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Verfahren zum Schützen der Kohleelektroden von elektrischen Öfen Es
sind schon verschiedene Verfahren zum Schützen der Kohleelektroden von elektrischen
Ofen vorgeschlagen öder angewandt worden. Insbesondere sind Verfahren bekannt, nach
welchen man die Kohleelektroden mit einem elektrolytisch aufgebrachten Bor- ()der
Siliciumüberzug versieht, mit einem Gemenge aus Metalloxyden und Wasserglas überzieht
()der durch Aufspritzen einer feuerfesten Masse schützt. Man hat auch vorgeschlagen,
die Kohleelektroden mit Phosphorsäure zu tränken oder zu bestreichen; dieses letztere
Verfahren ist in der Wirkung beschränkt, weil die Phosphorsäure leicht verdampft.
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Die Erfindung bezieht sich nun auf ein Verfahren, nach welchem die
Elektroden durch Tränkung in einer Lösung folgender Zusammensetzung gegen Abbrand
widerstandsfähig gemacht werden:
Das Alkaliborat kann durch Ammoniumborat und das Ammonphosphät'durch
Alkaliphosphat in solcher Menge ersetzt werden, daß sich durch doppelte Umsetzung
eine der im vorstehenden angegebenen Zusammensetzungen einstellt: Die Elektroden
werden mit Hilfe dieser Lösung getränkt und hierauf getrocknet.
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Da die Salze, welche in der Imprägnierlösung enthalten sind, hygroskopisch
sind, ist es ratsam; die Tränkung und Trocknung erst kurz vor dem Einsetzen der
Elektroden in den Ofen vorzunehmen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist anwendbar sowohl auf Elektroden,
die aus amorphem Kohlenstoff bestehen, wie auch auf Graphitelektroden. Es hat sich
als wirksamer gezeigt als die bekannten Verfahren.
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Es hat sich außer der Anwendung für die Elektroden, die in den Ofen
zur Herstellung des Aluminiums gebraucht werden, als besonders wertvoll zum Schützen
der negativen Elektroden von Aluminiumraffinationsöfen erwiesen, die nach dem Dreischichtenverfahren
arbeiten, wie es im schweizerischen Patent 188 371 beschrieben ist.
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Üblicherweise werden für die negative Stromzuführung bei der Dreischichtenaluminiumraffinationselektrolyse
Graphitelektroden benutzt, die mit der oberen Schicht, d. h. mit der abgeschiedenen
Schicht aus raffiniertem Aluminium, in innmittelbarer leitender Verbindung stehen.
Im Gegensatz zu den bei den üblichen Aluminiumelektrolyseöfen als Anoden dienenden
Elektroden nehmen diese Elektroden am Raffinationsvc rgang chemisch nicht teil.
Bekanntlich dienen die Anoden bei der elektrolytischen Herstellung von Aluminium
im Schmelzfluß nicht nur als Stromzuleitungen; sie nehmen vielmehr chemisch an der
Reaktion teil, indem sich ihr Kohlenstoff mit dem entwickelten Sauerstoff verbindet.
Da an den kathodischc#n Stromzuführungselektroden bei der Aluminiumraffination kein
solcher Vorgang stattfindet, werden diese theoretisch nicht verbraucht. An den nicht
in das flüssige :Metall eintauchenden Stellen der Elektroden tritt in der Praxis,
hauptsächlich in der Nä lte des Metallspiegels, infolge der Einwirkung des Luftsauerstoffs,
trotzdem ein Verlust auf, dessen Größe von der angewandten Betriebstemperatur und
von der Güte der Elektrodenmasse abhängt. Arbeitet man z. B. mit hochreinen Graphitelektreden
bei 74o° Badtemperatur, so liegt dieser Verlust in der Größ2n-Ordnung von io bis
15 g,/kg raffinierten Aluminiums. ; Bei billigeren, weniger guten Elektrodenmassen
ist der Verlust größer.
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Es sind verschiedene Verfahren zum Schutze der GraphitelektrcAen bekannt,
die bei der üblichen Alurniriiunielektrol@-se als Anoden dienen. So sind beispielsweise
auch hier Schutzanstriche auf der G:unrlta@;c von Phosphorsäure oder Wasserglas
vorgeschlagen worden. Diese Schutzanstriche haben sich aber bei der Altiminiumraffination
nach dtni Dreischi_-litenN-rfaliren als unwirksam Ode: sogar schädlich c:wiesün.
Nach ciAeni andeiea @c.f@:hren werden die G:aphitclektr@;deu niiiL ini id # >tcns
_l rnm dicken Mänteln aus R°inaluniinium ve-s:2lien, welche die Elektrc,d=_i ari
ihrem oberen Teil p_aktisch luftdicht umschlicßm. Entweder we:deen die Elekt:cd°n
mit einem Aluminiummantel umgossen oder mit einem in der Wärme aufgeschrumpften
Rohr aus reinstem Aluminium versehen. Dieses Verfahren hat sich bewährt; der Elektrodenabbrand
konnte in nennenswerter Weise herabgesetzt werden. Dennoch wurde nach einem noch
wirksameren Schutz geforscht. Die Anstrengungen führten zum Ergebnis, daß die negativen
Graphitelektroden von Aluminiumraffinationsöfen, die nach dem Dreischichtenverfahren
arbeiten, durch das erfindungsgemäße Verfahren noch besser geschützt werden können
als durch die Ummantelung aus Aluminium.
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Bei der Aluminiumraffinationselektrolyse nach dem Dreischichtenverfahren
hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Tränkung von Zeit zu Zeit, z. B. alle 3
Wochen, zu wiederholen. Es ist zu empfehlen, die neue Tränkung dann vorzunehmen,
wenn eine Elektrode bis zu einer Entfernung von 2 bis 3 cm vom Metallspiegel weich
geworden ist. Gegebenenfalls ist das unterste Stück der Elektrode vor der Neutränkung
abzusägen, und zwar wenn ein Abzundern dennoch eingetreten ist und der leitende
Querschnitt am unteren Teil der Elektrode etwa um die Hälfte oder mehr verringert
ist. Die weiche Schicht wird nach der Tränkung und Trocknung wieder hart.
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Für die zweite und die nachfolgenden Tränkungen wird bedeutend weniger
Imprägnierungslösung benötigt als bei der ersten Tränkung, und zwar im allgemeinen
ungefähr nur der zehnte Teil oder weniger.
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Auch zum Schutz von Lichtbogenelektroden, z. B. für Lichtbogenschmelzöfen,
kann das Verfahren gemäß der Erfindung mit vollem Erfolg angewandt werden. Zum Schmelzen
bzw. zur Herstellung von Stahl braucht man groß° Lichtboöenöfen mit G;aphitelektroden,
und der Schutz gegen Abbrand spielt dabei eine große Rolle, da auch liier der Elektrodenverbrauch
damit stark vermindert werden kann. Elektroden, die entsprechend dem beschriebenen
Verfahren behandelt sind, bewähren sich in solchen Ofen sehr gut.