NO120567B - - Google Patents

Description

Celle for smelteelektrolyse.

Smelteelektrolyse-celler, og spesielt celler for fremstilling av aluminium, ar-beider ved lav spenning, noen ganger av størrelsesordenen 4—4,5 volt. Det er følge-lig av betydning å nedsette så meget som mulig de forskjellige spenningsfall som ikke utnyttes for elektrolysen. I det franske patent nr. 953 361 er det allerede beskrevet fremgangsmåter som gjør det mulig å sikre den elektriske forbindelse mellom kullklossene som danner bunnen i karet for elek-trolysecellen og de metallskinner som be-nyttes for inn- og utføring av strømmen, alt etter om det dreier seg om fremstilling av aluminium ved elektrolyse eller raffine-ring av dette metall. I henhold til de kjente fremgangsmåter er stålskinnene som i al-minnelighet har rektangelformet tverrsnitt lagt inn i spor som er tatt ut i kullklossene ved hjelp av støpejern av god kvalitet, hvorved det er mulig å oppnå et spenningsfall som er så lite som mulig i bunnen av cellen.

Disse fremgangsmåter er meget til-fredsstillende, men teknikkens fremgang fører til at det langs hele omkretsen av cellen anordnes skråninger av størknet kry-olitt som innskrenker overflaten av bunnen av karet til en størrelse som er omtrent lik overflaten av hele anodeanordningen. Dette bidrar til å nedsette betydningen av forskjeller i høyde og av bevegelser i det flytende aluminium i bunnen av cellekaret, og det oppnås meget høye elektrolyseut-bytter som går opp i, og noen ganger over-stiger 90 %.

Da derimot den aktive overflate av

bunnen i karet er nedsatt på grunn av skråningene, øker spenningsfallet og går ofte opp i 0,4 volt. Det er følgelig av stor betydning å nedsette dette spenningsfall uten å endre de nye metoder for driften av elektrolyseceller.

Foreliggende oppfinnelse har gjort det mulig å løse denne oppgave. Den bygger på den omstendighet at den største del av spenningsfallet i cellebunnen skyldes den elektriske motstand i de stålskinner som danner forbindelsen mellom kullklossene og de utvendige ledninger. Oppfinnelsen går følgelig ut på å øke den elektriske ledningsevne for denne forbindelse, noe som kan gjennomføres på mange forskjellige måter.

I en første utførelsesform for oppfinnelsen økes tverrsnittet for strømmen ved på minst en av de vertikale overflater av stålskinnen å sveise på en kobberskinne, alt uten å endre den samlete lengde av skinnene. Kobberskinnen er da delvis ned-dykket i det flytende støpejern i det øye-blikk stålskinnen støpes inn i de spor som er tatt ut i kullklossene. Strømmen kan da gå direkte fra blokkene til kobberet.

I en annen utførelsesform for oppfinnelsen nedsettes lengden av stålskinnene ved en tilsvarende minsking av bredden av den nedre del av cellen. Den stållengde som er sløyfet kan erstattes med alumini-umsledere som har høyere elektrisk ledningsevne. Det kan brukes stålskinner med stort tverrsnitt eller de kan forsterkes med kobberskinne.

I en tredje utførelsesform for oppfinnelsen, endres ikke bredden av den nedre del av cellen, men forbindelsesskinnene føres ut gjennom bunnen av cellen, enten ved å bøyes i rett vinkel akkurat ved den ytre kant av kullklossene, eller ved å gis en passende form.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til vedføyete tegninger. Fig. 1 og 2 viser et snitt gjennom en elektrolysecelle med skinner i en utførel-sesform. Fig. 3 og 4 viser et tilsvarende snitt i en annen utførelsesform. Fig. 5 viser et loddrett tverrsnitt gjennom en skinne i henhold til oppfinnelsen i en tredje utførelsesform.

I alle figurer har samme henvisnings-tall samme betydning: 1 betegner det me-tallhus som omgir cellen, 2 et isolasjons-lag, 3 kullveggene for karet, 4 de kullklos-ser som danner bunnen i cellen og som i sin nedre del har et spor hvori det er støpt inn en stålskinne 5.

Da aluminium med tilsvarende ledningsevne er en billigere leder enn stål, kan lengden av stålskinnene skjæres ned slik som vist i fig. 1 og forlenges med alu-miniumsskinner 10. Det er da nødvendig å nedsette lengden av den nedre del av huset da aluminiumet ikke tåler den tempe-ratur som hersker der, og nødvendigvis må anbringes utenfor huset. Fig. 1 viser denne anordning med stålskinner 5 med stort tverrsnitt, som neden-til raker utenfor det spor som er tatt ut i kullklossene. Fig. 2 viser det samme hus med inn-snevret nedre del, men med stålskinner som ikke går utenfor sporet i kullklossene og forsterket med en påsveiset kobberplate 7 under og på sidene.

Ved hjelp av de anordninger som er vist i fig. 1 og 2 oppnås et spenningsfall på 0,25 v i bunnen av cellen.

I den annen utførelsesform som er vist i fig. 3 og 4 unngås det å snevre inn den nedre del av huset, samtidig som det be-nyttes skinner av stål.. Dette resultat er oppnådd ved å føre endene av skinnene ut gjennom bunnen av cellen.

I fig. 3 er skinnene 5 bøyet om i rett vinkel ved kantene av kullbunnen og lederne 10 av aluminiumet blir da lengere enn i fig. 1 og 2. Under cellen kan det da anordnes ledninger 11 som samler strøm-men fra stålskinnene.

De ombøyete skinner kan være forsterket med et kobberbånd 7. På denne må-ten oppnås et spenningsfall som er litt mindre enn 0,25 v, f. eks. 0,24 v.

I fig. 4 har stålskinnene 5 nøyaktig

samme lengde som summen av kullklossene i bunnen, og strømmen går ut gjennom loddrette stålskinner. Det hele har omtrent form som det greske bokstav %. Denne form kan oppnås enten ved smiing eller ved sveising. Spenningsfallet i bunnen kan lett bli 0,24 v.

Fig. 5 viser i større målestokk et loddrett snitt gjennom en skinne med påsveiset kobberskinne.

Det vil ses at en tykk kobberskinne 7 som er sveiset på en sideflate på stålskinnen 5 er omgitt av istøpnings-støpejernet 8. Kobberskinnen kan være gjennomhullet, f. eks. som vist ved 9, for å sikre en bedre forbindelse mellom støpejern og kobber. Kobberskinnen kan også anordnes på beg-ge sideflater og eventuelt også under stålskinnen slik som vist i fig. 2 og 3. Det er dog å foretrekke å ha kobberskinnen bare på sideflaten eller -flatene, hvor den ligger godt beskyttet ved hjelp av støpejernet 8 mot angrep fra det flytende aluminium.

Det er klart at ved å sveise et større kobbertverrsnitt på stålet kan spenningsfallet i bunnen av cellen nedsettes ennå mere i alle de tre utførelsesformer som er beskrevet ovenfor. Et for lite spenningsfall gjør det imidlertid nødvendig å økevarme-isolasjonen, altså å gjøre hele anlegget større. De tverrsnitt og lengder som er gun-stigst for lederne av stål og kobber og aluminium avhenger av råstoffprisen og kraft-prisen på stedet og kan lett beregnes.

Claims (3)

1. Celle for smelte-elektrolyse, hvor bunnen er sammensatt av kullblokker hvori det er støpt inn horisontale stålskinner karakterisert ved at stålskinnene (5) på en av sine loddrette sideflater har påsveiset kobberskinner (7) og/eller er forkortet og forsynt med forlengelser (10) av andre metaller med bedre ledningsevne enn stål.

2. Celle som angitt i påstand 1 med forkortete stålskinner karakterisert ved at for-lengelsene (10) som er festet til endene av de forkortete skinner, er av aluminium, idet også den nedre del av cellekaret er smalere.

3. Celle som angitt i påstand 1, karakterisert ved at stålskinnene 05) er bøyet nedover, ved eller nær enden av kullklossene, idet lederne (10) som er festet til stålskinnene utenfor cellen, er av aluminium.