HU203133B - Inert compound-electrode for melted salt electrolysis - Google Patents

Description

A találmány lényege abban van, hogy az aktív elemek (20) a lemez felőli oldalon fejrésszel (21) vannak ellátva, amelynek az egy- egy sor aktív elem vonalára merőleges keresztmetszete a homlokfelület (22) irányába célszerűen szélesedő ékfelülettel (23) van kiképezve, továbbá két-két egymással szemben lévő, egymás melletti sorban lévő ékfelület (23) szintén ékfelülettel (42) kiképezett szorítóelemekkel (41) van az elrendezéshez kiképezve, ahol a szorítóelem (41) ékfelületének (42) az ékszöge az aktív elem (20) fejrészében (21) kiképezett ékfelület (23) ékszőgének megfelelően van kiképezve. (2. ábra)

A leírás terjedelme: 12 oldal (ezen belül 3 ábra)

HU 203 133 B

HU 203 133 Β

A találmány tárgya inért kompaund-elektróda, amely elsősorban olvasztottsó-elektrolízisnél alkalmazható mint anód, azaz például alumínium, magnézium, nátrium, lítium előállításánál. Ha a kompaund elektróda tartalmaz egy aktív részt, amely egy sor rúdalakúan kiképezett aktív elemet foglal magában, előnyösen oxidkerámiából, és az aktív elemek csoportosítva vannak, ahol egy-egy sor aktív elemcsoport mindig egy vonalba esően van elrendezve. A kompaund-elektróda tartalmaz még ezenkívül elektróda tartóelemet, amely áramvezető lemezként van kiképezve, és amelynek fő felülete az elektróda elemek homlokfelületével erőzáró kapcsolatban van, továbbá tartalmaz még a kompaundelektróda egy kapcsoló szerkezetet is, amely az aktív elemeket - amelyek egy-egy csoportot képeznek egymással összeköti, és az áramvezető lemezzel érintkezteti.

Olvasztottsó-elektrolízisnél, például alumínium előállításánál igen jelentős fejlődés és fejlesztés tapasztalható annak érdekében, hogy a fogyó és szénből kiképezett anódok helyett ún. inért anódokat lehessen beépíteni, amelyek elsősorban oxidkerámiából vannak kiképezve.

Az ilyen irányú fejlesztés egy sor előnyt kínál, amelyeket az alábbiakban sorolunk fel:

- inért anődok előállítása és üzemeltetése esetén igen jelentős lesz az energia megtakarítás;

- igen nagy nyersanyagmegtakarítás is tapasztalható, mivel az előállításnál nem kell visszanyúlni a fosszilis nyersanyaghoz, azaz a nyersolajhoz, amelyből azután benzint, kokszot és szurkot nyernek. Az inért anódok alkalmazása esetén gyakorlatilag semmi, illetőleg nagyon kevés anódanyag-fogyás tapasztalható. Ezzel együtt igen komoly beruházási és működési költségek is kiesnek.

- Mivel a fogyó anódokat feltétlenül időszakonként cserélni kell, így a zárt rendszerű celláknak az alkalmazása mindezideig nem volt lehetséges. Inért anódok alkalmazása esetén azonban zárt rendszerű cellákat lehet alkalmazni, és ezáltal javulni fognak a munkafeltételek is.

- A cellákból elvezetett levegő nem tartalmaz sem kéndioxidot, sem pedig poliaromás szénhidrogéneket. A zárt szellőztető rendszerből a fluoridok könnyebben visszanyerhetők, mint az ismert megoldásoknál.

- Végül igen nagy előnye az inért anódok alkalmazásának, hogy sokkal nagyobb áramsúfúségre méretezhető, mint a szénből készített anődok. Ezáltal a termelékenység nagymértékben növekszik, azaz kisebb felületen és kevesebb idő alatt lehet ugyanazt az elektrolízist megvalósítani.

Az inért elektródák konstrukciós kialakításánál figyelembe kell venni, hogy a még meglévő és szén anódokkal kiképezett cellák esetén is alkalmazni lehessen. Ezt különösen ott kell figyelembe venni, ahol az árambevezetés van megvalósítva, illetőleg az anód aktív részének a méretezésénél és elrendezésénél. Másrészt természetesen azokat a követelményeket is figyelembe kell venni, amelyek abból az anyagból adódnak, amelyből az inért anódként kiképezett aktív rész a találmány értelmében ki van alakítva. Ez elsősorban a fizikai paraméterekre vonatkozik, másodsorban az előállítási technológiára.

Inért kompaund-elektróda ismeretes a DE 30 03 922 találmányból is többek között. Ez a kompaund-elektróda lényegében egy aktív részből, elektróda tartóelemből és a két előbb említett alkatrész összekötő kapcsoló elrendezésből áll.

Az aktív rész egy sor rúdalakúan kiképezett aktív elemből áll. Ezek az aktív elemek hossztengelyükkel párhuzamosan vannak egymás mellett elhelyezve, csoportosítva vannak, és az egyes csoportok minden esetben egy-egy vonalban vannak elhelyezve. Az aktív elem hossztengelyére merőleges teljes keresztmetszete megfelel a szokásos és ismert szénanód keresztmetszetének, amely szén anódot természetesen olvasztottsó-elektrolízisnél alkalmazott cellákban alkalmaznak. Az egyes aktív elemek oxidkerámiából vannak kiképezve. Az aktív elemeknek a befogására és az áramnak a bevezetésére csőalakú tartóelemek vannak kiképezve. Ezekben a tartóelemekben koncentrikusan egy további cső van elhelyezve, amelynek alsó vége egy talplemezzel van ellátva. Ez a talplemez egy centrikus furattal van ellátva, amelyen keresztül rúdalakú áramvezető van keresztülvezetve, amelynek alsó, a talplemez alatti vége áramvezető nyomólemezzel van ellátva. Ezzel a nyomólemezzel az aktív elemek felső homlokfelületeit erőzáró módon mechanikusan és villamosán érintkeztetjük. Ebből a célból a csoportosan egymás alatt elhelyezkedő aktív elemek felső részében egy-egy furat van kiképezve, amely furatok szintén egy vonalba kell essenek. Az egy vonalba eső furatokon keresztül minden egyes csoportnál egy-egy függesztőrúd van keresztülvezeteve, amely függesztőrúd végénél egy helyezőlemez van, amely helyező lemezen a függesztőrúd vége felfekszik. Ez a helyezőlemez és az előbb említett talplemez csavarosán van egymással összeerősítve, és ezáltal az aktív elemek felső homlokfelületei az áramvezető nyomólemezzel érintkezésbe vannak hozva. Adott esetben az aktív elemek homlokfelületei és a nyomólemez között egy villamosán jól vezető anyagból kiképezett közbenső részek is kialakíthatók.

Ez az elektróda-elrendezés azonban egy sor hátrányos tulajdonságot mutat.

Elsősorban hiányosság és hátrány, hogy az elrendezésnek a kialakítása összességében véve bonyolult, különösen ami a függesztő-rudaknak az aktív elemek fejrészében kiképezett furatokon történő keresztülvezetését illeti, azon túlmenően pedig a függesztőrudakat megfelelően csapágyazni és megfelelően befogni is szükséges.

Az ismert anódok aktív része keresztmetszetének a csökkenése egyúttal az aktív elemnek a mechanikai szilárdságát is csökkenti, mégpedig éppen abban a tartományban, ahol egyrészt a mindenkori függesztőrúd annak előfeszítése következtében az aktív elem anyagára nyomófeszültséget fejt ki, másrészt pedig ahol a legnagyobb az aktív elem súlya következtében fellépő

HU 203 133 Β húzófeszültség is. Ennek alapján tehát a legnagyobb mechanikai feszültség éppen az aktív elemnek a leggyengébb keresztmetszet-tartományában lép fel, így igen nagy a veszélye annak, hogy ezen a helyen az elektróda adott esetben el is törik.

Végül megjegyezzük azt is, hogy az ismert anódkialakítás esetén kevéssé tartották szem előtt, azt a tényt, hogy az elektródok az elektrolitban mozognak, és különösen az a tartomány van veszélyeknek kitéve, amely az elektrolitba belemerül, továbbá nem vették a korábbi elektróda konstrukciónál kellőképpen figyelembe a gázelvezetést az elektróda-tartományban.

A találmány feladatául tűzte ki egy olyan inért kompaund-elektróda kialakítását, ahol az oxidkerámiából kiképezett aktív elemek mind anyaguk, mind pedig előállítási technológiájuk szempontjából egyértelműen az oxidkerámia tulajdonságait vették figyelembe, továbbá célul tűztük ki egy egyszerű felépítésű, könnyen szerelhető és jó elektrokémiai hatásfokú elektróda kialakítását.

Ezt a találmány szerint egy olyan elektródával oldottuk meg, amely tartalmaz egy célszerűen oxidkerámiából kiképezett rúdalakú aktív elemekből álló aktív részt, ahol az aktív elemek hossztengelyükkel egymással párhuzamosan rendezett sorokban vannak elhelyezve, tartalmaz továbbá áramvezető lemezként kiképezett főfelületével az aktív elemek homlokfelületeihez erőzáróan kapcsolódó és érintkező elektróda tartóelemet, továbbá az aktív részt és az elektróda tartóelemet egymással összekapcsoló kapcsolószerkezetet, amely a találmány értelmében úgy van kiképezve, hogy az aktív elemek a lemez felőli oldalon fejrésszel vannak ellátva, amelynek az egy-egy sor aktív elem vonalára merőleges keresztmetszete a homlokfelület irányába célszerűen szélesedő ékfelülettel van kiképezve, továbbá a két-két egymással szemben lévő, egymás melletti sorban lévő ékfelület szintén ékfelülettel kiképezett szorítóelemekkel van az elrendezéshez kiképezve, ahol a szorító elem ékfelülettel kiképezett szorítóelemekkel van az elrendezéshez kiképezve, ahol a szorítóelem ékfelületének az ékszöge az aktív elem fejrészében kiképezett ékfelület ékszögének megfelelően van kiképezve. Ez tehát azt jelenti, hogy gyakorlatilag a fejtartományban lényegében egy fecskefarok összekapcsolás valósul meg.

A találmány szerinti anód aktív része tehát egy sor olyan rúdalakú aktív elemből van kiképezve, amelyek kialakításánál azokat a szempontokat veszik figyelembe, amelyek a kerámia technológiánál előnyösen alkalmazhatók, és ez az aktív elemek fejrészének a kúpos kialakítása. Ezzel szemben az ismert anódoknál a fejrészben kiképezett furatok eljárási szempontból csak problémát okoztak.

Összeszerelt állapotban az aktív elemek a kúpos tartományban kizárólag nyomásra vannak igénybevéve, amely az oxidkerámia anyagoknál tekintettel azoknak az igen nagy nyomószilárdságára, minden további nélkül igen jól alkalmazható és az anyagok ezt igen jól elviselik. További előny, hogy a keresztmetszet abban a tartományban, ahol a nyomás fellép, nem kisebb, mint az ismert anódelrendezéseknél, hanem éppen ellenkezőleg meg van növelve. A keresztmetszet-növekedés következménye az is, hogy az aktív elemek összeszerelésénél az aktív elemek súlya következtében fellépő húzófeszültség sem okoz problémát. Gyakorlatilag tehát a találmány szerinti aktív elem elrendezéshez egy mechanikusan igen stabil anódkonstrukciót hoztunk létre.

A fejrésznek a kúpalakú elrendezése illetőleg a fecskefarok alakú kiképzés egy önbeálló hatást is eredményez, mivel az összes aktív elem homlokfelülete az áramvezető lemezzel közvetlenül van érintkeztetve, mégpedig megfelelő áthidalással, illetőleg az eljárás során feUépő toleranciáknak a megfelelő kiegyenlítési lehetőségével. Az aktív elemek közötti ékalakú merevítés önbeálló tulajdonsága alapján, valamint a megfelelő szorítóelemek és szorítólemezek következtében a későbbiekben esetleg fellépő mozgások, amelyek az egyes alkatrészcsoportokban adott esetben kialakulhatnak, például az eltérő termikus tágulási együttható következtében, így sem rontják le azt a közvetlen érintkezést, amely az aktív elem homlokfelülete és az áramvezető lemez között van. üy módon tehát tartósan biztosítható mind a villamos, mind pedig a mechanikus kapcsolat a fém áramvezető elem és a kerámiából kiképezett aktív elem között.

Ezáltal érjük el azt is, hogy az árarmvezető lemez és az aktív elem homlokfelületei között igen kicsi lesz a feszültségesés.

A találmány szerinti anódnál az áram átviteli felületek az áramvezető lemez és az aktív elemek között azáltal nőnek meg, hogy a szorító elemek az áramvezető lemezhez és az ékalakú elektróda részhez egyaránt villamosán is csatlakoztatva vannak és így az ékalakú, illetőleg kúpszerűen kiképezett homlokrész felső felülete az érintkezési felületet megnövelve mint áramvezető rész is igen jelentős szerepet kap.

Azáltal pedig, hogy a teljes érintkezési felület megnőtt, jelentősen csökken a csatlakozóelemeken fellépő feszültségesés is.

Azáltal tehát, hogy az aktív elemeknek a fejrészében, azaz éppen a hideg tartományában, jelentősen megnöveltük a keresztmetszetet, ezen a kritikus helyen is kedvezően javul az áramvezetés.

A találmány szerint kialakított anódnál tehát a felületek kihasználása igen kedvező, mivel az áramvonalaknak egy oldalsó elhajlása is van, amely a hatásos anódfelületet legalább annyival megnöveli, mint amennyi maga az anódfelület.

Miután az anódelemek olyan anyagból vannak kiképezve, amelynek tulajdonságai a hőmérséklet függvényében változnak, ezért az anódelemeknek az a tartománya, amely gyakorlatilag hideg marad, azaz nem igazán jó vezető tulajdonsággal rendelkező tartományában van az anyagnak, villamos vezetőképessége nemcsak a fejrész keresztmetszet növelésével növelhető, hanem azáltal is, hogy az anódelemeknek a fejrészét olyan anyagból képezzük ki, amelyeknek a villamos vezetőképessége az anódelem többi részénél kedvezőbb, illetőleg jobb, így lehet a villamos hatásfokot még tovább növelni. Ez tehát azt jelenti, hogy

HU 203 133 Β a találmány egyik előnyös kiviteli alakja úgy alakítható ki, hogy az anódelemeknek a fejrésze igen jó villamos és vegyi tulajdonságokkal rendelkező anyagból van kiképezve.

A csoportosan elrendezett anódelemek között leggalább ott, ahol a szorító elemek vannak, csatornák vannak kiképezve. Az anódelemek elektrolitba, illetőleg olvadékba merülő alsó szelvényének a tartományánál ezekben a csatornákban az olvadék és az elektrolit cirkulálni tud, és így az elektrolitnak az egyébként lehetséges nem megfelelő eloszlása csökkenthető. Ezek a csatornák azonkívül igen jó szolgálatot tesznek a gáz elvezetésére, azaz a keletkező gáz ezeken a csatornákon keresztül igen gyorsan elvezethető. Mindkét előbb említett hatás az elektrokémiai hatásfok növelését eredményezi, ami tulajdonképpen a találmány szerinti elektródával az elérni kívánt cél volt.

A találmány szerint kiképezett elektródáknál az aktív elemek csoportosíthatók úgy tehát, hogy egy-egy csoport egy vonalba esően van elrendezve. Ebben az esetben a csatornákat csak ott célszerű kiképezni, ahol a szorítóelemek találhatók az aktív elemek között. Ebből egyrészt egy kompakt kialakítás következik, másrészt pedig az olvadéknak és az elektrolitnak az egymáshoz képesti mozgása sem akadályozza az elektródának a megfelelő működését, továbbá a gázelvezetés is megfelelően meg van oldva.

Ami az aktív elemek fejrészének ékalakú kiszélesítését illet, ezzel lényegében elértük azt, hogy hideg tartományban is messzemenően csökkenthető az áramelvezetés és az elektródák közötti feszültségesés. Ennek ellenére előnyös lehet az, hogyha az aktív elemeknek az anyagát legalább a fejrész tartományban nagyobb villamos vezetőképességű anyagból képezzük ki, mint a többi tartományban, mivel az anyag lényegében olyan anyag, amely hő hatására változtatja az ellenállását. Ez a gyakorlatban például úgy valósítható meg, hogy az aktív elem fejrészét cermetből, előnyösen ezüstöt tartalmazó ónoxidból képezzük ki. Ezáltal a kritikus fejtartományban az áramvezető képességet jelentősen meg lehetett növelni.

Az elektróda tartóelemként kiképezett áramvezető lemez és az aktív elemek közötti árameneti ellenállás további csökkentése érdekében előnyös lehet az a kiviteli alak, amikor is az elektróda tartóelemként kiképezett áramvezető lemez és az aktív elemek megfelelő homlokfelületei közé egy az érintkezést biztosító és javító további réteget helyezünk el. Ez az érintkezést biztosító réteg lehet például jól vezető fémből, előnyösen rézből kiképezett háló.

Az egy vonalban elhelyezett aktív elemcsoportok adott esetben átmenő szorítóelemmel is elláthatók, de a szorítóelemek külön-külön is elhelyezhetők az aktív elemekhez.

Lehetséges azonban egy olyan kiviteli alak is, ahol a két egymással szemben lévő aktív elem rögzítésére kiképezett szorító elem úgy van kialakítva, hogy a két egymással szemben lévő kúpfelületük egymás tükörképét képezi. Ezáltal lényegében a szerelési munka és a szerelési költség is csökkenthető.

A találmány szerinti inért kompaund-elektródánál alkalmazott szorítóelemnek az aktív elemek vonalára merőleges keresztmetszete célszerűen trapézformájúra van kiképezve.

Ugyancsak elépzelhető egy olyan kiviteli alak, ahol minden aktív elemhez két külön-külön szorítóelem van hozzárendelve, és a szorító elemnek a hossza lényegében a aktív elem hosszának felel meg.

Azon kiviteli alak is előnyösen azonban, ahol egyegy aktív elem csoporthoz két átmenő szorítóelem van hozzárendelve, és ebben az esetben a szorítóelemek hossza az aktív elemek csoportja hosszának megfelelőre van kiképezve. A gyors szerelés, illetőleg szétszerelés érdekében előnyös, ha a szorítóelemek az elektróda tartóelemként kiképezett lemezhez csavarozással vannak rögzítve.

Annak érdekében, hogy a cellákban lévő agresszív gázok által okozott korrózió hatását csökkentsük, illetőleg ha lehet teljes mértékben elkerüljük, valamint a nagy hőmérséklet hatásoknak se tegyük ki szükségtelenül az alkatrészeket, előnyös hogyha az elektróda tartóelemként kiképezett áramvezető lemeznek a cella belseje felé irányuló tartományát, illetőleg oldalát, különösen azokat a részeket, ahol a szorítóelemek, illetőleg azok rögzítő elemei vannak, korrózióálló anyaggal védjük, üyen célra például kerámia-grafit anyagok alkalmazhatók, például agyaggrafit.

Végül igen jelentős az az előny, amely abból adódik, hogyha az áramvezető lemezt fűtjük. Ekkor ugyanis az elektróda tartóelemet olyan közel vihetjük az olvadékhoz, amennyire csak lehetséges, anélkül, hogy a lemez és az aktív elemek közötti értinkezési hőmérséklet ne lépje túl a 250 fokot. Ehhez azonban az anódokat nagyobb áramterheléssel kell kiképezni, mivel az elektródáknak a hőmérséklete az áramterheléssel négyzetesen növekszik. Előnyös tehát egy olyan hűtésnek a megvalósítása, amely a teljes hőnek a 3035%-át az anód felület fölött elvezeti. Ezáltal az az előny is adódik, hogy az aktív elemeket rövidebbre lehet kialakítani, ami egyrészt igen nagy anyagmegtakarítást jelent és lévén drága anyagokról szó, ez adott esetben igen sokat is jelent, másrészt pedig alacsonyan tartható a feszültségesés az akitív elemek és a villamos csatlakozás között.

A hűtést meg lehet oldani vízhűtéssel is, ennek érdekében az áramvezető lemezeket üreges testként célszerű kiképezni, amelyben csatrona van a hűtővíznek a vezetésére. Ebben az esetben előnyös az is, ha a mindenkori áramvezető elem az üreges test belsején keresztül van vezetve és az aktív elemeknek a főfelületével érintkeztetve van.

A találmány szerinti inért kompaund-elektródát a továbbiakban példakénti kiviteli alakja segítségével a mellékelt ábrákon ismertetjük részletesebben. Az

1. ábrán látható a találmány szerint kiképezett elektróda térbeli rajza, a

2. ábrán egy részben metszetben ábrázolt oldalnézet látható, míg a

3. ábrán a 2. ábrán bemutatott kiviteli alak A és B-B vonal mentén vett nézete látható.

HU 203 133 Β

A találmány szerinti inért elektróda, amely elsősorban olvasztottsó-elektrolízis anódjaként alkalmazható, lényegében három alkatrész csoportból áll, nevezetesen a 10 aktív részből, a 30 elektróda tartóelemből, és a 40 kapcsolószerkezetből.

A 10 aktív rész egy sor rúdszerűén kiképezett 20 aktív elemből áll. Ezek a 20 aktív elemek a cellában függőlegesen vannak elhelyezve úgy, hogy hossztengelyeik egymással párhuzamosan vannak, és egy-egy 11, 12, 13 elektródacsoport egy-egy 25 vonalban elhelyezkedőén van kiképezve, és ezek a 11, 12 és 13 elektróda csoportok vannak azután egymással párhuzamosan elrendezve. Ezeknek a 20 aktív elemeknek a hossztengelyre merőleges keresztmetszete lényegében négyszögletes, illetőleg adott esetben néggyszögalakú. Maga a 20 aktív elem villamosán vezető és elektrokémiailag aktív oxidkeráiából van kiképezve. Mindegyik 20 aktív elem 21 fejrészében egy a 22 homlokfelület irányába szélesedő 23 ékfelülettel ellátott keresztmetszet van kiképezve.

A lényegében lemezszerűén kiképezett 30 elektróda tartóelem tartalmaz egy az elektrolízishez alkalmazott cellában történő szerelési irány felől nézve, lefelé irányuló 31 főfelületet, amelyre a 20 aktív elemek 22 homlokfelületükkel vannak mechanikusan és villamosán csatlakoztatva és érintkeztetve. Az összekötést és kapcsolást a 40 kapcsolószerkezet segítségével végezzük el, amely a példakénti kiviteli alaknál tartalmazza a 41 szorítóelemeket. Ezek a 41 szorítóelemek a 20 aktív elemek hossztengelyével párhuzamosan vannak elhelyezve és a 25 vonalra merőlegesen, és a 25 vonalra merőleges keresztmetszetük oly módon van trapézalakúra kiképezve, hogy a két egymással szemben fekvő 42 ékfelületek hasonló ékszöggel vannak kiképezve, mint a 21 fejrész 23 ékfelülete. Ez tehát azt jelenti, hogy a 20 aktív elemek a 30 elektróda tartóelemhez a 41 szorító elemekkel megfelelően előre megvezetett állapotban tudnak elhelyezkedni. A 20 aktív elemeknek a 30 elektróda tartóelemre történő felszereléséhez a 41 szorító elemeket csavarok segítségével ertősítjük fel a 30 elektróda tartóelemre, amely a példakénti kiviteli alaknál lemezként van kiképezve. A két-két egymással szomszédos 11, 12, 13 elektróda csoportok a 41 szorítóelemekkel úgy vannak összerősítve, hogy közöttük 50 csatornák képződnek, amelyek a már korábbiakban ismertetett módon az elektrolitnak, illetőleg az olvadéknak az olvadékba, illetőleg elektrolitba merülő elektróda 20 aktív eleme 26 részénél a cirkulációt lehetővé teszi. Az 50 csatornáknak a kialakítása ezenkívül azzal az előnnyel is jár, hogy az elektrolízis folyamán keletkező gázokat az egymás mellet elhelyezkedő 20 aktív elemek közül gyorsabban elvezetik. A lemezalakúra kiképezett 30 elektróda tartóelem a példakénti kiviteli alaknál, és ahogyan ez a

2. ábrán is jól megfigyelhető, üreges testként van kiképezve, és egy alsó vízszintes áramvezető 32 lemezből, egy felső, az előzővel párhuzamosan elrendezett 33 lemezből áll, és ehhez ezekre merőleges 34 oldalfalak vannak csatlakoztatva. Az üreg a 35 belső térben cirkuláltatott fűtővízhez van kiképezve. Ehhez a 30 elektróda tartóelemhez egy 36 hűtővíz-bevezető csövet képeztünk ki, amely annak a pereménél torkollik a 35 belső térbe. A spirálszerűen futó 37 vezetőfalak mentén cirkulál a hűtővíz a lemezszerűén kiképezett 30 elektróda tartóelem 35 belső terében egészen annak a középső tartományáig, és onnan a már megfelelően felmelegedett hűtővíz a 38 hűtővíz elvezető csövön keresztül kerül elvezetésre.

A lemezszerűén kiképezett 30 elektróda tartóelem több 60 áramvezető csappal van ellátva, amelyen keresztül a villamos áramot a 30 elektróda tartóelemhez, és onnan a 20 aktív elemekhez vezetjük. A 60 áramvezető csapoknak a 30 elektróda tartóelem alsó 33 lemezéhez történő csatlakoztatására a 33 lemez belső felületén 61 csőcsonkok vannak hegesztve, amelyek belső menetes résszel vannak ellátva, amelyhez a megfelelő 60 áramvezető csap alsó tartományában kiképezett külső menetes rész van csatlakoztatva. Annak érdekében, hogy a 60 áramvezető csapokat a cella belsejében lévő gázok által okozott korróziótól megvédjük, a 60 áramvezető csapok 62 védőpersellyel vannak ellátva, amely 62 védőperselyek korrózióálló anyagból vannak kiképezve.

Annak érdekében hogy a 20 aktív elemek 22 homlokfelülete és a lemezszerűén kiképezett 30 elektróda tartóelem 31 főfelülete közötti elektromos érintkezést javítsuk, ezek között egy 39 réteget helyezünk el, amelynek célja az érintkezés javítása és amely például rézből kiképezett hálóként alakítható ki.

A lemezalakúra kiképezett 30 elektróda tartóelem és 41 szorító elemek, valamint azok felerősítésére szolgáló 43 csavarok célszerűen acélból vannak. Kialakíthatók azonban nikkelből vagy acél- illetőleg nikkelötvözetekből.

Az alkatrészek korrózióelleni védelmére 44 és 45 fedelek vannak elhelyezve. A szorítóelemek alsó részénél elhelyezett 44 fedelek például fecskefarok illesztéssel rögzíthetők a 41 szorító elemekhez. Az oldalt elhelyezett 45 fedelek a 41 szroítóelemek homlokoldalával 46 csavarok segítségével kapcsolhatók össze.

A 20 aktív elemek célszerűen egyéb adalékanyaggal ellátott oxidkerámiából például ónoxidból, nikkelferritből vagy ittriumoxidból vannak kiképezve. A 20 aktív elem egy példakénti összetétele a következő lehet:

94,1 atom-% ónoxid

3,8 atom-% réz

2,1 atom-% antimon

A továbbiakban megadjuk a találmány szerint kiképezett elektróda anódként való alkalmazásához egy példakénti méretezést:

Felső homlokfelület keresztmetszete: 3·3 cm

Alsó homlokfelület keresztmetszete: 2*2 cm

Hossz: 25 cm

Ékszög: 20’

Két szomszédos elektróda 20 aktív elemből képezett sor közötti távolság: 1,5 cm

A felső keresztmetszet oldalhosszúsága tetszőlegesen változtatható 2-6 cm között például. A 20 aktív elemek hossza kb. 15-40 cm tartományban fekszik.

HU 203 133 Β

Az egyes 11, 12 ill. 13 elektródacsoportok közötti távolság 1-2 cm tartományban választható meg célszerűen. Ami pedig a 20 aktív elem 21 fejrészének ékszögét illeti, ez a tartomány célszerűen 5-25° közé esik.

A fenti leírt kiviteli alakkal kiképezett elektródát anódként a következő elektrolízis cellában alkalmaztuk:

Fürdőösszetétel: kryolith 84 súly%

AIF3 5 súly%

AI2O3 10 súly%

CaF2 1 súly%

Hőmérséklet 980-1000 'C Kapocsfeszültség: 4-5 Volt Áramereősség: 30 A Áramsűrűség az anódon: 2 A/cm² Áramsűrűség a katódon: 0,14 A/cm² Elektróda távolság: 3 cm Anód merülési mélysége: 2 cm

Claims (16)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Inért kompaund-elektróda, előnyösen anód olvasztottsó-elektrolízishez, amely tartalmaz egy, célszerűen oxidkerámiából kiképezett rűdalakú aktív elemekből álló aktív részt, ahol az aktív elemek hossztengelyükkel egymással párhuzamosan rendezett sorokban vannak elhelyezve, tartalmaz továbbá áramvezető lemezként kiképezett főfelületével az aktív elemek homlokfelületeihez erőzáróan kapcsolódó és érintkező elektróda tartóelemet, továbbá az aktív részt és az elektróda tartóelemet egymással összekapcsoló kapcsolószerkezetet, azzal jellemezve, hogy az aktív elemek (20) a lemez felőli oldalon fejrésszel (21) vannak ellátva, amelynek az egy-egy sor aktív elem (20) vonalára merőleges keresztmetszete a homlokfelület (22) irányába célszerűen szélesedő ékfelülettel (23) van kiképezve, továbbá a két-két egymással szemben lévő, egymás melletti sorban lévő ékfelület (23) szintén ékfelülettel (42) kiképezett szorítóelemekkel (41) van az elrendezéshez kiképezve, ahol a szorítóelem (41) ékfelületének (42) az ékszöge az aktív elem (20) fejrészében (21) kiképezett ékfelület (23) ékszögének megfelelően van kiképezve.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti inért kompaund-elektróda, azzal jellemezve, hogy az aktív elemek (20) elektróda csoportonként (11, 12, 13) egy vonalba (25) esőén vannak elrendezve.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti inért kompaundelektróda, azzal jellemezve, hogy az aktív elemek (20) villamos vezetőképessége a fejrészben (21) nagyobbra van kiképezve, mint a többi részében.
4. 4. A 3. igénypont szerinti inért kompaund-elektróda, azzal jellemezve, hogy az aktív elemek (20) fejrésze (21) célszerűen ezüstöt is tartalmazó cermetből van kiképezve.
5. 5. Az 1-4. igénypont bármelyike szerinti kompaund-elektróda, azzal jellemezve, hogy a célszerűen lemezként kiképezett elektróda tartóelem (30) főfelülete (31) és az aktív elemek (20) megfelelő homlokfelülete (22) között egy érintkezést biztosító réteg (39) van elrendezve.
6. 6. Az 5. igénypont szerinti kompaund-elektróda, azzal jellemezve, hogy az érintkezést biztosító réteg (39) jól vezető fémből, cészerűen rézből kiképezett háló.
7. 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti kompaund-elektróda, azzal jellemezve, hogy a szorítóelem (41) két-két szomszédos elektróda csoport (11, 12, 13) egy-egy egymással szemben lévő aktív elemét (20) megfogóan van kiképezve és ehhez a szorítóelem (41) két ékfelülete (42) egymás tükörképeként van kialakítva.
8. 8. A 7. igénypont szerinti kompaund-elektróda, azzal jellemezve, hogy a szorítóelem (41) az egy-egy elektródacsoport (11, 12, 13) vonalára (25) merőleges felülete trapézalakúra van kiképezve.
9. 9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti kompaund-elektróda, azzal jellemezve, hogy mindegyik aktív elemhez (20) két egymástól független szorítóelem (41) van rendelve és a szorító elemek (41) hossza megfelel az aktív elem (20) hosszának.
10. 10. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti inért kompaund-elektróda, azzal jellemezve, hogy egy-egy vonalba (25) eső aktív elektróda csoporthoz (11, 12, 13) két átmenő szorítóelem (41) van rendelve, amelyeknek hossza az elektródacsoport (11, 12, 13) hosszával megegyezőre van kiképezve.
11. 11. Az 1-10. igénypont bármelyike szerinti inért kompaund-elektróda, azzal jellemezve, hogy a szorítóelem (41) csavarokkal (43) van az elektróda tartóelemhez (30) rögzítve.
12. 12. Az 1-11. igénypontok bármelyike szerinti inért kompaund-elektróda, azzal jellemezve, hogy a szorítóelemek (41) és felerősítő szerelvényeik, előnyösen csavarok (43) a cella belsejében lévő anyagoktól korrózióálló anyagból kiképezett fedéllel (44, 45) vannak elzárva.
13. 13. Az 1-12. igénypontok bármelyike szerinti inért kompaund- elektróda, azzal jellemezve, hogy az elektróda tartóelem (30), célszerűen lemez hűtéssel van ellátva.
14. 14. A 13. igénypont szerinti inért kompaund-elektróda, azzal jellemezve, hogy az elektróda tartóelem (30) hűtése vízhűtésként van kiképezve.
15. 15. A 14. igénypont szerinti inért kompaund-elektróda, azzal jellemezve, hogy az elektróda tartóelem (30) üreges lemezként van kiképezve, amelyben a hűtővízhez kiképezett csatorna (50) van elrendezve.
16. 16. A 13-15. igénypontok bármelyike szerinti inért kompaund- elektróda, azzal jellemezve, hogy az eletkróda tartóelemhez (30) legalább egy áramvezető csap (60) van kiképezve, amely annak belső üregén át van vezetve és az elektróda tartóelem (30) fő felületével (31) is villamosán Össze van kapcsolva.