DE895380C

DE895380C - Furnace for fused aluminum electrolysis

Info

Publication number: DE895380C
Application number: DEV2003D
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl-Ing Schmitt
Original assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Current assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Priority date: 1941-09-30
Filing date: 1941-09-30
Publication date: 1953-11-02

Description

Ofen für die Schmelzflußelektrolyse von Aluminium Die Erfindung betrifft einen Ofen für die Schmedzflußelerktrolyse von Aluminium.Furnaces for the fused aluminum electrolysis The invention relates to a furnace for the hot-flow electrolysis of aluminum.

Bekanntlich wird die Bauart .der Aluminiumelektrolysierzellenm wesentlichen durch d !ie Form ,und Anordnung der a1.s Anode dienenden Elektroden bestimmt. Bei den vor Einführung dier Säderb!eirg-Anoid-en benutzten üblichen Ofen, die auch heute noch zahlreich angewendet wenden, wird eine Mehrzahl von Elektroden (bei 15 öoo Amp. etwa r.6ibis 18, bei 30 ofoo Amp.etwa 36 bis 4o) angewendet, von @denen jede einzelne im wesentlichen eine Blockform etwa von den Abmessungen 215 bis 45 cm tief, 215 ,bis 40 cm breit und 4o bis 6oi cm hoch, aufweist und mit Stromamschluß versehen ist. Man hat schon erkannt, daß man einen: günstigen Ofengang daidu:rch erzielt, daß man, mehrere solcher Einzelelektroden z. B. in der Weise zusammenfaßt, @daß man sie dicht nebeneinander anordnet und durch mechanische Verbindungsmittel vereinigt. Diese Elektroden brennen ungleich .ab, d. h. es muß jeweils die eine oder andere abgebrannte Elektrode erneuert werden, was ohne Unterbrechung des Stromdurchganges durch dien Ofen geschehen kann..As is known, the construction of the aluminum electrolysis cells is essentially determined by the shape and arrangement of the electrodes serving as anode. In the conventional ovens used before the introduction of the Säderb! Eirg anoids, which are still widely used today, a plurality of electrodes (at 15,000 amps. About 6 to 18 , at 30,000 amps. About 36 to 4o) applied, each of which is essentially a block shape measuring 215 to 45 cm deep, 215 to 40 cm wide and 40 to 60 cm high, and is provided with a power supply. It has already been recognized that a favorable furnace cycle can be achieved, that several such individual electrodes can be used, e.g. B. summarized in such a way that they are arranged close to each other and united by mechanical connecting means. These electrodes burn unevenly, ie one or the other burnt-out electrode has to be replaced, which can happen without interrupting the passage of current through the furnace.

Der Nachteil dieser Ofen besteht vor allem darin, -daß sich keine wärmeisfalierende Ofendecke oder Schutzhaube anbringen lä:ßt, denn diese würde die Temperatur über dem Bad so steigern, d!aß d:ilet Elektroden am ihrem aus dem Bad heraiu,sragend@em Ende verbrennen #bzw. abrieseln würden. Eine schützende Umhüllung an diesen, Elektroden, z. B. ans Aluminiumblech; vorzusehen, wie sie bei der Säd&erberg-Elektroide vorteilhaft und sogar notwendig ist, verbietet sich bei den Einzelelektroden aus wirtschaftlichen Gründen (große Zahl der vorbrauchten Elektroden).The main disadvantage of this furnace is that there are no A heat-insulating oven ceiling or protective hood can be attached, because this would Increase the temperature above the bath so that the electrodes are attached to your from the bath heraiu, sragend @ em end burn # or. would trickle down. A protective covering on these electrodes, e.g. B. to the aluminum sheet; provide how it is advantageous and even necessary for the Säd & erberg electroids the individual electrodes for economic reasons (large number of previously used Electrodes).

Die Söderberg-Elektrode zeigt insofern einen grundsätzlichen Untrgc'hied, als sie Iden stetigen Betrieb auch, hinsichtlich des Anoldenverbrauchs ermöglicht. Es sei hierbei daran erinnert, daß der Anodenverbrauch etwa ;6oo kg/t Aluminiüm erreicht. Bekanntlich wird, die betriiebsfähige Anode beim Sö,derberg-Ofen erst im Betrieb selbst geschaffen, denn die fortlaufend auf den Kopf der Elektrode aufgetragene grüne Masse muß erst den durch die Ofenhitze bewirkten. Verkokungsprozeß .durchmachen.The Söderberg electrode shows a fundamental difference, when it also enables constant operation with regard to the consumption of anol. It should be remembered that the anode consumption is about; 600 kg / t aluminum achieved. As is well known, the operable anode in the Sö, derberg furnace is only possible created in-house, because the one continuously applied to the head of the electrode green mass must first be brought about by the heat of the oven. Going through the coking process.

Der Gedanke, .bei dem Elektrodienvenbrauch, der gewichtsmäßig tdem erzeugten Aluminium nahekommt, die Elektrode stetig neu zu .bilden, ist theoretisch richtig, praktisch aber führt -er zu einer Reihe von erheblichen Schwierigkeiten, über die weiter unten zu sprechen ist. Immerhin brachte die Söderberg-Elektrode Vorteile in anderer Hinsicht, ,die tatsächlich den Ofen verbesserten und insbesondere den Energieaufwand je Tonne Aluminium verringerten. Dadurch, daß die Söderberg-Elektrode eine beachtliche Höhe erreicht und .daß die grünte Masse schlecht wärmeleitend .isst, wird eine gute WäTrnei,solierung des Bades nach oben erzielt. Diese ist um so besser, je größer der Querschnitt der Elektrode im Vergleich, zum Bald gewählt wind. Dabei ergibt sich der weitere Vorteil, @daß der Stromdurchgangsquerschnitt in der Anode .dem entsprechenden Querschnitt in der Kathode arg -"nähert ist. Dies ist deshalb nützlich, weil die Energieausbeute um so .besser und der Ofengang :um so regelmäßnger ist, je gleichmäßiger und geringer die Stromdichte Über dem ganzen Badquerschnitt ist.The thought, with the use of the electrodes, which in terms of weight generated aluminum comes close to constantly forming the electrode anew, is theoretical correct, practical but - it leads to a number of considerable difficulties, to be discussed below. After all, brought the Söderberg electrode Advantages in other respects, that actually improved the furnace and in particular reduced the energy consumption per ton of aluminum. Because the Söderberg electrode reaches a considerable height and .that the green mass is poorly thermally conductive. a good heat insulation of the bathroom is achieved upwards. This is so much the better the larger the cross-section of the electrode compared to the wind chosen soon. Included there is the further advantage that the current passage cross-section in the anode .the corresponding cross-section in the cathode arg - "approximates. This is why useful because the energy yield is better and the oven cycle is all the more regular is, the more uniform and lower the current density over the entire bath cross-section is.

Schließlich bietet die Söde@nberg-Elektro,de den Vorteil, daß der Ofen mit einer wärmeisolierenden Haube wbendeckt werden kann, weil die Elektrode selbst die Hitze schon stark isoliert, so daß die Hitze unter der Haube nicht zu hoch steigen kann, und weil die von einem Mantel aus Aluminiumblech und Profileisen eingerahmte Elektrode außen nicht abbrennen kann.Finally, the Söde @ nberg-Elektro, de offers the advantage that the Oven with a heat-insulating hood can be covered because the electrode even the heat is already strongly insulated, so the heat under the hood doesn't too can rise high, and because of a jacket made of aluminum sheet and profile iron framed electrode cannot burn off on the outside.

Durch .die Erfahrung zeigte sich jedoch, daß der theoretische Vorteil des stetigen Elektrodenbetriebes praktisch gering, wenn nicht überhaupt als nicht vorhanden anzusehen :ist. Das Senken der Elektrode bedingt, daß :die am tiefsten gelegenen Rahmenteile und Stromarnschlußnippel lo;sigeschraubt und oben wieder angeschraubt werden müssen. .Diese Arbeit ist sehr mühselig und mit großen Belästigungen, für .die Arbeiter verbunden. Weiterhin zeigt sich aber der Hauptnachteil .darin, daß oder Sötderberg-Ofen die Aluminiumhütte zwingt, Elekerodenfabrik zu werden, eine Aufgabe, der sie ihrem ganzen Charakter nach sehr schwer nachkommen kann. Insbesondere ist zu beachten, daß der Ausgangsstoff für die Söderberg-Elektro,de, die so;genannte grüne Masse (eine aus gemnahlenem Koks .bestimmter Körnung mit Hart- oder Weichpech oder Dickteer mit und ohne Zusatz von Anbhrazenölen .bestehende Masse), in seiner Zusammensetzung auch bei sorgfältigsterWahl der Rohstoffe gewissen Schwankungen unterliegt, die sich dann in noch stärkeren Schwankungen der chemischen und physikalischen Viigenschaften der gebrannten. Anode auswirken. Das führt wiederum zu Verschiedenheiten der physikalischen Beschaffenheit über den Querschnitt ein und derselben Anode, was ohne weiteres verständlich ist, wenn man bedenkt, daß die Herstellung einfach durch Werfen von Massetklumpen von Hand in den Anodennahmen erfolgt. Verschiedenheiten in der chemischen: und phys,ikali,schen Beschaffenheit aber führen zu verschieden star'kemAbbrand, wahrscheinlich. aber auch zu verschieden stanken Stromdichten im Anodenquerschnitt. Praktisch zeigt sich dies in einem plötzlichen Ansteigen des Energieaufwandes je Tonne Aluminium. Dabei können sich Enengic@mehrverbrauchsziffern von 2o °/o und mehr ergeben,, so daß der Sö,derberg-(O@fen durchschnittlich keine bessere Leistung zeigt als der mit mehreren fertigen Kohleanoden !betriebene Ofen.However, experience has shown that the theoretical advantage of the continuous electrode operation practically low, if not at all than not present view: is. Lowering the electrode means that: the deepest located frame parts and power supply nipple loosely screwed and screwed on again at the top Need to become. .This work is very arduous and with great nuisances, for .the workers connected. Furthermore, the main disadvantage is shown in that or Sötderberg furnace forces the aluminum smelter to become an electrode factory, one Task which, given her whole character, is very difficult to fulfill. In particular it should be noted that the starting material for Söderberg-Elektro, de, the so-called Green mass (made from ground coke of a certain grain size with hard or soft pitch or thicker with and without the addition of Anbhrazenölen. existing mass), in his Composition certain fluctuations even with the most careful choice of raw materials is subject, which then results in even greater fluctuations in chemical and physical Vi properties of the fired. Impact anode. That in turn leads to differences the physical properties across the cross-section of one and the same anode, which is understandable when you consider that the production is simple is done by throwing lumps of mass into the anode holder by hand. Differences in the chemical and physical properties, however, lead to different strong burn, probably. but also different current densities in the stink Anode cross-section. In practice, this manifests itself in a sudden increase in the Energy consumption per ton of aluminum. Enengic @ can get more consumption figures of 20 per cent and more result, so that the Sö, derberg- (O @ fen on average no shows better performance than the furnace operated with several finished carbon anodes!

Eine einfache Überlegung macht dies verständlich: Durch die wechselnde Beschaffenheit der Sölderbeng-A..node .können Betriebsverhältnisse .geschaffen werden, die denen im Ofen mit einzelnen Anoden völlig gleichen, denn wenn die Unterfllätche der Söderberg-Anode unregelmäßig abbrennt, also zerklüftet wind, dann ergeben sich elektrische Verhäftnis,se, dse denen bei Einzelanoden gleichen.A simple consideration makes this understandable: through the changing Condition of the Sölderbeng-A..node., Operating conditions. Can be created, which are completely the same as in the furnace with individual anodes, because if the under surface the Söderberg anode burns down irregularly, i.e. fissured wind, then surrender electrical relationships, which are similar to those of individual anodes.

Von diesen Erkenntnissen ausgehend, liegt aler-Erfindung dietberlegung zugrunde,,daß man ofenhöchstleistungen nur bei gleichmäßiger Güte der Anoden erreichen kann, :daß eine solche Güte aber nicht von der Aluminiumhütte gewährleistet werden kann. Überhaupt muß die selbstgehende Anode für die Verwirklichung dieses Zieles ausschalten, denn ;die physikalische und chemische Beschaffenheit einer Anode läßt sich nur .durch Messungen an der fertigen Anode, nicht aber in ihnen Awsgangsstoffen feststellen.Based on these findings, all invention is the consideration based on, that you can only achieve maximum furnace performance with uniform quality of the anodes can: that such a quality cannot be guaranteed by the aluminum smelter can. In general, the self-propagating anode must be used to achieve this goal switch off, because; the physical and chemical nature of an anode does not only through measurements on the finished anode, but not in them determine.

Die Erfindung greift also wieder zurück zu den in der Elektrodenfabrik hergestellten fertigen Anoden, benutzt diese aber in Form von vo-rzugswe.ise ,stranggepreßten Blöcken oder gestampften oder gepneßten Platten, größtmöglicher durch die Elektrodenfabrik herzustellender Abmessungen, und zwar in solcher Anordnung, daß der größtmögliche Querschnitt waagerecht, d. h. parallel zur Oberfläche der Kathode liegt.The invention therefore goes back to that in the electrode factory manufactured anodes, but uses them in the form of preferably extruded ones Blocks or stamped or pressed plates, as far as possible by the electrode factory dimensions to be produced, in such an arrangement that the largest possible Horizontal cross-section, d. H. parallel to the surface of the cathode.

Nach .dem vorher Gesagten ist es verständlich, . daß die ideale Anode .einen Stromdurehgangsquerschnitt aufweisen müßte, der demjenigen der Kathode gleicht.After what has been said before, it is understandable. that the ideal anode .must have a current passage cross-section which is the same as that of the cathode.

Das ist jedoch sowohl aus konstruktiven Gründen als auch wegen der Notwendigkeit, den Ofen zu beschicken, nicht möglich. Schließlich ist auch eine Anode von derartigen Abmessungen (die Bajdoberfläche eines 30 ooo-Amp.-Ofens z. B. beträgt 3,9o X r,&o m) kaum herstellbar. Dagegen. sind Anoden in beliebiger Länge .in den für die Erzeugung von, Preßblöcken üblichen Abmessungen heT-stellbar. Ebenso ist es möglich, durch Stampfen oder mit Blockpreissen Anodenplatten großer Breite und Tiefe bei, verhältnismäßig geringer Höhe herzustellen. Derartige Blöcke in liegender Anordnung oder derartige Platten, parallel zur Kathode in die Schmelze eingesenkt, ergeben, eine Anodenfläche, die eine gleichmäßigere Stromverteilung bei geringerer Stromdichte in der Schmelze ermöglicht als bei den bisherigen Öfen, in denen eine Vielzahl von: Ano@d@n angeordnet ist. Denn Blöcke oder Platten stellen größere zusammenhängende Anoidenflächen mit einer geringeren Zahl von Kanten dar, als es beider bisher üblichen Vielzahl von Anoden der Fall ist. Die Kanten runden sich beim Abbrand der Anoden immer stärker ab, so daß sich dadurch bei kleinen Anoden die untere Fläche, durch die oder Strom ins Bad. tritt, allmählich als, Spitze ausbildet. Bei einer Vielzahl vom, kleinen Anoden im Bad ist die Stromverteilung über den Ba#dquerschnitt daher sehr ungleichmäßig, .da die Stro:midichte unter den Spitzen oder Anode jeweils am größten ist. je weniger Kanten die Anode aufweist, @desto, weniger Spitzen können sich also bilden und desto gleichmäßiger ist die Stromverteilung im Bald.However, this is both for design reasons and because of the No need to load the furnace. Finally there is also one Anode of such dimensions (the base surface of a 30,000 amp. Furnace, e.g. B. is 3.9o X r, & o m) hardly manufacturable. Against it. are anodes in any The length can be adjusted in the dimensions customary for the production of press blocks. as well it is possible to use anode plates of large widths by tamping or with block pricing and depth at making relatively low height. Such blocks in a lying position Arrangement or such plates, sunk into the melt parallel to the cathode, result in an anode surface that has a more uniform current distribution at a lower level Current density in the melt allows than in previous furnaces in which a Variety of: Ano @ d @ n is arranged. Because blocks or plates represent larger contiguous Anoid surfaces with a smaller number of edges than both hitherto usual Variety of anodes is the case. The edges are rounded when the anodes burn down always stronger, so that with small anodes the lower surface can be seen through the or power to the bathroom. occurs gradually as the tip develops. With a large number The current distribution over the bath cross-section is therefore from the small anodes in the bathroom very unevenly, because the current is dense under the tips or anode in each case at the greatest is. the fewer edges the anode has, @ the fewer tips can so are formed and the more evenly the current distribution is in the soon.

Es kommt hinzu, daß bei Ader Vielzahl von Anoden zwischen den einzelnen Anoden toter Raum entsteht, der für den. Stromeintritt aus ;der Anode ins Bad ausfällt, da sich auch bei der Zusammenfassung kleiner Anoden. zu einem Paket stets zwischen dien Anoden Schmelze- festsetzt und die Anoden aus diesem Grunde niemals eng aneinandergerückt werden können.. Bei Blöcken oder Platten in ,der Anordnung gemäß der Erfindung wird :dieser tote Raum sehr verringert. Diadu:rch wird bei gleichemBajdquerschnitt dieAnodenflächeim ganzen wesentlich vergrößert, ohne @daß der für die Bedienung des Ofens notwendige Schmelzraum verringert wird, wodurch die Stromndichte im Bad sehr herabgesetzt wird: je geringer aber die Stromdichte im Bad ist, desto geringer i!st die Badspannung und desto :geringer der kWh-Verbrauch je Kilogramm erzeugtes Aluminium. Die durch Schaffung zusammenhängender Ano,denflä@chen erzielte größere Gleichmäßigkeit des Stromes wirkt sich ebenfalls in einer Verminderung der Stromdichte, aber auch in einer Erhöhung der Stromausbeute aus, wodurch. wiederum der kWh-Verbrauch verbessert wird.In addition, there is a multitude of anodes between the individual veins Dead space is created for the anodes. Current ingress from; the anode in the bath fails, because even when grouping small anodes. to a package always between the anodes melt and, for this reason, the anodes never come close to one another can be .. With blocks or plates in, the arrangement according to the invention will : this dead space is greatly reduced. Diadu: rch the anode surface in the The whole thing is considerably enlarged, without the one necessary for operating the stove Melting space is reduced, as a result of which the current density in the bath is greatly reduced: But the lower the current density in the bath, the lower the bath voltage and the more: lower the kWh consumption per kilogram of aluminum produced. By Creation of coherent ano, den surfaces achieved greater uniformity of the Current also has the effect of reducing the current density, but also in an increase in the current yield, whereby. in turn, the kWh consumption improved will.

Vorzugsweise werden gemäß der Erfindlung mie.hrere Elektrodenblöcke zu einem Paket zusam:men. gefaßt und wiederum mehrere solcher Pakete in einem Ofen als Anode verwendet, so daß man ohne weiteres einen Anodenquerschnitt erre@ich.t"der d:emjenigen .beider Söderberg-Anode gleicht.Preferably, several electrode blocks are used according to the invention together into a package. and again several such packages in an oven used as an anode, so that you can easily get an anode cross-section d: em resembles that of the two Söderberg anodes.

Ist somit die Erfindung wiederum zu den unterbrochen arbeitenden Elektroiden übergegangen, so werden dadurch jedoch auch gegenüber den am besten arbeitenden stetigen Anoden keine Nachteile, sondern Vorteile erreicht, denn das Auswechseln einer Anode gemäß der Erfindung oder eines Anodenblockes kann in kürzester Zeit ohne Stilllegung eines Ofens erfolgen,.Thus, the invention is again related to the interrupted working electroids are passed over, however, also towards those who work best steady anodes have no disadvantages, but rather advantages, because replacing them an anode according to the invention or an anode block can in a very short time take place without shutting down a furnace.

Ein weiterer beachtlicher Vorteil der Erfindung besteht in ,der Möglichkeit, den Ofen nunmehr mlit einer wärmeisolierenden Haube wie den Söderberg-Ofen zu umgeben,denn die :gemäß der Erfindung zu großen Anoden vereinigten einzelnen Elektrodenblöcke lassen sich zusammen ohne weiteres mit einem schützenden Aluminium:blüch umhüllen oder gegebenenfalls mit Aluminium umgießen, so daß die unter der Haube entwickelte verstärkte Hitze nicht mehr zu einem Abbrennen oder Anodenseiten- und -kopfflachen führen kann.Another notable advantage of the invention consists in the possibility of To surround the furnace with a heat-insulating hood like the Söderberg furnace, because which: according to the invention, individual electrode blocks combined to form large anodes can easily be covered with a protective aluminum: blüch or if necessary, encapsulate with aluminum so that the developed under the hood increased heat no longer causes burn-off or anode side and head surfaces can lead.

Da Idas Aluminium des schützenden Aluminiummantels eine weit höhere Wärmeausdehnung aufweist als die Kohle der Anode, wird durch eine einfache Maßnahme derZusia#mme-nhalt,des Alumin:iwmblechs mit :der Elektrodenoberfläche gesichert. Durch in kurzen Abständen schräg eingetriebene Stifte wird eine Art Spannwirkung auf das Blech erzielt, )das sich jetzt zwar noch etwas aufbeult, aber doch dicht genug en der Elektrode bleibt, um sie vor Verbrennung zu schützen.Because the aluminum of the protective aluminum jacket is a much higher one Has thermal expansion than the carbon of the anode, is done by a simple measure The content of the aluminum sheet is secured with the electrode surface. A kind of tensioning effect is created by pins driven in at an angle at short intervals on the sheet,) which now bulges a little, but still tight enough remains on the electrode to protect it from burns.

Bei den Söderberg-Öfen ergab sich die Notwendigkeit, die Haube mit einer Ab,saugleitung zu versehen, weil m.an .die ,bei der Verkokung der Elektrode entstehenden Teerdämpfe und andere Verkokungsprodukte nicht in die Ofenhalle gelangen lassen konnte. Nachdem einmal eine Ab-saugleitung vorgesehen war, nutzte man diese natürlich auch aus, um die, in den, Abgasen enthaltenen wertvollen Produkte, insbesondere Tonerdestaub und Fluo:rverb-indungen, zurückzugewinnen. Bei derartigen Gaswaschanlagen machte bisher die Niederschlagung -der Teerdämpfe Schwierigkeiten., so. daß häufig Belästigungen durch ans den Gaswaschanlagen entweichende Teerdämpfe aufgetreten sind.In the case of the Söderberg ovens, it was necessary to include the hood a suction line to be provided, because with the coking of the electrode tar fumes and other coking products cannot get into the furnace hall could leave. Once a suction line was planned, it was used of course also from the, in the, exhaust gases contained valuable products, in particular Alumina dust and fluoro compounds to recover. In such gas scrubbing systems made the suppression of tar vapors difficulties so far., so. that often Nuisance occurred due to tar vapors escaping from the gas washing systems are.

Bei der Erfindung besteht keine Notwendigkeit, eine Absaubgung vorzunehmen, doch kann man sie ebenfalls mit Vorteil verwenden, um Tonerde und Fluorverhindungen zurückzugewinnen. Da hierbei Teerdämpfe: nicht niedergeschlagen zu werden brauchen, sind :diese Rückgewinnungsanlagen wesentlich kleiner und einfacher und arbeiten @dementsprechend wirtschaftlicher als bei Ofenanlagen mit Söderberg-Anoden.With the invention there is no need to undertake a dust extraction, but they can also be used with advantage to remove alumina and fluorine prevention to win back. Since tar vapors: do not need to be knocked down, are: these recovery systems are much smaller and simpler and work @ Correspondingly more economical than furnace systems with Söderberg anodes.

In .der folgenden Beschreibung ist an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel eines 30 oioia-Amp.-Ofens :gemäß der Erfindung erläutert. In der Zeichnung stellt,dar Fig. r eine schematische Seitenansicht mit -teilweisem Schnitt, Fig. a eine Draufsicht, Fi:g. 3 eine Stirnansicht mit teilweisem Schnitt, Fig. q. bis 7 die drei Ansichten eines m:it Aluminiumblech umhüllten Paares von Kohleblöcken, Fig. 7 einen Querschnitt :durch eine Einzelheit. Die als Elektrolysiergefäß .dienende Ofenwanne,r besteht in üblicher Weise aus einem Ei.senblechmantel, der mit einem ausreichend isolierenden Futter ausgekleidet ist und dessen Boden die aus Kohlenstoff bestehende Kathode enthält. Da diese Wanne keine Besonderheiten aufweist, sind in der Zeichnung lediglich die Stromzuführun:gsschienen 2 mit den Anschluß-nippeln 3, die in die- Kathode hineinführen, gezeigt. Die als Anode in die Ofenwanne tauchenden Elektroden 4 bis 7 sind, um den Abbrand ausgleichen zu können, senkbar aufgehängt. Um den Ofen jedoch mit einer würmeisolierenden Haube versehen zu können., ist die Elektronenaufhängung in besonderer Weise ausgebildet: Ein dem ganzen Ofen überbrückendes Gerüst, :das aus den gegen die Kathode isolierten Ständern 8 und,den Längs- und Querbalken 9 und ro besteht, trägt die Rollen I= und re. Die Stangen r5, 16 hängen an den Seilen 17, 18, , die über die Rollen 11, 12 laufen. Diese Seile werden" auf der Trommel r9 auf- bzw. abgewickelt. Die Trommel wird durch das im Kasten 2o angeordnete Getriebe betätigt, welches seinen Antrieb durch die Welle zi und dass Raid 22 erhält. Das Racl. 2i2 wird durch einen Ketten zu@g 23 gedreht, der von einer Handkurbel, aber auch mechanisch. betätigt werden kann.In the following description, an embodiment of a 30 oioia amp. Furnace according to the invention is explained with reference to the drawing. In the drawing, FIG. R shows a schematic side view with partial section, FIG. A shows a plan view, FIG. 3 is an end view with partial section, FIG. Q. 7 through 7 the three views of a pair of carbon blocks encased with aluminum sheet, FIG. 7 a cross section through a detail. The furnace pan, which serves as the electrolysis vessel, consists in the usual way of an iron sheet jacket which is lined with a sufficiently insulating lining and the bottom of which contains the cathode made of carbon. Since this tub has no special features, only the power supply rails 2 with the connection nipples 3, which lead into the cathode, are shown in the drawing. The electrodes 4 to 7, which are immersed in the furnace pan as an anode, are suspended so that they can be lowered in order to compensate for the burn-off. However, in order to be able to provide the furnace with a flue-isolating hood, the electron suspension is designed in a special way: A framework that bridges the entire furnace, consisting of the uprights 8 and, the longitudinal and transverse beams 9 and ro, which are insulated from the cathode, carries the roles I = and re. The rods r5, 16 hang on the ropes 17, 1 8 , which run over the rollers 11, 12. These ropes are wound or unwound on the drum r9. The drum is actuated by the gearbox located in the box 2o, which is driven by the shaft zi and the raid 22. The racl. 2i2 is turned into @ g by a chain 23, which can be operated by a hand crank, but also mechanically.

Die Anode selbst besteht aus Kohleblöcken, die paarweise und liegend 4, 5 und 6, 7 zusammenge:faßt sind.The anode itself consists of carbon blocks that are in pairs and lying 4, 5 and 6, 7 are summarized.

Die Zeichnung stellt einen 30 ooo-Amp.-Ofen mit einer Badoberfläohe von 3,9101 X 1,8o m,dar, bei dem die Kohleblöcke die Abmessungen 28 X 55 X i@6co:cm haben, und zwar sind je zwei solcher Blöcke zu einem Paar zus;ammengefaßt, von denen wiederum zwei Paare parallel und zweiweitere Paare gleichachsig zu den erstgenannten die Anode des Ofens bilden.The drawing shows a 30,000 amp. Furnace with a bath surface of 3.9101 X 1.8o m, in which the carbon blocks have the dimensions 28 X 55 X i @ 6co: cm, and there are two such blocks each combined into a pair, of which two pairs parallel and two other pairs coaxially to the former form the anode of the furnace.

jeder- einzelne Block 4,- 5 usw. hängt an einer Reihe sogenannter Kohlestangen z5, :die mit dem Block stromleitend verbunden sind. In die Blöcke sind eine Reihe von eisernen oder metallischen Nippeln eingeschraubt, deren aus dem Block heraus: ragendes Ende durch Bänder oder Schienen mit den Stangen 2!5 verbunden: ist. Die. Kohlestangen 25 sind ihrerseits an der Schiene 26 befestigt. Die Schiene 2i6 hängt vermittels: des Querhauptes z7 an den Stangen 115 bzw. 16. Die Stromzuführung zur Schiene 2-6 erfolgt idurch den biegsamen Stromleiter 28, der beim Senken der Schiene 26 eine S hl.aufe 28' bilden. kann.each individual block 4, -5, etc. hangs on a number of so-called carbon rods z5, which are connected to the block in an electrically conductive manner. A number of iron or metal nipples are screwed into the blocks, the ends of which protruding from the block are connected to the rods 2! 5 by means of straps or rails. The. Carbon rods 25 are in turn attached to rail 26. The rail 2i6 hangs by means of: the crosshead z7 on the rods 115 or 16. Power is supplied to the rail 2-6 through the flexible conductor 28, which when the rail 26 is lowered, forms a loop 28 '. can.

Der, wie einleitend erläutert, vorteilhafte Schutz ,der Elektrodenaußenflächen gegen Verbrennen wird daldurch erreicht, daß je ein Elektronenpaar 4, 5 bzw. 6, 7 mit Aluminiumblech umhüllt wird, wobei .das Blech zur Verhinderung des Aufbeulens bei der Erhitzung idurch ischräg in die Elektroden eingeschlagene Stifte gehalten wind.As explained in the introduction, the advantageous protection of the outer electrode surfaces against burning is achieved by the fact that one electron pair each 4, 5 or 6, 7 is encased with aluminum sheet, with .the sheet to prevent bulging When heated, held in place by pins driven into the electrodes at an angle wind.

,Da diese Anordnung trotz ihrer Einfachheit wichfig -ist, ist sie .in :den Fig. 4 bis 7 im einzelnen dargestellt: Die Kohleblöcke 4, @5@ sind .durch ein das ganze Paar umfassendes Aluminiurnblech 4r Umhüllt, und das Blech ist :durch die in Fi:g. 7 vergrößert dargestellten Aluminiumniete 42 ferst auf der Oberfläche der Blöcke gehalten.Since this arrangement is important in spite of its simplicity, it is . In: Figs. 4 to 7 shown in detail: The carbon blocks 4, @ 5 @ are .by an aluminum sheet 4r encompassing the whole pair, and the sheet is: through the in Fi: g. 7 enlarged aluminum rivets 42 initially on the surface the blocks kept.

Zur -Überdachung des Ofens durch eine iso-Iierende Haube sind an den Ständern 8 Querbalken 31 angebracht, welche die Längsbalken 32 tragen. An diesen Längsbalken sind vermittels Scharnieren die mit einer isolierenden Masse versehenen Klappen 33 aasgelenkt, an -denen ebenfalls mit Scharnieren die Klappen 34 :befestigt sind. Wie in Fig. 3 auf der rechten Seite gezeigt ist, ermöglicht .das Hochlegen einer Klappe 34 die Beobachtung des Ofenganges und kleinere Eingriffe, ohne daß die ganze Haube geöffnet zu werden :braucht.To cover the furnace with an insulating hood, the Stands 8 cross beams 31 attached, which support the longitudinal beams 32. On these Longitudinal beams are provided with an insulating compound by means of hinges Flaps 33 are articulated, to which the flaps 34 are fastened, also with hinges are. As shown in Fig. 3 on the right, allows .das uplift a flap 34 allows observation of the oven passage and minor interventions without the whole hood to be opened: needs.

Wie schon einleitend gesagt wunde, muß -der Ersatz der Elektroden gemäß der Erfindung unterbrochen vorgenommen werden, doch kann dies in einfachster Weise innerhalb von 3 bis 5 Minuten erfolgen.: Ist -ein Anodenblock niedergebrannt biss zu etwa Odem in Fig. 3 bei dem Blockpolar 6, 7 gezeigten Ausmaß, darin, wind dieser Block gehoben, während ein neuer vorbereiteter Block auf Odem in Fi:g. 3 rechts angedeuteten Wagen 35 bereits neben den Ofen an die entsprechende Ofenseite gefahren wurde. Dieser vorbereitete Block ist bereits mit den Anschlußnippeln, iden Kohlestangen 25, der Stromzuleitungsschiene 26 und .dem Querhaupt z7 versehen. Der verbrauchte Anodenblock wird nun auf den mit Förderrollen 36 versehenen, in den Ofen eingeführten Balken 37 albgelegt und aus dem Ofen entnommen. Sodann wird der neue Block 4, 5 auf den Balken 37 über die Förderrollen unter das Gehänge 15, 16 gefahren und an ihm aufgehängt; Alle diese Arbeiten sind; ohne Unterbrechung des Ofenganges möglich, indem einfach die Platten 33 und 34 in die in Fig. 3 gestrichelt gezeichnete Stellung gehoben werden:. Die Verbindung der Schiene 26 mit :dem Stromleiter 28, die außerhalb des Ofens erfolgt, ist ebenfalls bequem und rasch durchzuführen.As I said in the introduction, the electrodes must be replaced be carried out interrupted according to the invention, but this can be done in the simplest This can be done within 3 to 5 minutes .: If -an anode block has burned down bit to about breath in Fig. 3 at the extent shown in block polar 6, 7, in, wind this block lifted, while a new prepared block on breath in Fig. g. 3 The carriage 35 indicated on the right is already next to the furnace on the corresponding furnace side was driven. This prepared block is already with the connection nipples, iden Carbon rods 25, the power supply rail 26 and .dem crosshead z7 provided. Of the Used anode block is now on the provided with conveyor rollers 36, in the Oven introduced beam 37 laid out and removed from the oven. Then the new block 4, 5 on the beam 37 over the conveyor rollers under the hanger 15, 16 driven and hung from him; All of these works are; without interrupting the Oven operation possible by simply placing the plates 33 and 34 in the dashed lines in FIG. 3 drawn position are raised :. The connection of the rail 26 with: the conductor 28, which is done outside the oven, is also convenient and quick to perform.

Dadurch, daß die Elektroden außerhalb des Ofens und in einer für diese Aufgabe besonders eingerichteten Fabrik hergestellt werden, ist es möglich, mit Sicherheit eine immer gleichbleibende Güte zu. erhalten. Trotzdem durch :die liegende Anordnung gemäß der Erfindung ein sehr großer Querschnitt für den Stromdurchgang zur Verfügung steht, hat sich im Dauerbetrieb gezeigt, daß die Elektroden voll-6tän@diggleichmäßig abbrennen. Das aber ist, wie einleitend. ausgeführt, ein Zeichen für gleichmäßigen und wirtschaftlichen Ofengang. Tatsächlich sind mit dem Ofen gemäß der Erfindung die, im Dauerbetrieb bisher nicht erzielbaren Werte von 11c6 bis 18 kWh je Kilogramm Aluminium erreicht worden.Because the electrodes are manufactured outside of the furnace and in a factory specially equipped for this task, it is possible to guarantee an always constant quality. obtain. Nevertheless, due to the fact that the horizontal arrangement according to the invention has a very large cross section for the passage of current, it has been shown in continuous operation that the electrodes burn evenly over the entire period. But that's how introductory. executed, a sign of uniform and economical oven operation. In fact the invention have been the not previously achievable in continuous operation values from 11c6 to 1 8 kWh per kilogram of aluminum achieved by the oven according to.

Der beschriebene Ofen stellt, wie gesagt, einen 30 ooto-Amp.-Ofen mit acht Blockanoden dar, von :denen zwei jeweils zu einem Paar zusammengefaßt .sind. Die Erfindung kann selbstverständlich auch bei Aluminiumöfen aller anderen Stromstäirken angewandt werden. Bei einem 15 ooo-Amp.-Ofen könnte man beispielsweise gleich-große Kohlenblöcke wie beidem oben beschriebenen 30 ooo-Amp.-Ofen verwenden und vier Stück solcher Blöcke als Anode in die Schmelze einhängen. Diese Blöcke können beispielsweise alle vier parallel in einem bestimmten Abstand nebeneinander angeordnet werden oder auch jeweils zu zweien parallel in einem bestimmten Abstand, wobei,die beiden Paare gleichachsig anzuordnen :sind. Vorzugswaise wenden jedoch stets zwei nebeneinanderliegende Blöcke zu einem Blockp,zar zusammengefaßt, um möglichst große einheitliche, zusammenhängende Anodenflächen zu schaffen.As mentioned, the oven described is a 30 ooto amp oven with eight block anodes, two of which are combined to form a pair. The invention can of course also be used with aluminum furnaces of all other current strengths can be applied. For example, a 15,000-amp. Oven could be of the same size Use coal blocks as in the 30,000 amp furnace described above and four pieces hang such blocks as anode in the melt. These blocks can for example all four are arranged in parallel at a certain distance from one another or also in pairs in parallel at a certain distance, the two pairs to be arranged coaxially: are. However, preferred orphans always turn two adjacent Blocks to a Blockp, summarized to the largest possible coherent, coherent To create anode surfaces.

Man wind auf Grund der Erfindung stets an-,streben, die Zahl der Kohleblöcke oder Kohleplatten, die als Anode in den Ofen gesenkt werden, auf ein möglichst niedriges Maß herabzusenken und die Kohleplatten oder =blö:cke selbst in ihrem waagerechten Querschnitt so groß wie möglich zu wählen. So ist es heute bereits möglich, 5ooo-Amp.-Öfen zu bauen mit einem einzigen Kohleblock als Anoide., da die Elektrodenfabriken Kohleblöckederartiger Ab- messungen heute bereits herstellen können. In dem Maße, wie die herstellbaren Blockgrößen anwachsen, wird man auch die Zahl der Blöcke beim Bau von Öfen bestimmter Stromstäjrken gemäß der Erfindung herabsetzen.On the basis of the invention, one always strives to reduce the number of carbon blocks or carbon plates, which are lowered into the furnace as anode, to the lowest possible level and the carbon plates or blocks themselves are as large as possible in their horizontal cross-section possible to choose. Today it is already possible 5ooo-Amp ovens to build a single coal block as Anoide. Because the electrodes factories Kohleblöckederartiger exhaust measurements can already produce today. As the block sizes that can be produced increase, the number of blocks used in the construction of furnaces of certain power levels according to the invention will also be reduced.

Claims

PATENT CLAIMS: e.g. Furnace for the smelting electrolysis of aluminum with carbon anodes completed outside the furnace, characterized in that the anodes in the form of extruded blocks or stamped or pressed Plates of the largest possible dimensions that can be produced by the electroid factories like this .are arranged that their largest cross-section is horizontal, d. H. parallel to the surface the cathode lies. z. Furnace according to Claim r, characterized in that the anodes to. Couples are grouped together. 3. Furnace according to claim r with anodes with a protective cover that prevents burns, characterized in that that it is covered with a heat-insulating hood. q .. carbon anodes for Oven according to Claim 3, characterized in that the one consisting of sheet aluminum Protective cover by pins punched diagonally into the anodes on the anode surfaces 5. Procedure for changing the electrodes in the furnace, do one of the preceding Claims, characterized in that the new anode outside of the furnace with the Ans.chlußriippel, n (2.5) and the busbar (26) is provided and after removal the old anode by means of a supporting structure protruding into the furnace (rail 37 with rollers 36); until it is driven under the anode hanger (i, 5, 16).