NL8204708A - Werkwijze voor het instellen van het anodevlak van een elektrolysevat gebruikt bij de produktie van aluminium. - Google Patents

Description

fH-r*** -.----—·.-:....... .......-. . ......

823200/Ti/vB

Korte aanduiding: Werkwijze voor het instellen van het anodevlak van een elektrolysevat gebruikt bij de produktie van aluminium.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor het nauwkeurig regelen van de positie van het anodevlak van een elektrolysevat dat wordt gebruikt bij de produktie van aluminium door elektrolyse van aluminiumoxyde opgelost in een gesmolten cryoliet 5 (Hall-Héroult methode).

In een elektrolysevat met voorgebakken elektroden moet de positie van het anodevlak, die ligt tegenover de kathodelaag van het vloeibaar aluminium periodiek worden bijgesteld als gevolg van het variëren van een aantal parameters zoals: 10 - de hoogte van de aluminiumlaag die regelmatig toeneemt en dan bij het afvoeren van het metaal plotseling daalt; - het progressief verbruiken van het anodevlak; - het optreden van polarisatieverschijnselen op de anode; - ongelijke stroomverdeling over de verschillende anoden; 15 - de plaatselijke heterogeniteit van temperatuur en/of badsamen-stelling; - de onregelmatigheid in de contactweerstand tussen de anodestaven en de stroomtoevoerelementen; - veranderingen in de vorm van het scheidingsvlak bad-metaal als 20 gevolg van de variaties van de stroombaan in bad en metaal.

Bovendien kan het gehele elektrolyseproces waarmee het aluminium wordt geproduceerd worden beïnvloed door een variatie van de afstand anode-kathode.

In de Franse octrooischriften 935.350, 955,688, 955.689, 25 955.690 (= Amerikaanse octrooischriften 2.545.411, 2.545.412 en 2.545.413) (PECHINEY) zijn een werkwijze en inrichting beschreven voor het instellen van de elektroden van een elektrolysebad waarbij de inwendige weerstand van het bad wordt gemeten met de stroomverdeling tussen elke anode gebruikmakend van een logometer met gekruist 30 veld, waarbij aan elke anode commando's betreffende het heffen of 8204708 - 2 - dalen worden gegeven ter correctie van de verschillen ten opzichte van de nominale waarden. Bovendien maakt de beweging van de elektroden het mogelijk een progressieve daling van het aluminiumoxyde in de cel te verkrijgen bij een automatische voeding.

5 Dit idee is reeds eerder beschreven en wel in het Amerikaanse octrooischrift 2.904,490 (ARDAL 0G SUNDAL), het Franse octrooischrift 1.325.158 (ASEA), het Franse octrooischrift 1.605.666 (= US octrooischrift 3.627.666, PECHINEY).

Het is thans bekend dat een zo regelmatige stroomverdeling 10 tussen de verschillende anoden van een bad essentieel is om een goed rendement te verkrijgen.

Bij de moderne baden met grote afmetingen waarin een groot aantal anoden wordt toegepast inpliceert het instandhouden van een dergelijke regelmatige verdeling frekwente bijstellingen van het 15 niveau van een of meerdere anoden. Hieruit volgt de gedachte van het individueel besturen van de regelbewegingen en het koppen daarvan met de sterkte van de in elke anode vloeiende stroom, ten grondslag liggend aan de bovengenoemde octrooien van aanvraagster.

Het Franse octrooischrift 2.473.194 (US 4.210.513, ALCOA) 20 beschrijft een pneurr.atisc'.e inrichting voor het individueel positioneren van anoden waarbij een enkele motor individuele vijzels aandrijft door middel van een koppeling die het mogelijk maakt al dan niet in te werken op de hoogte van de betreffende anode. Bij collectieve verstelling zijn alle koppelingen bekrachtigd. Dit stelsel 25 heeft de volgende nadelen: - Het grote aantal vijzels die een lange slag moeten hebben, corresponderend met de afslijthoogte of de halve afslijthoogte van de anode maakt de installatie duur, - de vele vijzels met grote slag vergen veel ruimte waardoor de 30 hoogte van het bad en daarmee de investeringskosten stijgen, - de noodzaak van toepassing van lange soepele stroomgeleiders en de vergroting van de stroombaan is een groot bezwaar, 8204 708 _3- FT—-- ♦ % - de mechanische verbindingen tussen de vijzels zijn duur, duurder dan de elektrische verbindingen, - er is een constante hef- of daalsnelheid, onafhankelijk van de aarde der regeling. Het is niet mogelijk een fijne individuele 5 regeling te realiseren zonder de tijdsduur der andere regelingen te beïnvloeden.

De uitvinding ondervangt deze bezwaren en verschaft een werkwijze voor het nauwkeurig instellen van het anodevlak van een bad voor de vervaardiging van aluminium door elektrolyse van alumi-10 niumoxyde opgelost in gesmolten cryoliet waarvan het anodestelsel een aantal voorgebakken anoden omvat aangebracht in twee evenwijdige lijnen en voorzien van draagstangen, die elektrisch zijn verbonden met dwarsbalken voor de stroomtoevoer en waarbij het kathodevlak wordt gevormd door de laag geproduceerd vloeibaar aluminium, welke 15 daardoor wordt gekenmerkt, dat men op elke anodelijn de draagstangen van elke anode of groep anoden enerzijds verbindt met kleine individuele vijzels en anderzijds met de dwarsbalk voor de stroomtoevoer via een soepele geleider, terwijl men de kleine individuele vijzels van elk van de twee lijnen anoden verbindt met een gemeenschappelijk 20 horizontaal frame, de twee gemeenschappelijke vaste frames onderling verbindt en in elk gemeenschappelijk frame verbindt met een gescheiden doch aankoppelbaar middel voor het regelen van de hoogte.

De werkwijze volgens de uitvinding wordt bij voorkeur zodanig uitgevoerd dat men de afstand tussen het kathodevlak en het stelsel 25 van anoden instelt door synchroon in te werken op de middelen voor het regelen van de hoogte van elk gemeenschappelijk vast frame en de voeding van de besturingsmiddelen voor de kleine individuele vijzels onderbreekt gedurende de werking van de regelmiddelen voor , de gemeenschappelijke frames.

30 Bij voorkeur wordt de werkwijze zodanig gerealiseerd dat men de sterkte van de stroom door elke anode of elke groep anoden regelt door het meten van deze stroom en het vergelijken ervan met een no- 320 4 70 8 * * - 4 - minale waarde, en een correctiecommando uitwerkt dat toegevoerd wordt aan el k van de kleine individuele de anode of groepen anoden besturende vijzels waarvan de amplitude verschilt van de nominale waarde waarbij men de voeding van de middelen voor het regelen van 5 de hoogte van de twee gemeenschappelijke frames onderbreekt wanneer de kleine vijzels de correctiecommando's uitvoeren.

Voorts voert men de werkwijze bij voorkeur zodanig uit dat men bij het optreden van het anode-effekt in een bad de besturings-middelen voor de kleine individuele vijzels onderbeekt en apart en 10 synchroon inwerkt op de middelen voor het regelen van de hoogte van elk gemeenschappelijk frame zodanig dat waaneer één der frames over een vooraf bepaalde hoogte wordt geheven het andere simultaan over een identieke afstand omlaag wordt bewogen waarbij elk frame horizontaal blijft en het niveau van het gesmolten cryolietbad constant 15 blijft, men vervolgens de omgekeerde manoeuvre en het totaal der manoeuvres herhaald uitvoert totdat het anode-affekt is verdwenen, waarneembaar door het terugkeren van de spanning over de aansluitingen van het bad tot een waarde van ongeveer 4 Volt. Tijdens deze bewerking varieert het elektrolietniveau niet.

20 De uitvinding verschaft voorts een inrichting voor het uitvoe ren van de werkwijze als bovenomschreven waarbij het anodestelsel een aantal voorgebakken anoden omvat, gerangschikt in twee evenwijdige lijnen, voorzien van draagstangen die elektrisch zijn verbonden met een dwarsarm die de stroomtoevoer verzekert en waarbij het 25 kathodevlak wordt gevormd door een laag geproduceerd vloeibaar aluminium, gekenmerkt door: - een vast portaal gevormd uit ten minste één vaste horizontale balk met steunpunten aan de einden, - een gemeenschappelijk frame gevormd uit twee vaste horizontale 30 elementen elk corresponderend met een anodelijn, elk gedragen door het vaste portaal via een stelsel van besturingsstangen en hefbomen welke het mogelijk maken dat twee vaste elementen zich, 8204708 •fc * - 5 - onder instandhouding van de horizontale stand in een hef- en daal-beweging verplaatsen ten opzichte van het portaal, - een besturingsmiddel gescheiden van, doch koppelbaar met, elk stelsel van besturingsstangen en hefbomen, 5 - een aantal individuele besturingsmiddelen voor het heffen of doen dalen van anoden, enerzijds verbonden met het gemeenschappelijk frame en anderzijds met een aantal individuele kleinere frames, - elektrische en mechanische verbindingsmiddelen tussen de kleine individuele frames en de ophangframes der anoden, 10 - elektrische verbindingsmiddelen tussen de dwarssteunbalken en de kleine individuele frames,

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening.

Fig. 1 is een perspektivische en vereenvoudigde afbeelding van de bevestigingsmiddelen van de anodestaven op kleine frames wel-15 ke op zich bekend zijn en geen onderwerp dér uitvinding vormen; fig, 2 is een dwarsdoorsnede ter plaatse van de kleine vijzels die individueel de anoden besturen; fig. 3 toont in dwarsdoorsnede de verbindingsbalk tussen twee elementen van een gemeenschappelijk frame; 20 fig, 4 toont in langsdoorsnede de besturingsvijzel van twee gemeenschappelijke frames; fig. 5 toont in dwarsdoorsnede de positie van de hulpframes; fig. 6 toont in bovenaanzicht het verbindingselement voor het heffen.

25 De opbouw van het vat wordt gevormd door een stalen portaal gevormd uit twee horizontale stijve balken 1, Γ aan hun einden steunend op voeten 2, 2' (zie fig. 4). Op elke balk is een stelsel van aandrijfstangen 3, 3' en hefbomen 4, 4' aangebracht, die een gemeenschappelijk stijf frame, uit staal vervaardigd, dragen be-30 staande uit twee buisvormige balken 5, 5' elk corresponderend met een lijn anoden, onderling verbonden door verbindingstracerses 6.

Deze verbinding kan stijf zijn, zoals afgebeeld in fig. 4, 8204708 - 6 - of wel scharnierend. De twee stelsels van aandrijfstangen 3, 3’ en hefbomen 4, 4’ worden bediend door twee mechanische schroefvijzels 7, 7*, elk bevestigd op een der voeten2 van het portaal waarbij elke vijzel via een eindhefboom 8, 8' het vaste frame 5, 5' doet heffen 5 of dalen. De hefbomen 4 zijn bevestigd aan de vaste balk via de scharnierpunten 4a en verbonden met de twee delen van de aandrijf-stang 3 via scharnierverbindingen 4b en 4c; zij werken in op de buisvormige stang 5 via de kleine drijfstang 40 verbonden aan de hefboom 4 via het scharnierpunt 4d en met de balk 5 via het schar-J0 nierpunt 5a.

De eindhefboom 8 is bevestigd aan de vaste balk via een scharnierpunt 8a, met de kop van de vijzel 7 via een scharnierpunt 8b en met het einde van de aandrijfstang 3 via het scharnierpunt 3c.

Een gemeenschappelijk frame 5, 5' draagt via kleine mecha-15 nische schroefvijzels 9 de individuele frames 10.

De elektrolysestroom wordt op de gebruikelijke wijze toegevoerd door "positieve” opgaande stangen zoals 11, naar een vaste uit aluminium vervaardigde dwarsbalk met horizontale stangen 12, 12' die zijn verbonden door equipotentiaal-traversen 13.

20 De stroom wordt verdeeld via aluminium verbindingsstukken 14 en soepele geleiders 15. De verbindingsstukken 14 zijn vastgezet op de individuele frames 10, waarmee de anodestaven 16 contact maken.

De inrichting 17 voor het vastzetten van de anodestangen 16 op de individuele frames 10 kunnen van de op zich bekende soort zijn 25 zoals bijvoorbeeld beschreven in het Franse octrooischrift 2.039.543 (= US octrooischrift 3.627.670) waarbij de bevestigingsschroeven in het getekende geval niet een vertikale doch een horizontale stand hebben.

Voor het heffen van de frames, wat nog in detail in het 30 hiernavolgende zal worden beschreven, is een verbindingsstelsel tussen de anodestangen 16 en de hoofddwarsbalk aangebracht dat de stroomdoorvoer tijdens dit heffen verzekert.

820 4 70 8 W 1111 -:--- - 7 - ^ » «

De inrichting bevat bovendien voor elke anode of groep anoden een deel 30 uit aluminium, aangeduid als hulpframe, elektrisch gevoed via hoofddwarsbalken 12, 12* via de soepele geleiders 31. Dit hulpframe 30 rust op een steun die vast is verbonden met de balken 5 1 en 1' waardoor beweging naar beneden wordt verhinderd. Er is een kleine eenvoudige connector 32 waarvan de kracht juist voldoende is om een anode met zijn gewicht onbeweeglijk te houden; dit element is dus niet duur. Er is een feitelijk verbindingsorgaan 32 dat kan scharnieren op vier punten 33, 34, 35 en 36 welke een vierhoek vor-10 men. De beweging van het vastzetten en loszetten geschiedt door rotatie via een schroefvijzel 37 bestuurd door een geschikt eenvoudig gereedschap. Elk onderstelsel: cilinder 9, individueel frame 10 draagt een paar anoden 18, 19. Men kan echter binnen het kader van de uitvinding door elke cilinder een enkele anode of meer dan twee 15 anoden besturen.

De kleine individuele vijzels 9 kunnen worden bediend door een elektrische of pneumatische motor of door een enkele motor waarvan de rotatie via een aantal transmissie-assen wordt overgebracht.

In het laatste geval zal de verbinding tussen de as en de vijzel een 20 koppeling omvatten die het mogelijk maakt, tijdens het draaien van de motor, de vijzel al dan niet te bedienen. Het is voorts mogelijk om middelen voor het geleiden van de anodestangen aan te brengen.

De beschreven inrichting kan vier funkties vervullen: 1. Gemeenschappelijke instelling van de anoden.

25 Wanneer het geheel van het anodevlak moet worden geheven of oplaag worden bewogen voor het wijzigen van de afstand tussen anode en kathode als funktie van de regelcommando's worden de kleine vijzels 9 niet bediend. De anoden zijn vast verbonden met de gemeenschappelijke frames 5, 5’. De vijzels 7, 7' worden simul-30 taan bediend. Een mechanische koppeling geeft een exacte synchronisatie van de beweging. De twee balken 5, 5' bewegen simultaan en synchroon omhoog en omlaag waarbij het anodevlak evenwijdig 8204708 - 8 - ααη zichzelf wordt verplaatst. Deze wijze van funktioneren is equivalent aan dié verkregen met de klassieke mechanische bediening.

2. Onderdrukken van het anode-effekt.

5 Het is bekend dat bij aluminiumbladen het "op hol slaan" of polarisatie-effekt, ook wel anode-effekt genoemd, optreedt. Dit gaat gepaard met een plotselinge toename van de spanningval aan de aansluitingen van het bad van ongeveer 4 Volt tot 35-40 Volt en met een plotselinge daling van de stroomsterkte. Hierdoor 10 treedt een sterke verstoring van het bad op die zich over de gehele serie voortplant. In het algemeen wordt dit toegeschreven aan de vorming van een gasgordijn onder het anodevlak.

Het is bekend dat men dit anode-effekt kan opheffen door verschillende maatregelen, zoals het toevoeren van aluminiumoxyde, 15 ( waarvan de invloed niet momentaan is), het blazen van samengeperste lucht onder het anodevlak, het inbrengen van een houten staak onder het anodevlak, in de moderne baden moeilijk uitvoerbaar en ook door het bewegen van de anoden waardoor het gasgordijn wordt doorbroken. In het Amerikaanse octrooischrift 2.061.146 (Ferrand) is het 20 balanceren der anoden voorgesteld, een effectieve doch moeilijk uitvoerbare maatregel. De op en neer gaande beweging van het anodevlak effectief en veel toegepast, heeft het nadeel dat het electroliet-niveau varieert.

Bij de moderne baden met centrale voeding is de hoogte van het 25 vloeibare bad betrekkelijk belangrijk en is de verhouding tussen anode-oppervlak en het totale badoppervlak groot. De variaties ven het onderdompelen der anoden resulteren dus in grote variaties van de badhoogte. Dit heeft verschillende nadelen: - om het overlopen van het bad te voorkomen moet men de smeltkroes 30 dieper maken waardoor de installatie duurder wordt, - een gedeelte van de badinhoud zal de anoden gaan bekleden en dear stollen waardoor het volume van het vloeibare bad, en dus de capa- 8204 708 • 3* **

. ... .. 'mJ

- 9 - citeit van het bad verkleint. De laag vastgeworden badinhoud, die dede anode bij elke daalmanoeuvre bekleedt, wordt uiteindelijk belangrijk aan het einde van de levensduur der anoden. Het leidt tot extra moeilijkheden bij het reinigen der anoden en het recycleren 5 van het bad. Het vloeibare bad bevochtigt de stalen verbindingsstukken, die dienen als drager voor de anode en stroomtoevoer en die daardoor worden aangetast waardoor de hoeveelheid ijzer in het uiteindelijk verkregen aluminium toeneemt.

De inrichting volgens de uitvinding maakt het mogelijk het ano-10 de-effekt te onderdrukken bij een constant badniveau door het omlaag brengen van een lijn anoden en het tegelijk over een gelijke hoogte omhoogbrengen van de andere lijn.

Hiertoe wordt de koppeling 20 tussen de twee vijzels 7 en 7' ongedaan gemaakt of vervangen door een gekruiste koppeling die bewe-15 gingen met identieke amplitude in tegengestelde zin mogelijk maakt.

Een indicatie-inrichting zoals een toerenteller voor de motoren of elk ander geschikt middel maakt het mogelijk de synchronisatie van de vijzels te herstellen en opnieuw de anodevlakken van elke lijn gelijk te maken.

20 Wanneer de verbinding tussen de twee stijve elementen van het gemeenschappelijk frame vast is (fig. 3) zal dit gemeenschappelijk frame bij deze manoeuvre een kleine helling aannemen dit wordt overgebracht op het anodevlak doch de amplitude daarvan blijft zeer klein in de orde van enkele graden. Öp deze wijze creëert men een afwisse-25 lend kantelen van het anodevlak waardoor horizontale bewegingen van het bad teweeg worden gebracht zonder variatie van het niveau.

Wanneer de verbinding tussen twee vaste elementen van het gemeenschappelijk frame scharnierend is blijft het anodevlak tijdens deze manoeuvre perfect horizontaal. Het is hetzelfde wanneer de twee 30 elementen van het gemeenschappelijk frame mechanisch onafhankelijk zijn.

Het is eveneens mogelijk het depolariseren uit te voeren met 8204708 - 10 - een constant badniveau zonder gebruikmaking van de besturingsvijzels van de gemeenschappelijke frames door uitsluitend gebruik te maken van de kleine vijzels 9. In het bijzonder kan men in een bad waarin polarisatie is opgetreden een daalcommando geven aan alle kleine 5 vijzels gelegen rechts van de kleine as van het bad en simultaan en synchroon daarmee een hefcommando met gelijke amplitude aan alle kleine vijzels links van de kleine as van het bad en daarna de omgekeerde manoeuvre uitvoeren: daalcommando’s op de rechter helft, stijgcommando's op de linker helft totdat het effect is verdwenen.

10 In het voorgaande geval en onder de aanname dat de baden dwars op de as van de serie zijn aangebracht, werkt men in op de twintig stroomafwaartse anoden en de twintig stroomopwaartse anoden terwijl in het voorgaande geval wordt ingewerkt op de twintig rechtse anoden en de twintig linker anoden, gezien ten opzichte van de as van de 15 serie.

3. Individuele besturing der anoden.

Wanneer de stroomsterkte door een anode of een groep anoden afwijkt van de normale waarde zal het regelstelsel, in het algemeen een rekenmachine, een regelcommando uitwerken, welke in de ge-20 wenste zin (heffen of dalen) de corresponderende kleine vijzel 9 bestuurt. Tijdens deze bewerking worden de vijzels 7, 7' niet bestuurd en blijven de gemeenschappelijke frames in rust.

De amplitude van de individuele beweging van elke anode of groep anoden kan naar wens worden gekozen: in een uitvoeringsvorm 25 bestemd voor een serie elektrolysebaden met 20.000 ampères met twee lijnen van 20 anoden, bestuurd in groepen van twee, is deze amplitude bepaald op + 30 milimeter. De rotatiesnelheid van de vijzels kan klein zijn waardoor een zeer nauwkeurige regeling mogelijk is en de stroom welke gaat door elke groep van +wee anoden en een nominale 30 waarde van 14.000 ampères met een precisie van + 1$ kan worden geregeld. In deze baden is de gemiddelde afstand tussen anode-katho-dische aluminiumlaag in de orde van grootte van 40 milimeter.

820 4 708 !"· ’ ..... , ........μ,.............j||il»ri|||jj|jjj|| - η - 4. Voeding der anoden gedurende het heffen der frames.

Door het afslijten van de anoden zullen de gemeenschappelijke frames progressief dalen. Men moet dus periodiek ze terugbrengen naar de hoge stand. Tijdens deze bewerking, het heffen der frames, 5 worden gewoonlijk de anoden op hun niveau gehouden door middel van een "hefbalk" die de elektrolysebrug op het vat brengt en is voorzien van bevestigingselementen voor de anodestangen en rust op de opbouw van het bad. Een dergelijke balk is beschreven in het Franse octrooischrift 1.445.602 (= US 3.434.955) (ALUMINIUM 10 PECHINEY). Wanneer de anoden aan deze balk zijn bevestigd worden de hoofdverbindingen van de anodestangen met het beweegbaar stelsel gelost en worden de gemeenschappelijke frames 5 en 5' teruggebracht naar de hoogste stand door middel van de gemeenschappelijke vijzels 7 en 7'.

15 Deze methode heeft de volgende bezwaren: A. - Tijdens de bewerking gaat de stroom van de dwarsbalk naar de anodestangen via hetzelfde contact als bij normaal bedrijf doch thans is dit contact een glijcontact van slechte kwaliteit omdat de druk van de stang op de kruisbalk, ondanks een aangepaste constructie, 20 laag is vergeleken met de door een normale connector uitgeoefende druk. Dit slechte glijcontact veroorzaakt energieverliezen en is de oorzaak van een snelle verslechtering van de contactoppervlakken. Er bestaat het risico van een nog verdergaande verslechtering bij het optreden van het anode-effekt tijdens deze bewerking omdat de span-25 ning aan de aansluitingen van het bad toeneemt.

B. - De hefbalk is een zwaar element dat veel ruimte inneemt en voor de bediening energie vergt. De balk wordt gemanipuleerd met de elektrolysebrug. De gehele bewerking is betrekkelijk tijdrovend, de bezetting van de brug is groot en verkleint het aantal bruggen voor 30 een serie. Bovendien brengt het op zijn plaats brengen op het bad van de balk en van de brug met zich mee dat de passage voor andere bruggen over dit bad onmogelijk is wat het bedrijf bemoeilijkt.

8204 708 - 12 -

De aanwezigheid van hulpframes 30 maakt deze bewerking aanzienlijk gemakkelijker: eerst wordt de anodestang 16 vastgezet op het hulpframe 30 door middel van een kleine connector 32 waardoor de anode elektrisch is verbonden met de hoofdvoedingsbalk en mechanisch 5 met het hulpframe en dus met de vaste balk 1. Men kan dan de hoofd-connectors 17 losnemen en het geheel van de hoofdframes, individuele vijzels en verbindingselementen voor de anodestangen 10 en 14 omhoog brengen. Daarna zet men de hoofdconnectors 17 vast en lost de hulpconnectors 32.

10 Een met de hand of mechanisch te bedienen inrichting maakt het daarna mogelijk het hulpframe 30 te verwijderen van de anodestang 16 zodat er geen elektrisch contact meer is.

De twee bovenomschreven bezwaren van de bekende inrichting worden ondervangen omdat het enkele gereedschap noodzakelijk voor het 15 terugbrengen van de frames bestaat uit met de hand of mechanisch te bedienen sleutels voor het vastzetten en loszetten van de connectors waardoor deze bewerking onafhankelijk wordt van andere bewerkingen en van de elektrolysebrug en anderzijds steeds een onbelemmerde stroomtoevoer is verzekerd onafhankelijk van de fase van de 20 manoeuvre.

Behalve deze vier hoofdfunkties maakt de inrichting volgens de uitvinding het bij het opstarten van een bad mogelijk gemakkelijk de verbinding tussen de kleine vijzels 9 en het gemeenschappelijk 25 frame telossen waardoor tijdens het voorverwarmen, wanneer de anoden liggen op de kathode, een elektrische verbinding ontstaat tussen de soepele geleiders 15 en de anodestangen 16 terwijl een vrij uitzetten en bewegen der anoden mogelijk is.

30 De realisatie van de verbindingen tussen de kleine vijzels 9 en de individuele frames 10 kan zo zijn dat een bepaalde bewegingsvrijheid voor de anoden bewaard blijft zonder inwerking daarvan op het elektrisch contact tussen de anodestang 16 en de aluminiumkop 14. De spanningsval op het kruispunt anode-dwarsbalk 12 blijft laag 8204 70 8 - 13 - « ondanks een niet geheel nauwkeurige positionering der anoden.

Voorafgaand aan het veranderen van een anode is het mogelijk deze direkt voor deze bewerking enigszins te heffen. Daarmee vermindert men aanzienlijk de stroom welke door de anode vloeit en voor-5 komt de nadelige invloed van een vlamboog tussen de kop 14 wanneer de stang 16 daarvan vrijkomt.

Tenslotte is de hoogte van de koppen 14 klein ten opzichte van de hoogte van de bekende dwarsbalken waardoor de totale hoogte van de installatie en ook de lengte van de geleidende ketens beperkt 10 blijft; dit leidt ook tot een niet verwaarloosbare vermindering van de kosten der installatie en de spanningsvol.

De maatregelen volgens de uitvinding maken het mogelijk op elk gewenst moment de positie van het anodevlak zeer nauwkeurig in te stellen, de stroom gaande door elke anode of groep anoden te bestu-15 ren, een snel depolariseren van het bad te realiseren zonder variatie van het niveau van het elektroliet resulterend in een stabiele werking en een optimaal rendement met een periodiek heffen van de frames zonder de noodzaak van toepassing van zwaar hulpgereedschap en met een vrije en direkte anodestroomtoevoer.

- conclusies - 8204 708

Claims (9)

1. Werkwijze voor het nauwkeurig instellen van het anodevlak van een bad voor de vervaardiging van aluminium door elektrolyse van aluminiumoxyde opgelost in gesmolten cryoliet waarvan het anode-stelsel een aantal voorgebakken anoden omvat aangebracht in twee 5 evenwijdige lijnen en voorzien van draagstangen die elektrisch zijn verbonden met dwarsbalken voor de stroomtoevoer en waarbij het kathodevlak wordt gevormd door de laag geproduceerd vloeibaar aluminium, met het kenmerk, dat men op elke anodelijn de draagstangen van elke anode of groep anoden enerzijds verbindt 10 met de kleine individuele vijzels en anderzijds met de dearsbalk voor de stroomtoevoer via een soepele geleider, terwijl men de kleine individuele vijzels van elk van de twee lijnen anoden verbindt met een gemeenschappelijk horizontaal frame, de twee gemeenschappelijke vaste frames onderling verbindt en in elk gemeenschappelijk 15 frame verbindt met een gescheiden doch aankoppelbaar middel voor het regelen van de hoogte. 2. 'Werkwijze volgens conclusie l,net het kenmerk, dat men de afstand tussen het kathodevlak en het stelsel van anoden instelt door synchroon in te werken op de middelen voor het regelen 20 van de hoogte van elk gemeenschappelijk vast frame en de voeding van de besturingsmiddelen voor de kleine individuele vijzels onderbreekt gedurende de werking van de regelmiddelen voor de gemeenschappelijke frames. 3. 'Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het k en m e r k, 25 dat men de sterkte van de stroom door elke anode of elke groep anoden regelt door het meten van deze stroom en het vergelijken erven met een nominale waarde, en een correctieconmande uitwerkt dat toegevoerd wordt aan elk van de kleine individuele de anode of groepen anoden besturende vijzels waarvan de amplitude verschilt van de 20 nominale waarde waarbij men de voeding van de middelen voor het 8204 708 , Λ "ΐ * ^ .e : - 15 - regelen van de hoogte van de twee gemeenschappelijke frames onderbreekt wanneer de kleine vijzels de correctiecommando's uitvoeren.

4. Werkwijze volgens conclusies 1, m e t het kenmerk, dat men bij het optreden van het anode-effekt in een bad de bestu-5 ringsmiddelen voor de kleine individuele vijzels onderbreekt en apart en synchroon inwerkt op de middelen voor het regelen van de hoogte van elk gemeenschappelijk frame zodanig dat wanneer één der frames over een voorafbepaalde hoogte wordt geheven het andere simultaan over een identieke afstand omlaag wordt bewogen waarbij elk 10 frame horizontaal blijft en het niveau van het gesmolten cryoliet-bad constant blijft, men vervolgens de omgekeerde manoeuvre en het totaal der manoeuvres herhaald uitvoert totdat het anode-effekt is verdwenen waarneembaar door het terugkeren van de spanning over de aansluitingen van het bad tot een waarde van ongeveer 4 Volt.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat men bij het optreden van het anode-effekt in een bad de bestu-ringsmiddelen voor de regeling van de hoogte van elk gemeenschappelijk frame onderbreekt en hefcommando's toevoert aan elk der kleine vijzels aan één zijde van de kleine as van het bad en simultaan en 20 synchroon daalcommando's uitvoert voor gelijke amplitude aan alle kleine vijzels gelegen aan de andere zijde van de kleine as, en daarna de manoeuvre in omgekeerde zin uitvoert zodanig dat het niveau van het gesmolten cryolietbad constant blijft en men deze bewerking herhaalt totdat het anode-effekt is verdwenen wat herken-25 baar is aan het terugkeren van de spanning aan de aansluiting van het bad tot een waarde van ongeveer 4 Volt.

6. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens conclusies 1-5, gekenmerkt door: - een vast portaal gevormd uit tenminste één vaste horizontale 20 balk (1) met steunpunten (2) aan de einden, een gemeenschappelijk frame gevormd uit twee vaste horizontale elementen (5, 5') elk corresponderend met een anodelijn, elk ge- 8204 708 - 16 - dragen door het vaste portaal (1) via een stelsel van besturings-stangen en hefbomen (3, 3', 4, 4') welke het mogelijk maken dat twee vaste elementen (5, 5') zich, onder instandhouding van de horizontale stand in een hef- en daalbeweging verplaatsen ten op-5 zichte van het portaal, - een besturingsmiddel (7, 7') gescheiden van, doch koppelbaar met, elk stelsel van besturingsstangen (3) en hefbomen (4), - een aantal individuele besturingsmiddelen (9) voor het heffen of doen dalen van anoden, enerzijds verbonden met het gemeenschappe- 10 lijk frame en anderzijds met een aantal individuele kleinere frames (10), - elektrische en mechanische verbindingsmiddelen (17) tussen de kleine individuele frames (10) en de ophangframes der anoden, - elektrische verbindingsmiddelen (15) tussen de dwarssteunbalken 15 (12, 12') en de kleine individuele frames.

7. Inrichting volgens conclusie 6, gekenmerkt door mechanische verbindingsmiddelen (6) tussen de twee vaste elementen van een gemeenschappelijk frame.

8. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, 20 dat de mechanische verbindingsmiddelen (6) tussen de twee vaste ele menten van het gemeenschappelijk frame eveneens vast zijn.

9. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de mechanische verbindingsmiddelen tussen de twee vaste elementen van het gemeenschappelijk frame scharnierend zijn.

10. Inrichting volgens conclusie 6, m e t het kenmerk, dat de elektrische verbinding tussen de dwarsdraagbalk en de kleine individuele frames wordt verzorgd door soepele geleidingselementen (15). Π. Inrichting volgens een of meer der conclusies 6 - 10, met 20 h e t kenmerk, dat elke anode of groep anoden een hulpframe (20) omvat, elektrisch vanuit de hoofddraagbalken (12, 12') gevoed via soepele geleidingselementen (31) en rustend op een aanslag vast 820 4 708 * .-. % .................... - π - verbonden met de horizontale balken (1).

12. Inrichting volgens conclusie 11,met het kenmerk, dat het hulpframe (30) bovendien een connector (32) omvat voor het tot stand brengen van een elektrisch direkt contact tussen het 5 hulpframe (30) en de anodestangen. 8204 708