DE2317672B2 - Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung von Aluminium in einer Elektrolysezelle - Google Patents
Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung von Aluminium in einer ElektrolysezelleInfo
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Description
Rm = [E-(NE°J\tl
den gesamten wirksamen Zellwiderstand für jede aus der Vielzahl von Zellen berechnet,wobei
in der Formel Rn, der berechnete gesamte
wirksame Zellwiderstand, E der gemessene Spannungsabfall über der Zelle, E" ein vorbestimmter
Wert für die Gegen-EMK pro Kammer, N die Anzahl der Kammern pro Zelle
und /der der gemessene Strom ist, und daß man (3) eine Speisevorrichtung jeder Zelie Aluminiumchlorid
mit einer Geschwindigkeit zuführen läßt, die davon abhängt, ob der berechnete
gesamte wirksame Zellwiderstand niedriger oder höher als ein vorgegebener Optimalwert
ist, der vorbestimmt wurde durch Berechnen des gesamten wirksamen Zellwiderstandes bei
durch chemische Analyse von Badproben bestimmten AlCl3-Wert.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur eiektrolytischen
Gewinnung von Aluminium in einer Elektrolysezelle, bei dem in einer Salzschmelze gelöstes Aluminiumchlorid
durch Hindurchleiten eines elektrischen Stromes zu Aluminium und Chlor umgewandelt wird.
Es ist bekannt, bei der elektrolytischen Aluminiumabscheidung
die Konzentration des Aluminiumoxids (Tonerde), das als Ausgangsstoff dient, zu bestimmen
und danach die Beschickung der Elektrolysezelle zu steuern (»Erzmetall«, Zeitschrift für Erzbergbau und
Metallhüttenwesen, Band 24 [ 1971 ] Heft 7, S. 308 - 313).
Ferner ist ein Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung von Aluminium aus Aluminiumchlorid bekanntgeworden
(US-PS 29 19 234), nach dem die Zuführungsrate von Aluminiumchlorid zum Elektrolysebad überwacht
wird, so daß alles Aluminiumchlorid während der Elektrolyse verbraucht wird.
Nach langwierigen Untersuchungen durch den Erfinder hat es sich herausgestellt, daß eine Aluminiumchloridzelle
mit dem besten Wirkungsgrad arbeitet, wenn ihr Aluminiumchloridgehalt innerhalb vernünftiger
Grenzen auf einem vorgeplanten optimalen Betriebswert gehalten wird. Weicht der Gehalt von
diesem Optimum wesentlich ab, treten Schwierigkeiten auf. Wenn beispielsweise die Konzentration des
Aluminiumchloridbades infolge der elektrolytischen Umsetzung des Aluminiumchlorids zu Aluminium
langsam abnimmt, steigt die elektrische Leitfähigkeit des Elektrolyts und erzeugt einen Abfall der Zellspannung.
Hierbei wird ein Punkt erreicht, bei dem die Konzentrationspolarisation an der oder den Kathoden
einen Spannungsanstieg bewirkt, da Konvektion und Diffusion nicht mehr ausreichen, um der Kathodenoberfläche
mit ausreichender Schnelligkeit Aluminiumionen zuzuführen. Diese Aluminiumionenverarmung an der
Kathode bewirkt eine Kathodenüberspannung, die ihrerseits die Gegen-EMK erhöht, bis die nächsten
Kationen der elektrochemischen Spannungsreihe — beispielsweise die eines Alkalimetalls wie Natrium,
Kalium oder Lithium — abgesondert werden. Im Ergebnis wird die Kathode, die gewöhnlich aus Graphit
besteht, in einem »Interkalation« genannten Vorgang
von dem Alkalimetall angegriffen, was zu Schaden an der Zelle führt Es ist also wünschenswert, die Zelle bei
einem vorbestimmten optimalen Betriebswert zu betreiben, um eine Aluminiumchloridkonzentration zu
vermeiden, die so niedrig ist, daß die Kathode angegriffen würde. Der gewünschte Optimalwert für die
Konzentration des Aluminiumchlorids im Bad liegt über dem Wert, bei dem die Alkalimetallionen sich ablagern
und die Spannung plötzlich anzusteigen beginnt Wenn andererseits die Aluminiumchloridkonzentration höher
als der Optimalwert ist, sinkt der Stromwirkungsgrad.
Wenn sich also die Aluminiumchloridkonzentration im Bad unter einem erwünschten Optimalwert bewegt,
muß Aluminiumchlorid zugegeben werden, während bei über dem Optimalwert befindlichen Istwert weniger
oder kein Aluminiumchlorid zugegeben wird.
Während die Aluminiumchloridkonzentration sich durch quantitative Analyse von Badproben feststellen
läßt, ist ein solches Vorgehen zeitraubend, und die Konzentration kann oft zu weit unter den erwünschten
optimalen Betriebswert absinken, bevor sie entdeckt wird. Es sind also schnellere Methoden zur Bestimmung
der Aluminiumchloridkonzentration des Bades erwünscht, so daß durch schnelle Anpassung der
Aluminiumchloridzufuhr die Konzentration auf den gewünschten Optimalwert rückgeführt werden kann,
wenn sie sich zu sehr von diesem Optimum entfernt.
Ein hierzu geeignetes Verfahren ist die Messung des gesamten wirksamen Widerstands der 2IeIIe bzw. des
gesamten wirksamen Zellwiderstandes. Dies läßt sich mit herkömmlichen elektrischen Meßgeräten für die
Bestimmung von Spannungen und Strömen erreichen. Der wirksame Gesamtzellwiderstand (Rm) ist definiert
durch die Beziehung
Rn, = [E-(NE°)]/1,
in der E die gesamie Zellspannung, N die Anzahl der
Abteile der elektrolytischen Zelle, E" die Gegen-EMK jeder Abteilzelle und /der Strom in Ampere ist. Bei der
optimalen Betriebsbedingung beträgt E" im allgemeinen zwischen 1,9 und 2,0 V. Eine genaue Messung dieses
Wertes läßt sich, falls erforderlich, beispielsweise durch Stromunterbrechung durchführen, d. h., der Wert NE"
läßt sich bestimmen, während man den Strom für einen Augenblick unterbricht In bipolaren Zellen setzt man
gewöhnlich eine Vielzahl von Abteilen ein, die gewöhnlich aus einer Vielzahl bipolarer Elektrodenplatten
gebildet sind, die zwischen einer Endanode und einer Endkathode aneinandergestapelt sind.
Für eine einpolare Zelle gilt N = 1.
Der gesamte wirksame Zellwiderstand (Rm) ergibt
sich aus mindestens vier Faktoren, d. h. (1) dem Widerstand der elektrischen Zuleitungen und Verbindungsstellen,
die den Zellelektroden Strom zuführen, d. h. einer leicht meßbaren elektrischen Größe; (2) dem
Badwiderstand, der mit der Aluminiumchloridkonzentration abnimmt; (3) dem Widerstand der Chlorblasen
im Bad und der Chlorschicht, die sich an der Anode bildet und erst mit abnehmender Aluminiumchloridkonzentration
abnimmt (vermutlich weil bei abnehmender Konzentration die Blasen größer werden und daher
schneller aufsteigen und sich von der Anode entfernen) und dann zunimmt, wenn die großen Ellasen an der
Anode haftenbleiben und den Stromfluß behindern; und (4) einem Widerstand, der sich aus der bei geringen
Aluminiumchloridkonzentrationen auftretenden Kathodenüberspannung ergibt, die zu einer Gegen-EMK
führt, während eine Berechnung des eigentlichen Zellwiderstandes (Rm)ten Wert E" der Gegen-EMK als
konstant voraussetzt Es hat sich jedoch herausgestellt, daß für E" ein Wert von 1,95 V mit gutem Ergebnis
einsetzbar ist Dies ergibt die Zellspannung bei konstantem Strom und den eigentlichen Zellwiderstand
nach Fig.2; eine Beschreibung folgt unten im Zusammenhang mit der Erläuterung der Zeichnungen.
Der Aluminiumchloridgehalt läßt sich also auch aus der Zugspannung bei konstantem Strom bestimmen. Der
tu eigentliche Zellwiderstand ist vom Stvom jedoch verhältnismäßig unabhängig, so daß normale Stromschwankungen
die Aluminiumchloridgehaltbestimmung nicht nachteilig beeinflussen. Hält man die über die Zelle
gelegte Spannung konstant, läßt sich der Stromfluß in
ιr) ähnlicher Weise zur Angabe der Aluminiumchloridkonzentration
verwenden, aber eine genaue Regelung der an jede Zelle gelegten Spannung ist genauso kostspielig
wie eine genaue Regelung des Stromes.
Es ist ebenfalls möglich, die Aluminiumchloridkonzentration durch Messung des spezifischen Badwiderstandes zu bestimmen, indem man beispielsweise eine Tauchwelle verwendet, die an eine normalerweise anderweitig verwendete Leitwertbrücke angeschlossen wird. Hierbei bestimmt man den Leitwert des Bades und rechnet diesen in den Widerstand um, der der Reziprokwert des Leitwertes ist.
Es ist ebenfalls möglich, die Aluminiumchloridkonzentration durch Messung des spezifischen Badwiderstandes zu bestimmen, indem man beispielsweise eine Tauchwelle verwendet, die an eine normalerweise anderweitig verwendete Leitwertbrücke angeschlossen wird. Hierbei bestimmt man den Leitwert des Bades und rechnet diesen in den Widerstand um, der der Reziprokwert des Leitwertes ist.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß Veränderungen der Konzentration des Aluminiumchlorids in der
Salzschmelze durch elektrische Widerstandsmessungen
jo ermittelt werden und in Abhängigkeit davon die dem Schmelzbad zugeführte Aluminiumchloridmenge periodisch
nachgeregelt wird, um eine Beschädigung der Elektroden durch elektrolytische Zersetzung anderer
Badbestandteile zu vermeiden. Bevorzugte Ausfüh-
ir) rungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
herausgestellt Die Bestimmung der Aluminiumchloridkonzentration im Bad durch Messung des
wirksamen Gesamtwiderstandes der Zelle hat sich als das vorzugsweise angewandte Verfahren erwiesen.
4!i Einer der überraschenden Punkte bei der Genauigkeit
der Messung des wirksamen Gesamtwiderstandes der Zelle ist deren Zuverlässigkeit bei der Bestimmung der
Aluminiumchloridkonzentration des Bades trotz der vielen in Betracht zu ziehenden Faktoren. Dies ist
4r> besonders überraschend, weil die Aluminiumchloridkonzentration
im Bad im allgemeinen nur im Bereich von etwa 2 bis 15% der Gesamtzusammensetzung
beträgt und der Rest ein Alkali- oder Erdalkalihalogenid ist, indem das Aluminiumchlorid sich dispergiert
rM befindet
Nach der vorliegenden Erfindung läßt eine Regelung des Aluminiuinchloridgehalts im Bad sich durch
Berechnung des wirksamen Badwiderstandes nach der oben angeführten Beziehung
Äm = [E-(NE")]/!
und Vergleich dieses Wertes mit einem gewünschten optimalen Betriebswert bzw. Widerstandspunkt R
erreichen. Dieser erwünschte optimale Betriebswert
bo läßt sich durch chemische Analyse von Badproben bei
gleichzeitiger Messung von Strom und Spannung zur Berechnung von Rm über einen breiten Bereich von
Betritbswerten der Aluminiumchloridkonzentration bestimmen. Mit anderen Worten, der gesamte wirksame
b5 Zellwiderstand bzw. die Gesamtspannung bei konstantem
Strom läßt sich korrelieren mit der durcn chemische Analyse bestimmten Aluminiumchloridkonzentration
des Bades. Wenn bei konstantem Aluminiumchloridge-
halt in der obigen Beziehung eine langsame Drift des Rm-Wertes auftritt, was bei Änderungen der anderen
Badparameter, der Temperatur od. dgl. vorkommen kann, lassen diese Änderungen sich wegen ihres
langsamen Verlaufs leicht kompensieren, indem man den Vergleichswiderstand in Abhängigkeit von einer
periodischen chemischen Analyse des Bades verschiebt, um die Messung der Aluminiumchloridkonzentration im
Bad durch Bestimmung des gesamten wirksamen Zellwiderstandes bzw. der Gesamtspannung über der
Zelle zu ergänzen. Wie bereits erwähnt, liegt ein Vorteil der Ausnutzung des gesamten wirksamen Zellwiderstandes
für die Messung darin, daß durch Stromschwankungen verursachte Spannungsschwankungen die
Widerstandsbestimmung nicht beeinflussen, da bei der ir>
Umwandlung zum gesamten wirksamen Widerstand sich derartige Schwankungen innerhalb des normalen
Stromschwankungsbereiches im wesentlichen aufheben. Nach einer Ausführungsform der Erfindung, die man
als AN-AUS-Verfahren bezeichnen kann, wird eine Speisevorrichtung angeschaltet, wenn der gemessene
gesamte wirksame Widerstand (beispielsweise auf Grund einer Berechnung von
Rn, = [E-(NE")]/!
aus Messungen eines an einen Rechner angeschlossenen digitalen Volt- und Amperemeters) unter einen
vorbestimmten optimalen Betriebswert sinkt. Die Zufuhrgeschwindigkeit des Aluminiumchlorids zum Bad
läßt sich so einstellen, daß dem Bad mehr Chlorid jo
zugeführt wird als zum Aufrechterhalten der gewünschten optimalen Konzentration erforderlich wäre. Wenn
dann der gesamte wirksame Widerstand höher als der optimale Sollwert wird, kann die Speisevorrichtung
wieder abgeschaltet werden, bis der gesamte wirksame v-,
Widerstand wieder auf dem gewünschten Punkt angelangt ist.
Nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung lassen sich drei Speisegeschwindigkeiten
verwenden. Beispielsweise läßt sich eine normale Speisegeschwindigkeit mit festgesetzter Aluminiumchloridmenge
verwenden, die sich aus der Erfahrung als für die Aufrechterhahung einer optimalen Aluminiumchloridkonzentration
im Bad als am wirkungsvollsten ergeben hat. Dies ist die normale Speisegeschwin- 4i
digkeit in ibsVsec (0,454 kg/sec), für die das Symbol F verwendet wird; sie läßt sich bestimmen nach nach der
Beziehung F = kNICemtt k = 1,015 · 10"8(ergibt sich
aus dem Faradayschen und Gewichtsäquivalent für AlClj), N = Anzahl der Abteile in der Zelle, / = Strom vi
in Ampere und Cc als angenommenem Stromwirkungsgrad
in Prozent auf Grund von Betriebserfahrungen. Die zweite Speisegeschwindigkeit in dieser Ausführungsform
ist die hohe Geschwindigkeit, die 5 bis 20% über der normalen Speisegeschwindigkeit liegt, und die v>
dritte eine niedrige Speisegeschwindigkeit, die 5 bis 20% unter der normalen Speisegeschwindigkeit liegt.
Verwendet man beispielsweise Rm als gesamten wirksamen
Widerstand und rechnet man nach der Gleichung Rm = R ± (KR), in der K eine innerhalb des Bereiches mi
0,001 bis 0,01 wählbare Zahl und R der wirksame Zellwiderstand bei der optimalen Aluminiumchloridkonzentration
ist, wird die erwähnte normale Speisegeschwindigkeit eingesetzt, wenn der berechnete gesamte
wirksame Widerstand in den von der obigen Gleichung bs
bestimmten Bereich fällt. Wenn hingegen Rn,
< R- (KR) ist, schaltet man auf die hohe Speisegeschwindigkeit um bzw. auf die niedrige, wenn
Rn, > R + (KR).
Bei einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine Proportionalregelung,
bei der die Speisegeschwindigkeit des Aluminiumchlorids dem Zellstrom proportional und gleich dem
Zellbedarf bei einem angenommenen Stromwirkungsgrad Ce in % bei Rn, = R angesetzt wird. Bei dieser
Ausführungsform wird die Speisegeschwindigkeit proportional zu (R-Rn,) erhöht oder — bei negativen
Werten — gesenkt. Beispielsweise läßt die Speisegeschwindigkeit in kg/sec sich darstellen als
F= 0,461 · 10-8A//Ce{l,0 + [(R-Rm)K]\,
wobei /der Strom in Ampere, Cc der zuletzt gemessene
Stromwirkungsgrad in % und K eine Proportionalitätsbandkonstante
ist, die nach Erfahrung so eingestellt wird, daß der Regelkreis ohne Überkorrektur schnell
anspricht.
Wie also ersichtlich, läßt sich bei der Verwendung einer der drei oben beschriebenen Ausführungsformen
die Aluminiumchloridkonzentration im Bad ausreichend konstant halten, so daß die Zelle bzw. Zellreihe mit
optimalem Wirkungsgrad arbeiten kann. Als Folge werden unerwünschte Abweichungen von einem gewünschten
vorbestimmten optimalen Betriebswert vermieden, wie sie auf der hohen Seite beispielsweise zu
einem niedrigen Stromwirkungsgrad bzw. auf der niedrigen Seite zu Kathodenüberspannungen oder
einem schädlichen »Kathoden-Effekt« führen können, der sich durch einen plötzlichen Anstieg der Spannung
oder des wirksamen Widerstandes bemerkbar macht, wenn die Aluminiumchloridkonzentration im Bad zu
weit absinkt.
Weiterhin läßt sich nach der vorliegenden Erfindung die Regelung der dem Zellelektrolyt zugeführten
Aluminiumchloridmenge den Anforderungen des einzelnen Betriebsfalles anpassen. Beispielsweise kann in
einer Ausführungsform das Aluminiumchlorid mit der gewünschten vorbestimmten oder vorberechneten
optimalen bzw. wirksamsten Betriebsgeschwindigkeit zugeführt werden, bis die Aluminiumchloridkonzentration
im Bad — beispielsweise gemäß Messung des gesamten wirksamen Zellwiderstandes oder der gesamten
Zellspannung bei konstantem Strom — um einen vorbestimmten Betrag von einem vorbestimmten
optimalen Betriebswert abweicht. Wenn die Abweichung in Richtung zu höheren Konzentrationen
vorliegt, kann die Zufuhr des Aluminiumchlorids gesperrt oder verlangsamt werden. Wenn die Abweichung
zu niedrigen Konzentrationen gerichtet ist, kann die Aluminiumchloridzugabe verstärkt oder, wenn es
sich um ein System für satzweise Beschickung handelt, bei dem eine feste Menge Aluminiumchlorid zu Beginn
eingegeben und bis zum Auftreten einer Abweichung nicht ergänzt wird, ein weiterer Satz zugeführt werden.
In diesem Fall kann auch Aluminiumchlorid mit vorbestimmter Geschwindigkeit und so lange zugegeben
werden, bis der gemessene gesamte wirksame Zellwiderstand oder der entsprechende Spannungsabfall
wieder den vorbestimmten optimalen Betriebswert erreicht.
Es ist bei der vorliegenden Erfindung nicht kritisch, wie oft der gesamte wirksame Zellwiderstand —
beispielsweise Rm — gemessen wird, obgleich im
allgemeinen mit der Häufigkeit der Messung auch der Betriebswirkungsgrad steigt, da dann die Aluminiumchloridkonzentration
im Bad weniger Gelegenheit hat, sich von dem vorgeplanten optimalen Betriebswert bzw.
von dem Punkt, der den wirksamsten Betrieb der Zelle ergibt und ihrem Bedarf am besten entspricht, zu
entfernen. Derartige Messungen können beispielsweise in Intervallen von 30 Sekunden bis 3 Minuten
durchgeführt werden. ·->
Einer der Vorteile der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß die Regelung im wesentlichen automatisiert
werden kann, indem man beispielsweise einen Elektronenrechner mit der Speisevorrichtung koppelt. Bei
einem solchen System liest der Rechner die Gesamt- ι ο spannung über der Zelle ab und berechnet aus diesem
Spannungswert und dem Resultat einer Strommessung in irgendwelchen gewünschten Intervallen nach der
oben gegebenen Formel den gesamten wirksamen Zellwiderstand. Sodann gibt er an die Speisevorrichtung 1·>
ein Signal ab, wenn die Messung der Aluminiumchloridkonzentration ergibt, daß mehr oder weniger Chlorid
zugegeben oder die Aluminiumchloridzugabe begonnen oder unterbrochen werden muß, und zwar nach einem
der oben ausgeführten Zugabepläne, wobei die Entscheidung auf Grund des obenerwähnten vorbestimmten
optimalen Betriebswertes und eines optimalen Gesamtbetriebswiderstandes der Zelle sowie einer
bestimmten Abweichung von diesem als Kriterium für Änderungen der Zufuhrgeschwindigkeit des Aluminiumchlorids
zur Zelle durch die Speisevorrichtung getroffen wird.
Das der Zelle zugeführte Aluminiumchlorid AICI3
kann entweder fest, flüssig, gelöst oder gasförmig und, falls erwünscht, von einer Trägersubstanz wie CI2, CO2,
N2 usw. getragen sein. AICI3 kann über oder unter dem
Bad in der Zelle oder über eine Absorptionskammer zugeführt werden, die außerhalb der Zelle angeordnet
ist und durch die das Bad der Zelle hindurchströmt.
Weiterhin kann ein Elektronenrechner auch angewandt werden, um bestimmte Betriebsfälle bei der
Elektrolyse von Aluminiumchlorid, die nicht genau vorhersehbar sind, zu korrigieren. Beispielsweise kann
der gleiche Rechner dazu verwendet werden, die Auswirkungen von Änderungen der Speisegeschwindigkeit
auf Änderungen des gesamten wirksamen Zellwiderstandes zu überwachen. Wenn der gesamte
wirksame Zellwiderstand sich in einer der vorhergesagten entgegengesetzten Richtung ändert, d. h., wenn er
bei einer Abweichung vom vorbestimmten bzw. 4> optimalen Betriebswert bei einer Zugabe von Aluminiumchlorid
nicht wieder auf den vorbestimmten optimalen Betriebswert zuläuft (beispielsweise gemäß Messung
des Widerstandes und Feststellung der Abweichung von einem vorbestimmten Optimalwert), sondern sich von
diesem noch oben oder unten weiter entfernt, erkennen sowohl der Rechner als auch ein Betriebsmann, daß der
gesamte wirksame Widerstand das Minimum für einen sicheren Zellbetrieb auf der Normalkurve des gesamten
wirksamen Widerstandes bzw. der Gesamtspannung über der Zelle als Funktion der Aluminiumchloridkonzentration
in Prozent überschritten hat und sich auf der anderen oder Rückseite der normalen Betriebskurve für
Rm oder den gesamten wirksamen Widerstand bzw. die
Spannung befindet, d. h. einen Punkt erreicht hat, wo t>o eine Zunahme des gesamten wirksamen Zellwiderstandes
bzw. des Spannungsabfalls anfängt und schnell weitergeht, welcher Punkt, wie oben erläutert, demjenigen
Wert entspricht, an dem an der Kathode eine Polarisation stattfindet und diese zerstört, wenn sie bri
nicht unterbunden wird. Wenn also der Rechner diesen Zustand feststellt, gibt er an die Speisevorrichtung ein Signal
ab, die dann mit der höchstmöglichen Zufuhrgeschwindigkeit weiteres Aluminiumchlorid zugibt; zusätzlich
kann, wie an sich bekannt, ein akustisches Warnsignal ausgelöst werden, so daß ein Betriebsmann
weitere geeignete Maßnahmen ergreifen kann. Beispielsweise kann man, bevor die Aluminiumchloridkonzentration
sich erhöht, den Zellstrom unterbrechen, um einen Angriff auf die Kathode zu verhindern. Wenn der
gesamte wirksame Zellwiderstand bzw. die Zellspannung weiter ansteigt, kann auch der Zellstrom beim
Erreichen eines vorbestimmten Maximums automatisch unterbrochen und dann unterbrochen gehalten werden,
bis der Betriebszustand so weit korrigiert ist, daß die automatische Regelung fortgesetzt werden kann.
Eingangsseitig kann die Schnittstellen-Einheit zwischen Rechner und Zelle eines solchen Systems
beispielsweise aus einer Gruppe von Kondensatoren bestehen, die die Spannungs- und Strominformation
über einen herkömmlichen Analog-Digital-Wandler auf den Rechner geben. Ausgangsseitig des Rechners kann
das System beispielsweise aus Schaltelementen bestehen, die die Speisevorrichtungen steuern und Ströme
einstellen. Die Eingangskondensatoren trennen die Signalquelle vom Rechner und eliminieren Störspannungen
in Form extremer oder sehr schneller Strom- und/oder Spannungsschwankungen. Durch Verändern
eines Widerstandswertes kann ein Signal über jede gewünschte Periode gemittelt und gleichzeitig die zum
jüngsten zurückliegenden Zeitpunkt aufgenommene und vom Rechner ausgewertete Signalinformation am
stärksten gewichtet werden. Weiterhin lassen sich Widerstände zur Dämpfung der Signalamplitude auf
den für den Analog-Digital-Wandler besten Signalpegel einsetzen.
Im Betrieb tastet ein Rechner die Spannung und den Strom für jede Zelle nacheinander ab. Zu diesem Zweck
sendet er ein Signal an eine Betätigungsvorrichtung, die den jeder Zelle und einer Strommeßvorrichtung
zugeordneten Kondensator von der Strommeßvorrichtung und der Zelle ab- und auf den Analog-Digital-Wandler
schaltet, und zwar für die für die Datenablesung erforderliche Zeitspanne, die gewöhnlich kürzer
als '/200 Sekunde ist. Die Signale gehen vom Wandler an
den Rechner, der die oben beschriebenen Rechnungen durchführt. Der Rechner sendet sodann einen elektrischen
Impuls bzw. eine Impulsreihe an die Steuerung der Speisevorrichtung derjenigen Zelle, bei der eine
Korrektur erforderlich ist. Diese Impulse erhöhen oder senken die Speisegeschwindigkeit je nach Bedarf, indem
sie beispielsweise einen Schrittschalter betätigen.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird diese nunmehr an Hand der Zeichnungen
erläutert.
F i g. 1 ist eine typische graphische Darstellung der Spannungskomponenten für jedes Abteil einer AICI3-Zelle
bei der Herstellung von Aluminium;
F i g. 2 zeigt typische Kurven der Zellspannung pro Abteil und des wirksamen Widerstandes pro cm2
Elektrodenoberfläche als Funktion des prozentualen AICU-Gehalts in einer bipolaren Zelle bei einer bei etwa
1,55 A/cm2 gehaltenen Stromdichte.
Die Kurve der Zellspannung gegenüber dem prozentualen AlCl3-Gehalt in F i g. 2 zeigt eine rasche
Zunahme der Spannung bei durchschnittlichen Bedingungen und einer AICb-Konzentration von weniger als
etwa 2%. Ein derartiger Anstieg läßt sich im allgemeinen vermeiden, indem man die AICb-Konzentration
oberhalb von etwa 4 Gew.-% hält. Bei guten Bedingungen (d. h. verhältnismäßig reinem AICb und
geeigneter Badtemperaur) tritt der steile Anstieg bei einer geringeren Konzentration auf; hierbei ist ein
sicherer Betrieb bis zu 1,5% herunter möglich.
Die Fig.3 ist eine graphische Darstellung einer
beispielsweise 45 Minuten dauernden Betriebsperiode r>
einer AlCU-Zelle und zeigt, wie man nach der
vorliegenden Erfindung die Konzentration des Aluminiumchlorids im Bad bei einem optimalen Betriebswert
hält, indem man bei einer Abweichung des gemessenen Widerstandes vom optimalen Betriebswert, die über i<
> einen festgelegten Schwankungsbereich hinausgeht, AICI3 zugibt. Fig.3 zeigt weiterhin eine Kurve des
prozentualen AlCh-Gehalt und des Widerstandes als
Funktion eines kurzen Teils der Betriebsdauer einer entsprechenden Zelle in Minuten. Wie aus der Kurve ir>
ersichtlich, wurden sowohl der Widerstand als auch der prozentuale AlCU-Anteil auf die optimalen Betriebswerte von 2,3 · 103OlIm bzw. 5,3% zurückgeführt.
Fig.4 ist eine schematische Darstellung bzw. ein
Blockschaltbild, das zeigt, wie ein Elektronenrechner den gesamten Spannungsabfall bzw. den gesamten
wirksamen Zellwiderstand der Elektrolysezellen abliest und in Abhängigkeit hiervon den Speisevorrichtungen
der einzelnen Zellen je nach Bedarf Befehle erteilt, wenn die abgelesenen Werte über den Abweichungsbe- 2r>
reich hinausgehen, der den optimalen Betriebswert für die AICI3-Konzentration des Bades darstellt.
Fig.5 ist eine schematische Darstellung einer typischen Anordnung zur Steuerung der Zufuhr in
einem System mit satzweiser Beschickung, wie sie mit der Speisesteuerung nach F i g. 4 einsetzbar ist.
F i g. 6 zeigt eine Anordnung für die kontinuierliche Beschickung mit variabler Geschwindigkeit, wie sie für
eine Anordnung nach F i g. 4 verwendbar ist.
In den Zeichnungen sind die verschiedenen Elemente r> des schematisch dargestellten Rechnerrelaissystems
herkömmlich. Die Darstellung betrifft typische Verfahrensweisen, nach denen ein Rechner eingesetzt werden
kann, um den Zellstrom, die Zellspannung und den Zellwiderstand gemäß dem Verfahren zur Regelung der w
Aluminiumchloridkenzentration nach der Erfindung abzulesen. Die Wertebestimmung kann beispielsweise
in Intervallen von 5, 10 oder 15 Sekunden erfolgen, wobei jede Ablesung einen kumulativen Mittelwert der
über das vorhergehende Intervall erfaßten Meßgrößen 4ri
darstellt. In den Zeichnungen kann jede Zelle mehrere Abteile in einer bipolaren Elektrodenanordnung umfassen.
Bei einer Verwendung von gefilterten Eingangssignalen beträgt die typische Zeitkonstante der ÄC-Glieder
in F i g. 4 eine Sekunde, wie weiter unten im Detail beschrieben, kann aber gegebenenfalls geändert werden,
um eine Verschlechterung der Regeleigenschaften zu verhindern. Die Aufschaltung für die Ablesung des
mittleren Spannungsabfalls bzw. des mittleren gesamten wirksamen Widerstandes jeder Zelle erfordert wesentlieh
weniger Zeit als die flC-Zeitkonstante. Für alle Zwecke erfolgt die Ablesung der Spannungen und
Ströme für die Zellen einer bestimmten Zellreihe also im wesentlichen gleichzeitig.
F i g. 4 zeigt einen Digitalrechner 1, der den gesamten wi
Spannungsabfall über jeder einer Vielzahl von elektrolytischen Zellen 2...2/I und den durch jede Zelle
fließenden Strom unter Verwendung einer geeigneten Strommeßvorrichtung 3 bestimmt, die mit den Zellen in
Reihe geschaltet ist. Da es sich bei dem Strom und der f/>
Spannung der Zellen um Analogsignale handelt, ist ein A/D-Wandler 4 vorgesehen, der dem Rechner digitale
Darstellungen der Zellstrom- und -Spannungssignale zuführt.
Die Zellen 2 und die Strommeßanordnung 3 sind mit WC-Gliedern verbunden, die den Rechner vor äußeren
Störspannungen schützen und Strom- und Spannungssignale liefern, die einerseits Mittelwerte über eine
vorbestimmte Zeitdauer darstellen und andererseits so gewichtet sind, daß der Rechner Informationen über
den jüngsten Zellbetriebszustand hinsichtlich Spannung und Strom erhält. Diese Signale sind in den Kondensatoren
der ÄC-Glieder gespeichert und werden auf die unten zu beschreibende Weise an den Rechner
weitergegeben.
Das KC-Glied der Strommeßvorrichtung 3 besteht
aus zwei Widerständen R\ und einem Kondensator Ci, die über die Strommeßvorrichtung 3 gelegt wird. In
entsprechender Weise besteht das ÄC-Glied für jede Zelle 2 aus den Widerständen Ri, R3, A4 und einem
Kondensator C. Zusätzlich dämpfen die Widerstände /?3, Ra die von jeder Zelle gelieferte Spannung auf ein für
die Weiterverarbeitung durch den Wandler 4 geeignetes Niveau. Bewegt sich die Ausgangsspannung der
StromiTießvorrichtung beispielsweise in der Größenordnung
von Millivolt, wird auch der Wandler 4 mit Eingangssignalen dieser Größenordnung betrieben.
Wenn die Strommeßvorrichtung ein Ausgangssignal einer Amplitude liefert, die mit der einer elektrolytischen
Zelle vergleichbar ist, läßt sich ein Wandler entsprechender Eingangsspannungsfestigkeit verwenden,
wobei dann die Widerstände A3 und &t überflüssig
sind.
In Fig.4 verbinden die Schalterpaare S]... Sn die
Kondensatoren Q ... Cn mit den zugeordneten Widerstandskreisen.
Diese Schalter können durch Befehle aus dem Rechner 1 (vgl. die Linien SC in Fig.4)
nacheinander betätigt werden, um die Kondensatoren an den Eingang des Wandlers 4 zu legen. Die Schalter
schalten nur kurzzeitig und springen dann auf einen Befehl des Rechners wieder in die Ruhelage zurück. Bei
der kurzzeitigen Aufschaltung der Kondensatoren auf den Eingang des Wandlers werden die in den
Kondensatoren gespeicherten Spannungen, die den Zellspannungen und -strömen entsprechen, durch den
Wandler auf den Rechner gegeben, der ihre Höhe bestimmt und sie mit den zuvor abgelesenen und
gespeicherten verknüpft, um zu bestimmen, ob der gesamte wirksame Widerstand Rn, jeder Zelle sich
innerhalb des erlaubten Bereiches für den Betriebswert der AlCb-Konzentration bewegt oder ob die Konzentration
nach oben oder unten aus diesem Bereich fällt.
Wenn die an den Rechner 1 auf Grund der Abtastung mittels der nacheinander betätigten Schalter S\... Sn
übertragenen Signale einen gesamten wirksamen Widerstand anzeigen, der unter dem den optimalen
Betriebswert der Aluminiumchloridkonzentration angebenden Bezugswert liegt, wird ein Signa! über geeignete
Verbindungsleitungen, die in F i g. 4 insgesamt durch die Leitung 5 angedeutet sind, an die Speisevorrichtung 6
gesandt, die derjenigen Zelle zugeordnet ist, für die der Widerstand als zu niedrig befunden wurde. Die
Speisevorrichtung spricht auf das Rechnersignal an, führt weiteres Aluminiumchlorid zu und stellt damit den
Widerstand auf denjenigen vorbestimmten Sollwert zurück, der dem optimalen Betriebswert der AICh-Konzentration
im Zellelektrolyt entspricht.
Die Speisevorrichtungen 6 können irgendeine, für die Zufuhr des Aluminiumchlorids zu den Zellen geeignete
Ausführung sein — beispielsweise motorisch angetriebene Schneckenförderer oder Schwerkraftförderer, bei
denen mittels Elektromagneten betätigte pneumatische Ventile das Aluminiumchlorid satzweise aus einem
Speiserohr zu den Zellen gelangen lassen, oder Ventile zur Steuerung der Strömung von flüssigem oder
gasförmigem AICI3.
Obgleich der in Fig.4 dargestellte Rechner als Digitalrechner beschrieben wurde und für die Zwecke
der vorliegenden Erfindung ein solcher vorzugsweise eingesetzt wird, läßt sich zur Regelung des Aluminiumchloridgehalts
auch ein Analogrechner einsetzen. In diesem Fall ist dann natürlich ein A/D-Wandler nicht
mehr erforderlich und ein Teil der Korrekturlogik, die ein Digitalrechner bietet, stünde nicht zur Verfügung.
F i g. 5 zeigt eine Speisevorrichtung für die satzweise Beschickung, wobei eine Schnittstelleneinheit 10 am
Ausgang des Rechners 1 (F i g. 4) eine Relaisanordnung 12 einer die Speisevorrichtung betätigenden Einrichtung
14 steuert. Wie oben erläutert, berechnet der Rechner den gesamten wirksamen Zellwiderstand auf
Grund der angegebenen Formel. Liegt der berechnete Widerstandswert innerhalb erlaubter Schwankungen
beiderseits eines vorbestimmten optimalen Betriebswertes, veranlaßt der Rechner keine Korrektur. Wenn
jedoch der gesamte wirksame Widerstand gemäß Berechnung durch den Rechner 1 die erlaubte
Schwankungsbreite nach unten verläßt, wird von der Schnittstelleneinheit 10 über die Kontakte 15 in der
Einheit und die Leitung 16 ein Signal an die Relaisanordnung 12 gesandt, die die Speisevorrichtung
betätigende Einrichtung 14 mit Strom versorgt, wobei es sich, wie oben erläutert, um durch Elektromagneten
betätigte pneumatische Ventile handeln kann, die das Aluminiumchlorid satzweise zuführen. Die Zufuhr des
Aluminiumchlorids wird durch die gleiche Schaltung unterbrochen, wenn der Rechner 1 vom RC-GWed
(F i g. 4) der entsprechenden Zelle ein Signal aufnimmt, das angibt, daß der gesamte wirksame Widerstand den
Toleranzbereich nach oben überschreitet.
F i g. 6 zeigt eine alternative Anordnung, bei der eine Schnittstelleneinheit 20 am Ausgang des Rechners 1
eine kontinuierliche Steuerung der Rohmaterialzufuhr zu den Zellen 2 mit veränderlicher Geschwindigkeit
bewirkt. Dies geschieht durch eine Umschaltanordnung 22 in der Schnittstelleneinheit. Wenn bei der Zufuhr des
Aluminiumchlorids mit der vorbestimmten optimalen Betriebsgeschwindigkeit der gesamte wirksame Zellwiderstand,
den der Rechner 1 aus der Spannung über einer Zelle 2 berechnet, größer als der vorbestimmte
optimale Betriebswiderstand wird, wird die Geschwindigkeit der AICU-Zufuhr zur Zelle 2 gesenkt, indem die
Schnittstelleneinheit über das Leitungspaar 25, 26 ein Signal an einen umkehrbaren Schrittschaltmotor 23
sendet. Der Schrittschaltmotor treibt den Abgriffsarm eines veränderbaren Widerstandes 28, der die Ausgangsleistung
eines Leistungsschalters 30 steuert. Hierbei kann es sich um einen Thyristor (SCR) handeln,
der in Fig.6 nur schematisch angedeutet ist. Der Leistungsschalter 30 senkt die Geschwindigkeit eines
Speisemotors 32 und damit die Menge des der Zelle 2 zugeführten Rohmaterials auf einen Wert, der niedriger
ist als der vorbestimmte optimale Betriebswert.
Wenn jedoch der vom Rechner 1 berechnete gesamte wirksame Zellwiderstand innerhalb des erwähnten
erlaubten Toleranzbereiches liegt, bleiben die Kontakte 22 der Schnittstelleneinheit 20 offen, so daß der
Schrittschaltmotor 23 kein Signal erhält und weiter Aluminiumchlorid mit der vorbestimmten optimalen
Speisegeschwindigkeit zugeführt wird.
Sollte hingegen der vom Rechner berechnete gesamte wirksame Zellwiderstand nach unten aus dem
gewünschten vorbestimmten optimalen Widerstandsbereich herausfallen, wird über die Kontakte 22 in der
Schnittstellenanordnung über das Leitungspaar 26, 27 ein Signal an den Schrittschaltmotor 23 gegeben, das
den Speisemotor 32 veranlaßt, die Geschwindigkeit der Aluminiumchloridzufuhr zur Zelle 2 durch die Speisevorrichtung
6 zu erhöhen, und zwar auf einen vorbestimmten Wert, der oberhalb des vorbestimmten
optimalen Betriebsbereiches liegt.
Die folgenden Beispiele geben weitere Erläuterungen der Erfindung.
is B e i s ρ i e 1 I
Es wurden an einer AlCU-Zelle innerhalb eines
Zeitraumes von 69 Sekunden alle drei Sekunden der Strom, die Spannung und der Widerstand gemessen,
wobei bei Abweichungen unter den Optimalwert von 0,00251 ausreichend AICI3 bis zum Wiedererreichen des
Optimums zugegeben und die Zufuhr dann unterbrochen wurde. Es wurde so eine im wesentlichen konstante
Konzentration von etwa 5,3 bis 5,7% AlCl3 im Zellbad
r> aufrechterhalten. Die folgende Tabelle I gibt die Meßwerte für den Strom /(A), die Spannung £(V), den
Widerstand R, den prozentualen AlCb-Gehalt des
Bades, der durch getrennte Messung mittels eines in % AICI3 geeichten Leitfähigkeitsinstrumentes ermittelt
j(i wurde, und die Zeitpunkte wieder, zu denen der
Rechner der Speisevorrichtung den Befehl erteilte, ein- oder auszuschalten; es handelte sich um eine Zelle mit
vier Abteilen. In diesem Beispiel schaltete sich die Zufuhr automatisch ein, wenn der Widerstand 0,00250
Γ) Ohm oder weniger betrug, bzw. aus, wenn er höher stieg
als 0,00250 Ohm.
Strom Spannung % AlCl, Widerstand Befehl an
Speisevor-
(Ampere) (Volt) (Ohm) richtung
•r. 1457 | 11,5 | 5,6 | 0,00252 | AUS |
1456 | 11,5 | 5,5 | 0,00252 | |
1457 | 11,5 | 5,5 | 0,00251 | |
1459 | 11,5 | 5,5 | 0,00251 | |
1456 | 11,4 | 5,5 | 0,00251 | |
50 1454 | 11,4 | 5,5 | 0,00251 | |
1454 | 11,5 | 5,5 | 0,00251 | |
1453 | 11,4 | 5,6 | 0,00251 | |
1454 | 11,4 | 5,5 | 0,00251 | |
1452 | 11,4 | 5,5 | 0,00251 | |
55 1453 | 11,4 | 5,6 | 0,00251 | |
1452 | 11,4 | 5,6 | 0,00251 | |
1452 | 11,5 | 5,6 | 0,00251 | |
1453 | 11,4 | 5,5 | 0,00250 | AN |
1454 | 11,4 | 5,5 | 0,00245 | |
W) 1453 | 11,5 | 5,7 | 0,00252 | AUS |
1453 | 11,5 | 5,6 | 0,00252 | |
1452 | 11,5 | 5,5 | 0,00252 | |
1452 | 11,4 | 5,3 | 0,00251 | |
1457 | 11,4 | 5,3 | 0,00250 | AN |
b5 1476 | 11,5 | 5,4 | 0,00250 | |
1474 | 11,5 | 5,5 | 0,00250 | |
1474 | 11,5 | 5,5 | 0,00251 | AUS |
1476 | 11,5 | 5,5 | 0,00251 |
Beispiel II
Es wurde Aluminium elektrolytisch aus Aluminiumchlorid
unter Verwendung ernes Rechners hergestellt, um verschiedene Konzentrationspegel des Aluminiumchlorids
in der Zelle zu regeln — beispielsweise, wie oben beschrieben, bei einer Bad-(Lösungsmittel-)Zusammensetzung
von etwa 50% NaCl und etwa 50% LiCL Es wurde Aluminiumchlorid (AICI3) zugesetzt und
auf folgende Werte eingeregelt: 3,5%, 5%, 6%, 7% und 8%. Die Badtemperaturen lagen zwischen etwa 700 und
710° C, wobei die Betriebsdauer 20 Tage betrug. Die Ströme lagen zwischen 1000 und 3000 A, die Spannungen
von 9,8 bis etwa 14,8 V. In einer Zelle mit 4 Abteilen wurden 1360 kg Aluminium produziert und 6800 kg
Aluminiumchlorid verbraucht.
Die folgende Tabelle II zeigt die Betriebswerte, die sich während 30 Minuten einer zweimonatigen Betriebsdauer
einer bipolaren Zelle mit vier Abteilen für die Herstellung von Aluminium aus Aluminiumchlorid
bei Rohmaterialzugabe in Abhängigkeit von der AlCl3-Konzentration in der Zelle gemäß Berechnung
des gesamten wirksamen Z.ellwiderstandes aus Meßwerten der Spannung und des Stromes ergaben. Die
Aluminiumchloridkonzentration in der Zelle wurde durch Messung des Badwiderstandes während eines
Teils der zweimonatigen Betriebsdauer und durch eine Rechnersteuerung geregelt, die während des Restes der
Betriebsdauer den gesamten wirksamen Zellwiderstand maß. Der Rechner schaltete die AlCb-Speisevorrichtung
bei einem vorbestimmten gesamten wirksamen Widerstand der Zelle ein und aus. Der Zustand dieser
Vorrichtung zu den angegebenen Zeitpunkten ist in der Tabelle angegeben. Der gesamte wirksame Widerstand
der Zelle wurde vom Rechner unter Verwendung der Gleichung
Rn, = (E-4E°yi
berechnet.
Widerstand und Strom für eine vorgegebene Zelle hängen von deren Größe ab, wobei die Tabellen I und II
typische Werte angeben. Der Wert für die Gegen-EMK, E", betrug im Mittel 1,95 V, und die Zelle wies vier
Abteile auf. Während der in Tabelle II dargelegten Betriebsperiode wurde die Speisevorrichtung bei Rn,-0,00209
Ohm ein und b 'i Rn,0,00209 Ohm ausgeschaltet.
Zeit
Spannung
(V)
(V)
Strom
(A)
(A)
% AlCl,
Speisevorrichtung
Widerstand
(Ohm)
(Ohm)
10:31 | 12,2 | 1943 | 5,0 | AUS | 0,00226 |
10:36 | 12,2 | 1943 | 4,9 | AUS | 0,00226 |
10:40 | 12,2 | 1943 | 4,9 | AUS | 0,00224 |
10:45 | 12,0 | 1942 | 4,7 | AUS | 0,00217 |
10:49 | 11,9 | 1944 | 4,6 | AUS | 0,00210 |
10:54 | 11,8 | 1945 | 4,4 | AN | 0,00207 |
10:58 | 12,1 | 1943 | 5,1 | AUS | 0,00229 |
11 :03 | 12,3 | 1942 | 5,3 | AUS | 0,00230 |
11 :07 | 12,2 | 1943 | 5,1 | AUS | 0,00228 |
Wie aus der Tabelle II ersichtlich, wurde durch die Verwendung eines Regelverfahrens nach der vorliegendei
Erfindung die AlCI,-Konzentration über einen Zeitraum von etwa einer halben Stunde auf einen innerhalb sinn
voller Grenzen konstanten optimalen Betriebswert gehalten, wobei die Abweichungsgrenzen bei 4,4% und 5,3°/!
lagen.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung von Aluminium in einer Elektrolysezelle, bei dem in einer
Salzschmelze gelöstes Aluminiumchlorid durch Hindurchleiten eines elektrischen Stromes zu
Aluminium und Chlor umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Veränderungen
der Konzentration des Aluminiumchlorids in der Salzschmelze durch elektrische Widerstandsmessungen
ermittelt werden und in Abhängigkeit davon die dem Schmelzbad zugeführte Aluminiumchloridmenge
periodisch nachgeregelt wird, um eine Beschädigung der Elektroden durch elektrolytische Zersetzung
anderer Badbestandteile zu vermeiden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderungen der Aluminiumchloridkonzentration
durch Messung des gesamten wirksamen Zellwiderstandes ermittelt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Veränderungen der Aluminiumchloridkonzentration durch Messung des spezifischen
Widerstandes des Bades ermittelt werden.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man einen vorgegebe- 2r>
nen Wert der Gegen-EMK der Gesamtzelle von der gesamten Zellspannung subtrahiert und die Differenz
durch den Zellstrom dividiert, um einen gesamten wirksamen Zellwiderstand aus den Meßwerten
für die Spannung über der Zelle und den Strom zu berechnen, und daß, wenn der berechnete
Widerstandswert außerhalb eines vorbestimmten Abweichungsbereiches von einem vorbestimmten
Wert desselben liegt, der sich aus einer Bestimmung der Schwankung des gesamten wirksamen Zeil- jr>
Widerstandes als Funktion von Änderungen der Aluminiumchloridkonzentration im Bad mittels
quantitativer Analyse eines Aluminiumchlorid enthaltenden Schmelzbades bei verschiedenen Werten
des berechneten gesamten wirksamen Zellwider-Standes ergibt, der Elektronenrechner die Menge
des dem Bad in Abhängigkeit von dem berechneten gesamten wirksamen Zellwiderstand zugeführten
Aluminiumchlorids so nachgeregelt, daß der gesamte wirksame Zellwiderstand innerhalb des vorbestimmten
Abweichungsbereiches zurückkehrt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Absinken des gemessenen gesamten
wirksamen Zellwiderstandes unter den Bezugswiderstand die Nachregelung durch eine Erhöhung
der Zufuhrgeschwindigkeit des Aluminiumchlorids erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten des gemessenen
gesamten wirksamen Zellwiderstandes über den Bezugswiderstand die Nachregelung durch Senkung
der Zufuhrgeschwindigkeit des Aluminiumchlorids erfolgt
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 zur Optimierung der Konzentration von Aluminium- t>o
chlorid in einer Alkali- oder Erdalkalimetallchloridschmelze in einer Zelle mit mindestens einem
Elektrodenpaar bei der Elektrolyse von Aluminiumchlorid
zu Aluminium und Chlor, dadurch gekennzeichnet, daß man b5
(1) die Zellspannung und den Zellstrom einer Vielzahl von Zellen nacheinander iiitervallweise
mißt,
(2) aus der gemessenen Zellspannung und dem zugeführten Zellstrom nach der Formel
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