DE866098C

DE866098C - Anode equipment for electrolytic cells for aluminum production

Info

Publication number: DE866098C
Application number: DEE2390D
Authority: DE
Inventors: Luigi Manfredini
Original assignee: Elektrokemisk AS
Current assignee: Elektrokemisk AS
Priority date: 1943-02-16
Filing date: 1943-02-16
Publication date: 1953-02-05

Description

Anodenapparatur für elektrolytische Zellen zur Aluminiumherstellung In den zur Aluminiumerzeugung bestimmten elektrolytischen Zellen mit selbstbackenden Söderberganodenwird die etwa mit einer Aluminiumhülle überzogene Anode bekanntlich durch einen metallischen Schutzmantel geführt, welcher sich bis in die Nähe des in der Kathodenwanne befindlichen Elektrolytbades erstreckt, in welches die Anode hineingreift.Anode equipment for electrolytic cells for aluminum production In the electrolytic cells intended for aluminum production with self-baking Söderberganoden is known to be the anode coated with an aluminum shell guided through a metallic protective jacket, which extends up to the vicinity of the Electrolyte bath located in the cathode trough extends into which the anode reaching into it.

Der durch diesen Metallmantel bewirkte Schutz zeigt jedoch, abgesehen von einer in manchen Fällen erwiesenen Unzulänglichkeit, einige bedeutsame Nachteile für die Erzeugung. Die hohe Temperatur des Bades (etwa iooo°), in welches die Anode eintaucht, und welcher der Metallmantel ausgesetzt ist, verursacht nämlich eine allmähliche Verformung des Tantels, wodurch der Luftzutritt begünstigt wird und so an der Elektrode Oxydation und Abbrand hervorruft; es ist dann trotz der Nähe des Mantels am Bade praktisch nicht möglich, eine wenn auch nur teilweise Ausfressung am unteren Elektrodenumfang und damit eine erhebliche Verminderung seines Ouerschnittes zu vermeiden, infolge wovon die Stromdichte gegenüber der berechneten eine Erhöhung erfährt; überdies verursacht die Nähe der Metallteile am Schmelzbad oft eine Verunreinigung des Elektrolyts und somit des Metalls. Dazu kommt eine erhebliche Wärmezerstreuung, die durch die hohen Temperaturen bedingt ist, welchen die Metallhülle ausgesetzt wird.The protection afforded by this metal jacket, however, shows apart from a proven inadequacy in some cases, some significant drawbacks for the generation. The high temperature of the bath (about iooo °) in which the anode immersed, and to which the metal jacket is exposed, causes a gradual deformation of the tantalum, which facilitates the access of air and so causes oxidation and burn-off on the electrode; it is then in spite of the proximity of the coat on the bathing area is practically impossible, albeit only partially eroded on the lower circumference of the electrode and thus a considerable reduction in its cross-section to avoid, as a result of which the current density compared to the calculated one increase learns; In addition, the proximity of the metal parts to the weld pool often causes contamination the electrolyte and thus the metal. In addition, there is considerable heat dissipation, which is caused by the high temperatures to which the metal shell is exposed will.

Alle diese Nachteile werden durch die erfindungsgemäße Anodenapparatur restlos ausgeschaltet, welche außer der Möglichkeit, sich auf den wirklichen berechneten Querschnitt der Elektrode verlassen zu können, unter Vermeidung von Ausfressungen, noch gestattet, die Unterhaltungskosten praktisch auf Null herabzusetzen.All of these disadvantages are alleviated by the anode apparatus according to the invention completely switched off which other than the possibility of focusing on the real calculated To be able to leave the cross-section of the electrode, avoiding erosion, nor allowed to bring maintenance costs down to practically zero.

Die erfindungsgemäße Anodenapparatur kennzeichnet sich im wesentlichen durch einen Metallbelag zum Schutze der selbstbackenden Anode, welcher nur wenig unter den Beginn der gebackenen Zone der Anode reicht, während ihr größerer Teil durch eine Tonerdeschicht geschützt ist, die mit der Anode eine Abdichtung bildet und gleichzeitig als thermische Isolierung dient.The anode apparatus according to the invention is essentially characterized by a metal covering to protect the self-baking anode, which only slightly under the beginning of the baked zone the anode extends, while its greater part is protected by a layer of alumina which forms a seal with the anode and at the same time serves as thermal insulation.

Diese Tonerdeschicht, welche auch von Zeit zu Zeit erneuert werden kann und folglich zur Speisung des Ofens: beiträgt, kann auf eine beliebige Weise den Wänden der Anode gegenüber festgehalten werden. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Schicht vorzugsweise in einer Mehrzahl von die Anode umgebenden Trichtern unterzubringen, deren eine Wand von der senkrechten Oberfläche der Anode selbst gebildet wird, während die gegenüberliegende Wand aus einem Schütz beliebiger Form besteht, das' am besten schräg gegen den Unterteil der Anode steht und auf seitlichen Schienen läuft, deren Fortsetzungen gegen die Anode hin die Seitenwände des Trichters bilden. Dadurch ist es möglich, bei geschlossenem Schütz ein Herabfallen der Tonerde zu verhindern und andererseits beim Heben des Schützes das Fallen ins Bad zu begünstigen.This layer of clay, which is also renewed from time to time can and consequently feed the stove: can in any way be held against the walls of the anode. According to another feature According to the invention, the layer is preferably in a plurality of those surrounding the anode To accommodate funnels, one wall of which is from the perpendicular surface of the anode itself is formed, while the opposite wall of any contactor Form exists that is best at an angle against the lower part of the anode and on side rails runs, the continuations of which against the anode towards the side walls of the funnel. This makes it possible for the contactor to fall down when the contactor is closed to prevent the clay and on the other hand, when lifting the contactor, falling into Favor bath.

In der Folge ist, lediglich zur besseren Erläuterung des Erfindungsgegenstandes, und nicht in beschränkendem Sinne, eine derartige Ausführungsweise beschrieben, wobei auf die Zeichnung hingewiesen wird, in welcher Fig. z den Teilquerschnitt eines Aluminiumofens mit der erfindungsgemäßen Anodenvorrichtung zeigt.In the following, only to better explain the subject matter of the invention, and not in a limiting sense, such an embodiment is described, reference being made to the drawing, in which Fig. z the partial cross-section shows an aluminum furnace with the anode device according to the invention.

Fig. 2 zeigt eine Teilsicht desselben Querschnittes in vergrößertem Maßstabe, in welcher lediglich die kennzeichnenden Teile der Erfindung wiedergegeben sind.Fig. 2 shows a partial view of the same cross section on an enlarged scale Scale in which only the characterizing parts of the invention are reproduced are.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ragt der die Anode umhüllende Metallmantel i nur wenig (20 liis 40 cm) über den Beginn der gebackenen Zone 2 der Elektrodenpaste hinaus, deren restlicher Teil durch eine Tonerdeschicht 3 geschützt ist, welche bis zur Kruste 4 des Elektrolytbades i i reicht. Diese Tonerdeschicht wird durch schief angeordnete, auf Schienen 6 gleitende und am Gerüst 7 befestigte Schütze 5 an die Anode 2 gedrückt. Die Gleitschienen, ausgestattet mit Verlängerungen 6', welche über die Schütze gegen die Anode hinausragen, bilden mit den Schützen und der Anode eine Art Stautrichter für die Tonerde. Die Anzahl dieser Trichter wird vorzugsweise entsprechend der Zahl der Zellendeckel 8 gewählt, um auf diese Weise für jeden -einzelnen derselben den Betrieb der betreffenden Schütze überwachen und regeln zu können.As can be seen from the drawing, the one surrounding the anode protrudes Metal jacket i just a little (20 to 40 cm) over the beginning of the baked zone 2 of the Electrode paste, the remaining part of which is protected by an alumina layer 3 which extends to the crust 4 of the electrolyte bath i i. This layer of clay is by obliquely arranged, sliding on rails 6 and attached to the frame 7 Contactor 5 pressed against the anode 2. The slide rails, equipped with extensions 6 ', which protrude beyond the contactors against the anode, form with the contactors and the anode a kind of damming funnel for the alumina. The number of these funnels is preferably selected in accordance with the number of cell covers 8 to access them Way, monitor the operation of the contactors concerned for each one of them and to be able to regulate.

Die Bewegung der Schütze geschieht durch Hochschrauben, so daß die in der betreffenden Abteilung befindliche Tonerde in das Bad fällt, worauf sie ersetzt wird. Die Erfahrung hat gezeigt, daß sich die Tonerde sogar in stark erhitztem Zustand ohne Schwierigkeit in dem durch die Schütze 5 und die senkrechte Oberfläche der Elektrode begrenzten Raum halten läßt, obgleich der untere Rand des Schützes einige Zentimeter von der Oberfläche der Elektrode absteht; nötigenfalls könnte immerhin im Unterteil des Trichters Kryolithschrot oder eine Körnung aus gebrauchtem Elektrolyt vorgesehen werden.The movement of the contactors is done by screwing up, so that the Alumina in the department concerned falls into the bath, whereupon it replaces will. Experience has shown that the clay is even in a strongly heated state without difficulty in that by the contactors 5 and the vertical surface of the Electrode has limited space, although the lower edge of the contactor has some Protrudes centimeters from the surface of the electrode; if necessary, could at least in the lower part of the funnel cryolite meal or a grain of used electrolyte are provided.

Die Masse der Schütze ist möglichst gering zu halten, damit sie leicht gehandhabt werden können; in der Praxis hat sich ein Schütz in der Größe von 30 X 30 cm bis 40 X 40 cm als geeignet erwiesen; es wird vorzugsweise aus Metallblech hergestellt; aber es steht auch der Verwendung einer feuerfesten Platte mit hohem Tönerdegehalt nichts entgegen, in welchem Falle das Schütz auch noch kleiner sein kann.The mass of the contactors is to be kept as low as possible so that they can be easily handled; In practice, a contactor in the size of 30 X 30 cm to 40 X 40 cm has proven to be suitable; it is preferably made of sheet metal; but there is nothing to prevent the use of a refractory plate with a high clay content, in which case the contactor can also be smaller.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, grenzen die Schütze 5, Deckel 8; Ränder g der Kathodenwanne und die Oberfläche q. des Elektrolytbades ii einen Raum ro ab, der die Gaskammer bildet. Infolge der oben beschriebenen Abdichtungsanordnung gestaltet sich die Gaskammer wesentlich kleiner als die bisher bei irgendwelchem Söderbergofen angewandte Kammer, wie auch die Anschlüsse kleiner sind, durch welche Außenluft angesaugt werden kann. Dies gestattet, das durch eine besondere Auffangvorrichtung angesaugte Gasvolumen sehr bedeutend zu erniedrigen und an die Anlage selbst ein höher konzentriertes und somit chemisch leichter bearbeitbares Gas weiterzugeben.As can be seen from the drawing, limit the contactors 5, cover 8; Edges g of the cathode trough and the surface q. of the electrolyte bath ii a room ro, which forms the gas chamber. As a result of the sealing arrangement described above the gas chamber is designed to be much smaller than in any of the previously Söderbergofen applied chamber, as well as the connections are smaller, through which Outside air can be sucked in. This is made possible by a special collecting device to reduce sucked gas volume very significantly and to the system itself to pass on more concentrated and thus chemically easier to process gas.

Die Erfahrung hat erwiesen, daß in derart zusammengestellten Öfen der Metallmäntel i keinerlei Verformung erfährt und seine Haltbarkeit somit praktisch unbegrenzt ist; der Querschnitt des im Bade eingetauchten Elektrodenteiles bleibt durchaus gleichmäßig und dem Elektrodenkörper entsprechend, so daß' man sich auf eine Elektrodenstromdichte verlassen kann, die genau der berechneten entspricht; der Betrieb des Ofens ist deswegen bedeutend regelmäßiger als bei den heute im Gebrauch stehenden Ofenarten, und gleichzeitig fallen die Unterhaltungskosten praktisch fort.Experience has shown that in ovens assembled in this way the metal jacket i does not experience any deformation and its durability is therefore practical is unlimited; the cross-section of the electrode part immersed in the bath remains quite evenly and in accordance with the electrode body, so that 'one is on can leave an electrode current density which corresponds exactly to the calculated one; the operation of the furnace is therefore much more regular than it is today standing oven types, and at the same time the maintenance costs are practically eliminated.

Wenn auch in der Beschreibung ausdrücklich auf die in der Zeichnung wiedergegebene Anordnung Bezug genommen wird, so ist es selbstverständlich; daß auch jede andere Anordnung, die dazu geeignet ist, eine schützende Tonerdeschicht gegen die Anode zu halten, in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt.Even if the description expressly refers to the one in the drawing reproduced arrangement is referred to, so it goes without saying; that any other arrangement suitable for a protective layer of alumina against the anode falls within the scope of the present invention.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Anode apparatus for electrolytic cells for aluminum production, characterized by a metallic protective jacket (i) for the self-baking anode (2), which extends only a little below the beginning of the baked zone of the anode, while the greater part is protected by an alumina layer (3) which forms a seal with the anode and also provides thermal protection.

2. Apparatus according to claim r, characterized in that in the one closer to the bath Part (4th) of the layer the alumina through cryolite meal or through splinters from the spent Electrolyte is replaced.

3. Apparatus according to claim r, characterized in that the alumina layer (3) is located in a plurality of funnels surrounding the anode (2) one wall of which is formed by the vertical surface of the anode (2) itself while the opposite wall consists of a contactor (5) of any shape, which is preferably inclined towards the lower anode part and laterally on rails (6) runs whose extensions (6 ') against the anode the side walls of the funnel form. 4 .. Apparatus according to claim 3, characterized in that the movable Protect (5) the alumina bin with the oven lid (8) and the edges of the Cathode trough (9) delimit a gas-tight chamber (1o) of the smallest size. Dressed Publications: German patents Nos. 5d.6434 and 5578oo.