HU183640B

HU183640B - Electrode for electrolyzing melted salts

Info

Publication number: HU183640B
Application number: HU813130A
Authority: HU
Inventors: Konrad Kuziol; Christine Zoellner; Pilbrow Malcolm F; Zoellner Dieter H
Original assignee: Conradty Nuernberg
Priority date: 1980-10-27
Filing date: 1981-10-26
Publication date: 1984-05-28
Also published as: EP0050680A1; JPS5776192A; ES8207594A1; DD201837A5; NO813602L; ES507054A0

Abstract

Elektroden fuer die Schmelzflusselektrolyse mit einem oberen Abschnitt (5) aus Metallegierung, der gegebenenfalls eine Kuehleinrichtung (2,3) einschliesst, wobei der obere Abschnitt (5) einen inneren (16) und einen auesseren Teil (17), die voneinander loesbar ausgebildet sind, sowie zimindest einen unteren Abschnitt (6) aus Aktivmaterial aufweist. Die Eelektroden sind insbesondere fuer die elektrolytische Erzeugung von Metallen, wie Aluminium und Magnesium oder Verbindungen, geeignet. Sie erlauben energiesparenden, sicheren Betrieb und sind wartungs- und reparaturfreundlich.Electrodes for fused-salt electrolysis with a metal alloy upper section (5), optionally including a cooling device (2, 3), the upper section (5) having an inner (16) and an outer section (17) detachably formed from each other and at least one lower portion (6) of active material. The Eelektroden are particularly suitable for the electrolytic production of metals such as aluminum and magnesium or compounds. They allow energy-saving, safe operation and are easy to maintain and repair.

Description

A találmány tárgya elektróda olvadt-só elektrolízishez, különösen olyan fémek, mint alumínium, magnézium, nátrium, lítium vagy ezen fémek vegyületeinek elektrolízis útján történő előállításához.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an electrode for molten salt electrolysis, in particular for electrolysis of metals such as aluminum, magnesium, sodium, lithium or compounds of these metals.

Alumínium, magnézium, alkáli fémek, valamint ezen fémek vegyületeinek elektrolízis útján történő előállítása során elektródaként túlnyomó részben szén alapanyagot, nevezetesen klinker-szenet vagy grafitot alkalmaznak. Az elektródák szerepe elsődlegesen az áramvezetés, ennek ellenére gyakran maga az elektróda is részt vesz az elektrokémiai reakcióban. Az eljárások során az elektródák azonban az előzetes elméleti számítások szerinti mértéknél a valóságban gyorsabban kopnak, ami a szén alapanyagú elektródának az elektrolitikus eljárás során végbemenő oxidációjára vezethető vissza.In the production of aluminum, magnesium, alkali metals and their compounds by electrolysis, most of the carbon materials used are electrodes, namely clinker carbon or graphite. The role of the electrodes is primarily to conduct current, however, the electrode itself is often involved in the electrochemical reaction. However, during the processes, the electrodes actually wear faster than the amount theoretically calculated, due to the oxidation of the carbon-based electrode during the electrolytic process.

Az elméletileg számított érték elektródák kopására olvadt alumínium elektrolízisnél 1 tonna alumíniumnál 334 kg szén, míg a ténylegesen mért érték 1 tonna alumíniumnál 450 kg szén. Hasonló értékek adódnak magnézium, nátrium, lítium és cérium ötvözeteknél. Mind az elektródának a sóolvadékba merülő részén mellékreakcióként fellépő elektródaoxidáció, mind pedig a levegő oxigénjének hatására az olvadékból kinyúló elektródarésznek a leégése, az elektródának időnek előtti és egyenetlen kopásához vezet. Ehhez járul még a grafit intersztíciós vegyületeinek zavaró mellékhatása, amely vegyületek az elektrolit alkatelemeinek, illetőleg származékainak hatására képződnek.The theoretically calculated value for electrode wear is 334 kg of carbon for 1 tonne of aluminum for molten aluminum and 450 kg of carbon for 1 tonne of aluminum. Similar values are found for magnesium, sodium, lithium and cerium alloys. Both the oxidation of the electrode as a side reaction in the immersion portion of the electrode and the oxygen in the air cause the electrode portion protruding from the melt to cause premature and uneven wear. Added to this is the disturbing side effect of graphite intersection compounds, which are formed by the elements or derivatives of the electrolyte.

Történtek kísérletek arra, hogy a szénelektródát impregnálás, majd azt követő termokémiai kezelés során egy szén-szilíciumkarbid vegyületté alakítják át, amely esetleg már alkalmas lesz elektródaként történő alkalmazásra. Ezek a kísérletek azonban a gyakorlatban jelentős javulást nem eredményeztek.Attempts have been made to convert the carbon electrode into a carbon-silicon carbide compound during impregnation and subsequent thermochemical treatment, which may be suitable for use as an electrode. However, these experiments have not resulted in significant improvements in practice.

A fent említett hátrányok, valamint a klinker-szén és a grafit növekvő ára azonban arra késztette a gyártókat, hogy formatartó elektródákat próbáljanak kifejleszteni. A fejlesztés eredményeként nemcsak azt várják el, hogy az olvadt-só elektrolízishez évente a Német Szövetségi Köztársaságban a jelenlegi 500 000 tonna olajkoksz fogyasztás fog lecsökkenni, hanem azt is, hogy lényeges energiamegtakarítás is jelentkezik.However, the aforementioned drawbacks, as well as the rising cost of clinker carbon and graphite, have led manufacturers to try to develop mold electrodes. As a result of the development, it is not only expected that the current consumption of 500,000 tons of oil coke for electrolysis of molten salt in the Federal Republic will be reduced, but that significant energy savings will also occur.

Erre a célra egész sor különböző kerámia alapanyagú elektródát próbáltak kialakítani. Ilyen jellegű megoldásokat ismertet az 1 152 124 számú angol szabadalmi leírás, amely stabilizált cirkóniumoxid, a 4 057 480 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás, amely lényegében cinkoxid elektródát ismertet. Hasonló célú a 27 57 898 számú német szövetségi köztársaságbeli közrebocsátási irat, amely lényegében sziliciumkarbid-szelepfémborid-szén, a délamerikai 77/1931 számú szabadalmi leírás, amely ittriumoxid elektrokatalizátoros bevonattal, vagy a 24 46 314 számú német szövetségi köztársaságbeli közrebocsátási irat, amely kerámia alapanyagú spinellvegyület bevonattal ellátott elektródákat ismertet. Végül még egy további megoldást ismertetünk meg a 80 103 126 számú Európa-bejelentésből, amelyben olyan betétet javasolnak, amely nagy kémiai tisztaságú nem oxidálódó vegyületből készül. Ezt a találmányt 1980. június 4-én nyújtották be.For this purpose, a number of different ceramic-based electrodes have been attempted. Such solutions are described in British Patent No. 1,152,124,124, which is a stabilized zirconium oxide, U.S. Patent 4,057,480, which discloses an essentially zinc oxide electrode. For similar purposes, German Patent Publication No. 27,57,898, which is essentially silicon carbide valve metal boride carbon, U.S. Pat. No. 77/1931, with an electrocatalyst coated with yttrium oxide, or German Patent Publication No. 24,46,314, which is a ceramic base. discloses spinel coated electrodes. Finally, a further solution is disclosed in European Patent Application 80 103 126, which proposes a pad made of a non-oxidizing compound of high chemical purity. This invention was filed on June 4, 1980.

A kerámia alapanyagból készült elektróda betéteknél hátrányként jelentkezik, hogy annak ellenére, hogy vezetőképesség-javító komponensek vannak adalékként belekeverve, mégiscsak közepes villamos vezetőképesség érhető el. Ez azonban csak abban az esetben fogadható el, amikor az elektródák mérete kicsi és ezáltal az áramút rövid.A disadvantage of electrode inserts made of ceramic base material is that, even though the conductivity enhancers are incorporated as additives, there is still moderate electrical conductivity. However, this is acceptable only when the electrodes are small and thus the current path is short.

Ez a megoldás elsősorban vizes közegű elektrolízisnél alkalmazható, olvadékelektrolízisnél már nem, mert az 5 elektródák mérete már lényegesen nagyobb, például az alumíniumnál is.This solution is primarily applicable to aqueous electrolysis, but not to melt electrolysis, since the electrodes 5 are already substantially larger in size, such as aluminum.

A fenti esetben az elektródák mérete elérhet akár 2250X950X750 mm-es méretet is, míg grafit elektródát alkalmazva, ez a méret 1700X200X100 mm, illetőleg θ 0400X2200 mm értékű.In the above case the size of the electrodes can be up to 2250X950X750 mm, while using a graphite electrode this size is 1700X200X100 mm and θ 0400X2200 mm respectively.

Ilyen méretű kerámiadarabok előállítása a fenti kerámiaanyagokból, komoly költségemelkedést jelent a grafitelektródához képest, nem beszélve arról a hátrányról, hogy nehézségek mutatkoztak a hőmérsékletingadozás g állóságban, valamint a belső ellenállásnál is. Az utóbbi időben különösen előtérbe került az a tény, hogy a berendezés fogyasztása kicsi legyen, ami kerámia elektródáknál nem áll fenn.The production of ceramic pieces of this size from the above ceramic materials represents a significant cost increase over the graphite electrode, not to mention the disadvantages of temperature variation in g resistance as well as internal resistance. Recently, the fact that the consumption of the device is low, which is not the case with ceramic electrodes, has come to the forefront.

A találmány célul tűzte ki, hogy olyan új típusú θ elektródát hozzon létre, elsősorban olvadt-só elektrolízishez, amely a fenti hátrányokat kiküszöböli. A találmány szerinti megoldásnál egyik fő szempont volt, hogy kis energiafogyasztású legyen a rendszer, ugyanakkor az eddigiekben használt aktív anyagok ugyanolyan mérték5 ben legyenek használhatók. Fontos szempont volt továbbá, hogy az elektródák könnyen javíthatók és jól szerelhetők legyenek, és elsősorban anódként lehessen előnyösen használni.It is an object of the present invention to provide a new type of θ electrode, particularly for molten salt electrolysis, which overcomes the above disadvantages. One of the main aspects of the present invention was that the system should be low in energy while still having the same level of use of the active ingredients used hitherto. It was also an important consideration that the electrodes should be easy to repair and install, and should preferably be used primarily as an anode.

A találmány szerinti elektróda lényege abban van, hogy tartalmaz egy felső szelvényt fémből, vagy fémötvözetbői, amely felső szelvény adott esetben egy hűtőszerkezetet is magába foglal, és amely felső szelvény egy egymástól elválaszthatóan kiképzett külső részből és egy belső részből van kialakítva. Az elektróda tartalmaz továbbá legalább egy alsó szelvényt, aktív anyagból. Hűtőközegként folyadék, például víz, vagy gáz, például levegő alkalmazható.The essence of the electrode according to the invention is that it comprises an upper section made of metal or a metal alloy, which upper section may optionally include a cooling device, and which upper section is formed of a separable outer part and an inner part. The electrode further comprises at least one lower profile made of active material. The refrigerant may be a liquid such as water or a gas such as air.

Azokat az elektródákat, amelyek hűtött fémből és grafitból kialakított fogyórészből vannak kialakítva, elsősorban elektroacéloknak villamos kemencébe történő előállítására szokás alkalmazni, ahol az elektródák csúcsából indul az ív. Az ív fennállása, valamint az ív eltolódása miatt az ív közelében, de a villamos kemence atmoszférikus tere következtében is a fellépő különösen nagy hőmérsékletek, valamint az elektróda haladásának módja olyannyira eltér az olvadt-só elektrolízistől, hogy az elektroacélkemencékben alkalmazott elektródák nem helyettesíthetők az olvadt-só elektrolízisnél alkalmazott elektródáknál.Electrodes, which are formed of chilled metal and graphite consumable parts, are used primarily for the production of electro-steels in an electric furnace, where the arc starts at the tip of the electrodes. Because of the existence of the arc and the displacement of the arc, the extremely high temperatures that occur near the arc, but also due to the atmospheric space of the electric furnace and the way the electrode travels, are so different from melt-salt electrolysis that electrodes used in electric steel furnaces cannot be replaced. electrodes for salt electrolysis.

Ha a technika állását ebből a szempontból tekintjük, akkor az 1 223 162 számú angol szabadalmi leírást, a 2430 817 számú német szövetségi köztársaságbeli és a 79 302 809 számú Európa-bejelentés közrebocsátási iratot tekintjük, ezekben azonban az elektróda az ívkemencében szükséges speciális követelmények figyelembevételével van kialakítva.In view of the state of the art from this point of view, reference is made to British Patent Specification No. 1,223,162, German Patent Application Serial No. 2430,817, and European Patent Application Publication No. 79,302,809, but with special requirements for the arc furnace. formed.

A találmány szerinti elektróda egyik előnyös kiviteli alakjában a felső szelvény belső és külső része oly módon van egymással oldhatóan összekapcsolva, hogy a belső rész egy gáz- vagy folyadéktovábbító kamrát tartalmaz, egy előremenő és egy visszafutó csatornával ellátva, és a külső rész a belső részt adott esetben csak egy részszelvényében veszi körül.In a preferred embodiment of the electrode according to the invention, the inner and outer portions of the upper section are releasably coupled such that the inner portion comprises a gas or liquid transfer chamber, provided with a forward and a return passage, and the outer portion case, it is surrounded by only one section.

A külső rész általában a csatlakozó elektródát képezi, és készülhet a belső résszel megegyező fémből vagy fém-21The outer portion is generally a connector electrode and may be made of the same metal or metal 21 as the inner portion.

183 640 ötvözetből is, de készülhet a belső rész anyagától eltérő anyagból is.It can be made of 183,640 alloys, or it can be made of a material other than the material of the inner part.

A külső részen további hűtőfuratokat, vagy valami ehhez hasonlót lehet kiképezni.On the outside, additional cooling holes or something similar can be provided.

Egy további lehetséges megoldást képez, amikor a külső részben tartófuratok vannak kiképezve, például az alatta levő szigetelő anyagból készült védőréteg megvezetésére és csapágyazására. A szigetelt szó alatt a találmány keretében az értendő, hogy az egy az elektrolízisben résztvevő anyagnak ellenálló anyagról van szó, amely adott esetben lehet akár villamosán is szigetelő.Another possible solution is to provide support holes in the outer portion, for example to guide and bear the protective layer made of insulating material beneath. The term "insulated" in the context of the present invention means that it is a material resistant to electrolysis and may be electrically insulating.

A találmány szerinti elektróda egy további előnyös kiviteli alakját az jellemzi, hogy a belső részt csak részben öleli körül a külső rész, és a belső rész úgy van kialakítva, hogy a fémrész egy felső nagyobb ármérőjű, és egy alsó kisebb átmérőjű tartományból áll. Ebben az esetben a belső részt egy magas hőmérsékletnek is jól ellenálló szigetelőréteggel védetten lehet kialakítani, amely réteg előnyösen az alsó részén csatlakozik a külső résszel, és amely réteg a csavarozható csőcsatlakozás vagy hasonló csatlakozás közeiéig, vagy akár azon túl is kinyúlik, és általában az aktív részt kismértékben szintén átfedi.A further preferred embodiment of the electrode according to the invention is characterized in that the inner part is only partially enclosed by the outer part and the inner part is formed such that the metal part consists of a region of upper upper diameter and a lower part of smaller diameter. In this case, the inner part may be protected by a high temperature insulating layer, which layer is preferably connected to the outer part at its lower part and extends to or near the screwed pipe connection or the like, and is generally active. part also slightly overlaps.

Ez a nagy hőmérsékletnek is jól ellenálló szigetelő réteg kerámiából vagy kerámiával borított grafitból van kialakítva. Különösen előnyösen lehet a szigetelő réteget tömör alakos idomra felvitt kerámiából kiképezve kialakítani, vagy kerámiával borított grafitból, továbbá kialakítható szegmensekből is, amelyek horony-eresztékes módszenei vannak összeszerelve, és egy ellencsapágyban tarthatóan vannak kialakítva, és az elektróda tengelye mentén elmozdíthatok. A találmány szerinti elektródát előnyösen anódkénti használatra szokás alkalmazni, úgy hogy legalább azok az elektródarészek, amelyek az elektrolittel vagy az elektrolízis során keletkező anyaggal kapcsolatba jöhetnek, a fémrészeket és adott esetben minden fémrészt, elsősorban a csőcsatlakozást gáz és fdyadéktömítetten megvédjék.This high temperature insulating layer is made of ceramic or ceramic-coated graphite. Particularly preferably, the insulating layer may be formed from a ceramic applied to a solid molded part, or may be made of ceramic-coated graphite, and may be formed of slabs which are assembled in a groove-latched method and movable along an axis of the electrode. Preferably, the electrode of the invention is used for use as an anode so that at least those parts of the electrode that may come into contact with the electrolyte or material generated during the electrolysis protect the metal parts and optionally all metal parts, in particular the pipe connection, by gas and fluid sealing.

A találmány szerinti elektródánál semmiféle megkötés nincs az ellencsapágyra, amelyre a szigetelő réteget, illetve az alakos idomot felvisszük. Lehet akár nagy hőmérsékletnek ellenálló szigetelendő fémből készült ellendarab, lehet maga a csőcsatlakozás, adott esetben lehet akár az aktív anyagnak egy része, vagy akár az előbb említetteknek bármilyen kombinációja. Általánosságban az mondható el, hogy a szigetelő alaktartó részt egyedül az aktív anyagra, amely lényegében fogyó anyag, felvinni nem lehet, vagyis ha másként nem, legalább részben nem elfogyó anyagot is kell alkalmazni.The electrode according to the invention has no restriction on the counter-bearing on which the insulating layer or the molded part is applied. It may be a high temperature-resistant metal counterpart to be insulated, a pipe connection itself, optionally a part of the active material, or any combination of the above. In general, it is not possible to apply the insulating form carrier alone to the active material, which is essentially a consumable material, i.e., unless otherwise stated, at least partially non-consumable material must also be applied.

A találmány szerinti elektróda azon előnyös kiviteli alakjánál, ahol a belső rész egy felső tartománya, különösen az oldalsó áramvezetés tartományában, a felső rész által körülfogottan van kialakítva, általában nincsen szükség arra, hogy a külső részt még egy járulékos kerámia szigetelő burkolattal is ellássuk. Ez minden esetben attól függ, hogy a külső rész és a belső rész magassága egymáshoz hogyan aránylik, valamint hogy milyen elektródát és milyen célra alkalmazunk.In the preferred embodiment of the present invention, where an upper region of the inner portion, particularly in the region of lateral current conduction, is formed around the upper portion, it is generally not necessary to provide the outer portion even with an additional ceramic insulating casing. In each case, this depends on how the height of the outer portion and the inner portion are relative to each other, and on what electrode and for what purpose.

Az elektróda belső része a csőcsatlakozásig van kialakítva, amely csőcsatlakozás a fémből készült felső szelvényt és az alsó szelvényt köti össze. Ha a belső részben gáz, illetőleg folyadék hűtőszerkezetet kell elhelyezni, akkor az erre a célra szolgáló csatornák tengelyirányban vannak elhelyezve a belső részben, előnyösen egészen addig, amíg a csavaros csőcsatlakozás van bevezetve, mivel ez a behelyezett anyagtól függően esetleg igen nagy hőhatásnak lehet kitéve.The inner part of the electrode is formed as far as the pipe connection, which connects the metal upper and lower profiles. If a gas or liquid cooling device is to be provided in the inner part, the channels for this purpose are axially located in the inner part, preferably as long as the screw pipe connection is introduced, as it may be subjected to very high heat depending on the material inserted.

A külső és a belső rész összekapcsolása különböző módon valósítható meg. Az összekapcsolási vonal általában azonban úgy van kialakítva, hogy az elektróda tengelyével párhuzamos legyen.The connection of the outer and inner parts can be implemented in different ways. However, the connection line is generally designed to be parallel to the axis of the electrode.

Az oldható kapcsolat megvalósítható menetes kiképzéssel, vagy az egyes részeknek megfelelő illesztésével. Különösen előnyös az a megoldás, amikor a belső rész illeszkedő tagként hengeres vagy kúp alakúra van kiképezve és a külső és a belső rész esetenként legalább egy szakaszon menetesen is össze van kapcsolva.The releasable connection can be realized by threading or by fitting the individual parts. A particularly advantageous solution is that the inner part is cylindrical or conical as a mating member and the outer part and the inner part are sometimes threaded together on at least one section.

A külső részre további csatlakozó pofák lehetnek zsebekkel vagy más egyéb tartószerkezetekkel felerőátve, amelyek azután az elektróda áramhozzávezetésével vannak összekapcsolva.Further connecting jaws may be attached to the outer portion by pockets or other support structures, which are then connected to the current supply of the electrode.

A találmány szerinti elektróda egy másik előnyös kiviteli alakjánál a külső részre zsebek vannak felerősítve, amelyekben az áram vezetésére szolgáló grafit lapok vagy grafit szegmensek vannak elhelyezve.In another preferred embodiment of the electrode of the present invention, pockets are attached to the outer portion in which graphite sheets or graphite segments are provided for conducting current.

Aktív anyagként, amely aktív anyag egy vagy több csavarozható csőkapcsolóval vagy menetesen a felső szelvénnyel össze van kötve, alkalmazható például amorf szén, grafit vagy kerámia vezető, például a bevezetőben említett anyagok közül, vagy alkalmazható akár szervetlen rostoknak elektrokémiailag aktív anyaggal bevont kombinációja. Ebből a szempontból a 80 103 126 számú Európa-bejelentésre utalunk, aholis különböző szervetlen rostok elektrokémiailag aktív anyagokkal vannak bevonva. Találmányunkban feltétlenül utalunk erre a megoldásra, mivel az itt leírt aktív anyagok, valamint azoknak az elrendezése a találmányunk szerinti elektródánál is alkalmazható. A fent említett Európa-bejelentésben részletesen ismertetve van, hogy az aktív anyagok lehetnek rúd, cső, lemez vagy egyéb hasonló alakúak, amelyek egymással vagy össze vannak kapcsolva vagy nem. Mindenesetre az említett szabadalomban a rudaknak, botoknak, lemezeknek vagy csöveknek az elrendezése a találmányunk szerinti beültethető kerámia vagy egyéb aktív anyagokra semmiféle korlátozást nem jelent. Másképpen kifejezve, az említett Európa-bejelentésben ismertetésre került aktív anyagokra és kompozitokra a jelen találmánynál utalunk. Az ott leírt aktív anyag konstrukciós alakítása révén a jelen találmány szerinti elektróda felső fém szelvényével csőkapcsoló vagy menet segítségé vei minden további nélkül összekapcsolható. Elképzelhető egy olyan kialakítás is, amikor az alsó szelvény több egységből kiképzett aktív anyagból áll, amelyeket egy- vagy több csőkapcsoló tart meg, és az egységek lehetnek egymás mellett és/vagy egymás felett elhelyezve. Ennek a megoldásnak különösen akkor van jelentősége, amikor elfogyó aktív anyagot, például grafitot alkalmaznak, mert ebben az esetben közbenső darabként olyan anyagot lehet alkalmazni, amelyre egy újabb, teljesen elfogyó egység felcsavarozható. Ez gyakorlatilag azt jelenti, hogy az utolsó aktív egység elfogyása esetében sem kerül veszélybe az a csőcsatlakozás, amellyel a fémből készült felső szelvény össze van kapcsolva. Azokban az esetekben, amikor a csőkapcsolóval ellátott felső szelvény nincs túlságosan nagy hőmérsékletnek kitéve, a hűtőegység el is hagyható.As the active material, which is linked to one or more screw-on pipe couplings or threaded to the upper profile, it is possible to use, for example, amorphous carbon, graphite or ceramic conductors, for example from the ones mentioned in the introduction, In this regard, reference is made to European Application No. 80 103 126, wherein various inorganic fibers are coated with electrochemically active substances. The present invention is by definition referred to as the active materials described herein and their arrangement can also be used with the electrode of the present invention. The above-mentioned European application discloses in detail that the active substances may be in the form of rods, tubes, plates or the like, whether or not joined together. In any event, the arrangement of the rods, sticks, plates or tubes in the said patent does not place any restriction on the implantable ceramic or other active materials of the present invention. In other words, the active materials and composites disclosed in said European application are referred to in the present invention. By the construction of the active material described therein, the electrode of the present invention can be connected without any further action to the upper metal section by means of a pipe coupling or thread. It is also conceivable that the lower profile consists of a plurality of units formed of active material held by one or more tubular couplings, and the units may be arranged side by side and / or over one another. This solution is particularly important when a consumable active substance, such as graphite, is used, in which case a material to which another completely consuming unit can be screwed in can be used as an intermediate piece. This practically means that even if the last active unit runs out, the pipe connection to which the metal upper section is connected is not compromised. In cases where the upper section provided with the pipe coupling is not exposed to too high a temperature, the cooling unit may be omitted.

A találmány szerinti elektródának igen sok előnyös tulajdonsága van. Ezek közül is ki kell emelni, hogy igen kicsi az áram- és feszültségvesztesége az elektródának az aktív részhez vezető szakaszán. Ezáltal a szokásos tömörThe electrode according to the invention has many advantageous properties. Among these, it should be noted that the current and voltage losses at the electrode leading to the active portion are very small. This makes the usual compact

183 640 blokkokhoz viszonyítva, legyen az szén, grafit vagy kerámia alapanyagú, jelentős energiamegtakarítás érhető el.Compared to 183,640 blocks, be it carbon, graphite or ceramic, significant energy savings can be achieved.

További előnye a találmány szerinti elektródának, hogy az oldalbeégés minimumra csökken, mivel nem a teljes elektróda, csak annak az „aktív” része van kitéve az elektrolízisben résztvevő közegnek, valamint az elektrolízis folyamán képződő gázoknak és gőzöknek.A further advantage of the electrode according to the invention is that the side burn is minimized since not the entire electrode, but only the "active" part thereof, is exposed to the electrolysis medium and the gases and vapors formed during the electrolysis.

A találmány szerinti elektróda azonban egyéb szempontból is előnyös. A szükség esetén kiképzett vízvezeték-rendszer az elektróda belső részében van elhelyezve, ami azt jelenti, hogy felső szelvény külső részének esetleges sérülése esetén sem sérül meg. Nincs szükség tehát ebben az esetben hűtőközeg bevezetését leállítani, az elektródát kiüríteni stb. További előnye a találmány szerinti elektródának, hogy mivel a külső rész egyszerűen leszerelhető, sérülése esetén könnyen kicserélhető, míg a szokásos elektródáknál egy teljes javításra, illetőleg teljes cserére van szükség.However, the electrode according to the invention is also advantageous in other respects. The plumbing system, if required, is located inside the electrode, which means that it will not be damaged even if the outer section of the upper section is damaged. In this case, there is no need to stop the refrigerant supply, drain the electrode, etc. A further advantage of the electrode according to the invention is that since the outer part is easily removable, it can be easily replaced in case of damage, whereas conventional electrodes require a complete repair or complete replacement.

Az oldalsó áram-hozzávezetés következtében, amély hozzávezetés grafit érintkező pofákkal vagy grafit szegmensekkel van megoldva, amelyek például egy tartózsebre vannak felerősítve, abban az esetben, ha a belső fdyadék-hozzávezetésnél van probléma, nem kell az egész elektródát a sínről leszerelni, elég csak a belső részt kivenni.Due to the lateral current supply, the deep supply is solved with graphite contact jaws or graphite segments, for example, mounted at the far end, in case there is a problem with the internal fluid supply, the entire electrode need not be removed from the rail. take out the inside.

Azáltal, hogy a felső tartomány úgy van kialakítva, hogy egy nagyobb és egy kisebb átmérőjű szelvényből van kiképezve, lehetőség van arra, hogy a magas hőmérsékletnek ellenálló szigetelő védőréteget a lehető legkedvezőbb formában alakítsuk ki, és ott például, ahol a külső rész csak az áram-hozzávezetésre korlátozódik, nincs szükség további szigetelő védelemre.By designing the upper region from a section of a larger diameter and a smaller diameter, it is possible to provide the high temperature insulating barrier with the best possible shape, for example where the outer portion is only current is limited to lead-in, no additional insulating protection is required.

A találmány szerinti elektródát a továbbiakban példakénti kiviteli alakjában, ábrák segítségével ismertetjük részletesebben. Az ábrákon csak egy lehetséges kiviteli alak van ismertetve, amelynek különösen anódként történő használata előnyös. Az ábrákon azThe electrode according to the invention will now be described in more detail in an exemplary embodiment, with reference to the drawings. Only one possible embodiment is shown in the figures, which is particularly advantageous for use as an anode. The figures show

1. ábra a találmány szerinti elektróda hosszirányú metszete, aFigure 1 is a longitudinal sectional view of the electrode of the invention, a

2. ábra a változtatható felső szelvénnyel ellátótt elektróda hosszirányú metszete, a szigetelőrétegnél elvágva, aFig. 2 is a longitudinal sectional view of an electrode with a variable upper profile, cut away at the insulating layer,

3. ábra a találmány szerinti elektróda hosszirányú metszete, változtatható felső szelvénnyel ellátva, és a szigetelő rétegnél elvágva, aFigure 3 is a longitudinal sectional view of the electrode according to the invention, with a variable upper section and cut away at the insulating layer,

4. ábra a felső szelvény keresztmetszeti rajza.Figure 4 is a cross-sectional view of the upper section.

Az 1. ábrán látható a találmány szerinti elektróda elvi felépítése. Az elektróda egy 5 felső szelvényt és egy 6 alsó szelvényt tartalmaz, amelyek csavarozható 1 csőkapcsolóval vannak összekötve. A 6 alsó szelvény elfogyó vagy tartós anyagból kiképzett egy sor 20 rúdból van kialakítva, amely 20 rudakat az 1 csőkapcsoló köt össze. A hűtőközeg bevezetése, amely hűtőközeg lehet viz, vagy valamilyen semleges gáz, előremenő 2 csatornákon keresztül megy végbe, elvezetése a visszafutó 3 csatornán át történik. Az ábrákon jól látható, hogy a hűtőrendszer a 16 belső részben van elhelyezve, amelyre a 17 külső rész van ráhelyezve.Figure 1 shows the basic structure of the electrode according to the invention. The electrode comprises an upper section 5 and a lower section 6, which are connected by a screw coupling 1. The lower section 6 is formed of a plurality of rods 20 made of either consumable or durable material, the rods 20 being connected by the pipe coupling 1. The introduction of the refrigerant, which may be water or some inert gas, is effected through the supply channels 2 and is discharged through the return channel 3. The figures clearly show that the cooling system is located in the inner part 16 on which the outer part 17 is placed.

A 2. és 3. ábrákon különösen jól megfigyelhető a 16 belső és a 17 külső rész egy-egy előnyös összekapcsolási módja. A 2. ábrán egymásba illeszkedő részekként, a 3. ábrán részben menetesen összekapcsolódó részekként van megoldva az összekapcsolás. Az ábrán látható 8 furatokon keresztül 9 csapokat vagy hasonló elemeket lehet bevezetni, amelyek segítségével egy 10 rugón keresztül egy 4 szigetelő réteg van egy ellencsapágyon el4 helyezve, és ott tartva. A szigetelő rész további 14 tartószerkezettel van még rögzítve. A 17 külső részben 15 hűtő furatok vannak kiképezve, míg a külső falán 18 csatlakozópofák vannak elhelyezve, például grafitból. A 18 csatlakozópofák különféle tartószerkezetekbe például 19 zsebekbe vannak elhelyezve, amely 19 zsebek a fémrész külső peremére vannak felerősítve. Ez utóbbi kiviteli forma különösen oldalsó áram-hozzávezetésnél előnyös.Figures 2 and 3 show in particular a preferred way of joining the inner part 16 and the outer part 17. In Fig. 2, the interconnection is solved as interconnecting parts, and in Fig. 3, it is partially threaded. Through the holes 8 shown in the figure, pins 9 or similar elements can be introduced, by means of which a sealing layer 4 is placed on a counter-bearing 4 and held therein by means of a spring 10. The insulating part is further secured by a further 14 supporting structures. Cooling holes 15 are formed in the outer portion 17, while the outer wall is provided with connecting jaws 18, for example made of graphite. For example, the jaws 18 are housed in pockets 19 in various support structures, which pockets 19 are fastened to the outer edge of the metal part. This latter embodiment is particularly advantageous for lateral current supply.

A 4 szigetelő réteg és az 5 felső szelvény, illetőleg annak a belső része között szellőző csatornák lehetnek kiképezve. Ez az ábrákon nincs feltüntetve részletesebben. A szellőzés következtében a szigetelő kerámiában fellépő sérülések, amely például megfelelő nyomáscsökkenéssel jár, megállapíthatók. Ezen felül bizonyos hűtőhatás is jelentkezik a hatásaként.Ventilation ducts may be provided between the insulating layer 4 and the upper section 5 or the inner part thereof. This is not shown in more detail in the figures. Due to the ventilation, damage to the insulating ceramic, for example due to a suitable pressure drop, can be detected. In addition, it also has some cooling effect.

A találmány tárgyát képezi továbbá az is, hogy az 5 felső szelvény és/vagy az 1 csőkapcsoló, illetőleg annak külső felülete további magas hőmérsékletnek ellenálló réteggel van beborítva.It is also an object of the invention that the upper section 5 and / or the pipe coupling 1 or its outer surface is further covered with a high temperature resistant layer.

A hőálló réteg, a legalább részben fölötte elhelyezett hőálló 4 szigetelő réteg méretezése alapján, villamosán vezető vagy villamos szigetelő anyagból készülhet. Ha szigetelő anyagból van kiképezve, ez egy további védelmet biztosít, amely védelem akkor lép működésbe, ha a külső 4 szigetelő réteg eltörik. Ha ez utóbbival a működési feltételek alapján nem kell számolnunk, akkor a hőálló borítás vezető anyagból is készülhet, és abban az esetben ez a fém az alatta levő fémnek egy további hőárnyékolását biztosítja. Megfelelően vastag réteg kiképzésével előnyösen megakadályozható az elektrolízisben résztvevő anyagok behatolása is.The heat-resistant layer, based on the dimensioning of the heat-resistant insulating layer 4, located at least partially above it, may be made of an electrically conductive or electrically insulating material. When made of insulating material, this provides an additional protection which is activated when the outer insulating layer 4 is broken. If the latter is not to be considered under the operating conditions, the heat-resistant cover may be made of conductive material, in which case this metal provides an additional heat shield to the underlying metal. It is also advantageous to prevent the penetration of the materials involved in the electrolysis by providing a sufficiently thick layer.

Claims

1. Electrode for molten salt electrolysis, in particular for the production of metals such as aluminum, magnesium, sodium, lithium and various compounds of these metals, characterized in that an upper section (5) of metal or metal alloy, sometimes including a cooling device, and the upper profile (5) being provided with a freely formed inner (16) and outer (17) portion, and further comprising at least one lower profile (6) made of active material.

An electrode according to claim 1, characterized in that the inner part (16) is forward (2) and. including a refrigerant conduit having a return channel (3).

An electrode according to claim 1 or 2, characterized in that the outer part (17) forms the connecting electrode.

An electrode according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the outer part (17) comprises cooling holes (15) and / or holding holes (8).

5. An electrode according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the upper region of the inner part (16) is formed by rotation by the outer part (17).

An electrode according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the lower region of the inner part (16) is covered with an insulating layer (4) which, at least during the electrolyte or during the electrolysis, gas and water are sealed.

An embodiment of an electrode according to any one of claims 1 to 6 wherein:

183,640

Second

(17) is formed up to the pipe coupling (l), which is connected by a pipe coupling (1) to a metal upper section (5) and a lower section (6).

8. An electrode according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a releasable screw or other fitting connection is provided between the inner part (16) and the outer part (17).

9. Figures 1-8. An electrode according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a soluble cylindrical or conical joint is formed between the inner (16) and outer (17) parts and threads in a region of the outer (17) and inner (16) parts. they are trained.

10. An electrode according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the outer part (17) is formed with connecting jaws (18), preferably made of graphite, and which are fastened via pockets (19) or support structures.

11. An electrode according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the lower section (6) consists of a plurality of units which are held by at least one pipe connection (1) and are arranged side by side and / or above each other.

12. An electrode according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the active substance is a combination of amorphous carbon, graphite or inorganic conductive fibers and electrochemically active substances.