NL192209C

NL192209C - Elektrolysevat voor een stroomsterkte hoger dan 250.000 ampère voor de bereiding van aluminium met behulp van het Hall-Héroult procédé.

Info

Publication number: NL192209C
Application number: NL8402994A
Authority: NL
Original assignee: Pechiney Aluminium
Priority date: 1983-10-04
Filing date: 1984-10-01
Publication date: 1997-03-04
Also published as: FR2552782A1; ES8601335A1; AU3379884A; DE3436442C2; MY8700534A; IS1277B6; ES536433A0; GB2147610A; IT8422935A0; AU559619B2; YU168084A; IN163482B; NO843984L; CA1232869A; NL192209B; ZA847803B; YU43857B; GB8424994D0; SE456505B; NL8402994A

Description

1 192209

Elektrolysevat voor een stroomsterkte hoger dan 250 000 ampère voor de bereiding van aluminium met behulp van het Hall-Héroult procédé

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor de bereiding van aluminium door elektrolyse van 5 aluminiumoxide dat is opgelost in gesmolten kryoliet volgens de Hall-Héroult werkwijze, bij een stroomsterkte liggend tussen 270.000 en 320.000 ampère, met een energiegebruik dat lager is dan 12.600 kWh per ton geproduceerd aluminium, terwijl genoemde inrichting meerdere rechthoekige in rijen gezette vaten omvat, waarvan de kleine zijden ’’koppen” genoemd worden, en die dwars geplaatst zijn met betrekking tot hun lijn van opstelling en die elektrisch in serie gekoppeld zijn in een enkele rij, of in verscheidene 10 evenwijdige rijen, terwijl elk vat een stalen behuizing bevat die bekleed is met een isolerend materiaal, en die een kathode ondersteunen gevormd door meerdere met koolstof gevulde blokken die naast elkaar zijn geplaatst en waarin kathodische metalen staven zijn vastgezet die verbonden zijn met meerdere stroomopwaarts en stroomafwaarts geplaatste kathodecollectoren, meerdere anodes die vervaardigd zijn van een voorgeharde koolstofpasta waarin metalen anodestaven zijn vastgezet, een dwarsbalk waarop de anode-15 staven zijn bevestigd, en elektrische aansluitmiddelen tussen de kathodecollectoren stroomopwaarts en stroomafwaarts van een vat, aan de ene kant en de dwarsbalk van het volgende vat in een serie aan de andere kant, een inrichting waarin de dwarsbalk van ieder vat is verbonden met een voorgaand vat op vijf punten door vijf op gelijke afstanden liggende geleiders die aan de stroomopwaartse kant ervan gelegen zijn, die in hoofdzaak gelijke stroomsterkten voeren, en die verbonden zijn met zes stroomopwaarts gelegen 20 kathodecollectoren en drie stroomafwaarts gelegen kathodecollectoren.

Een dergelijke inrichting is bekend uit het Franse octrooischrift 2.505.368 op naam van de aanvraagster. In dergelijke inrichtingen wordt voor elektrolyse in gesmolten toestand gebruik gemaakt van een vat dat een rechthoekige smeltkroes omvat waarvan de bodem die de kathode vormt, wordt gevormd door blokken koolstof die bevestigd zijn aan metalen staven die evenwijdig zijn aan de smalle kant van het vat. De 25 kathode is elektrisch verbonden met een of meer negatieve geleiders, die ’’collectoren’’ genoemd worden. Op de smeltkroes is een bovenbouw vastgemaakt die horizontale evenwijdige dwarsbalken aan de lange kant van de bak omvat en waaraan koolstofanoden zijn opgehangen. De smeltkroes bevat een elektrolyse-bad dat in hoofdzaak bestaat uit in kryoliet opgelost aiumiumoxide. De anoden worden met elektrische stroom gevoed door een of meerdere positieve voedingsgeleiders, die "geleiders” genoemd worden. Onder 30 de werking van de doorgevoerde stroom, ontleedt het aluminiumoxide in aluminium dat zich afzet op de kathode en in zuurstof dat zich verzamelt op de koolstofanoden. Een gedeelte van het bad wordt vast bij contact met de zijwanden van de smeltkroes, waardoor op die manier een elektrische en thermisch isolerende glooiing wordt gevormd. In het geval waarin de vaten naast elkaar zijn opgesteld, d.w.z. met hun lange zijde loodrecht op de algemene stroominrichting in de rij vaten, worden de uiteinden van de staven 35 stroomopwaarts of stroomafwaarts genoemd afhangend van het feit of zij uitgaan van de stroomopwaarts of stroomafwaarts gelegen kant van het vat met betrekking tot de stroomrichting die als referentie is genomen.

De vaten zijn in serie geschakeld, waarbij de kathodische collectoren van het ene vat stroomopwaarts zijn verbonden met de anodische geleiders van het volgende stroomafwaarts gelegen vat.

De series vaten worden gevormd door een aantal paren onderscheiden rijen, waarvan er een de stroom 40 afvoert van het onderstation, en de andere deze naar het onder-station toevoert. De rij die het dichtst bij het beschouwde vat ligt wordt de naburige rij genoemd. Deze rij heeft een belangrijke functie voor het beschouwde vat aangezien het magnetische veld dat deze vormt een interactie heeft met de eigen magnetische velden van het vat.

De elektrolysevaten die tegenwoordig geconstrueerd worden werken in het algemeen bij stroomsterkten 45 150.000 en 240.000 ampère. De vakman weet dat een toename van de nominale stroomsterkte tegelijkertijd leidt tot een potentiële winst op de investering en op de kosten van fabricage. Dit is te wijten aan de toename van de dagelijkse productie van het vat die nagenoeg evenredig is met de nominale stroomsterkte, waardoor bij een totale constante productie het aantal elektrolyseseries dat geïnstalleerd moet worden en energiebehoefte van de inrichting vermindert, terwijl de productiviteit verhoogd wordt.

50 De eerste beperking die er is bij de toename in afmeting van elektrolysevaten wordt gegeven door de technische moeilijkheid om de stroomsterkte die door een vat gaat te verhogen, zonder het rendement te beïnvloeden.

De doorgang van elektrische stroom door voedingsgeleiders en in de geleidende delen van de bak veroorzaakt magnetische velden die bewegingen in het vloeibare metaal ten gevolge hebben alsmede een 55 vervorming van het grensvlak metaal/elektrolysebad. Deze metaalbewegingen die het elektrolysebad dat zich onder de anoden bevindt in beweging brengen kunnen indien ze zeer sterk zijn dat gedeelte van het bad kortsluiten door een contact van het vloeibare metaal met de anoden.

192209 2

Het rendement van de elektrolyse neemt sterk af en het energieverbruik neemt toe. Deze problemen worden versterkt bij toename van de stroomsterkte in de vaten, aangezien de magnetische velden dan veel sterker zijn, en de gevoeligheid van het badmetaalgrensvlak op magnetische effecten veel groter.

Een van de storingen die moeilijk te onderdrukken zijn is de zelfinstabiIiteit van het vloeibare metaai-5 oppervlak. Het gaat hier om een verschijnsel dat zichzelf in stand houdt en dat zich uit door een in de tijd variabele plaats op het grensvlak tussen het bad en het vloeibare aluminium. De afstand tussen de onderkant van de anoden en het bovenoppervlak van de laag vloeibaar aluminium is zodoende variabel waardoor de elektrische weerstand van het bad in de tijd varieert, en onder elke anode. Daar de paren die worden gevormd door iedere anode en het badvolume dat ermee verbonden is, elektrisch parallel gescha-10 keld zijn tussen de equipotentialen die enerzijds worden gevormd door de dwarsbalk en anderzijds door het vloeibare metaal, variëren de stroomsterkten die iedere anode passeren ook in de tijd.

Dit induceert stroomsterktevariaties in iedere geleider die de stroom van de voorgaande bak aanvoert, terwijl de verdeling van de overschotten of de tekorten aan stroom die op de betreffende anode worden geconstateerd zich voordoen volgens de elektrische verdelingswetten die aan de deskundigen bekend zijn. 15 Deze geïnduceerde stroomsterktevariaties wijzigen enerzijds de magnetische veldverdelingen van het betreffende vat, en geven anderzijds aanleiding tot gedwongen horizontale compensatiestromen in het metaal van de voorgaande bak dat zich buiten evenwicht bevindt. De aanwezigheid of de afwezigheid van een equipotentiaal, hun aantal en hun plaats maken het mogelijk om deze elektrische verstoringen te modificeren. Het wordt daardoor mogelijk deze zodanig te plaatsen dat het vat stroomopwaarts quasi-20 ongevoelig wordt voor de verstoringen van het betreffende vat en dat de veranderingen van de magnetische velden die zijn geïnduceerd als gevolg van de wijzigingen van de anodische verdeling op de verdeling tussen de geleiders een gunstige invloed hebben op het verminderen van de storing.

De doorgang van elektrische stroom door de voedingsgeleiders en door het elektrolysebad veroorzaakt een magnetisch veld in de vloeibare laag van het bad en de vloeibare alumuniumlaag.

25 De aanwezigheid van elektrische stroom in het bad en het metaal wordt in ieder punt voorgesteld door een stroomdichtheidsvector J en uit zich door de aanwezigheid van elektromagnetische volumekrachten in het blad in het metaal. Deze volumekrachten die Laplace krachten genoemd worden, worden vectorieel door de formule weergegeven:

30 = J* Δ B

B*is de magnetische veldvector op het punt van berekening.

Een verandering van de plaats van het bad metaaloppervlak wijzigt de waarde van J in de slak en in de vloeibare metaalzone die daaronder ligt.

35 De Laplace krachten variëren daardoor en kunnen deze vormingen van het grensvlak verminderen of versterken. Als er een versterking is, verschijnt er een instabiliteit die begeleid wordt door wervelingen, van het vloeibare metaal die algemeen of gelocaliseerd zijn. De periode van instabiliteit kan lang zijn (30 tot 60 seconden) of kort (minder dan 5 seconden).

De duur van de instabiliteit is lang indien de beweging van het metaal het gehele kathodisch oppervlak 40 betreft of zoals vaak gebeurt zich in twee symmetrische wervelingen vormt die ieder één van de twee half-baden beïnvloed en die gelegen zijn aan weerszijden van de langsas van het bad.

Dit doet zich vooral voor, als de verticale componenten van de magnetische velden hetzelfde teken hebben op ieder half bad. De bewegingen kunnen worden geminimaliseerd door de geïntegreerde waarde van het verticale magnetische veld nul te maken op elk beschouwd half-bad. Bij instabiliteit van het ’’snelle” 45 type zijn de metaalbewegingen gelegen onder bepaalde anoden. Ze worden in het algemeen veroorzaakt door een stroomverdelingsonregelmatigheid in de anodeverzameling ten gevolge van ingrepen op de baden: verwisseling van een gebruikte anode door een nieuwe anode, de anode is te dicht bij het vloeibare metaal geplaatst, lekken van de baden, gedeeltelijke polarisatie van het anodesysteem door gebrek aan aluminiu-moxide in het bad.

50 Men kan zeggen dat in eerste benadering, de stroomlijnen in het bad verticaal zijn. inderdaad zullen door de zeer grote verschillen in weerstand van het bad en het metaal deze stroomlijnen zich buigen in het vloeibare aluminium als zij moeten eindigen in punten van de kathode die niet gelegen zijn op de verticaal van hun vertrekplaats van de anode.

In het geval dat een van de anoden meer stroom trekt dan het gemiddelde van de anoden, zal de stroom 55 de neiging hebben om zich in het vloeibare metaal verspreiden. De stroomlijnen zijn hier middelpuntvliedend. In het geval dat een anode minder stroom dan het gemiddelde van de anoden voert, zullen de stroomlijnen middelpuntzoekend zijn. In beide gevallen zal de stroomdichtheid variëren over de dikte van de 3 192209 metaaliaag.

Het dynamisch effect van de Lapiace krachten kan zich uiten in het metaal door de aanwezigheid van een niet nul zijnde rotatievector in de betreffende zone.

Symbolisch kan dit als volgt geschreven worden: 5

Rot Ϋ = ( Ê Δ ) J*- ( j! Δ ) # waarin Δ de vector is van de componenten 10 /δ_ δ. δ\

Vb, > δ, ’ δζ/

De verticale component Rz van deze rotatievector komt overeen met het rotatiebewegingseffect van de metaaliaag in het horizontale vlak. Men kan deze ontwikkelen in: 15 q o2 dJz p dJz p dJz i„ dJz jv dBz dBz

Rz " 82 W+ By w B dF Jx dF Jy dy Jz dz

In de as van de centrifugale of centripetale stromen heeft men dJz _ dJz n dx " dy = ü

20 Aangezien de waarden van Bz gering zijn in het gehele volume vloeibaar metaal heeft men: dBz _ dBz k dx " dy ZWaK

Dan kan Rz worden afgerond tot: 25 dz dz die varieert als Jz in de tijd ontwikkeld volgens (W ” ^r) Δ Jz· Aangezien in het algemeen zwak is ten opzichte van^ wanneer Bz niet

Bz nul is, is de term A Jz representatief voor de gevoeligheid van het metaaloppervlak voor 30 anodische stroomsterkteveranderingen, terwijl H de hoogte van de gesmolten aluminiumlaag is en A Jz de variatie van de inductie Jz als gevolg van de bewegingen van het metaal.

De vakman probeert dan invloed uit te oefenen op deze drie elementen om de werking van de elektrolysevaten te stabiliseren: - hij laat de hoogte van het metaal toenemen, maar dat leidt tot het vastzetten van een grotere hoeveelheid 35 aluminium in elk vat. Dat maakt het anderzijds voor het niet opgeloste aluminiumoxide dat zou zijn neergeslagen op de kathode moeilijk om weer in het elektrolysebad naar boven te komen waardoor het gevaar van ’’aanpakken” groter wordt; - hij plaatst zijn stroomtoevoergeleiders op zodanige posities dat het verticale veld op ieder punt var* de smeltkroes zwak is; 40 - hij vermindert de veranderingen in stroomsterkte van de anoden door de wijze van bedrijf te verfijnen, door automatisch of met de hand de intensiteiten van anode tot anode te bewaken, en door de plaats van de anodes met de kleinste intensiteit of grootste intensiteit te regelen met betrekking tot hun nominale waarde.

De inrichting, bekend uit het Franse octrooischrift 2.505.368 maakt onder andere gebruik van een verhoogd 43 aantal geleidingen en van het beweegbaar maken van anodes, hetzij individueel, hetzij in groepen van twee. Deze bekende inrichting heeft echter het nadeel, dat het rendement laag is en dat dit nadeel niet vofctoende wordt gecompenseerd door de verhoogde capaciteit.

De kosten van een bad zijn sterk hoger aangezien de individuele bewegingsmogelijkheid van de anoden een zeer grote investering vertegenwoordigen in verhouding tot een uitvoering met een in zijn geheel! 50 beweegbare bovenbouw, de technische oplossing die normaal gesproken voorbehouden is tot 200 a 250.000 ampère.

De investeringscurve in relatie tot de stroomsterkte in bedrijf laat op dat niveau een onderbreking zien, waardoor het economisch minder interessant wordt om meer dan 200.000 tot 300.000 ampère toe t© passen.

55 Opgemerkt dient te worden dat het ontwerp van baden zonder individuele beweegbaarheid bij meer dan 250.000 tot 270.000 ampère impliceert het kiezen van uitgangsposities van de geleiders die garanderen dat 192209 4 het verticale magnetische veld overal lager is dan 1,5 x 10‘3 Tesla (15 Gauss), ondanks de aanvullende effecten die worden aangedragen door de andere rijen baden en de andere series. Zij gaan bovendien voorbij aan een maximale vermindering van de cyclische stroomsteiktevariaties die kunnen voorkomen in een anode en men moet de voortplanting van deze storing naar de rest van het vat of naar het stroomop-5 waarts gelegen vat vermijden.

De onderhavige uitvinding heeft ten doel bovengenoemde problemen op te heffen en een inrichting van een in de aanhef genoemde soort wordt daardoor gekenmerkt, doordat - de dwarsbalk naar boven en beneden beweegbaar is terwijl - de verbinding tussen elke geleider en de dwarsbalk is gerealiseerd door buigzame elektrische geleiders 10 - de stroomafwaarts gelegen kathodecollectoren aan elkaar verbonden zijn door equipotentiale verbindingen die door buigzame geleiders gevormd worden - de centrale kathodecollectoren die stroomopwaarts gelegen zijn op dezelfde manier aan elkaar verbonden zijn door een equipotentiale verbinding die door buigzame geleiders gevormd wordt.

Ten opzichte van de inrichtingen, bekend uit de stand van de techniek vertoont de onderhavige uitvinding 15 de volgende voordelen: 1. De individuele aandrijving van de anodes (in groepen van 2) is overbodig geworden - vandaar een aanzienlijke verlaging van de kosten - zonder dat men daarvoor de ongemakken terugkrijgt die worden veroorzaakt door de verstoringen van de stroom tussen naburige anoden.

2. De verticale component Bz van het magnetische veld is aanzienlijk verkleind, deze is lager dan 1,5.10'3 20 T (15 Gauss) op alle punten van het vat.

3. De plaatsing van de equipotentiaalverbindingen tussen de kathodische collectoren maken bovendien mogelijk: a- een evenwicht te verzekeren van de stroom tussen de verschillende secties collectoren en de fluctuaties van de stroom van een anode uit te spreiden over de gehele kringloop waardoor deze dan vrijwel ongevoe-25 lig wordt.

b- hierdoor de gevolgen te vermijden voor het stroomopwaarts gelegen vat, van een verstoring die optreedt in een bepaald vat. ---------- ------------ c- het aantal kortsluitbeugels te verminderen die men moet aanbrengen om een beschadigd vat te overbruggen dat men stil wil liggen voor reparatie of uitwisseling.

30 Door het gezamenlijk aanwezig zijn van deze voorbeelden kan men nu elektrolysebaden bouwen en in bedrijf hebben die aanzienlijk minder onvoordelig zijn dan die volgens de stand van de techniek bij een gelijkblijvend vermogen in de orde van 270.000 tot 320.000 ampère, met vergelijkbare technische resultaten (levensduur, energieverbruik) en met een zeer grote stabiliteit.

Een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding is gekenmerkt, doordat van de door buigzame 35 elektrische geleiders met de dwarsbalk verbonden geleiders de tussengeleiders gesplitst zijn en telkens één gedeelte verbonden is met de aan de zijkant stroomafwaarts gelegen kathodecollectoren van het voorgaande vat en het andere gedeelte verbonden is met de stroomopwaarts gelegen kathodecollectoren.

Een andere voorkeursuitvoeringsvorm is gekenmerkt, doordat - de elektrische verbinding tussen stroomopwaarts gelegen kathodecollectoren en de tussengelegen en 40 aan de zijkant gelegen geleidingen, wordt gerealiseerd door vijf verbindingsgeleiders die als volgt zijn opgesteld: - twee verbindingsgeleiders lopen om de koppen van het vat die ieder 35% van de stroomopwaartse stroom transporteren, - twee verbindingsgeleiders die symmetrisch onder het vat doorgaan en die in hoofdzaak loodrecht staan 45 op het kathodeblok dat zich het dichtst in de buurt van de kop van het vat bevindt; de geleider die het dichtst bij de dichtsbijzijnde naburige rij geplaatst is transporteert 15% van de stroomopwaartse stroom terwijl de andere slechts 10% van de stroomopwaartse stroom transporteert, - een tussengelegen verbindingsgeleider die onder het vat doorgaat en die in hoofdzaak in het midden ligt tussen de as van de serie en de kop van het vat aan de van de meest nabij zijnde naburige rij afgekeerde 50 zijde; deze geleider transporteert 5% van de stroomopwaartse stroom, - de twee verbindingsgeleiders die gelegen zijn aan de kant van de naburige meest nabije rij hebben een equipotentiaal die ligt onder de aan de zijkant gelegen geleider van de volgende bak; de stroom wordt vervolgens verdeeld tussen de dwarsgeleider en de naastgelegen middengeleider teneinde in hoofdzaak de gelijkheid van stroomsterkte tussen de geleiders te bewaren, 55 - de drie verbindingsgeleiders die geplaatst zijn aan de van de dichtsbijzijnde naburige rij afgewende zijde hebben twee equipotentialen die onder de aan de zijkant gelegen geleider van de volgende bak zijn geplaatst en wel tussen deze geleider en de naastliggende tussengelegen geleider; de stroom wordt 5 192209 vervolgens verdeeld tussen de twee geleiders teneinde de gelijkheid van stroomsterkte tussen de geleiders te bewaren.

Tenslotte kan om infiltrering van het elektrolyt in de mimte onder de kathode te vermijden ieder vat tussen de kathodeblokken en de vuurbestendige en isolerende bekleding van de behuizing voorzien zijn van 5 een beschermingslaag die met gefluorideerde en natriumhoudende producten geïmpregneerd is bestaande uit een materiaal dat is gekozen uit tenminste een van de volgende producten: siliciumoxidealuminioxidepro-ducten, grès, vulkanische lava die chemisch resistent is, siliciumcarbide, elektrogesmolten aluminiumoxide, staal en siliciumdioxide. Deze constructiewijzen zijn gebruikt in een experimentele serie die werkte bij een stroomsterkte van 280.000 ampère bij 3,95 a 4 Volt.

10 Buiten de uitstekende stabiliteit van het bad, die zich manifesteert door de aanwezigheid van elke vorm van oscillerende beweging van de vloeibare aluminiumlaag, heeft men buitengewoon verlaagde waarden opgemerkt van de verticale component van Bz van het magnetische veld. De maximale waarden liggen bij de koppen van de baden en blijven lager dan 1,5.10'3 Tesla (15 Gauss); op 80% van het kathodische oppervlak is het veld lager dan 5.10'4 Tesla (5 Gauss).

15 Het energiegebruik, in een periode van 3 maanden is 12.530 KwH per ton geweest.

Figuren 1 en 2 illustreren een voorkeurstoevoeringsvorm van de uitvinding. Beide figuren zijn schematisch weergegeven van 2 in serie opgestelde elektrolysevaten in bovenaanzicht.

Figuur 2 is identiek aan figuur 1, maar vanwege de duidelijkheid heeft men in figuur 2 alleen de waarde 20 van de stroomsterkten in kA opgenomen die iedere geleider doorstroomt, in een serie die functioneert bij 280 kA.

Aangezien de algemene opbouw van elektrolysevaten voor de vervaardiging van aluminium goed bekend is bij de vakman, dragen de figuren 1 en 2 slechts de elementen aan die onmisbaar zijn voor het begrijpen 25 van de uitvinding, d.w.z. de elektrische geleiders die hierboven echt genoemd zijn.

In figuur 1 worden de geleiders aangegeven door een cijfer (3 tot 16) als het een verzameling van geleiders van dezelfde aard betreft, en door hetzelfde cijfer gevolgd door een letter als het betrekking heeft op de diverse vertakkingen van iedere geleider van dezelfde aard. leder vat bevat een stalen behuizing (1), die met isolerend materiaal is bekleed, en die een kathode draagt gevormd door meerdere met koolstof 30 gevulde blokken die naast elkaar geplaatst zijn en waarin metallische kathodestaven zijn gemetseld (2) die verbonden zijn met meerdere kathode collectors stroomopwaarts (3) en stroomafwaarts (4), meerdere anodes van geharde koolstofpasta waarin metallische anodestaven gelijmd zijn, een dwarsbalk (5) die omhoog en omlaag beweegbaar is en waarop anodestaven zijn bevestigd, en elektrische verbindingsmiddelen (7, 8) tussen de kathodecollectoren stroomopwaarts (3) en stroomafwaarts (4) van een bad, enerzijds en 35 de dwarsbalk (5) van het volgende bad in de serie anderzijds. De dwarsbalk (5) van ieder bad is verbonden met het voorgaande bad op vijf plaatsen (6A, 6B, 6C, 6D, 6E), door vijf op gelijke afstanden geplaatste geleiders (7A, 7B, 7C, 7D, 7E) die geplaatst zijn aan de stroomopwaartse kant ervan (8), terwijl de verbinding tussen geleider (7) en dwarsbalk (5) wordt gerealiseerd door een soepele elektrische geleider (8A, 8B, 8C, 8D, 8E): een centrale geleider (7C) die zich bevindt op de as van de serie, twee tussengelegen 40 geleiders (7B, 7D) en twee aan de zijkant gemonteerde geleiders (7A, 7E) die worden doorstroomd met stroomsterkten die in hoofdzaak gelijk zijn en die worden verbonden met zes kathodecollectoren stroomopwaarts: twee centraal (3A, 3B), twee tusseninliggend (3C, 3D) en twee aan de zijkant liggend (3F, 3E) en met drie kathodecollectoren stroomafwaarts, één centraal (4A) en twee aan de zijkant liggend (4B, 4C).

De centrale geleider (7C) van ieder vat is verbonden met de centrale kathodecollector stroomafwaarts 45 van het voorgaande vat, iedere tussengelegen geleider (7B resp. 7D) is gesplitst; een gedeelte is verbonden met de aan de zijkant stroomafwaarts gelegen kathodecollectoren (4B resp. 4C) van het voorgaande vat; het andere gedeelte is verbonden met de kathodische collectoren die stroomopwaarts gelegen zijn (3A, 3C, 3E resp.

3B, 3D, 3F), 50 iedere aan de zijkant gelegen geleider (7A, 7E) is verbonden met de stroomopwaarts gelegen kathodecollectoren (3A, 3C, 3E en 3B, 3D, 3F) door geleiders aan de zijkant (16A, 16B).

Twee verbindingsgeleiders (16A, 16B) lopen om de koppen van het vat die ieder 35% van de stroomopwaartse stroom transporteren, twee verbindingsgeleiders (9A, 9B) gaan symmetrisch onder het vat door en staan in hoofdzaak 55 loodrecht op het kathodeblok dat zich het dichtst in de buurt van de kop van het vat bevindt, geleider (9B) bevindt zich het dichtst bij de dichtsbijzijnde naburige rij en transporteert 15% van de stroomopwaartse stroom te wijl de andere (9A) slechts 10% van de stroomopwaartse stroom transporteert;

Claims

192209 6 een tussengelegen verbindingsgeleider (9C) gaat onder het vat door en ligt in hoofdzaak in het midden tussen de as van de serie en de kop van het vat aan de van de meest nabij zijnde naburige rij afgekeerde zijde; deze geleider transporteert 5% van de stroomopwaartse stroom; de twee verbindingsgeleiders (9B, 16B) zijn gelegen aan de kant van de naburige meest nabije rij en 5 hebben een equipotentiaal (10) die ligt onder de aan de zijkant gelegen geleider van de volgende bak; de stroom wordt vervolgens verdeeld tussen de dwarsgeleider (7E) en de naastgelegen middengeleider (7D) teneinde in hoofdzaak de gelijkheid van stroomsterkte tussen de geleiders te bewaren; de drie verbindingsgeleiders (16A, 9A, 9C) zijn geplaatst aan de van de dichtsbijzijnde naburige rij afgewende zijde en hebben twee equipotentialen (11A, 11B) die onder de aan de zijkant gelegen geleider 10 van de volgende bak zijn geplaatst en wel tussen deze geleider (7A) en de naastliggende tussengelegen geleider (7B); de stroom wordt vervolgens verdeeld tussen de twee geleiders teneinde de gelijkheid van stroomsterkte tussen de geleiders te bewaren. De kathodische collectoren stroomafwaarts (4A, 4B, 4C) zijn aan elkaar verbonden door equipotentialen (12A, 12B), die worden gevormd door buigzame elektrische geleiders die zijn gevormd uit ’’foelie" d.w.z. van 15 een stapeling van dunne laagjes aluminium die aan hun uiteinde vastgelast zijn. De centrale kathodische collectoren stroomopwaarts (3A, 3B) zijn aan elkaar verbonden door een equipotentiaal (13) van hetzelfde type. Iedere geleider voedt de beweegbare dwarsbalk in een punt waaromheen op een symmetrische manier 8 anoden geplaatst zijn. 20

1. Inrichting voor de bereiding van aluminium door elektrolyse van aiuminiumoxide dat is opgelost in 25 gesmolten kryoliet volgens de Hail-Héroult werkwijze, bij een stroomsterkte liggend tussen 270.000 en 320.000 ampère, met een energiegebruik dat lager is dan 12.600 kWh per ton geproduceerd aluminium, terwijl genoemde inrichting meerdere rechthoekige in rijen gezette vaten omvat, waarvan de kleine zijden "koppen” genoemd worden, en die dwars geplaatst zijn met betrekking tot hun lijn van opstelling en die elektrisch in serie gekoppeld zijn in een enkele rij, of in verscheidene evenwijdige rijen, terwijl elk vat een 30 stalen behuizing bevat die bekleed is met een isolerend materiaal, en die een kathode ondersteunen gevormd door meerdere met koolstof gevulde blokken die naast elkaar zijn geplaatst en waarin kathodische metalen staven zijn vastgezet die verbonden zijn met meerdere stroomopwaarts en stroomafwaarts geplaatste kathodecollectoren, meerdere anodes die veivaardigd zijn van een voorgeharde koolstofpasta waarin metalen anodestaven zijn vastgezet, een dwarsbalk waarop de anodestaven zijn bevestigd, en 35 elektrische aansluitmiddelen tussen de kathodecollectoren stroomopwaarts en stroomafwaarts van een vat, aan de ene kant en de dwarsbalk van het volgende vat in een serie aan de andere kant, een inrichting waarin de dwarsbalk van ieder vat is verbonden met een voorgaand vat op vijf punten door vijf op gelijke afstanden liggende geleiders die aan de stroomopwaartse kant ervan gelegen zijn, die in hoofdzaak gelijke stroomsterkten voeren, en die verbonden zijn met zes stroomopwaarts gelegen kathodecollectoren en drie 40 stroomafwaarts gelegen kathodecollectoren, met het kenmerk, - dat de dwarsbalk (5) naar boven en beneden beweegbaar is terwijl - de verbinding tussen elke geleider (7A-E) in de dwarsbalk (5) is gerealiseerd door buigzame elektrische geleiders (8A-E) - de stroomafwaarts gelegen kathodecollectoren (4A, 4B, 4C) aan elkaar verbonden zijn door equipoten-45 tiale verbindingen die door buigzame geleiders gevormd worden - de centrale kathodecollectoren die stroomopwaarts gelegen zijn (3A, 3B) op dezelfde manier aan elkaar verbonden zijn door een equipotentiale verbinding (13) die door buigzame geleiders gevormd wordt.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat van de door buigzame elektrische geleiders (8A-E) 50 met de dwarsbalk (5) verbonden geleiders (7A-E) de tussengeleiders (7B resp. 7D) gesplitst zijn en telkens één gedeelte verbonden is met de aan de zijkant stroomafwaarts gelegen kathodecollectoren (4B resp. 4C) van het voorgaande vat en het andere gedeelte verbonden is met de stroomopwaarts gelegen kathodecollectoren (3A, 3C, 3E resp. 3B, 3D, 3F).

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat 55. de elektrische verbinding tussen stroomopwaarts gelegen kathodecollectoren en de tussengelegen en aan de zijkant gelegen geleidingen, wordt gerealiseerd door vijf verbindingsgeleiders die als volgt zijn opgesteld: 7 192209 - twee verbindingsgeleiders (16A, 16B) lopen om de koppen van het vat die ieder 35% van de stroomopwaartse stroom transporteren, - twee verbindingsgeleiders (9A, 9B) die symmetrisch onder het vat doorgaan en die in hoofdzaak loodrecht staan op het kathodeblok dat zich het dichtst in de buurt van de kop van het vat bevindt; 5 geleider (9B) die het dichtst bij de dichtsbijzijnde naburige rij geplaatst is transporteert 15% van de stroomopwaartse stroom terwijl de andere (9A) slechts 10% van de stroomopwaartse stroom transporteert, - een tussengelegen verbindingsgeleiders (9C) die onder het vat doorgaat en die in hoofdzaak in het midden ligt tussen de as van de serie en de kop van het vat aan de van de meest nabij zijnde naburige 10 rij afgekeerde zijde; deze geleider transporteert 5% van de stroomopwaartse stroom; - de twee verbindingsgeleiders (9B, 16B) die gelegen zijn aan de kant van de naburige meest nabije rij hebben een equipotentiaal (10) die ligt onder de aan de zijkant gelegen geleider van de volgende bak; de stroom wordt vervolgens verdeeld tussen de dwarsgeleider (7E) en de naastgelegen middengeleider (7D) teneinde in hoofdzaak de gelijkheid van stroomsterkte tussen de geleiders te bewaren; 15. de drie verbindingsgeleiders (16A, 9A, 9C) die geplaatst zijn aan de van de dichtsbijzijnde naburige rij afgewende zijde hebben twee equipotentialen (11A, 11B) die onder de aan de zijkant gelegen geleider van de volgende bak zijn geplaatst en wel tussen deze geleider (7A) en de naastliggende tussengelegen geleider (7B); de stroom wordt vervolgens verdeeld tussen de twee geleiders teneinde de gelijkheid van stroomsterkte tussen de geleiders te bewaren. Hierbij 2 bladen tekening