DE390453C - Kathodenanordnung in OEfen fuer die Gewinnung von Aluminium durch schmelzfluessige Elektrolyse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Schmelzelektrolysieröfen für die Gewinnung von Aluminium und hat eine Kathodenanordnung zum Gegenstand, wodurch eine bessere Energieverwertung als bei den üblichen Öfen ermöglicht wird. Die in Aluminiumfabriken verwendeten öfen bestehen gewöhnlich aus einem schmiedeeisernen Gehäuse, das innen — sowohl an den Seiten wie am Boden — mit

ίο Kohlenelektroden oder Elektrodenmasse ausgefüttert ist.

Als stromableitender Körper ist in der Bodenausfütterung ,gewöhnlich entweder ein einzelner großer Eisenblock oder eine Anzahl Eisenstege angeordnet, die an der eisernen Ofenwandung angenietet sind, so daß das Ofengehäuse bei Verwendung von Stegen als stromabführender .Körper wirkt.

Bei den beiden angegehenen Anordnungen

und überhaupt bei den gewöhnlich benutzten Anordnungen für die Aluminiumelektrolyse besteht die Kathode aus Kohlenelektfoden oder Elektrodenmasse, und da der Boden aus leicht ersichtlichen Gründen Mindestdicke haben muß, erhält man beim Stromdurchgang einen konstanten Energieverlust, welcher für die verschiedenen Ofenkonstruktionen zwischen 10 bis 20 Prozent liegt. Dieser Energieverlust, der selbstverständlich in Wärme umgesetzt wird, ist auch aus dem Grunde unvorteilhaft, weil man, um die größtmögliche Stromausnutzung zu erzielen, die Bodenteile möglichst kalt halten will..

Durch die vorliegende Kathodenanordnung kann der genannte Energieverlust auf. ein Mindestmaß beschränkt werden.

Ein wesentliches kennzeichnendes Merkmal dieser Kathodenanordnung besteht darin, daß der im Boden des Ofens eingebettete stromableitende Körper aus Aluminium besteht und in guter elektrischer Verbindung mit dem im Boden der. Elektrolysiervorrichtung ausgefällten Metall steht. Der" stromableitende'Körper kann entweder in unmittelbarer Berührung mit dem ausgeschiedenen Metall im Ofen sein oder derselbe kann durch eine verhältnismäßig

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dünne Schicht von Elektrodenkohlen, Elektrodenmasse o. dgl. von dem Metall getrennt werden. Wenn der Stromableitungskörper durch eine Schicht von Elektrodenmasse o. dgl. von dem ausgeschiedenen Metall getrennt wird, werden gewöhnlich im Laufe des Betriebes Risse entstehen, die eine unmittelbare metallische Verbindung herstellen. Wenn der Stromableitungskörper aus Eisen besteht, ίο wird dies zur Verunreinigung des ausgeschiedenen Metalles mit Eisen führen. Eine solche Verunreinigung wird bei einer Anordnung gemäß der Erfindung nicht entstehen können; man kann deshalb die trennende Schicht ohne Gefahr ganz dünn machen.

Gewöhnlich wird man die trennende Schicht von Anfang an mit Aussparungen versehen, so daß metallische Berührung schon beim Inbetriebsetzen des Ofens vorhanden ist. Eine Ausführungsform der Erfindung ist auf der Zeichnung dargestellt.

In dem dargestellten Beispiel ist die Ausfütterung des Ofens mit 1 bezeichnet; 2 sind die Anoden, 3 der Stromableiter, 4 die Badschmelze und 5 das ausgefällte Metall im Boden des Ofens. Der Stromableiter wird von einer oder mehreren Schienen 3 gebildet, welche aus Aluminium bestehen. Durch einen oder mehrere Kanäle 6 steht der Stromableiter in unmittelbarer Verbindung mit dem Metall im Boden des Ofens. Der Stromableiter kann so nahe am Ofenboden angeordnet sein, daß sich der wesentliche Teil desselben nicht im geschmolzenen Zustand befindet, oder derselbe kann in größerer Entfernung vom Ofenboden angeordnet oder Kühlung unterworfen sein (z. B. Wasserkühlungsanordnungen), so daß er im ganzen oder zum größeren Teil im festen Zustande ist. Derjenige Teil des Stromableiters, welcher nicht schmilzt, kann aus einem anderen Material als Aluminium hergestellt sein.

Durch die beschriebene Kathodenanordnung werden alle bei den bekannten Anordnungen auftretenden Übergangswiderstände (zwischen ausgefälltem Metall und Kohlenausfütterung, zwischen Kohlenausfütterung und Gußeisenblock oder Eisenstege usw.) vermieden, und gleichzeitig wird es möglich, den Stromableitungskörper ganz aus Metall herzustellen, was ja ein viel besserer Stromableiter als Kohlenmasse ist.

In den achtziger Jahren, vor der Entstehung der Aluminiumindustrie, ist es von Richard Graetzel (Patent 26962) in Vorschlag gebracht worden, Erdalkalimetalle einschließlich Aluminium durch Elektrolyse in von außen erhitzten Schmelztiegelu aus Metall zu gewinnen. Für die Gewinnung des Aluminiums wollte Graetzel Gefäße aus Kupfer. Eisen oder Stahl verwenden oder auch solche aus Steingut oder Graphit, in welchen Kathodeneinsätze aus Metall, besonders Aluminium, über den Rand der Gefäße eingehängt wurden. Diese Einrichtungen haben in der Industrie aus naheliegenden Gründen keinen Eingang gefunden. Die Verwendung einer durch das Schmelzbad eingesetzten Kathode würde u. a. aus dem Grunde nicht möglich sein, weil bei der heutigen Aluminiumgewinnung die EIektrolysc bei Temperaturen über dem Schmelzpunkt des Aluminiums stattfindet, so daß die Kathodeneinsätze aus Aluminium sogleich schmelzen würden.

Bei vorliegender Erfindung handelt es sich nicht um von außen erhitzte .Schmelzgefäße, sondern um die gebräuchlichen Elektrolysieröfen, in welchen die erforderliche Temperatur durch den zwischen den Elektroden übergehenden elektrischen Strom aufrechterhalten wird, und es werden gemäß der Erfindung keine Metallkathoden von oben in den Schmelzraum eingesetzt, sondern es werden nur die in die Kohlenausfütterung des Ofenbodens eingebetteten Stromableitungskörper aus Aluminium hergestellt.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Kathodenanordnung an solchen für die Aluminiumgewinnung durch Schmelzelektrolyse bestimmten Öfen, deren Schmelzraum mit Kohlenausfütterung und im Boden eingelegtem Stromableitungskörper aus Metall ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Kohlenausfütterung des Ofenbodens eingebettete Stromableitungskörper ganz oder teilweise aus Aluminium besteht.

2. Kathodenanordnung gemäß Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromableitungskörper in metallischer Berührung mit dem im Ofen ausgeschiedenen Aluminium steht.

3. Kathodenanordnung gemäß Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bodenausfütterung des Ofens ein oder mehrere Körper aus Aluminium eingelegt wird, wobei gegebenenfalls in der oben auf dem metallischen Stromableitungskörper liegenden Fütterungsschicht Kanäle vorgesehen sind, durch welche das im Ofen ausgefällte Metall in metallischer Verbindung mit dem Stromableitungskörper steht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.