöcken und den äußeren Leitern herstellen. Die Erfindung sieht also Mittel zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit dieser Verbindungen vor.The invention enables this object to be achieved by overcoming the above deficiencies. It is based on the finding that the voltage drop across the bed is mainly a consequence of the electrical The resistance of the steel rails is the connection between the carbon blocks and the Make outer ladders. The invention therefore provides means for increasing the electrical conductivity of these connections.

Zelle für die SchmelzflußelektrolyseCell for molten electrolysis

Anmelder:Applicant:

PECHINEY, Compagnie de ProduitsPECHINEY, Company de Produits

Chimiques et Electrometallurgiques,Chimiques et Electrometallurgiques,

ParisParis

Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann, Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2Representative: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Pulse and Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann, patent attorneys, Munich 9, Schweigerstr. 2

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 30. April 1955Claimed priority:
France April 30, 1955

Paul Morel, HermiHon, Hameau d'EchaillonPaul Morel, HermiHon, Hameau d'Echaillon

(Frankreich),
ist als Erfinder genannt worden(France),
has been named as the inventor

Die erfindungsgemäße Zelle für die Schmelzflußelektrolyse mit einem aus Kohleblöcken, in welche stromführende waagerechte Stahlschienen eingelassen sind, gebildeten Wannenboden von kleinerem Flächeninhalt als die Badoberfläche ist dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen auf die Länge des Wannenbodenquerschnittes verkürzten Stahlschienen über diesen Querschnitt hinausragende Ansatzstücke aus Aluminium tragen. Die Ansatzstücke aus Aluminium, welche das Stück, um welches die Stahlschiene verkürzt worden ist, ersetzen, weisen eine bessere spezifische Leitfähigkeit für den Strom auf. Die verwendeten Stahlschienen können eine große Querschnittsfläche haben. So ragen sie nach einer besonderen erfindungsgemäßen Ausführungsform auf annähernd ihrer ganzen Länge aus der in den Kohleblöcken des Wannenbodens vorgesehenen Rinne nach unten heraus. Sie können auch in bekannter Weise mittels einer Kupferschiene verstärkt sein.The cell according to the invention for melt flow electrolysis with one made of carbon blocks into which current-carrying horizontal steel rails are embedded are, formed tub bottom with a smaller area than the bath surface is characterized by that the steel rails, which are essentially shortened to the length of the tub bottom cross-section this cross-section protruding end pieces made of aluminum carry. The aluminum end pieces, which replace the piece by which the steel rail has been shortened have a better specific one Conductivity for the current. The steel rails used can have a large cross-sectional area. So they stand out for a special one according to the invention Embodiment over almost its entire length from that in the coal blocks of the Trough bottom provided channel downwards out. You can also use a Be reinforced copper bar.

Nach einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung läßt man die Verbindungsschienen den Boden der Zellen durchdringen. Zu diesem Zweck sind die unmittelbar gleichlaufend der Außenkante der Kohleblöcke im rechten Winkel abgebogen oder in eine entsprechende Form gebracht.According to a further special embodiment of the invention, the connecting rails are allowed Penetrate the bottom of the cells. For this purpose, they are directly parallel to the outer edge of the carbon blocks bent at right angles or brought into an appropriate shape.

Die Zeichnungen dienen zum besseren Verständnis der Erfindung.The drawings serve for a better understanding of the invention.

109 647/443109 647/443

Die Fig. 1, 2, 3 und 4 zeigen Profile verschiedener erfindungsgemäßer Elektrolysezellen.1, 2, 3 and 4 show profiles of various electrolytic cells according to the invention.

Bei allen Figuren bedeuten die Zahlen folgende Teile:In all figures, the numbers mean the following parts:

1 ist der Metallmantel, welcher die Zelle umgibt, 2 eine Isolierschicht, 3 sind die Kohlewandungen der Wanne, 4 die Kohleblöcke, die den Boden der Zellen bilden und an deren Unterteil sich eine Rinne bzw. Aussparung befindet, in welcher die Stahlschiene 5 mittels eingegossenen Gußeisens befestigt ist. 6 ist das Fundament aus feuerfesten Steinen, welches die Wanne trägt.1 is the metal jacket that surrounds the cell, 2 is an insulating layer, 3 are the carbon walls the tub, 4 the carbon blocks that form the bottom of the cells and at the bottom of which there is a channel or recess is located in which the steel rail 5 is fixed by means of cast iron is. 6 is the refractory stone foundation that supports the tub.

In den Fig. 1 und 2 sind Wannen mit erfindungsgemäß verkürzten Stahlschienen 5 und Ansatzstücken 7 aus einem Metall mit höherer Leitfähigkeit als Stahl, z. B. aus dem billigen Aluminium, dargestellt. Es ist hierbei notwendig, die Breite des unteren Teiles des Gehäuses zu verringern, da das Aluminium bei den dort herrschenden Temperaturen nicht beständig ist und deshalb außerhalb des Gehäuses angeordnet sein muß.1 and 2 are tubs with shortened steel rails 5 and extension pieces according to the invention 7 made of a metal with higher conductivity than steel, e.g. B. from the cheap aluminum shown. It is necessary to reduce the width of the lower part of the housing because the aluminum is not stable at the temperatures prevailing there and is therefore arranged outside the housing have to be.

Fig. 1 zeigt eine Wanne mit Stahlschienen 5, die aus der Rinne in den Kohleblöcken 4 nicht herausragen. Die Stahlschienen 5 können in bekannter Weise durch einen angeschweißten Kupferstreifen verstärkt sein.1 shows a trough with steel rails 5 which do not protrude from the channel in the coal blocks 4. The steel rails 5 can in a known manner by a welded-on copper strip be reinforced.

Fig. 2 zeigt die Anordnung mit Stahlschienen 5 von großer Querschnittsfläche, die nach unten aus der in den Kohleblöcken 4 vorgesehenen Rinne herausragen. Fig. 2 shows the arrangement with steel rails 5 of large cross-sectional area, which down from the groove provided in the coal blocks 4 protrude.

Bei der in Fig. 1 und 2 gezeigten Anordnung erzielt man am Boden der Zelle einen Spannungsabfall von 0,25VoIt.In the arrangement shown in FIGS. 1 and 2, a voltage drop of at the bottom of the cell is achieved 0.25VoIt.

Bei den Wannen der Fig. 3 und 4 treten die Enden der Stahlschienen 5 durch den Boden aus, wodurch ebenfalls eine Verkürzung der Stahlschienen 5 erreicht wird.In the tubs of FIGS. 3 and 4, the ends of the steel rails 5 emerge through the floor, whereby a shortening of the steel rails 5 is also achieved.

In Fig. 3 sind die Schienen 5 entlang den Blöcken im rechten Winkel abgebogen, und hier sind die AIuminiumansatzstücke 7 langer als in Fig. 1 und 2. Übrigens kann man unterhalb der Zellen Leiter 8 vorsehen, um den Strom aus den Stahlschienen 5 abzuleiten. Die gebogenen Schienen kann man gegebenenfalls in bekannter Weise mit einem Kupferstreifen verstärken. Man kann mit dieser U-Form Spannungsabfalle von etwas unter 0,25VoIt, beispielsweise 0,24 Volt, erzielen.In Fig. 3 the rails 5 are bent at right angles along the blocks, and here are the aluminum extensions 7 longer than in FIGS. 1 and 2. Incidentally, below the cells, conductors 8 provide to derive the current from the steel rails 5. The curved rails can be used if necessary Reinforce in a known manner with a copper strip. You can use this U-shape to create voltage drops of slightly below 0.25 volts, for example 0.24 volts.

In Fig. 4 hat die waagerechte Stahlschiene 5 genau die Länge der gemeinsamen Bodenblöcke, und der Strom fließt durch senkrechte Schenkel 9 aus. Die ganze Anordnung hat etwa die Form des griechischen Buchstabens Pi (π). Man kann diese Form durch Schmieden oder Schweißen erhalten. Der Spannungsabfall am Boden kann leicht 0,24VoIt erreichen.In Fig. 4, the horizontal steel rail 5 has exactly the length of the common floor blocks, and the Current flows out through vertical legs 9. The whole arrangement has roughly the shape of the Greek Letter pi (π). This shape can be obtained by forging or welding. The voltage drop at the bottom can easily reach 0.24VoIt.

Die günstigsten Querschnittsflächen und Längen der Stahl- und Aluminiumleiter hängen von dem Preis dieser Stoffe und dem jeweiligen Strompreis ab. In jedem Fall ist es dem Fachmann möglich, diese Größen zu bestimmen, ohne von der Erfindung abzuweichen.The most favorable cross-sectional areas and lengths of the steel and aluminum conductors depend on the Price of these substances and the respective electricity price. In any case, it is possible for the specialist to determine these quantities without departing from the invention.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Cell for fused-salt electrolysis with a tank bottom formed from carbon blocks into which current-carrying horizontal steel rails are embedded, with a smaller area than the bath surface, characterized in that the steel rails (5), which are essentially shortened to the length of the tank bottom cross-section, protrude beyond this cross-section Carry extension pieces (7) made of aluminum.

2. Cell according to claim 1, characterized in that the steel rails (5) on approximately their entire length from the channel provided in the coal blocks of the tank bottom stick out.

3. Cell according to claim 1, characterized in that the steel rails (5) at their ends Are bent downwards in a U-shape and that the protruding from the bottom of the tub End fastened end pieces (7) are made of aluminum.

4. Cell according to claim !, characterized in that the steel rails (5) are in a double-T shape are arranged, wherein the vertical legs (9) of the double-T protrude from the bottom of the tub and carry end pieces (7) made of aluminum.

Considered publications:
German patent specifications No. 812211, 863 999, 898968.

1 sheet of drawings