DE1242884B

DE1242884B - Method and device for detecting an electrode that is set too low for an electrolytic cell with several electrodes

Info

Publication number: DE1242884B
Application number: DER39816A
Authority: DE
Inventors: Robert Victor Brown
Original assignee: Reynolds Metals Co
Current assignee: Reynolds Metals Co
Priority date: 1964-02-04
Filing date: 1965-02-04
Publication date: 1967-06-22
Also published as: GB1092992A; US3345273A; CH431105A

Description

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

DeutscheKl.: 40 c-3/12 German class: 40 c -3/12

Nummer: 1242 884Number: 1242 884

Aktenzeichen: R 39816 VI a/40 cFile number: R 39816 VI a / 40 c

1 242 884 Anmeldetag: 4. Februar 19651 242 884 filing date: February 4, 1965

Auslegetag: 22. Juni 1967Open date: June 22, 1967

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Anzeige des Anodenzustandes einer elektrolytischen Reduktionszelle und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Feststellung und Anzeige einer oder mehrerer wenig oder überlasteter Kohlen oder Anoden in einer Mehranoden-Aluminiumreduktionszelle.The invention relates to a method and a device for displaying the state of the anode an electrolytic reduction cell and in particular to a method and an apparatus for Detection and display of one or more lightly or overloaded coals or anodes in one Multi-anode aluminum reduction cell.

Bekanntlich wird der Kohlenstoff der Anode einer Aluminiumreduktionszelle in Kohlendioxydgas während des elektrochemischen Reduktionsprozesses umgewandelt, so daß die Kohleblöcke oder Anoden periodisch ausgewechselt werden müssen. Gegenwärtig ist es allgemein üblich, einen oder mehrere der Kohleblöcke in jeder Mehranodenzelle wahlweise während jeder Arbeitsschicht auszuwechseln. Der Kohleblock-Auswechselplan wird so aufgestellt, daß das mittlere Alter der Kohleblöcke in jedem Abschnitt der Zelle im wesentlichen konstant gehalten wird. Wenn eine Ofenreihe eine große Anzahl von Mehranodenzellen, beispielsweise 140 Zellen, umfaßt, von denen jede 24 Kohleelektroden hat, stellt das Einsetzen und Auswechseln von Anoden einen ständigen und kostspieligen Arbeitsaufwand dar, bei dem häufig Fehler auftreten können und der Wirkungsgrad des Zellenbetriebs verringert wird.It is well known that the carbon is converted into carbon dioxide gas during the anode of an aluminum reduction cell the electrochemical reduction process converted so that the carbon blocks or anodes must be replaced periodically. At present it is common practice to have one or more the carbon blocks in each multi-anode cell can optionally be changed during each work shift. Of the Coal block replacement schedule is drawn up with the mean age of the coal blocks in each section of the cell is kept essentially constant. If a series of ovens has a large number of Multi-anode cells, for example 140 cells, each having 24 carbon electrodes inserting and changing anodes is a constant and costly labor errors can often occur and the efficiency of the cell operation is reduced.

Im allgemeinen sind zwei benachbarte Blöcke jeder Zelle selten von der gleichen Größe und es kann weder der Nippel noch das obere Ende eines benachbarten Blocks als Bezugsmarke dienen, mittels welcher ein neuer Kohleblock so eingestellt werden kann, daß die gewünschte Dicke des schmelzflüssigen Kryoliths unterhalb der Kohleblöcke erhalten wird. Das naheliegende Verfahren, eine neue Kohle genau nach dem gemessenen Abstand zwischen der Anodenstabklemme und dem unteren Ende der alten Kohle zu setzen, wird wegen des erforderlichen Zeit- und Arbeitsaufwandes selten verwendet. Ferner erfordert dieses Verfahren oft ein Nachstellen der Anoden und hat sich im allgemeinen weder wirtschaftlich noch genau erwiesen.In general, two adjacent blocks of each cell are seldom the same size and it neither the nipple nor the upper end of an adjacent block can serve as a reference mark, by means of which a new carbon block can be adjusted to the desired thickness of the molten Cryolite is obtained below the coal blocks. The obvious procedure, a new one Carbon exactly according to the measured distance between the anode rod clamp and the lower one To put an end to the old coal is seldom used because of the time and effort required. Furthermore, this process often requires readjustment of the anodes, and has generally proven to be good neither economically nor precisely proven.

Wenn die Bedienungsperson beim Einsetzen neuer Kohlen lediglich annähernd die richtige Stellung erreicht, werden manchmal zufriedenstellende Ergebnisse erzielt, obwohl häufig kostspielige fehlerhafte Einstellungen vorkommen und die Bedienungsperson viel Zeit für das Aufsuchen fehlerhaft eingesetzter Kohlen aufwenden muß. Zusätzlich kann, nachdem ein Kohleblock oder eine Anode eingesetzt worden ist, ihre Stellung in unbeabsichtigter Weise während des normalen Betriebs gestört werden und es treten manchmal Bedingungen innerhalb der Zelle auf, die zu Wellen im Bad oder zu einer Anschwellung oder Verfahren und Vorrichtung zum Feststellen einer zu tief eingestellten Elektrode für eine
elektrolytische Zelle mit mehreren ElektrodenIf the operator is only approximately in the correct position when installing new coals, satisfactory results are sometimes obtained, although costly incorrect adjustments are often made and the operator has to spend a lot of time looking for incorrectly inserted coals. In addition, after a carbon block or anode has been inserted, their position can be inadvertently disturbed during normal operation, and conditions sometimes arise within the cell that result in bath waves or swelling or a method and apparatus for detecting a electrode set too low for a
electrolytic cell with several electrodes

Anmelder:
Reynolds Metals Company,
Richmond, Va. (V. St. A.)Applicant:
Reynolds Metals Company,
Richmond, Va. (V. St. A.)

Vertreter:Representative:

Dr.-Ing. E. Liebau und Dipl.-Ing. G. Liebau,
^χ5 Patentanwälte,Dr.-Ing. E. Liebau and Dipl.-Ing. G. Liebau,
^χ 5 patent attorneys,

Göggingen bei Augsburg,
Von-Eichendorff-Str. 10Göggingen near Augsburg,
Von-Eichendorff-Str. 10

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Robert Victor Brown, Portland, Oreg. (V. St. A.)Robert Victor Brown, Portland, Oreg. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

V. St. v. Amerika vom 4. Februar 1964 (342 505)V. St. v. America February 4, 1964 (342 505)

Verdickung der schmelzflüssigen Aluminiumschicht unter einer oder mehreren Kohlen führen. Durch diese Bedingung kann die Dicke der schmelzflüssigen Kryolithschicht unter den Kohleanoden drastisch verringert werden, was zu einer schweren Betriebsstörung führen kann.Thickening of the molten aluminum layer under one or more coals. By this condition can dramatically increase the thickness of the molten cryolite layer under the carbon anodes can be reduced, which can lead to a serious malfunction.

Wenn eine Kohle so hoch eingesetzt wird, daß die schmelzflüssige Kryolithschicht dicker ist als der Durchschnitt, nimmt die Kohle nicht ihren Anteil an der Strombelastung auf, so daß die Ofenspannung ansteigen kann. Gewöhnlich erzeugt dies keine unerwünschten Wirkungen in der Zelle. Wenn andererseits eine Kohle zu tief eingesetzt ist oder wenn aus irgendeinem der vorerwähnten Gründe die Dicke der schmelzflüssigen Kryolithschicht unter einer Kohle verringert wird, nimmt die Kohle mehr als ihren Anteil des Stroms auf und wird dadurch überbelastet. Wenn die fehlerhafte Einstellung verhältnismäßig gering ist, wird im allgemeinen der Ofen nicht unstabil, und die erhöhte Strombelastung der Kohle hat zur Folge, daß sie rascher wegbrennt, was eine Selbsteinstellung der Kohle auf die Dicke der Kryolithschicht zur Folge hat. Bei einer stark fehlerhaftenWhen a coal is used so high that the molten cryolite layer is thicker than that Average, the coal does not take its share of the current load, so the furnace voltage can increase. Usually this does not produce any undesirable effects in the cell. If on the other hand a coal is set too deep or if, for any of the reasons mentioned above, the thickness of the If the molten cryolite layer beneath a coal is reduced, the coal takes up more than its share of the current and is overloaded as a result. If the incorrect setting is relatively minor is, the furnace does not generally become unstable, and the increased current load of the coal has to As a result, it burns away more quickly, which causes the coal to adjust itself to the thickness of the cryolite layer has the consequence. In the case of a badly flawed

709 607/445709 607/445

Einstellung kann die Kohle das Zwei- bis Vierfache ihrer normalen Strombelastung aufnehmen.At this setting, the coal can absorb two to four times its normal current load.

Dies kann zu zahlreichen nachteiligen Wirkungen führen. Zuerst wird der zusätzliche Strom die Kohle und den Stahlstock erhitzen. Wenn der Stock rot wird, wird dies der Bedienungsperson sichtbar, in welchem Fall sie die Kohle um einen geringen Betrag höher stellt. Wenn die Bedienungsperson die erhitzen Stöcke zu tief eingesetzter Kohlen nicht bemerkt, dauert die Erhitzung so lange an, bis der Eisenstock schmilzt und sich die Kohle vom Anodenstab löst. Nachdem dies geschehen ist, wird dieser Zustand der Bedienungsperson erst bemerkbar, wenn die Kohle ausgewechselt werden muß oder sie Gelegenheit hat, den Kohlensatz in der Zelle anzuheben. Das Erhitzen des Stockes auf seinen Schmelzpunkt geht im allgemeinen viel rascher vor sich, bevor der Ausgleich durch Selbsteinstellung erreicht werden kann.This can lead to numerous adverse effects. First, the extra electricity becomes the coal and heat the steel stick. When the stick turns red, this will be visible to the operator, in in which case it raises the coal a small amount. When the operator uses the If you do not notice that the sticks are too deeply inserted, the heating continues until the The iron stick melts and the carbon comes off the anode rod. After that is done, this one becomes Condition of the operator only noticeable when the coal has to be changed or when the opportunity arises has to raise the coal rate in the cell. Heating the stick to its melting point generally goes on much more quickly before self-adjustment is achieved can be.

Bei einer zu tief eingesetzten Kohle kann ein weiterer Nachteil auftreten. Die zu tief eingestellte Kohle, welche zu viel Strom entnimmt, scheint zuweilen eine solche Störung der flüssigen Aluminiumschicht hervorzurufen, daß eine Anzahl benachbarter Kohlen periodisch sehr hohen Überbelastungen durch den Strom ausgesetzt werden, wie wenn Wellen in der flüssigen Aluminiumschicht fließen würden. Unter dieser Bedingung kann eine Anzahl benachbarter Kohlen eine Überhitzung erfahren und eine Rötung der Nippel, wodurch für eine Bedienungsperson es schwierig wird, festzustellen, welche Kohle zur Beseitigung der Störung angehoben werden soll. Die Leistung der Zelle ist während der Störungsperiode verringert. If the coal is inserted too deeply, another disadvantage can arise. The one set too low Coal, which draws too much electricity, sometimes seems to be such a disturbance in the liquid aluminum layer cause a number of adjacent coals to be periodically very high overloads exposed by the current, as if waves were flowing in the liquid aluminum layer. Under this condition, a number of adjacent coals may overheat and one Reddening of the nipples making it difficult for an operator to determine which coal should be raised to eliminate the fault. The cell's performance is reduced during the period of failure.

Es wurde festgestellt, daß die Spannungswellenform über eine Mehrblockanoden-Aluminiumoxydreduktionszelle durch eine im wesentlichen in einer Richtung verlaufende Welle und eine regellos mit einer niedrigen Frequenz hin- und herlaufenden Welle von schwankender Amplitude gebildet wird, die der ersteren überlagert ist und sich in Abhängigkeit vom Grad der Überbelastung einer oder mehrerer Kohlen in der Zelle verändert. Versuche haben gezeigt, daß, wenn sich ein oder mehrerer Kohleblöcke näher der schmelzflüssigen Aluminiumschicht als die meisten Blöcke in der Zelle befinden, die Amplitudenschwankungen der überlagerten Wechselspannung zur Feststellung und Anzeige auf einer geeigneten Meßvorrichtung ausreichend stark sind. Wenn alle Kohleblöcke das richtige Verhältnis zur schmelzflüssigen Aluminiumschicht haben, ist die Stärke des Wechselstromsignals vergleichsweise gering, so daß die Ablesung des Meßgeräts proportional niedriger ist. Diese Veränderung in der Amplitude des Wechselstromsignals kann zur genauen Anzeige verwendet werden, welche einzelnen Kohleblöcke einer Zelle eingestellt werden sollen, so daß die Zellenstörungen durch zu tief eingesetzte Blöcke verhindert werden. Diese Zellen erfordern daher eine geringere Aufmerksamkeit seitens der Bedienungsperson und arbeiten wirksamer.The voltage waveform was found to be across a multi-block anode alumina reduction cell by one wave running essentially in one direction and one randomly with a low frequency reciprocating wave of fluctuating amplitude is formed, that of the former is superimposed and varies depending on the degree of overload of one or more Changed coals in the cell. Tests have shown that when there is one or more coal blocks closer to the molten aluminum layer than most of the blocks in the cell are that Amplitude fluctuations of the superimposed alternating voltage for detection and display on a suitable Measuring device are sufficiently strong. If all the coal blocks have the right proportion to the have a molten aluminum layer, the strength of the alternating current signal is comparatively low, so the meter reading is proportionally lower. This change in amplitude of the AC signal can be used to accurately indicate which individual coal blocks are of a cell should be adjusted so that the cell disturbances due to too deeply inserted blocks be prevented. These cells therefore require less operator attention and work more effectively.

Die Größe der Wechselstromkomponente kann durch verschiedene Einrichtungen festgestellt und durch die Bedienungsperson ausgewertet werden und/oder zur Betätigung einer Alarmeinrichtung verwendet werden. Beispielsweise kann die Wechselspannungskomponente, die in einem Frequenzbereich unterhalb etwa 20 Hz durch eine stark ge-The magnitude of the alternating current component can be determined by various devices and can be evaluated by the operator and / or used to operate an alarm device will. For example, the AC voltage component that is in a frequency range below about 20 Hz due to a strongly

störte Zelle erzeugt wird, einen Gleichspannungsmesser über einen Bereich von 0,2 V oder mehr schwingen lassen, wobei die Amplitude der Schwingungen abnimmt, wenn die Kohleeinstellung verbessert wird. Beispielsweise kann die Amplitude der Schwingungen durch eine Bedienungsperson an einem Voltmeter mit einer erweiterten Skala beobachtet werden oder es kann ein Digitalrechner zur Berechnung der Amplitude aus einem Satz von aufeinanderfolgenden Spannungsablesungen zur Abgabe bestimmter Instruktionen an die Bedienungsperson verwendet werden.If the faulty cell is generated, use a DC voltmeter over a range of 0.2 V or more vibrate, the amplitude of the vibrations decreasing as the coal setting improves will. For example, the amplitude of the vibrations can be adjusted by an operator a voltmeter with an extended scale can be observed or a digital computer can be used Calculate the amplitude from a set of consecutive voltage readings for output certain instructions to the operator can be used.

Ein Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Anzeige einer zu tief eingestellten oder überlasteten Kohle in einer Reduktionszelle unter Verwendung eines Wechselstromsignals, das der in einer Richtung verlaufenden Spannungswellenform der Zelle zur Betätigung einer geeigneten Anzeigeeinrichtung überlagert ist. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Feststellung von zu tief eingestellten Kohleanoden in einer Mehranoden-Reduktionszelle durch die Anzeige einer Veränderung in der Amplitude eines Wechselstromsignals, das der in einer Richtung verlaufenden Spannungswellenform der Zelle überlagert wird, und die Verwendung der Wechselstromsignalamplitudenschwankungen zur Anzeige einer zu tief eingesetzten Kohle.
Ein Verfahren zur Anzeige von zu tief eingesetzten Kohleanoden in einer erfindungsgemäßen Mehranoden-Reduktionszelle besteht im wesentlichen darin, daß die Amplitudenschwankungen einer Wechselspannung festgestellt werden, die einer in einer Richtung wirkenden Spannung überlagert ist und diese Amplitudenschwankungen der Wechselspannung mit zu tief eingesetzten Kohleanoden in der Zelle in Beziehung gesetzt werden.
Die Amplitudenschwankungen der Wechselspannung, die durch eine zu tief eingesetzte Kohleanode verursacht werden, können unmittelbar an einem geeigneten Meßgerät beobachtet werden. Ferner kann die der in einer Richtung wirkende Zellenspannung überlagerte Wechselspannung gleichgerichtet und verstärkt und der erhaltene Ausgang zur Betätigung einer geeigneten Einrichtung zur Anzeige tiefer Kohlen verwendet werden. Vorzugsweise beträgt das verwendete Frequenzspektrum der Zellenspannung 1 bis 20 Hz, wobei das restliche Spannungssignal durch herkömmliche Tiefpaßfilter von etwa 20 Hz eliminiert wird, deren Grenzfrequenz natürlich veränderlich ist und durch die Charakteristik der Anzeigeeinrichtung bestimmt wird. Jede Schwankung in der Amplitude der Wechselspannung von 1 bis 20 Hz, die der in einer Richtung wirkenden Zellenspannung überlagert ist, wird verstärkt und in einen Milliamperestrom umgewandelt, der zur Wechselspannungskomponente im Frequenzbereich von 1 bis 20 Hz proportional ist. Natürlich kann gegebenenfalls ein breiteres oder schmaleres Frequenzspektrum verwendet werden.It is therefore an object of the invention to provide a method and apparatus for indicating an over-set or overloaded carbon in a reduction cell using an AC signal superimposed on the cell's unidirectional voltage waveform to actuate a suitable indicator. Another object of the invention is to provide a method and apparatus for detecting over-set carbon anodes in a multi-anode reduction cell by indicating a change in the amplitude of an AC signal superimposed on the cell's unidirectional voltage waveform Using the alternating current signal amplitude fluctuations to indicate that coal has been inserted too deeply.
A method for displaying too deeply inserted carbon anodes in a multi-anode reduction cell according to the invention essentially consists in determining the amplitude fluctuations of an alternating voltage which is superimposed on a voltage acting in one direction and these amplitude fluctuations of the alternating voltage with too deeply inserted carbon anodes in the cell be related.
The amplitude fluctuations of the alternating voltage, which are caused by a carbon anode inserted too deeply, can be observed directly on a suitable measuring device. Furthermore, the alternating voltage superimposed on the cell voltage acting in one direction can be rectified and amplified and the output obtained can be used to operate a suitable device for displaying deep coals. The frequency spectrum used for the cell voltage is preferably 1 to 20 Hz, the remaining voltage signal being eliminated by conventional low-pass filters of around 20 Hz, the cut-off frequency of which is of course variable and is determined by the characteristics of the display device. Any fluctuation in the amplitude of the alternating voltage from 1 to 20 Hz, which is superimposed on the cell voltage acting in one direction, is amplified and converted into a milliampere current that is proportional to the alternating voltage component in the frequency range from 1 to 20 Hz. Of course, a wider or narrower frequency spectrum can be used if necessary.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung, durch welche die vorstehenden und weitere Ziele erreicht werden können, umfaßt eine Einrichtung zum Messen der Veränderungen in der Spannung einer Reduktionszelle, eine Einrichtung zur Verstärkung und Umwandlung dieser Veränderungen in dieser Spannung (innerhalb eines Frequenzbereiches von etwa 1 bisA device according to the invention by means of which the above and other objects are achieved includes means for measuring changes in the voltage of a reduction cell, means for amplification and conversion these changes in this voltage (within a frequency range of about 1 to

i 242 884i 242 884

20 Hz) in einen sich verändernden Strom, der zu den erwähnten Spannungsveränderungen proportional ist und zur Verwendung dieser Stromschwankungen zur Anzeige einer zu tief eingesetzten Kohleanode.20 Hz) into a changing current that is proportional to the voltage changes mentioned and to use these current fluctuations to indicate that the carbon anode has been inserted too deeply.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen beispielsweise beschrieben, und zwar zeigtThe invention is described below in conjunction with the drawings, for example, and although shows

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Anzeigevorrichtung für eine zu tief eingesetzte Kohle in Anwendung auf eine Mehranoden-Reduktionszelle,F i g. 1 is a schematic illustration of a display device for coal that has been inserted too deeply in FIG Application to a multi-anode reduction cell,

F i g. 2 ein Wellendiagramm, welches die Reduktionszellen-Spannungswellenform zeigt, auf die eine Wechselspannungskomponente aufgeprägt ist, die durch eine zu tief eingesetzte Kohle verursacht wird,F i g. Fig. 2 is a wave diagram showing the reducing cell voltage waveform shows, on which an alternating voltage component is impressed, which is caused by a carbon inserted too deeply,

F i g. 3 ein Wellendiagramm, welches Veränderungen in einem Ausgangsstrom proportional zu den Veränderungen in der Spannungswelle nach F i g. 2 zeigt.F i g. 3 is a wave diagram showing changes in an output current proportional to the Changes in the stress wave according to FIG. 2 shows.

In F i g. 1 ist eine wichtige Bauart einer Aluminiumoxyd-Reduktionszelle mit vorgebrannten Anoden schematisch dargestellt. Die Anode in dieser Zellenbauform wird durch eine Anzahl Kohleblöcke 11 gebildet, von denen jede einzeln mit dem positiven Pol einer Gleichstromquelle, die in F i g. 1 als Anodenschiene 12 dargestellt ist, und mit dem negativen Pol dieser Gleichstromquelle durch eine Kathodenschiene 13 verbunden ist. Jeder Kohleblock 11 ist einzeln mit Bezug auf eine Kohlekathode 14 verstellbar, und der Satz von Kohleblöcken, der die Anode bildet, ist senkrecht mit Bezug auf die Kathode 14 in der Weise verstellbar, daß die Stellung jedes Blockes mit Bezug auf die anderen Blöcke des Satzes unverändert bleibt.In Fig. 1 shows an important type of aluminum oxide reduction cell with prefired anodes. The anode in this cell design is formed by a number of carbon blocks 11 , each of which is individually connected to the positive pole of a direct current source, which is shown in FIG. 1 is shown as anode bar 12 , and is connected to the negative pole of this direct current source by a cathode bar 13. Each carbon block 11 is individually adjustable with respect to a carbon cathode 14 , and the set of carbon blocks making up the anode is adjustable perpendicularly with respect to the cathode 14 such that the position of each block with respect to the other blocks of the set remains unchanged.

Jeder Kohleblockll ist durch einen Eisennippel 16, der in den Block eingegossen ist, mit einer Kupferanodenstange 17 verbunden, der seinerseits an der Anodenschiene 12 durch eine mit der Hand verstellbaren Klemme 18 festgespannt ist. Die Anodenschiene 12 wird an jedem Ende durch ein Briikkengestell 19 gehalten, das am Zellenrahmen 21 angebracht ist, mit dessen Hilfe die Anodenschiene 12 mit Bezug auf die Kohlekathode 14 und eine Schicht aus schmelzflüssigem Aluminium, die der Kathode 14 überlagert ist, angehoben oder abgesenkt werden kann, wodurch eine gleichmäßige Zunahme bzw. Abnahme in der Dicke einer Schicht aus schmelzflüssigem Kryolith 23 erreicht wird, die sich zwischen den benachbarten Flächen der Kohleblöcke 11 und des schmelzflüssigen Aluminiums befindet. Einzelne Kohleblöcke 11 können durch eine Bedienungsperson mit Bezug auf die Anodenschiene 12 und die Kathodenschiene 14 angehoben oder abgesenkt werden, nachdem die jeweilige Klemme 18 mit einem herkömmlichen Handheber (wie er allgemein von der Industrie verwendet wird), der zwischen der Klemme 18 und der Anodenstange 17 wirkt, gelockert worden ist.Each carbon block 11 is connected by an iron nipple 16, which is cast into the block, to a copper anode rod 17 , which in turn is clamped to the anode bar 12 by a clamp 18 which can be adjusted by hand. The anode bar 12 is supported at each end by a bridge frame 19 attached to the cell frame 21 by which the anode bar 12 is raised or lowered with respect to the carbon cathode 14 and a layer of molten aluminum overlying the cathode 14 may, whereby a uniform increase or decrease in the thickness of a layer of molten cryolite 23 is achieved, which is located between the adjacent surfaces of the carbon blocks 11 and the molten aluminum. Individual carbon blocks 11 can be raised or lowered by an operator with respect to the anode bar 12 and the cathode bar 14 after the respective clamp 18 with a conventional hand lifter (as commonly used by the industry) between the clamp 18 and the anode rod 17 acts, has been loosened.

Der elektrische Stromkreis durch die Zelle besteht in Aufeinanderfolge aus der Anodenschiene 12, der Anodenstange 17, dem Nippel 16, dem Kohleblock 11, der schmelzflüssigen Kryolithschicht 23, der schmelzflüssigen Aluminiumschicht 22, der Kohlekathode 14, dem Stromaufnehmer 24 und der Kathodenschiene 13. Die Anodenschiene 12 und die Kathodenschiene 13 sind über einen Gleichrichter oder eine andere geeignete (nicht gezeigte) Gleichstromquelle verbunden. Der Hauptwiderstand des elektrischen Stromflusses besteht in der schmelz-The electrical circuit through the cell consists in sequence of the anode bar 12, the anode rod 17, the nipple 16, the carbon block 11, the molten cryolite layer 23, the molten aluminum layer 22, the carbon cathode 14, the current sensor 24 and the cathode bar 13. The anode bar 12 and the cathode bar 13 are connected via a rectifier or other suitable direct current source (not shown). The main resistance of the electric current flow consists in the melting

flüssigen Kryolithschicht 23, und der Gesamtzellenstrom verteilt sich auf die Anzahl der parallel geschalteten Kohleblöcke 11 im umgekehrten Verhältnis zur Dicke der schmelzflüssigen Kryolithschicht 23 zwischen jeden dieser Blöcke und der schmelzflüssigen Aluminiumschicht 22. Es gibt kein zufriedenstellendes Verfahren zum Messen der Dicke der Kryolithschicht unter jedem Kohleblock, und im allgemeinen wurde bisher die Gleichmäßigkeit derliquid cryolite layer 23, and the total cell flow is distributed among the number of coal blocks 11 connected in parallel in inverse proportion to the thickness of the molten cryolite layer 23 between each of these blocks and the molten aluminum layer 22. There is no satisfactory method for measuring the thickness of the cryolite layer under each coal block , and in general the uniformity of the

ίο Kryolithschicht durch die Bedienungsperson aus Beobachtungen des Zustandes der Zelle und des Stromflusses in den verschiedenen Anodenstäben lediglich abgeleitet oder geschätzt.
Ein Gleichstromvoltmeter 26 mit einer erweiterten Skala ist zwischen Anodenschiene 12 und Kathodenschiene 13 mit Hilfe von Leitungen 27 und 28 geschaltet und mißt die Reduktionszellenspannung, die während Perioden guter Einstellung (wie in F i g. 2 geziegt) im wesentlichen konstant bleibt. Wenn einer der Kohleblöcke 11, der zu tief eingesetzt worden ist, beispielsweise der Block 50 in Fig. 1, sich erhitzt und allmählich überlastet wird, beginnt die Zellenspannung mit zunehmendem Wert zu schwanken, die mehrere hundert Millivolt erreichen kann, was so lange andauert, bis die richtige Einstellung der Kohle hergestellt ist. Bei der weiteren Reduktion kommt es zum Anodeneffekt, zu welchem Zeitpunkt die Zellenspannung rasch ansteigt. Bekanntlich ist der Anodeneffekt ein Zustand, der eintritt, wenn der Aluminiumoxydgehalt der Zelle einen solch niedrigen Wert erreicht, daß Fluorverbindungen vor den Sauerstoffverbindungen elektrolysiert werden. Eine Anodeneffektlampe 29, die zu dem Meßgerät 26 parallel geschaltet ist, zeigt diesen Zustand an. ίο Cryolite layer merely derived or estimated by the operator from observations of the state of the cell and the current flow in the various anode rods.
A DC voltmeter 26 with an extended scale is connected between anode bar 12 and cathode bar 13 by means of lines 27 and 28 and measures the reduction cell voltage which remains essentially constant during periods of good adjustment (as shown in FIG. 2). If one of the carbon blocks 11, which has been inserted too deeply, for example block 50 in FIG. 1, heats up and is gradually overloaded, the cell voltage begins to fluctuate with increasing value, which can reach several hundred millivolts, which lasts so long until the correct setting of the coal is established. With the further reduction there is an anode effect, at which point the cell voltage rises rapidly. As is well known, the anode effect is a condition which occurs when the alumina content of the cell reaches such a low level that fluorine compounds are electrolyzed before oxygen compounds. An anode effect lamp 29, which is connected in parallel to the measuring device 26 , indicates this state.

Bei einer beispielsweisen Reduktionszelle für 60 OOO A und mit 24 vorgebrannten Kohleanoden beträgt die Zellenspannung etwa 4,5 V. Das Meßgerät mit der erweiterten Skala ist vorgesehen, um gleichzeitig das Messen der Zellenspannung und die Beobachtung der Stärke von Schwankungen in der Zellenspannung, insbesondere der Spannungsschwankungen von einer niedrigen Frequenz zu ermöglichen, die sich als von Bedeutung erwiesen haben, da sie unmittelbar mit einer oder mehreren zu tief eingesetzten Kohlen in einer Zelle zusammenhängen. Zu tief eingesetzte Kohlen führen zu einer Stromüberlastung und daher zu Zellenspannungsschwankungen. Zum genaueren Nachweis und zur Anzeige einer zu tief eingesetzten Kohle dient eine übliche Verstärkungs- und Integrierschaltung 31, die zu dem Meßgerät 26 parallel geschaltet ist und die Amplitudenschwankungen der Wechselspannung mißt, die den Zellengleichspannungswellenformen überlagert ist. Wie erwähnt, kann sich die Wechselspannung von einigen Millivolt bei einer guten Anodeneinstellung auf mehrere hundert Millivolt bei Störungen in der Zelle verändern, die von einer oder mehreren zu tief eingesetzten Kohlen verursacht werden.For example, with a reduction cell for 60,000 A and with 24 pre-burned carbon anodes, the cell voltage is about 4.5 V. To allow voltage fluctuations of a low frequency, which have been found to be important as they are directly related to one or more carbons set too deeply in a cell. Coals that are inserted too deeply lead to a current overload and therefore to cell voltage fluctuations. A conventional amplifying and integrating circuit 31, which is connected in parallel to the measuring device 26 and measures the amplitude fluctuations of the alternating voltage which is superimposed on the cell direct voltage waveforms, is used for more precise detection and for indicating that carbon has been inserted too deeply. As mentioned, the alternating voltage can change from a few millivolts with a good anode setting to several hundred millivolts in the event of malfunctions in the cell, which are caused by one or more coals that are inserted too deeply.

Dadurch, daß im Anzeiger 31 ein Verstärker verwendet wird, kann ein Signal zur Betätigung einer Warnvorichtung, die eine niedrige Kohle anzeigt, abgegeben und eine Korrektur vorgenommen werden, solange die Wirkung der fehlerhaften Einstellung der Kohle noch gering ist, und können auf diese Weise überhaupt Störungen vermieden werden. Ferner kann eine Bedienungsperson aus der Stärke des Signals jederzeit leicht feststellen, ob die ZellenkohleeinsteI-Iung sehr gut, gut oder gerade noch zufriedenstellendBy using an amplifier in the indicator 31 , a signal to operate a warning device indicating low carbon can be given and a correction can be made while the effect of the incorrect setting of the carbon is still small, and thus can at all Disturbances are avoided. Furthermore, an operator can easily determine from the strength of the signal at any time whether the cell carbon setting is very good, good or just satisfactory

Claims

is. In addition, the signal can be made easily readable and usable in that an integrating device is used in the detection or detection circuit in order to reduce the pulsation caused by the low frequency parts of the voltage wave. As mentioned, a very satisfactory signal can be obtained from a part of the frequency spectrum of the cell voltage wave up to about 20 Hz. A voltage wave of this frequency range can easily be amplified and integrated in order to obtain a highly sensitive, essentially non-pulsating display signal. A conventional low-pass filter 30 is used to select the desired signal, since a sharply delimited cut-off frequency is not required in order to ensure that essentially all 60 Hz and higher components of the voltage wave are switched off. When using a conventional switching arrangement, the display device 31 can also convert the cell voltage wave in the desired frequency range up to 20 Hz into an output current in milliamps proportional to the amplitude of the alternating current component in this frequency range. This waveform is shown in FIG. 3 and can be recorded on a strip sheet. This output current is measured by an ammeter 32 with an extended scale, which also switches on a lamp 33 which indicates that carbon has been inserted too deeply and which is connected in series with a suitable voltage source when the output current exceeds a certain value. As shown in FIG. 3, the output current remains substantially constant during periods of good carbon setting, but increases rapidly with true carbon setting or when an anode effect occurs in the cell. It should be mentioned here that both lamps 29 and 33 are switched on during an anode effect, while only lamp 33 is switched on during periods of failure as a result of too low a carbon setting and goes out after the carbon has been readjusted. Patent claims:

1. Method of Detecting a Deposited Electrode for an Electrolytic Cell with several electrodes, in particular a carbon block in aluminum electrolysis furnaces an anode and a cathode rail, characterized in that the amplitude changes an alternating voltage superimposed on the applied direct voltage can be detected and displayed.

2. The method according to claim 1, characterized in that the determination of the amplitude changes takes place selectively in a frequency range from 1 to 20 Hz.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that only changes in amplitude can be determined above a certain value.

4. The method according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the amplitude changes of the said alternating voltage amplified and in a proportional to the voltage changes changing current can be converted.

5. Display device for performing the method according to one or more of the preceding Claims, characterized in that between the anode and cathode rails a device for determining the amplitude changes of the alternating voltage is provided, which is between the anode and the DC voltage applied to the cathode rail can be superimposed.

6. Display device according to claim 5, characterized in that the locking device (31) is selectively responsive to voltage changes in the frequency range from 1 to 20 Hz.

1 sheet of drawings