DE809109C

DE809109C - Wanne zum Raffinieren von Aluminium

Info

Publication number: DE809109C
Application number: DEP22923D
Authority: DE
Inventors: Jean Grolee
Original assignee: Compagnie de Produits Chimiques et Electrometallurgiques Alais Froges et Camargue
Current assignee: Compagnie de Produits Chimiques et Electrometallurgiques Alais Froges et Camargue
Priority date: 1945-09-26
Filing date: 1948-11-28
Publication date: 1951-07-23
Also published as: CH257787A; FR947120A

Description

Die französischen Patente 759 588 und 832 528 beschreiben eine Bauart von Wannen zur Herstellung von raffiniertem Aluminium sowie die Kennzeichen des den Elektrolyten einer solchen Wanne bildenden Bades und ihre besonderen Betriebseigenschaften.

Diese Raffmierwanne mit drei übereinanderliegenden Schichten, nämlich die Anodenlegierung, der Elektrolyt und die Kathode aus raffiniertem Aluminium, ist besonders dadurch gekennzeichnet, daß der Strom der kathodischen Schicht aus raffiniertem Metall mit Hilfe von Graphitelektroden zugeführt wird. Die vorliegende Erfindung hat zum Zweck, diese ursprünglich vorgesehene Stromzuführungsart beträchtlich zu verbessern, und die Betriebsbedingungen einer solchen Wanne erheblich günstiger zu gestalten. Es ist ja allgemein bekannt, daß in einer Wanne zum Raffinieren von Aluminium mittels des Dreischichtverfahrens die elektrolytische Arbeit auf eine einfache Überführung von Aluminium von der Anode zur Kathode hinausläuft und daß unter diesen Bedingungen die der Wanne zugeführte Energie vorwiegend zur Kompensierung ihrer Wärmeverluste dient. Diese Energie ist nun einerseits durch die die Wanne durchfließende Stromstärke bedingt, welche ihre Leistung bestimmt, und andererseits durch die Höhe des Bades zwischen der Anodenlegierung und der Kathodenschicht aus raffiniertem Aluminium, welche die Spannung an den Klemmen der Wanne für eine gegebene Stromdichte bestimmt.

In den üblichen Wannen schwankt die je Tonne raffinierten Aluminiums verbrauchte Energie zwischen 24 000 und 30 000 kWh, wobei die Wanne mit einer Spannung zwischen 7 und 9 Volt arbeitet. Der Polabstand ist andererseits durch die Erfah-

rung auf 12 bis 15 cm festgelegt, um in der Kathodenschicht raffiniertes Aluminium mit einem Mindestgehalt von 99,99% zu erhalten.

Ferner hat die Rechnung erlaubt, festzustellen, daß 80% der Wärmeverluste einer solchen Wanne an ihrem Oberteil auftreten, während etwa 20% an den Seiten und am Boden auftreten. Um den Energieverbrauch einer Wanne zum Raffinieren von Aluminium zu verringern, muß man also gleichzeitig ihre Abmessungen vergrößern, d. h. ihre Stromdichte verkleinern und ihre Wärmeverluste auf einen Kleinstwert beschränken, insbesondere die Verluste durch ihre obere Fläche, welche die bedeutendsten sind. Zur Erzielung dieses Ergebnisses ist es jedoch unerläßlich, die kathodische Stromzuführung, welche bei den bisher üblichen Wannen durch Graphitelektroden gebildet wird, durch eine andere Stromzuführungsart zu ersetzen, welche die obere Fläche der Wanne voll-. 20 ständig freimacht und ihre vollkommene Wärmeisolierung durch ein Gewölbe mit bestimmter Form, bestimmten Abmessungen und bestimmtem Wärmeisolierungsvermögen gestattet.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Lösung des gestellten Problems, indem sie der kathodischen Metallschicht den Strom durch seitliche Stromzuführungen, sog. flüssige Kathoden, zuführt, welche durch einen Block aus raffiniertem Aluminium gebildet werden, der die Seitenwand des Tiegels durchdringt.

Die Zeichnungen stellen als Beispiel eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wanne zum Raffinieren von Aluminium dar.

Abb. ι ist ein lotrechter Längsschnitt einer solchen Wanne längs der Linie I-I der Abb. 2;

Abb. 2 ist ein Grundriß der Wanne;

Abb. 3 ist ein lotrechter Querschnitt längs der Linie III-III der Abb. 1;

Abb. 4 und 5 stellen einen Längsschnitt bzw. eine Seitenansicht der Wanne mit einem zur Inbetriebsetzung benutzten Kathodensystem dar.

Wie auf Abb. 1, 2 und 3 dargestellt, besteht die Wanne aus einem Metallkasten 1 mit einer inneren Verkleidung aus Isoliersteinen 2 und einer inneren Verkleidung des Tiegels aus Magnesiasteinen 3. Die anodische Stromzuführung zu der Wanne erfolgt durch Blöcke aus amorphem Kohlenstoff 4, in welche Stahlschienen eingelassen sind. Die Wanne enthält drei übereinanderliegende Schichten, nämlieh die Schicht der anodischen Legierung 5, die Elektrolytschicht 6, und die Oberflächenschicht aus raffiniertem Aluminium 7, welche die Kathode bildet. Der Deckel 8 der Wanne wird durch einen gußeisernen Rahmen und Profileisen gebildet und ist im Innern mit einer Schicht von leichten Wärmeisoliersteinen 9 ausgekleidet.

Die Stromzuführung zu der Schicht 7 des Kathodenmetalls erfolgt durch Blöcke 10 aus raffiniertem Aluminium (zwei in dem dargestellten Beispiel), deren jeder in einem an der einen Seite der Wanne angebrachten Außentopf enthalten ist; jeder dieser Blöcke ist nach dem Innern der Wanne durch einen Kanal 11 verlängert, der in dem Seitenteil der Wanne vorgesehen ist und ohne merklichen Spannungsabfall den Außentopf mit der die Kathode bildenden Schicht raffinierten Aluminiums 7 verbindet; in den Block 10 sind die Schienen 12 fest eingelassen, welche mit dem negativen Pol des Gleichstromgenerators verbunden sind.

Eine öffnung 17 ist in dem Gewölbe 8,9 der Wanne vorgesehen, um die Speisung und Entleerung der Wanne zu ermöglichen.

Es ist jedoch klar, daß eine solche Wanne nicht unter den normalen Bedingungen in Betrieb gesetzt werden kann, d. h. indem man in der Wanne selbst den nötigen Elektrolyten schmilzt, da zur Herstellung einer Verbindung zwischen der Anode und der Kathode die Elektrolytschicht mit einer Schicht raffinierten Aluminiums bedeckt sein muß, welche die Höhe der Kanäle 11 erreichen muß, welche die Verbindung zwischen der kathodischen Aluminiumschicht und dem als negative Stromzuführung dienenden Außentopf herstellen. Man benutzt daher für die Inbetriebsetzung eine Vorrichtung der auf Abb. 4 und 5 dargestellten Art.

Diese Vorrichtung, die derjenigen der bisher üblichen Wannen ähnlich ist, enthält Kathoden 14, welche mit Hilfe eines Kreuzstückes 15 aus Aluminium mit der negativen Stromzuführung 12 der Wanne verbunden sind, welches zeitweilig mittels des Verbindungsstückes 16 die normale negative Stromzuführung der Wanne kurzschließt. Sobald die Wanne in Betrieb gesetzt und der Elektrolyt von seiner normalen Schicht raffinierten Aluminiums bedeckt ist, entfernt man diese Anlaßvorrichtung, indem man das Verbindungsstück 16 abnimmt. Man stellt dann die normalen Betriebsbedingungen in der Wanne her und bedeckt sie mit ihrem Gewölbe 8, 9.

Claims

100 Patentansprüche:

1. Wanne zum Raffinieren von Aluminium nach dem Dreischichtenverfahren, gekennzeichnet durch seitliche Stromzuführungen zur Kathode, sog. flüssige Kathoden, welche ausschließlich durch raffiniertes Aluminium gebildet werden.

2. Wanne nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine oder mehrere an der Außenwand der Wanne angebrachte Töpfe zur Aufnahme des zur Stromzuführung dienenden Kathodenaluminiums, die durch Kanäle unterhalb der Metalloberfläche mit der Kathode verbunden sind.

3. Wanne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie von einem wärmeisolierenden Gewölbe überdeckt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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