DE930348C - Vorrichtung zur Zufuhr des Stromes zu selbstbackenden Daueranoden - Google Patents
Vorrichtung zur Zufuhr des Stromes zu selbstbackenden DaueranodenInfo
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- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
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Description
Selbstbackende Dauerelektroden oder Söderberg-Elektroden für die Elektrolyse, insbesondere für
die Aluminiumschmelzelektrolyse, besitzen Stromzuführungen, die aus Metallstäben bestehen, welche
tief in die Elektrodenmasse gesteckt sind.
Diese Stäbe können horizontal oder vorzugsweise schief nach unten durch die vertikalen Wände der
Elektroden oder senkrecht durch die horizontale Oberfläche gesteckt werden.
Die meist angewendete horizontale Anordnung hat folgende Nachteile:
Das Stromzuführungssystem ist kompliziert, ebenso wie die Aufhängevorrichtung für die Elektroden.
Die Installationskosten sind daher hoch, und der Betrieb sowie die Unterhaltung erfordern viel
Handarbeit.
Die Stromzuführungsstäbe dürfen keinen zu großen Querschnitt haben, um sie leicht aus der
Elektrode herausziehen zu können, und sie werden daher schnell zerstört.
Weiterhin wird der metallische Mantel, der die Elektrode umgibt, leicht verformt und muß häufig
gerichtet werden.
Das Auffangen der entweichenden Schwaden ist bei dieser Anordnung schwer durchzuführen, und
die Ohmschen Stromverluste in der Stromzuführung und in der Elektrode sind beträchtlich.
Die gesamte Anordnung eignet sich schlecht für einen modernen mechanisierten Betrieb.
Aus diesem Grunde geht man mehr und mehr dazu über, die vertikale Anordnung zu verwenden.
Bei dieser Anordnung werden die Zuleitungsstäbe von oben in den nicht gebackenen Teil der
Elektrode verschieden tief eingesteckt. Beim fortlaufenden Absinken der Elektrode im Maße ihres
Verbrauches erreichen die Spitzen der Stäbe nach und nach den gebackenen Teil der Elektrode, wo
die Leitfähigkeit befriedigend ist, und nähern sich der unteren Fläche der Elektrode.
Wenn die Spitzen der Stäbe sich dieser Fläche
ίο bis auf ein Minimum genähert haben, zieht man sie
aus der Elektrode heraus und füllt in die Löcher, in denen die Stäbe gesteckt haben, frische, noch
nicht gebackene Masse bis zu der Höhe ein, in der die Stäbe wieder eingesetzt werden sollen. Sobald
die Füllung beendet ist, werden die Stäbe in ihre entsprechenden Löcher wieder eingeführt.
Die Vorteile dieser vertikalen Anordnung gegenüber der horizontalen oder schrägen sind folgende:
Sie ist einfacher, die Stäbe können direkt mit den Anodenschienen verbunden werden und dienen
gleichzeitig zur Aufhängung der Elektrode. Die Einrichtungskosten werden also wesentlich vermindert.
Die Handarbeit zur Aufrechterhaltung des Betriebes wird ebenfalls wesentlich eingeschränkt.
Die Stäbe können beträchtlichen Querschnitt haben, und ihre Anzahl läßt sich demgemäß
einschränken. Sie brauchen deswegen auch weniger häufig ausgewechselt zu werden. Das Herausziehen
kann mechanisch ohne Anstrengung erfolgen.'Die Elektrode gleitet in einer festen metallischen Umhüllung,
die keiner Wartung bedarf, und am unteren Teil dieser Umhüllung läßt sich eine einfache und
wirkungsvolle Vorrichtung zum Auffangen der Gase anbringen. Auch die Ohmschen Stromverluste
werden weitgehend gesenkt, da der untere Teil der Stäbe sehr weit bis zum Boden der Anode geführt
werden kann, und der Anschluß der Stäbe kann praktisch direkt an die Anodenstromschienen erfolgen.
Ferner können weitgehend mechanische Vorrichtungen zur Bedienung verwendet werden.
Indessen sind auch bei dieser Anordnung schwerwiegende Nachteile in Kauf zu nehmen, die die
Vorteile zum Teil aufheben können und die allgemeine Einführung dieser Anschluß art hemmen.
In erster Linie werden die vertikalen Stäbe in die Masse gesteckt und durchqueren fast die gesamte
Elektrode, während die Stäbe, die schief in die Elektrode hineingesteckt sind, nur wenig tief
in die Elektrode eintauchen und praktisch an der Oberfläche stecken. Demgemäß ist der metallische
Anteil der Elektrode im Verhältnis zur Elektrodenmasse viel höher. Vertikale Stäbe mit großem
Querschnitt verursachen wegen der gegensätzlichen Wirkung der Ausdehnung der Stäbe und der
Zusammenziehung der Masse, die bei schräg eingesetzten Stäben von geringem Durchmesser nur
leichte oberflächliche Risse entstehen läßt, eine starke Zerklüftung im Innern der Masse. Beim
Schrumpfen, das das Zusammenbacken der Elektrode begleitet, nehmen diese Zerklüftungen schnell
die Form vertikaler Spalten ein, die die Stabe untereinander verbinden und die Elektrode
in mehrere unabhängige Teile aufteilen. Diese einzelnen Teile verhalten sich dann wie ebenso viele
unabhängige Anoden mit eigener Stromdichte. Es ergibt sich also ein unterschiedlicher Verschleiß
der Anode, und die untere Fläche der Anode ist unregelmäßig, so daß die Einregelung des interpolaren
Abstandes nur schwer möglich ist.
Diese Unbequemlichkeit wird beim Ausziehen der Stäbe noch verstärkt. Der oben neu eingesetzte
Stab leitet den Strom während einer gewissen Zeit nicht. Dadurch wird die Stromdichte örtlich vermindert.
Wenn gerade in diesem Teil die Stromdichte wegen der oben angegebenen Spalten schon
gering war, dann addieren sich diese beiden Wirkungen.
Um diese Nachteile zu beheben, wurde schon vorgeschlagen, die Anode in mehrere voneinander
unabhängige Teile durch innere vertikale Scheidewände aufzuteilen. Durch diese Lösung wird entweder
die Bildung der Spalten vermieden, da die Schrumpfung der Paste nur einen viel geringeren
Massenteil betrifft, oder Beschädigungen im Innern bleiben wenigstens nur auf einige Elemente
beschränkt. Diese Vorrichtung hat aber technisch keinen Eingang gefunden, da die Paste an den
Trennwänden haftet.
Im übrigen erfolgt die Verteilung der Stäbe über die Oberfläche bei allen bisher gebräuchlichen An-Ordnungen
in gleichen Abständen. Eine derartige Verteilung in gleichen Abständen verstärkt aber
die oben geschilderten Nachteile.
Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß die vertikalen Kontaktstäbe
in selbstbackenden Elektroden für Elektrolysen, insbesondere für die Aluminiumschmelzelektrolyse,
gemäß der "Erfindung in Gruppen zu zwei oder mehreren angeordnet werden, so daß der Abstand
zwischen allen Stäben jeder Gruppe kleiner ist als der Abstand der einzelnen Gruppen.
Die dadurch erzielten Vorteile sind folgende: Die Zerklüftungszonen sind ι beschränkt auf das
Innere der Stabgruppen, und der Abstand der einzelnen Gruppen ist so, daß Zerklüftungen oder
Aufspaltungen zwischen den Gruppen weitgehend vermieden werden. Es bilden sich also wohl Spalten
im Innern der Gruppen, die aber den guten Verfahrensablauf nicht stören. "Beim Herausziehen
der Stäbe wird die Stromverteilung im Innern der Elektrode kaum verändert, und zwar um so weniger,
als ein Ersatzstab sehr schnell seine normale Belastung wieder aufnimmt, da die Zone, in der die
Paste gebacken ist, im Innern der Gruppen viel höher steigt. Durch diesen Vorteil wird eine nicht
zu vernachlässigende Erleichterung des Betriebes erzielt. Anstatt jedesmal eine geringe Zahl von
Zuführungsstäben in einem komplizierten Rhythmus auszuziehen, kann beispielsweise bei den Stäben,
die zu je zwei zusammengefaßt sind, in längeren Zeiträumen die Hälfte der Stäbe ausgezogen
werden. In-diesem Fall ist ein Stab jeder Gruppe
tief- und der andere hochgestellt.
Die Vereinfachung des Anschlusses bewirkt, daß ein viel größerer Teil- der äußeren Oberfläche der
Anode zur Verfügung steht. Auf diese Weise kann
leichter gearbeitet und frische Masse zugeführt werden.
Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile
sind nachstehend aus der Beschreibung in Verbindung mit den Figuren im einzelnen zu ersehen.
Fig. ι ist eine Ausführung mit gewöhnlichen
Anschlüssen an eine Aluminiumelektrode in einem Bad von 25000 A;
Fig. 2 ist ein senkrechter Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1;
Fig. 3 ist eine Aufsicht auf eine Vorrichtung mit Stromzuführung gemäß der Erfindung, und zwar
durch ein Bad gleicher Kapazität; Fig. 4 ist ein senkrechter Schnitt entlang der
Linie IV-IV der Fig. 3;
Fig. 5 ist eine Aufsicht auf ein Bad von 100 000 A mit gewöhnlichen Stromanschlüssen;
Fig. 6 ist ein senkrechter Schnitt entlang der Linie VI-VI der Fig. 5;
Fig. 7 ist eine Aufsicht auf ein Bad der gleichen Kapazität mit Stromzuführungen gemäß der Erfindung
;
Fig. 8 ist ein senkrechter Schnitt entlang der Linie VIII-VIII der Fig. 7.
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine üblicherweise benutzte Vorrichtung zur Zufuhr des Stromes zur
Anode α in einer Schmelzwanne c zur Elektrolyse von Aluminium mit einem Anschlußwert von
25 000 A. Die Anode α hat sechzehn Stäbe b von 100 mm Durchmesser zum Stromanschluß, die beispielsweise
gleichmäßig mit regelmäßigen Zwischenräumen von 375 mm von Achse zu Achse über das
Bad verteilt sind. Bei diesem geringen Abstand können sich leicht zwischen den Stäben Spalten
bilden, die, nahe beieinander liegend, die Elektrode durchsetzen.
Die Fig. 3 und 4 zeigen die gleiche Vorrichtung, in der aber die Zuführungsstäbe gemäß der Erfindung
in einzelne Gruppen, verteilt über den Querschnitt der Elektrode, zusammengefaßt sind.
Die sechzehn Stäbe & sind in acht Gruppen von je zwei Stäben zusammengefaßt. Bei dieser Ausführungsform
sind die Stäbe b 190 mm (von Achse zu Achse gemessen) innerhalb einer Gruppe voneinander
entfernt, und der Abstand zwischen den nächstliegenden Stäben zweier Gruppen beträgt
575 mm. Es hat sich gezeigt, daß ein Abstand von 575 mm ausreicht, um Risse zwischen den einzelnen
Gruppen zu verhindern. Wenn sich zwischen den beiden Stäben der gleichen Gruppe Risse oder
Spalten bilden, so beeinträchtigt dies das gute Arbeiten des Bades nicht mehr.
Die Fig. 2 zeigt die Stäbe in ihrer Höhenanordnung. Die Lage der einzelnen Stäbe zueinander
wurde zwar so gewählt, daß bei aufeinanderfolgendem Ausziehen die geringsten Störungen bei der
Stromverteilung auftreten; der Rhythmus des Ausziehens der Stäbe, der sich bei dieser Anordnung
ergibt, ist aber kompliziert. Demgegenüber ist bei der Anordnung gemäß der Erfindung, wie sie in
Fig. 4 dargestellt ist, die Hälfte der Stäbe hoch- und die andere Hälfte tiefgestellt, und der Rhythmus
des Ausziehens ist daher sehl einfach.
Der Abstand der Stäbe voneinander und der Gruppen voneinander ist durch die oben angegebenen
Zahlen in keiner Weise festgelegt, sondern sollte lediglich der Veranschaulichung dienen.
Sowohl die Abstände als auch die Anordnung der Gruppen können entsprechend der Stromdichte, die
bei einer bestimmten Schmelz wanne angewandt wird, im Hinblick auf die verschiedensten praktischen
Erfordernisse modifiziert werden.
An einem anderen Beispiel sei eine Abwandlung der Erfindung dargestellt.
Die Fig. 5 und 6 zeigen eine Anordnung, wie sie üblicherweise an einer Schmelzwanne c mit 100 000 A
Anschlußwert getroffen wird. Die Hinweise und Anmerkungen, die oben mit Bezug auf eine Wanne
mit 25 000 A gegeben wurden, treffen auch den vorliegenden Fall.
Gemäß den Fig. 7 und 8 sind die Anschluß stäbe b gemäß der Erfindung in Gruppen von je vier zusammengefaßt.
Während gemäß der Anordnung in Fig. 5 die Stäbe in einer Reihe 350 mm voneinander entfernt
sind, haben die Stäbe der gleichen Gruppe nach Fig. 6 einen Abstand von 250 mm, und der Abstand
zwischen den nächsten Stäben zweier Gruppen ist 600 mm. Die Höhenverteilung der Stäbe gemäß
der Fig. 8 erleichtert auch hier, wie im vorher- go gehenden Beispiel, die Extraktion der Stäbe.
Wie der Fachmann ohne weiteres sieht, sind auch andere Abwandlungen im Rahmen der Erfindung
möglich.
Claims (2)
1. Vorrichtung zur Zufuhr des Stromes zu selbstbackenden Daueranoden von Elektrolysebädern
durch vertikale Stäbe, deren unterer Teil in der Anode steckt, dadurch gekennzeichnet,
daß die vertikalen Kontaktstäbe in Gruppen von wenigstens zwei Stäben zusammengefaßt
sind und der Abstand zwischen allen Stäben jeder Gruppe merklich geringer ist als der Abstand
zwischen den einzelnen Gruppen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Stabgruppe die
Hälfte der Stäbe hoch- und die andere Hälfte tief gestellt ist.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
©509525 7.55
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR930348X | 1952-04-22 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE930348C true DE930348C (de) | 1955-07-14 |
Family
ID=9445360
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DES33133A Expired DE930348C (de) | 1952-04-22 | 1953-04-23 | Vorrichtung zur Zufuhr des Stromes zu selbstbackenden Daueranoden |
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Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1080487B (de) * | 1956-03-03 | 1960-04-21 | Buehler Ag Geb | Trockner, insbesondere fuer Teigwaren |
-
1952
- 1952-04-22 FR FR1055064D patent/FR1055064A/fr not_active Expired
-
1953
- 1953-04-20 CH CH308041D patent/CH308041A/fr unknown
- 1953-04-23 DE DES33133A patent/DE930348C/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR1055064A (fr) | 1954-02-16 |
CH308041A (fr) | 1955-06-30 |
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