HU188703B - Electrode for fused salt electrolysis - Google Patents
Electrode for fused salt electrolysis Download PDFInfo
- Publication number
- HU188703B HU188703B HU813132A HU313281A HU188703B HU 188703 B HU188703 B HU 188703B HU 813132 A HU813132 A HU 813132A HU 313281 A HU313281 A HU 313281A HU 188703 B HU188703 B HU 188703B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- electrode
- electrode according
- metal
- insulating
- inner part
- Prior art date
Links
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 title claims description 17
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 43
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 43
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims abstract description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 26
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 26
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 26
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 20
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 13
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 9
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 4
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 14
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 3
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 abstract description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 16
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 5
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 2
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009428 plumbing Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000636 Ce alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- PPWPWBNSKBDSPK-UHFFFAOYSA-N [B].[C] Chemical compound [B].[C] PPWPWBNSKBDSPK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N [C].[Si] Chemical compound [C].[Si] HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 239000010411 electrocatalyst Substances 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000796 flavoring agent Substances 0.000 description 1
- 235000019634 flavors Nutrition 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- NEMFQSKAPLGFIP-UHFFFAOYSA-N magnesiosodium Chemical compound [Na].[Mg] NEMFQSKAPLGFIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 229910002076 stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
- C25C3/08—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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Discharge Heating (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Elektrode fuer die Schmelzflusselektrolyse mit einem oberen Abschnitt (5) aus Metall, der gegebenenfalls eine Kuehleinrichtung (2,3) einschliesst, wobei der obereAbschnitt (5) einen inneren Teil (16) und einen auesseren Teil (17) ausweist, die voneinander loesbar ausgebildet sind, wobei der innere Teil (16) im wesentlichen bis in die Naehe einer Verbindund bzw.Verschraubung (1) gefuehrt ist, und der obere Abschnitt (5) bzw.der innere Teil (16) zumindest in einem Teilbereich durch eine hochtemperarfeste, isolierende Beschichtung (4) geschuetzt ist, und zumindest einen unteren Abschnitt (6) aus Aktivmaterial. Die Elektrode ist zurHerstellung von Metallen, wie Aluminium, Magnesium, Alkalimetallen, aber auch Verbindungen geeignet. Sie zeichnet sich durch sicheren, energiesparenden Betrieb aus und ist wartungs-und reparaturfreundlich.An electrode for fused-salt electrolysis, comprising a metal upper section (5), optionally including a cooling device (2, 3), the upper section (5) having an inner portion (16) and an outer portion (17) detachably formed from each other are, wherein the inner part (16) is guided substantially in the vicinity of a Verbubungsschraubung (1), and the upper portion (5) and the inner part (16) at least in a partial area by a high-temperature-resistant, insulating Coating (4) is protected, and at least one lower portion (6) of active material. The electrode is suitable for the production of metals such as aluminum, magnesium, alkali metals, but also compounds. It is characterized by safe, energy-saving operation and is easy to maintain and repair.
Description
A találmány tárgya elektród olvadt-só elektrolízishez, előnyösen olyan fémek, mint alumínium, magnézium nátrium, lítium vagy ezek vegyületeinek elektrolízis útján történő előállítására.The present invention relates to an electrode for the electrolysis of molten salts, preferably for the electrolysis of metals such as aluminum, magnesium sodium, lithium or their compounds.
Jelenleg alumínium, magnézium, alkáli fémek és ezek vegyületeinek elektrolízis útján történő előállításakor túlnyomóan szén alapanyagú elektródot alkalmaznak, például klinker-szenet vagy grafitot. Az elektródoknak a szerepe az elektrolízis során elsősorban az áramvezetés, azonban gyakori jelenség az is, hogy maga az elektród is részt vesz az elektrolízisben. Azonban az elméletileg előre kiszámított érték, az elektródnak az elektrolízis során történő elfogyására, nem egyezik meg a gyakorlati tapasztalatokkal. Ez a jelenség a szén elektródoknak az elektrolízis során végbemenő oxidációjára vezethető vissza. Az elméletileg számított érték alumíniumnak olvadt-só elektrolízis során történő előállítására 334 kg szén/1 t alumínium, míg a ténylegesen mért érték 450 kg szén 1 tonna alumínium esetében.At present, the electrolysis of aluminum, magnesium, alkali metals and their compounds utilizes predominantly carbon based electrodes, such as clinker carbon or graphite. The role of the electrodes in electrolysis is primarily to conduct current, but it is also common that the electrode itself is involved in electrolysis. However, the theoretically predicted value for consuming the electrode during electrolysis is not the same as practical experience. This phenomenon is due to the oxidation of carbon electrodes during electrolysis. The theoretically calculated value for the production of aluminum by molten salt electrolysis is 334 kg of carbon per ton of aluminum, while the actual value is 450 kg of carbon per ton of aluminum.
Hasonló a probléma'a magnézium, lítium és cérium ötvözetek előállításánál is, az elektródokra vonatkozóan. Az elektródnak a sóoivadékba merülő részén mellékreakcióként fellépő oxidáció, valamint a levegő oxigénjének a hatására bekövetkező oeégés, az elektródnak az olvadékból kinyúló részén, az elektródnak idő előtti és egyenetlen kopásához vezet. Ehhez járul még az elektrolízis során keletkező anyagoknak és a grafit ötvözeteknek a romboló hatása.The problem is similar for the production of magnesium, lithium and cerium alloys for electrodes. Oxidation of the submerged portion of the electrode as a by-reaction and burns by the oxygen in the air leads to premature and uneven wear of the electrode in the projecting portion of the electrode. This is compounded by the destructive effects of electrolysis materials and graphite alloys.
Történtek kísérletek arra, hogy a szén-elektródot impregnálás, majd azt követő termokémiai kezelés során szén-szüíciumkarbid-összetélelü anyaggá alakítják át, amely esetleg egy megfelelő elektród anyagot képezne. A gyakorlatban azonban ezek a kísérletek nem jártak megfelelő eredménnyel.Attempts have been made to convert the carbon electrode into a carbon-silicon carbide composite material during impregnation and subsequent thermochemical treatment, which would eventually form a suitable electrode material. In practice, however, these experiments have failed.
A fent említett hátrányok, valamint a szén elektródoknak világviszonylatban is növekvő ára, ami a grafit és a klinker-szén növekvő árában is jelentKezik, arra ösztökélte a felhasználókat, hogy alaktartó (nem fogyó) elektródokat fejlesszenek ki. Ezáltal azt kívánják elérni, hogy petrokémiai alapanyagként használt olajkokszot, amelyből évente az NSZK-ban csak olvadt-só elektrolízishez kb. oOO 000 tonna fogy el, valamilyen más anyaggal esetleg pótolják, valamint az energiafogyasztást is csökkentsék.The aforementioned disadvantages, together with the rising cost of carbon electrodes worldwide, which is reflected in rising prices for graphite and clinker carbon, have prompted users to develop shape-saving (non-consuming) electrodes. In this way, it is desired to use petrochemical feedstock as an oil coke, of which only molten salt for electrolysis in the Federal Republic of Germany is used annually. oOO 000 tons are consumed, possibly replaced with other materials, and also reduced energy consumption.
Ebből a célból egy sor különféle kerámia alapanyagú elektródot fejlesztettek ki. Ilyet ismertet például a GB I 152 124 számú szabadalmi leírás, amely stabilizált cirkoniumoxid, az US 4 057 480 számú szabadalmi leírás, amely lényegében cinkoxid, a DE 27 57 898 számú közrebocsátási irat, amely lényegében szilíciumkarbid-szelepfémboridszén elektródot ismertet, valamint a 77/1931 délamerikai szabadalmi bejelentés, amely itlriumoxid elektrokaíalizátoros bevonattal vagy a DE 24 46 314 számú közrebocsátási irat, amelyben spinellbevonatta! ismertetnek kerámia alapanyagú elektródot.To this end, a variety of ceramic-based electrodes have been developed. This is described, for example, in GB I 152 124, which is a stabilized zirconia, US 4,057,480, which is essentially zinc oxide, DE 27 57 898, which discloses a substantially silicon carbide valve boron carbon electrode, and in U.S. Pat. South American Patent Application 1931, which is coated with an electrocatalyst of yttrium oxide, or DE 24 46 314 in which it is spinel coated! discloses a ceramic based electrode.
A kerámia alapanyagú elektródoknak hátránya, hogy még ha vezetőképesség növelő komponense2 két adagolunk is hozzá, végül mégis csak egy közepes villamos vezetőképesség érhető el velük. Ezért elsősorban azoknál a folyamatoknál alkalmazhatók, ahol az áramút rövid, azaz az elektród méretei kicsik.The disadvantage of ceramic-based electrodes is that even if two conductivity-enhancing components2 are added, only one medium electrical conductivity can be achieved. Therefore, they are particularly applicable to processes where the current path is short, i.e. the electrode dimensions are small.
Ez elsősorban vizes közegben végbemenő elektrolízis esetében áll fenn, míg olvadt-só elektrolízis-, nél, például alumínium gyártásnál is az elektródok mérete lényegesen nagyobb, egészenThis is particularly the case for aqueous electrolysis, whereas in the case of molten salt electrolysis, for example in the production of aluminum, the size of the electrodes is
2250 x 950 x 750 mm-es értéket is elérhet, míg a magnézium gyártásánál alkalmazott grafit elektródok mérete 1700x200x100 mm, illetőleg φ 400 x 2200 mm. Ilyen méretű elektródok előállítása a font említett kerámiaanyagokból rendkívül drága és további nehézségeket jelent, hogy hőmérsékletváltozással szemben nem megfelelőek a tulajdonságai, továbbá nem megfelelő a belső ellenállása sem. Az utóbbi időben előtérbe került az a kérdés is, hogy a fajlagos energiafogyasztás kicsi legyen. Az !0 előbbieken kívül ez is oka volt, hogy a kerámia elektródok a gyakorlatban nem terjedtek el.It can be up to 2250 x 950 x 750 mm, while the graphite electrodes used in magnesium production are 1700 x 200 x 100 mm and φ 400 x 2200 mm respectively. The production of electrodes of this size from the pound mentioned ceramic materials is extremely expensive and has the additional difficulty of not having proper properties for temperature change and also of inadequate internal resistance. Recently, the issue of low specific energy consumption has also come to the fore. The! 0 outside the foregoing, it was because the ceramic electrodes are not covered in practice.
A találmány által kitűzött feladat egyértelműbbé tétele érdekében az alábbiakban röviden összehasonlitjuk azokat az üzemi körülményeket és para'ö métereket, amelyeket az elektród tervezésénél az acélgyártás, illetőleg az olvadt só elektrolízisnél figyelembe kell venni.In order to make clearer task set by the invention, a brief comparison of the conditions of service parameter and 'O m in the following, which should be considered in the design of electrodes for steel making, or molten salt electrolysis.
Az ívkemencében alkalmazott elektródok lénye3Q gében a kemence gátatmoszférájában vannak, amely alapvetően más közeg, mint az olvadt só, ahol az elektródok aktív része belemerül az olvadékba, ami egy sokkal agresszívebb közeg, tehát az elektród aktív részének a nem-fogyó részhez való csatlakoztatása egészen más feladatot jelent.The electrodes used in the arc furnace are essentially in the barrier atmosphere of the furnace, which is a fundamentally different medium than the molten salt, where the active portion of the electrodes is immersed in the melt, which is a much more aggressive medium means a task.
Acélgyártásnál az elektródokra váltakozó feszültség van kapcsolva és villamos ív keletkezik az elektród és az olvadt vas vagy vasoxid között. Mivel váltakozó áramú táplálásról van szó, a keletke40 zó mágneses térerő komoly rezgéseknek teszi ki az elektródokat, tehát ezeket az elektródokat igen nagy mechanikai szilárdságúra kell méretezni, viszont nincs olyan nagy jelentősége a hozzávetések igen kicsi átmeneti ellenállásának. Fennáll azonban az oldalak mentén történő ívképződés veszélye.In steel fabrication, alternating voltage is applied to the electrodes and an electric arc is formed between the electrode and the molten iron or iron oxide. Because it is AC powered, the resulting magnetic field strengths the electrodes into severe vibrations, so these electrodes have to be sized to very high mechanical strength, but the very small transient resistance of the approaches is not so important. However, there is a risk of arcing along the sides.
Olvadt só elektrolízisnél általában egyenáramot használnak, méghozzá lényegesen kisebb egyenáramot, így vibráció és hasonló mechanikai igénybevétel veszélye nem áll fenn, ugyanúgy nem képződnek 50 oldalirányú ívek sem. Acélgyártásnál a működési hőmérséklet 1700 °C tartományban van, míg az olvadt só elektrolízisnél ez a hőmérséklet kisebb. Ami azonban az olvadt só elektrolízisénél alkalmazott elektródok kialakításánál rendkívül nagy kö55 j ültekintést igényel, az az, hogy maga az elektród egy sokkal agresszívebb közeg hatásának van kitéve különösen ott, aho! az elektródnál találkozik az olvadék és a gázatmoszféra. Gyakorlatilag tehát SQ azonkívül, hogy elektródokról van szó, alapvetően eltérő szempontok alapján kell az elektródokat a két területen kiképezni.Molten salt electrolysis generally uses direct current, much less direct current, so that there is no risk of vibration or similar mechanical stress, nor is the formation of 50 lateral arcs. In steel production, the operating temperature is in the range of 1700 ° C, while in the case of molten salt electrolysis this temperature is lower. What, however, requires a very large 55 µl of seating when designing the electrodes used for the electrolysis of the molten salt, is that the electrode itself is exposed to a more aggressive medium, especially where! the electrode meets the melt and the gas atmosphere. So, in practice, SQ, apart from being electrodes, has to be fundamentally different in terms of training the electrodes in the two areas.
A találmány feladata olyan új típusú elektród létrehozása olvadt-só elektrolízishez, amellyel a g5 fent említett hátrányok kiküszöbölhetők. Találmá-2188 703 nyunkról elsősorban az igen kis áram, illetőleg feszüítségfogyasztást kell kiemelni, valamint azt, hogy az eddig alkalmazott aktív betétek éppúgy alkalmazhatók továbbra is. Az elektródok felső része, pontosabban a villamosán vezető belső fém része, legalább egy résztartományban megfelelően el van szigetelve. így sem az olvadt só, sem pedig a gáz, illetőleg a kettő együtt sem tud közvetlenül érintkezni a felső szelvények belső részével. Itt külön hangsúlyozzuk a belső ellenállás kérdését, amel^k kis értéken tartása éppen az egyenáramú táplúlas^íj.tt, azaz amiatt, hogy lehetőleg a teljes kapo.qgl0.ültség az elektródok aktív részére jusson, igüíí hagy jelentőségű. Ehhez azonban megfelelő, egymással összekapcsolt, adott esetben megfelelően hütött — hogy a fémrészek ne melegedjenek túl — elektródszerkezetre van szükség. A belső ellenállás csökkentése a fajlagos energiafogyasztás szempontjából szintén döntő jelentőségű, hiszen megfelelően kis hozzávezetési ellenállások esetében az elektródokon csak minimális teljesítmény vész el.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a novel type of electrode for molten salt electrolysis that can overcome the aforementioned disadvantages of g5. In particular, the very low current and voltage consumption of the present invention are emphasized, and the active inserts used so far are still applicable. The upper part of the electrodes, more particularly the electrically conductive inner metal part, is adequately insulated in at least one part region. Thus, neither the molten salt nor the gas, or both, can directly contact the interior of the upper sections. Particular emphasis is placed on the issue of internal resistance, which is kept at a low value just by the DC power supply, that is to say, because of the potential for full power consumption of the electrodes, it remains important. However, this requires an appropriate electrode structure which is interconnected and optionally cooled to prevent the metal parts from overheating. Reducing the internal resistance is also crucial for the specific power consumption, since at low conductor resistances, only minimal power is lost on the electrodes.
A találmány szerinti elektródot előnyösen anódként célszerű alkalmazni.Preferably, the electrode of the invention is used as an anode.
A találmány tárgya elektród olvadt-só elektrolízishez, elsősorban alumínium, magnézium, nátrium, lítium vagy ezek vegyületeinek elektrolízis útján történő előállításához.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an electrode for molten salt electrolysis, in particular to electrolysis of aluminum, magnesium, sodium, lithium or compounds thereof.
A találmány szerinti elektród fémből vagy fémötvözetből kiképezett, adott esetben hűtőrendszert is magábafoglaíó és nagy hőállóságú réteggel bevont felső szelvényből és legalább egy, a felső szelvénnyel összekapcsolt, aktív anyagból kiképzett alsó szelvényből áll.The electrode of the present invention consists of a top section made of metal or metal alloy, optionally comprising a cooling system and coated with a high heat resistance layer, and at least one bottom section formed of active material connected to the top section.
A találmány szerinti elekíród lényege abban van, hogy a felső szelvény egymással oldható kapcsolatban lévő belső részből és külső részből van kiképezve, továbbá a felső szelvény, illetőleg annak belső része legalább egy résztartományban szigetelő réteggel van bevonva.The essence of the extractor according to the invention is that the upper profile is formed of a releasably connected inner part and an outer part, and the upper profile or its inner part is covered with an insulating layer in at least one sub-region.
Hűtőközegként alkalmazható folyadék, például víz, vagy gáz, például levegő. A „szigetelő” kifejezésen a találmány szerinti elektródnál mindig az értendő, hogy az anyag az elektrolízisben résztvevő és az elektrolízis során keletkező anyagokkal szemben semleges és azoknak ellenáll, és amely adott esetben lehet akár villamosán vezető is.The refrigerant may be a liquid such as water or a gas such as air. The term "insulator" as used in the present invention means that the material is neutral and resistant to the substances involved in the electrolysis and generated during the electrolysis, and may even be electrically conductive.
Hütött fémrészből és rajta csavarozással rögzített grafitból készült elektródokat elektroacél előállításánál alkalmaznak Ívkemencékben, ahol az ív az elektród csúcsából indul ki. Az ív fennállása, valamint az ívnek az esetleges eltolódása, az elektród előrehaladása, valamint az eljárás során fellépő nagy hőmérsékletkülönbségek, akár az ív környezetében, akár a kemence hőterének hatására, az elektród szempontjából egészen más követelményeket támaszt, mint az olvadt-só elektrolízis esetében, tehát az, hogy ilyen elektródákat alkalmazzunk olvadt-só elektrolízisnél is szóba sem jöhet. ívkemencékben elektroacél előállítására szolgáló elektródákat ismertet a GB 12 23 162 sz. szabadalmi leírás, valamint a DE 24 30 817 sz. kibocsátási irat, vagy pedig a 79 302 809.3 sz. Európa bejelentés.Electrodes made of chilled metal and graphite fastened thereto are used in the production of electro-steel in arc furnaces where the arc starts at the tip of the electrode. The existence of the arc and the possible displacement of the arc, the progress of the electrode, and the large temperature differences during the process, whether in the arc region or in the furnace heat, impose very different requirements on the electrode than in the case of molten salt electrolysis, thus, the use of such electrodes in the molten salt electrolysis is not at all possible. Electrodes for producing electro-steel in arc furnaces are described in GB 12 23 162. and DE 24 30 817; Issue Document, or U.S. Patent No. 79,302,809.3. Europe announcement.
Ezekben a leírásokban ismertetésre kerülő elektródáknál, minden esetben, elektroacél előállítására szolgáló, Ívkemencékbe való elektródákról van szó.The electrodes disclosed herein are, in each case, electrodes for arc furnaces for the production of electro-steel.
A találmány szerinti elektróda egyik előnyös kiviteli alakját az jellemzi, hogy a felső szelvény belső része és külső része egymástól oly módon oldhatóan vannak kialakítva, hogy a belső rész tartalmazza az előremenő és visszafutó csatornával ellátott folyadék, illetőleg gázvezetéket.A preferred embodiment of the electrode according to the invention is characterized in that the inner part and the outer part of the upper section are releasably formed so that the inner part comprises a liquid and gas conduit with a flow and return channel.
A külső rész képezi a csatlakozó elektródát és készülhet akár a belső résszel megegyező fémből, például rézből, vagy készülhet fémötvözetből, de készülhet a belső rész anyagától eltérő anyagból is. A külső részben további hütőfuratok vagy hasonló elemek lehetnek kialakítva. Lehetőség van továbbá a külső részen további tartófuratok elhelyezésére, amely az alatta lévő szigetelő védőréteg vezetésére és csapágyazására szolgál.The outer part forms the connecting electrode and may be made of the same metal as the inner part, such as copper or metal alloy, or it may be made of a material other than the material of the inner part. Further cooling holes or the like may be provided in the outer portion. It is also possible to provide additional support holes in the outer part for guiding and bearing the insulating barrier underneath.
A találmány szerinti elektróda egyik további előnyös kiviteli alakját az jellemzi, hogy a belső rész legalább egy résztartományában a külső rész által körülfogottan van kiképezve, úgy, hogy a fémrész egy felső, nagyobb átmérőjű és egy alsó, kisebb átmérőjű tartományból áll.A further preferred embodiment of the electrode according to the invention is characterized in that the inner part is formed in at least one part region by the outer part so that the metal part consists of an upper, larger diameter and a lower, smaller diameter region.
A belső rész egészen egy csőkapcsolóig van kiképezve, amely csőkapcsoló a fémből készült felső szelvényt és az aktív anyagból készült alsó szelvényt egymással összekapcsolja. Az esetenként szükséges gáz vagy folyadékhűtőrendszer, amely a belső részben van elhelyezve, mégpedig annak tengelyirányába, és előnyösen egészen a csavarozható csőkapcsolóba magába is be van vezetve, mivel az elektródnak ez a része különösen nagy hőhatásoknak van kitéve.The inner part is formed as far as a pipe coupling which connects the metal upper section and the active material lower section. The optional gas or liquid cooling system, which is located in the inner part, is directed in its axial direction and preferably all the way to the screw-on tube coupling itself, since this part of the electrode is subjected to particularly high heat effects.
A külső és a belső rész összekapcsolása többféle módon oldható meg. Az összekapcsolás vonala előnyösen az elektród tengelyével párhuzamosan van kiképezve. Az oldható kapcsolat lehet csavaros csatlakozás vagy egymásba illeszkedő darabok öszszekapcsolása. Különösen előnyös az a kiviteli alak, amikor egymásba illesztett hengeres vagy kúpos elemekről van szó, amelyek még legalább egy résztartományukban csavarosán is össze vannak illesztve.There are several ways to connect the outer and inner parts. The connection line is preferably formed parallel to the axis of the electrode. The releasable connection may be a screw connection or the joining of matching pieces. Particularly preferred is the embodiment of cylindrical or conical elements which are interconnected and are screwed together in at least one of their sub-regions.
A külső részre további csatlakozó pofákat lehet zsebeken vagy valamilyen egyéb tartón keresztül rögzítve elhelyezni, amellyel aztán az elektróda áramvezetője van összekapcsolva. A találmány szerinti elektród egyik további előnyös kiviteli alakjában, a külső részre zsebek vannak felerősítve, amelybe grafit-lemezek vagy -szegmensek vannak elhelyezve, az áram vezetésére.Further connecting jaws may be attached to the outer portion via pockets or other brackets to which the current conductor of the electrode is connected. In a further preferred embodiment of the electrode according to the invention, pockets are attached to the outer portion into which graphite sheets or segments are placed to conduct current.
A hőálló, szigetelő réteget a találmány szerint egy alakos idom képezi, amely lehet egy cső is. Az alakos idom kialakítható azonban csőszelvények, szegmensek vagy félköpenyek sorozatából is, amelyek azután a felső szelvény alsó tartományát, egészen a csőkapcsoló tartományáig, vagy akár azon túl is, körülfogják. A találmány szerinti elektród az esetek zömében anódként van alkalmazva, és ekkor különösen előnyös, ha a szigetelő alakos idomnak legalább az a tartománya, amely az elektrolittel, vagy az elektrolízis során keletkező anyagokkalAccording to the invention, the heat-resistant insulating layer is formed by a shaped part, which can also be a pipe. However, the shaped member may also be formed from a series of tubular sections, segments or semi-casings which then encircle the lower region of the upper section, up to or even beyond the region of the pipe coupling. In most cases, the electrode of the invention is used as an anode, and it is particularly advantageous to have at least a region of the insulating shape which is formed with the electrolyte or the materials formed during the electrolysis
-3188 703 érintkezésbe léphet, gáz és folyadék tömítetten veszi körül a fémrészt, vagy adott esetben minden fémrészt, különösen pedig a csökapcsolót. A szigetelő alakos idom anyaga lehet például hőálló kerámia, de lehet például grafit is, amely egy szigetelő bevonattal van ellátva. Ilyen hőálló, szigetelő anyagok ismeretesek.-3188,703, gas and liquid encapsulate the metal part or, optionally, all metal parts, in particular the coupling. The material of the insulating mold may be, for example, a heat-resistant ceramic or, for example, graphite, which is provided with an insulating coating. Such heat resistant insulating materials are known.
Az oldhatóan elhelyezett alakos idom, különösen ha csőszelvények-szegmensek vagy félköpenyek sorozatából van kialakítva, egy sor előnyös tulajdonságot biztosít az elektródnak.The releasably disposed shape, particularly when formed from a series of tubular segments or semi-shells, provides a number of advantageous properties to the electrode.
A találmány szerinti elektród egy további előnyös kiviteli alakját az jellemzi, hogy a szigetelő, alakos idom a fémből készült felső szelvény alsó tartománya és az alsó, aktív anyagból készült szelvény között úgy van elhelyezve, hogy az alakos idomnak az elektród tengelyével párhuzamosan ki;í-pezett külső pereme, és a fémből készült felső dvény külső pereme egymással szorosan összepcsolódnak.A further preferred embodiment of the electrode according to the invention is characterized in that the insulating shaped section is disposed between the lower region of the metal upper section and the lower active material section so that the shaped section extends parallel to the axis of the electrode; the outer edges of the cut and the outer edges of the metal upper tub are closely intertwined.
A találmány szerinti elektródnál az ellencsapágyra vonatkozóan semmiféle korlátozás nincsen. Ez. az ellencsapágy tartja a szigetelő, alakos idomot, 'ialakítható hőálló, szigetelő anyagból álló ellendarabként, lehet maga a csőkapcsoló is, de lehet adott esetben maga az aktív rész. is, vagy akár í zeknek tetszőleges kombinációja. Általában azonban nem szokás a szigetelő alakos idomot egyedül iz aktív részre elhelyezve kialakítani, már, amikor az aktív rész elfogyó anyagból van, hanem legalább ügy résztartományában nem-elfogyó, höálló, szigeelő anyagra célszerű elhelyezni.The electrode according to the invention has no limitations on the counter bearing. This. the counter-bearing holds the insulating shaped part, can be formed as a counter-piece of heat-resistant insulating material, it may be the pipe coupling itself, or it may be the active part itself. as well as any combination of flavors. Generally, however, it is not customary to form the insulating mold alone on an active part, when the active part is made of a consumable material, but at least in a part of the case, on a non-consuming, heat-insulating material.
A szigetelő alakos idom helyzete az elektród előállítása során megfelelő módon szabályozható.The position of the insulating mold can be appropriately controlled during electrode fabrication.
A találmány szerinti elektród egyik előnyös kiviteli alakjában a szigetelő, alakos idom, akár az elektród működése közben is, anélkül, hogy az elektródot a kemencéből ki kellene venni, a felső szelvényben kiképezett furatokon keresztül vezetett csapok, vagy csavarok segítségével, esetenként egy további rugóval is, az ellencsapágyra nyomhatóan van kialakítva. Egy másik előnyös kiviteli alaknál a szigetelő alakos idom oly módon — csúsztathatóan vagy lazán — van- a fémrészre ráhelyezve, hogy egy részszegmens kiesése, vagy a cső el törése esetén, i megmaradó, a törött fölött elhelyezkedő ép szegmens, vagy akár maga a cső is, az elektróda tengelye irányában megfelelően utána tud csúszni. Amennyiben különleges biztonsági követelményeket kielégítő elektródákra van szükség, úgy egy további változatnál, a belső fémrész, amelyet a szigetelő réteg véd, egy további hőálló, vezető vagy szigetelő anyagból készült, vékony réteggel látható el. Ez lehet például kerámia réteg, amely további hő- és vegyi anyagoknak ellenálló réteget képez. Ha réteg megfelelő vastagságúra van kialakítva, akkor előnyösen megakadályozható az eiektrolitnek a bejutása a fémrészhez.In a preferred embodiment of the electrode according to the invention, the insulating shaped member, even when the electrode is in operation, without having to be removed from the furnace, by means of pins or screws guided through holes in the upper section, optionally with an additional spring , is press-formed on the counter-bearing. In another preferred embodiment, the insulating molded member is slidably or loosely placed on the metal portion such that, in the event of a sub-segment being broken or the tube breaking, the remaining intact segment over the broken or even the tube itself , it can slide properly in the direction of the electrode axis. Alternatively, if electrodes meeting special safety requirements are required, the inner metal portion protected by the insulating layer may be provided with a thin layer of additional heat-resistant, conductive, or insulating material. This can be, for example, a ceramic layer which forms a layer resistant to further heat and chemicals. Advantageously, if the layer is formed to a suitable thickness, the electrolyte can be prevented from entering the metal part.
Attól függően, hogy az elektródot mire kívánjuk alkalmazni, a szigetelő alakos idomot tartókra is el lehet helyezni, amelyek aztán a belső hütöegység fémrészére vannak elhelyezve. Ezt elsősorban azokban az esetekben célszerű alkalmazni, amikor a sérülés következtében kieső szegmens helyére nem tud egy további ép szegmens utáncsúszni.Depending on the intended use of the electrode, the insulating shape may also be placed on supports, which are then placed on the metal portion of the internal cooling unit. This is especially useful in cases where an additional intact segment is unable to slip in place of the segment that is lost as a result of the injury.
A találmány szerint a szigetelő alakos idomnak nem kell feltétlenül a védendő fémrész egész tartományát körülfogni. Abban a tartományban, ahol kisebb igénybevétellel kell számolnunk, ott a szigetelő alakos idom egy öntött, hőálló anyaggal helyettesíthető, amelyet egy tartó fog össze. Ilyen szigetelő öntött anyagok ismeretesek, és ezeket például forrasztással lehet a tartókra felerősíteni. Különösen előnyös, ha az alakos idomnak legalább az a tartománya, amely elektrolízisben résztvevő anyagokkal, vagy az elektrolízis során keletkező anyagokkal érintkezhet, gáz- és folyadéktömítetten legyen elhelyezve.According to the invention, the insulating mold does not necessarily have to cover the entire area of the metal part to be protected. In the range where less stress is to be expected, the insulating mold may be replaced by a molded, heat-resistant material held together by a holder. Such insulating molded materials are known and can be affixed to the supports, for example, by soldering. It is particularly preferred that at least the region of the molded contact which may be in contact with the substances involved in the electrolysis or the substances formed during the electrolysis is gas and liquid sealed.
Á felső és az alsó szelvény összekapcsolható egy olyan csőkapcsolóval például, amely a fém felőli oldalon hengeres, az aktív rész felőli oldalon hengeres, az aktív rész felőli oldalon pedig kúpos kialakítású, Ez a kialakítás a kísérletek folyamán különösen kedvezőnek mutatkozott. A csőkapcsoló anyaga célszerűen fém, például öntöttvas, nikkel vagy valamilyen más hőálló és korrózióálló fémötvözet. Mivel igen nagy hőállóságú kell legyen, kialakítható akár grafitból is.For example, the upper and lower sections may be coupled to a pipe coupling which is cylindrical on the metal side, cylindrical on the active side and conical on the active side. This design has been found to be particularly advantageous during the experiments. The pipe coupling is preferably made of metal, such as cast iron, nickel or some other heat-resistant and corrosion-resistant metal alloy. Because of its high heat resistance, it can be made of graphite.
A találmány szerinti elektród egyik különösen előnyös kiviteli alakjában, az alsó szelvény több egységből áll, amelyek egy vagy több csőkapcsolóval vannak összekapcsolva egymással, és az aktív egységek egymás mellett és/vagy egymás fölött vannak elhelyezve. A felső és az alsó szelvény közé elhelyezett betétdarab, ahol az elfogyó alsó szelvény például grafitból készült csőkapcsolóval van az elfogyó részre csatlakoztatva, és ez azzal az előnnyel jár, hogy a csőkapcsoló a grafit betétdarab és a fémrész között kevésbé melegszik fel, valamint az, hogy az elfogyó rész teljes egészében elhasználható anélkül, hogy a felső szelvény bármikor veszélynek lenne kitéve. Ellenkező esetben az elfogyó részen egy biztonsági részt meg kellene hagyni a csőkapcsoló és a felső szelvény alsó tartományának védelmére, és ez a biztonsági sáv felhasználatlan maradna.In a particularly preferred embodiment of the electrode according to the invention, the lower profile consists of a plurality of units which are connected by one or more tube couplings and the active units are arranged side by side and / or above each other. The insert between the upper and lower sections, where the lower section is connected, for example, by a graphite tube coupling to the consumable section, has the advantage that the tube coupling between the graphite insert and the metal part is less heated and the consumable part can be fully utilized without any risk to the upper section at any time. Otherwise, a safety section on the consumable section would have to be left to protect the pipe coupling and the lower section of the upper section, leaving this safety strip unused.
A gyakorlatban szokásos, és az esetek zömében előnyös is, az elektród aktív részét csövek, rudak és/vagy lemezek sorozatából kiképezni, amelyeknek húzási iránya az áramiránnyal egybeesik. A 80 103 126. 1. sz. Európa-bejelentésben ilyen elrendezés kerül ismertetésre, és itt ez részletesen ismertetve van.It is customary in practice, and in most cases advantageous, to provide the active portion of the electrode with a series of tubes, rods, and / or plates having a pull direction in the current direction. No. 80,103,126. The European application describes such an arrangement and is described in detail here.
Végül a csőkapcsoló hőmérsékleti igénybevételével kapcsolatosan, előnyös, ha ez a hőmérséklet hatására ébredő feszültségek kiegyenlítése céljából, kivágásokkal van ellátva.Finally, in connection with the temperature utilization of the tube coupling, it is preferable that it is provided with cutouts to compensate for the stresses exerted by the temperature.
A találmány szerinti elektród egyik további előnyös kiviteli alakját az jellemzi, hogy a belső része és az alsó szelvénye illetőleg aktív része, és/vagy azoknak az összecsavarozása egy nagy vezetőképességü tartománnyal van ellátva. Ezt a nagy vezetőképességü tartományt képezheti például egy tartály, amely az elektrolízis alatt nagy vezetőképességű folyékony fémmel van megtöltve. A kerámia anyagok magasabb hőmérsékleten kielégítő vezető-41A further preferred embodiment of the electrode according to the invention is characterized in that the inner part and the lower part or the active part thereof and / or their screwing together have a high conductivity region. This high conductivity range may be, for example, a container filled with high conductivity liquid metal during electrolysis. Ceramic materials provide satisfactory conductivity at higher temperatures
188 703 képességgel rendelkeznek, aminek akkor lehet jelentősége, amikor az aktív kerámia rudak felső részét is magas hőmérsékleten kell tartani. Fémként olyanok jöhetnek szóba, amelyeknek megfelelő olvadáspontja van, például a bizmut.They have a capability of 188,703, which may be of importance when the upper part of active ceramic rods is to be kept at high temperatures. Metals may be those which have a corresponding melting point, such as bismuth.
' A találmány szerinti elektród egy sor előnyös tulajdonsággal rendelkezik. Mindenek előtt meg kell említeni a kis áram- és feszültségveszteséget, amely az aktív részhez vezető szakaszon fellép. Ebben az esetben tehát, a szokásos tömör blokkok-! kai szemben, legyen az szén, grafit vagy kerámia anyagból igen nagyfokú energiamegtakaritás érhető el. További előny, hogy az olbalbeégés minimalizálódik, mivel nem a teljes elektród, hanem annak csak az aktív része van kitéve az elektrolízisben résztvevő aktív közegek hatásának, valamint az elektrolízis során fejlődő agresszív gázok és gőzök hatásának. Végül előnye a találmány szerinti elektródnak, hogy mivel cserélhető aktív résszel rendelkezik, az olvadt-só elektrolízis minden területén alkalmazható.The electrode according to the invention has a number of advantageous properties. First and foremost is the small current and voltage loss that occurs in the section leading to the active part. So in this case, the usual solid blocks- ! In contrast to carbon, graphite or ceramic, very high energy savings can be achieved. A further advantage is that olfactory combustion is minimized since not the entire electrode, but only the active part thereof, is exposed to the active media involved in the electrolysis and to the aggressive gases and vapors generated during the electrolysis. Finally, the electrode according to the invention has the advantage that because it has a removable active part, it can be used in all fields of molten salt electrolysis.
A szigetelő alakos idom az előállítás során megfelelő helyzetben helyezhető el, és egy külső szigetelő tömör rész alkalmazásával az elektródának a mechanikus igénybevétellel szembeni tulajdonságai is javulnak. Ha külső szigetelő alakos idom szegmensekből van kialakítva, akkor zavar vagy sérülés esetén nem szükséges a teljes elektródot kicserélni, mivel a sérült rész egyszerűen és gazdaságosan kicserélhető. További előnye a szigetelő, alakos idom szegmensekből történő kialakításának, hogy mechanikus sérülés vagy valamilyen egyéb ok miatt kieső szegmens helyére, ha a szigetelő alakos idom lazán van elhelyezve, a kiesett szegmens fölött elhelyezkedő szegmens annak helyére becsúszik, és adott esetben ezt még egy rugó is segíti. így az elektród sérülés esetében is továbbra is üzemképes marad, mivel az elektródnak a legjobban veszélyeztetett, alsó tartománya, amely az elektród munkatartományához legközelebb esik, az ép elem utáncsúszása következtében „automatikusan” védve van.The insulating shape can be placed in the correct position during manufacture and the use of an external insulating solid part also improves the mechanical stress properties of the electrode. If the outer insulator is formed of segments, there is no need to replace the entire electrode in case of malfunction or damage, as the damaged part can be easily and economically replaced. A further advantage of forming the insulating molded segments is that, when the insulating molded piece is loosely placed in place of a segment that is loose due to mechanical damage or for some other reason, the segment above the dropped segment slides into place, and optionally a spring It helps. Thus, the electrode remains functional in the event of an injury, since the lower end of the electrode, which is the most endangered, which is closest to the working range of the electrode, is "automatically" protected by slipping of the intact element.
Bár a szigetelő alakos idomnak, illetőleg rétegnek, amennyiben az szegmensek vagy félköpenyek sorozatából áll, mind tengelyirányban, mind pedig a belső megtámasztás irányában bizonyos játéka van, egy hornyos-eresztékes rendszerrel való összekapcsolásuk például teljesebb és alaposabb védelmet biztosít az elektród fémrészének. Ha az elektród „védőrétegének” alsó tartománya mégis megsérülne, az elektród tovább tud működni, mindaddig, míg az elfogyó, például grafit rész cseréjére szükség lesz. Amikor pedig az elektródot úgyis ki kell venni, a sérült rész cseréje egyszerűen megoldható.Although the insulating molded part or layer, if it consists of a series of segments or semi-shells, has some play both axially and internally supported, their connection to a grooved-gate system, for example, provides more complete and thorough protection of the metal part of the electrode. However, if the lower region of the "barrier" of the electrode is damaged, the electrode can continue to function as long as a consumable part, such as graphite, needs to be replaced. And when the electrode has to be removed anyway, it is easy to replace the damaged part.
A fémrésznek a találmány szét inti feloszlása az elektródnak további kedvező tulajdonságokat biztosít. Ilyen például az, hogy a belső részben elhelyezett vizvezetékrendszer a külső résznek mechanikus sérülése esetében sem sérül meg, tehát nincs szükség a hűtőfolyadék bevezetését leállítani, a folyadékot az elektródból leereszteni stb. Mivel a külső rész könnyen oldható kapcsolattal .van a belső résszel összeerősítve, sérülés esetén mint egyszerű alkatrész, kicserélhető, míg a szokásos elektródoknál a teljes fémrész cseréjére vagy javítására szükség van. Az oldalsó, például grafit érintkező pofákon, illetőleg grafitszegmenseken keresztül történő áramhozzávezetést, amely tartózsebekben van elhelyezve, a belső, vízvezetékrendszer sérülése esetén, nem kell az áramvezető sínről lekapcsolni, mivel a belső rész kiemelhető, és kicserélhető anélkül is. Azáltal, hogy a felső szelvény egy felső, nagyobb átmérőjű, és egy alsó, kisebb átmérőjű részből van kialakítva, a szigetelő, védőréteg különösen előnyös módon vihető fel rá, és nincs szükség, a külső részt, amennyiben ez csak az áramhozzávezetésre korlátozódik, külön szigetelő védőréteggel ellátni.The disintegration of the metal part of the invention provides the electrode with further favorable properties. For example, the internal plumbing system is not damaged in the event of mechanical damage to the outer part, so there is no need to stop the coolant inlet, drain the liquid from the electrode, etc. Because the outer part is easily removable by attachment to the inner part, it can be replaced as a simple part in the event of damage, while conventional electrodes require replacement or repair of the entire metal part. The power supply to the side, such as graphite contact jaws or graphite segments, which are located at a more remote location, does not need to be disconnected from the conductor rail in case of damage to the internal plumbing system, since the inner part can be removed and replaced without it. By having the upper section formed from an upper, larger diameter, and lower, smaller diameter portion, the insulating protective layer is particularly advantageously applied and there is no need for the outer portion, if it is limited to the power supply, as a separate insulator. with protective layer.
A találmány szerinti elektródát a továbbiakban példakénti kiviteli alakja segítségével, ábrákon ismertetjük részletesebben. Az ábrákon bemutatott kiviteli alak előnyösen anódkénti használatra alkalmazható. Az ábrákon bemutatott kiviteli alakoknál, a fémből készült felső szelvény egy felső, nagyobb átmérőjű és egy alsó, kisebb átmérőjű tartományból áll, és az alsó, kisebb átmérőjű tartomány szigetelő, alakos idommal van borítva. Ez a kiviteli alak különösen előnyösnek bizonyult, de a találmány szerinti elektród nem csupán ezekre van korlátozva. Az ábrákon tehátBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The electrode according to the invention will now be described in more detail with reference to an exemplary embodiment. The embodiment shown in the figures is preferably adapted for use as an anode. In the embodiments shown in the drawings, the metal upper section comprises an upper, larger diameter and a lower, smaller diameter region, and the lower, smaller diameter region is covered with an insulating shaped member. This embodiment has proved to be particularly advantageous, but the electrode according to the invention is not limited to these. So in the figures
1. ábra a találmány szerinti elektród hosszirányú metszete, aFigure 1 is a longitudinal sectional view of the electrode of the invention, a
2. ábra a találmány szerinti elektród egyik előnyös kiviteli alakjának hosszirányú részmetszete, ahol a felső szelvény, felső nagyobb átmérőjű része, valamint a szigetelő alakos idom látható részben, aFig. 2 is a longitudinal sectional view of a preferred embodiment of the electrode according to the invention, showing the upper section, the upper larger diameter portion and the insulating molded portion,
3. ábra a találmány szerinti elektród egy másik kiviteli alakjának hosszirányú részmetszete, aFigure 3 is a longitudinal sectional view of another embodiment of the electrode according to the invention, a
4. ábra a felső fém szelvény, nagyobb átmérőjű tartományának keresztmetszeti rajza, azFigure 4 is a cross-sectional view of a larger diameter section of the upper metal section, FIG
5. ábra a találmány szerinti elektród alsó szelvényének hosszirányú metszeti rajza, ahol az alsó szelvényben egy betétdarab van elhelyezve, aFigure 5 is a longitudinal sectional view of the bottom section of the electrode of the invention, with a insert piece disposed in the bottom section;
6. ábra a találmány szerinti elektród hosszirányú részmetszete, amely előnyösen anódként alkalmazható, magnéziumgyártásnál.Fig. 6 is a longitudinal sectional view of an electrode according to the invention which is preferably used as an anode for magnesium production.
A találmány szerinti elektród az 1 — 6. ábrákon látható részletesebben. Az 1. ábrán bemutatott kiviteli alaknál például, a hűtőközeg, például víz, levegő vagy semleges gáz egy 2 előremenő csatornán keresztül van bevezetve, és egy 3 visszamenő csatornán keresztül kivezetve. A hűtőrendszer egy belső részben van elhelyezve, amelyre aztán egy külső rész van felvive. Emellett a hűtőközeg egy 1 csőkapcsolóban kiképezett kamrába is be van vezetve, amely I csőkapcsoló például öntöttvasból készült. Egy fémből, például rézből készült 5 felső szelvény egy felső nagyobb átmérőjű, és egy alsó kisebb átmérőjű tartományból áll, amely egészen az 1 csökapcsolóig van behúzve, amely 1 csőkapcscló az 5 felső és az aktív anyagból készült 6 alsó szelvényt, amely lehet például grafitból, egymással összekapcsolja. A 4 szigetelő alakos idoiyi egy 7 ellencsapágyon, amely például hőálló, szigetelő kerámiából készült, van csapágyazva. A 4 szigetelő,The electrode according to the invention is shown in more detail in Figures 1-6. In the embodiment shown in Fig. 1, for example, a refrigerant, such as water, air or an inert gas, is introduced through a flow duct 2 and discharged through a return duct 3. The cooling system is housed in an inner portion, on which an outer portion is then applied. In addition, the refrigerant is introduced into a chamber formed in a pipe coupling 1, for example made of cast iron. An upper section 5 made of metal, such as copper, consists of a region of upper upper diameter and a lower lower diameter which is retracted to the fitting 1, which is a tube coupling between the upper section 5 and the lower section 6 of active material, e.g. interconnects. The insulating mold 4 is mounted on a counter bearing 7, which is made of, for example, heat-resistant insulating ceramic. The 4 insulators,
-5188 703 alakos idom felső tartományát a fémrész nagyobb átmérőjű tartományának pereme határolja. Áz 1. ábrán bemutatott változatnál a szigetelő 4 alakos idom szegmensekre van osztva, amelyek, egy (alsó) szegmens kiesése esetében az elektród tengelyének irányába tovább tudnak csúszni.The upper region of the -5188 703 mold is delimited by the edge of the larger diameter region of the metal part. In the embodiment shown in Fig. 1, the insulator is divided into 4 shaped segments which, in the event of a (lower) segment failure, can slide further towards the axis of the electrode.
Az 1-3. ábrákon jól mefigyelhetjük a 16 belső és a 17 külső rész összekapcsolásának néhány változatát, amelyek lényegében egymásba illeszkedő darabokat képeznek, amelyek esetenként még csavarosán is össze vannak kötve egymással. A 17 külső részben kiképezett 8 furatokon keresztül 9 csapok vagy hasonló elemek vezethetők be, amelyek 10 rugókon keresztül a 4 szigetelő réteget egy 7 ellencsapágyon tartják. A külső részben további 15 hütőfuratok vannak kiképezve, valamint a külső részen vannak elhelyezve, például grafitból 18 csatlakozópofák. A 18 csatlakozópofák tartókra, vagy 19 zsebekre lehetnek felerősítve, amelyek a fémrész, Külső peremére vannak rögzítve ahogyan ez a 2., lletöleg a 4. ábrákon megfigyelhető.1-3. Figures 1 to 4 show some variations of the connection between the inner part 16 and the outer part 17, which are essentially interlocking pieces, sometimes even screwed together. Through the holes 8 formed in the outer part 17, pins 9 or similar elements can be introduced, which, through the springs 10, hold the insulating layer 4 on a counter-bearing 7. Further cooling holes 15 are formed in the outer part and are provided in the outer part, for example, by means of graphite connecting jaws 18. The jaws 18 may be fastened to holders or pockets 19 which are secured to the outer flange of the metal part as shown in Figures 2 and 4.
Az 5. ábrán látható 21 betétdarab, amely például grafitból van kialakítva, és amely egy hökiegyenlítö kivágásokkal ellátott 1 csőkapcsolóval van az 5 felső szelvénnyel összekapcsolva. Az 1 csökapcsoló Készülhet például rézből. A 21 betétdarab egy további 22 csőkapcsolón keresztül, amely célszerűen grafitból van kialakítva, csatlakozik a tényleges aktív részhez. Az ábrán az aktív rész egy darabból van kiképezve, míg az 1. ábrán az aktív rész csövekből és rudakból áll.Fig. 5 shows an insert 21 made of, for example, graphite, which is connected to the upper section 5 by a pipe coupling 1 with heat-compensating cut-outs. The switch 1 may be made of copper, for example. The insert body 21 is connected to the actual active part through an additional tubular coupling 22, preferably made of graphite. In the figure, the active part is made up of one piece, while in Fig. 1, the active part consists of pipes and rods.
A 4 szigetelő réteg és különösen a 16 belső rész Között gázelvezető csatornákat képezhetünk ki, amelyeket a rajzon közelebbről nem jelöltünk meg. A gázelvezelő csatornáknak az a szerepe, hogy a szigetelő kerámia esetleges sérülése megállapítható legyen, amely például nyomáscsökkenés formájában jelentkezik. Ezen kívül ezek a csatornák még bizonyos hűtőhatást is biztosítanak. A találmányhoz tartozik még az is, ami végülis az ábrákon ugyan nem látható, hogy a 16 belső rész és/vagy a csatlakozás, illetőleg annak külső felülete, avagy a 21 betétdarab hőálló réteggel van még borítva. Az 5 felső szelvény 12 höálló borítása, a fölötte lévő hőálló 4 szigetelő réteg méretezése szerint lehet villamosán vezető vagy szigetelő anyagból. Ha szigetelő anyagból van, akkor ez egy további védőréteget biztosít arra az esetre, ha a 4 szigetelő réteg megsérülne. Ha ez utóbbival a működés során nem kell számolnunk, akkor a 16 belső résznek a borítása készülhet höálló, vezető anyagból is, és ez az anyag az alatta lévő fémnek bizonyos „hőárnyékoló” hatást biztosit. 'Between the insulating layer 4 and especially the inner part 16, gas discharge ducts may be provided which are not shown in the drawing. The role of the gas evacuation channels is to detect any damage to the insulating ceramic, for example in the form of a pressure drop. In addition, these channels also provide some cooling effect. It is also within the scope of the invention that, although not shown in the figures, the inner part 16 and / or the connection or its outer surface or the insert piece 21 is still covered with a heat-resistant layer. The heat-resistant cover 12 of the upper section 5 may be made of an electrically conductive or insulating material according to the dimensioning of the heat-resistant insulating layer 4 above. If it is made of insulating material, it provides an additional protective layer in case the insulating layer 4 is damaged. If the latter is not to be taken into account during operation, the covering of the inner part 16 may also be made of a heat-conductive material, which provides a "heat shielding" effect to the underlying metal. '
A 6. ábrán előnyösen magnézium előállításánál alkalmazható elektród látható, ahol ezt anódként alkalmazzuk. Ez az elektród 6 lemezt tartalmaz, például grafitból, amely egy gyűrüalakú maratott fejrésszel van ellátva. Ez azután egy megfelelően kialakított, például tiszta nikkelből készült 1 csőkapcsolóval van az 5 felső szelvénnyel összekapcsolva. Az 1 esökapcsoló-egy platinából készült 12 érintkezőréteggel van borítva. A 4 szigetelő réteg például lehet szilimanitból kiképzett kerámiacső, amely egy tűzálló 25 tapaszanyaggal van borítva. A kerámia cső túlnyúlik az elem fedelén, és így a fémrészt a korróziótól megvédi. Ez a megoldás messzemenően figyelembe veszi, a grafit és fém egymástól eltérő tágulási állandóit.Figure 6 preferably shows an electrode for magnesium production, which is used as an anode. This electrode comprises 6 plates, for example made of graphite, with a ring-shaped etched head. This is then coupled to the upper section 5 by means of a properly formed tubular coupling 1, for example made of pure nickel. The rain switch 1 is covered with a platinum contact layer 12. For example, the insulating layer 4 may be a ceramic tube made of silimanite and covered with a refractory patch 25. The ceramic tube protrudes over the battery cover, thus protecting the metal part from corrosion. This solution largely takes into account the different expansion constants of graphite and metal.
Claims (22)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP80106578A EP0050679B1 (en) | 1980-10-27 | 1980-10-27 | Electrode for igneous electrolysis |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HU188703B true HU188703B (en) | 1986-05-28 |
Family
ID=8186857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU813132A HU188703B (en) | 1980-10-27 | 1981-10-26 | Electrode for fused salt electrolysis |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | USRE32426E (en) |
| EP (1) | EP0050679B1 (en) |
| JP (1) | JPS5776193A (en) |
| AT (1) | ATE17875T1 (en) |
| CA (1) | CA1181791A (en) |
| DD (1) | DD201838A5 (en) |
| DE (1) | DE3071413D1 (en) |
| ES (1) | ES8207595A1 (en) |
| HU (1) | HU188703B (en) |
| NO (1) | NO156211C (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3215537A1 (en) * | 1982-04-26 | 1983-10-27 | C. Conradty Nürnberg GmbH & Co KG, 8505 Röthenbach | USE OF TEMPERATURE- AND CORROSION-RESISTANT GAS-TIGHT MATERIALS AS A PROTECTIVE COATING FOR THE METAL PART OF COMBINATION ELECTRODES FOR THE MELTFLOW ELECTROLYSIS TO RECOVER METALS AND THEIR DEVELOPMENT |
| KR20060067973A (en) * | 2003-09-16 | 2006-06-20 | 글로벌 이오닉 인코퍼레이티드 | An electrolytic cell for removal of material from a solution |
| JP6015208B2 (en) * | 2012-07-31 | 2016-10-26 | Ｊｆｅスチール株式会社 | Electrode, electrolysis apparatus, electrodeposition coating method using them, and cooling method of electrolyte |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH575014A5 (en) * | 1973-05-25 | 1976-04-30 | Alusuisse | |
| CH592163A5 (en) * | 1973-10-16 | 1977-10-14 | Alusuisse | |
| US4145564A (en) * | 1978-01-30 | 1979-03-20 | Andrew Dennie J | Non-consumable electrode with replaceable graphite tip |
| GB2037549B (en) * | 1978-12-19 | 1983-03-23 | British Steel Corp | Arc furnace electrode |
-
1980
- 1980-10-27 EP EP80106578A patent/EP0050679B1/en not_active Expired
- 1980-10-27 AT AT80106578T patent/ATE17875T1/en active
- 1980-10-27 DE DE8080106578T patent/DE3071413D1/en not_active Expired
-
1981
- 1981-08-11 CA CA000383628A patent/CA1181791A/en not_active Expired
- 1981-08-21 JP JP56130377A patent/JPS5776193A/en active Pending
- 1981-10-26 ES ES507055A patent/ES8207595A1/en not_active Expired
- 1981-10-26 DD DD81234362A patent/DD201838A5/en unknown
- 1981-10-26 HU HU813132A patent/HU188703B/en unknown
- 1981-10-26 NO NO813601A patent/NO156211C/en unknown
-
1985
- 1985-07-22 US US06/757,267 patent/USRE32426E/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NO813601L (en) | 1982-04-28 |
| NO156211B (en) | 1987-05-04 |
| NO156211C (en) | 1987-08-12 |
| EP0050679A1 (en) | 1982-05-05 |
| ATE17875T1 (en) | 1986-02-15 |
| ES507055A0 (en) | 1982-10-01 |
| JPS5776193A (en) | 1982-05-13 |
| USRE32426E (en) | 1987-05-26 |
| CA1181791A (en) | 1985-01-29 |
| DE3071413D1 (en) | 1986-03-20 |
| DD201838A5 (en) | 1983-08-10 |
| EP0050679B1 (en) | 1986-02-05 |
| ES8207595A1 (en) | 1982-10-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20110097722A (en) | Apparatus for use in direct resistance heating of platinum-containing vessels | |
| WO2010073736A1 (en) | Continuous casting method and nozzle heating device | |
| US4125737A (en) | Electric arc furnace hearth connection | |
| EP0326318A2 (en) | Plasma torch | |
| US4965812A (en) | Electrode for a glass melting | |
| GB2149279A (en) | Vessel with fluid cooled electrode | |
| JPS60111878A (en) | Electric furnace | |
| JPS60159584A (en) | Direct current arc furnace | |
| US2600823A (en) | Hot top electrode tip | |
| HU188703B (en) | Electrode for fused salt electrolysis | |
| US4474613A (en) | Electrode for fusion electrolysis | |
| US4462887A (en) | Apparatus for fusion electrolysis and electrode therefor | |
| US2512206A (en) | Electric salt bath furnace | |
| US5233625A (en) | Metallurgical vessel with metallic electrode having readily replaceable wear part | |
| JPS6343675B2 (en) | ||
| KR100295952B1 (en) | Bottom electrode for metal smelting vessel | |
| US4462888A (en) | Electrode for fusion electrolysis and electrode therefor | |
| US4425657A (en) | Electrode for arc furnaces | |
| EP3797175B1 (en) | Cooled electrode for electric metallurgical furnace | |
| US4451926A (en) | Composite electrode for arc furnace | |
| US4446561A (en) | Axially movable electrode holder for use in electric steel production | |
| US2397445A (en) | Electric resistance element and method of operating the same | |
| JPS6131876A (en) | Method and device for improving reliability of operation of pot furnace | |
| RU143915U1 (en) | NON-CONSUMABLE ELECTRODE FOR ELECTRIC SLAG FURNACE | |
| JPH07190623A (en) | Manufacture of fireproof lining of metallurgical vessel and metallurgical vessel for dc arc device |