DE1221024B

DE1221024B - Schmelzflusselektrolyse-Ofen mit hohen Stromstaerken zur Herstellung von Aluminium

Info

Publication number: DE1221024B
Application number: DES94352A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Johann Thomas
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1964-11-27
Filing date: 1964-11-27
Publication date: 1966-07-14

Description

Schmelzflußelektrolyse-Ofen mit hohen Stromstärken zur Herstellung von Aluminium Die Erfindung betrifft einen Schmelzflußelektrolyse-Ofen mit hohen Stromstärken zur Herstellung von Äluminium, bei dem die Anode aus mehreren T.eilanoden besteht und die Anodenschiene und die Kathodenschiene parallel zueinander angeordnet sind.
In Schmelzflußelektrolyse-öfen, die bei hohen Stromstärken, z. B. 50 kA und mehr, betrieben werden, tritt eine Aufwölbung des Metallspiegels auf, die den sogenannten Richtabstand, d. h. den Ab- stand zwischen der unteren Anodenfläche und der Oberfläche der Metallschmelze begrenzt. Zur Vermeidung der Aufwölbung des Metallspiegels sind verschiedene Maßnahmen bekannt, von denen die jüngste darin besteht, die Anoden- und die Kathodenzuleitungen je z. B. in zwei Teile aufzuteilen, diese mit möglichst großem Abstand voneinander zu verlegen und symmetrisch zu einer in Höhe der Metalloberfläche gedachten Horizontalebene so anzuordnen, daß sich die Stromzuleitungen für die Anode und die Kathode in der Mitte zwischen zwei aufeinanderfolgenden Öfen befinden und das Kathodenleitungspaar gegenüber dem Anodenleitungspaar bezüglich des Ofenmittelpunktes symmetrisch liegt (deutsche Patentschrift 1179 011). Bei dieser Anordnung tritt nur eine teilweise Kompensation des durch den Stromfluß in den Leitungen hervorgerufenen Magnetfeldes in der Schmelze und im Metall ein. Dieses Feld ist aber mit verantwortlich für die Aufwölbung des Metallspiegels. Daher befriedigt die bekannte Lösung nicht. Mit der neuen Lösung wird die Kompensation des störenden Magnetfeldes wesentlich verbessert. Sie besteht darin, daß bei Schmelzflußelektrolyse-öfen, bei denen die Anode aus mehreren Teilanoden besteht und die A.nodenschiene und die Kathodenschiene parallel zueinander angeordnet sind, die beiden Stromschieneu dicht nebeneinander über der Mitte des Ofens, parallel zu dessen Längsachse, angeordnet sind und Stromzuleitungen von der Kathodenschiene zur Alumuuumschmelze in den Zwischenräumen zwischen den Teilanoden untergebracht sind.
Zum Stand der Technik sei ergänzend noch erwähnt, daß es bekannt ist, magnetische Eisenteile zwischen den Anodenschienen und der Anode vorzusehen. Mit diesen Eisenteilen wird eine magnetische Abschirmung des Schmelzbades von den störenden elektromagnetischen Feldern der Gleichstrom führenden Anodenschienen erreicht (französische Patentschrift 1142 364).
Des weiteren ist bekannt, zwischen die Außenleiter und das Schmelzbad zusätzliches Eisen einzubauen (deutsche Patentschrift 1143 032). Außerdem ist bekannt, die Kathodenschienen symmetrisch und parallel zu beiden Längsseiten des Ofens unterhalb des Schmelzspiegels im Schnittpunkt einer Kurve dritten Grades mit einem Kreis anzuordnen (deutsche Patentschrift 1131418).
Ferner ist es bekannt die außerhalb des Ofens liegenden Leiter jeweils paarweise symmetrisch zu einer Ebene parallel und zu einer Ebene senkrecht zu der allgemeinen Stromrichtung anzuordnen, und zwar derart, daß die zur allgemeinen Stromrichtung parallelen Leiter die dazu senkrechte Ebene in Punkten durchstoßen, deren Koordinaten in bezug auf das Zentrum für die den Strom den Anoden zuführenden Leiter bestimmte mathematische Beziehungen erfüllen (deutsche Patentschrift 1161695).
An Hand eines Ausführungsbeispiels sei die neue Lösung näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 einen Querschnitt, F i g. 2 einen Längsschnitt durch einen Schmelzflußelektrolyse-Ofen.
Wie in der Zeichnung dargestellt, sind eine Anodenstromschiene 1 und eine Kathodenstromschiene 2, die parallel zueinander verlaufen, dicht nebeneinander angeordnet. Mit der Anodenstromschiene 1 sind über Zwischenstücke 11 Anodenquerbalken 3 verbunden, die ihrerseits um ihre Längsachse drehbare Anodenhalter 4 aufnehmen. Das untere Ende eines jeden Anodenhalters 4 weist mindestens eine Nase 41 auf, die je nach Abnutzungsgrad der Anode in Spannrinnen 51 bis 54 der einzelnen Teilanoden 5 eingreifen. Mit den Anodenhaltern 4 sind Klemmvorrichtungen 6 zum Festhalten der Teilanoden 5 vorgesehen. Die Teilanoden 5 tauchen in einen Schmelzflußelektrolyten 9 ein, unter dem sich flüssiges Aluminium 10 befindet.
Mit der Kathodenstromschiene 2 sind über Zwischenstücke 21 Stromzuleitungen 7 verbunden, die isoliert zwischen den Teilanoden 5 untergebracht sind. Am unteren Ende der Stromzuleitungen 7, das in das flüssige Aluminium 10 eintaucht, ist jeweils ein Stromverteilung#körper 8 vorgesehen. Dieser kann - wie an sich bekannt - aus Carbiden oder Boriden des Titans und Zirkoniums bestehen.
Der Schmelzflußelektrolyt 9 und das flüssige Aluminium 10 befinden sich in einer Wanne, deren Außenwand 13 auch zur Wärmedämmung dient. Die Wanne enthält innen eine Kohleausmauerung 12, in der sich der Schmelzflußelektrolyt 9 und das flüssige Aluminium 10 befinden.
Nach einem weiteren Merkmal der neuen Lösung können die Stromschienen 1 und 2 außer zur Stromführung auch als Tragschienen für die Teilanoden bzw. die Stromzuleitungen dienen.
Vorteilhaft sind die Wannenseitenwände besser wärmeisoliert als der Wannenboden. Hierdurch kann die thennische Aufwölbung des Metallspiegels klein gehalten werden. Eine weitere Verbesserung kann dadurch erreicht werden, daß zwischen der Wannenaußenwand und den Außenseitenflächen der Teilanoden eine wärmeisolierende Abdeckung 14 vorgesehen wird.
Bei feinerer Unterteilung der Anode in Teilanoden, entstehen mehr Zwischenräume zwischen den Teilanoden. Werden im Querschnitt betrachtet drei Teilanoden nebeneinander angeordnet, so ergibt sich die Möglichkeit, zwei Stromzuleitungen 7 in den beiden entstandenen Zwischenräumen zwischen den Teilanoden unterzubringen. Je feiner die Unterteilung der Anode in Teilanoden 5 ist und je mehr Stromzuleitungen 7 zwischen der Kathodenstromschiene 2 und dem flüssigen Aluminium 10 in den Zwischenräumen zwischen den Teilanoden 5 vorgesehen werden, um so geringer ist die Aufwölbung des Me tallspiegels. Dies gilt nicht nur für eine Unterteilung quer zur Längsrichtung des Ofens, sondern auch für eine Unterteilung in der Längsrichtung selbst.

Claims

Patentansprüche: 1. Schmelzflußelektrolyse-Ofen mit hohen Stromstärken zur Herstellung von Aluminium, bei dem die Anode aus mehreren Teilanoden besteht und die Anodenschiene und die Kathodenschiene parallel zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stromschienen (1, 2) dicht nebeneinander über der Mitte des Ofens, parallel zu dessen Längsachse angeordnet sind und die Stromzuleitungen (7) von der Kathodenschiene (2) zur Aluminiumschmelze (10) in den Zwischenräumen zwischen den Teilanoden (5) untergebracht sind.
2. Elektrolyse-Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuleitungen (7) in den parallel zur Ofenlängsachse verlaufenden .
Zwischenräumen zwischen den Teilanoden (5) vorgesehen sind. 3. Elektrolyse-Ofen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromschienen (1, 2) als Tragschienen ausgebildet sind.
4. Elektrolyse-Ofen nach Anspruch 1, dadurch 01 ennzeichnet, daß die Wannenseitenwände Cek besser wärmeisoliert sind als der Wannenboden. 5. Elektrolyse-Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Außenwand (13) der Wanne und den Außenseitenflächen der Teilanoden eine wärmeisolierende Abdeckung (14) vorgesehen ist.
In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 1131418, 1143 032, 1161695, 1179 011; französische Patentschrift Nr. 1142 364.