EP0031307B1 - Vorrichtung zur Führung des Stromes zwischen Elektrolyseöfen - Google Patents

Vorrichtung zur Führung des Stromes zwischen Elektrolyseöfen Download PDF

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EP0031307B1
EP0031307B1 EP80810401A EP80810401A EP0031307B1 EP 0031307 B1 EP0031307 B1 EP 0031307B1 EP 80810401 A EP80810401 A EP 80810401A EP 80810401 A EP80810401 A EP 80810401A EP 0031307 B1 EP0031307 B1 EP 0031307B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
anode
cell
furnace
conductor
cathode
Prior art date
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Expired
Application number
EP80810401A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0031307A1 (de
Inventor
Hans Pfister
Otto Knaisch
Jean-Marc Blanc
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alcan Holdings Switzerland AG
Original Assignee
Schweizerische Aluminium AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schweizerische Aluminium AG filed Critical Schweizerische Aluminium AG
Publication of EP0031307A1 publication Critical patent/EP0031307A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0031307B1 publication Critical patent/EP0031307B1/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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 invention relates to a device for guiding the current from the cathode of an optionally encapsulated and transverse electrolysis furnace to the anode of adjacent electrolysis furnaces via cathodically connected carbon blocks, cathode bars and busbars (individual conductors) located in an electrolysis bath.
  • busbar guides between two transverse electrolysis furnaces conduct the furnace current from the cathode bars by means of busbars to the sides of the furnace parallel to the cathode bars and from there via connecting rails to the adjacent electrolysis oven.
  • the connecting rails are connected to fixed or vertically movable risers on the adjacent furnace, via which the furnace flow is fed to the movable or fixed crossmember.
  • the furnace current flows from the traverse via anode rods to the individual anodes.
  • the risers are arranged on the longitudinal or transverse sides of the furnace.
  • the current rail guides created in this way have considerable disadvantages.
  • the busbars around the electrolysis tub and the risers result in a large voltage drop, especially in the case of wide furnace designs.
  • Working on the furnace, in particular changing the anodes with the anode rods is considerably hindered by the risers placed on the longitudinal or transverse sides of the furnace.
  • there is a loss of current when changing the anodes since the current flow is not balanced. Difficulties arise again and again when short-circuiting.
  • the cathodic busbars have the disadvantage that, for purely practical reasons, they are not built in accordance with the shape required by electro-theory. This leads to equalizing currents in the busbars and also in the cathode or in the liquid bath. These equalizing currents are undesirable and have a negative effect on the furnace.
  • the further current flow from the traverse to the anode also has considerable disadvantages.
  • the effort to connect the anode rod and anode in the anode abutment, such as rod straightening, cleaning and welding, as well as for transportation, is very high, and handling is very accident-prone.
  • the anode can only be replaced together with the anode rod, which in turn makes tight encapsulation of the furnace difficult.
  • the loss of current in the anode rod itself cannot be overlooked.
  • the inventor has set itself the goal of developing a device for conducting current between two electrolysis furnaces, which does not have these disadvantages and, above all, provides economic advantages.
  • the object is achieved in that individual conductors are arranged under an electrolysis furnace and an adjacent furnace, the individual conductors under the electrolysis furnace each cathode bar of the electrolysis furnace remote from the adjacent furnace with a compensating conductor assigned to the adjacent furnace and the individual conductors under the neighboring furnace each near this furnace Connect the cathode bar of the electrolysis furnace to the compensating conductor of another neighboring electrolysis furnace.
  • two cathode bars can be connected to a single conductor and thus connected to the compensating conductor.
  • the furnace flow is conducted from one furnace to the adjacent furnace in the shortest, practically feasible way.
  • the single conductors with the same cross-section and length result in a voltage rail guide between the two furnaces, regardless of whether each bar connection is connected to a single conductor or whether two bar connections combined on one long side of the furnace are connected to a single conductor.
  • the conductor rail guide according to the invention has no influence on the installation options for center, cross or point feeder operation.
  • When changing the anode there are no obstacles due to fixed risers placed on the long sides of the furnace or in the corners of the furnace.
  • a furnace that runs out of an ingot window causes the maximum failure of two individual conductors.
  • the furnace compensation conductor mentioned above is preferably arranged in a ring at the height of the trough around the electrolysis furnace.
  • the equalizer compensates for current irregularities. Among other things, it has a direct effect on the current balance when changing the anode in the adjacent furnace and at the same time serves as a compensation conductor for the cathode of the electrolysis furnace. Therefore there is no loss of power when changing the anode.
  • the compensating conductor also serves as a current guide rail during the short-circuiting of the neighboring furnace. It can also be used to place the work surface around the stove.
  • the compensating conductor enables the connection to the anode via a flexible current band, which is preferably attached as close as possible to the anode.
  • the anode is advantageously provided according to the invention with a current-conducting yoke, which is easily detachably connected to the anode holder and the current band.
  • the anode width itself is preferably chosen so that it corresponds to twice the width of a carbon block element.
  • the furnace current thus flows from two individual conductors to an anode of the subsequent cell.
  • This anode design enables the anode holding device to remain on the furnace and, for example, to be fixed to the crossbar. This results in the possibility of a continuous vertical up and down movement of the anode holder by means of a motor, a hydraulic, a pneumatic or the like drive. The vertical movement follows the erosion at the anode evenly so that the cheapest interpolar distance is always maintained between the anode and cathode. This eliminates the anode measurement.
  • control unit for this vertical movement is a computer which receives the current data from the anode and cathode and compares them with setpoints. If the voltage rises above a certain limit value, the interpolar distance is automatically reduced by lowering the anode.
  • the anode holder is set in motion vertically upwards, this process preferably being interrupted after the anode remnant has been pulled out of the crust.
  • the crust is given time to close without emissions escaping into the hall. Only when the crust has completely closed is the anode remnant removed further. Since the encapsulation in ovens can advantageously be very tight with this current routing and this design of the anode holding device, the environmental pollution caused by the exhaust air is reduced to a minimum.
  • the encapsulation preferably consists of hinged plates or the like. Plates, each anode being assigned its own cover plate. By lifting the anode remnant, this plate is opened, while the rest of the furnace remains covered.
  • Assigns e.g. B. a handrail a notch, in which the yoke of the anode and the current band is inserted, so it has proven to be inexpensive 6 to put the handrail a clamping sleeve with an internal thread. After inserting the yoke and the current band, this clamping sleeve is rotated over the notch and thus clamps the yoke and current band.
  • a sleeve is fastened to the crossmember, which has an indentation in its end region remote from the crossmember, in which the yoke and current band are placed.
  • the yoke and current band are fixed by inserting a press bolt into the sleeve.
  • the clamping sleeve or pressing bolt can preferably be moved by means of a pneumatic, hydraulic or motor device.
  • a trough 11 of an electrolysis furnace 10 is lined with insulating material 12 at the bottom and with coal edge blocks 13 at the edge.
  • Cathodically connected carbon blocks 30 are supported on the insulating material 12, from which the current is derived in the direction x via cathode bars 31, 32.
  • Aluminum 15 deposited from an electrolyte 14 collects on the carbon blocks 30.
  • Anodes 16 are immersed in the electrolyte 14 and are attached to a cross member 18 via anode holding devices 17.
  • the trough 11 is encapsulated with the cover plate 22 articulated on the cross member 18 by means of a piano hinge 21.
  • the individual conductors 33, 34 are connected to a compensating conductor 35 surrounding them.
  • the current rail guidance from the cathode of the electrolysis furnace 10 to the compensating conductor 35 of the furnace 10a is carried out for each coal block 30 or for each cathode bar 31, 32 of the furnace 10. If the furnace 10a is short-circuited, the compensating conductor 35 serves as a current-carrying rail at the connection points 40. Further short-circuit points are denoted by 42, 43.
  • a first gradation of the electrical furnace calcination is achieved in that the individual conductors 33, 34 are short-circuited at points 42, 43.
  • a second electrical gradation for the furnace calcination is achieved by short-circuiting the furnace at the connection points 40.
  • the current supply from the compensating conductor 35 of the furnace 10a takes place to the anodes 16 via preferably flexible current strips 36 and from the anodes 16 of the furnace 10a via its cathode to a next furnace 10b in the manner described.
  • the anodes 16 are fixed to the anode holding device 17 by means of a yoke 38.
  • the anode holding device 17 according to FIGS. 4, 5 consists of a holding rod 23, around which a clamping sleeve 24 with an internal thread is movably arranged.
  • the end of the holding rod 23 facing the anode 16 has a notch 25, in which the yoke 38 is hung and the current band 36 is inserted.
  • the clamping sleeve 24 is rotated downward.
  • a further possibility of fixing the yoke 38 and the current band 36 to the anode holding device 17 provides, according to FIG. 6, a sleeve 26 with an internal thread in which a pressing bolt 29 with an external thread, which can preferably be moved via a motor or the like. 27 and a gear mechanism 28, is guided.
  • the sleeve 26 has a notch 25a into which the yoke 38 and the current band 36 are inserted. Both are clamped by turning the pressing bolt 29.
  • the anode width is preferably chosen so that it corresponds to twice the width of a coal block 30.
  • the furnace current thus flows from two individual conductors 33 and 34 to an anode 16.
  • two cathode bars 31 and 32 can also be joined together on a longitudinal side of the furnace 10 as shown in FIG. 3 and guided to the compensating conductor of the furnace 10a.
  • two coal blocks 30 each form with two individual conductors 33 and 34 and two anodes 16, one unit, which can be arranged in any number of different furnace sizes.
  • the working surface 41 is located between two electrolysis furnaces 10.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Führung des Stromes von der Kathode eines gegebenenfalls gekapselten und quergestellten Elektrolyseofens zur Anode benachbarter Elektrolyseöfen über in einer Elektrolysewanne befindliche, kathodisch geschaltete Kohleblöcke, Kathodenbarren und Stromschienen (Einzelleiter).
  • Bekannte Stromschienenführungen zwischen zwei quergestellten Elektrolyseöfen leiten den Ofenstrom von den Kathodenbarren mittels Sammelschienen zu den Kathodenbarren parallelen Seiten des Ofens und von dort über Verbindungsschienen zum benachbarten Elektrolyseofen. In der Regel sind die Verbindungsschienen mit feststehenden oder vertikal beweglichen Steigleitungen an dem benachbarten Ofen verbunden, über welche der Ofenstrom der beweglich oder feststehend ausgebildeten Traverse zugeführt wird. Von der Traverse fliesst der Ofenstrom über Anodenstangen zu den einzelnen Anoden.
  • Dabei sehen bekannte Vorrichtungen unterschiedlichste Möglichkeiten der Stromführung vor. So wird z. B. der Strom sämtlicher Kathodenbarren in einer Verbindungsschiene zusammengefasst der Steigleitung am nächsten Ofen zugeleitet. Bekannt ist auch, dass der Strom über ein oder zwei Kathodenbarren unter dem diese Kathodenbarren beinhaltenden Ofen hindurchgeführt und direkt der Traverse des benachbarten Ofens eingegeben wird.
  • Die Steigleitungen sind je nach Stromführung an den Ofenlängs- oder Ofenquerseiten angeordnet.
  • Die so angelegten Stromschienenführungen weisen erhebliche Nachteile auf. Die um die Elektrolysewanne herumgeführten Stromschienen und die Steigleitungen ergeben einen grossen Spannungsabfall, insbesondere bei breiten Ofenkonstruktionen. Durch die an den Ofenlängs- oder Querseiten platzierten Steigleitungen wird das Arbeiten am Ofen, insbesondere das Auswechseln der Anoden mit den Anodenstangen, beträchtlich behindert. Zudem tritt beim Wechsel der Anoden ein Stromverlust ein, da der Stromfluss nicht ausgeglichen wird. Beim Kurzschliessen ergeben sich ebenfalls immer wieder Schwierigkeiten.
  • Weiterhin haben die kathodischen Sammelschienen den Nachteil, dass sie aus rein praktischen Gründen nicht entsprechend der elektrotheoretisch erforderlichen Form gebaut werden. Dies führt zu Ausgleichströmen in den Sammelschienen und auch in der Kathode bzw. im flüssigen Bad. Diese Ausgleichströme sind unerwünscht und beeinflussen den Ofengang negativ.
  • Die gleichen Ueberlegungen bezüglich der Störungen gelten auch für die Traverse, welche als stromverteilendes Element wirkt.
  • Auch die weitere Stromführung von der Traverse zur Anode beinhaltet erhebliche Nachteile. Der Aufwand zum Verbinden von Anodenstange und Anode in der Anodenanschlägerei, wie das Stangenrichten, -reinigen und -schweissen sowie für den Transport, ist sehr hoch, und das Hantieren sehr unfallträchtig. Ausserdem kann das Auswechseln der Anode nur zusammen mit der Anodenstange erfolgen, was wiederum eine dichte Kapselung des Ofen erschwert. Nicht zu übersehen ist auch der Stromverlust in der Anodenstange selbst.
  • Der Erfinder hat sich zum Ziel gesetzt, eine Vorrichtung zur Stromführung zwischen zwei Elektrolyseöfen zu entwickeln, welche diese Nachteile nicht aufweist und vor allem wirtschaftliche Vorteile erbringt.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass unter einem Elektrolyseofen und einem benachbarten Ofen Einzelleiter angeordnet sind, wobei die Einzelleiter unter dem Elektrolyseofen jeden vom benachbarten Ofen fernen Kathodenbarren des Elektrolyseofens mit einem dem benachbarten Ofen zugeordneten Ausgleichsleiter und die Einzelleiter unter dem benachbarten Ofen jeden diesem Ofen nahen Kathodenbarren des Elektrolyseofens mit dem Ausgleichsleiter eines weiteren benachbarten Elektrolyseofens verbinden.
  • Dabei ist auch vorgesehen, dass jeweils zwei Kathodenbarren an einem Einzelleiter angeschlossen und so mit dem Ausgleichleiter verbunden sein können.
  • So wird der Ofenstrom auf dem kürzesten, praktisch realisierbaren Weg von einem Ofen zum benachbarten Ofen geleitet.
  • Die querschnitts- und längengleichen Einzelleiter ergeben eine spannungsabfallgleiche Stromschienenführung zwischen beiden Oefen, unabhängig, ob jeder Barrenanschluss mit einem Einzelleiter oder ob jeweils zwei auf einer Ofenlängsseite zusammengefasste Barrenanschlüsse mit einem Einzelleiter verbunden sind.
  • Der Strom fliesst, mit Ausnahme während der Zeit eines Kurzschlusses an einem Ofen, im ganzen Stromschienensystem in Hallenlängsrichtung. In der Praxis hat sich dabei gezeigt, dass bei einem Ofen der mit ca. 160 kA Stromstärke gefahren wird und der eine Stromschienendichte von j = 0,3 A/mm2 aufweist, eine Energieeinsparung von ca. 0,7 kWh/kg AI gegenüber den bekannten Stromschienenführungen erreicht wird. Dies ist wohl einer der wichtigsten Vorteile der vorliegenden Erfindung.
  • Bei gleicher Ofenbreite, aber unterschiedlicher Ofenlänge (verschiedene Ofengrössen bzw. Ofenstromstärken) bleibt der Spannungsabfall immer gleich gross.
  • Die Nachteile der Ausgleichströme und ihre Nebenwirkungen auf den Ofengang treten bei der neuen Stromschienenführung nicht mehr auf.
  • Vorteile in bezug auf die magnetische Badbeeinflussung ergeben sich insbesondere aus dem Wegfall der kathodischen Sammelschienen auf der Ofenlängsseite, der Verbindungsschienen an den Ofenquerseiten, der Steigleitungen, insbesondere bei der Konzentration von kathodischen Stromschienen in den Ofenecken und der bad- überspannenden Traverse. Im Gegenteil wird das Metallbad einer gleichmässigen Beeinflussung ausgesetzt, was zu einer Minimierung der Metallaufwölbung führt.
  • Die erfindungsgemässe Vorrichtung hat folgende konstruktive Vorteile :
    • Die Einzelleiter weisen gleiche Länge und gleiche Querschnitte auf, was zu konstruktiven und produktionsmässigen Vereinfachungen führt.
  • Das Führen des Ofenstromes mit Einzelleitern unter den Oefen hindurch ergibt kleine Schienenquerschnitte. Die erfindungsgemässe Stromschienenführung hat keinen Einfluss auf die Einbaumöglichkeiten für Mittel-, Quer- oder Point-Feederbedienung. Beim Anodenwechsel treten keine Behinderungen durch feststehende auf den Ofenlängsseiten oder in den Ofenecken platzierten Steigleitungen auf.
  • Ein bei einem Barrenfenster auslaufender Ofen verursacht im Maximum den Ausfall von zwei Einzelleitern.
  • Eine Behinderung des Schöpfvorganges durch ofenstirnseitige Steigleitungen entfällt.
  • Für das Auswechseln einer Kathode ist nur noch das Trennen der Kathodenbarrenanschlüsse notwendig, da durch das Entfernen der Anoden vor dem Abheben des anodischen Teiles die Stromzuführung zum anodischen Teil gleichzeitig unterbrochen wird.
  • Bei einer Stromstärke von ca. 160 kA und einer Stromdichte von j = 0,3 A/mm2 in den Stromschienen sind für die erfindungsgemässe Stromschienenführung nur noch zur Herstellung ca. 24 Tonnen Aluminium nötig. Dies bedeutet gegenüber der herkömmlichen Vorrichtung eine Einsparung von bis zu 35 %, da die kathodischen Sammelschienen auf der Ofenlängsseite, die kathodischen Verbindungsschienen auf der Ofenquerseite, die Steigleitungen auf den Ofenlängs- und/oder den Ofenquerseiten und/ oder den Ofenecken entfallen.
  • Der oben angesprochene Ofenausgleichsleiter ist vorzugsweise ringförmig in Wannenhöhe um den Elektrolyseofen angeordnet. Grundsätzlich bewirkt der Ausgieichsieiter, wie der Name besagt, einen Ausgleich von Stromflussunregelmässigkeiten. Unter anderem übt er eine direkte Wirkung auf den Stromausgleich beim Anodenwechsel beim benachbarten Ofen aus und dient gleichzeitig als Ausgleichsleiter für die Kathode des Elektrolyseofens. Deshalb entsteht kein Stromverlust beim Anodenwechsel.
  • Weiterhin dient der Ausgleichsleiter als Stromführungsschiene während des Kurzschliessens des benachbarten Ofens. Zudem kann er zum Auflegen der Arbeitsfläche um den Ofen benützt werden.
  • Als einer der wesentlichsten Vorteile ermöglicht der Ausgleichsleiter die Verbindung mit der Anode über ein flexibles Stromband, wobei dieses vorzugsweise so nahe wie möglich an der Anode befestigt wird. Zu diesem Zweck ist die Anode erfindungsgemäss vorteilhafterweise mit einem stromleitenden Joch versehen, das leicht lösbar mit der Anodenhalterung und dem Stromband verbunden wird.
  • Beim Anodenwechsel wird nur noch das Reststück der abgebrannten Anode mit dem Joch von der Anodenhaltevorrichtung getrennt. Diese Anodenausbildung erleichtert den Transport der Anode von und zur Anodenanschlägerei erheblich. Die bisher häufige Unfallursache durch umfallende Anodenstangen fällt weg. Insgesamt wird die Handhabung der Anode erheblich erleichtert.
  • Die Anodenbreite selbst wird vorzugsweise so gewählt, dass sie jeweils der doppelten Breite eines Kohleblockelementes entspricht. Damit fliesst der Ofenstrom von zwei Einzelleitern zu einer Anode der Folgezelle.
  • Diese Anodenausbildung ermöglicht es, dass die Anodenhaltevorrichtung am Ofen verbleibt und beispielsweise an der Traverse festgelegt werden kann. So ergibt sich die Möglichkeit einer kontinuierlichen vertikalen Auf- und Abbewegung der Anodenhalterung mittels eines Motors, eines hydraulischen, eines pneumatischen oder dgl. Antriebes. Die vertikale Bewegung folgt gleichmässig dem Abbrand an der Anode, so dass zwischen Anode und Kathode immer die günstigste Interpolardistanz eingehalten wird. Damit entfällt das Anodeneinmessen.
  • Als Steuereinheit dieser Vertikalbewegung ist erfindungsgemäss an einen Rechner gedacht, welcher die Stromdaten von Anode und Kathode erhält und diese mit Sollwerten vergleicht. Steigt die Spannung über einen bestimmten Grenzwert, so wird automatisch durch Absenken der Anode die Interpolardistanz verringert.
  • Ist die Anode gänzlich bzw. bis auf ein Reststück abgebrannt, wird die Anodenhalterung motorisch vertikal nach oben in Bewegung gesetzt, wobei dieser Vorgang vorzugsweise nach dem Herausziehen des Anodenreststückes aus der Kruste unterbrochen wird. Bei gekapselten Oefen erhält so die Kruste Zeit sich zu schliessen, ohne dass Emissionen in die Halle austreten. Erst wenn sich die Kruste gänzlich geschlossen hat, wird das Anodenreststück weiter abgehoben. Da die Kapselung bei Oefen mit dieser Stromführung und dieser Ausbildung der Anodenhaltevorrichtung günstigerweise sehr dicht sein kann, wird die Umweltbelastung durch die Abluft auf ein Minimum reduziert. Die Kapselung besteht dabei vorzugsweise aus mittels Scharnieren an der Traverse oder dgl. angelenkten Platten, wobei jeder Anode eine eigene Deckplatte zugeordnet ist. Durch das Anheben des Anodenreststückes wird diese Platte geöffnet, während der übrige Ofen weiterhin abgedeckt bleibt.
  • Zum Anodenwechsel wird nun zuerst das Stromband entfernt und dann das Joch aus seiner Verankerung mit der Anodenhaltevorrichtung gehoben.
  • Für die Verbindung zwischen Anodenhaltevorrichtung und Joch bzw. Stromband gibt es vielfältige Möglichkeiten. So kann z. B. die Anodenhaltevorrichtung aus zwei axial zueinander bzw. ineinander bewegbaren Elementen bestehen, wobei eines der Elemente eine Einkerbung aufweist, in oder über welche das andere Element bewegt wird, womit eine klemmende Wirkung zu erzielen ist.
  • Weist z. B. eine Haltestange eine Einkerbung auf, in welche das Joch der Anode und das Stromband eingeführt wird, so hat es sich als günstig 6rwiesen, um die Haltestange eine Klemmhülse mit Innengewinde zu legen. Nach dem Einlegen des Jochs und des Strombandes wird diese Klemmhülse durch Drehbewegung über die Einkerbung bewegt und verklemmt so Joch und Stromband.
  • Eine andere Haltemöglichkeit ist gegeben, wenn an der Traverse eine Hülse befestigt wird, welche in ihrem der Traverse fernen Endbereich eine Einkerbung aufweist, in welche Joch und Stromband gelegt werden. Durch das Einführen eines Pressbolzens in die Hülse werden Joch und Stromband fixiert.
  • Klemmhülse bzw. Pressbolzen können vorzugsweise mittels einer pneumatischen, hydraulischen oder motorischen Vorrichtung bewegt werden.
  • Diese aufgezeigten Möglichkeiten der Verbindung zwischen Anodenhalterung und Anode sind aber lediglich als Beispiele zu werten. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, sowie anhand der Zeichnung ; diese zeigt in
    • Figur 1 einen Querschnitt durch eine Reihe von quergestellten Elektrolyseöfen ;
    • Figur 2 eine schematische Darstellung der Stromführung zwischen Elektrolyseöfen ;
    • Figur 3 eine weitere Ausführungsform nach Fig. 2 ;
    • Figur 4 ein Detail aus Figur 1 ;
    • Figur 5 einen Querschnitt nach Linie V-V in Fig. 4 ;
    • Figur 6 eine weitere Ausführungsform nach Fig. 5.
  • Eine Wanne 11 eines Elektrolyseofens 10, ist bodenwärtig mit Isoliermaterial 12 und randseitig mit Kohlerandblöcken 13 ausgekleidet. Auf dem Isoliermaterial 12 lagern kathodisch geschaltete Kohleblöcke 30, von denen der Strom über Kathodenbarren 31, 32 in Richtung x abgeleitet wird.
  • Auf den Kohleblöcken 30 sammelt sich aus einem Elektrolyt 14 abgeschiedenes Aluminium 15 an.
  • In den Elektrolyt 14 tauchen Anoden 16 ein, welche über Anodenhaltevorrichtungen 17 an einer Traverse 18 befestigt sind.
  • Zwischen benachbarten Anoden 16 befindet sich eine Einschlagvorrichtung 19 zum Einschlagen von auf dem Elektrolyt gebildeter Kruste 20.
  • Die Wanne 11 ist mit an der Traverse 18 mittels eines klavierbandartigen Scharniers 21 angelenkten Abdeckplatte 22 gekapselt.
  • An die Kathodenbarren 31, 32 schliessen Einzelleiter (Stromschienen) 33, 34 an, wobei der Einzelleiter 33 den Strom des von einem Elektrolyseofen 10a fernen Kathodenbarrens 31 unter dem Elektrolyseofen 10 hindurch, der Einzelleiter 34 den Strom von dem Elektrolyseofen 10a nahen Kathodenbarren 32 unter dem Elektrolyseofen 10a hindurch führt. Durch jeden Einzelleiter 33, 34 fliessen somit 50 % des Stromes eines kathodisch geschalteten Kohleblocks 30.
  • Die Einzelleiter 33, 34 sind beim Elektrolyseofen 10a mit einem diesen umschliessenden Ausgleichsleiter 35 verbunden.
  • Die Stromschienenführung von der Kathode des Elektrolyseofens 10 bis zum Ausgleichsleiter 35 des Ofens 10a wird für jeden Kohleblock 30 bzw. für jeden Kathodenbarren 31, 32 des Ofens 10 vorgenommen. Wird der Ofen 10a kurzgeschlossen, dient der Ausgleichsleiter 35 als Stromführungsschiene an den Verbundstellen 40. Weitere Kurzschlusspunkte sind mit 42, 43 bezeichnet.
  • Dabei wird eine erste Abstufung der elektrischen Ofenkalzination dadurch erreicht, dass die Einzelleiter 33, 34 an den Stellen 42, 43 kurzgeschlossen werden.
  • Eine zweite elektrische Abstufung für die Ofenkalzination wird durch das Kurzschliessen des Ofens an den Verbundstellen 40 erzielt.
  • Vom Ausgleichsleiter 35 des Ofens 10a erfolgt die Stromzuführung zu den Anoden 16 über vorzugsweise flexibel ausgebildete Strombänder 36 und von den Anoden 16 des Ofens 10a über dessen Kathode zu einem nächsten Ofen 10b in beschriebener Weise.
  • Die Anoden 16 sind mittels eines Joches 38 an der Anodenhaltevorrichtung 17 festgelegt.
  • Dabei besteht die Anodenhaltevorrichtung 17 gemäss Fig. 4, 5 aus einer Haltestange 23, um welche eine Klemmhülse 24 mit Innengewinde bewegbar angeordnet ist. Das der Anode 16 zugekehrte Ende der Haltestange 23 weist eine Einkerbung 25 auf, in welche das Joch 38 eingehängt und das Stromband 36 eingelegt wird. Zum Festklemmen von Joch 38 und Band 36 wird die Klemmhülse 24 nach unten gedreht.
  • Eine weitere Möglichkeit der Festlegung von Joch 38 und Stromband 36 an der Anodenhaltevorrichtung 17 sieht gemäss Fig. 6 eine Hülse 26 mit Innengewinde vor, in der ein vorzugsweise über einen Motor oder dgl. 27 und ein Zahnradgetriebe 28 bewegbarer Pressbolzen 29 mit Aussengewinde geführt wird. Die Hülse 26 weist eine Einkerbung 25a auf, in welche das Joch 38 und das Stromband 36 eingelegt wird. Durch Drehen des Pressbolzens 29 werden beide festgeklemmt.
  • Die Anodenbreite wird vorzugsweise so gewählt, dass sie jeweils der doppelten Breite eines Kohleblockes 30 entspricht. Damit fliesst der Ofenstrom von 2 Einzelleitern 33 bzw. 34 zu einer Anode 16.
  • Allerdings können auch zwei Kathodenbarren 31 bzw. 32 auf einer Ofenlängsseite des Ofens 10 wie in Figur 3 gezeigt zusammengeschlossen und zum Ausgleichsleiter des Ofens 10a geführt werden.
  • Demnach bilden jeweils zwei Kohleblöcke 30 mit je zwei Einzelleitern 33 bzw. 34 und zwei Anoden 16 eine Einheit, welche beliebig aneinander gereiht unterschiedliche Ofengrössen ergeben können.
  • Zwischen zwei Elektrolyseöfen 10 befindet sich die Arbeitsfläche 41.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Führung des Stromes von der Kathode eines gegebenenfalls gekapselten und quergestellten Elektrolyseofens zur Anode benachbarter Elektrolyseöfen über in einer Elektrolysewanne befindliche kathodisch geschaltete Kohleblöcke, Kathodenbarren und Stromschienen (Einzelleiter), dadurch gekennzeichnet, dass unter einem Elektrolyseofen (10) und einem benachbarten Ofen (10a) Einzelleiter (33, 34) angeordnet sind, wobei die Einzelleiter (33) unter dem Elektrolyseofen (10) jeden vom benachbarten Ofen (10a) fernen Kathodenbarren (31) des Elektrolyseofens, (10) mit einem dem benachbarten Ofen (10a) zugeordneten Ausgleichsleiter (35) und die Einzelleiter (34) unter dem benachbarten Ofen (10a) jeden diesem Ofen (10a) nahen Kathodenbarren (32) des Elektrolyseofens (10) mit dem Ausgleichsleiter (35) eines weiteren benachbarten Elektrolyseofens (10b) verbinden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsleiter (35) ringförmig in Wannenhöhe um den Elektrolyseofen angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vom Ausgleichsleiter (35) zu den Anoden (16) bzw. zu den über ein Joch (38) mit den Anoden (16) verbundenen Anodenvorrichtungen (17) flexible Strombänder (36) führen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anodenhaltevorrichtung (17) an einer Traverse (18) festgelegt ist und beim Anodenwechsel am Ofen verbleibt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anodenhaltevorrichtung (17) eine Anordnung (25) zur Aufnahme des Jochs (38) und des Strombandes (36) aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeanordnung (25) aus einer Einkerbung besteht, welche ein Verklemmen von Joch (38) und Stromband (36) zulässt.
7. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anodenhaltevorrichtung (17) zwei axial zueinander bzw. ineinander bewegbare Elemente (23, 24 bzw. 26, 29) aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbaren Elemente eine Haltestange (23) und eine diese umgebende Klemmhülse (24) mit Innengewinde, oder dass die bewegbaren Elemente eine Hülse (26) mit Innengewinde und ein in dieser geführter Pressbolzen (29) sind.
9. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Haltestange (23) bzw. Hülse (26) die Anordnung (25) zur Aufnahme des Jochs (38) und des Strombandes (36) aufweisen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmhülse (24) bzw. der Pressbolzen (29) zum Klemmen zumindest teilweise in die Anordnung (25) eingreifen.
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