NO120038B

NO120038B -

Info

Publication number: NO120038B
Application number: NO242368A
Authority: NO
Inventors: V Golovanov; G Kostin; T Puchkovskaya; I Struleva; A Rumyantsev; N Kostina
Original assignee: V Nauchnoisslesdovatelsky I Zh
Priority date: 1968-06-20
Filing date: 1968-06-20
Publication date: 1970-08-17

Description

Strømledende element for bruk i elektrolytiske celler for framstilling eller raffinering av aluminium. Current-conducting element for use in electrolytic cells for the production or refining of aluminium.

Foreliggende oppfinnelse angår elektrolytiske celler for framstilling av aluminium, idet det med dette menes både reduk-sjonsceller og tre-lags raffineringsceller, skjønt det antas at oppfinnelsen har størst interesse i forbindelse med reduksjons-celler. The present invention relates to electrolytic cells for the production of aluminium, as this means both reduction cells and three-layer refining cells, although it is assumed that the invention has the greatest interest in connection with reduction cells.

I de norske patenter nr. 82.664 og 82.665 In the Norwegian patents no. 82,664 and 82,665

er det beskrevet forskjellige strømledende elementer for bruk i elektrolytiske celler for framstilling av aluminium, idet disse elementer er elektroder og strømtilførsels-ledninger, som alle kommer i kontakt med smeltet aluminium på en eller annen del av deres overflate. Disse elementer har det felles trekk at de stort sett er sammensatt av ett av materialene titankarbid og zir-konkarbid. I norsk patent nr. 89.333 sies det at slike strømledende elementer også kan framstilles av materialer som er valgt fra den gruppe som består av borider av titan og zirkon og det er særlig henvist til titan-boridets T1B2 utmerkede egenskaper. Særlig har det en langt lavere elektrisk motstand enn titankarbid, er mer motstands-dyktig mot oksydasjon i temperaturområ-det på 300—800° C og har lavere oppløse-lighet i smeltet aluminium ved de tempe-raturer som finnes i aluminiumproduse-rende elektrolytiske celler, dvs. 950—1000° C. Denne siste egenskap er særlig viktig ved kommersiell utøvelse og anvendelse av slike strømledende elementer, da elemente-nes levetid bestemmes ,av den hastighet med hvilken materialet oppløses i alumi-niumet i den elektrolytiske celle. various current-conducting elements are described for use in electrolytic cells for the production of aluminum, these elements being electrodes and power supply lines, all of which come into contact with molten aluminum on some part of their surface. These elements have the common feature that they are largely composed of one of the materials titanium carbide and zirconium carbide. In Norwegian patent no. 89,333, it is said that such current-conducting elements can also be produced from materials selected from the group consisting of borides of titanium and zircon, and particular reference is made to the excellent properties of the titanium boride T1B2. In particular, it has a far lower electrical resistance than titanium carbide, is more resistant to oxidation in the temperature range of 300-800° C and has a lower solubility in molten aluminum at the temperatures found in aluminum-producing electrolytic cells , i.e. 950-1000° C. This last property is particularly important in the commercial practice and use of such current-conducting elements, as the life of the elements is determined by the rate at which the material dissolves in the aluminum in the electrolytic cell.

Det er nå blitt funnet at det kan fåes spesielle fordeler ved bruk av blandinger av titankarbid og titanborid, og som ikke kunne ventes ved studiet av de enkelte for-bindelsers egenskaper. It has now been found that special advantages can be obtained by using mixtures of titanium carbide and titanium boride, and which could not be expected from the study of the properties of the individual compounds.

Foreliggende oppfinnelse skaffer såle-ledes et strømledende element for bruk i en elektrolytisk celle for framstilling av aluminium; idet elementet skal komme i kontakt med smeltet aluminium under bruken, og det karakteriseres ved at minst den del av elementet som er i kontakt med aluminium er sammensatt av en blanding av titankarbid og titanborid. The present invention thus provides a current-conducting element for use in an electrolytic cell for the production of aluminium; in that the element must come into contact with molten aluminum during use, and it is characterized by the fact that at least the part of the element that is in contact with aluminum is composed of a mixture of titanium carbide and titanium boride.

Blandingen kan inneholde forskjellige forhold av de to bestanddeler, avhengig av de egenskaper som kreves av det endelige produkt, og i noen tilfelle kan det strøm-ledende element være sammensatt av en blanding hvis sammensetning forandrer seg langs elementets lengde. The mixture may contain different ratios of the two components, depending on the properties required of the final product, and in some cases the current-conducting element may be composed of a mixture whose composition changes along the length of the element.

Den mest overraskende virkning som fåes ved å tolande titanborid med titankarbid, når det framstilles strømledende elementer, er forandringen i oppløseligheten av titankarbidet i aluminium ved høy temperatur (f. eks. ved 970° C). Ganske små prosentvise tilsetninger av boridet senker karbidets oppløselighet betydelig. The most surprising effect obtained by doweling titanium boride with titanium carbide, when producing current-conducting elements, is the change in the solubility of the titanium carbide in aluminum at high temperature (e.g. at 970° C). Quite small percentage additions of the boride lower the solubility of the carbide considerably.

En del eksempler på hvorledes oppfinnelsen kan utføres vil i det følgende bli beskrevet under henvisning til tegningen, hvor A number of examples of how the invention can be carried out will be described in the following with reference to the drawing, where

fig. 1 er et diagram som viser mengden av titan oppløst av aluminium ved 970° C, i kontakt med materialer som i sammen- fig. 1 is a diagram showing the amount of titanium dissolved by aluminum at 970° C, in contact with materials which in

setning varierer fra 100 pst. TiC til 100 pst. TiB2. Fig. 2 er et vertikalt tverrsnitt av en reduksjonscelle. Fig. 3 er en del av en annen reduksjonscelle hvor de strømledende elementer er anbrakt på en annen måte. Fig. 4 er et vertikalt lengdesnitt av en ende av en reduksjonscelle hvor de strøm-ledende elementer er anordnet på en tredje måte. Fig. 5 er et vertikalt snitt av en tre-lags raffineringscelle. Fig. 6 er et snitt etter linjen VI—VI i fig. 7 og composition varies from 100 percent TiC to 100 percent TiB2. Fig. 2 is a vertical cross-section of a reduction cell. Fig. 3 is part of another reduction cell where the current-conducting elements are placed in a different way. Fig. 4 is a vertical longitudinal section of one end of a reduction cell where the current-conducting elements are arranged in a third way. Fig. 5 is a vertical section of a three-layer refining cell. Fig. 6 is a section along the line VI—VI in fig. 7 and

fig. 7 er et snitt etter linjen VII—VII i fig. 6 og som viser en reduksjonscelle med katoder sammensatt av strømledende elementer ifølge foreliggende oppfinnelse. fig. 7 is a section along the line VII—VII in fig. 6 and which shows a reduction cell with cathodes composed of current-conducting elements according to the present invention.

Som det sees av fig. 1 nedsettes opp-løseligheten av titankarbid til omtrent 1/3 ved tilsetning av hare 10 pst. titanborid og det sees at oppløseligheten derved holder seg i det vesentlige konstant opp til minst 70 pst. av boridet. As can be seen from fig. 1, the solubility of titanium carbide is reduced to approximately 1/3 by the addition of 10 per cent titanium boride and it can be seen that the solubility thereby remains essentially constant up to at least 70 per cent of the boride.

Da titanborid er et kostbart materiale sammenliknet med titankarbid, har det stor betydning at man er i stand til å sikre vesentlige forbedringer i oppløseligheten ved innføring av relativt små mengder av boridet i det billigere og lettere tilgjenge-lige karbid. Det er vanskelig å angi opti-mumsprosentinnholdet av borid som skal anvendes, men med ihensyn til selve opplø-seligheten er tilsetninger i en størrelsesor-den på 10—25 pst. adekvate. Tilsetninger på mindre enn 10 pst. vil gi gode resultater, og det vil da bli et spørsmål om en balanse mellom økede omkostninger for boridhol-dig materiale mot lenger levetid for strøm-ledende elementer som ville oppnås under cellebetingelsene, skjønt det foretrekkes å tilsette en mengde på ikke mindre enn 5 pst. As titanium boride is an expensive material compared to titanium carbide, it is of great importance that one is able to ensure significant improvements in solubility by introducing relatively small amounts of the boride into the cheaper and more readily available carbide. It is difficult to specify the optimum percentage content of boride to be used, but with regard to the solubility itself, additions in the order of 10-25 percent are adequate. Additions of less than 10 per cent will give good results, and it will then be a question of a balance between increased costs for boride-containing material against a longer lifetime for current-conducting elements that would be achieved under the cell conditions, although it is preferable to add a quantity of not less than 5 per cent.

Bruken av disse blandinger for framstilling av strømledende elementer er av den største betydning i forbindelse med slike elementer som skal anvendes i reduk-sjonsceller. Det kan være noen fordel i tre-lagsceller, men da oppløseligheten av ren TiC i alminnelighet er tilstrekkelig lav under disse betingelser, rettferdiggjøres ikke de høyere omkostninger for TiC—TiB-blandinger. The use of these mixtures for the production of current-conducting elements is of the greatest importance in connection with such elements to be used in reduction cells. There may be some advantage in three-layer cells, but as the solubility of pure TiC is generally sufficiently low under these conditions, the higher cost of TiC—TiB mixtures is not justified.

Med hensyn til de andre egenskaper, synes disse for TiC—TiB2-blandinger å lig-ge mellom karbidets og fooridets. Blandin-gens motstandsevne mot oksydasjon i luft ved høy temperatur er således bedre enn With regard to the other properties, these for TiC—TiB2 mixtures seem to lie between those of carbide and phooride. The mixture's resistance to oxidation in air at high temperature is thus better than

motstandsevnen for titankarbid. Den elektriske motstandsevne aviker ikke noe særlig fra et lineært forhold med sammenset-ningen og avtar fra en verdi på mellom 60 og 70 mikrohm/cm for titankarbid til the resistance to titanium carbide. The electrical resistivity does not deviate much from a linear relationship with the composition and decreases from a value of between 60 and 70 microhm/cm for titanium carbide to

omtrent 10 mikrohm/cm for titanborid. Det fåes således en ekstra fordel ved bruk av blandingene, som rettferdiggjør den høyere omkostning med anvendelse av borid, ved at det kan anvendes et element med mindre tverrsnitt for å gi en gitt strøm. about 10 microhm/cm for titanium boride. An additional advantage is thus obtained when using the mixtures, which justifies the higher cost of using boride, in that an element with a smaller cross-section can be used to provide a given current.

Karbid-borid-blandingene kan framstilles ved forskjellige framgangsmåter. Den enkleste framgangsmåte er å blande titankarbid- og titanboridpulvere som har en egnet renhet og partikkelstørrelse og deretter å varmpresse blandingene under egnede betingelser for temperatur og trykk i en beskyttende atmosfære, f. eks. vann-stoff. De betingelser som egner seg for titankarbid, f. eks. en pressing ved ca. 160 kg/cm<2> ved en temperatur på 2000—2100° C er også adekvat for karbid-boridblandin-ger. En framgangsmåte som omfatter kald-pressing av de blandede pulvere etterfulgt av en sintringsoperasjon som er utført enten i vakuum eller i en nøytral atmosfære, kan også anvendes. The carbide-boride mixtures can be produced by different methods. The simplest procedure is to mix titanium carbide and titanium boride powders of a suitable purity and particle size and then to hot press the mixtures under suitable conditions of temperature and pressure in a protective atmosphere, e.g. water-substance. The conditions suitable for titanium carbide, e.g. a pressing at approx. 160 kg/cm<2> at a temperature of 2000-2100° C is also adequate for carbide-boride mixtures. A method comprising cold-pressing the mixed powders followed by a sintering operation carried out either in vacuum or in a neutral atmosphere can also be used.

Som et alternativ er det mulig å framstille materialer basert på titankarbid og som inneholder kontrollerte mengder titanborid, ved en passende manipulasjon av framgangsmåten for den begynnende framstilling av karbidet. Den normale reak-sjon for framstilling av TiC ved reduksjon av titandioksyd med kullstoff: As an alternative, it is possible to produce materials based on titanium carbide and containing controlled amounts of titanium boride, by suitable manipulation of the procedure for the initial production of the carbide. The normal reaction for the production of TiC by reduction of titanium dioxide with carbon:

Ti02 + 3C = TiC + 2CO TiO2 + 3C = TiC + 2CO

kan således modifiseres ved delvis erstat-ning av kullstoff med bor for å gi titanborid ; can thus be modified by partial replacement of carbon with boron to give titanium boride;

TiO- 2C + >2B = TiB2 + 2CO TiO- 2C + >2B = TiB2 + 2CO

Det vil derfor være klart at ved en passende regulering av prosentsatsen av kullstoff og bor, kan framstillingen av TiC-TiB-^Dlandinger lett utføres. Det kan framstilles kompakte elementer av blandingen ved varmpressing eller koldpressing og siri-tringsprosesser, slik som nevnt ovenfor. It will therefore be clear that by a suitable regulation of the percentage of carbon and boron, the production of TiC-TiB-^Dlandinger can be easily carried out. Compact elements of the mixture can be produced by hot pressing or cold pressing and sieving processes, as mentioned above.

Det skal bemerkes at det er mulig ved enten varmpressing-prosessen eller den alternative kald-pressing og sintringsprosess, å framtille et elektrisk ledende element for bruk i enten reduksjon- eller trelag-celler som er komplekse i sammensetning. Det er således f. eks. mulig å framstille et stang-formet element som inneholder 20 pst. titanborid og 80 pst. titankarbid over bare en del av lengden, idet resten vesentlig består av titankarbid. Mellom de to lengder av forskjellige sammensetninger, kan for-holdene mellom bestanddelene, hvis ønskes, forandres progressivt, således at det fåes en «gradert forbindelse». Ved denne framgangsmåte nedsettes risikoen for brudd ved forbindelsen mellom de to lengder av forskjellig sammensetning til et minimum. It should be noted that it is possible by either the hot pressing process or the alternative cold pressing and sintering process to produce an electrically conductive element for use in either reduction or trilayer cells which are complex in composition. It is thus e.g. possible to produce a rod-shaped element containing 20 percent titanium boride and 80 percent titanium carbide over only part of the length, the remainder essentially consisting of titanium carbide. Between the two lengths of different compositions, the ratios between the components can, if desired, be changed progressively, so that a "graded connection" is obtained. With this procedure, the risk of breakage at the connection between the two lengths of different composition is reduced to a minimum.

Idet denne framstillingsmåte anvendes er det mulig å framstille strømledende elementer som består av en blanding av karbid og borid på det sted hvor de stikker inn i den smeltede katodedam i en celle og av bare karbid hvor de stikker inn i veggen eller bunnen på selve cellen. By using this production method, it is possible to produce current-conducting elements consisting of a mixture of carbide and boride at the point where they stick into the molten cathode pond in a cell and of bare carbide where they stick into the wall or bottom of the cell itself.

Den celle som er vist i fig. 2 har en base eller fundament 1 av sten eller be-tong hvorpå det er anbrakt en grunn boks-konstruksjon 2 sammensatt av kullstoff og omgitt av en stålvegg 3. The cell shown in fig. 2 has a base or foundation 1 of stone or concrete on which is placed a shallow box structure 2 composed of carbon material and surrounded by a steel wall 3.

Langs de langsgående kanter på den øvre overflate av bunnen i boksen 2 er det dannet to grunne kanaler 4, hvori det med mellomrom langs cellens lengde stikker inn strømledende elementer 5 som har stangform og er framstilt på en måte som er beskrevet i det foregående. I det minste den delen av stengene 5 som er neddyppet i det smeltede aluminium er sammensatt av en blanding av titanborid og titankarbid, idet boridet er til stede i det foretrukne område på fra 10—20 vektprosent. Resten av stengene 5 kan være sammensatt av samme blanding eller som et alternativ kan den del av stengene som befinner seg mellom linjene 5c være sammensatt av en blanding av titanborid og titankarbid hvor mengden av titanborid reduseres progressivt for å skaffe en gradert forbindelse som angitt ovenfor og resten av stengene 5 kan være sammensatt av titankarbid. I denne anordning strekker hver stang 5 seg horisontalt gjennom veggen i boksen 2 og stikker inn i den tilstøtende langsgående ka-nal 4, og idet dens ytre ende er festet til en samleskinne 6 av rent aluminium som er forbundet med den negative pol i tilfør-selskilden for elektrolysestrømmen. Enden på samleskinnen 6 kan være støpt omkring den tilstøtende ende på stangen 5. Along the longitudinal edges of the upper surface of the bottom in the box 2, two shallow channels 4 are formed, in which, at intervals along the length of the cell, current-conducting elements 5 stick in which are rod-shaped and are produced in a manner described above. At least the part of the rods 5 which is immersed in the molten aluminum is composed of a mixture of titanium boride and titanium carbide, the boride being present in the preferred range of from 10-20 percent by weight. The rest of the rods 5 may be composed of the same mixture or, as an alternative, the part of the rods located between the lines 5c may be composed of a mixture of titanium boride and titanium carbide where the amount of titanium boride is progressively reduced to obtain a graded compound as indicated above and the rest of the rods 5 may be composed of titanium carbide. In this arrangement, each rod 5 extends horizontally through the wall of the box 2 and protrudes into the adjacent longitudinal channel 4, and its outer end being attached to a busbar 6 of pure aluminum which is connected to the negative pole in the supply the power source for the electrolytic current. The end of the busbar 6 can be molded around the adjacent end of the rod 5.

Anoden 7 er av kullstoff og er forbundet ved hjelp av passende anordninger (ikke vist) til den positive pol på tilfør-selskilden for elektrolysestrømmen. Samleskinnene 6 er forbundet, slik som ved 6a på venstre side av fig. 1, ti hovedsamle-skinner 8 som strekker seg langs cellens sider. The anode 7 is made of carbon and is connected by means of suitable devices (not shown) to the positive pole of the supply source for the electrolytic current. The busbars 6 are connected, as at 6a on the left side of fig. 1, ten main collector rails 8 which extend along the sides of the cell.

Cellen kan opereres ved hjelp av en av de kjente framgangsmåter. F. eks. kan ano- The cell can be operated using one of the known procedures. For example can ano-

den 7 og boksen 2 opphetes til operasjonstemperatur ved å senke anoden ned på passende kullstoffblokker som er anbrakt på bunnen av boksen og sende elektrisk strøm gjennom dem. Etter at blokkene er blitt fjernet, kan elektrolysen startes ved å hel-le inn smeltet aluminium, slik at det dannes en smelte 9 som dekker stengene 5, hvoretter det tilsettes smeltet flussmiddel 10 inneholdende oppløst aluminiumoksyd the 7 and the box 2 are heated to operating temperature by lowering the anode onto suitable carbon blocks placed on the bottom of the box and passing electric current through them. After the blocks have been removed, the electrolysis can be started by pouring in molten aluminium, so that a melt 9 is formed which covers the rods 5, after which molten flux 10 containing dissolved aluminum oxide is added

og umiddelbart sende den fulle elektrolyse-strøm gjennom cellen. Smeiten utgjør effektivt cellens katode. Når den siste er i full operasjon, holdes hoveddelen av flussmidlet i smeltet tilstand som vist ved 10 og dekkes av et lag 11 av fast eller størknet flussmiddel. and immediately send the full electrolytic current through the cell. The alloy effectively constitutes the cell's cathode. When the latter is in full operation, the bulk of the flux is kept in a molten state as shown at 10 and is covered by a layer 11 of solid or solidified flux.

I det alternative eksempel som er vist i fig. 3, er de strømledende elementer 5 an-bragt vertikalt og stukket gjennom bunnen i kullstoffboksen 2 i cellen. De øvre ender på elementene 5 strekker seg i kort avstand over den indre overflate for kullstoffbunnen i cellen og etablerer effektivt elektrisk forbindelse mellom smeiten 9 av smeltet metall som samler seg på denne bunn og de negative samleskinner 6 som er vist som elektrisk forbundet med en ho-vedsamleskinne 8 som strekker seg under cellen. In the alternative example shown in fig. 3, the current-conducting elements 5 are arranged vertically and inserted through the bottom of the carbon box 2 in the cell. The upper ends of the elements 5 extend a short distance above the inner surface of the carbon bottom of the cell and effectively establish electrical connection between the slag 9 of molten metal which collects on this bottom and the negative busbars 6 which are shown as electrically connected by a ho - wood collection rail 8 that extends under the cell.

Fig. 4 viser hvorledes operasjonen av en ortodoks reduksjonscelle kan forbedres ved å innføre strømledende elementer iføl-ge foreliggende oppfinnelse. Som vanlig er bunnen av boksen 2 sammensatt av blokker av grafitisk materiale hvori det finnes jernstenger 6 som tjener til å forbinde blokkene elektrisk med de negative samleskinner (ikke vist) som er anbrakt utven-dig på cellen. Slike celler lider av den ulempe at det normalt finnes en kontakt med høy elektrisk motstand mellom det smeltede aluminium 9 og boksen 2 på grunn av det faktum at metallet ikke fukter kull-stoffet og at det avsetter seg en dårligle-dende grøt på det siste under operasjonen av cellen. Fig. 4 shows how the operation of an orthodox reduction cell can be improved by introducing current-conducting elements according to the present invention. As usual, the bottom of the box 2 is composed of blocks of graphitic material in which there are iron rods 6 which serve to connect the blocks electrically with the negative busbars (not shown) which are placed externally on the cell. Such cells suffer from the disadvantage that there is normally a contact of high electrical resistance between the molten aluminum 9 and the box 2 due to the fact that the metal does not wet the carbon material and that a poor-conducting slurry is deposited on the latter under the operation of the cell.

For å overvinne denne ulempe er det inn-ført strømledende elementer 5 i form av stenger av sylindrisk eller annen form i hull dannet i blokkene i cellebunnen, idet disse stavelementer har en lengde som er noe større enn dybden av hullene, således at deres øvre ender stikker inn i det smeltede metall 9 og skaffer lavmotstandsbaner for elektrolysestrømmen, som kortslutter slam-laget. Hullene er fortrinsvis formet med ens avstander og strekker seg mot jernstengene 6, men avsluttes kort før disse, således at det vil ibefirine seg en mellomliggende fast del av Kullstoff på blokken som vil hindre en lekkasje av celleinnholdet. Elementene 5 er fortrinsvis bundet i stilling ved hjelp av et tynt lag bek som er omdannet til fast kuldstoffholdig bindemiddel ved cellens operasjonstemperatur. To overcome this disadvantage, current-conducting elements 5 in the form of rods of cylindrical or other shape have been introduced into holes formed in the blocks in the cell bottom, these rod elements having a length that is somewhat greater than the depth of the holes, so that their upper ends sticks into the molten metal 9 and provides low-resistance paths for the electrolysis current, which short-circuits the sludge layer. The holes are preferably shaped with equal distances and extend towards the iron rods 6, but end shortly before these, so that an intermediate solid part of Carbon will appear on the block which will prevent a leakage of the cell contents. The elements 5 are preferably bound in position by means of a thin layer of pitch which is converted into a solid nitrogen-containing binder at the cell's operating temperature.

Fig. 5 viser anvendelsen av oppfinnelsen i forbindelse med en trelags-rensecelle. Et strømledende element 5a, sammensatt av et sinterkompakt framstilt som beskrevet ovenfor, strekker seg horisontalt gjennom isolasjonen (magnesitt) i veggen 12 i cellen, slik at det ved sin indre ende stikker inn i en forsenkning 13 dannet i bunnen av cellen, således at når cellen opere-reres vil den stikke ned i delen 14 av smeltet aluminiumlegering som utgjør bunnla-get. Den ytre ende av elementet 5a er forbundet med en aluminiumsamleskinne 15 (som kan være støpt på denne) og som fører til den positive pol i en kilde for en elektrolysestrøm. Fig. 5 shows the application of the invention in connection with a three-layer cleaning cell. A current-conducting element 5a, composed of a sinter compact produced as described above, extends horizontally through the insulation (magnesite) in the wall 12 of the cell, so that at its inner end it protrudes into a recess 13 formed in the bottom of the cell, so that when the cell is operated, it will stick into the part 14 of molten aluminum alloy which forms the bottom layer. The outer end of the element 5a is connected to an aluminum busbar 15 (which may be cast on this) and which leads to the positive pole of a source for an electrolysis current.

Strømledende elementer 5b som på liknende måte er sammensatt av sintret kompakt utgjør vertikalt anbrakte stenger som ved deres nedre ende er neddyppet i laget 16 av renset aluminium som flyter på laget 17 av smeltet flussmiddel og er ved sine øvre ender forbundet med en negativ samleskinne 18. Disse elementer kan være forbundet med samleskinnen ved slaglod-ning (som ved 19) eller ved at stengene 18 er støpt omkring deres øvre ender. De utsatte deler av elementene 5b blir hensikts-messig beskyttet mot okydasjon og andre uheldige innvirkninger. Conductive elements 5b which are similarly composed of sintered compact form vertically arranged rods which are immersed at their lower end in the layer 16 of purified aluminum floating on the layer 17 of molten flux and are connected at their upper ends to a negative bus bar 18. These elements can be connected to the busbar by impact soldering (as at 19) or by the rods 18 being molded around their upper ends. The exposed parts of the elements 5b are appropriately protected against oxidation and other adverse effects.

Idet det nå henvises til reduksjonscel-len som er vist i fig. 6 og 7, vil det sees at cellen har rektangulær form >både i grunn-riss og i tverrsnitt og omfatter en ytre vegg 21 av tungtsmeltelig isolerende materiale, slik som magnesitt, og en indre vegg eller foring 22 av kullstoff. Vertikale skil-levegger 23 som også er framstilt av kullstoff, er anbrakt for å strekke seg innover fra de langsgående sidevegger i kullstoff-foringen, idet hver skillevegg ved sine ytre flater og bunnflater er i kontakt med de respektive overflater på kullstofforingen 22 men ender kort før den langsgående sen-terlinje for cellen. Den indre flate på hver vegg 23 skråner oppover og utover fra sin nedre ende med forholdsvis bratt skråning og den øvre flate på veggen er anbrakt i et nivå som ligger noe under nivået for den øvre overflate for det smeltede flussmiddel 24, som fyller cellen når denne er i operasjon (se fig. 6). Skilleveggen 23 er anbrakt i en avstand fra hverandre i cellens lengde og er anordnet parvis, idet en vegg for hvert par tjener til å holde den respektive av et par katoder 25 .som kan samarbeide med en anode 26 som holdes mellom dem. Hver katode 25 er sammensatt av en rektangulær plate av sintret kompakt framstilt slik som beskrevet ovenfor. Denne katodeplate hviler med .sin sen-trale del på dens ytre flate mot den indre flate på den tilsvarende skillevegg 23 og dens nedre kant er brakt i kontakt med den respektive sidevegg i kanalen 27, som er dannet langsgående på den indre flate av bunnen i kullstofforingen 22 og har en bredde som strekker seg fra den ene vegg 23 til den andre i et par. Det vil sees at i en anordning som beskrevet finnes det anbrakt med mellomrom langs cellens lengde par av motstående katodeplater 25 anordnet i V-form med deres nedre kanter i en avstand fra hverandre som tilsvarer bred-den på kanalen 27. De øvre kanter på katodeplatene, som vist i -fig. 6, strekker seg Referring now to the reduction cell shown in fig. 6 and 7, it will be seen that the cell has a rectangular shape both in plan view and in cross-section and comprises an outer wall 21 of refractory insulating material, such as magnesite, and an inner wall or lining 22 of carbon material. Vertical partition walls 23, which are also made of carbon material, are placed to extend inwards from the longitudinal side walls of the carbon material liner, each partition wall at its outer surfaces and bottom surfaces being in contact with the respective surfaces of the carbon liner 22 but ending short before the longitudinal center line of the cell. The inner surface of each wall 23 slopes upwards and outwards from its lower end with a relatively steep slope and the upper surface of the wall is located at a level slightly below the level of the upper surface of the molten flux 24, which fills the cell when it is in operation (see fig. 6). The partition wall 23 is placed at a distance from each other in the length of the cell and is arranged in pairs, one wall for each pair serving to hold the respective one of a pair of cathodes 25 which can cooperate with an anode 26 which is held between them. Each cathode 25 is composed of a rectangular plate of sintered compact produced as described above. This cathode plate rests with its central part on its outer surface against the inner surface of the corresponding partition wall 23 and its lower edge is brought into contact with the respective side wall of the channel 27, which is formed longitudinally on the inner surface of the bottom in the carbon lining 22 and has a width that extends from one wall 23 to the other in a pair. It will be seen that in a device as described there are placed at intervals along the length of the cell pairs of opposite cathode plates 25 arranged in a V-shape with their lower edges at a distance from each other corresponding to the width of the channel 27. The upper edges of the cathode plates , as shown in -fig. 6, extends

noe over de øvre flater på skilleveggene 23 somewhat above the upper surfaces of the partitions 23

og avslutter kort før den øvre overflate av and ends shortly before the upper surface of

det smeltede flussmiddel 24. Anoden 26 er konstruert av kullstoff og har rektangulær form i et hvilket som helst horisontalt snitt, mens dens nedre eller operative ende er dannet med kileform, således at dens skrånende rektangulære flater 26a er anbrakt vesentlig parallelt med de indre flater av de respektive katodeplater 25. Anoden 26 holdes av en samleskinne 28 (fig. the molten flux 24. The anode 26 is constructed of carbon material and is rectangular in shape in any horizontal section, while its lower or operative end is formed with a wedge shape, so that its inclined rectangular surfaces 26a are disposed substantially parallel to the inner surfaces of the respective cathode plates 25. The anode 26 is held by a busbar 28 (fig.

6) av jern som også tjener til å forbinde 6) of iron which also serves to connect

anoden med den positive pol på kilden for elektrolysestrømmen. Den øvre del av anoden strekker seg over nivået for det smeltede flussmiddel 24 og gjennom laget 24a av størknet eller fast flussmiddel. Ettersom anoden forbrukes, senkes den ned-over progressivt på vel kjent måte. Anbrin-gelsen av de skrånede flater på anoden medfører således at den ønskede konstan-te interelektrodeavstand alltid vil være sikret. the anode with the positive pole on the source of the electrolysis current. The upper part of the anode extends above the level of the molten flux 24 and through the layer 24a of solidified or solid flux. As the anode is consumed, it is lowered progressively downwards in a well-known manner. The placement of the inclined surfaces on the anode thus means that the desired constant interelectrode distance will always be ensured.

I vinkelen imellom en flate for hver skillevegg 23 og tilstøtende langsgående flater for kullstofforingen 22 i cellen, er det i bunnen av foringen dannet en grunn forsenkning 29 innen hvilken det er anbrakt den indre endedel av en stang 30 som er framstilt av sintret kompakt på samme måte som katodeplatene. Denne stang utgjør en strømledning og strekker seg horisontalt utover gjennom den vertikale vegg i kullstofforingen 22 og forbin-des elektrisk med en aluminiumsamleskin-he 31 hvis indre ende er innført i den isolerende vegg 21. Samleskinnene 31 er forbundet med den negative pol for kilden for elektrolysestrømmen. In the angle between a surface for each partition wall 23 and adjacent longitudinal surfaces for the carbon lining 22 in the cell, a shallow depression 29 is formed at the bottom of the lining within which is placed the inner end part of a rod 30 which is produced from sintered compact on the same manner as the cathode plates. This rod constitutes a current line and extends horizontally outwards through the vertical wall of the carbon lining 22 and is electrically connected to an aluminum busbar 31 whose inner end is inserted into the insulating wall 21. The busbars 31 are connected to the negative pole of the source of the electrolytic current.

Ved preparering av cellen for produk-sjon, kan elektrolysen startes ved hjelp av en eller annen av de i industrien kjente framgangsmåter. When preparing the cell for production, the electrolysis can be started using one or another of the methods known in the industry.

Når cellen er i full drift foreligger hoveddelen av flussmidlet i smeltet tilstand, skjønt der vil dannes en kruste 24a av størknet flussmiddel som danner en bro i gapet mellom kullstofforingen 22 i cellen og de respektive anoder 26 og også strekker seg ned veggene på foringen som antydet i fig. 6. Aluminium avsettes nå på hele den utsatte overflate på katodeplatene 25, og foreligger i smeltet tilstand og flyter ned-over disse overflater ned i badet 32 av smeltet metall som strekker seg over hun-nen for kullstofforingen 22, idet smeiten også fyller kanalen 27. Smeiten utgjør den elektriske forbindelse mellom strømlednin-gene 30 og katodeplatene 25, idet praktisk talt all elektrolysestrøm ledes av aluminium og lite eller intet av kullstoffbunnen. Det smeltede aluminium kan tappes av fra denne smelte ifra tid til annen ettersom det er ønsket. When the cell is in full operation, the main part of the flux is in a molten state, although a crust 24a of solidified flux will form which forms a bridge in the gap between the carbon liner 22 in the cell and the respective anodes 26 and also extends down the walls of the liner as indicated in fig. 6. Aluminum is now deposited on the entire exposed surface of the cathode plates 25, and is in a molten state and flows down over these surfaces into the bath 32 of molten metal which extends over the female for the carbon liner 22, the melt also filling the channel 27 The smelting forms the electrical connection between the current lines 30 and the cathode plates 25, with practically all the electrolytic current being conducted by aluminum and little or nothing by the carbon base. The molten aluminum may be drained from this melt from time to time as desired.

I de strømledende elementer som beskrevet ovenfor under henvisning til tegningen, slik som stengene 5 (eller 5a og 5fo) i figurene 2-5 og katodeplatene 25 og strøm-ledningene 30 i figurene 6 og 7, er minst den del som er neddyppet i det smeltede metall sammensatt av en blanding av titanborid og titankarbid, idet mengdene av titanborid befinner seg i området fra 10—■ 20 vektprosent og fortrinsvis i en størrelses-orden på 10 pst. Det skal forstås at elementene som er beskrevet under henvisning til figurene 3—7 kan ha graderte for- ■ bindelser som beskrevet under henvisning I til fig. 2. In the current-conducting elements as described above with reference to the drawing, such as the rods 5 (or 5a and 5fo) in figures 2-5 and the cathode plates 25 and the current lines 30 in figures 6 and 7, at least the part which is immersed in the molten metal composed of a mixture of titanium boride and titanium carbide, the amounts of titanium boride being in the range from 10 to 20 percent by weight and preferably in the order of 10 percent. It should be understood that the elements described with reference to figures 3— 7 can have graded connections as described under reference I to fig. 2.

Claims

1. Current-conducting element for use in an electrolytic cell for the production of aluminium, which element shall wholly or partially come into contact with molten aluminum during use, characterized in that at least the part of the element which shall come into contact with the molten aluminum mainly or completely is composed of a mixture of titanium carbide and titanium boride where the titanium boride is present in an amount of 5-25 percent by weight.

2. Element according to claim 1, characterized in that the amount of titanium boride present is in the range from 10 to 20 percent by weight.

3. Element according to claim 1, characterized in that titanium boride is present in an amount of the order of 10 percent by weight.

4. Element according to one of the preceding claims, characterized in that the part of the element which is to come into contact with molten aluminum is connected to the rest of the element, which is composed of titanium carbide, by means of a graded connection which is composed of a mixture of titanium carbide and titanium boride and where the amount of titanium boride is progressively reduced in the direction away from the said part.