DE1222270B

DE1222270B - Rechteckfoermiger Schmelzflusselektrolyse-Ofen mit vermindertem Buckeleffekt, insbesondere zur Herstellung von Aluminium

Info

Publication number: DE1222270B
Application number: DES58822A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Johann Thomas
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1958-07-02
Filing date: 1958-07-02
Publication date: 1966-08-04
Also published as: DE1222270C2

Description

Rechteckförmiger Schmelzflußelektrolyse-Ofen mit vermindertem Buckeleffekt, insbesondere zur Herstellung von Aluminium Bei der Schmelzflußelektrolyse wird auf jedes Volumenelement des Metalls eine aus der Schwerkraft und den elektromagnetischen Kräften resultierende Druckkraft ausgeübt; sie führt zu Aufwölbungen in der Metallschmelze, die unter der Bezeichnung »Buckeleffekt« bekanntgeworden sind. Durch die Aufwölbung der Metallschmelze kann der Richtabstand, das ist der Abstand zwischen der Oberfläche der Metallschmelze und derjenigen Fläche der Anode, die der Metallschmelze zugekehrt ist, nicht so klein gemacht werden, wie es an sich aus wirtschaftlichen Gründen wünschenswert wäre. Der Richtabstand muß vielmehr größer gewählt werden, um Kurzschlüsse zwischen der Metallschmelze und der Anode zu vermeiden.' Es sind eine Reihe von Anregungen gegeben und Vorschläge gemacht worden, um die Buckelbildung möglichst gering zu halten.
So ist eine Anordnung bekannt, bei der der zu den Anodensammelleitern führende Strom symmetrisch in zwei Hälften geteilt wird, von denen die eine Hälfte zwischen den Öfen und die andere Hälfte in der Mitte der Längsseite des einzelnen Ofens beiderseits hochgeführt wird (deutsche Patentschrift 1010 744).
Es ist vorgeschlagen worden, die Kathodenbarren so zu krümmen, daß die Höhe der Kohlenausfütterung oberhalb der Kathodenbarren in der Nähe der Ofenseiten größer ist als in den zentralen Teilen des Ofens (deutsche Patentschrift 1041262).
Außerdem ist. vorgeschlagen worden, daß Schienen, in welchen Strom mit entgegengesetzter Richtung zwischen den Ofenreihen hin- und zurückgeführt wird, möglichst parallel zueinander angeordnet sind (deutsche Patentschrift 1049 108).
Eine weitere bekannte Lösung besteht darin, daß der unter der Anode verlaufende horizontale Teil der Kathodenbarren seitlich nicht mehr als 0,5 m über die äußeren Seitenflächen der Anode bzw. der Anodengruppe vorsteht, die aus dem Ofen herausführenden Teile der Stromableitungen tiefer liegen als die unterhalb der Anode verlaufenden horizontalen Teile der Kathodenbarren und die Stromableitungen mit außerhalb des Ofens parallel zu dessen Längsachse liegenden Stromleitungsschienen verbunden sind, die so tief angeordnet sind, daß ihre Oberkante höchstens auf gleicher Höhe wie die Unterkante des Ofenmantels, nicht aber mehr als 2 m tiefer als diese liegt (französische Patentschrift 1155 939).
Ein weiterer Vorschlag geht dahin, an den Elektrolyseofenwänden Tafeln aus festen Fluoriden anzuordnen, welche die Oberfläche der als Kathode dienenden Metallschmelze derart einengen, daß sie im wesentlichen der Anodenfläche angepaßt ist. Zusätzlich soll ein möglichst großer Teil der waagerechten Sammelschienen-in der gleichen Horizontalebene so angeordnet werden, daß sie eine möglichst große Fläche einnehmen (deutsche Patentschrift 1083 554).
Ein weiterer Vorschlag besteht darin, daß die Zuführungseinrichtungen für den Strom zu den Anoden des Ofens und die seitlichen Leiter derart angeordnet sind, daß die seitlichen Leiter sich am Kreuzungspunkt einer Kurve dritten Grades, die durch das Zentrum der Ofenwanne hindurchgeht und unabhängig ist von der Art der Zuführung des Stromes zu den Zuführungsschienen, mit einem Kreis befindet, dessen Radius von der erwähnten Art der Stromzuführung abhängt, wobei der Kreis und die Kurve dritten Grades nach einer Formel bestimmt werden (deutsche Patentschrift 1131418).
Weiterhin ist vorgeschlagen worden, zwischen die Außenleiter und das Bad zusätzliches Eisen einzubauen (deutsche Patentschrift 1143 032).
Eine andere vorgeschlagene Elektrolysezelle ist gekennzeichnet durch die gleichzeitige Anwendung der Maßnahmen, daß die Steigleitung, der Anodenbalken und der Kathodenbalken geteilt, vorzugsweise in zwei Teile, mit möglichst großem Abstand der Teile voneinander verlegt und symmetrisch zu einer in Höhe der Metalloberfläche gedachten Horizontalebene so angeordnet sind, daß sich die Steigleitungen in der Mitte zwischen zwei aufeinanderfolgende Öfen befinden und das Kathodenbalkenpaar gegenüber dem Anodenbalkenpaar bezüglich des Ofenmittelpunktes symmetrisch liegt (deutsche Patentschrift 1179 011). Ein anderer bekannter Elektrolyseofen weist horizontale eiserne Teile auf, die unter den Anodenschienen zwischen diesen und der Anode angeordnet sind und sich in Querrichtung des Ofens erstrecken (französische Patentschrift 1142 364).
Eine andere ebenfalls zur Unterdrückung des Bukkeleffektes vorgeschlagene Anordnung zeichnet sich dadurch aus, daß die außerhalb des Ofens liegenden Leiter jeweils paarweise symmetrisch zu einer Ebene parallel und zu einer Ebene senkrecht zur allgemeinen Stromrichtung, die beide durch das Zentrum der Wanne gehen, angeordnet sind, 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, für die den Strom aus den Kathoden abführenden Leiter, für die den Strom den beiden Enden des Leiters zuführenden Leiter bestimmte Gleichungen erfüllen (deutsche Patentschrift 1161695).
Die obengenannten Anregungen und Vorschläge lassen sich grob in zwei Gruppen unterteilen, von denen die eine sich mit einer möglichst vorteilhaften Anordnung aller stromführenden Teile in der Nähe des Elektrolyseofens beschäftigt, während die andere Gruppe gegebenenfalls unter Benutiung von Anregungen und Vorschlägen der ersten Gruppe durch Anordnung zusätzlicher Eisenmassen die durch die stromführenden Teile hervorgerufenen magnetischen Felder zu steuern sucht.
An die letzte Gruppe von Anregungen und Vorschlägen knüpft die neue Lösung an. Erfindungsgemäß werden bei rechteckförmigen Schmelzflußelektrolyse-Öfen zur Verminderung des Buckeleffektes Eisenmassen an ihren Schmalseiten vorgesehen. Dies kann z. Bauch in der Weise geschehen, daß die Kathodeneisen unter der Schmelze vermehrt und/ oder diese mit zusätzlichen Eisenmassen versehen sind. Nach einem weiteren Merkmal der neuen Lösung ist der Raum zwischen den Anodenbalken und der Schmelze frei von zur Schmelzebene senkrecht verlaufenden magnetisierbaren Teilen.
An Hand der Zeichnung sei die neue Lösung näher beschrieben: Von einem Schmelzflußelektrolyse-Ofen sind die Ofenbegrenzung mit 21 und die Anode mit 22 bezeichnet. Das durch die stromführenden Teile induzierte magnetische Feld ist durch einen Vektor Bi dargestellt. An den Schmalseiten des Ofens sind Eisenmassen 23 und 24 vorgesehen. Das durch die Eisenmassen hervorgerufene Zusatzfeld ist durch einen Vektor B2 dargestellt. Ein resultierender VektorBs läuft also parallel zur Ofen- bzw. zur Anodenseitenwand. Mit der neuen Lösung ist also der Induktionslinienverlauf der Ofenform angepaßt und eine Buckelbildung weitgehend unterdrückt.

Claims

Patentansprüche: 1. Rechteckförmiger Schmelzflußelektrolyse-Ofen mit vermindertem Buckeleffekt, insbesondere zur Herstellung von Aluminium, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h Eisenmassen an seinen Schmalseiten.
2. Rechteckförmiger Elektrolyse-Ofen nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen den Anodenbalken und der Schmelze frei von zur Schmelzebene senkrecht verlaufenden magnetisierbaren Teilen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr.1010 744; französische Patentschriften Nr. 1142 364, 1155 939. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsche Patente Nr.1041262, 1049 108, 1131418, 1143 032, 1161695, 1179 011.