DE901711C - Grossanode zur Durchfuehrung der Schmelzfluesselektrolyse in Baedern - Google Patents

Grossanode zur Durchfuehrung der Schmelzfluesselektrolyse in Baedern

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DE901711C
DE901711C DES16910D DES0016910D DE901711C DE 901711 C DE901711 C DE 901711C DE S16910 D DES16910 D DE S16910D DE S0016910 D DES0016910 D DE S0016910D DE 901711 C DE901711 C DE 901711C
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/08Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
    • C25C3/12Anodes
    • C25C3/125Anodes based on carbon

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Organic Chemistry (AREA)
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Description

  • Großanode zur Durchführung der Schmelzflußelektrolyse in Bädern Zur Durchführung der Schmelzflußelektrolyse in elektrischen Bädern benutzte man bisher zweierlei Arten von Anoden, und zwar die im Brock- oder im Strangpreßverfahren hergestellten gebrannten bzw. graphitierten Anoden und die sogenannten selbstbrennenden Anoden (Säderberg-Anoden). Für dien Betrieb der Elektrolyse ist es von auschlaggebender Bedeutung, daß man mit möglichst großen Einheiten arbeitet und daß der Spannungsabfall auf dlem Wege von der Stromzuführung zur Anode und innerhalb der Anode möglichst gering gehalten wird, insbesondere, weil die Schmelzflußelektrolyse nur mit sehr niedrigen Spannungen von etwa ,5 bis 6 Volt betrieben wird. Bekanntlich sind bei Verwendung beider erwähnten Anodenarten die Spannungsverluste noch .unbefriedigend hach, wenn man nicht komplizierte und teure Maßnahmen für die Stromzuführung trifft. Darüber hinaus liegen die Verhältnisse bei Anwendung der selbstbrennenden Anode deshalb besonders ungünstig, weil der spezifische Widerstand der Anodenmasse von der Brenntemperatur abhängig und deshalb durch dei Elektrolyttemperatur gegeben ist. Hierdurch sind die Energieverluste innerhalb der Anode verhältnismäßig hoch, weil bei den meisten Schmelzflußelektrolyseverfahren die Temperaturen nicht mehr als rooo° betragen. Bei der gebrannten Blockanode liegen in dieser Hinsicht die Verhältnisse zwar günstiger, weil das Anodenmaterial bei sehr hohen Temperaturen gebrannt und deshalb auf die günstigsten Leitfähigkeits-,verte gebracht werden kann; man kann jedoch mit dieser Art von .<Anoden nicht im kontinuierlichen Betrieb arbeiten und muß auf die mit diesem Betrieb verbundenen Vorteile verzichten.
  • Die Häufigkeit der Betriebsunterbrechungen, die sich beim Gebrauch gebrannter Elektradendurch das Anstückeln oder Erneuern der Elektroden ergeben, läßt sich durch die Verwendung möglichst großstüekiger Elektroden verringern. Eine Großanode aus gebrannter Kohle ist jedoch nur dann für die Schmelzflußelektrolyse brauchbar, wenn der Spannungsabfall in der Elektrode genügend klein gehlalten werden kann. Es ist bekannt, Großanoden aus einzelnen gebrannten Kohlestäben zusammenzusetzen, zwischen denen Nletallei.nlagen in Form von Bändern oder Streifen eingefügt werden, um die Leitfähigkeit der Elektrode zu verbessern. Hierbei ist es jedoch notwendig, der auf diese Weise gebildeten Elektrode den notwendigen Zusammenhalt :durch um die Elektrode herumgelegte Schellen oder Bandagen zu geben. Ferner ist es bekannt, zur Verbesserung der Leitfähigkeit die aus einem einzigen Elektrodeasta1 bestehende Elektrode mit einem Metallmantel zu umgeben, der durch Umgießen des Elektrodenstabes mit Metall hergestellt wird. Bei großflächigen Elektroden muß ferner für eine gute Gasabfuhr gesorgt werden, da sonst :durch die unter der Elektrode sich bildenden Gasblasen leicht Unzuträglichkeiten im Ofenbetrieb entstehen könnten. Aus diesem Grunde müssen in der Elektrode sich in Länigsrichtung der Elektrode erstreckende Kanäle vorgesehen werden, durch die das sich bildende Gas entweichen kann. Derartige mit Hohlräumen versehene Elektroden sind bekannt, und zwar ist bereits in einem älterem Patent vorgeschlbagen worden, die Elektrode aus einzelnen gebranntem Kohlerohren zusammenzusetzen, die durch eine entsprechende Bandage zusammengehalten werden.
  • Die Elektrode gemäß der Erfindung besteht gleichfalls aus einem Bündel von Stabelektroden, das von axialen Hohlräumen durchsetzt ist und deren elektrische Leitfähigkeit durch Metallzwischenlagen erhöht ist. Gegenüber den bekannten Elektroden unterscheidet sich die erfindungsgemäße Elektrode vorteilhaft dadurch, daß keine besonderen, die Herstellung der Elektrode verteuernden Schellen oder Bandagen für den Zusammenhalt der Elektrodenstäbe erforderlich sind. Erreicht wird dies nach der Erfindung dadurch, daß die Metallzwischenlhage aus einem durch Ausgießen der Zwischenräume zwischen den einzelnen Elektroden mit Metall hergestellten, sich längs der Elektrodenstäbe erstreckenden Metallgerippe besteht, das durch Ausgießen der Zwischenräume zwischen den einzelnen Elektroden mit Metall hergestellt ist und die einzelnen E.lektrodenstäbe teilweise oder ganz umfaßt. Auf diese Weise wird: das Elektrodenbündeldurch die beim Erkalten des Metalls eintretende Schrumpfspannung fest zusammengehalten. Die für die Gasabfuhr notwendigen Abzugskanäle in der Elektrode werden dabei .durch während des Gießvorganges frei gelassene, die gesamte Elektrode durchlaufende axiale Hohlräume gebildet. Die Herstellung der beispielsweise für eine Aluminriumschmelzflußelektrolvse bestimmten Elektrode geschieht dabei in .der -Weise, daß das aus den Einzelelektroden bestehende Bündel in eine Kokille eingesetzt wird, deren Innenabmessungen etwas größer als die Außenabmessungen dies Anodenbündels sind. Alsdann wird die Kokille mit flüssigem Aluminium derart ausgegossen, da:ß alle Zwischenräume zwischen den einzelnen Anoden und der Kokilleninnenwand ausgefüllt sind. Beim Erkalten des flüssigen Aluminiums entsteht infolge des im Vergleich zur Kohle hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Aluminium eine starke Schrumpfspannung des Aluminiums, die zu einer idealen mechanischen und elektrischen Verbindung zwischen Aluminium und Kohle führt. Durch diese Anodenkonstruktion ist es nicht nur möglich, den Gbergangswiderstand zwischen Stromzuführung und Anode mit einfachsten Mitteln sehr stark zu vermindern, sondern es wird dadurch gleichzeitig die Leitfähigkeit der Anode selbst außerordentlich erhöht, weil clie Einzelanoden auf ihrer ganzen Länge mit dem hochleitenden Aluminium in inniger Verbindung stehen und das Aluminium den größten Teil der Stromleitung übernimmt.
  • Beim Aluminiumelektrolysebetrieb hat nun Idas Bad eine Temperatur von etwa gooP, während . der Schmelzpunkt des Aluminiums nur 65c8° beträgt. Die Folge davon, ist, daß das umgegossene Aluminium bis zur Wärmaausgleichzone im Ofen von der Anode weggeschmolzen wird. Diese Erscheinung bringt nun ganz besonders große Vorteile mit sich. So wird; ,dadurch die wirksame Oberfläche der :4node außerordentlich vergrößert, da nicht nur .die Stirn-, sondern auch die Vielzahl der Seitenflächen der Anoden an der Elektrolyse teilnehmen. Ferner können die beim Elektrolysevorgang zwangläufig entstehenden Gase störungsfrei entweichen, während z. B. bei der bekannten großflächigen, nicht unterteilten Arbeitsfläche der selbstbrennenden Anode die Enfernung der Gase nur unter großen Schwierigkeiten und auch dann nur =vollkommen möglich ist. Es werden vielmehr in den Unebenheiten der immer unregelmäßig sich verbrauchenden Stirnfläche deTartriiger bekannter Anoden zahlreiche Blasen festgehalten, die die wirksame Oberfläche vermindern, alsodenübergangswiderstandzwischen Anode und Elektrolyten erhöhen.
  • Die Höhe der Wärmeausgleichzone 'kann man beliebig dadürch festlegen, daß man an der gewünschten Stelle eine intensive Kühlung der Anode vornimmt, so daß das Wegschmelzen des Aluminiums verhindert wird. Hierdurch hat man es in der Hand, einen großen, also möglichst langen metallischen Stromweg zum Bad zu erbalten.
  • Die gemäß der Erfindung hergestellten Großanoden können beliebige Formen und Größen .erhalten. Die Einzelanoden können ebenfalls jeden beliebigen Querschnitt haben. Es erscheint vorteilhaft, ihnen einen etwa sechseckigen Querschnitt i zu geben, da bei dieser Querschnittsfo.rm für die Zwischenräume zwischen :den Einzelanoden besonders günstige Verhältnisse geschaffen werden.
  • Unter Umständen kann es auch vorteilhaft sein, die Einzelanoden hohl auszubilden, um die Gastabfuhr noch weiter zu erleichtern. Man kann die Längshohlräume in der Großelektrode auch durch entsprechende Vorkehrungen beim Gießvorgang schaffen. Solche Längshohlräume können gleichbeitig zum Zuführen von Tonerde verwendet werden, wodurch der Vorteil entsteht, d!aß die Tonerde unter der Anode gleichmäßig verteilt wird.
  • Die Anode gemäß der Erfindung kann sowohl für diskontinuierlichen als auch für kontinuierlichen Betrieb verwendet werden. Bei d'is'kontinuierlichem Betrieb ergibt sich insbesondere der Vorteil, daß es möglich ist, schon beim Umgießen mit dem flüssigen Aluminium am Kopf die metallischen Stromzuführungsteile mit einzugießen, so @daß ein Übergangswiderstand zwischen Stromzuführung und Anode praktisch nicht vorhanden ist und der Widerstand bis zum nahezu restlosen Verbrauch der Anode konstant bleibt. Da es überdies keine Schwierigkeiten macht, die Einzelanodien beliebig lang zu machen, und infolgedessen die, gebündelte Großanode ebenfalls ohne Schwierigkeit beliebig lang werden kann, erzielt man bei dieser Art von diskontinuierlich verwendbaren Anoden nahezu die gleichem Vorteile, d ie bei den bekannten kontinuierlich betriebenen Anoden hinsichtlich Kontinuität möglich sind. Den bekannten kontinuierlich arbeitenden Anoden gegenüber fallen aber alle Nachteile weg, die diesen eigen sindi. Zum Beispiel entfallen bei der Anode gemäß der Erfindung kom-. plizierte Stromzuführungsvorrichtungen, die du'rc'h die Benutzung dieser Vorrichtungen bedingtem Bedienungsschwierigkeiten, hohe Übergangswiderstände u. dgl., während gegenüber den bekannten. diskontinuierlich arbeitenden, gebrannten Anoden infolge der jetzt möglichen großen Länigen ein häufiges Auswechseln der Anoden entfällt und der Abfall auf ein Minimum eingeschränkt wird. Darüber hinaus ist es nunmehr auch bei Anwendung der diskontinuierlich arbeitenden Anode mögllich, beliebig große Querschnitte anzuwenden und damit die Schmelzflußelektrolyse im geschlossenen Ofenbetrieb zu betreiben, wodurch der Energieverbrauch bei der Elektrolyse noch zusätzlich herabgesetzt wird. Der geschlossene Ofen ermöglicht einfache Beseitigung der entstehenden Gase und Rückgewinnung der in diesen CTasein enthaltenen wertvollem Badbestandteile.
  • Aus alledem ist ersichtlich, daß die Anode gemäß der Erfindung einerseits die Vorteile der bekannten kontinuierlich arbeitenden Anode mit den Vorteilen der bekannten gebrannten Blockanode vereinigt. Darüber hinaus wird eine Fülle von zusätzlichen Vorteilen erzielt, die den Schmelzflußelektrolysebetrieb wesentlich wirtschaftlicher als bisher zu gestalten geeignet sind.
  • Will man völlig kontinuierlichen Betrieb durchführen, so ist es lediglich erforderlich, die Einzelanoden in der bei gebrannten Anoden bekannten @,#leise aneinanderzustückeln und über dem Ofen in der beschriebenen Weise mit Aluminium zu umgießen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: z. Aus einem Bündel gebrannter Stabelektroden bestehende Großanode mit zwischen den Stäben angeordneter Metallzwischenlage zur Durchführung der Schmelzflußelektrolyse in Bildern mit niedriger Betriebsspannung, dadurch gekennzeichnet, daß .die Metallzwischenlage aus einem sich längs der Elektrode erstreckenden Metallgerippe besteht, das durch Ausgießen der Zwischenräume zwischen den einzelnen Elektroden mit Mietall hergestellt ist und die einzelnen Elektrodenstäbe teilweise oder ganz umfaßt. a. Verfahren zur Herstellung einer Großanode nach dem Anspruch i, d'ad'urch gekennzeichnet, .daß das aus .dien Einzelanoden bestehende Bündel in eine Kokille eingesetzt wird, deren Innenabmessungen etwas größer als die Außenabmessungen .des Anodenbündels sind, und daß die Kokille mit dem flüssigen Metall derart ausgegossen wird, daß alle Zwischenräume zwischen den einzelnen Anoden und der Kokilleninnenwand ausgefüllt sind. 3. Anode nach dem Anspruch z, gekennzeichnet durch eine Kühlvorrichtung, mit deren Hilfe das Metall- bis möglichst nahe zum Brennende der Anode in festem Zustand erhalten wird. .4. Anode nach den Ansprüchen i und z; gekennzeichnet durch hohl ausgebildete Einzelanoden. 5. Anode nach dem Anspruch r, gekennzeichnet durch während des Gießvorganges frei gelassene, die gesamte Elektrode durchlaufende axiale Hohlräume. 6. Anode nach dem Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in den Anodenkopf gleichzeitig Stromzuführungsteile mit eingegossen sind. 7. Kontinuierlich arbeitende Großanode nach dem Anspruch i, gekennzeichnet durch axial gegeneinander versetzt angeordnete Einzelanoden.
DES16910D 1939-04-07 1939-04-07 Grossanode zur Durchfuehrung der Schmelzfluesselektrolyse in Baedern Expired DE901711C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1174517B (de) * 1960-09-15 1964-07-23 Reynolds Metals Co Anode fuer Aluminium-Elektrolyseoefen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1174517B (de) * 1960-09-15 1964-07-23 Reynolds Metals Co Anode fuer Aluminium-Elektrolyseoefen

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