EP0030212B1 - Anodenträgersystem für eine Schmelzflusselektrolysezelle - Google Patents

Anodenträgersystem für eine Schmelzflusselektrolysezelle Download PDF

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EP0030212B1
EP0030212B1 EP80810361A EP80810361A EP0030212B1 EP 0030212 B1 EP0030212 B1 EP 0030212B1 EP 80810361 A EP80810361 A EP 80810361A EP 80810361 A EP80810361 A EP 80810361A EP 0030212 B1 EP0030212 B1 EP 0030212B1
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EP
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anode
electrically insulating
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cell
current
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EP80810361A
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EP0030212A1 (de
Inventor
Wolfgang Schmidt-Hatting
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Alcan Holdings Switzerland AG
Original Assignee
Schweizerische Aluminium AG
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C25C3/16—Electric current supply devices, e.g. bus bars

Definitions

  • the present invention relates to an anode support system for the current supply to a melt flow electrolysis cell, in particular for the production of aluminum.
  • the electrolysis furnace In normal operation, the electrolysis furnace is usually operated periodically, even if there is no anode effect by cracking the crust and adding alumina.
  • the two magnetic effects mentioned must be differentiated from a further magnetic effect, the rotating metal wave.
  • This metal wave runs, depending on the general direction of current in the hall, clockwise or counterclockwise, along the board of the electrolytic cell.
  • the metal wave When the metal wave is currently located in the cell, it temporarily reduces the interpolar distance to the anode or overlays.
  • the electrolyte resistance to be overcome by the direct current becomes smaller, as a result of which the instantaneous current strength is increased at the location of the wave crest. Because the sum of the instantaneous values of the currents of all the anodes at any moment corresponds to the direct current value of the cell, the current intensity of the anodes located outside the area of the metal wave will be reduced in accordance with the larger interpolar distance until the metal wave has moved on.
  • the revolving metal shaft leads in a single anode rod to a temporal change in the current intensity similar to the sinusoidal form, but the direct current value of the anode rod is retained.
  • the round trip time of a metal wave along the circumference of the electrolytic cell i.e. H. the time until the metal values return to the same anode bar is usually between 30 and 80 seconds.
  • the interpolar distance of all anodes can be increased, whereby the metal waves can usually be reduced, often even made to disappear.
  • the ohmic voltage drop in the electrolyte is also increased and consequently the expenditure of electrical energy is increased.
  • the additional electrical energy consumed is converted into heat instead of being used to manufacture aluminum.
  • the height of the metal waves is a few millimeters to a few centimeters. In extreme In some cases, it can lead to the momentary short circuit between cathode and anode, since the interpolar distance is itself of the same order of magnitude; it is usually between 4 and 6 cm.
  • both the amplitude of the metal wave and that of the alternating current in the anode rod current decrease. From numerous measurements and observations it was deduced that the resulting alternating current is only a consequence of the metal wave. Once the wave is formed, however, the alternating current is responsible for the maintenance and propagation of the metal wave.
  • the inventor has set himself the task of creating a melt flow electrolysis cell, in particular for the production of aluminum, in which the metal shaft is greatly reduced or suppressed without increasing the interpolar distance.
  • the circuit for the alternating current can be determined as follows. This flows downwards in one or a few anode rods, crosses the corresponding anodes, leaves them on their undersides, crosses the electrolyte approximately perpendicularly and penetrates the reduced metal. In the metal, the alternating current flows in a horizontal direction to the anodes, which are approximately diametrically opposite at the cell edge, leaves the metal there, flows through the electrolyte almost vertically upwards, penetrates the anodes above, crosses them, flows through the associated anode rods into the anode bar and returns back to the anode rods mentioned at the beginning.
  • the current loop defined in this way rotates, depending on the position of the return line in the hall, left or right, around a vertical axis which is approximately in the cell center, while the metal shaft and with it the alternating current maximum circulate around the cell circumference.
  • the isolating separations are therefore arranged in parallel bridging switches.
  • This bridging of the permanent separations in the crossmember means that, if the cathodic current distribution is disturbed, the equalizing currents in the anode support system of the subsequent cell can flow not only over sections but over the entire crossbar. This largely eliminates harmful interference in the form of magnetic movements or surface deformation.
  • the compensating currents are direct currents and are not identical to the alternating currents which are responsible for maintaining the rotating metal shaft.
  • the conductor cross-section of the switch is relatively small, for example it is 1-10% of the rail cross-section.
  • the switches that are to bridge the isolating separation points are expediently attached to the crossbar itself.
  • the switches are controlled automatically, in particular by means of EDP, and closed and opened by an electromagnetically operating actuator.
  • the bridges When the electrolysis cell is operating normally, the bridges are closed, so the compensating currents can flow over the entire crossbar. If revolving metal shafts are formed, the bridges are opened, as a result of which the parts of the traverse lying between the electrically insulating separations are separated from one another. After the revolving metal shaft has subsided, the bridges are closed again.
  • the occurrence of a metal vibration or surface deformation is determined by known methods, e.g. B. by registering the streams in the anode rods, and when an automated system is used, the necessary control impulse is triggered by a computer system.
  • FIGS. 1-4 The anode support system with six anodes shown in FIGS. 1-4 is only intended to illustrate the principle; of course, in the case of electrolytic cells used for industrial production, significantly more anodes are arranged.
  • the anode support system consists of two anode rails 10 arranged in parallel and two printed circuit boards 12 arranged on the end faces of these rails. Both anode rails and printed circuit boards are preferably made of aluminum, the end faces of the anode rails 10 are expediently welded to the printed circuit boards 12.
  • the power supply lines are connected to the circuit boards.
  • these power supply lines can be connected not only at the end with respect to the anode rails, but also at any location on the longitudinal side of the rail which is advantageous for good furnace operation.
  • an anode rail can also be separated and insulated into the same or different sections at more than one location.
  • Six anodes 14 are suspended from the anode rails 10 by means of anode rods 16, which also consist of aluminum in the upper region.
  • the alternating current could result as a result of a metal wave between any anodes diametrically opposed to the cell circumference, i. H. 1 and 4, 2 and 5 and 3 and 6 (Fig. 2), close via anode rails 10 and circuit boards 12.
  • the AC circuit for anodes 1 and 4 and 3 and 6 is interrupted.
  • the uninterrupted AC circuit for anodes 2 and 5 is not sufficient to maintain a rotating metal shaft, since if it had reached the corner points, it would no longer find the AC current driving it.
  • the distribution factor ⁇ is 0.5, i. H. the same amount of current is supplied from the left and right, the separation C does not have to take place in the anode rails 10, but in the printed circuit boards 12. Otherwise it would not be possible to supply all anodes with their nominal current. With an even number of anodes per rail, the separation can of course also take place at C.
  • ⁇ 0.5, i. H. the same amount of current is fed into the anode bar on the left and right.
  • the electrically insulating connecting pieces 11 shown in FIGS. 2-4 connect the anode rails 10 or the printed circuit boards 12 in a mechanically stable manner on the section lines A, B or C.
  • These materials can consist of one of the insulating materials used in electrical engineering, preferably wood or asbestos.
  • the isolating separations A, B and C are preferably bridged in parallel with switches (not shown).
  • the AC circuits diametrically opposite anodes can only be prevented if the profile, analogously as shown in FIGS. 1 and 2, is completely cut through at least once in the transverse direction and mechanically stably connected with an electrically insulating material.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Anodenträgersystem für die Stromzufuhr zu einer Schmelzflußelektrolysezelle, insbesondere zur Herstellung von Aluminium.
  • Für die Gewinnung von Aluminium durch Elektrolyse von Aluminiumoxid wird dieses in einer Fluoridschmelze gelöst, die zum größten Teil aus Kryolith besteht. Das kathodisch abgeschiedene Aluminium sammelt sich unter der Fluoridschmelze auf dem Kohleboden der Zelle, wobei die Oberfläche des flüssigen Aluminiums die Kathode bildet. In die Schmelze tauchen von oben an Traversen befestigte Anoden ein, die bei konventionellen Verfahren aus amorphem Kohlenstoff bestehen. An den Kohleanoden entsteht durch die elektrolytische Zersetzung des Aluminiumoxids Sauerstoff, der sich mit dem Kohlenstoff der Anoden zu C02 und CO verbindet. Die Elektrolyse findet im allgemeinen in einem Temperaturbereich von etwa 940-970°C statt. Im Laufe der Elektrolyse verarmt der Elektrolyt an Aluminiumoxid. Bei einer unteren Konzentration von 1-2 Gew.-0/o Aluminiumoxid im Elektrolyten kommt es zum Anodeneffekt, der sich in einer stufenförmigen Spannungserhöhung von beispielsweise 4-4,5 V auf 30 V und darüber auswirkt. Spätestens dann muß die aus erstarrtem Elektrolytmaterial gebildete Kruste eingeschlagen und die Aluminiumoxidkonzentration durch Zugabe von neuem Aluminiumoxid (Tonerde) angehoben werden.
  • Im normalen Betrieb wird der Elektrolyseofen üblicherweise periodisch bedient, auch wenn kein Anodeneffekt auftritt, indem die Kruste eingeschlagen und Tonerde zugegeben wird.
  • Bei Vergrößerung der Zellenstromstärke über 50 kA (Kiloampere) hinaus machen sich schädliche magnetische Effekte bemerkbar, wie z. B. eine verstärkte Aufwölbung des flüssigen Metalls oder dessen Strömung. Die Ursache dieser beiden Effekte werden in der betreffenden Fachliteratur ausführlich beschrieben und haben zu zahlreichen Vorschlägen zu ihrer Beseitigung geführt. Auch die Nachteile der Aufwölbung und Strömung des Metalls sind Gegenstand zahlreicher Veröffentlichungen.
  • Die beiden erwähnten magnetischen Effekte sind jedoch gegenüber einem weiteren magnetischen Effekt, der umlaufenden Metallwelle, abzugrenzen. Diese Metallwelle läuft, je nach der allgemeinen Stromrichtung in der Halle, im Uhrzeiger- oder Gegenuhrzeigersinn, entlang des Bordes der Elektrolysezelle.
  • Alle drei genannten magnetischen Phänomene haben jedoch eine gemeinsame Ursache: Sie werden durch eine ungünstige Verteilung von Stromdichten und magnetischer Induktion in der Schmelze hervorgerufen.
  • Für die Aufwölbung und die Strömung des flüssigen Aluminiums sind in Veröffentlichungen die Zusammenhänge erklärende Theorien entwickelt worden, im Gegensatz dazu ist jedoch der Zusammenhang von Stromdichte und Induktion einerseits und der Entstehung, Erhaltung und Fortpflanzung der Metallwelle andererseits noch nicht befriedigend erklärt. Trotzdem kann die im allgemeinen entlang des Umfangs des Badraumes rechts- oder linksdrehende Metallwelle genügend genau entdeckt, beschrieben und in der Zelle verfolgt werden.
  • Dort wo sich die Metallwelle in der Zelle momentan befindet, verkleinert sie vorübergehend die Interpolardistanz zu der oder den darüberliegenden Anoden. Durch die Verkleinerung der Interpolardistanz wird der vom Gleichstrom zu überwindende Elektrolytwiderstand kleiner, wodurch am Ort des Wellenbergs die momentane Stromstärke erhöht wird. Weil die Summe der Momentanwerte der Ströme aller Anoden in jedem Augenblick dem Gleichstromwert der Zelle entspricht, wird die Stromstärke der außerhalb des Bereichs der Metallwelle befindlichen Anoden untsprechend der größeren Interpolardistanz verringert werden, bis die Metallwelle weitergewandert ist.
  • Die umlaufende Metallwelle führt in einer einzelnen Anodenstange zu einer der Sinusform ähnlichen zeitlichen Veränderung der Stromstärke, wobei jedoch der Gleichstromwert der Anodenstange erhalten bleibt. Die Umlaufzeit einer Metallwelle entlang des Umfangs der Elektrolysezelle, d. h. die Zeit, bis die Metallwerte bis zu derselben Anodenstange zurückkehrt, liegt üblicherweise zwischen 30 und 80 Sekunden.
  • Die Verkleinerung der Interpolardistanz durch die umlaufende Metallwelle bringt flüssiges Aluminium, das bereits elektrolytisch hergestellt worden ist, in die Nähe des an den Kohleanoden entwickelten gasförmigen C02. Dabei wird ein Teil des Aluminiums durch das C02 zu A1203 reoxidiert, wodurch die Metallausbeute, die Stromausbeute genannt wird, sinkt.
  • Als Maßnahme gegen die Metallwellen kann die Interpolardistanz aller Anoden erhöht werden, wodurch die Metallwellen meistens verkleinert, oft sogar zum Verschwinden gebracht werden können Mit der Erhöhung der Interpolardistanz wird jedoch auch der ohmsche Spannungsabfall im Elektrolyten erhöht und folglich der Aufwand an elektrischer Energie vergrößert. Die zusätzlich verbrauchte elektrische Energie wird, statt zum Herstellen von Aluminium verwendet, in Wärme umgesetzt. Wegen der gesunkenen Metallausbeute wird das produzierte Aluminium pro Einheit erheblich verteuert. Über eine Simultanmessung der Ströme aller Anodenstangen nach bekannten Meßprinzipien läßt sich die Metallwelle einwandfrei erkennen, und deren Drehbewegung kann verfolgt werden.
  • Die Höhe der Metallwellen beträgt einige Millimeter bis einige Zentimeter. In extremen Fällen kann sie bis zum momentanen Kurzschluß zwischen Kathode und Anode führen, da die Interpolardistanz ihrerseits von der gleichen Größenordnung ist; sie liegt üblicherweise zwischen 4 und 6 cm.
  • Bei einer Vergrößerung der Interpolardistanz nimmt sowohl die Amplitude der Metallwelle als auch diejenige des Wechselstromes im Anodenstangenstrom ab. Aus zahlreichen Messungen und Beobachtungen wurde abgeleitet, daß der entstehende Wechselstrom nur eine Folge der Metallwelle ist. Ist die Welle, wie auch immer, einmal entstanden, so ist der Wechselstrom für die Erhaltung und Fortpflanzung der Metallwelle verantwortlich.
  • Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, eine Schmelzflußelektrolysezelle, insbesondere zur Herstellung von Aluminium, zu schaffen, bei welcher die Metallwelle ohne Erhöhung der Interpolardistanz stark vermindert oder unterdrückt werden.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das aus wenigstens je zwei horizontal angeordneten Anodenschienen und mit diesen stirnseitig verbundenen Leiterplatten gebildete Anodenträgersystem an mindestens zwei Stellen vollständig aufgetrennt, jedoch mit elektrisch isolierendem Material mechanisch stabil verbunden ist, wobei
    • - eine galvanische Verbindung von Teilstükken derselben Schiene des Anodenträgersystems nur über die vorhergehende Zelle besteht,
    • - die elektrisch isolierenden Auftrennungen entsprechend der Schienenführung von einer Zelle zur anderen so angebracht sind, daß die in die einzelnen Teilstücke des Anodenträgersystems eingespeisten Teilströme des Zellengleichstromes jeweils von den an diesem Teilstück befestigten Anodenstangen unter Führung ihres Nennstromes abgenommen werden können, und
    • - Anodenschienen bzw. Trägerplatten bei stirnseitiger Stromzufuhr höchstens je eine elektrisch isolierende Auftrennung aufweisen.
  • Messungen haben ergeben, daß der die Metallwelle erhaltende und in Rotation versetzende Wechselstrom nur im anodischen Teil der Zelle fließt.
  • Der Stromkreis für den Wechselstrom läßt sich wie folgt festlegen. Dieser fließt in einer oder wenigen Anodenstangen nach unten, durchquert die entsprechenden Anoden, verläßt diese an ihren Unterseiten, durchquert annähernd senkrecht den Elektrolyten und dringt in das reduzierte Metall ein. Im Metall fließt der Wechselstrom in horizontaler Richtung zu den am Zellenrand ungefähr diametral gegenüberliegenden Anoden, verläßt dort das Metall, durchfließt den Elektrolyten annähernd senkrecht nach oben, dringt in die darüberliegenden Anoden ein, durchquert diese, fließt über die dazugehörenden Anodenstangen in den Anodenbalken und kehrt zu den eingangs genannten Anodenstangen zurück. Die so definierte Stromschleife rotiert, je nach Lage der Rückleitung in der Halle links- oder rechtsdrehend, um eine senkrechte Achse, die ungefähr im Zellenzentrum steht, während die Metallwelle und mit ihr das Wechselstrommaximum am Zellenumfang umlaufen. Mit dem erfindungsgemäßen Auftrennen des Anodenträgersystems wird der genannte Wechselstromkreis galvanisch unterbrochen, womit keine Metallwellen mehr möglich sind, weil der antreibende Wechselstrom größtenteils fehlt.
  • Im Verlaufe des Elektrolyseverfahrens können jedoch bei gestörter kathodischer Stromverteilung Störungen, sowohl in der elektrisch vorgeschalteten Zelle, wie auch in der betrachteten Zelle selbst, auftreten. Diese Störungen können schädliche magnetische Bewegungen des flüssigen Aluminiums oder Verformungen seiner Oberfläche provozieren, obwohl rotierende Metallwei!en unterbunden bleiben.
  • Nach einer oevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden deshalb die isolierenden Auftrennungen parallel überbrückende Schalter angeordnet.
  • Diese Überbrückung der bleibenden Auftrennungen in der Traverse bewirkt, daß bei gestörter kathodischer Stromverteilung die Ausgleichsströme im Anodenträgersystem der Folgezelle nicht nur über Teilstücke, sondern über die ganze Traverse fließen können. Dadurch werden schädliche Störungen in Form von magnetischen Bewegungen oder Oberflächenverformungen weitgehend ausgeschaltet.
  • Die Ausgleichsströme sind Gleichströme und nicht mit den Wechselströmen identisch, welche für die Aufrechterhaltung der rotierenden Metallwelle verantwortlich sind.
  • Verglichen mit den massiven Schienenquerschnitten der Traverse ist der Leiterquerschnitt des Schalters verhältnismäßig gering, er beträgt beispielsweise 1-10% des Schienenquerschnittes. Die Schalter, welche die isolierenden Trennstellen überbrücken sollen, werden zweckmäßig auf der Traverse selbst angebracht.
  • In modernen Elektrolysehallen werden die Schalter automatisch, insbesondere mittels EDV gesteuert und durch ein elektromagnetisch arbeitendes Betätigungsorgan geschlossen und geöffnet.
  • Bei normal arbeitender Elektrolysezelle sind die Überbrückungen geschlossen, die Ausgleichsströme können also über die ganze Traverse fließen. Bilden sich umlaufende Metallwellen aus, so werden die Überbrückungen geöffnet, wodurch die zwischen den elektrisch isolierenden Auftrennungen liegenden Teile der Traverse voneinander getrennt sind. Nach dem Abklingen der umlaufenden Metallwelle werden die Überbrückungen wieder geschlossen.
  • Das Auftreten einer Metallschwingung bzw. Oberflächenverformung wird nach bekannten Verfahren, z. B. durch Registrierung der Ströme in den Anodenstangen, festgestellt, und bei der Verwendung eines automatisierten Systems der notwendige Steuerimpuls von einer EDV-Anlage ausgelöst.
  • Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt schematisch
    • Fig. 1 eine Ansicht einer Ausführungsart des anodischen Teils einer Elektrolysezelle,
    • Fig.2-4 Draufsichten des anodischen Teils von Fig. 1, mit Auftrennungen an verschiedenen Stellen,
    • Fig. 5 eine Schienenanordnung von drei in Reihe geschalteten Elektrolysezellen.
  • Das in den Fig. 1 -4 dargestellte Anodenträgersystem mit sechs Anoden soll lediglich das Prinzip verdeutlichen, natürlich werden bei zu industrieller Produktion eingesetzten Elektrolysezellen wesentlich mehr Anoden angeordnet.
  • Das Anodenträgersystem besteht aus zwei parallel angeordneten Anodenschienen 10 und zwei an den Stirnseiten dieser Schienen angeordneten Leiterplatten 12. Sowohl Anodenschienen als auch Leiterplatten bestehen vorzugsweise aus Aluminium, die Stirnseiten der Anodenschienen 10 sind zweckmäßig mit den Leiterplatten 12 verschweißt.
  • Im vorliegenden Beispiel werden die nicht gezeichneten Stromzuführungen an den Leiterplatten angeschlossen. Diese Stromzuführungen können jedoch, insbesondere bei großen Elektrolysezellen, in bezug auf die Anodenschienen nicht nur stirnseitig, sondern an jedem, für einen guten Ofengang vorteilhaften Ort der Schienenlängsseite angeschlossen werden. In diesem Fall kann eine Anodenschiene - je nach der Schienenanordnung - auch an mehr als einem Ort in gleiche oder unterschiedliche Teilstücke aufgetrennt und isoliert werden. An den Anodenschienen 10 sind sechs Anoden 14 mittels Anodenstangen 16, welche im oberen Bereich ebenfalls aus Aluminium bestehen, aufgehängt.
  • Bei der stirnseitigen Stromeinspeisung in die beiden Anodenschienen, die als Schienenpaar auch mit Anodenbalken bezeichnet werden, wird von der einen Seite ein Strom ? J und von der anderen Seite (1 -α) · J zugeführt. Mit J wird der gesamte Zellengleichstrom bezeichnet, a ist ein zwischen 0 und 1 liegender, für eine Anlage aus vielen elektrisch in Reihe geschalteten Zellen konstanter Verteilungsfaktor. Für die Fig. 1-3 wird angenommen, daß die Schienenführungen zu den Folgezellen so konzipiert sind, daß dem Anodenbalken2/3 des Zellengleichstromes J von links und 1/3 von rechts zugeführt wird. Damit ist die Konstante α gleich 2/3. Jede Anodenstange 16 führt den Anoden 14 und damit der Elektrolysezelle 1/6 des Zellengleichstromes zu.
  • Trennt man nun die Anodenschienen 10 längs der in Fig. 1 und 2 gezeichneten Linie A auf und verbindet sie dort mit elektrisch isolierendem, mechanisch stabilem Material 11, so können weiterhin alle Anoden mit ihrem Nennstrom beliefert werden.
  • Ohne die Auftrennung bei der Linie A könnte sich der Wechselstrom in Folge einer Metallwelle zwischen beliebigen, diametral am Zellenumfang gegenüberliegenden Anoden, d. h. 1 und 4, 2 und 5 sowie 3 und 6 (Fig. 2), über Anodenschienen 10 und Leiterplatten 12 schließen. Mit der Auftrennung an der Linie A ist der Wechselstromkreis für die Anoden 1 und 4 sowie 3 und 6 unterbrochen. Der nicht unterbrochene Wechselstromkreis für die Anoden 2 und 5 reicht nicht für die Aufrechterhaltung einer umlaufenden Metallwelle aus, da diese, wenn sie an den Eckpunkten angekommen wäre, keinen mehr sie treibenden Wechselstrom fände.
  • In Fig. 3 erfolgte die Auftrennung entlang der Linie B. Für die Konstante a wird wieder der Wert 2/3 angenommen, damit wird wieder 2/3 des Zellengleichstromes von links und 1/3 von rechts zugeführt. Man erkennt, daß auch hier alle Anoden mit ihrem Nennstrom beliefert werden können: Die Anoden 1 und 4 bis 6 werden von links und die Anoden 2 und 3 von rechts gespeist. Der oben definierte Wechselstromkreis ist für die Anodenpaare 2, 5 und 3, 6 unterbrochen, während er für das Anodenpaar 1, 4 nicht unterbrochen ist.
  • Wenn für ein Anodenträgersystem mit einer ungeraden Zahl von Anoden pro Schiene, wie in Fig. 4 dargestellt, der Verteilungsfaktor α 0,5 beträgt, d. h. gleich viel Strom von links und rechts zugeführt wird, muß die Auftrennung C nicht in den Anodenschienen 10, sondern in den Leiterplatten 12 erfolgen. Andernfalls wäre es nicht möglich, allen Anoden ihren Nennstrom zuzuführen. Bei einer geraden Zahl von Anoden pro Schiene kann die Trennung selbstverständlich auch bei C erfolgen.
  • In Fig. 5 sind drei elektrisch in Reihe geschaltete Elektrolysezellen 18, 20 und 22 angedeutet. Jede Zelle hat vier Kathodenbarrenenden 24, die den Zellengleichstrom über Stromschienen 26, 28 der Folgezelle zuführen, und zwar mit einer Konstante α=0,5, d. h. es wird links und rechts gleich viel Strom in den Anodenbalken eingespeist. Auch bei der Aufteilung der Leiterplatten 12, wie in Fig. 4 dargestellt, können alle Anoden mit ihrem Nennstrom beliefert werden. Die diametral gegenüberliegenden Anoden haben jedoch, außer über die vor- und nachgeschalteten Zellen, keine galvanische Verbindung, womit der oben besprochene Wechselstromkreis unterbrochen ist und daher keine Metallwellen aufrechterhalten werden.
  • Bei einer großen Zahl von Anoden wird eine vollständige Durchtrennung und elektrisch isolierende Wiederverbindung des Anodenbalkens vorzugsweise möglichst nahe beim Zentrum des Elektrolyseofens durchgeführt. Je näher die Auftrennung beim Zentrum liegt, desto mehr Wechselstromkreise von diametral gegenüberliegenden Anodenpaaren können galvanisch unterbrochen werden, wobei jedoch α, d. h. die Schienenführung, entsprechend angepaßt werden muß. Auch bei einer großen Anzahl von Anoden ist jedoch die Auftrennung der Leiterplatten (Fig. 4) besonders vorteilhaft, u. a. weil sie von der Schienenführung und damit von ∞ unabhängig ist.
  • Die in den Fig.2-4 dargestellten elektrisch isolierenden Verbindungsstücke 11 verbinden die Anodenschienen 10 bzw. die Leiterplatten 12 an den Schnittlinien A, B oder C mechanisch stabil. Diese Materialien können aus einem der in der Elektrotechnik eingesetzten Isoliermaterialien, vorzugsweise Holz oder Asbestit bestehen. Die isolierenden Auftrennungen A, B und C werden vorzugsweise mit nicht eingezeichneten Schaltern parallel überbrückt.
  • Ist das Anodenträgersystem einstückig, z. B. als entsprechendes Profil, ausgebildet, so können die Wechselstromkreise diametral gegenüberliegender Anoden nur unterbunden werden, wenn das Profil, analog wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, in Querrichtung mindestens einmal vollständig durchtrennt und mit einem elektrisch isolierenden Material mechanisch stabil verbunden wird.

Claims (7)

1. Anodenträgersystem für die Stromzufuhr zu einer Schmelzflußelektrolysezelle, insbesondere zur Herstellung von Aluminium, dadurch gekennzeichnet, daß das aus wenigstens je zwei horizontal angeordneten Anodenschienen (10) und mit diesen stirnseitig verbundenen Leiterplatten (12) gebildete Anodenträgersystem an mindestens zwei Stellen (A, B, C) vollständig aufgetrennt, jedoch mit elektrisch isolierendem Material (11) mechanisch stabil verbunden ist, wobei
- eine galvanische Verbindung von Teilstükken derselben Schiene des Anodenträgersystems nur über die vorhergehende Zelle besteht,
- die elektrisch isolierenden Auftrennungen (A, B, C) entsprechend der Schienenführung von einer Zelle zur anderen so angebracht sind, daß die in die einzelnen Teilstücke des Anodenträgersystems (10, 12) eingespeisten Teilströme des Zellengleichstromes jeweils von den an diesem Teilstück befestigten Anodenstangen (16) unter Führung ihres Nennstromes abgenommen werden können, und
- Anodenschienen (10) bzw. Trägerplatten (12) bei stirnseitiger Stromzufuhr höchstens je eine elektrisch isolierende Auftrennung (A, B, C) aufweisen.
2. Anodenträgersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatten (12) aufgetrennt und elektrisch isolierend verbunden sind.
3. Anodenträgersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch isolierende Material (11) aus einem der in der Elektrotechnik eingesetzten Isoliermaterialien, vorzugsweise Holz oder Asbestit, besteht.
4. Anodenträgersystem nach mindestens einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch isolierenden Auftrennungen (A, B, C) mit Schaltern parallel überbrückt sind.
5. Anodenträgersystem für die Stromzufuhr zu einer Schmelzflußelektrolysezelle, insbesondere zur Herstellung von Aluminium, dadurch gekennzeichnet, daß ein einstückig ausgebildeter Anodenbalken an mindestens einer Stelle vollständig aufgetrennt, jedoch mit elektrisch isolierendem Material mechanisch stabil verbunden ist, wobei
- eine galvanische Verbindung von Teilstükken des Anodenbalkens nur über die vorhergehende Zelle besteht,
- die elektrisch isolierende(n) Auftrennung(en) entsprechend der Schienenführung von einer Zelle zur anderen so angebracht sind, daß die in die einzelnen Teilstücke des Anodenbalkens eingespeisten Teilströme des Zellengleichstromes jeweils von den an diesem Teilstück befestigten Anodenstangen unter Führung ihres Nennstromes abgenommen werden können, und
- der Anodenbalken bei stirnseitiger Stromzufuhr nur eine elektrisch isolierende Auftrennung aufweist.
6. Anodenträgersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch isolierende Material aus einem der in der Elektrotechnik eingesetzten Isoliermaterialien, vorzugsweise Holz oderAsbestit, besteht.
7. Anodenträgersystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch isolierenden Auftrennungen mit Schaltern parallel überbrückt sind.
EP80810361A 1979-12-03 1980-11-24 Anodenträgersystem für eine Schmelzflusselektrolysezelle Expired EP0030212B1 (de)

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CH1070479 1979-12-03
CH10704/79 1979-12-03
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EP0030212A1 EP0030212A1 (de) 1981-06-10
EP0030212B1 true EP0030212B1 (de) 1983-02-09

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