DE2133464A1

DE2133464A1 - Vorrichtung zum kontinuierlichen Messen der Temperatur in einer Zelle zur elektrolytischen Gewinnung von Aluminium

Info

Publication number: DE2133464A1
Application number: DE19712133464
Authority: DE
Inventors: Vadla Jostein J
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1970-07-13
Filing date: 1971-07-06
Publication date: 1972-01-20
Also published as: FR2104781A1

Description

UNION CARBIDE CORPORATION, 270 Park Avenue, New York,

N.Y. 10017 / Ü.S.A.

Vorrichtung zum kontinuierlichen Messen der Temperatur in einer Zelle zur elektrolytischen Gewinnung von Aluminium

Aluminium wird In Reduktionszellen gewonnen, die mitunter auch als Töpfe bezeichnet werden. Diese Zellen haben in der Regel die Form von flachen rechtwinkligen Behältern mit einer äußeren Umkleidung von Stahl und einer inneren' Auskleidung aus Kohle am Boden und den Seitenwänden. Stromzuführungen aus Stahl für die Kathode sind in der Auskleidung des Bodens eingebettet. Beim Betriebe enthält die Zelle am Boden eine Schicht aus geschmolzenem Aluminium und darauf eine Schicht aus geschmolzenem Kryolith und Aluminiumoxyd. Die Anoden aus Kohlenstoff sind in der Regel so angeordnet, daß sie in die Schicht aus Kryolith und Aluminiumoxyd eintauchen. Beim Betrieb geht der Gleichstrom von der Anode durch die geschmolzene Salzschicht und dissoziiert hierbei das Aluminiumoxyd zu Sauerstoff, der sich mit der Anode verbindet und geschmolzenem metallischem Aluminium. Dieses ist dichter als das Gemisch aus Kryolith und Aluminiumoxyd und · sammelt sich daher in einer Schicht am Boden.

Die Produktivität der Zellen ist unter anderem abhängig von einer genauen Regelung der Betriebstemperatur des Bades, Bisherige Versuche ztrautomatischen Regelung der Produktivität der Zellen

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beruhten auf dem Widerstand der Zelle. Das war aber nicht zufriedenstellend, da der Widerstand der Zelle sich ändert mit der Zellentemperatur. Auch andere Versuche zum kontinuierlichen Messen der Temperatur der Zelle haben zu keinem Erfolg geführt. Optische Temperaturmessungen sind schwierig durchzuführen, da Gase sich dazwischen befinden und die Temperaturen des Zieles verschieden sind.

Die Einführung von Temperaturfühlern hat ernsthafte Nachteile. Ihre Lebensdauer ist sehr kurz, weil sie häufig brechen. Wenn man den Temperaturfühler von oben in ,die Schicht von geschmolzenem Kryolith und Aluminiumoxyd einführt, muß er eine Kruste aus erstarrtem Kryolith und Aluminiumoxyd durchdringen, die oben Raumtemperatur und innen eine Temperatur von etwa 975°C hat. Der Temperaturfühler befindet sich also in einer Zone von extrem hohen thermischen und chemischen Gradienten, wird außerdem mechanisch sehr stark beansprucht, weil er die Kruste durchbrechen muß, die sich in ziemlich gleichmäßigen Abständen in der Hegel auf der Oberfläche des Bades befindet. Daher hat man häufig auch Brecher für die Kruste verwendet, die in Berührung mit den Temperaturfühlern kommen können und deren Bruch verursachen.

Ziel der Erfindung ist eine Vorrichtung zum kontinuierlichen

/Halltype Messen der Temperatur in einer Zelle zur elektrolytischen Gewinnung von Aluminium. Andere Ziele und Vorteile der Erfindung gehen aus dem Nachstehenden hervor.

Die Zeichnungen erläutern eine Ausfuhrungsform der Erfindung.

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Fig. 1 ist ein Schnitt durch einen Teil einer Reduktionszelle;

Fig. 2 zeigt in Seitenansicht einen Teil einer erfindungsgemäßen Reduktionszelle.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in einer der Seitenwände ein Block aus Graphit angeordnet ist, durch welchen eine Bohrung führt. Ein hitzebeständiger Temperaturfühler ist in dieser Bohrung angeordnet. Er führt durch eine Öffnung in der Umhüllung aus Stahl derart, daß sein Ende sich über der Boden-auskleidung der Zelle befindet. Der Temperaturfühler enthält und umhüllt den Temperaturmesser· Vorzugsweise ist die Achse der Bohrung so, angeordnet,, daß

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sie praktisch parallel>rait der Bodenauskleidung der Zelle verläuft. Der Temperaturfühler sollte so lang sein, daß er über den Graphitblock hinaus in die Zelle soweit hineinragt, daß er die Schicht aus verfestigtem Material an der Innenseite der Zellenwandung durchbricht. Vorzugsweise ist der Temperaturfühler zylindrisch und besteht aus Siliciumnitrid, Bornitrid, Titandiborid oder Zirkoniumdiborid.

Die Zeichnungen zeigen eine Reduktionszelle für Aluminium mit einer äußeren Umhüllung 10 aus Stahl, einer Bodenaushüllung 11 aus Kohle und Seitenwandungen 14 aus Kohle· Unter der Bodenauskleidung befindet sich ein wärmeisolierendes Material 12. Ein Graphitblock 16 mit einer Bohrung 17 ist in einer der Seitenwandungen angeordnet. Ein hitzebeständiger zylindrischer Temperaturfühler 18 ist so angeordnet, daß er durch eine Öffnung in der metallischen Umhüllung und durch die Bohrung 17 führt.

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Die Öffnung in der metallischen Umhüllung ist durch eine luftdichte Stopfbüchse verschlossen, durch welche der Temperaturmesser führt. Da* vordere Ende 19 des Tempera-, turfühlers endet oberhalb der Bodenauskleidung 12. Die Achse der Bohrung 17 und des Temperaturfühlers 18 ver-

' edocn nicht darauf begrenzt)

„, ,,.""", ,, , / (jedoch nicht darauf beg läuft praktisch parallel'mix der oberen Oberfläche der Bodenauskleidung 12. Der hitzebeständige Temperaturfühler besteht vorzugsweise aus Siliciumnitrid, Bornitrid, Titandiborid-oder Zirkoniumdiborid. Alle diese Stoffe sind beständig gegen die korrodierende Wirkung des Bades. Um kontinuierlich die Badtemperatur zu messen, befindet sich innerhalb der Schutzhülle des Temperaturfühlers ein Thermoelement.

Diese Anordnung ist ein praktisches und verhältnismäßig einfaches Mittel zum kontinuierlichen Messen der Badtemperatur. Es sei darauf hingewiesen, daß der Temperaturfühler sich nicht in der sehr korrodierenden Berührungsfläche von Luft und Schmelze befindet. Der Temperaturfühler befindet sich auch an einer solchen Stelle, daß er durch Krustenbrecher nicht beschädigt wird.

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung sum kontinuierlichen Messen der Temperatur

/J*£llltype in einer'Zelie zur elektrolytischen Gewinnung von Aluminium aus Bauxit oder Aluminiumoxyd mit einer Umhüllung aus Metall und einer Auskleidung des Bodens (j und der Seitenwände mit Kohle, gekennzeichnet durch einen in einer der Seitenwände angeordneten Block aus Graphit mit einer durch ihn hindurchführenden Bohrung, in welcher ein hitzebeständiger Temperaturfühler so angeordnet ist, daß sein Ende sich über der Bodenauskleidung der Zelle befindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Bohrung etwa parallel zu der Bodenauskleidung der Zelle verläuft.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler über den Graphit- | block hinaus in die Zelle hineinragt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler zylindrisch let.

5. Vorrichtung nach einen der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler aus Siliciumnitrid, Bornitrid, Titandiborid oder Zirkoniumdiborid besteht.

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