DE2503635B2

DE2503635B2 - METHOD OF CONTROLLING THE THICKNESS OF THE LATERAL RIMS IN AN ELECTROLYSIS CELL FOR THE EXTRACTION OF ALUMINUM

Info

Publication number: DE2503635B2
Application number: DE19752503635
Authority: DE
Inventors: Kiranendu B. Dr. 5210Troisdorf Chaudhuri
Original assignee: Schweizerische Aluminium AG
Current assignee: Alcan Holdings Switzerland AG
Priority date: 1974-01-30
Filing date: 1975-01-29
Publication date: 1976-12-16
Also published as: CA1013292A; SE7500956L; NO143633C; BR7500573A; US3900371A; AU7772575A; AT345004B; ATA66775A; FR2259163B1; JPS547491B2; SE410326B; NO750253L; ZA75244B; PH11296A; NO143633B; TR18265A; FR2259163A1; CH592749A5; IE40797L; JPS50114320A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Kontrolle der Dicke der seitlichen Borde in einer Zelle zur Gewinnung von Aluminium durch Elektrolyse von in einer Fluoridschmelze gelöstem Aluminiumoxid.The invention relates to a method for controlling the thickness of the side rims in a cell for the production of aluminum by electrolysis of aluminum oxide dissolved in a fluoride melt.

Bei den bisher verwendeten Elektrolysezellen zur Gewinnung von Aluminium treten oftmals Änderungen der Dicke der seitlichen Borde auf, wodurch ein gleichmäßiger Zellengang verhindert wird, was zur Verringerung der Stromausbeute und zur Erhöhung des spezifischen Energieverbrauchs führtChanges are often made to the electrolysis cells used to date for the production of aluminum the thickness of the side shelves, which prevents an even flow of cells, which leads to Reduction of the electricity yield and an increase in the specific energy consumption leads

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu finden, durch das ein gleichmäßigerer Zellengang erzielt wird und durch das störende Änderungen der Dicke der seitlichen Borde festgestellt und diesen Änderungen entgegengewirkt werden kann.The object of the invention is to find a method by means of which a more uniform cell path is achieved and determined by the disturbing changes in the thickness of the side rims and these changes can be counteracted.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Kontrolle der Dicke der seitlichen Borde in einer Zelle zur Gewinnung von Aluminium durch Elektrolyse von in einer Fluoridschmelze gelöstem Aluminiumoxid ist gekennzeichnet durch die folgenden Maßnahmen:The method according to the invention for controlling the thickness of the side rims in a cell for extraction of aluminum by electrolysis of aluminum oxide dissolved in a fluoride melt is characterized by the following measures:

a) In regelmäßigen Zeitabständen, während welcher kein Anodeneffekt und kein Arbeitsgang in der Zelle stattfinden oder den ohmschen Zellenwiderstand beeinflussen, werden der momentane ohmsche Zellenwiderstand berechnet, die Momentanwerte über eine bestimmte Zeitperiode geglättet und die Differenz AR zwischen diesem geglätteten Zellenwiderstand und einem für jede Zelle festgelegten Grundwiderstand errechnet;a) At regular time intervals, during which no anode effect and no operation take place in the cell or affect the ohmic cell resistance, the instantaneous ohmic cell resistance is calculated, the instantaneous values smoothed over a certain period of time and the difference AR between this smoothed cell resistance and one for each cell determined basic resistance calculated;

b) sobald die Differenz AR einen für jede Zelle vorgegebenen Grenzwert überschreitet, wird der Anodenbalken 21 gehoben oder gesenkt und dadurch der ohmsche Ist-Widerstand dem ohmschen Grundwiderstand angepaßt;b) as soon as the difference AR exceeds a limit value predetermined for each cell, the anode bar 21 is raised or lowered and the actual ohmic resistance is thereby adapted to the basic ohmic resistance;

c) anschließend wird die Position des Anodenbalkens mit Hilfe eines Weggebers ermittelt und gespeichert; c) then the position of the anode bar is determined with the aid of a displacement transducer and stored;

d) nach höchstens einem Tag werden die Maßnahmen nach a), b) und c) wiederholt;d) after a maximum of one day, the measures according to a), b) and c) are repeated;

e) aus den ^odenbalkenpositionen, die nach c) und d) ermittelt werden, wird die Differenz AB gebildet, wobei Änderungen der Anodenbalkenpositionen infolge von Schöpfvorgängen oder Metallzugaben berücksichtigt werden;e) from the ^ odenbalkenpositionen, which are determined according to c) and d), the difference AB is formed, changes in the anode beam positions due to scooping processes or metal additions are taken into account;

f) je nach dem Vorzeichen und der Größe von AB werden an sich bekannte Maßnahmen getroffen, welche die Dicke der seitlichen Borde auf den gewünschten Wert zurückbringen.f) depending on the sign and the size of AB , measures known per se are taken to bring the thickness of the side rims back to the desired value.

Ein unter a) genannter Arbeitsgang kann eine Normalbedienung der Zelle, eine Anodeneffektbedienung der Zelle, das Anodenwechseln oder das Schöpfen der Zelle bedeuten. Ein solcher Arbeitsgang kann bis zu 60 Minuten nach seiner Beendigung den ohmschen Zellenwiderstand beeinflussen. Für die Praxis genügt es, nach Beendigung eines solchen Arbeitsganges eine halbe Stunde zu warten, bevor der ohmsche Zellenwiderstand bestimmt wird.A working step mentioned under a) can be a normal operation of the cell, an anode effect operation the cell, changing the anode or scooping up the cell. Such an operation can take up to Influence the ohmic cell resistance 60 minutes after its termination. In practice it is sufficient after completion of such an operation to wait half an hour before the ohmic cell resistance is determined.

Die unter a) genannten regelmäßigen Zeitabstände können z. B. zwischen 2 Sekunden und 5 Minuten liegen. In der Praxis haben sich regelmäßige Zeitabstände von 10 Sekunden bis 1 Minute als vorteilhaft erwiesen.The regular time intervals mentioned under a) can be e.g. B. be between 2 seconds and 5 minutes. In practice, regular intervals of 10 seconds to 1 minute have proven to be advantageous.

Die unter a) genannte bestimmte Zeitperiode kann zwischen 1 Minute und 1 Stunde liegen; in der Praxis werden vorteilhafterweise 10 Minuten gewählt.The specific time period mentioned under a) can be between 1 minute and 1 hour; in practice 10 minutes are advantageously chosen.

Im folgenden wird eine vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben:An advantageous embodiment of the method according to the invention is described below:

Von einem Computer werden in regelmäßigen Zeitabständen, während welcher kein Anodeneffekt und kein Arbeitsgang in der Zelle stattfinden oder den ohmschen Zellenwiderstand beeinflussen, z. B. alle 10 bisFrom a computer at regular time intervals, during which no anode effect and no operation takes place in the cell or affect the ohmic cell resistance, e.g. B. every 10 to

'f'f

60 Sekunden, die Zellenspannung U und der Gleichstrom / abgetastet und daraus der momentane Zellenwiderstand nach der Gleichung berechnet:60 seconds, the cell voltage U and the direct current / sampled and from this the instantaneous cell resistance is calculated according to the equation:

U - 1,65 U - 1.65

Ris, ist der momentane ohmsche Widerstand in Ohm, U die momentane Zellenspannung in Volt, 1,65 die Gegen-EMK. in Volt und / die Zellenstromstärke in Ampere. Ris is the instantaneous ohmic resistance in ohms, U is the instantaneous cell voltage in volts, 1.65 is the back EMF. in volts and / the cell current in amperes.

Die vom Computer errechneten Werte für R_is, werden über eine bestimmte Zeitperiode, z. B. über 10 bis 15 Minuten, geglättet und in regelmäßigen Zeitintervallen, z.B. alle !0 bis 15 Minuten, mit dem Grundwiderstand R₀ der Zelle verglichen. Stellt der Computer Differenzen AR zwischen dem geglätteten Wert und R₀ fest und überschreitet diese Differenz einen im voraus in den Computer eingegebenen und in diesem gespeicherten Grenzwert von z. B. 0,5 ui2, so wird vom Computer ein Befehl herausgegeben, nach welchem der Anodenbalken gehoben oder gesenkt wird, bis der Grundwiderstand der Zelle erreicht ist. The values for R _is calculated by the computer are stored over a certain period of time, e.g. B. over 10 to 15 minutes, smoothed and at regular time intervals, for example every! 0 to 15 minutes, compared with the basic resistance R _{0 of} the cell. If the computer determines differences AR between the smoothed value and R ₀ and this difference exceeds a limit value of z. B. 0.5 ui2, a command is issued by the computer according to which the anode bar is raised or lowered until the basic resistance of the cell is reached.

Auf diese Weise hat man die optimale Interpolardistanz der Zelle eingestellt.In this way the optimal interpolar distance of the cell has been set.

Anschließend wird zum ersten Mal die Position des Anodenbalkens mit Hilfe eines am Anodenbalken angebrachten Weggebers, z. B. mit Hilfe eines Potentiometers, vom Computer eingelesen und im Computer gespeichert.Then the position of the anode bar is determined for the first time with the help of an on the anode bar attached encoder, z. B. with the help of a potentiometer, read from the computer and in the computer saved.

Nach höchstens einem Tag wird der gesamte Vorgang zum Einstellen des Grundwiderstandes wiederholt.After a day at most, the entire process of setting the basic resistance is complete repeated.

Anschließend wird zum zweiten Mal die Position des Anodenbalkens eingelesen und im Computer gespeichert. The position of the anode bar is then read in for the second time and saved in the computer.

Aus den das erste und das zweite Mal festgestellten Anodenbalkenpositionen wird die Differenz AB gebildet. The difference AB is formed from the anode bar positions determined the first and the second time.

Wird zwischen der ersten und der zweiten Feststellung der Position des Anodenbalkens Metall geschöpft, muß die Höhe des abgeschöpften Metalls von der ermittelten Differenz AB abgezogen werden. Wird zwischen den beiden Feststellungen Metall der Zelle zugegeben, muß die Höhe des zugegebenen Metalls zu der ermittelten Differenz A B addiert werden.If metal is scooped between the first and the second determination of the position of the anode bar, the height of the scooped metal must be subtracted from the determined difference AB. If metal is added to the cell between the two determinations, the amount of metal added must be added to the determined difference AB .

Ist die Differenz AB=O, wird daraus geschlossen, daß sich zwischen den beiden Feststellungen der Position des Anodenbalkens die Dicke der seitlichen Borde nicht verändert hat. Folglich sind in diesem Falle keine 5c Maßnahmen zi-r Änderung der Dicke der seitlichen Borde zu ergreifen.If the difference AB = 0, it is concluded that the thickness of the lateral rims has not changed between the two determinations of the position of the anode bar. Consequently, in this case no measures need to be taken to change the thickness of the side rims.

1st die Differenz A B positiv, z.B. AB = +10 mm, wird auf eine Erhöhung der Dicke der seitlichen Borde geschlossen.If the difference AB is positive, for example AB = + 10 mm, an increase in the thickness of the side rims is concluded.

Ist die Differenz negativ, z. B. AB = -10 mm, wird auf eine Verringerung der Dicke der seitlichen Borde geschlossen.If the difference is negative, e.g. B. AB = -10 mm, it is concluded that the thickness of the side boards is reduced.

Wird für AB ein von 0 abweichender Wert nach dem erfindungsgemäßen Verfahren festgestellt, müssen eine oder mehrere Maßnahmen ergriffen werden, um die Dicke der seitlichen Borde auf den gewünschten Wert zurückzubringen. Die wichtigsten Maßnahmen hierfür, die den Fachleuten an sich bekannt sind, sind die folgenden:If a value deviating from 0 is determined for AB according to the method according to the invention, one or more measures must be taken to bring the thickness of the side rims back to the desired value. The most important measures for this, which are known per se to those skilled in the art, are the following:

1. Änderung der der Zelle zugeführten elektrischen Leistung durch Änderung der Interpolardistanz imH damit des Grundwiderstandes bei konstanter Zellenstromstärke. Wird die zugeführte elektrische Leistung erhöht, verringert sich die Dicke der seitlichen Borde, oder umgekehrt1. Change in the electrical power supplied to the cell by changing the interpolar distance imH and thus the basic resistance at constant cell current strength. If the supplied electrical power is increased, the thickness of the side rims is reduced, or vice versa

2. Änderung der der Zelle zugeführten elektrischen Leistung durch Änderung der Stromstärke in der Zelle ohne Änderung der Interpolardistanz. Eine Erhöhung der Stromstärke verursacht eine Verringerung der seitlichen Borde, oder umgekehrt.2. Changing the electrical power supplied to the cell by changing the current intensity in the cell without changing the interpolar distance. An increase in the amperage causes a decrease in the side rims, or vice versa.

3. Änderung der aus der Zelle abgeführten Wärmeverluste durch Änderung der Höhe des Metallstandes. Eine Senkung des Metallstandes verursacht eine Verringerung der Dicke der seitlichen Borde, oder umgekehrt3. Change in the heat losses removed from the cell by changing the height of the metal level. Lowering the metal level causes the thickness of the side shelves to decrease, or the other way around

4. Änderung der aus der Zelle abgeführten Wärmeverluste durch Änderung der thermischen Isolation, am einfachsten durch Änderung der Höhe der Aluminiumoxidschicht auf der über dem Elektrolyten erstarrten Kruste und/oder auf den Anoden. Eine Erhöhung der Aluminiumoxidschicht verringert die Wärmeverluste der Zelle und verursacht dadurch eine Verringerung der Dicke der seitlichen Borde, und umgekehrt.4. Change in the heat losses removed from the cell by changing the thermal insulation, The easiest way to do this is to change the height of the aluminum oxide layer on top of the electrolyte solidified crust and / or on the anodes. An increase in the aluminum oxide layer decreases the heat loss of the cell, thereby causing a reduction in the thickness of the lateral Borde, and vice versa.

5. Änderung der aus der Zelle abgeführten Wärmeverluste durch Änderung der Häufigkeit der Zellenbedienungen. Eine Verringerung der Häufigkeit der Zellenbedienungen führt zu einer Verringerung der Wärmeverluste und verursacht dadurch eine Verringerung der Dicke der seitlichen Borde, und umgekehrt.5. Changing the heat losses removed from the cell by changing the frequency of the Cell controls. A decrease in the frequency of cell operations leads to a decrease the heat losses and thereby causes a reduction in the thickness of the side shelves, and vice versa.

6. Änderung der Elektrolytzusammensetzung. Hier spielen eine Rolle z. B. AlF₃, LiF, CaF₂, MgF₂, NaCl usw.6. Change in electrolyte composition. Here play a role z. B. AlF ₃ , LiF, CaF ₂ , MgF ₂ , NaCl etc.

Mehrere der vorstehend beschriebenen Maßnahmen können auch in Kombination zur Anwendung kommen.Several of the measures described above can also be used in combination.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß störende Änderungen der Dicke der seitlichen Borde vermieden werden können. Dadurch wird ein gleichmäßiger Zellengang erzielt, der zur Erhöhung der Stromausbeute und zur Verringerung des spezifischen Energieverbrauches führt.The advantage of the method according to the invention is that disturbing changes in the thickness of the side shelves can be avoided. This results in an even cell path that leads to the Increases the power yield and leads to a reduction in the specific energy consumption.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beispielsweise noch näher erläutert.The invention is explained in greater detail, for example, with reference to the drawing.

Für die Gewinnung von Aluminium durch Elektrolyse von Aluminiumoxid wird dieses in einer Fluoridschmelze gelöst, die zum größten Teil aus Kryolith Na3AlF besteht. Diese Schmelze ist in einer Zelle enthalten, deren Innenwandungen aus amorphem Kohlenstoff bestehen. In die Schmelze tauchen von oben Anoden aus amorphem Kohlenstoff ein. Das kathodisch abgeschiedene Aluminium sammelt sich in flüssigem Zustand unter der Fluoridschmelze auf dem Boden der Zelle. An den Anoden entsteht durch die elektrolytische Zersetzung des Aluminiumoxids Sauerstoff, der sich mit dem Kohlenstoff der Anoden zu CO und CO₂ verbindet. Die Elektrolyse findet in einem Temperaturbereich von etwa 940 bis 975⁰C statt.For the production of aluminum by electrolysis of aluminum oxide, this is dissolved in a fluoride melt, which for the most part consists of cryolite Na3AlF. This melt is contained in a cell, the inner walls of which are made of amorphous carbon. Anodes made of amorphous carbon are immersed in the melt from above. The cathodically deposited aluminum collects in a liquid state under the fluoride melt on the bottom of the cell. At the anodes, the electrolytic decomposition of the aluminum oxide creates oxygen, which combines _{with the carbon of the anodes to form CO and CO 2.} The electrolysis takes place in a temperature range of approximately 940 to 975 ^° C.

Das Prinzip einer Aluminium-Elektrolysezelle mit vorgebrannten Anoden geht aus der Figur hervor, die einen schematischen Vertikalschnitt in Längsrichtung durch einen Teil einer Elektrolysezelle zeigt. Die Stahlwanne 12, die mit einer thermischen Isolation 13 aus hitzebeständigem, wärmedämmendem Material 13, z. B. Chamotte, und mit Kohlenstoff 11 ausgekleidet ist, enthält die Fluoridschmelze 10 (den Elektrolyten). Das kathodisch abgeschiedene Aluminium 14 liegt auf dem Kohleboden 15 der Zelle. Die Oberfläche 16 des flüssigen Aluminiums stellt die Kathode dar. In die Kohlenstoffauskleidung 11 sind (hier quer zur Längs-The principle of an aluminum electrolysis cell with pre-burnt anodes can be seen in the figure which shows a schematic vertical section in the longitudinal direction through part of an electrolytic cell. the Steel tub 12, which is provided with thermal insulation 13 made of heat-resistant, heat-insulating material 13, z. B. Chamotte, and lined with carbon 11, contains the fluoride melt 10 (the electrolyte). The cathodically deposited aluminum 14 lies on the Carbon bottom 15 of the cell. The surface 16 of the liquid aluminum represents the cathode Carbon lining 11 are (here transversely to the longitudinal

richtung der Zelle) eisernde Kathodenbarren 17 eingelassen, die den elektrischen Gleichstrom aus der Kohlenstoff auskleidung 11 der Zelle seitlich nach außen führen. In die Fluoridschmelze 10 tauchen von oben Anoden 18 aus amorphem Kohlenstoff ein, die den Gleichstrom dem Elektrolyten zuführen. Sie sind über Stromleiterstangen 19 und durch Schlösser 20 mit dem Anodenbalken 21 fest verbunden. Der Anodenbalken kann aus einer oder mehreren Stromschienen bestehen.direction of the cell) iron cathode bars 17 inserted, which the electrical direct current from the Lead the carbon lining 11 of the cell laterally to the outside. Dip into the fluoride melt 10 from above Anodes 18 made of amorphous carbon, which supply the direct current to the electrolyte. You are over Conductor rods 19 and firmly connected to the anode bar 21 by locks 20. The anode bar can consist of one or more busbars.

Der Strom fließt von den Kathodenbarren 17 der einen Zelle zum Anodenbalken 21 der folgenden Zelle über konventionelle, nicht gezeichnete Stromschienen. Vom Anodenbalken 21 fließt er über die Stromleiterstangen 19, die Anoden 18, den Elektrolyten 10, das flüssige Aluminium 14 und die Kohlenstoffauskleidung 11 zu den Kathodenbarren 17. Der Elektrolyt 10 ist mit einer Kruste 22 aus erstarrter Schmelze und einer darüber befindlichen Aluminiumoxidschicht 23 bedeckt. Zwischen dem Elektrolyten 10 und der erstarrten Kruste 22 entstehen im Betrieb Hohlräume 25. An den Seitenwänden der Kohlenstoffauskleidung 11 bildet sich ebenfalls eine Kruste aus erstarrtem Elektrolyt in Gestalt der seitlichen Borde 24. Die Dicke der Borde 24 ist mitbestimmend für die horizontale Ausdehnung des Bades aus dem flüssigen Aluminium 14 und dem Elektrolyten 10. Bei steigender Temperatur nimmt die Dicke der Borde 24 im allgemeinen ab, bei fallender Temperatur im allgemeinen zu.The current flows from the cathode bar 17 of one cell to the anode bar 21 of the following cell via conventional, not shown busbars. From the anode bar 21 it flows over the conductor rods 19, the anodes 18, the electrolyte 10, the liquid aluminum 14 and the carbon lining 11 to the cathode bar 17. The electrolyte 10 is with a crust 22 of solidified melt and an aluminum oxide layer 23 above it. Between the electrolyte 10 and the solidified crust 22, cavities 25 arise during operation A crust of solidified electrolyte is also formed in the side walls of the carbon lining 11 Shape of the lateral shelves 24. The thickness of the shelves 24 is a determining factor in the horizontal extension of the Bath of the liquid aluminum 14 and the electrolyte 10. As the temperature rises, the The thickness of the rims 24 generally decreases, and generally increases as the temperature falls.

Der mittlere Abstand c/der Anodenunterseiten 26 zur oberen Fläche 16 des flüssigen Aluminiums, der auch Interpolardistanz genannt wird, läßt sich durch Heben oder Senken des Anodenbalkens 21 mit Hilfe der Hubwerke 27 verändern, die auf Säulen 28 montiert sind. Dies wirkt sich auf alle Anoden aus. Jede Anode jedoch kann einzeln durch Heben oder Senken einreguliert werden, indem das betreffende Schloss 20 geöffnet, die Stromleiterstange 19 relativ zum Anodenbalken 21 verschoben und anschließend das Schloß 20 wieder angezogen wird. Infolge des Angriffs durch den bei der Elektrolyse in Freiheit gesetzten Sauerstoff verbrauchen sich die Anoden an ihrer Unterseite kontinuierlich um ca. 1,5 bis 2 cm pro Tag (Anodenabbrand) je nach Zellentyp, und gleichzeitig steigt die Höhe des flüssigen Aluminiums 14 um etwa denselben Betrag infolge des Abscheidens von Aluminium an der Kathode.The mean distance c / the anode bottoms 26 to upper surface 16 of the liquid aluminum, which is also called the interpolar distance, can be lifted or lowering the anode bar 21 with the aid of the hoists 27 mounted on pillars 28 are. This affects all anodes. However, each anode can be individually raised or lowered be regulated by opening the lock 20 in question, the conductor rod 19 relative to the anode bar 21 moved and then the lock 20 is tightened again. As a result of the attack by the The oxygen released during electrolysis is used up on the underside of the anodes continuously by approx. 1.5 to 2 cm per day (anode burn-up) depending on the cell type, and at the same time the Height of the liquid aluminum 14 by approximately the same amount as a result of the deposition of aluminum on the Cathode.

Wenn eine Anode verbraucht ist, muß sie gegen eine neue ausgewechselt werden. Die Zelle wird in der Praxis so geführt, daß einige Tage nach Inbetriebnahme die Anoden der Zelle nicht mehr den gleichen Abbrandgrad aufweisen und daher nach Abnützung über mehrere Wochen verteilt ausgewechselt werden müssen. Aus diesem Grunde arbeiten in einer Zelle Anoden verschiedenen Einsatzalters zusammen, was aus der Figur hervorgehtWhen an anode is used up, it must be replaced with a new one. The cell is in practice Managed in such a way that a few days after commissioning the anodes of the cell no longer have the same degree of burn-off and therefore have to be replaced over several weeks after they have been worn out. the end For this reason, anodes of different ages work together in one cell, resulting in the Figure emerges

Die Horizontalfläche, weiche die Gesamtheit der Anodenunterseiten einer Zelle einnimmt, wird Anodentisch genanntThe horizontal surface, which takes up the entirety of the anode undersides of a cell, becomes the anode table called

Das Prinzip einer Aluminium-Elektrolysezelle mit selbstbrennender Anode ist das gleiche wie dasjenige einer Aluminium-Elektrolysezelle mit vorgebrannten AnodeaThe principle of an aluminum electrolytic cell with a self-burning anode is the same as that an aluminum electrolysis cell with pre-burned anodea

Anstelle von vorgebrannten Anoden werden Anoden verwendet, die aus grüner Elektrodenmasse in einem Stahlmantel während des Elektrolysebetriebes durch die Zellenwärme kontinuierlich gebrannt werden. Der Gleichstrom wird durch seitliche Stahlbolzen oder von oben durch vertikale Stahlbolzen zugeführt Diese Anoden werden durch Einschütten von grüner Elektrodenmasse in den Stahlmantel nach Bedarf ergänzt.Instead of pre-fired anodes, anodes are used that are made of green electrode material in one Steel jacket can be continuously burned by the cell heat during the electrolysis operation. Of the Direct current is supplied through steel bolts on the side or from above through vertical steel bolts Anodes are supplemented by pouring green electrode material into the steel jacket as required.

Durch Einschlagen der oberen Elektrolytkruste 22 (der verkrusteten Badoberfläche) wird das darüber befindliche Aluminiumoxid 23 in den Elektrolyten 10 gebracht. Diese Operation wird Zellenbedienung genannt. Im Laufe der Elektrolyse verarmt der Elektrolyt an Aluminiumoxid. Bei einer unteren Konzentration von beispielsweise 1 bis 2,5% Aluminiumoxid im Elektrolyten kommt es zum Anodeneffekt, der sich in einer plötzlichen Spannungserhöhung von normal 4 bis 4,5 V zum Beispiel auf 20 V und darüber auswirkt. Spätestens dann muß die Kruste eingeschlagen werden und die AI2O3- Konzentration durch Zugabe von neuem Aluminiumoxid angehoben werden.By hammering in the upper electrolyte crust 22 (the encrusted bath surface) this is done over it placed aluminum oxide 23 in the electrolyte 10. This operation becomes cell service called. In the course of electrolysis, the electrolyte becomes depleted in aluminum oxide. At a lower one Concentration of for example 1 to 2.5% aluminum oxide in the electrolyte there is an anode effect, which results in a sudden increase in voltage of normal 4 to 4.5 V, for example, affects 20 V and above. At this point at the latest, the crust must be smashed in and the AI2O3 concentration can be increased by adding new aluminum oxide.

Die Zelle wird im normalen Betrieb periodisch bedient, auch wenn kein Anodeneffekt auftritt. Diese Zellenbedienung wird im nachfolgenden als »normale Zellenbedienung« bezeichnet. Sie findet;:. B. jede 2. bisThe cell is operated periodically during normal operation, even if there is no anode effect. These Cell operation is referred to below as "normal cell operation". She finds;:. B. every 2nd to

6. Stunde statt. Außerdem muß bei jedem Anodeneffekt, wie oben ausgeführt, die Badkruste eingeschlagen, und die A^Oi-Konzentration durch Zugabe von neuem Al₂O₃ angehoben werden, was einer Zellenbedienung entspricht. Der Anodeneffekt ist daher im Betrieb stets mit einer Zellenbedienung verbunden, die man im Gegensatz zur normalen Zellenbedienung als »Anodeneffektbedienung« bezeichnen kann.6th hour instead. In addition, with every anode effect, as explained above, the bath crust must be broken in and the A ^ Oi concentration increased by adding new Al ₂ O ₃ , which corresponds to cell operation. During operation, the anode effect is therefore always associated with cell operation, which, in contrast to normal cell operation, can be described as "anode effect operation".

Das elektrolytisch erzeugte Aluminium 14, das sich auf dem Kohleboden 15 der Zelle sammelt, wird im allgemeinen einmal täglich aus der Zelle herausgenommen, z. B. durch konventionelle Saugvorrichiungen. Hierbei wird üblicherweise die Höhe des flüssigen Aluminiums 14 auf einen für jeden Zellentyp optimalen Wert zurückgeführt. Dieser Wert entspricht dem Soll-Metallstand. Die Metallentnahme wird auch Schöpfen genannt.The electrolytically generated aluminum 14, which collects on the carbon bottom 15 of the cell, is in the generally taken out of the cell once a day, e.g. B. by conventional Saugvorrichiungen. Here, the height of the liquid aluminum 14 is usually optimal for each cell type Value returned. This value corresponds to the target metal level. Metal extraction is also scooping called.

Ein charaktristischer Wen beim Betrieb einer Zelle ist ihre elektrische Grundspannung. Diese wird für jede Zelle unter Berücksichtigung ihres Alters, des ZustandesA characteristic factor in the operation of a cell is its basic electrical voltage. This will be for everyone Cell taking into account its age and condition

der Kohlenstoffauskleidung 11, der Zusammensetzung des Schmelzfiußelektrolyten 10 sowie der Zellenstromstärke und -dichte festgelegt. Für die Festlegung der Grundspannung wird außerdem die horizontale Ausdehnung der Kathodenoberfläche 16 berücksichtigt, diethe carbon lining 11, the composition of the fusible electrolyte 10 and the cell current and density. The horizontal expansion is also used to determine the basic stress of the cathode surface 16 takes into account the

durch die Dicke der seitlichen Borde 24 beeinflußt wird. Aus der Grundspannung läßt sich der Grundwiderstand der Zelle nach folgender Gleichung errechnen'is influenced by the thickness of the side rims 24. The basic resistance can be derived from the basic voltage calculate the cell according to the following equation '

R₀ =R ₀ =

Ifc - 1,65Ifc - 1.65

- Ω - Ω

Ro ist der ohmsche Grundwiderstand in Ohm, U₀ die Grundspannung in Volt, 1,65 die Gegen-EMK in Volt Ro is the ohmic base resistance in ohms, U _{0 is} the base voltage in volts, 1.65 is the back EMF in volts

und /die momentane Zellenstromstärke in Ampere.and / the current cell current in amperes.

Der richtige Wert der Grundspannung entspricht einer optimalen Interpolardistanz. Wird die Zelle so betrieben, daß die horizontale Ausdehnung der Kathodenoberfläche 16 unverändert bleibt, s.o gleicht derThe correct value of the basic voltage corresponds to an optimal interpolar distance. Will the cell like this operated that the horizontal extent of the cathode surface 16 remains unchanged, see above equals the

Anstieg der Höhe des flüssigen Aluminiums auf dem Kohleboden im allgemeinen dem Abbrand der Anoden an ihrer Unterseite. Die üblicherweise gewählte Dimension von Anoden und Kathoden ermöglichen das vorstehend beschriebene Verhalten. In diesem Fall werden sich die Traversenpositionen z.B. jeweils unmittelbar nach einem Schöpfvorgang und unmittelbar vor dem darauf folgenden Schöpfvorgang voneinander nicht unterscheiden. In der Praxis ist die tatsächlicheIncrease in the level of liquid aluminum on the carbon floor in general with the burn-up of the anodes at their bottom. The usually chosen dimensions of anodes and cathodes make this possible behavior described above. In this case the traverse positions will be e.g. immediately after a scooping process and immediately before the following scooping process from each other do not distinguish. In practice it is the real one

Interpolardistanz zeitweise, ζ. B. zwischen zwei Schöpfvorgängen, größer oder kleiner als die optimale Interpolardistanz. Die Abweichungen werden im wesentlichen verursacht durch unregelmäßigen Anstieg der Höhe des flüssigen Aluminiums auf dem Kohleboden infolge der Änderung der horizontalen Ausdehnung der Kathodenoberfläche 16 durch Änderung der Dicke der seitlichen Borde 24 und/oder durch unregelmäßiges Abbrennen der Anodenunterseiten. Vergleicht man in diesem Fall die Anodenbalkenposition z. B. unmittelbar nach einem Schöpfvorgang mit derjenigen unmittelbarInterpolar distance at times, ζ. B. between two scooping processes, greater or less than the optimal interpolar distance. The deviations are shown in mainly caused by an irregular increase in the level of liquid aluminum on the coal floor as a result of the change in the horizontal extent of the cathode surface 16 by changing the thickness the side rims 24 and / or by irregular burning of the anode undersides. If you compare in in this case the anode beam position z. B. immediately after a scooping process with that immediately

vor dem darauf folgenden Schöpfvorgang, stellt man Differenzen fest.before the subsequent scooping process, one discovers differences.

Da, kurzfristig gesehen, z. B. zwischen zwei Schöpfvorgängen, der Anodenabbrand als regelmäßig betrachtet werden kann und kleinere Unregelmäßigkeiten des Anodenabbrandes nicht berücksichtigt zu werden braucht, wird erfindungsgemäß aus Änderungen der Anodenbalkenposition auf eine Änderung der Dicke der seitlichen Borde geschlossen, und daraufhin durch ar sich bekannte Maßnahmen die Dicke der seitlicher Borde auf den gewünschten Wert zurückgebracht.There, in the short term, z. B. between two scooping processes, the anode burn-up is considered regular can be and minor irregularities of the anode burn not to be taken into account needs, according to the invention from changes in the anode bar position to a change in the thickness of the side shelves closed, and then the thickness of the side by means of known measures Shelves returned to the desired value.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

609 551609 551

Claims

Patent claims:

1. Method of controlling the thickness of the side rims in a cell for the extraction of Aluminum is characterized by the electrolysis of aluminum oxide dissolved in a fluoride melt by the following measures:

a) At regular time intervals, during which no anode effect and no operation take place in the cell or affect the ohmic cell resistance, the instantaneous ohmic cell resistance is calculated, the instantaneous values smoothed over a certain period of time and the difference AR between this smoothed cell resistance and one for each cell determined basic resistance calculated;

b) as soon as the difference AR exceeds a limit value predetermined for each cell, the anode bar (21) is raised or lowered and the actual ohmic resistance is thereby adapted to the basic ohmic resistance;

c) then the position of the anode bar is determined with the aid of a displacement transducer and saved;

d) after a maximum of one day, the measures according to a), b) and c) are repeated;

e) from the anode bar positions, which are determined according to c) and d), the difference AB is formed, changes in the anode bar positions due to scooping processes or metal additions being taken into account;

f) depending on the sign and the size of AB , measures known per se are taken to bring the thickness of the side rims back to the desired value.

2. The method according to claim 1, characterized in that in order to change the thickness of the side boards the interpolar distance changes with constant cell current strength.

3. The method according to claim 1, characterized in that in order to change the thickness of the side boards the current in the cell changes without changing the interpolar distance.

4. The method according to any one of claims I to 3, characterized in that for the purpose of change the thickness of the side shelves changes the height of the metal stand.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that one for the purpose of change the thickness of the side rims is the height of the aluminum oxide layer on the solidified crust changes over the electrolyte and / or on the anodes.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that for the purpose of change the thickness of the side shelves changes the frequency with which the cell is operated.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that one for the purpose of change the thickness of the side rims changes the electrolyte composition.