DE1146259B

DE1146259B - Process for lining the walls of the cathode trough of an aluminum electrolysis cell and cathode trough manufactured using this process

Info

Publication number: DE1146259B
Application number: DEA36119A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Johannes Schmitt; Dr Hubert Wittner
Original assignee: Aluminium Industrie AG
Current assignee: Aluminium Industrie AG
Priority date: 1960-10-28
Filing date: 1960-11-24
Publication date: 1963-03-28
Also published as: US3256173A; ES272342A1; DE1172859B; GR29337B; GB936884A; CH423270A

Description

Verfahren zum Auskleiden der Wände der Kathodenwanne einer Aluminiumelektrolysezelle und nach diesem Verfahren hergestellte Kathodenwanne Die Zellen für die Herstellung von Aluminium durch Elektrolyse im FluoridschmeLfluß weisen eine Kathodenwanne auf, bestehend üblicherweise im wesentlichen aus einem Stahlmantel mit einer inneren Auskleidung aus Schamottesteinen, gegebenenfalls in Kombination mit Isoliersteinen, wobei die Auskleidung noch mit Kunstkohle belegt ist. Auf die keramische Ausmauerung des Zellenbodens werden üblicherweise vorgebackene Kohleblöcke mit eingestampften Stahlstromschienen (Kathodenbarren) eingesetzt, die aus den Seitenwänden der Zelle herausragen. Auf die Ausmauerung der Seitenwände wird meist eine Kunstkohlemischung eingestampft. In manchen Fällen wird das gesamte Innere der Kathodenwanne, d. h. Boden und Wände, mit einer eingestampften Kunstkohlemischung ausgekleidet.Method for lining the walls of the cathode trough of an aluminum electrolysis cell and cathode trough made by this method. The cells for manufacture of aluminum by electrolysis in a fluoride melt have a cathode trough, usually consisting essentially of a steel jacket with an inner one Lining made of firebricks, possibly in combination with insulating bricks, the lining is still covered with charcoal. On the ceramic lining of the cell bottom, prebaked charcoal blocks are usually also pulped Steel bus bars (cathode bars) are used, which protrude from the side walls of the cell stick out. An artificial charcoal mixture is usually applied to the lining of the side walls pulped. In some cases, the entire interior of the cathode pan, i. H. Floor and walls, lined with a pulverized charcoal mixture.

Die für die Auskleidung der Seitenwände verwendete Kunstkohlemasse hat z. B. folgende Zusammensetzung: Anthrazit, 0 bis 15 mm ............ 26% Pechkoks, 0,21 bis 3 mm .......... 48%. Pechkoks, 0 bis 21 mm ............ 121/o Pech (mittelhart) ................. 1419/o DieausgestampfterKunstkohlemischungbestehende Auskleidung der Kathodenwanne bietet jedoch folgende Nachteile: 1. Die Auskleidung der Wände wird während des Betriebes durch den Schmelzflußelektrolyten angegriffen und dabei oft ausgehöhlt, so daß Kunstkohleteilchen in den Schmelzflußelektrolyten gelangen und diesen verunreinigen.The charcoal mass used for lining the side walls has z. B. the following composition: anthracite, 0 to 15 mm ............ 26% pitch coke, 0.21 to 3 mm .......... 48%. Pitch coke, 0 to 21 mm ............ 121 / o Pitch (medium hard) ................. 1419 / o The stamped-out charcoal mixture provides the existing lining of the cathode trough however, the following disadvantages: 1. The lining of the walls is attacked during operation by the fused flux electrolyte and often hollowed out, so that charcoal particles get into the fused flux electrolyte and contaminate it.

2. Um die Seitenwandauskleidung aus Kunstkohle vor dem Angriff durch den Schmelzflußelektrolyten zu schützen, muß der Ofenbetrieb sorgfältig so geführt werden (z. B. durch Aufrechterhalten eines bestimmten Alununiumfluoridüberschusses im Elektrolyten, durch Aufrechterhalten einer genau definierten Temperatur usw.), daß eine Verkrustung der Seitenwände durch Erstarren vom Elektrolyten in einem bestimmten Ausmaß stattfindet. Infolge der Diskontinuität des Ofenbetriebes ist der Schutz der Kohlewandung durch eine erstarrte Elektrolytkruste nicht immer gewährleistet, so daß die Wandung doch häufig angegriffen wird.2. To pass the charcoal sidewall lining before attack To protect the molten electrolyte, the furnace operation must be carefully managed (e.g. by maintaining a certain aluminum fluoride excess in the electrolyte, by maintaining a precisely defined temperature, etc.), that an encrustation of the side walls due to solidification of the electrolyte in a certain Extent takes place. As a result of the discontinuity of the furnace operation, the protection is the carbon wall is not always guaranteed by a solidified electrolyte crust, so that the wall is often attacked.

3. Infolge der verhältnismäßig hohen elektrischen Leitfähigkeit der Kohlewandungen kommt auch bei Verkrustung derselben ein seitlicher Streustrom in der Zelle zustande, so daß die Stromkonzentration auf die ebene Kathodenfläche nicht das gewünschte Maß erreicht und erhebliche Stromausbeuteverluste entstehen. 4. Die hier erwähnten Streuströme bewirken weiterhin, daß der Stromübergang aus dem Kohle-Boden in die Kathodenbarren nicht in der gewünschten gleichmäßigen und konzentrierten Weise erfolgt, woraus sich ein verhältnismäßig hoher Spannungsabfall zwischen Kohlebod'en und Kathodenbarren ergibt. Neben anderen Faktoren spielt nämlich der Druck, mit dem die Eisenbarren gegen den Kunstkohleboden gepreßt werden, eine sehr große Ralle bei der Erzielung eines möglichst günstigen Spannungsabfalles zwischen Boden und Barren. Dieser Druck ist durch die thermische Ausdehnung der Kathodenbarren senkrecht zu deren horizontalen Achse gegeben, welche Ausdehnung ihrerseits in hohem Maße vom Stromdurchfluß abhängig ist. Wird nämlich durch die Streuströme eine ungleichmäßige Strombelastung der Kathoden verursacht, so wird durch die hierdurch bedingte ungleichmäßige Erwärmung derselben auch der Anpreßdruck gegen den Kohleboden und somit der Kathodenspannungsabfall ungünstig beeinflußt.3. As a result of the relatively high electrical conductivity of the A lateral stray current comes into the coal walls even if they become encrusted of the cell so that the current concentration on the flat cathode surface does not the desired level is reached and there are considerable losses in electricity yield. 4. The Stray currents mentioned here also cause the current to pass from the coal soil in the cathode bars not in the desired uniform and concentrated Way takes place, resulting in a relatively high voltage drop between coal floors and cathode bar results. In addition to other factors, the pressure plays a role which the iron bars are pressed against the charcoal floor, a very large rail in achieving the most favorable possible voltage drop between the ground and Ingots. This pressure is vertical due to the thermal expansion of the cathode bars given to their horizontal axis, which expansion is in turn to a large extent depends on the current flow. This is because the stray currents cause it to become uneven The current load on the cathodes is caused by the resulting uneven Heating of the same also the contact pressure against the carbon base and thus the cathode voltage drop adversely affected.

5. Die Kunstkohle hat eine verhältnismäßig hohe Leitfähigkeit, die zwar zu der obenerwähnten seitlichen Krustenbildung führt (die auch bei der neuzeitlichen Ofenführung zu deren Vorteil ausgenutzt wird), aber auch ungünstige Nebenwirkungen hat. Der Gang des Elektrolyseofens ist infolge des periodischen Einschlagens der sich auf dem Schmelzflußelektrolyten bildenden harten Decke (des sogenannten Flußdecke) zwecks Einbringens frischer Mengen Tonerde weder in bezug auf den Aluminiumfluoridüberschuß im Elektrolyten noch in bezug auf die Ofentemperatur kontinuierlich. Das hat zur Folge, daß sich die seitliche Verkrustung immer wieder verändert; sie nimmt einmal zu und nimmt dann wieder ab. Zur Erreichung der günstigsten Strom ausbeute bei Aluminiumelektrolysezellen ist es aber erforderlich, daß das Fluß- und Metallbett möglichst stabil bleibt. In der Praxis versucht man, durch sorgfältige Ofenbedienung eine mittlere Verkrustung zwischen den Extremen zu erreichen; dafür bedarf es aber eines besonderen Arbeitsaufwandes und besonders geschulten Personals.5. The charcoal has a relatively high conductivity that leads to the above-mentioned lateral crust formation (which also occurs in the modern Oven guidance used to their advantage is), but also unfavorable Has side effects. The operation of the electrolytic furnace is due to the periodic impact the hard cover (the so-called River cover) for the purpose of introducing fresh amounts of clay neither in relation to the aluminum fluoride excess in the electrolyte still continuously in relation to the furnace temperature. That has to The result is that the lateral incrustation changes again and again; she takes once and then decreases again. To achieve the most favorable electricity yield with aluminum electrolysis cells but it is necessary that the river and metal bed remain as stable as possible. In practice, one tries to achieve medium incrustation through careful operation of the oven to achieve between the extremes; but this requires a special amount of work and specially trained staff.

6. bücherweise erfolgt das Einschlagen der Flußdecke zwischen Ofenwandung und Anode. Zwecks Mechanisierens dieser Arbeit wird neuerdings bei Öfen mit selbstbackender Anode diese in zwei Hälften in solcher Weise unterteilt, daß in der Längsachse des Ofens in dessen Mitte ein Raum zwischen den Anodenhälften verbleibt, in dem die mechanische Einschlagvorrichtung angeordnet ist. Eine solche Ein schlagvorrichtung kann auch zwischen zwei Reihen von vorgebackenen Anoden oder auch zwischen zwei kontinuierlichen vorgebackenen Anoden. angeordnet werden. Bei einer solchen Anordnung erfolgt kein. seitliches. Einstoßen der Flußdecke, sondern nur das Einschlagen der Flußdecke zwischen den Anoden bzw. Anodenhälften in, der Mitte des Ofens. Da diese Art der Ofenbedienung keine Kontrolle in bezug auf die Bildung der seitlichen Krusten mehr gestattet, besteht die Gefahr, daß die Wandungen seitlich zu stark verkrusten oder daß die Kunstkohlewandungen ausgehöhlt werden. Es besteht daher besonders bei diesen neuzeitlichen Ofentypen die Erfordernis, die Zellenwandungen so auszukleiden, daß - sie ihre Gestalt beibehalten und sich weder Aushöhlungen bilden noch Krusten ansetzen.6. The river cover is hammered in between the furnace walls in books and anode. For the purpose of mechanizing this work, ovens with self-baking Anode this divided into two halves in such a way that in the longitudinal axis of the Furnace in the middle of which a space remains between the anode halves in which the mechanical impact device is arranged. Such an impact device can also be between two rows of pre-baked anodes or between two continuous pre-baked anodes. to be ordered. With such an arrangement does not occur. lateral. Pushing in the river cover, but only the breaking in of the River cover between the anodes or anode halves in, the middle of the furnace. This one Oven operation type no control of side crust formation more permitted, there is a risk that the walls will crust too much laterally or that the charcoal walls are hollowed out. It is therefore especially at these modern furnace types the requirement to line the cell walls in such a way that that - they retain their shape and neither form cavities nor crusts apply.

Es sind im Laufe der letzten Jahre viele Vorschläge mit dem Ziel gemacht worden, die den üblichen Kunstkohlewandungen anhaftenden Nachteile zu vermeiden. So ist vorgeschlagen worden, die Wände der Elektrolysezellen mit dünnen keramischen Platten auszukleiden, z. B. mit Platten aus einem Werkstoff, der aus mittels Siliciumnitrid gebundenem Siliciumcarbid besteht. Zum gleichen Zweck lassen sich auch Platten .aus mittels Kaolin gebundenem Siliciumcarbid und aus anderen hochtemperaturfesten Werkstoffen verwenden. Manche aus solchen Platten hergestellte Wandauskleidungen weisen zwischen ihnen und dem -eisernen Ofenmantel eine wärmeisolierende Zwischenschicht auf, z. B. aus Tonerde. Der Boden der Ofenwanne wird dabei wie bisher mit Kohleblöcken ausgelegt, wobei die Fugen zwischen diesen mit einer Masse aus ungebackener Kunstkohle ausgestampft werden. Der Nachteil dieser Materialien, die meist Siliciumcarbid als Hauptbestandteil enthalten, liegt darin, daß das verwendete Bindemittel durch den Schmelzflußelektrolyten ange,-griffen wird. Nachteilig wirkt sich auch der Umstand aus, daß die Platten meistens nicht so dicht miteinander verbunden werden können, daß nicht der Schmelzflußelektrolyt.mit der Zeit- durch die Fugen dringt, so daß auch -bei Verwendung einer solchen keramischen Auskleidung ein Schutz durch erstarrten Elektrolyten erforderlich ist.Many suggestions have been made with this aim in the course of the last few years been to avoid the disadvantages inherent in the usual charcoal walls. So it has been proposed to cover the walls of the electrolytic cells with thin ceramic Lining panels, e.g. B. with plates made of a material made by means of silicon nitride bonded silicon carbide. Plates can also be removed for the same purpose silicon carbide bound by means of kaolin and from other high-temperature-resistant materials use. Some wall linings made from such panels have between them and the iron furnace shell on a heat-insulating intermediate layer, z. B. from clay. As before, the bottom of the furnace pan is lined with coal blocks, the joints between them being stamped out with a mass of unbaked charcoal will. The disadvantage of these materials, mostly silicon carbide as the main component contained, lies in the fact that the binder used by the melt flow electrolyte is attacked. The fact that the plates can usually not be so tightly connected that not the Schmelzflusselektrolyt.mit the time penetrates through the joints, so that even when using such a ceramic Lining requires protection from solidified electrolytes.

Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zum Auskleiden der Wände der Kathodenwanne einer Aluminiumelektrolysezelle mit einer neuen, die Wärme und den elektrischen Strom schlecht leitenden Stampfmasse: Es wird also die Wandung der Kathodenwanne nicht mit bereits vorgeformten; zusammengekitteten keramischen Platten, sondern mit einer in bekannter Art und Weise fugenlos eingestampften, aber neuartigen Masse ausgekleidete Auf der Suche nach einer geeigneten Stampfmasse ist auf Grund von eingehenden Laboratoriums- und Betriebsversuchen folgende Zusammensetzung als de bestgeeignete gefunden worden: Siliciumcarbidpulver ........ 40 bis 85'°/o Kokspulver ................ 45 bis 7 0/u Pech ...................... 15 bis 8 n/o Vorzugsweise wird folgende engere Zusammensetzung verwendet: Siliciumearbidpulver ........ 70 bis 80 % Kokspulver ................ 15 bis 10 % Mittelhartpech .............. 15 bis 10% Als sehr gut geeignet hat sich eine Mischung aus 75'% Siliciumcarbid, 14'% Kokspulver und 11'0/9 Mittelhartpech erwiesen. Es ist selbstverständlich möglich, der erfindungsgemäßen Stampfmasse geringe Mengen anderer Stoffe zuzusetzen, sofern diese das Ergebnis nicht beeinträchtigen: Das Siliciumcarbid soll in der vorstehend beschriebenen Stampfmasse in Korngrößen von 0 bis 6 mm vorliegen. Das Kokspulver kann aus allen beliebigen Kokssorten hergestellt sein und soll eine Korn.größe von 5 bis 22 mm haben: Die Mischung wird zweckmäßigerweise bei einer Temperatur zwischen 50 und 250° C hergestellt, wobei eine beliebige Pechart entweder in vorverflüssigter Form oder in Stücken zugesetzt wird.The invention now relates to a method for lining the walls of the cathode trough of an aluminum electrolysis cell with a new ramming compound that does not conduct heat and electricity well: the wall of the cathode trough is therefore not already preformed; Ceramic plates cemented together, but lined with a new type of compound that has been tamped in seamlessly in a known manner. In the search for a suitable ramming compound, extensive laboratory and operational tests have found the following composition to be the most suitable: silicon carbide powder ...... .. 40 to 85 ° / o coke powder ................ 45 to 7 0 / u pitch ................. ..... 15-8 n / o is preferably used the following narrower composition: Siliciumearbidpulver ........ 70 to 80% coke powder ................ 15 to 10% medium hard pitch .............. 15 to 10% A mixture of 75% silicon carbide, 14% coke powder and 11'0 / 9 medium hard pitch has proven to be very suitable. It is of course possible to add small amounts of other substances to the ramming mass according to the invention, provided these do not impair the result: The silicon carbide should be present in the ramming mass described above in grain sizes of 0 to 6 mm. The coke powder can be made from any type of coke and should have a grain size of 5 to 22 mm: The mixture is expediently made at a temperature between 50 and 250 ° C, any type of pitch being added either in pre-liquefied form or in pieces .

Bei der Entwicklung des Verfahrens wurde erkannt, daß die erreichte mechanische Festigkeit der neuen Masse nach dem Stampfen auf der wechselseitigen Wirkung des Pechs und des Kokspulvers beruht. Pech und Kokspulver bilden eine Art Wabenstruktur, in deren Hohlräumen das Siliciumcarbid als Füllkörper eingelagert ist.During the development of the process it was recognized that the achieved mechanical strength of the new mass after tamping on the reciprocal Effect of the pitch and the coke powder is based. Pitch and coke powder form a kind Honeycomb structure in whose cavities the silicon carbide is embedded as a filler is.

Die neue Stampfmasse ist in reduzierender Atmosphäre gegen den Schmelzflußelektrolyten und gegen flüssiges Aluminium beständig. Ihre elektrische Leitfähigkeit ist je nach Gehalt an Siliciumcarbid fünf bis fünfzehnmal kleiner als diejenige der bisher verwendeten Kunststoffkohlestampfmasse. Die Wärmeleitfähigkeit ist um die gleiche Größenordnung kleiner.The new tamped mass is in a reducing atmosphere against the melt-flow electrolyte and resistant to liquid aluminum. Their electrical conductivity is dependent on Silicon carbide content five to fifteen times smaller than that previously used Plastic coal rammed earth. The thermal conductivity is around the same order of magnitude smaller.

Ein wesentlicher Vorteil der neuen Stampfmasse liegt darin, daß sie in gleicher Weise wie die bisher übliche Kunstkohlestampfmasse verarbeitet und zur Herstellung von gestampften Wandauskleidungen verwendet werden kann.A major advantage of the new rammed earth is that it processed in the same way as the previously customary artificial coal rammed earth and for Manufacture of rammed wall coverings can be used.

Die neue Stampfmasse läßt sich fest und fugenlos mit den bisher im Bau von Aluminiumelektrolysezellen üblichen Kohlematerialen verbinden. Ein bedeutender Vorteil der Herstellung der Wandauskleidung aus der erfindungsgemäßen Stampfmasse gegenüber dem Aufbau aus vorgeformtes Siliciumcarbid enthaltenden Platten besteht darin, daß die ' ganze Kathodenwanne fugenlos hergestellt werden kann: Fig. 1 zeigt schematisch im Schnitt eine 80 000-A-Elektrolysezelle 1 zur Gewinnung von Aluminium im Fluoridschmelzfluß unter Verwendung von selbstbackenden, kontinuierlichen Anoden 2 teilweise im Querschnitt. Boden und Seitenwände der Ofenwanne sind zum Zwecke der besseren Wärmeisolierung in herkömmlicher Weise mit einer oder mehreren Lagen von Schamottesteinen 9 belegt, auf der die Kohleblöcke 3 ruhen. Diese sind in üblicher Weise unter Verwendung von Kunstkohlestampfmasse zusammengefügt, während die Auskleidung der Wände durch Einstampfen der erfindungsgemäßen Masse (bestehend aus Siliciumcarbidpulver, Kokspulver und Pech) erfolgt. Der obere Rand der Seitenwände ist mit einer normalen Kunstkohlestampfmasse 5 ohne Siliciumcarbidzusatz bedeckt; der Zweck dieser zusätzlichen Schicht wird später erörtert. Die während des Betriebes entstehende, kathodisch abgeschiedene Aluminiumschicht auf dem Boden der Kathodenwanne ist nicht eingezeichnet, ebensowenig der Schmelzflußelektrolyt mit der daraufliegenden erstarrten Flußdecke; 6 ist ein Kathodenbarren aus Stahl.The new ramming mass can be firmly and seamlessly with the previously im Construction of aluminum electrolysis cells combine common carbon materials. A significant one Advantage of producing the wall lining from the ramming compound according to the invention compared to the structure of preformed silicon carbide containing plates in that the whole cathode tray can be made without joints: Fig. 1 shows schematically in section an 80,000 A electrolysis cell 1 for the production of Aluminum in the fluoride melt flow using self-baking, continuous Anodes 2 partially in cross section. The bottom and side walls of the oven pan are for Purposes of better thermal insulation in a conventional manner with one or more Layers of firebricks 9 occupied, on which the coal blocks 3 rest. These are assembled in the usual way using artificial charcoal rammed earth while the lining of the walls by tamping the mass according to the invention (consisting from silicon carbide powder, coke powder and pitch). The top of the sidewalls is covered with a normal artificial charcoal rammed earth 5 without the addition of silicon carbide; the purpose of this additional layer will be discussed later. The during operation resulting, cathodically deposited aluminum layer on the bottom of the cathode trough is not shown, nor is the fused-melt electrolyte with the one lying on it solidified river cover; 6 is a cathode bar made of steel.

Fig. 2 stellt schematisch eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgekleidete 40 000-A-Aluminiumelektrolysezelle 1 dar mit vorgebackenen Kohleanoden 2, feuerfester Auskleidung 9, Kohleboden 3, Wandauskleidung 4 aus der erfindungsgemäßen Masse (aus Siliciumcarbidpulver, Kokspulver und Pech), mit einer Schicht 5 aus gewöhnlicher Kunstkohlestampfmasse ohne Siliciumcarbidzusatz und mit Kathodenbarren 6.Fig. 2 shows schematically one according to the method according to the invention lined 40,000 A aluminum electrolysis cell 1 with prebaked carbon anodes 2, refractory lining 9, coal floor 3, wall lining 4 from the invention Mass (of silicon carbide powder, coke powder and pitch), with a layer 5 of ordinary Charcoal rammed earth without the addition of silicon carbide and with cathode bars 6.

Fig. 3 zeigt eine besonders günstige Ausbildung der Auskleidung 4 aus Siliciumcarbidpulver, Kokspulver und Pech; im übrigen ist dieser Ofen gleich ausgebildet wie derjenige nach Fig 2, mit Ausnahme des Eisenblechdeckels 7 auf der oberen Randschicht 5. 8 ist das flüssige Aluminium, dessen Spiegel die größte Höhe erreicht hat.3 shows a particularly favorable design of the lining 4 of silicon carbide powder, coke powder and pitch; otherwise this oven is the same designed like that of Figure 2, with the exception of the sheet iron cover 7 on the upper edge layer 5. 8 is the liquid aluminum, the mirror of which is the greatest height has reached.

Eine Elektrolysezelle mit den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgekleideten Wänden weist gegenüber den üblichen Elektrolysezellen erhebliche Vorteile auf: 1. Während des Betriebes lassen sich mit Leichtigkeit stabile elektrische und thermische Verhältnisse sowie ein gleichmäßiger und durch das Einschlagen der Kruste nicht gestörter Ofengang einhalten, wodurch die Bedienung besonders einfach gestaltet wird.An electrolytic cell with the according to the method according to the invention lined walls has considerable compared to the usual electrolysis cells Advantages on: 1. During operation you can get stable electrical with ease and thermal conditions as well as a more uniform and by the impact of the Keep the crust in the oven without disturbing it, which makes it particularly easy to use is designed.

2. Die Stromausbeute liegt um 3 bis 10'% höher als bei Elektrolysezellen mit herkömmlichen Kohl wandurigen. Die Spannung zwischen dem Kohleboden der Kathodenwanne und den Kathodenbarren an deren Austritt aus dem Ofen ist um 0,1 bis 0,2 V niedriger, was einer Verringerung des spezifischen Energieverbrauches um etwa 1 bis 2 kWh/kg Aluminium entspricht.2. The current yield is 3 to 10% higher than that of electrolysis cells walled with conventional cabbage. The voltage between the carbon bottom of the cathode pan and the cathode bar at its exit from the furnace is 0.1 to 0.2 V lower, which means a reduction of the specific energy consumption by about 1 to 2 kWh / kg Aluminum corresponds.

3. Da der Schmelzflußelektrolyt in die neue Stampfmasse nicht eindringt, ist der Flußmittelverbrauch bei dieser Elektrolysezelle niedriger als, bei der herkömmlichen Zelle.3. Since the fusible electrolyte does not penetrate the new ramming mass, the flux consumption with this electrolysis cell is lower than with the conventional one Cell.

4. Da die aus der neuen Masse gestampfte Wandauskleidung weder vom Schmelzflußelektrolyten noch vom Metall angegriffen wird und infolge der schlechten Wärmeleitfähigkeit warm bleibt und nicht verkrustet, bleiben die horizontalen Abmessungen des Fluß- und Metallbettes konstant. Die Elektrolysezelle kann infolgedessen stets mit dem günstigsten Wirkungsgrad betrieben werden. Darüber hinaus kann man gegenüber den üblichen Wannendimensionen das Metallbett verengen und somit ein schnelleres Ansteigen des abgeschiedenen Kathodenmetalls im Metallbett erreichen, wodurch wiederum die Stromausbeute günstig beeinflußt wird. Die Vorteile, welche die Auskleidung der Wände mit der neuen Stampfmasse bietet, sind in der Ausführungsform nach Fig.3 besonders gut ausgenutzt. Die Wandauskleidung 4 ist so gestaltet, daß sich bis, zur größten Höhe, die der Metallspiegel erreicht, ein gegenüber dem Flußbett stark verengtes Metallbett bildet. Bei der im Verlauf der Elektrolyse erfolgenden Metallabscheidung steigt das Aluminium in diesem verengten Bett verhältnismäßig schnell an bis zu der Höhe dessen oberen Kante. Das Metall wird abgeschöpft, sobald der Metallspiegel diese Höhe erreicht hat. Infolge des schnellen Ansteigens des Metallspiegels hat der Abstand zwischen dem unteren Teil der Elektrode und dem Metallspiegel die Tendenz, sich zu verringern, so daß die Ofenspannung dementsprechend sinkende Tendenz hat. Der Mektrodenabbrand hält mit dem Ansteigen des Metalls nicht Schritt, was. zu einer Verringerung des Abstandes führt. Infolge der sinkenden Tendenz der dem Ofen zugeführten Wärmeenergie bleibt der Ofen auf einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur bzw. die Ofentemperatur bleibt konstant, wodurch die Stromausbeute im günstigen Sinne beeinflußt wird.4. Since the wall lining rammed out of the new mass neither from Melt flux electrolyte is still attacked by the metal and as a result of the bad Thermal conductivity stays warm and not encrusted, the horizontal dimensions remain of the river and metal bed constant. As a result, the electrolytic cell can always operated with the most favorable efficiency. In addition, one can opposite the usual tub dimensions narrow the metal bed and thus a faster one Rise in the deposited cathode metal in the metal bed, which in turn the current yield is favorably influenced. The advantages of the lining offers the walls with the new ramming mass, are in the embodiment according to Fig.3 particularly well used. The wall lining 4 is designed so that up to to the greatest height that the metal mirror reaches, one opposite the river bed strong constricted metal bed forms. During the metal deposition that takes place in the course of electrolysis the aluminum in this narrowed bed rises relatively quickly up to the height of its upper edge. The metal is skimmed off as soon as the metal mirror has reached this height. As a result of the rapid rise in the metal level, has the distance between the lower part of the electrode and the metal mirror tends to decrease so that the furnace voltage tends to decrease accordingly. The electrode burn does not keep pace with the rise of the metal, what. to a Reducing the distance leads. As a result of the decreasing tendency of the fed into the furnace The furnace keeps thermal energy at a relatively low temperature or the furnace temperature remains constant, which means that the current yield is beneficial being affected.

Die neue Stampfmasse ist infolge ihrer Beständigkeit gegenüber dem Schmelzflußelektrolyten und dem flüssigen Aluminium besonders für Aluminiumelektrolysezellen mit in der Mitte angeordneter mechanischer Einschlagvorrichtung geeignet; der bisherige Nachteil dieser Öfen, daß sich kein stabiles Metall-und Flußbett bilden kann, wird vermieden.The new ramming mass is due to its resistance to the Melt flow electrolytes and the liquid aluminum especially for aluminum electrolysis cells suitable with a mechanical hammering device in the middle; the previous The disadvantage of these furnaces is that a stable metal and river bed cannot form avoided.

Die höhere Stromausbeute kommt dadurch zustande, daß sich infolge der schlechten elektrischen Leitfähigkeit der aus der neuen Stampfmasse erstellten Wandauskleidung keine nach den Seiten der Kathode gerichteten Streuströme mehr bilden können und der gesamte elektrische Strom der Elektrolyse zugute kommt.The higher current yield is due to the fact that as a result the poor electrical conductivity of the created from the new ramming mass Wall lining no longer forms stray currents directed towards the sides of the cathode and the entire electrical current is used for electrolysis.

Die geringere Bodenspannung (Spannung zwischen Kohleboden und Kathodenbarren) ist auf eine gleichmäßigere Strombelastung der Kathodenbarren zurückzuführen.The lower ground tension (tension between the carbon bottom and the cathode bar) is due to a more even current load on the cathode bars.

Der geringere Flußmittelverbrauch geht darauf zurück, daß die neue Wandauskleidung vom Schmelzflußelektrolyten nicht imprägniert wird.The lower consumption of flux is due to the fact that the new Wall lining is not impregnated by the fused metal electrolyte.

Die neue Siliciumcarbid enthaltende Stampfmasse ist infolge des hohen Siliciumcarbidanteiles in der ersten Anschaffung zwei- bis dreimal so teuer wie die herkömmlichen Kunstkohlestampfmassen. Dieser Nachteil läßt sich durch Rückgewinnung des Siliciumcarbides aus dem bei den jeweils notwendigen Reparaturen des Ofenbodens anfallenden Ofenausbrach wettmachen. Die Rückgewinnung des Siliciumcarbides kann durch partielle Verbrennung des Kohlenstoffs bei 600 bis 1300° C erfolgen.The new silicon carbide-containing ramming mass is due to the high Silicon carbide portion in the first purchase two to three times as expensive as the conventional artificial charcoal rammed earth. This disadvantage can be overcome by recovery the silicon carbide from the necessary repairs to the furnace floor make up for incidental furnace breakouts. The recovery of the silicon carbide can by partial combustion of the carbon at 600 to 1300 ° C.

Beim Betrieb der Öfen mit Wandungen aus der siliciumcarbidhaltigen Stampfmasse hat es sich gezeigt, daß der obere Rand der Wandauskleidung unter Einwirkung von Elektrolytspritzem und von Luftsauerstoff unter ungünstigen Umständen ein wenig angegriffen wird, wodurch Siliciumoxyd, das die Siliciumcarbidteilchen in dünnster Schicht umhüllt, infolge Wegbrennens des Kohlenstoffs freigelegt wird und in den Ofenfluß gelangen und dadurch einen leichten Anstieg des Siliciumgehaltes des Kathodenmetalls verursachen kann. Diese Gefahr wird durch Anordnen der Schicht 5 aus herkömmlicher Kunstkohlestampfmasse auf dem oberen Rand der Wandauskleidung beseitigt. In der Ausführung nach Fig. 3 ist die Schicht 5 aus herkömmlicher Kunstkohlestampfmasse noch durch ein Stahlblech geschützt, das in geeigneter Weise verankert ist.When operating the furnace with walls made of silicon carbide Ramming mass it has been shown that the upper edge of the wall lining under the action from electrolyte syringes and from atmospheric oxygen under unfavorable circumstances a little is attacked, causing silicon oxide, which the silicon carbide particles in thinnest Layer enveloped, is exposed as a result of burning away the carbon and in the Get furnace flow and thereby a slight increase in the silicon content of the cathode metal. This danger is increased by arranging the layer 5 made of conventional charcoal rammed earth on the upper edge of the wall lining eliminated. In the embodiment according to FIG. 3, the layer 5 is made of conventional synthetic coal rammed earth still protected by a steel sheet which is anchored in a suitable manner.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Method for lining the walls of the cathode trough a cell for the production of aluminum by fused-salt electrolysis Use of silicon carbide, characterized in that the lining of the walls by tamping a mass of 40 to 85% silicon carbide powder, 45 to 7% coke powder and 15 to 8% pitch occurs.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the lining of the side walls of the cathode trough by tamping a mass made from 70 to 80% silicon carbide powder; 15 to 10% coke powder and 15 to 10% medium hard pitch.

3. Cathode well of a cell for the production of Aluminum by molten electrolysis, characterized in that its side walls are lined according to the method according to claim 1

4. Cathode pan according to claim 3, characterized in that the lining of the walls from the silicon carbide-containing Ramming mass has such a step-like shape that the horizontal dimensions of the space directly above the furnace floor, which contains the liquid, cathodically deposited Aluminum accommodates are narrowed compared to those of the space that makes up the main part of the melt-flow electrolyte during operation.

5. Cathode pan after Addressed 3, characterized in that the upper edge of the ramming mass on the side walls is covered with an artificial charcoal mass without the addition of silicon carbide. Into consideration Drawn pamphlets: British Patent No. 814 031.