DE2446668B2 - Verfahren zur schmelzflusselektrolyse, insbesondere von aluminiumoxid, und anode zur ausfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur schmelzflusselektrolyse, insbesondere von aluminiumoxid, und anode zur ausfuehrung des verfahrens

Info

Publication number
DE2446668B2
DE2446668B2 DE19742446668 DE2446668A DE2446668B2 DE 2446668 B2 DE2446668 B2 DE 2446668B2 DE 19742446668 DE19742446668 DE 19742446668 DE 2446668 A DE2446668 A DE 2446668A DE 2446668 B2 DE2446668 B2 DE 2446668B2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
anode
gas
oxide
current density
oxidizing gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19742446668
Other languages
English (en)
Other versions
DE2446668A1 (de
DE2446668C3 (de
Inventor
Hanspeter Dipl.-Chem. Dr Flurlingen Aider (Schweiz)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alcan Holdings Switzerland AG
Original Assignee
Schweizerische Aluminium AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schweizerische Aluminium AG filed Critical Schweizerische Aluminium AG
Publication of DE2446668A1 publication Critical patent/DE2446668A1/de
Publication of DE2446668B2 publication Critical patent/DE2446668B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2446668C3 publication Critical patent/DE2446668C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/08Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
    • C25C3/12Anodes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)
  • Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)

Description

Al2O3 + 3/2C —2Al + 3/2CO2
beträgt dieser Abbrand theoretisch 0,334 kg C/kg Al; in der Praxis werden aber bis zu 0,5 kg C/kg Al verbraucht. Brennbare Kohlenstoffanoden haben verschiedene Nachteile:
— Als Anodenkohle muß, um Aluminium von annehmbarer Reinheit zu erhalten, ein reiner Koks mit geringem Aschegehalt eingesetzt werden.
— Wegen dem Abbrand müssen die Kohlenstoffanoden von Zeit zu Zeit nachgeschoben werden, um die optimale Interpolardistanz Anodenoberfläche-Aluminiumspiegel wieder herzustellen. Vorgebackene Anoden müssen periodisch durch neue ersetzt werden, kontinuierliche Anoden (Söderberg-Anoden) müssen nachchargiert werden.
— Bei vorgebackenen Anoden ist ein separater Herstellungsbetrieb, die Anodenfabrik, erforderlich.
Es ist offensichtlich, daß dieses Verfahren arbeits- und koätenintensiv ist.
Interessanter ist die direkte Zersetzung von Al2O3 in die Elemente
Al2O3 -> 2Al + 3/2 O2
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Schmelzflußelektrolyse, insbesondere von Aluminiumoxid, in einer Zelle, die mit einer oder mehreren Anoden an einer Anode, die keine Reaktion mit dem Sauerstoff eingeht.
Mit dieser Methode fallen die genannten Nachteile der Kohlenstoffanoden weg. Im weiteren wird als Nebenprodukt Sauerstoff abgeschieden, der industriell wieder verwertbar ist. Die unverbrauchbar Anode ist besonders günstig für einen gekapselten Ofen, dessen Abgase, die größtenteils aus Sauerstoff bestehen, leicht gesammelt und gereinigt werden können. Dieser Ofen kann mit einer automatischen Regelung versehen sein.
Dadurch werden die Bedingungen am Arbeitsplatz verbessert und die Umweltschutzprobleme vermindert. Die Anforderungen, die an unverbrauchbar Anoden gestellt werden, sind sehr hoch. Sie müssen beispielsweise, wie in der Schweizer Patentanmeldung Nr. 75 22/73 näher beschrieben, auch bei Betriebstemperaturen von 1000° C korrosionsbeständig und in der Schmelze unlöslich sein, sowie eine gute elektrische Leitfähigkeit haben.
Für die Anodenfläche, die in Kontakt mit dem
bo korrosiven Schmelzfluß steht, kommen vor allem Oxide als Grundstoffe in Betracht, beispielsweise Zinn-, Eisen-, Chrom-, Kobalt-, Nickel- oder Zinkoxid.
Diese Oxide können jedoch meist nicht ohne Zusatzstoffe dicht gesintert werden und weisen außerdem bei 1000° C einen verhältnismäßig hohen spezifischen Widerstand auf. Es müssen deshalb Zusätze von mindestens einem anderen Metalloxid mit einer Konzentration von 0,01 bis 20 Gewichts-%, Vorzugs-
O 05 bis 2%, gemacht werden, um die EigenschafwelSfp 'reinen Oxids zu verbessern.
Erhöhung der Sinterfähigkeit, der Dichte und der • rhie'keit erweisen sich Zusätze aus den Oxiden Leittar'B ^jetaHe, die einzeln oder in Kombination f0'8ewendet werden können, als zweckmäßig:
ange Mn Fr, Sb, Cu, Nb, Zn, Cr, Co, W, CdZr1Ta1In1Ni1Ca1Ba1Bi
. Jj6 Herstellung von oxidkeramischen Körpern
_ ur »rj kann nach bekannten Verfahren der
^mischen Technologie gearbeitet werden. Das
Hl emisch wird gemahlen, durch Pressen oder
?hlickerguß in eine Form gebracht und durch Erhitzen
f hohe Temperatur gesintert
nas Oxidgemisch kann aber auch di'-ch Kalt- oder Heißpressen, Plasma- oder Flammspritzen, Detoira-Seschichtung, physikalische oder chemische Ab- - aus der Gasphase, oder durch eine andere teMethode als überzug auf einen Träger, der als stromverteiler dienen kann, aufgebracht und wenn 1 nachgesintert werden. Die Haftfestigkeit auf dem Sr wird verbessert, wenn die Trägeroberfläche vor Hr Beschichtung mechanisch, elektrisch oder chemisch aufgerauht oder wenn ein Drahtgewebe aufgeschweißt
W'nie oxidkeramische Anode kann jede beliebig! Form annehmen, bevorzugt sind jedoch Platten oder Zylinder. Derartige Keramikanoden haben folgende Vorteile: — Gute Temperaturwechselbeständigkeit _ Geringe Löslichkeit im Schmelzfluß bei hoher Temperatur
_ Kleiner spezifischer Widerstand _ Oxidationsbeständigkeit
_ Vernachlässigbare Porosität
Der schmelzflüssige Elektrolyt kann, wie in der Praxis üblich aus Fluoriden, vor allem Kryolith, oder aus einem ,,.< der Fachliteratur bekannten Oxidgemisch bestehen.
Für den Einsatz in der Aluminiumelektrolyse muß die keramische Anode einerseits mit dem Schmelzfluß und andererseits mit einer Stromzuleitung m Kontakt stehen Die Entladung der O*-Ionen findet an der Grenzfläche zwischen Schmelze und Oxidkeramik statt, der entwickelte Sauerstoff entweicht durch die Schmel-
Z6Anhand von Versuchen ist festgestellt worden, daß, wenn ein keramischer Körper aus Zinnoxid, beispielsweise ein Zylinder, ohne Strombelastung in den Schmelzfluß getaucht wird, ein rascher Abtrag des Zinnoxids eintritt. Da Zinnoxid gegen reinen Kryolith erfahrungsgemäß beständig ist, spielt sich die Reaktion offensichtlich mit dem im Kryolith gelösten und suspendierten Aluminium ab:
(3)
3SnO2 + 4Al-* 3 Sn + 2Al2O3
Bei der Verwendung von Elektrolyten, die aus anderen Verbindungen als Kryolith bestehen, aber auch Aluminium enthalten, liegen ähnliche Verhältnisse vor.
Wird die mit dem schmelzflüssigen Elektrolyten in Kontakt stehende Anodenfläche mit Strom belastet, so wird die Korrosion stark vermindert und praktisch auf Null reduziert, falls die Stromdichte überall einen gewissen minimalen Wert überschreitet. Diese minimale Stromdichte muß, wie in der Schweizer Patentanmeldung Nr. 75 22/73 beschrieben, 0,001 A/cm2 betragen, mit Vorteil verwendet man jedoch mindesten:; 0,01 A/cm2, insbesondere mindestens 0,025 A/cm2.
In der Praxis hat es sich aber gezeigt, daß es unter Umständen schwierig sein kann, über die gesamte, mn dem Elektrolyten in Kontakt stehende Anodenoberfla-', ehe eine gleichmäßige Stromdichte zu erzwingen, weil diese Stromverteilung nicht nur vo.i der Leitfähigkeit der Keramik und der Schmelze, sondern auch von der Geometrie der Zelle, den lokalen Strömungsverhältnissen, der Badtemperatur und anderen Faktoren abhängt. κι Die Stromdichte über die eingetauchte Anodenfläche kann nicht nur ungleichmäßig werden, sondern sie kann unter Umständen an gewissen Stellen den vorgeschriebenen Minimalwert unterschreiten, was zur Folge hat, daß sich dort die Korrosionsreaktion (3) abspielt. ,-, Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren zu entwickeln, bei dem die gesamte in die Schmelze eingetauchte Anodenoberflache geschützt wird. Dann können die obenerwähnten Mängel nicht auftreten, und die Anodenkorrosion wird vollständig verhindert.
Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemaßen Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens diejenigen Teile der Anodenoberflache, die nicht durch eine genügende Stromdichte geschützt sind, mit einem oxidierenden Gas bespült werden.
Zur Ausführung dieses Verfahrens ist eine Anode vorgesehen, die mit einem System von Poren und/oder Kanälen, das die Zufuhr von Gas mindestens zu einem Teil der Anodenoberfläche erlaubt, versehen ist. Als oxidierende Gase werden zweckmäßig Sauerstoff Luft, Chlor, Fluor, Kohlendioxid, Stickstoffoxid oder Gemische davon verwendet. Bei der Ausfuhrung des Verfahrens tritt das oxidierende Gas an den entsprechenden Stellen durch die Poren und/oder j5 Kanäle aus der oxidkeramischen Oberfläche der Anode in die Schmelze der Zelle aus.
Der minimale Gasdurchsatz beträgt zweckmäßig 001 mmol/(cm2 . n). Mit Vorteil beträgt der minimale Gasdurchsatz jedoch mindestens 0,1 mmol/(cm2 · h), ja sogar insbesondere mindestens 0,2 mmol/(cm2 · h) des oxidierenden Gases. ..
Die Poren der erfindungsgemäßen Anode können erzeugt werden, indem entweder keine Sinterhilfsmittel zum Grundmaterial gegeben, oder aber Sintertempera-45 tür und -zeit so gewählt werden, daß die Endstruktur nicht dicht ist. Im weiteren können vor dem Sintern Zusatzstoffe hinzugefügt werden, die während dem Sintern verdampfen, oder die nachträglich chemisch aus der oxidkeramischen Struktur herausgelöst werden
50 ^Ferner ist es auch möglich, die Anode mit Kanälen zu versehen, die vor oder nach dem Sinterprozeß herausgebohrt werden.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.
In den Figuren sind verschiedene Ausführungsvananten der erfindungsgemäßen oxidkeramischen Anoden, die in einen schmelzflüssigen Elektrolyten getaucht sind, im Vertikalschnitt dargestellt. Dabei wird angenommen b0 daß die Kathode parallel zum Anodenboden verlauft, und daß der Strom vollständig durch den Boden der Anode austritt. Es zeigt .
Fi-I eine Anode mit poröser Struktur im Bereich der Seitenfläche, unter Schutz der stromlosen Stellen b5 durch Zufuhr des oxidierenden Gases von außen und
Fig 2 eine Anode mit poröser Struktur über die gesamte Oberfläche, unter Schutz der stromlosen Stellen durch Umleiten des Anodengases.
SS üb
Die in Fig. 1 dargestellte Anode zur Schmelzflußelektrolyse, insbesondere von AI2Oi, wird an Stellen mit zu kleiner Stromdichte durch im Bereich der porösen Seitenfläche austretendes oxidierendes Gas vor dem Angriff durch gelöstes und suspendiertes Metall geschützt. Der Stromzuleiter 1 besteht aus einem Metall oder einem anderen elektronenleitenden Werkstoff wie Karbid, Nitrid oder Borid. Der oxidkeramische Teil 2 der Anode steht mindestens teilweise in Kontakt mit dem schmelzflüssigen Elektrolyten 3. Das oxydierende Gas wird durch den Kanal 4 zugeleitet und tritt dann durch Löcher im Stromverteiler 5 und Poren 7 in der Seitenfläche der Oxidkeramik gleichmäßig durch die Anodenoberfläche aus. Der Stromverteiler 5 besteht aus einem Hohlkörper oder einem Drahtgeflecht im Zentrum der Anode, er erniedrigt den inneren Widerstand der Anode und erleichtert eine gleichmäßige Stromverteilung. Er besteht aus einem Metall, vorzugsweise Nickel, Kupfer, Kobalt, Molybdän oder Legierungen davon, oder einem nichtmetallischen, bei Betriebstemperatur elektronisch leitenden Material wie Karbid, Nitrid, Borid oder Mischungen davon. Wichtig ist, daß der Stromverteiler das oxidierende Gas zu der porösen Oxidkeramik der Anodenoberfläche leitet und bei Betriebstemperatur, z. B. im Temperaturbereich von 1000°C, weder mit dem oxidierenden Gas noch mit der Oxidkeramik reagiert. Stromzuleiter 1 und Stromverteiler 5 können aus demselben Material bestehen, gegebenenfalls aus einem Stück hergestellt werden.
Mindestens ein Teil der Oberfläche der Anode in deren oxidkeramischem Teil 2 besteht zweckmäßig aus porösem oxidkeramischem Material auf der Basis von Zinn-, Eisen- Chrom-, Kobalt-, Nickel- oder Zinkoxid. Das Grundmaterial aus einem der Oxide ist dabei zweckmäßig mit einem weiteren Metalloxid dotiert. Dieses kann z. B. SnO2 sein. Das weitere Metalloxid liegt zweckmäßig mindestens mit einer Konzentration von je 0,01 bis 20%, vorteilhaft von 0,05 bis 2%, vor.
Als Metallkomponenten der weiteren Metalloxide kommen z. B.
Mn, Fe. Sb, Cu, Nb, Zn, Cr, Co, W,
Cd, Zr, Ta, In, Ni, Ca, Ba, Bi
in Frage. Sie können auch mit 0,1 % MnO2 dotiert sein.
F i g. 2 zeigt eine vollständig eingetauchte Anode, bei welcher keine externe Zufuhr von oxidierendem Schutzgas notwendig ist. Sie ist derart konzipiert, daß das erzeugte Anodengas von Stellen mit genügender Stromdichte an diejenigen Stellen, an welchen die Stromdichte einen minimalen Wert unterschreitet, geleitet werden kann. Die treibende Kraft ist dabei der von der Eintauchtiefe abhängige Flüssigkeitsdruck. Der in den Schmelzfluß 3 eingetauchte Stromzuleiter 1 wird mit einer Schutzschicht 6 überzogen, die aus einem schlecht leitenden und gegen die Schmelze beständigen Material, beispielsweise Bornitrid, elektrisch geschmolzenem Aluminiumoxid oder Magnesiumoxid, besteht. Das Eindringen des Elektrolyten 3 in die Poren 7 der Oxidkeramik 2 wird bei genügend kleinem Porendurchmesser durch die hohe Oberflächenspannung und schlechte Benetzung der Schmelze verhindert. Sind jedoch die Poren von größerem Durchmesser oder werden Kanäle angeordnet, so kann der Schmelzfluß eindringen. Dann müssen mindestens die Durchgänge 8 durch den Stromverteiler 5 mit einer schlecht leitenden, kryolithbeständigen Schicht, die aus demselben Material wie die Schutzschicht 6 bestehen kann, ausgekleidet sein.
Nach einer nicht dargestellten Variante kann ein Gemisch von oxidierenden Gasen, die von außen zu geführt werden, und von abgeschiedenem Anodengas zu den gefährdeten Stellen geleitet werden. So können -, Anoden mit dichten, d. h. nicht porösen oxidkeramischen Oberflächen an Stellen mit zu geringer Stromdichte vor der Reduktion geschützt werden, indem die Geometrie und Ausrüstung der Zelle so gewählt werden, daß das entwickelte Anodengas und gegebe-
II) nenfalls von außen in den Schmelzfluß eingeleitete oxidierende Gase der Anodenoberfläche entlang entweichen müssen. Durch Ausbildung von Rinnen in der Bodenfläche der Anode, die vom Zentrum gegen den Umfang verlaufen, kann ein regelmäßig verteilter
ι -, Gasabfluß gefördert werden.
Im folgenden Ausführungsbeispiel wird die Wirkung der vorgeschlagenen Maßnahmen geprüft, indem die Wirkung eines Sauerstoffilms an einem Probekörper aus oxidkeramischem Material, der stromlos in eine
:ii Kryolithschmelze eingetaucht worden ist, untersucht wird.
Zur Herstellung der Probekörper wird als Trägermaterial Zinnoxid verwendet, das folgende Eigenschaften hat:
Reinheit:
Wahre Dichte:
Korngröße:
99,9%
6,94 g/cm3
< 5 μπι
Als Sinterhilfsmittel wird Mangandioxid verwendet. Für die Herstellung einer dichten SnO2-Keramik sind mindestens 0,3% MnO2 notwendig. Weil aber ein mindestens teilweise poröser Sinterkörper erwünscht ist, wird das Trägermaterial mit nur 0,1% MnO: versetzt, und dann während 20 Minuten in einem Mischer trocken gemahlen.
Davon werden 250 g in eine zylindrische Vinamoid Form gefüllt und manuell mit einem Eisenzylinder komprimiert. Die gefüllte Form wird in die Druckkammer einer isostatischen Presse gegeben. Der Druck wird in 3 Minuten von 0 auf 2000 kg/cm2 erhöht, während 10 Sekunden auf Maximaldruck belassen und anschließend innerhalb weniger Sekunden entspannt. Der ungesinterte (»grüne«) Probekörper wird aus der Form herausgenommen, poliert und in Einzelstücke von etwa 6 cm Länge geteilt. Anschließend werden die zylinderförmigen Einzelstücke mit einem Bohrer von 1 cm Durchmesser entlang der Zylinderachse 5,5 cm tief ausgehöhlt, so daß die Wandung der anderen Stirnfläche noch eine Stärke von ungefähr 0,5 cm hat.
In einem Ofen mit Heizstäben aus Molybdänsilizid werden die »grünen« Preßlinge während 18 Stunder von Zimmertemperatur auf 125O0C erhitzt, 5 Stunder bei dieser Temperatur belassen und dann während dci folgenden 24 Stunden auf 4000C abgekühlt. Nach den· Erreichen dieser Temperatur werden die gesinterter Körper aus dem Ofen genommen und nach den Abkühlen auf Zimmertemperatur gewogen, vermesser und die Dichte berechnet:
Äußerer Durchmesser 2,46 cm
Stirnfläche 4,75 cm^
Gemessene Dichte 4,53 g/cm3
% der theoretischen Dichte 65,3
Der Vergleich der gemessenen mit der theoretischei Dichte zeigt, daß die gesinterten Probekörper verhält nismäßig stark porös sind.
Auf die Außenfläche der Probekörper wird ei ungefähr gleich langer, hochgesinterter Aluminiumoxid
.-in zu as en ii-
ill ete
ig in en er
t. d η it
ring zementiert, indem der Zwischenraum mit einer Aufschlämmung von Hüttentonerde gefüllt und derart gesintert wird, daß das eine Ende des Schutzringes mit der vollen Stirnfläche des Probekörpers bündig ist. Damit ist die volle Stirnfläche der porösen Zinnoxid-Probekörper frei zugänglich, während die Außenfläche ganz oder größtenteils abgedeckt ist.
In die zentrale Bohrung der Probekörper wird auf die gleiche Weise ein hochgesintertes Aluminiumoxidrohr einzementiert, das vorzugsweise bis zum Ende der Bohrung reicht und aus den Probekörpern herausragt.
Ein so vorbereiteter Probekörper wird 2 cm tief in eine KryoHthschmelze getaucht, die folgende Zusammensetzung hat:
15
Kryolith 1105 g = 85%
Hüttentonerde 130 g = 10%
AlF3 65 g = 5%
Dieses Schmelze liegt über 100 g flüssigem Aluminium, das vorgelegt worden ist, um den Bedingungen der technischen Elektrolyse, bei welcher das Bad mit Aluminium gesättigt ist, möglichst nahe zu kommen.
Dieses Elektrolysebad befindet sich in einem Grafittiegel von 11 cm Durchmesser und 11 cm Tiefe, die Badhöhe beträgt ungefähr 6 cm. Das Bad wird durch 4 Heizplatten mit einer totalen Leistung von 3,6 kW äußerlich beheizt.
Unmittelbar nach dem stromlosen Eintauchen des Probekörpers wird durch das einzementierte Aluminiumoxidrohr eine bestimmte Sauerstoffmenge eingeleitet, die wegen des dichten äußeren Aluminiumoxidringes und der ebenfalls dichten Auskleidung der Bohrung gezwungen ist, durch die poröse Struktur der Bodenfläche gleichmäßig in die Kryolithschmelze auszutreten. Die Bodenoberfläche des Probekörpers wird damit mit einem Sauerstoffilm überzogen, der die Reduktion der Oxidkeramik verhindern soll.
Nach dem Versuch wird der Probekörper aus der Schmelze gezogen und abgekühlt. Dann wird mit der Schublehre die Verminderung der Länge der Oxidkeramik des Probekörpers gemessen und der spezifische Korrosionsabtrag in cm3 Material pro Stunde berechnet.
Tabelle 1
Versuch
Versuchsdauer
(h)
SauerstotT-durchsatz
Korrosion der Bodenfläche
42
41
42
42
41
0,10
0,25
1,83
11,2
0,0083
0,0014
nicht meßbar nicht meßbar nicht meßbar
Die Tabelle zeigt, daß die Bodenoberfläche des Probekörpers ohne Sauerstoffschutz stark korrodiert. Schon ein Durchsatz von 0,1 mmol/(cm2 · h) vermindert den Korrosionsabtrag stark, aber er ist immer noch meßbar. Bei Sauerstoffdurchsätzen von 0,25 mmol/ (cm2 · h) und mehr ist ein Angriff der Bodenfläche des Probekörpers weder zu messen noch festzustellen.
Aus diesen Resultaten kann gefolgert werden, daß die Oberfläche der Oxidkeramik effektiv durch einer stromlos erzeugten Sauerstoffilm vor der Reduktior durch suspendiertes und gelöstes Aluminium geschütz wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Schmelzflußelektrolyse, insbesondere von Aluminiumoxid, in einer Zelle, die mit einer oder mehreren Anoden mit Arbeitsflächen aus oxidkeramischem Material ausgerüstet ist, d a durch gekennzeichnet, daß mindestens diejenigen Teile der Anodenoberfläche, die nicht durch eine genügende Stromdichte geschützt sind, mit einem oxidierenden Gas bespült werden.
2. Verfahren nach Anspmch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das oxidierende Gas von außen eingeleitet und im Innern der Anode zu den Teilen der Oberfläche mit ungenügender Stromdichte geführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erzeugte Anodengas von Stellen der Oberfläche mit genügender Stromdichte zu den Stellen mit ungenügender Stromdichte geleitet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das oxidierende Gas derart von außen in den Schmelzfluß eingeleitet wird, daß es längs derjenigen Teile der Anodenoberfläche, die eine ungenügende Stromdichte haben, entweicht
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1—4, dadurch gekennzeichnet, daß als oxidierendes Gas Sauerstoff, Luft, Chlor, Fluor, Kohlendioxid, Stickstoffoxid oder Gemische davon verwendet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1—5, dadurch gekennzeichnet, daß als oxidierendes Gas ein Gemisch von Anodengas und mindestens einem von außen zugeführten Gas verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1—6, dadurch gekennzeichnet, daß der minimale Gasdurchsatz 0,01 mmol/(cm2 ■ h) beträgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1—6, dadurch gekennzeichnet, daß der minimale Gasdurchsatz 0,1 mmol/(cm2 · h) beträgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1—6, dadurch gekennzeichnet, daß der minimale Gasdurchsatz 0,2 mmol/(cm2 ■ h) beträgt.
10. Anode zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem System von Poren (7) und/oder Kanälen, das die Zufuhr von Gas mindestens zu einem Teil der Anodenoberfläche erlaubt, versehen ist.
11. Anode nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil ihrer Oberfläche aus porösem oxidkeramischem Material (2) besteht.
12. Anode nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gaszufuhrsystem (4, 7, 8), das von außen durch den Stromzuleiter (1) und den Stromverteiler (5) zur oxidkeramischen Oberfläche führt, ausgebildet ist.
13. Anode nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Teile der oxidkeramischen Oberfläche der Anode durch ein Gasleitungssystem miteinander verbunden sind.
14. Anode nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenfläche der Anode mit vom Zentrum gegen den Umfang verlaufenden Rinnen versehen ist.
mit Arbeitsflächen aus oxidkeramischem Material ausgerüstet ist, sowie auf eine Anode zur Ausführung dieses Verfahrens.
Bei der Aluminiumelektrolyse nach Hall-Heroult ■-, wird eine Kryolithschnielze mit gelöstem AI2O3 bei 340—1000° elektrolysiert. Das abgeschiedene Aluminium sammelt sich auf dem kathodisch geschalteten Kohlenstoffboden der Elektrolysewanne, während an den Kohlenstoffanoden CO2 und zu einem kleinen Teil CO gebildet werden. Dabei brennt die Anode ab.
Für die Reaktion:
DE2446668A 1973-10-16 1974-09-30 Verfahren zur Schtnelzflußelektrolyse, insbesondere von Aluminiumoxid, und Anode zur Ausführung des Verfahrens Expired DE2446668C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH1460973A CH592163A5 (de) 1973-10-16 1973-10-16

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2446668A1 DE2446668A1 (de) 1975-04-24
DE2446668B2 true DE2446668B2 (de) 1977-11-17
DE2446668C3 DE2446668C3 (de) 1980-01-24

Family

ID=4402297

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2446668A Expired DE2446668C3 (de) 1973-10-16 1974-09-30 Verfahren zur Schtnelzflußelektrolyse, insbesondere von Aluminiumoxid, und Anode zur Ausführung des Verfahrens

Country Status (24)

Country Link
US (1) US3974046A (de)
JP (1) JPS5242522B2 (de)
AR (1) AR207961A1 (de)
AT (1) AT339061B (de)
BE (1) BE820846A (de)
CA (1) CA1058554A (de)
CH (1) CH592163A5 (de)
DD (1) DD114282A5 (de)
DE (1) DE2446668C3 (de)
EG (1) EG11431A (de)
ES (1) ES430848A1 (de)
FR (1) FR2247549B1 (de)
GB (1) GB1438208A (de)
IN (1) IN142845B (de)
IT (1) IT1022349B (de)
NL (1) NL160340C (de)
NO (1) NO140633C (de)
NZ (1) NZ175696A (de)
OA (1) OA04789A (de)
PH (1) PH12354A (de)
SE (1) SE410015B (de)
SU (2) SU668619A3 (de)
TR (1) TR18330A (de)
ZA (1) ZA746182B (de)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0022921B1 (de) * 1979-07-20 1983-10-26 C. CONRADTY NÜRNBERG GmbH & Co. KG Regenerierbare, formstabile Elektrode für Hochtemperaturanwendungen
EP0050679B1 (de) * 1980-10-27 1986-02-05 C. CONRADTY NÜRNBERG GmbH & Co. KG Elektrode für Schmelzflusselektrolyse
EP0050680A1 (de) * 1980-10-27 1982-05-05 C. CONRADTY NÜRNBERG GmbH & Co. KG Elektrode für Schmelzflusselektrolyse
DE3071075D1 (en) * 1980-10-27 1985-10-17 Conradty Nuernberg Electrode for igneous electrolysis
US4399008A (en) * 1980-11-10 1983-08-16 Aluminum Company Of America Composition for inert electrodes
US4374050A (en) * 1980-11-10 1983-02-15 Aluminum Company Of America Inert electrode compositions
CA1181616A (en) * 1980-11-10 1985-01-29 Aluminum Company Of America Inert electrode compositions
US4478693A (en) * 1980-11-10 1984-10-23 Aluminum Company Of America Inert electrode compositions
US4374761A (en) * 1980-11-10 1983-02-22 Aluminum Company Of America Inert electrode formulations
DE3102776A1 (de) * 1981-01-28 1982-08-26 C. Conradty Nürnberg GmbH & Co KG, 8505 Röthenbach Elektrode fuer lichtbogenoefen
DE3135912A1 (de) * 1981-09-10 1983-03-24 C. Conradty Nürnberg GmbH & Co KG, 8505 Röthenbach Axial verschiebbarer elektrodenhalter zum einsatz bei der schmelzflusselektrolyse
US4504369A (en) * 1984-02-08 1985-03-12 Rudolf Keller Method to improve the performance of non-consumable anodes in the electrolysis of metal
EP0192603B1 (de) * 1985-02-18 1992-06-24 MOLTECH Invent S.A. Verfahren zur Herstellung von Aluminium, Zelle zur Herstellung von Aluminium und Anode für die Elektrolyse von Aluminium
US4661269A (en) * 1985-03-28 1987-04-28 The Procter & Gamble Company Liquid fabric softener
US4678548A (en) * 1986-07-21 1987-07-07 Aluminum Company Of America Corrosion-resistant support apparatus and method of use for inert electrodes
US4737247A (en) * 1986-07-21 1988-04-12 Aluminum Company Of America Inert anode stable cathode assembly
US4921584A (en) * 1987-11-03 1990-05-01 Battelle Memorial Institute Anode film formation and control
US5942097A (en) * 1997-12-05 1999-08-24 The Ohio State University Method and apparatus featuring a non-consumable anode for the electrowinning of aluminum
US6248227B1 (en) * 1998-07-30 2001-06-19 Moltech Invent S.A. Slow consumable non-carbon metal-based anodes for aluminium production cells
CN102149853B (zh) * 2008-09-08 2014-01-08 力拓艾尔坎国际有限公司 用于铝还原电解槽的在高电流密度下运行的金属析氧阳极
RU2683683C2 (ru) * 2014-09-08 2019-04-03 АЛКОА ЮЭсЭй КОРП. Анодное устройство

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3560353A (en) * 1967-09-26 1971-02-02 Du Pont Electrolysis cell current efficiency with oxygen-containing gases
BE759874A (fr) * 1969-12-05 1971-05-17 Alusuisse Anode pour l'electrolyse ignee d'oxydes metalliques
US3696008A (en) * 1970-04-03 1972-10-03 Inst Gas Technology Electrolytic production of aluminum

Also Published As

Publication number Publication date
AR207961A1 (es) 1976-11-22
NO743700L (de) 1975-05-12
DE2446668A1 (de) 1975-04-24
BE820846A (fr) 1975-02-03
NL160340C (nl) 1979-10-15
PH12354A (en) 1979-01-29
IN142845B (de) 1977-09-03
SU828978A3 (ru) 1981-05-07
ZA746182B (en) 1975-11-26
AT339061B (de) 1977-09-26
NO140633B (no) 1979-07-02
EG11431A (en) 1977-08-15
SU668619A3 (ru) 1979-06-15
US3974046A (en) 1976-08-10
FR2247549B1 (de) 1978-11-24
JPS5067211A (de) 1975-06-05
TR18330A (tr) 1976-12-28
DE2446668C3 (de) 1980-01-24
ES430848A1 (es) 1976-10-01
JPS5242522B2 (de) 1977-10-25
CH592163A5 (de) 1977-10-14
CA1058554A (en) 1979-07-17
GB1438208A (en) 1976-06-03
AU7416274A (en) 1976-04-15
NL7413234A (nl) 1975-04-18
OA04789A (fr) 1980-08-31
FR2247549A1 (de) 1975-05-09
NZ175696A (en) 1978-03-06
NO140633C (no) 1979-10-10
SE410015B (sv) 1979-09-17
IT1022349B (it) 1978-03-20
DD114282A5 (de) 1975-07-20
NL160340B (nl) 1979-05-15
SE7412952L (de) 1975-04-17
ATA831474A (de) 1977-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2446668C3 (de) Verfahren zur Schtnelzflußelektrolyse, insbesondere von Aluminiumoxid, und Anode zur Ausführung des Verfahrens
DE2425136C2 (de) Verfahren zur Schmelzflußelektrolyse mit oxidkeramischen Anoden sowie Anode zur Durchführung des Verfahrens
DE69319721T2 (de) Feuerfeste Schutzbeschichtungen, insbesondere für Elektrolysezelle-komponenten
DE2438891A1 (de) Verfahren zur schmelzflusselektrolyse mit unverbrauchbaren bipolaren elektroden
DE3875040T2 (de) Keramik-/metall-verbundwerkstoff.
DE69532052T2 (de) Mit versenkten Nuten drainierte horizontale Kathodenoberfläche für die Aluminium Elektrogewinnung
DE3783408T2 (de) Elektrode, verfahren und zelle zur schmelzflusselektrolyse.
DE3400932A1 (de) Verfahren zur herstellung von festkoerperkathoden
DE2460629C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung eines Badparameters bei der Schmelzflußelektrolyse
DE1251962B (de) Kathode fur eine Elektrolysezelle zur Herstellung von Aluminium und Verfahren zur Herstellung derselben
EP0091914B1 (de) Kathode für eine schmelzflusselektrolysezelle zur herstellung von aluminium
DE2714488C2 (de)
EP0003598A1 (de) Verfahren zur Gewinnung von Aluminium durch Schmelzflusselektrolyse
US4357226A (en) Anode of dimensionally stable oxide-ceramic individual elements
DE3405762C2 (de) Zelle zur Raffination von Aluminium
DE1092215B (de) Kathode und Zelle zur Gewinnung von Aluminium aus Aluminiumoxyd durch Schmelzflusselektrolyse
DE69905913T2 (de) Bipolare zelle mit kohlenstoff-kathoden zur herstellung von aluminium
DE3045349C2 (de) Kathode für eine Schmelzflusselektrolysezelle zur Herstellung von Aluminium
DE3003922C2 (de) Anode aus dimensionsstabilen oxidkeramischen Einzelelementen
DE3012694A1 (de) Einrichtung und verfahren zum galvanischen abscheiden von aluminium mittels elektrolyse
AT208606B (de) Fester Stromleiter und Verfahren zu seiner Herstellung
AT204796B (de) Ofen zur Schmelzflußelektrolyse und Verfahren zur Herstellung von Metallen, insbesondere Aluminium durch Schmelzflußelektrolyse.
DE60202676T2 (de) Aluminium-elektrolysezelle mit drainierfähigem kathodenboden und aluminium-sammelbehälter
CH504895A (de) Elektrolysezelle
CH492795A (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Metallen durch Schmelzflusselektrolyse von Oxiden

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8330 Complete renunciation