EP0050679A1 - Elektrode für Schmelzflusselektrolyse - Google Patents

Elektrode für Schmelzflusselektrolyse Download PDF

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EP0050679A1
EP0050679A1 EP80106578A EP80106578A EP0050679A1 EP 0050679 A1 EP0050679 A1 EP 0050679A1 EP 80106578 A EP80106578 A EP 80106578A EP 80106578 A EP80106578 A EP 80106578A EP 0050679 A1 EP0050679 A1 EP 0050679A1
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EP
European Patent Office
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electrode according
electrode
metal
insulating
inner part
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EP80106578A
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English (en)
French (fr)
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EP0050679B1 (de
Inventor
Konrad Dipl.-Ing. Koziol
Malcom F. Dr. Dipl.-Chem. Pilbrow
geb. Möller Christine Dr. Dipl. Chem. Zöllner
Dieter H. Dr. Dipl.-Chem. Zöllner
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.)
C Conradty Nuernberg GmbH and Co KG
Original Assignee
C Conradty Nuernberg GmbH and Co KG
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Publication date
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Priority to AT80106578T priority patent/ATE17875T1/de
Priority to EP80106578A priority patent/EP0050679B1/de
Priority to CA000383628A priority patent/CA1181791A/en
Priority to JP56130377A priority patent/JPS5776193A/ja
Priority to HU813132A priority patent/HU188703B/hu
Priority to DD81234362A priority patent/DD201838A5/de
Priority to ES507055A priority patent/ES8207595A1/es
Priority to NO813601A priority patent/NO156211C/no
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Priority to US06/757,267 priority patent/USRE32426E/en
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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
    • C25C3/08—Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
    • C25C3/12—Anodes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells
    • C25C7/02—Electrodes; Connections thereof
    • C25C7/025—Electrodes; Connections thereof used in cells for the electrolysis of melts

Definitions

  • the invention relates to an electrode for melt flow electrolysis, in particular for the electrolytic production of metals such as aluminum, magnesium, sodium, lithium or of compounds.
  • a disadvantage of the use of electrodes which are formed from ceramic materials is - even after the addition of components which increase the conductivity - their often only moderate to medium electrical conductivity. This is only acceptable in processes where the electrode dimensions are small and the current path is short.
  • the electrodes for melt flow electrolysis e.g. of aluminum
  • the electrodes for aluminum production can be dimensioned up to 2250 x 950 x 750 mm, while typical graphite electrodes for magnesium production are 1700 x 200 x 100 or ⁇ 400 x 2200 mm depending on the process type.
  • the production of such solid blocks from the ceramic materials mentioned is expensive and results in considerable difficulties with regard to resistance to temperature changes and electrical internal resistance. In recent times, however, the efforts of the power-consuming industries have focused particularly on reducing the specific energy consumption, which is why ceramic solid electrodes have also so far not been used in practice.
  • the invention has for its object to provide a new type of electrode for melt flow electrolysis, in which the disadvantages of the prior art described above are reduced.
  • an electrode that works safely with extremely low current / voltage losses is to be created, in which nevertheless the spectrum of the active materials known up to now and also to be used in the future can be used in the same way.
  • the electrode should be easy to maintain and repair.
  • This type of electrode should preferably be used as an anode.
  • a coolant e.g. Liquids such as water or gases such as air are used.
  • insulating coating is to be understood as meaning an material which is inert and shielding from the electrolysis media and which may also be electrically insulating.
  • Electrodes made of a cooled metal shaft and a part made of graphite screwed onto it have already been proposed for use in electrical steel production, in which an arc is emitted from the electrode tip. Due to the existence of the arc and its possibility of migration, the resulting extreme temperatures in the vicinity of the arc, but also due to the atmosphere in the electric steel furnace and the type of electrode operation, there are such serious deviations from the melt flow electrolysis that it is possible to use such types of electrodes for the implementation was not considered by melt flow electrolysis. With regard to such a prior art, reference is made only by way of example to GB-PS 12 23 162, DE-AS 24 30 817 or the European patent application 79 302 809.3. These documents describe the electrodes there with regard to the specific requirements of the arc electrode and the efforts that are made to meet the specific requirements of the electrical steel production process.
  • the inventive electrode of the inner part and the outer part of the upper portion are formed detachably from one another, that the inner part contains a gas or possi g keitsrite- approximately chamber with supply and return channel.
  • the outer part represents the connection electrode and can be made of the same metal, e.g. Copper, or metal alloys or other materials are made like the inner part. Cooling bores or the like can be made in the outer part. Furthermore, it is also possible to drill holes in the outer part, e.g. for guiding and storing underlying insulating protective layers.
  • the inner part is encased by the outer part only in a partial area, so that the metal shaft as a whole can be formed from an upper area of larger diameter and an underlying area of smaller diameter.
  • the inner part of the electrode is led into the nipple connection with which the upper section made of metal and the lower section are connected.
  • the gas or liquid cooling device of the inner part that may be required runs axially in this, is advantageously inserted into the screw nipple itself, since this can be subjected to special heat stress, depending on the material used.
  • the inner and outer parts can be connected in several ways.
  • the connecting line is usually parallel to the electrode axis.
  • the detachable connection can be made by means of a thread or by correspondingly fitting the parts. It is particularly preferred if the inner part is designed as a fitting in the shape of a cone or cone, wherein the outer and inner part can optionally also have a thread in a partial area.
  • connection jaws e.g. be attached via pockets or holders with which the power supply for the electrode is connected.
  • pockets are attached to the outer part, in which graphite plates or segments are introduced for power supply.
  • the high-temperature-resistant, insulating coating which is a molded part according to the invention, can be a single tube.
  • the molded part can also advantageously comprise a series of pipe sections, segments, half-shells or the like, which surround the lower region of the upper section of the electrode as far as the region of the screw nipple, possibly beyond.
  • the material of the insulating molded part can consist, for example, of high-temperature-resistant ceramic, but can also represent, for example, graphite, which has an insulating coating applied to it. Such insulating, high temperature resistant ceramic or other materials are known.
  • the insulating molded part is arranged between a lower partial area of the upper section made of metal and the lower, active section such that the outer edges of the molded part running in the direction of the electrode axis and those of the outer area of the upper section made of metal are essentially flush with each other.
  • the counter bearing on which the molded part is carried there are no restrictions with regard to the counter bearing on which the molded part is carried.
  • This can be a counterpart also made of insulating material that can be subjected to high temperatures, the screw nipple itself, possibly even a part of the active part itself or. represent a combination of these.
  • the insulating molded part will not rest on the active part alone, insofar as this can be consumed, but will be at least partially carried by a non-"consumable", heat-resistant, insulating material.
  • the position of the molded part can of course be controlled in a suitable form during the manufacture of the electrode.
  • the insulating molded part can, however, also during operation of the electrode, without the electrode having to be led out of the electrolysis furnace, through bores provided in the upper section by means of pins, threaded screws etc., on the counter bearing, e.g. by the additional provision of springs.
  • a heavy-duty, conductive or insulating thin coating to the inner metal shaft, which is protected by the insulating coating.
  • This can represent, for example, a ceramic coating and can serve as a further “heat or inert shield”.
  • a dense formation of the coating can also advantageously prevent the attack of the electrolysis media.
  • the insulating molded part can be placed on holders, which can preferably be attached to the inner cooling unit from metal. This is primarily considered in such applications of the electrodes, where there is the free mobility or the "moving up" of intact (insulating or electrically conductive) individual segments is not important in the event of damage to an underlying segment.
  • the insulating molded part does not encompass the entire area of the metal shaft to be protected, in which, in a zone where lower stress can be expected, instead of the molded part that is carried on, an insulating, highly fireproof injection molding compound anchored with holding pieces is used.
  • insulating spray compositions are known per se, which with holding pieces, e.g. can be soldered, attached.
  • the molded part is gas-tight and liquid-tight, at least in the area that can come into contact with the electrolyte and the resulting products.
  • the upper and lower sections can be connected by a nipple which is cylindrical on the metal side and conical towards the active part or vice versa.
  • a nipple which is cylindrical on the metal side and conical towards the active part or vice versa.
  • the material of the nipple is especially metal, e.g. Cast iron, nickel, or a temperature-resistant, corrosion-resistant metal alloy. Due to the high resistance to temperature changes, nipple connections made of graphite are also taken into account.
  • the lower section can consist of several units, which are held by one or more nipple connections are, the arrangement of the active units can take place side by side or one below the other.
  • a "plug-in track" between the upper portion and the lower portion, the lower consumable section of the insertion piece with a nipple connection for example, can be connected from graphite, brings an advantage in that the N ippelMIS between metal shaft and graphite E inschub Culture remains cooler and the consumable piece can be completely used without endangering the upper section. Otherwise, a safety zone for protecting the nipple and the lower area of the upper section would have to remain in the case of a consumable end piece, this safety zone being lost.
  • the electrode in its active part from a number of tubes, rods and / or plates, which advantageously have a preferred direction coinciding with the current carrying direction.
  • Such arrangements are dealt with in detail in the applicant's European patent application 80103126.1, to which reference is made in detail in this connection, and whose teaching in this regard, in particular also with regard to the constructive design of the active part, is hereby completely to be included.
  • the electrode according to the invention its inner part and its lower section or active part and / or its screw connection are inserted into a zone of high conductivity.
  • This zone of high conductivity can e.g. represent a container which can be filled with metal of high conductivity which is liquid under electrolysis conditions.
  • metal of high conductivity which is liquid under electrolysis conditions.
  • the ceramic materials have a satisfactory conductivity only at higher temperatures, so that in such a case it can be important to keep the upper shaft of the active (ceramic) rods at a higher temperature.
  • Suitable metals can be those with a suitable melting point, e.g. Bismuth, etc. may be mentioned.
  • the electrode according to the invention has a number of advantages: the extremely low current and voltage losses on the way to the active part of the electrode are to be emphasized. As a result, considerable energy savings can be achieved compared to conventional solid blocks, whether made of carbon, graphite or ceramic material. Furthermore, the side burn-off is minimized, since it is no longer the entire electrode but only its active part that is exposed to the aggressive electrolysis medium and the reaction gases and vapors that develop in the process. Finally, the electrode can be used in a variety of ways, since its structure allows the use of the spectrum of active materials that can be used in the field of melt flow electrolysis.
  • the insulating molded part can also be easily inserted in a targeted position during manufacture.
  • the mechanical resilience can be improved by using an insulating, external solid part.
  • the tongue and groove system provides complete and comprehensive protection, for example the sensitive metal area of the electrode. If there is still damage to the lower area of the "protective shield" of the electrode, it can still work as long as it is anyway it is necessary to replace the consumable part made of, for example, graphite. When the electrode is removed, the corresponding replacement of the damaged individual segment, etc. can then easily be carried out.
  • the inventive division of the metal shaft also results in favorable electrode properties. Due to the water routing in the inner part, this remains intact even if the outer part is mechanically damaged. In the event of damage to the outer area of the upper section, it is therefore not necessary to stop the supply of coolant, to empty the electrode, etc. Due to the simple detachability of the outer section, it can be easily replaced in the event of damage as a component, whereas the conventional constructions require complete repair of the metal shaft or its replacement. Through the side power supply, e.g. via graphite contact jaws or segments, e.g. are attached in holding pockets, it is not necessary in the event of malfunctions in the area of the internal liquid guide to run the electrode as a whole from the contact rail, since only the inner part can be triggered.
  • the high-temperature-resistant, insulating protective layer can be connected in a particularly compact and practical form, in which case e.g. it does not have to be necessary to additionally protect the outer part if it is limited to the area of the power supply.
  • a nipple 1 slotted to compensate for thermal stresses e.g. consists of copper with advantage
  • the insertion piece 21 is then connected to the actual active part via a further nipple connection 22, which is preferably formed from graphite.
  • the active part is formed in one piece, while it is broken down into individual tubes or rods 20 in FIG. 1.
  • Gas purge channels which are not shown in the figures, can be provided between the insulating layer 4 and in particular the inner part 16 of the upper section 5.
  • the gas flushing can damage the insulating ceramic, e.g. about a corresponding pressure drop, can be easily determined.
  • a certain cooling effect is possible.
  • the inner part 16 and / or the nipple connection or its outer surfaces or the insert piece 21 can be coated with a high-temperature-resistant coating.
  • the high-temperature-resistant coating 12 of the upper section 5 can, depending on the dimensioning of the overlying high-temperature-resistant, insulating coating 4, be designed to be electrically conductive or also insulating.
  • the coating e.g. of the inner part 16, also consist of a high-temperature-resistant, conductive material, this material then having the effect of a "heat shield" with respect to the underlying metal.
  • the cooling medium e.g. Water, air or inert gas
  • the cooling system lies in the inner part 16, on which the outer part 17 is placed.
  • the cooling medium also enters a chamber inside the screw nipple 1, which e.g. is made of cast iron.
  • the upper section 5 made of metal, e.g. Cu, consists of an upper area of larger diameter and a lower area of smaller diameter, which is drawn into the screw nipple 1, which connects to the lower section 6 of active material, e.g. Graphite.
  • the insulating molding 4 is by a counter bearing 7, e.g. made of high temperature resistant, insulating ceramic.
  • the insulating molded part 4 is delimited by the upper edge of the region of larger diameter of the metal shaft.
  • the insulating molded part 4 is divided into segments which are slidable in the direction of the electrode axis when a (lower) segment breaks out.
  • FIGS. 1 to 3 show some of the preferred connection options of inner part 16 and outer part 17 as a fitting piece, optionally also with a partial thread.
  • Pins 9 or the like can be guided over bores 8, which hold the insulating coating 4 on a counter bearing 7 via the spring 10.
  • the insulating part can additionally be fastened by brackets 14. Cooling holes 15 are shown in the outer part, while connecting jaws 18, e.g. made of graphite. These can be held in holders or pockets 19 which are fastened to the outer edge of the metal shaft, which is also expressed in FIGS. 2 and 4.
  • the 6 shows an anode which is provided especially for magnesium production. It consists of a plate 6, e.g. Graphite, which has a milled head section. This is via the appropriately designed nipple 1, e.g. made of pure nickel, connected to the upper section 5.
  • the nipple connection contains a contact coating 12, e.g. made of platinum.
  • the insulating coating 4 is in the form of a ceramic tube, e.g. made of dense sillimanite, which is stored in a fireproof putty 25. The ceramic tube extends beyond the cell cover and shields the metal shaft from corrosion. This solution particularly takes into account the different expansion coefficients of graphite and metal.

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Abstract

Elektrode für die Schmelzflusselektrolyse mit einem oberen Abschnitt (5) aus Metall, der gegebenenfalls eine Kühleinrichtung (2,3) einschliesst, wobei der obere Abschnitt (5) einen inneren Teil (16) und einen äusseren Teil (17) aufweist, die voneinander lösbar ausgebildet sind, wobei der innere Teil (16) im wesentlichen bis in die Nähe einer Verbindung bzw. Verschraubung (1) geführt ist, und der obere Abschnitt (5) bzw. der innere Teil (16) zumindest in einem Teilbereich durch eine hochtemperaturfeste, isolierende Beschichtung (4) geschützt ist, und zumindest einen unteren Abschnitt (6) aus Aktivmaterial. Die Elektrode ist zur Herstellung von Metallen, wie Aluminium, Magnesium, Alkalimetallen, aber auch Verbindungen geeignet. Sie zeichnet sich durch sicheren, energiesparenden Betrieb aus und ist wartungs- und reparaturfreundlich.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Elektrode für die Schmelzflusselektrolyse, insbesondere zur elektrolytischen Erzeugung von Metallen, wie Aluminium, Magnesium, Natrium, Lithium oder von Verbindungen.
  • Bei der elektrolytischen Erzeugung von Aluminium, Magnesium, Alkalimetallen sowie Verbindungen etc. in technischem Maßstab finden noch immer überwiegend Kohlenstoffelektroden aus Hartbrandkohle oder Graphit Verwendung. Wenngleich die Elektroden hauptsächlich der Stromführung dienen, sind sie doch auch häufig an den Elektrodenreaktionen selbst beteiligt. Der tatsächliche Elektrodenverbrauch liegt demnach erheblich über der theoretischen Verschleissrate, was sich auf die Oxidationsanfälligkeit der Kohlenstoffelektroden unter Elektrolysebedingungen zurückführen lässt. Die theoretische Verschleissrate liegt bei der Aluminiumschmelzflusselektrolyse bei 334 kg Kohlenstoff/t Aluminium, während tatsächlich ein Kohlenstoffverschleiss von ca. 450 kg Kohlenstoff/t Aluminium auftritt.
  • Ähnliche Probleme ergeben sich für Elektroden zur Erzeugung von Magnesium, Natrium, Lithium und Cer-Mischmetallen. Nebenreaktionen oxidativer Art an dem in die Salzschmelze getauchten Elektrodenteil sowie Abbrand durch Luftsauerstoff an dem aus der Schmelze herausragenden Teil, verschleissen die Elektroden ungleichmässig und vorzeitig. Hinzukommt die zerstörerische Wirkung der sich aus Elektrolytbestandteilen bzw. deren Folgeprodukten bildenden Graphiteinlagerungsverbindungen. Zwar sind bereits Versuche unternommen worden, Kohlenstoff-Elektroden durch Imprägnierung, nachfolgende thermochemische Behandlung und Überführung in Kohlenstoff-Siliziumkarbid-Verbundwerkstoffe zu .einem geeigneten
  • Elektrodenwerkstoff umzuwandeln. Diese Versuche haben jedoch in der Praxis der Schmelzflusselektrolyse noch zu keiner wesentlichen Verbesserung geführt.
  • Die vorstehend geschilderten Nachteile der Kohlenstoff-elektroden wie auch die steigenden Kosten für Graphit und Hartbrandkohle haben Entwicklungen nach formstabilen Elektroden initiiert. Hierdurch hofft man, nicht nur den petrochemischen Rohstoff Petrolkoks, dessen Verbrauch für Schmelzflusselektrolysenallein in der BRD ca. 500 000 t/Jahr beträgt, zu ersetzen, sondern auch auf Einsparungen des Energieverbrauches.
  • Zu diesem Zweck sind bereits eine Reihe keramischer Werkstoffe, z.B. gemäß GB-PS 1 152 124 (stabilisiertes Zirkonoxid), der US-PS 4 057 480 (im wesentlichen Zinnoxid), der DE-OS 27 57 898 (im wesentlichen Siliziumkarbid-Ventilmetallborid-Kohlenstoff), der südamerikanischen Patentanmeldung 77/1931 (Yttriumoxid mit Oberflächenschichten aus Elektrokatalysatoren) oder gemäß DE-OS 24 46 314 (keramisches Grundmaterial mit Überzug aus Spinellverbindungen),beschrieben worden. Schliesslich ist auf den Vorschlag des Einsatzes nicht-oxidierbarer Verbundwerkstoffe hoher chemischer.Reinheit gemss der europäischen Patentanmeldung 80103126.1 der Anmelderin,eingereicht am 4.Juni 1930, hinzuweisen.
  • Nachteilig am Einsatz von Elektroden, die aus keramischen Werkstoffen gebildet sind, ist - auch nach Zusatz leitfähigkeitssteigemderKomponenten - deren häufig nur mässige bis mittlere elektrische Leitfähigkeit. Dies ist nur bei solchen Prozessen akzeptabel, wo die Elektrodenabmessungen gering und dadurch der Stromweg kurz ist.
  • Dies trifft aber primär nur für Elektrolysen in wässrigen Medien zu, während die Elektroden für Schmelzflusselektrolysen, z.B. von Aluminium, erhebliche Abmessungen besitzen. So können die Elektroden für die Aluminiumerzeugung bis zu 2250 x 950 x 750 mm dimensioniert sein, während typische Graphitelektroden zur Magnesiumerzeugung je nach Verfahrenstyp 1700 x 200 x 100 bzw. Ø 400 x 2200 mm betragen. Die Herstellung derartiger Massivblöcke aus den genannten keramischen Werkstoffen ist teuer und ergibt erhebliche Schwierigkeiten im Hinblick auf Temperaturwechselbeständigkeit und elektrischen Innenwiderstand. Die Bestrebungen der stromverbrauchenden Industrien sind in neuerer Zeit aber besonders auf eine Senkung des spezifischen Energieverbrauches gerichtet, weshalb keramische Massivelektroden ebenfalls bisher keinen Eingang in die Praxis gefunden haben.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen Elektrodentyp für die Schmelzflusselektrolyse zu schaffen, bei dem die vorstehend geschilderten Nachteile des Standes der Technik vermindert sind. Hierbei soll insbesondere eine mit äusserstniedrigen Strom/Spannungsverlusten sicher arbeitende Elektrode geschaffen werden, bei der gleichwohl das Spektrum der bislang bekannten und auch künftig zum Einsatz gelangenden Aktivwerkstoffe in gleicher Weise verwendet werden kann. Insbesondere aber soll die Elektrode wartungs- und reparaturfreundlich sein. Dieser Elektrodentyp soll bevorzugt als Anode eingesetzt werden.
  • Diese Aufgabe wird durch die Bereitstellung einer Elektrode des eingangs Typs gelöst, die gekennzeichnet ist durch
    • (a) einen oberen Abschnitt aus Metall, der gegebenenfalls eine Kühleinrichtung einschliesst,
    • (b) wobei der obere Abschnitt einen inneren Teil und einen äusseren Teil aufweist, die voneinander lösbar ausgebildet sind,
    • (c) wobei der innere Teil im wesentlichen bis in die Nähe einer Verbindung bzw. Verschraubung geführt ist, und
    • (d) der obere Abschnitt bzw. der innere Teil zumindest in einem Teilbereich durch eine hochtemperaturfeste, isolierende Beschichtung geschützt ist, und
    • (e) zumindest einen unteren Abschnitt aus Aktivmaterial.
  • Als Kühlmittel können z.B. Flüssigkeiten wie Wasser, oder Gase, wie Luft,dienen. Unter der Bezeichnung "isolierende" Beschichtung soll im Rahmen der Anmeldung ein gegenüber den Elektrolysemedien inertes und abschirmendes Material verstanden werden, das gegebenenfalls auch elektrisch isolierend sein kann.
  • Elektroden aus einem gekühlten Metallschaft und einem hieran angeschraubten Teil aus Graphit sind bereits für die Verwendung bei der Elektrostahlerzeugung zum Vorschlag gekommen, bei denen von der Elektrodenspitze ein Lichtbogen ausgeht. Durch die Existenz des Lichtbogens und dessen Wanderungsmöglichkeit, die hierdurch sich ergebenden extremen Temperaturen in der Nähe des Lichtbogens, aber auch durch die Atmosphäre im Elektrostahlofen und die Art des Elektrodenvorgangs sind gegenüber der Schmelzflusselektrolyse so gravierende Abweichungen gegeben, dass eine Einsatzmöglichkeit solcher Elektrodentypen für die Durchführung von Schmelzflusselektrolysen nicht in Betracht gezogen wurde. Im Hinblick auf einen solchen Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf die GB-PS 12 23 162, die DE-AS 24 30 817.oder die europäische Offenlegungsschrift 79 302 809.3 verwiesen. In diesen Dokumenten sind die dortigen Elektroden im Hinblick auf die speziellen Anforderungen der Lichtbogenelektrode und die Anstrengungen beschrieben, die unternommen sind, um den spezifischen Erfordernissen des Elektrostahlerzeugungsprozesses Rechnung zu tragen.,
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Elektrode sind der innere Teil und der äussere Teil des oberen Abschnittes voneinander derart lösbar ausgebildet, dass der innere Teil eine Gas- bzw. Flüssigkeitsfüh- rungskammer mit Vorlauf- und Rücklaufkanal enthält.
  • Der äussere Teil stellt die Anschlusselektrode dar und kann aus dem gleichen Metall, z.B. Kupfer, bzw. Metalllegierungen oder anderen Materialien bestehen wie der innere Teil. In dem äusseren Teil können Kühlbohrungen oder dergleichen eingebracht sein. Des weiteren ist es auch möglich, im äusseren Teil Halterungsbohrungen, z.B. zur Führung und Lagerung von darunterliegenden isolierenden Schutzschichten, vorzusehen.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Elektrode ist der innere Teil lediglich in einem Teilbereich von dem äusseren Teil ummantelt, so dass der Metallschaft insgesamt aus einem obenliegenden Bereich grösseren und einem untenliegenden Bereich geringeren Durchmessers gebildet sein kann.
  • Der innere Teil der Elektrode ist bis in die Nippelverbindung geführt, mit der der obere Abschnitt aus Metall und der untere Abschnitt verbunden sind. Die ggf. benötigte Gas- oder Flüssigkeitskühleinrichtung des inneren Teils,die in diesem axial verläuft, wird mit Vorteil bis in den Schraubnippel selbst eingeführt, da dieser, je nach eingesetztem Material, besonderer Hitzebeanspruchung ausgesetzt sein kann.
  • Die Verbindung von innerem und äusserem Teil kann auf mehrfache Weise erfolgen. Dabei liegt die Verbindungslinie im Regelfall parallel zur Elektrodenachse. Beispielsweise kann die lösbare Verbindung durch ein Gewinde oder durch entsprechende Einpassung der Teile erfolgt sein. Besonders bevorzugt ist es, wenn der innere Teil als Einpasstück in Kegel- oder Konusform ausgebildet ist, wobei der äussere und innere Teil gegebenenfalls in einem Teilbereich zusätzlich ein Gewinde aufweisen können.
  • An den äusseren Teil können Anschlussbacken, z.B. über Taschen oder Halterungen befestigt sein, mit denen die Stromzuführung für die Elektrode in Verbindung steht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind an dem äusseren Teil Taschen befestigt, in denen Graphitplatten oder -segmente zur Stromzuführung eingebracht sind.
  • Die hochtemperaturfeste, isolierende Beschichtung, die erfindungsgemäss ein Formteil darstellt, kann ein Einzelrohr sein. Das Formteil kann aber auch mit Vorteil eine Serie von Rohrabschnitten, Segmenten, Halbschalen oder dergleichen umfassen, die den unteren Bereich des oberen Abschnittes der Elektrode bis in den Bereich des Schraubnippels, gegebenenfalls darüber hinaus, umgeben. Für die meisten Anwendungszwecke der erfindungsgemässen Elektrode bzw. Anode, ist es besonders vorteilhaft, wenn zumindest der Bereich des Formteiles, der mit dem Elektrolyten und den entstehenden Produkten in Berührung kommen kann, gas- und flüssigkeitsdicht den Metallschaft und gegebenenfalls andere metallische Teile, insbesondere den Nippel, abschirmt. Das Material des isolierenden Formteils kann z.B. aus hochtemperaturfester Keramik bestehen, aber auch z.B. Graphit darstellen, das mit einem isolierenden Coating beaufschlagt ist. Derartige isolierende, hochtemperaturfeste keramische oder andere Materialien sind bekannt.
  • Durch den Einsatz eines lösbar aufgesetzten Formteiles, insbesondere in Form einer Serie von Rohrabschnitten, Segmenten oder Halbschalen wird eine Reihe von Vorteilen, auf die noch einzugehen ist, erzielt.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen'Elektrode ist das isolierende Formteil zwischen einem unteren Teilbereich des oberen Abschnittes aus Metall und dem unteren, aktiven Abschnitt derart angeordnet, dass die in Richtung der Elektrodenachse laufenden Aussenkanten des Formteiles und die des äusseren Bereiches des oberen Abschnittes aus Metall im wesentlichen zueinander bündig sind.
  • Bei der erfindungsgemässen Elektrode bestehen keine Einschränkungen im Hinblick auf das Gegenlager, auf dem das Formteil getragen ist. Es kann dies ein ebenfalls aus hochtemperaturbeanspruchbarem, isolierenden Material bestehendes Gegenstück, der Schraubnippel selbst, gegebenenfalls sogar ein Teil des Aktivteiles selbst oder . eine Kombination hiervon darstellen. Im allgemeinen wird jedoch das isolierende Formteil nicht allein auf dem Aktivteil aufsitzen, sofern dies verbrauchbar ist, sondern mindestens teilweise durch ein nicht-"verbrauch- bares", hitzebeständiges, isolierendes Material getragen sein.
  • Die Lage des Formteiles kann naturgemäss bei der Herstellung der Elektrode in geeigneter Form gesteuert werden. In einer bevorzugten Form der erfindungsgemässen Elektrode kann das isolierende Formteil aber auch während des Betriebes der Elektrode, ohne dass die Elektrode aus dem Elektrolyseofen geführt werden muss, durchindem oberen Abschnitt vorgesehene Bohrungen mittels Stiften, Gewindeschrauben etc., auf das Gegenlager, z.B. durch die zusätzliche Vorsehung von Federn, gedrückt werden. Unabhängig von der Vorsehung von Bohrungen, Gewindeschrauben oder dergleichen, kann es aber auch vorteilhaft sein, das isolierende Formteil derart gleitend oder lose auf dem Metallschaft aufzusetzen, dass bei Ausfall eines Teilsegmentes oder Abbruch des Einzelrohres, z.B. durch mechanische Beschädigung, die verbleibenden intakten Teilsegmente oder das Einzelrohr selbst nachzurutschen vermögen, bzw. in Richtung der Elektrodenlängsachse beweglich sind.
  • Soweit es auf eine extreme Sicherheitsauslegung der Elektrode ankommt, ist es noch zusätzlich möglich, den innen-liegenden Metallschaft, der durch die isolierende Beschichtung geschützt ist, zusätzlich mit einer hochbeanspruchbaren, leitenden oder isolierenden dünnen Beschichtung zu beaufschlagen. Diese kann beispielsweise ein Keramik-Coating darstellen und als weiteres "Hitze- oder Inertschild" dienen. Durch eine dichte Ausbildung der Beschichtung kann vorteilhaft auch der Angriff der Elektrolysemedien verhindert werden.
  • Je nach Anwendungszweck der Elektrode ist es möglich, das isolierende Formteil auf Halterungen aufzusetzen, die vorzugsweise aus Metall der inneren Kühlungseinheit angefügt sein können. Dies wird primär bei solchen Anwendungen der Elektroden in Betracht gezogen, wo es auf die freie Beweglichkeit bzw. das "Nachrücken" intakter (isolierender bzw. elektrisch leitender) Einzelsegmente im Falle der Beschädigung eines untenliegenden Segmentes nicht ankommt.
  • Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, dass das isolierende.Formteil nicht den gesamten Bereich des zu schützenden Metallschaftes umfasst, wobei in einer Zone, wo mit geringerer Beanspruchung-gerechnet werden kann, anstelle des weitergeführten Formteils eine isolierendehochfeuerfeste Spritzmasse, die mit Haltestücken verankert ist, zum Einsatz kommt. Derartige isolierende Spritzmassen sind an sich bekannt, die mit Haltestücken, die z.B. angelötet werden, befestigt werden können.
  • Es ist besonders bevorzugt, dass das Formteil gas- und flüssigkeitsdicht zumindest in dem Bereich, der mit dem Elektrolyten und den entstehenden Produkten in Berührung kommen kann, aufgesetzt ist.
  • Die Verbindung von oberem und unterem Abschnitt kann durch einen Nippel vorgenommen werden, der metallseitig zylindrisch und zum Aktivteil hin konisch oder umgekehrt ausgebildet ist. Dieser Teil der Konstruktion hat sich bei Versuchen besonders bewährt.Als Material des Nippels wird insbesondere Metall, z.B. Gusseisen, Nickel oder eine temperaturbeständige, korrosionsfeste Metallegierung, in Betracht gezogen. Aufgrund der hohen Temperaturwechselbeständigkeit werden aber auch Nippelverbindungen aus Graphit selbst in Betracht gezogen.
  • Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann der untere-Abschnitt aus mehreren Einheiten bestehen, die durch eine oder mehrere Nippelverbindungen gehalten sind, wobei die Anordnung der Aktiveinheiten neben- oder untereinander erfolgen kann. Der Einsatz eines "Einschubstückes" zwischen dem oberen Abschnitt und dem unteren Abschnitt, wobei der untere verbrauchbare Abschnitt an das Einschubstück mit einer Nippelverbindung, z.B. aus Graphit angeschlossen sein kann, bringt einen Vorteil dadurch, dass die Nippelverbindung zwischen Metallschaft und Graphit- Einschubstück kühler bleibt und das verbrauchbare Stück vollständig verbraucht werden kann, ohne dass sich eine Gefährdung des oberen Abschnittes ergibt. Andernfalls müsste bei einem verbrauchbaren Endstück eine Sicherheitszone zum Schutz des Nippels und des unteren Bereiches des oberen Abschnittes verbleiben, wobei diese Sicherheitszone verloren wäre.
  • Im übrigen ist es möglich und in den meisten Fällen sinnvoll, die Elektrode in ihrem Aktivteil aus einer Anzahl von Rohren, Stäben und/oder Platten auszubilden, welche vorteilhaft eine Vorzugsrichtung übereinstimmend mit der Stromführungsrichtung aufweisen. Derartige Anordnungen sind in der europäischen Patentanmeldung 80103126.1 der Anmelderin ausführlich behandelt, auf die in diesem Zusammenhang ausführlich Bezug genommen wird, und deren diesbezügliche Lehre hiermit, insbesondere auch bezüglich der konstruktiven Ausführung des Aktivteils, vollständig mit eingeschlossen sein soll.
  • Schliesslich kann es im Hinblick auf die Temperaturbeanspruchung des Nippels günstig sein, die Nippel seitlich zum Ausgleich der Thermospannungen einzuschlitzen.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Elektrode sind deren innerer Teil und deren unterer Abschnitt bzw. Aktivteil und/oder dessen Verschraubung in eine Zone hoher Leitfähigkeit eingeführt. Diese Zone hoher Leitfähigkeit kann z.B. einen Behälter darstellen, der mit unter Elektrolysebedingungen flüssigem Metall hoher Leitfähigkeit gefüllt sein kann. Hierdurch werden Energieverluste im Bereich des oberen Teils der Aktivstäbe, -platten etc. vermieden, wenn diese z.B. aus keramischem Material bestehen. Die keramischen Materialien besitzen lediglich bei höheren Temperaturen eine befriedigende Leitfähigkeit, so dass es in einem solchen Fall von Bedeutung sein kann, den oberen Schaft der aktiven (Keramik)-Stäbe auf höherer Temperatur zu halten. Als geeignete Metalle können solche mit geeignetem Schmelzpunkt, z.B. Wismuth, etc., erwähnt werden.
  • Die erfindungsgemässe Elektrode weist eine Reihe von Vorzügen auf: Hervorzuheben sind die extrem niedrigen Strom- bzw. Spannungsverluste auf dem Wege zum aktiven Teil der Elektrode. Hierdurch können gegenüber herkömmlichen Massivblöcken, sei es aus Kohlenstoff, Graphit oder keramischem Material, erhebliche Energieeinsparungen erzielt werden. Des weiteren wird der Seitenabbrand minimiert, da nicht mehr die gesamte Elektrode sondern nur deren Aktivteil dem aggressiven Elektrolysemedium und den sich hierbei entwickelnden Reaktionsgasen und -dämpfen ausgesetzt ist. Schliesslich ist die Elektrode vielseitig einsetzbar, da ihr Aufbau den Einsatz des Spektrums von auf dem Gebiet der Schmelzflusselektrolyse grundsätzlich einsetzbaren, aktiven Materialien gestattet.
  • Auch ist das isolierende Formteil bei der Herstellung einfach in gezielter Position einbringbar. Durch die Verwendung eines isolierenden, aussenliegenden Massivteils kann die mechanische Beanspruchbarkeit verbessert werden. Durch die Aufgliederung der isolierenden Aussenzone in Segmente ist es im Falle von Störungen bzw. Beschädigungen nicht erforderlich, die gesamte Elektrode auszutauschen, da der Schaden durch die Einbringung des entsprechenden Teilstückes ökonomisch und schnell behebbar ist. Durch die lose Aufsetzung des isolierenden Formteiles, soweit diese aus Segmenten gebildet ist, kommt es im Falle einer mechanischen oder anderweitigen Zerstörung untenliegender Schutzsegmente zu einem "automatischen" Nachgleiten der obenliegenden Segmente, was gegebenenfalls durch angebrachte Federn zusätzlich gesichert ist. Daher ist die Elektrode auch im Falle einer bereits erfolgten Beschädigung weiterhin arbeitsfähig, da der am meisten gefährdete untenliegende Elektrodenbereich, der der Arbeitszone der Elektrode am nächsten liegt, durch das Nachgleiten intakter Elemente "automatisch" geschützt wird.
  • Obwohl das isolierende Formteil bzw. die isolierende Beschichtung, wenn diese aus einer Serie von Einzelsegmenten oder Halbschalen besteht, ein gewisses Spiel durch die Art der axialen wie auch Innenabstützung aufweisen kann, ergibt sich beispielsweise aufgrund des Nut-Feder-Systems ein vollständiger und umfassender Schutz des empfindlichen Metallbereiches der Elektrode. Kommt es trotzdem zu einer Beschädigung des unteren Bereiches des "Schutzschildes" der Elektrode, kann diese im Regelfall doch noch so lange arbeiten, wie es ohnehin erforderlich ist, den Verbrauchsteil aus beispielsweise Graphit zu ersetzen. Bei der Herausnahme der Elektrode kann dann der entsprechende Ersatz des beschädigten Einzelsegmentes etc. ohne weiteres leicht erfolgen.
  • Durch die erfindungsgemässe Aufteilung des Metallschaftes ergeben sich ebenfalls günstige Elektrodeneigenschaften. Durch die ggf. im inneren Teil geführte Wasserführung bleibt diese auch bei mechanischer Beschädigung des äusseren Teiles intakt. Es ist deshalb bei einer Beschädigung des Aussenbereiches des oberen Abschnittes nicht erforderlich, die Kühlmittelzufuhr zu stoppen, die Elektrode zu entleeren etc.. Durch die einfache Ablösbarkeit des äusseren Abschnittes kann dieser im Falle einer Beschädigung als Bauteil leicht ausgewechselt werden, während die herkömmlichen Konstruktionen eine vollständige Reparatur des Metallschaftes bzw. dessen Austausch erfordern. Durch die seitliche Stromzuführung, z.B. über Graphitkontaktbacken bzw. -segmente, die z.B. in Haltetaschen angefügt sind, ist es bei Störungen im Bereich der innenliegenden Flüssigkeitsführung nicht erforderlich, die Elektrode als Ganzes aus der Kontaktschiene-auszuführen, da lediglich der Innenteil ausgelöst werden kann. Durch die Ausbildung des oberen Bereiches in einen Abschnitt grösseren und einen Abschnitt kleineren Durchmessers lässt sich die hochtemperaturbeständige, isolierende Schutzschicht in besonders kompakter und zweckmässiger Form anschliessen, wobei es dann z.B. nicht erforderlich sein muss, den äusseren Teil, wenn dieser auf den Bereich der Stromzuführung beschränkt ist, zusätzlich isolierend zu schützen.
  • Nachstehend werden besonders bevorzugte Elektrodenkonstruktionen der Erfindung, die insbesondere als Anoden eingesetzt werden sollen, in den Fig. 1 bis 6 gezeigt. Es sind insbesondere Elektroden dargestellt, bei denen der obere Abschnitt aus Metall einen oberen Teil grösseren Durchmessers und einen unteren Teil geringeren Durchmessers aufweist. Der Teil geringeren Durchmessers ist durch den isolierenden Formteil abgedeckt. Diese Anordnung ist im Rahmen der Erfindung besonders bevorzugt, wenngleich die Erfindung weder hierauf noch auf die besonders vorteilhaften Ausführungsformen gemäss nachstehenden Figuren beschränkt ist. In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Es zeigen:
    • Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Elektrode;
    • Fig. 2, 3 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Elektrode, bei der der durch Isolierungen geschützte Bereich nicht vollständig sowie der anschliessende Aktivteil nicht gezeigt sind;
    • Fig. 4 einen Querschnitt durch den oberen Abschnitt aus Metall bzw. dessen Teilbereich grössere Durchmessers;
    • Fig. 5 einen Längsschnitt durch den unteren Elektrodenabschnitt mit eingeschobenem Zwischenstück.
    • Fig. 6 einen Längsschnitt einer erfindungsgemässen Anode, die vorzugsweise für Magnesiumgewinnung dient.
  • In Fig. 5 ist schliesslich ein Einschubstück 21, z.B. aus Graphit, gezeigt, das über einen, zum Ausgleich von Thermospannungen geschlitzten Nippel 1, der z.B. aus Kupfer mit Vorteil besteht, mit dem oberen Abschnitt 5 verbunden ist. Das Einschubstück 21 ist dann über eine weitere Nippelverbindung 22, die vorzugsweise aus Graphit gebildet ist, an das eigentliche Aktivteil angeschlossen. Hier ist das Aktivteil einstückig ausgebildet, während es in Fig. 1 in Einzelrohre bzw. -stäbe 20 aufgegliedert ist.
  • Zwischen der Isolierschicht 4 und insbesondere dem inneren Teil 16 des oberen Abschnitts 5 können Gasspülungskanäle vorgesehen sein, die in den Figuren nicht näher gezeigt sind. Durch die Gasspülung können auftretende Beschädigungen der isolierenden Keramik, z.B. über einen entsprechenden Druckabfall, leicht festgestellt werden. Darüber hinaus ist hierdurch eine gewisse Kühlwirkung möglich. Ausserdem liegt es im Rahmen der Erfindung - was ebenfalls nicht in den Figuren gezeigt ist - dass der innere Teil 16 und/oder die Nippelverbindung bzw. dessen Aussenflächen oder das Einschubstück 21 mit hochtemperaturbeständiger Beschichtung gecoatet sein kann. Die hochtemperaturbeständige Beschichtung 12 des oberen Abschnitts 5 kann je nach Digensionierung der darüberliegenden hochtemperaturbeständigen, isolierenden Beschichtung 4 elektrisch leitfähig oder auch isolierend ausgelegt sein. Bei einer isolierenden Auslegung ergibt sich hierdurch eine zweite Schutzlinie, die bei Bruch der aussenliegenden isolierenden Beschichtung 4 in Aktion treten kann. Muss mit letzterem je nach Betriebsbedingungen nicht gerechnet werden, kann das Coating, z.B. des inneren Teils 16, auch aus einem hochtemperaturbeständigen, leitenden Material bestehen, wobei dann dieses Material die Wirkung eines "Hitzeschildes" gegenüber dem darunterliegenden Metall zukommt.
  • Bei der Elektrode, z.B. gemäss Fig. 1, wird das Kühlmedium, z.B. Wasser, Luft oder Inertgas, durch den Vorlaufkanal 2 einge-und durch den Rücklaufkanal 3 zurückgeführt. Das Kühlsystem liegt im inneren Teil 16, auf das der äussere Teil 17 aufgesetzt ist. Dabei tritt das Kühlmedium auch in eine Kammer innerhalb des Schraubnippels 1, der z.B. aus Gusseisen gebildet ist, ein. Der obere Abschnitt 5 aus Metall, z.B. Cu, besteht aus einem oberen Bereich grösseren Durchmessers und einem tieferliegenden Bereich geringeren Durchmessers, der bis in den Schraubnippel 1 eingezogen ist, der die Verbindung zu dem unteren Abschnitt 6 aus Aktivmaterial, z.B. Graphit, bildet. Das isolierende Formteil 4 ist durch ein Gegenlager 7, z.B. aus hochtemperaturbeständiger, isolierender Keramik gelagert. Im oberen Bereich ist das isolierende Formteil 4 durch die Oberkante des Bereiches grösseren Durchmessers des Metallschaftes begrenzt. Bei der in Fig. 1 gezeigten Elektrode ist das isolierende Formteil 4 in Segmente unterteilt, die beim Ausbrechen eines (unteren) Segmentes in Richtung der Elektrodenachse gleitfähig sind.
  • Aus den Fig. 1 bis 3 sind einige der bevorzugten Verbindungsmöglichkeiten von innerem Teil 16 und äusserem Teil 17 als Einpassstück, gegebenenfalls zusätzlich mit Teilgewinde, ersichtlich. Über Bohrungen 8 können Stifte 9 oder dergleichen geführt sein, die über die Feder 10 die isolierende Beschichtung 4 auf einem Gegenlager 7 halten. Das Isolierteil kann zusätzlich durch Halterungen 14 befestigt sein. Im äusseren Teil sind Kühlbohrungen 15 gezeigt, während aussen Anschlussbacken 18, z.B. aus Graphit, gezeigt sind. Diese können in Halterungen oder Taschen 19, die am Aussenrand des Metallschaftes befestigt sind., gehalten werden, was auch in Fig. 2 bzw. 4 zum Ausdruck kommt.
  • In Fig. 6 ist eine besonders für die Magnesiumerzeugung vorgesehene Anode dargestellt. Sie besteht aus einer Platte 6, z.B. Graphit, die einen ringförmig ausgefrästen Kopfteil aufweist. Dieser ist über den entsprechend ausgestalteten Nippel 1, z.B. aus Reinnickel, mit dem oberen Abschnitt 5 verbunden. Die Nippelverbindung enthält innen eine Kontaktbeschichtung 12, z.B. aus Platin. Die isolierende Beschichtung 4 ist in Form eines keramischen Rohres, z.B. aus dichtem Sillimanit, ausgebildet.Sie ist in einer feuerfesten Kittmasse 25 gelagert. Das keramische Rohr reicht über den Zellendeckel hinaus und schirmt den Metallschaft vor Korrosion ab. Diese Lösung trägt ganz besonders den unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Graphit und Metall Rechnung.

Claims (27)

1. Elektrode für die Schmelzflusselektrolyse, insbesondere zur elektrolytischen Erzeugung von Metallen,- wie Al, Mg, Na, Li oder Verbindungen,. gekennzeichnet durch
(a) einen oberen Abschnitt (5) aus Metall(legierung) ,der ggf. eine Kühleinrichtung (2,3) einschliesst,
(b) wobei der obere Abschnitt (5) einen inneren Teil (16) und einen äusseren Teil (17) aufweist, die voneinander lösbar ausgebildet sind,
(c) wobei der innere Teil (16) im wesentlichen bis in die Nähe einer Verbindung bzw. Verschraubung (1) geführt ist, und
(d) der obere Abschnitt (5) bzw. der innere Teil (16) zumindest in einem Teilbereich (4 ) durch eine hochtemperaturfeste, isolierende Beschichtung (4) geschützt ist, und
(e) zumindest einen unteren Abschnitt (6) aus Aktivmaterial.
2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Teil (16) die Kühlmittelführungskammer mit Vorlauf- und Rücklaufkanal (2, 3) darstellt.
3. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass der äussere Teil (17) dieAnschlusselektrode darstellt.
4. Elektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , dass der äussere Teil (17) Kühlbohrungen (15) und/oder Halterungsbohrungen (8) aufweist.
5. Elektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , dass der innere Teil (16) nur in einem oberen Bereich von dem äusseren Teil (17) ummantelt ist.
6. Elektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , dass der innere Teil (16) in seinem unteren Bereich durch eine Isolierschicht (4) geschützt ist, die zumindest in dem Bereich, der mit dem Elektrolyten und den entstehenden Produkten in Berührung kommen kann, gas- und flüssigkeitsdicht aufgesetzt sein kann.
7. Elektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche;1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , dass der innere Teil (16) bis in einen Schraubnippel (1) reicht, mit dem der obere Abschnitt (5) aus Metall und der untere Abschnitt (6) verbunden sind.
8. Elektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , dass die lösbare Verbindung des inneren Teils (16) und des äusseren Teils (17) durch ein Gewinde oder durch Einpassung bewirkt ist.
9. Elektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , dass die lösbare Verbindung des inneren Teils (16) und des äusseren Teils (17) durch Einpassung in Kegel- oder Konusform gebildet ist, wobei gegebenenfalls der äussere und der innere Teil (17, 16) in einem Teilbereich zusätzlich ein Gewinde aufweisen können.
10. Elektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an dem äusseren Teil (17) Anschlussbacken (18), die vorzugsweise aus Graphit bestehen, über Taschen bzw. Halterungen (19) befestigt sind.
11. Elektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , dass als hochtemperaturfeste, isolierende Beschichtung ein Formteil (4), das lösbar aufgesetzt sein kann, vorgesehen ist.
12. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass das Formteil (4) ein Einzelrohr, eine Serie von Rohrabschnitten, Segmenten oder Halbschalen umfasst, die den unteren Bereich des oberen Abschnittes (5) bis zur oder bis in die Nähe des Schraubnippels (1) umgeben.
13. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass das Formteil (4) und die Aussenkanten des oberen Abschnittes (5) im wesentlichen zueinander bündig angeordnet sind.
14. Elektrode nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , dass das Formteil (4) zwischen einem Einschnitt des Metalls des oberen Abschnittes (5) und einem etwa im Bereich des Schraubnippels (1) angeordneten Gegenlager (7), dem Schraubnippel (1), dem Aktivteil oder einer Kombination hiervon getragen ist.
15. Elektrode nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , dass das Formteil durch in Bohrungen (8) des Metallteils geführte Stifte bzw. Gewindeschrauben (9), vorzugsweise federnd, auf dem Gegenlager (7) gehalten wird.
16. Elektrode nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , dass das innenliegende Metallteil (12) mit einer dichten, hochbeanspruchbaren, gegebenenfalls leitenden Beschichtung, vorzugsweise aus Keramik, gecoatet ist.
17. Elektrode nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , dass das isolierende Formteil (4) aus hochtemperaturfester Keramik oder mit isolierendem Coating beschichtetem Graphitrohr besteht.
18. Elektrode nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , dass das isolierende Formteil (4) auf Halterungen (14) aufgesetzt ist, die vorzugsweise am Metallschaft angefügt sind.
19. Elektrode nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , dass das isolierende Formteil (4) im oberen Bereich des Metallteils teilweise ersetzt ist durch isolierende, hochfeuerfeste Spritzmasse, die mit Haltestücken verankerbar ist.
20. Elektrode nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet , dass das isolierende Formteil (4) derart gelagert ist, dass bei Ausfall eines Teilsegmentes oder Beschädigung des Einzelrohres die verbleibenden intakten Teilsegmente oder das Einzelrohr selbst in Richtung der Elektrodenlängsachse zur Beanspruchungszone beweglich sind.
21. Elektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, t dass die Verschraubung durch einen Nippel (1) vorgenommen ist, der metallseitig zylindrisch und zum Ver- brauchsteil hin konisch oder umgekehrt ausgebildet ist.
22. Elektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet , dass der Nippel (1) aus Metall, insbesondere Gusseisen oder Graphit, besteht.
23. Elektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet , dass der untere Abschnitt (6) aus mehreren Einheiten (20)besteht,die durch eine oder mehrere Nippelverbindungen (1) gehalten sind, wobei die Anordnung der Einheiten (20) neben- und/oder untereinander vorgenommen ist.
24. Elektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet , dass der innere Teil (16) des oberen Abschnittes (5) und der untere Abschnitt (6) neben oder unabhängig von einer Nippelverbindung (1) miteinander verschraubt sind.
25. Elektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die Schraubnippel (1) geschlitzt sind.
26. Elektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet , dass der innere Teil (16) und der untere Abschnitt (6) bzw. das Aktivteil bzw. dessen Verschraubung (1) in eine Zone hoher Leitfähigkeit eingeführt sind.
27. Elektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet , dass die Zone hoher Leitfähigkeit einen Behälter darstellt, der mit unter Elektrolysebedingungen flüssigem Metall hoher Leitfähigkeit gefüllt ist.
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