NO123318B

NO123318B -

Info

Publication number: NO123318B
Application number: NO4136/68A
Authority: NO
Inventors: L Newman; J Griffin
Original assignee: Kaiser Aluminium Chem Corp
Priority date: 1967-10-19
Filing date: 1968-10-18
Publication date: 1971-10-25
Also published as: US3539461A; GB1243810A; FR1589563A; JPS505128B1; DE1802787A1; CH516645A; BR6803211D0; NL6815045A

Description

Fremgangsmåte til opphevelse av anodeeffekten i en Method for canceling the anode effect in a

elektrolytisk celle til fremstilling av aluminium. electrolytic cell for the production of aluminium.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til opphevelse The present invention relates to a method for cancellation

av anodeeffekten i en elektrolytisk celle til fremstilling av aluminium. of the anode effect in an electrolytic cell for the production of aluminium.

Metallisk aluminium utvinnes av aluminiumholdige forbindelser, såsom aluminiumoksyd (A^O^) ved elektrolyse av et smeltet saltbad eller en elektrolytt. Ved fremstilling av aluminium ved den vanlige elektrolytiske metode som i alminnelighet betegnes som Hall-Heroult-metoden, omfatter den elektrolytiske celle i alminnelighet et stålkar med en karbonfÅring. Bunnen av karbonforingen sammen med et lag elektrolytisk frembrakt smeltet aluminium som samler seg på firingen under drift, Metallic aluminum is extracted from aluminium-containing compounds, such as aluminum oxide (A^O^) by electrolysis of a molten salt bath or an electrolyte. In the production of aluminum by the usual electrolytic method which is generally referred to as the Hall-Heroult method, the electrolytic cell generally comprises a steel vessel with a carbon lining. The bottom of the carbon liner along with a layer of electrolytically generated molten aluminum that collects on the liner during operation,

tjener som katoden. En eller flere karbonelektroder som forbrukes er rettet ned i cellen ovenfra og blir ved sin nedre ende dykket ned i et serves as the cathode. One or more carbon electrodes that are consumed are directed down into the cell from above and are at their lower end immersed in a

lag av smeltet elektrolytt som befinner seg i cellen. Under drift blir elektrolytten eller badet som er en blanding av aluminiumoksyd og kryolitt, fylt i cellen, og en elektrisk strøm føres gjennom cellen fra anoden til katoden via laget av smeltet elektrolytt. Aluminiumoksydet dissosieres av strømmen slik at aluminium avsettes på den flytende aluminiumkatode og oksygen frigis ved karbonanoden, der det-dannes karbonmonoksyd og karbondioksyd. En skorpe av størknet elektrolytt og aluminiumoksyd dannes på overflaten av badet, og dette blir vanligvis dekket méd ytterligere aluminiumoksyd. layer of molten electrolyte located in the cell. During operation, the electrolyte or bath, which is a mixture of alumina and cryolite, is filled in the cell, and an electric current is passed through the cell from the anode to the cathode via the layer of molten electrolyte. The aluminum oxide is dissociated by the current so that aluminum is deposited on the liquid aluminum cathode and oxygen is released at the carbon anode, where carbon monoxide and carbon dioxide are formed. A crust of solidified electrolyte and aluminum oxide forms on the surface of the bath, and this is usually covered with additional aluminum oxide.

Ved den vanlige elektrolytiske fremstillingsmetode benyttes In the usual electrolytic production method is used

det to typer elektrolyttiske celler, nemlig celler der det anvendes ferdig fremstilte elektroder og den type celler som vanligvis betegnes som Søderberg-celler. I begge tilfelle innbefatter reduksjonsprosessen nøyaktig de samme kjemiske reaksjoner, og forskjellen består i elek-trodens oppbygning. I den førstnevnte type celler bakes anodene ferdig før de settes på plass i cellen, mens anoden i Søderberg-cellen bakes på plass, det vil si at den bakes ferdig mens elektrolyttcellen er i drift og til bakingen utnyttes da en del av den varme som frembringes under reduksjonen. Foreliggende oppfinnelse kan anvendes på begge typer celler. there are two types of electrolytic cells, namely cells where ready-made electrodes are used and the type of cells usually referred to as Søderberg cells. In both cases, the reduction process includes exactly the same chemical reactions, and the difference lies in the structure of the electrode. In the first-mentioned type of cells, the anodes are baked before they are put in place in the cell, while the anode in the Søderberg cell is baked in place, that is, it is baked while the electrolyte cell is in operation and part of the heat generated is used for baking during the reduction. The present invention can be applied to both types of cells.

Et typisk elektrolytisk bad for aluminiumfremstilling i vanlige anlegg kan ha denne sammensetning: 1-10 $ aluminiumoksyd, 0-10 fo alu-miniumtrifluorid, jj-12 fo kalsiumfluorid og 8O-9O fo kryolitt. Etterhvert som elektrolysen pågår, forbrukes aluminiumoksyd proporsjonalt med dannelsen av metall. Når aluminiumoksydkonsentrasjonen i elektrolytten avtar, kommer man til et punkt der man støter på det vanskelige fenomen som betegnes som "anodeeffekt". Spenningsfallet over cellen kan f.eks. øke fra rundt 4 volt'til så meget som 40 volt og ennu høyere. Denne effekt mener man skyldes en for lav konsentrasjon av aluminiumoksyd i reduksjonscellens bad eller elektrolytt. Den egentlige konsentrasjon av aluminiumoksyd i elektrolytten som denne effekt opptrer ved synes å avhenge av temperatur, elektrolyttens sammensetning og anodens strøm-tetthet. At anodevirkningen opptrer er et signal om at mer aluminiumoksyd skal tilsettes. Den som passer anlegget gjør dette ved å bryte i stykker den størknede skorpe hvorpå det ligger et tidligere påført lag av aluminiumoksyd. Tilsetningen av aluminiumoksyd såvel som en kraftig omrøring av elektrolytten fører til at anodeeffekten for-svinner, hvoretter elektrolysen fortsetter på normal måte inntil anodeeffekten igjen opptrer. A typical electrolytic bath for aluminum production in ordinary plants may have this composition: 1-10% aluminum oxide, 0-10% aluminum trifluoride, 1%-12% calcium fluoride and 80%-90% cryolite. As the electrolysis progresses, aluminum oxide is consumed in proportion to the formation of metal. When the aluminum oxide concentration in the electrolyte decreases, a point is reached where the difficult phenomenon known as the "anode effect" is encountered. The voltage drop across the cell can e.g. increase from about 4 volts' to as much as 40 volts and even higher. This effect is thought to be due to too low a concentration of aluminum oxide in the reduction cell's bath or electrolyte. The actual concentration of aluminum oxide in the electrolyte at which this effect occurs seems to depend on temperature, the composition of the electrolyte and the current density of the anode. That the anode effect occurs is a signal that more aluminum oxide should be added. The person looking after the plant does this by breaking into pieces the solidified crust on which there is a previously applied layer of aluminum oxide. The addition of aluminum oxide as well as vigorous stirring of the electrolyte causes the anode effect to disappear, after which the electrolysis continues in the normal way until the anode effect reappears.

Anodeeffekten har en rekke uheldige følger slik at en opphevelse av anodeeffekten så hurtig som mulig og gjenopprettelse av normale arbeidsforhold i høyeste grad er ønskelig. Ved normalt forløp av elektrolysen vil bunnflaten av anoden være omgitt av gassbobler som konstant unnviker. De synes å danne seg på anoden og de bryter seg lett løs og unnviker fra elektrolytten. En jevn gassutvikling rundt anoden er et tegn på normal drift. I det øyeblikk da anodeeffekten opptrer synes bunnflaten av elektroden å være helt omgitt av en film av gass. Denne film dekker anodens overflate og fortrenger den smeltede elektrolytt eller badet slik at anoden blir ikke-fuktende. Små lysbuer, dannes mellom elektrolytten og anoden, men helt avbrytelse av strømmen finner ikke sted fordi noe av strømmen føres av lysbuene som kontinuer-lig flytter seg. Lysbuene fører til lokal oppvarmning slik at noe av materialet fordamper og frembringer tilstrekkelig gass til at også de enkelte lysbuer blir nesten avbrutt. Nye lysbuer dannes fordi gass-filmen nær anoden nødvendigvis må være forholdsvis ujevn og momentane kontakter dannes mellom anoden og badet. Denne overoppvarmning fører til et hurtig forbruk av anoden. Et annet meget viktig og uheldig resultat av anodeeffekten er det store uproduktive kraftforbruk. The anode effect has a number of unfortunate consequences so that a cancellation of the anode effect as quickly as possible and the restoration of normal working conditions is highly desirable. In the normal course of the electrolysis, the bottom surface of the anode will be surrounded by gas bubbles that constantly escape. They seem to form on the anode and they easily break off and escape from the electrolyte. A steady gas development around the anode is a sign of normal operation. At the moment when the anode effect occurs, the bottom surface of the electrode appears to be completely surrounded by a film of gas. This film covers the surface of the anode and displaces the molten electrolyte or bath so that the anode becomes non-wetting. Small electric arcs are formed between the electrolyte and the anode, but complete interruption of the current does not take place because some of the current is carried by the arcs which continuously move. The arcs lead to local heating so that some of the material evaporates and produces enough gas that the individual arcs are also almost interrupted. New arcs are formed because the gas film near the anode must necessarily be relatively uneven and momentary contacts are formed between the anode and the bath. This overheating leads to rapid consumption of the anode. Another very important and unfortunate result of the anode effect is the large unproductive power consumption.

Innenfor teknikkens stand er det i tillegg til den manuelle betjening som er nevnt ovenfor, gjort mange forsøk på hurtig å kunne kontrollere eller avslutte anodeeffektene. Noen av disse tidligere kjente forslag har vært ganske høyttravende, noe som viser størrelsen av problemet og de ekstreme fremgangsmåter som fagfolk på det felt det her er tale om, har vært villig til å ta i bruk for å få kontroll med situasjonen. Within the state of the art, in addition to the manual operation mentioned above, many attempts have been made to quickly control or terminate the anode effects. Some of these previously known proposals have been quite far-fetched, which shows the size of the problem and the extreme methods that professionals in the field in question here have been willing to adopt in order to gain control of the situation.

Britisk patent nr. 853*056 beskriver en fremgangsmåte der det anvendes en lydvibrator som skal bringe anodeeffektene. til opphør. Hvorledes denne fremgangsmåte opphever anodeeffekten er ikke. forklart. British patent no. 853*056 describes a method in which a sound vibrator is used to bring about the anode effects. until termination. How this method negates the anode effect is not. explained.

I U.S. patent nr. 2.56O.854 beskrives det en fremgangsmåte for å bringe anodeeff ekten til opphør, der man langsomt svinger ano.dene fra et magert område i elektrolytten til et rikere område (rikere på aluminiumoksyd). Det er klart at dette vil biande aluminiumoksydet i badet mer inngående og derved hjelpe til med å bringe anodeeffekten til opphør. Det tunge og kompliserte utstyr man må ha for å kunne utføre dette In the U.S. patent no. 2,560,854 describes a method for bringing the anode effect to an end, where the anodes are slowly moved from a lean area in the electrolyte to a richer area (richer in aluminum oxide). It is clear that this will bind the aluminum oxide in the bath more thoroughly and thereby help to bring the anode effect to an end. The heavy and complicated equipment you have to have to be able to do this

er imidlertid lett å tenke seg. Det er mulig at svingebevegelsen av anoden gjør det lettere for gassbobler å unnvike fra anodens under-side. En jevnere strømtetthet for cellen sies også å være resultatet av denne i og for seg interessante drift av cellen. is, however, easy to imagine. It is possible that the swinging movement of the anode makes it easier for gas bubbles to escape from the underside of the anode. A more uniform current density for the cell is also said to be the result of this in and of itself interesting operation of the cell.

I U.S. patent nr. 2.930*746 diskuteres den manuelle betjening som er nevnt ovenfor, og det hevdes at andre foranstaltninger kan treffes, herunder omrøring av metallet i aluminiumpotten under anodene så kraftig at man får midlertidige kortslutninger mellom 'anode og aluminium. Dette sies å kjøle gassene og skape forstyrrelser slik at de lettere unnviker. Å senke anodene nærmere ned til den smeltede aluminiummasse benyttes også for å bringe anodeeffekten til opphør. Det foreslås så i dette patent et reguleringssystem som styres av spenning, strøm og temperatur, der anoden heves og senkes etter behov for å holde de nevnte variable faktorer på på forhånd bestemte arbeids-verdier. I henhold til patentet skulle dette oppheve anodeeffektene. In the U.S. patent no. 2,930*746, the manual operation mentioned above is discussed, and it is claimed that other measures can be taken, including stirring the metal in the aluminum pot under the anodes so vigorously that temporary short circuits between the anode and aluminum occur. This is said to cool the gases and create disturbances so that they escape more easily. Lowering the anodes closer to the molten aluminum mass is also used to bring the anode effect to an end. This patent then proposes a regulation system that is controlled by voltage, current and temperature, where the anode is raised and lowered as needed to keep the aforementioned variable factors at predetermined working values. According to the patent, this should negate the anode effects.

Sammenliknet med denne teknikkens stand har man ved foreliggende oppfinnelse kommet frem til en enkel og effektiv fremgangsmåte for hurtig opphevelse av anodeeffektene. Hvis man følger fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen vil man oppnå at mer enn tyOfo av all anodeeffekt hurtig kan bringes til opphør. Fremgangsmåten innebærer bestem-melse av tidspunktet da spenningsfallet over cellen overstiger 150% Compared to the state of the art, the present invention has resulted in a simple and effective method for quickly canceling the anode effects. If one follows the method according to the invention, one will achieve that more than tyOfo of all anode effect can be brought to an end quickly. The procedure involves determining the time when the voltage drop across the cell exceeds 150%

av den normale arbeidsverdi, og når denne verdi er nådd, senkes cellens anode for å redusere avstanden mellom anode og katode i cellen til fra 30-60 % av den normale arbeidsavstand og fortrinsvis ikke mer enn til omtrent 51$* Den aluminiumoksydkonsentrasjon man har til rådighet i badet justeres så fra omtrent 2-6 vekts-#. Anoden løftes så slik at man igjen får den normale avstand mellom anode og katode, og når anoden kommer i løftet stilling er anodeeffekten avsluttet og normale arbeidsforhold gjenopprettet. of the normal working value, and when this value is reached, the anode of the cell is lowered to reduce the distance between anode and cathode in the cell to from 30-60% of the normal working distance and preferably not more than to approximately 51$* The aluminum oxide concentration one has to availability in the bathroom is then adjusted from approximately 2-6 weight #. The anode is then lifted so that the normal distance between anode and cathode is restored, and when the anode is in the lifted position, the anode effect has ended and normal working conditions have been restored.

Den aluminiumoksydkonsentrasjon man har til rådighet i badet eller elektrolytten kan justeres ved at man anbringer en viss mengde aluminiumoksyd på skorpen over elektrolytten i cellen og bryter i stykker skorpen på cellens elektrolytt slik at aluminiumoksydet på skorpen faller ned i elektrolytten. Forskjellige foranstaltninger kan treffes for denne tilsetning av aluminiumoksyd. Aluminiumoksyd kan til-føres elektrolytten før cellens anode senkes, under anodens senkning, etter at anoden er blitt senket eller til og med mens man igjen løfter anoden i cellen. En hensiktsmessig fremgangsmåte er å mate aluminiumoksydet til elektrolytten i små mengder for derved gradvis å innføre aluminiumoksydet i badet slik at man letter oksydets oppløsning og hindrer dannelse av skitt på katoden, og da tilsettes i det minste en av .porsjonene av aluminiumoksyd til elektrolytten etter at cellens anode er senket. Med uttrykket "skitt" menes her en samling av aluminiumoksyd eller andre bestanddeler i badet som kan samle seg mellom karbon-firingen og det smeltede aluminium og derved forstyrre driften av cellen og virke inn på renheten i det metall som fremstilles. The aluminum oxide concentration available in the bath or the electrolyte can be adjusted by placing a certain amount of aluminum oxide on the crust above the electrolyte in the cell and breaking the crust on the cell's electrolyte so that the aluminum oxide on the crust falls into the electrolyte. Various measures can be taken for this addition of aluminum oxide. Alumina can be added to the electrolyte before the anode of the cell is lowered, during the lowering of the anode, after the anode has been lowered or even while the anode is again being raised in the cell. A convenient method is to feed the aluminum oxide to the electrolyte in small quantities, thereby gradually introducing the aluminum oxide into the bath so that the dissolution of the oxide is facilitated and the formation of dirt on the cathode is prevented, and then at least one of the portions of aluminum oxide is added to the electrolyte after the cell's anode is lowered. By the term "dirt" here is meant a collection of aluminum oxide or other components in the bath which can accumulate between the carbon firing and the molten aluminum and thereby disrupt the operation of the cell and affect the purity of the metal being produced.

Et passende anlegg for opphevelse av anodeeffekten i overens-stemmelse med foreliggende oppfinnelse, krever for det første en passende anordning, såsom en volt meter for måling av spenningsfallet over cellen og utstyr for avgivelse av et signal når spenningsfallet over cellen er på mer enn I50 få av normal arbeidsspenning. Dette signal vil så utløse systemet slik at dette trer i virksomhet. A suitable plant for canceling the anode effect in accordance with the present invention requires, firstly, a suitable device, such as a volt meter for measuring the voltage drop across the cell and equipment for giving a signal when the voltage drop across the cell is more than I50 few of normal working voltage. This signal will then trigger the system so that it goes into operation.

Innretninger, såsom en løftemotor for anoden som styres av signalspenningen, senker cellens anode eller anoder for å minske avstanden mellom anode og katode til mellom 30 og 60 f° av den normale arbeidsavstand. Den aluminiumoksydkonsentrasjon man har i cellen justeres ved hjelp av andre innretninger som påvirkes av spenningen til omtrent 2-6 vekts-#. Sluttelig finnes det anordninger for hevning av anoden for å stille denne tilbake til den normale avstand mellom anode og katode. Devices, such as an anode lift motor controlled by the signal voltage, lower the cell's anode or anodes to reduce the distance between anode and cathode to between 30 and 60 f° of the normal working distance. The aluminum oxide concentration in the cell is adjusted by means of other devices which are affected by the voltage to about 2-6 wt-#. Finally, there are devices for raising the anode to set it back to the normal distance between anode and cathode.

En utførelsesform for oppfinnelsen vil nu bli beskrevet som eksempel under henvisning til tegningene der: Fig. 1 er en grafisk fremstilling av den kumulative prosentdel av anodeeffekter som er opphevet sett i forhold til den gjenværende prosent av normal anode-katodeavstand etterat anoden er senket, An embodiment of the invention will now be described by way of example with reference to the drawings in which: Fig. 1 is a graphical representation of the cumulative percentage of anode effects that have been canceled in relation to the remaining percentage of normal anode-cathode distance after the anode has been lowered,

fig. 2 viser et koplingsskjema for et mulig anlegg for opphevelse av anodeeffekt og fig. 2 shows a connection diagram for a possible plant for canceling the anode effect and

fig. 3 viser en tidsstyreanordning med kammer for det anlegg som er vist på fig. 2. fig. 3 shows a timing control device with a chamber for the plant shown in fig. 2.

En rekke forsøk ble utført under utviklingen av foreliggende oppfinnelse. De celler som ble benyttet under forsøkene var vanlige celler for 72000 amp. og omtrent 5 volt. I alle forsøkene ble et volt-meter benyttet for måling av spenningsfallet over'..cellen. Under de første forsøk da spenningsfallet over cellen oversteg omtrent 130 f> av normal arbeidsspenning ble en motor benyttet for å senke anoden slik at man reduserte avstanden mellom anode og katode til omtrent 55 f° av den normale verdi. Mateanordninger ble betjent seks ganger med 10 sek. mellomrom fra begynnelsen av anodeeffekten, slik at det ble matet omtrent 15 kg aluminiumoksyd til cellen, noe som økte konsentrasjonen frå 2 til omtrent 6 vektsprosent med anodene senket i løpet av 19 sek. etter at anodeeffekten oppsto. Et slagbor ble satt i drift etter tilsetningen av aluminiumoksyd for å mate dette oksyd ned i elektrolytten eller badet, idet aluminiumoksydet var blitt anbrakt på skorpen over celleelektrolytten av mateanordningene. Motoren for bevegelse av anoden ble så satt i drift for å heve anoden og bringe avstanden mellom anode og katode tilbake til det normale. Resultatet av dette er vist ved punkt A på fig. 1. I'det neste forsøk ble motoren for bevegelse av anoden satt i drift for å senke cellens anode slik at man reduserte avstanden mellom anode og katode i cellen til ikke mer enn omtrent 60fo av den normale arbeidsavstand. Dette ble gjort i løpet av 15 sek. etter at man fikk signal om at spenningsfallet over cellen hadde over-steget 130 fo av normal arbeidsspenning. Mateanordningene var i drift 12 ganger etter at anodeeffekten begynte, med 10 sek. mellomrom for å anbringe en utmålt mengde aluminiumoksyd (omtrent 30 kg) på skorpen over cellens elektrolytt. Bryteanordningen for skorpen ble så satt i virksomhet etter 6 mateoperasjoner og igjen etter 12 mateoperasjoner for oppbrytning av skorpen på cellens elektrolytt slik at aluminiumoksydet på skorpen kunne falle ned i elektrolytten. Motoren for bevegelse av anoden var i drift 100 sek. etter at anodeefekten begynte, for å heve anodene slik at de fikk tilbake den normale avstand mellom anode og katode. Av 333 anodeef f ekter som ble nedtegnet ble 74 f° roed hell opphevet, som vist ved punkt B på fig. 1. A number of experiments were carried out during the development of the present invention. The cells used during the experiments were ordinary cells for 72,000 amp. and about 5 volts. In all the experiments, a volt meter was used to measure the voltage drop across the cell. During the first trials when the voltage drop across the cell exceeded approximately 130 f> of normal working voltage, a motor was used to lower the anode so as to reduce the distance between anode and cathode to approximately 55 f° of the normal value. Feeders were operated six times with 10 sec. space from the beginning of the anode effect, so that about 15 kg of alumina was fed to the cell, increasing the concentration from 2 to about 6 wt% with the anodes lowered in 19 sec. after the anode effect occurred. An impact drill was put into operation after the addition of alumina to feed this oxide into the electrolyte or bath, the alumina having been placed on the crust above the cell electrolyte by the feeding devices. The anode movement motor was then operated to raise the anode and bring the anode-cathode distance back to normal. The result of this is shown at point A in fig. 1. In the next experiment the motor for moving the anode was put into operation to lower the anode of the cell so as to reduce the distance between anode and cathode in the cell to no more than about 60 feet of the normal working distance. This was done within 15 seconds. after receiving a signal that the voltage drop across the cell had exceeded 130% of the normal working voltage. The feeders were in operation 12 times after the anode effect began, with 10 sec. space to place a measured amount of alumina (about 30 kg) on the crust above the cell's electrolyte. The breaking device for the crust was then put into operation after 6 feeding operations and again after 12 feeding operations to break up the crust on the cell's electrolyte so that the aluminum oxide on the crust could fall into the electrolyte. The motor for moving the anode was in operation for 100 sec. after the anode effect began, to raise the anodes so that they regained the normal distance between anode and cathode. Of 333 anode effects that were recorded, 74 were successfully canceled, as shown at point B in fig. 1.

I den neste rekke forsøk ble reduksjonen av avstanden mellom anode og katode forandret slik at den ikke ble redusert til mer enn omtrent 41 f° av den normale arbeidavstand. Slagboret for oppbrytning av skorpen var i drift én gang etter tre mateoperasjoner. Avstanden mellom anode og katode ble dessuten opprettholdt ved den reduserte verdi i omtrent 155 sek. før anoden ble løftet for derved å gå tilbake til den normale avstand mellom anode og katode. Under disse forsøk og i de følgende forsøk ble anlegget satt i drift når spenningsfallet over cellen oversteg omtrent 150 fø av normal arbeidsverdi. Av 8l nedtegnede anodeeff ekter ble 77 eller omtrent 95 f° med hell opphevet „ Dette er gjengitt ved punkt C på fig. 1. In the next series of experiments, the reduction of the distance between anode and cathode was changed so that it was not reduced to more than about 41 f° of the normal working distance. The percussive drill for breaking up the crust was in operation once after three feeding operations. Furthermore, the distance between anode and cathode was maintained at the reduced value for approximately 155 sec. before the anode was lifted to thereby return to the normal distance between anode and cathode. During these tests and in the following tests, the plant was put into operation when the voltage drop across the cell exceeded approximately 150 feet of normal working value. Of the 81 recorded anode effects, 77 or approximately 95 f° were successfully canceled „ This is reproduced at point C in fig. 1.

I de neste forsøk var avstanden mellom anode og katode innstilt på samme måte som for forsøkene som er antydet ved punkt B på fig. 1. Forskjellene mellom forsøkene B og disse forsøk, forsøkene D, er disse: In the next experiments, the distance between anode and cathode was set in the same way as for the experiments indicated at point B in fig. 1. The differences between trials B and these trials, trials D, are these:

Mateanordningene ble satt i drift 17 ganger for å mate frem The feeders were operated 17 times to feed forward

42,5 kg aluminiumoksyd. Slagboret for oppbrytning av skorpen var i drift fem ganger og avstanden mellom anode og katode ble holdt på den reduserte verdi i 155 sek. Av 90 nedtegnede anodeeffekter ble 84 eller omtrent 93 f° me& hell avsluttet eller opphevet som vist ved punkt B 42.5 kg aluminum oxide. The impact drill for breaking up the crust was operated five times and the distance between anode and cathode was kept at the reduced value for 155 sec. Out of 90 recorded anode effects, 84 or approximately 93 were successfully terminated or canceled as shown at point B

på fig. 1. on fig. 1.

Forsøkene E gjentok detaljene fra forsøkene C bortsett fra at motoren for bevegelse av anoden ble styrt slik at avstanden mellom anode og katode ble redusert til omtrent 51 f° av den normale avstand mellom anode og katode, mens slagboret for oppbrytning av skorpen var i drift fem ganger. Denne fremgangsmåte opphevet med hell over 95 f° av alle anodeeffekter man støtte på, som angitt ved punkt E på Experiments E repeated the details of Experiments C except that the motor for moving the anode was controlled so that the distance between anode and cathode was reduced to about 51 f° of the normal distance between anode and cathode, while the percussive drill for breaking up the crust was in operation five times. This method successfully eliminated over 95 f° of all anode effects relied upon, as indicated by point E on

fig. 1. fig. 1.

I løpet av en ytterligere forsøksperiode for å bestemme den ønskede reduksjon i avstand mellom anode og katode for reproduserbar opphevelse av anodeeffektene ble 97 f° av anodeeffektene avsluttet. During a further trial period to determine the desired reduction in anode-to-cathode distance for reproducible cancellation of the anode effects, 97 f° of the anode effects were terminated.

Den minste reduksjon i avstanden mellom anode og katode som var nød-vendig for at man med hell skulle oppheve en anodeeffekt, var til en avstand på ikke mer enn 8l fo av den normale arbeidsavstand. Største-delen av anodeeffektene ble med hell opphevet når avstanden mellom anode og katode ble redusert til ikke mer enn 4-0 fo av den normale arbeidsavstand,og 99 $ av anodeeffektene ble opphevet når avstanden ble redusert til ikke mer enn omtrent 30 f° av normal arbeidsavstand. Resultatet av disse forsøk er vist på den kurve man ser på fig. 1. The smallest reduction in the distance between anode and cathode which was necessary in order to successfully cancel an anode effect was to a distance of no more than 81 feet of the normal working distance. The greater part of the anode effects were successfully canceled when the distance between anode and cathode was reduced to not more than 4-0 f° of the normal working distance, and 99$ of the anode effects were canceled when the distance was reduced to not more than about 30 f° of normal working distance. The result of these tests is shown on the curve seen in fig. 1.

Koplingsskjemaet for et anlegg til opphevelse av anodeeffekten The connection diagram for a system for canceling the anode effect

og beregnet for utførelse av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, er vist på fig. 2 og 3» der man ser en kamstyrt tidsstyreanordning. Denne anordning vil senke cellens anode for å redusere avstanden mellom anode- og katodecellen til fra 30 til 60 fo av den normale arbeidsavstand og fortrinsvis ikke mer enn til 51 f° av denne avstand. Den konsentrasjon man har av aluminiumoksyd i badet justeres til den ønskede verdi i området fra 2 fo til 6 fo målt i vekt, ved tilførsel av aluminiumoksyd i porsjoner, som i det viste eksempel er 17 2,5 kg porsjoner, and calculated for carrying out the method according to the invention, is shown in fig. 2 and 3" where you can see a cam-controlled time control device. This device will lower the anode of the cell to reduce the distance between the anode and cathode cell to from 30 to 60 feet of the normal working distance and preferably not more than 51 feet of this distance. The concentration of aluminum oxide in the bath is adjusted to the desired value in the range from 2 fo to 6 fo measured by weight, by supplying aluminum oxide in portions, which in the example shown is 17 2.5 kg portions,

der den første porsjon aluminiumoksyd anbringes på skorpen på elektrolytten omtrent samtidig med senkningen av anoden og der den siste porsjon tilsettes når anoden heves. Skorpen på elektrolytten i cellen brytes i stykker av slagboret fem ganger i løpet av den porsjonsvise tilførsel av aluminiumoksyd. Anlegget er beregnet på å tre i virksomhet når spenningsfallet over cellen overstiger I50 fo av normal arbeidsspenning. På dette punkt settes motoren for tidsstyreanordningen igang bg rekkefølgen av de operasjoner som er beskrevet og vist vil så begynne-Denne fremgangsmåte, ved 51 f> av normal avstand mellom anode og katode vil oppheve minst 95 $ av all anodeeffekt smm oppstår i normale reduksjonsceller. where the first portion of aluminum oxide is placed on the crust of the electrolyte at about the same time as the anode is lowered and where the last portion is added when the anode is raised. The crust of the electrolyte in the cell is broken into pieces by the impact drill five times during the portion-wise supply of aluminum oxide. The plant is intended to start operation when the voltage drop across the cell exceeds I50 fo of normal working voltage. At this point the motor for the timing device is started bg the sequence of the operations described and shown will then begin-This method, at 51 f> of normal distance between anode and cathode will cancel at least 95 $ of all anode effect smm occurs in normal reduction cells.

Av den rekke forsøk og av de resultater som er gjengitt vil man se at en betydningsfull faktor når det gjelder å oppheve anodeeffekten ved reduksjon av avstanden mellom anode og katode er at den endelig avstand mellom anode og katode må reduseres tilstrekkelig til at anodé-effekten opphører. Reduksjon av avstanden mellom anode og katode til ikke mer enn omtrent 51 $ av den normale arbeidsavstand har vist seg å være tilfredsstillende for 95 $ av tilfellene. Den minste reduksjon i avstanden mellom anode og katode som gir en brukbar pålitelighet, From the series of experiments and from the results that have been reproduced, it will be seen that a significant factor when it comes to canceling the anode effect by reducing the distance between anode and cathode is that the final distance between anode and cathode must be reduced sufficiently for the anode effect to cease . Reduction of the anode-cathode distance to no more than about 51% of the normal working distance has been found to be satisfactory in 95% of the cases. The smallest reduction in the distance between anode and cathode that gives a usable reliability,

det vil si 95 $» foretrekkes for at man derved skal kunne redusere forstyrrelsene i elektrolyttbadets nivå. Tilsetningen av aluminiumoksyd til badet som en del av arbeidet med å bringe anodeeffekten til opphør vil også hjelpe til med å oppheve anodeeffekten. Det tilsatte aluminiumoksyd, hvis det løses opp i badet, gjør det også lettere for cellen å gå tilbake til norunal elektrolyse. Mengden av aluminiumoksyd som tilsettes badet bør ikke være mer enn det badet kan løse opp, idet man derved hindrer dannelse av skitt på katoden. Anlegget til opphevelse av anodeeffekt og fremgangsmåten som her er beskrevet, innebærer tilsetning av så meget aluminiumoksyd at man hindrer nye anodeeffekter i å oppstå umiddelbart. Denne forbedrede kontroll med tilsetningen av aluminiumoksyd vil hjelpe til med å holde katoden fri for skitt. At katoden holdes fri for skitt resulterer i en høyere virkningsgrad. that is, $95" is preferred in order to reduce disturbances in the level of the electrolyte bath. The addition of alumina to the bath as part of the work to end the anode effect will also help to cancel the anode effect. The added alumina, if dissolved in the bath, also makes it easier for the cell to return to norunal electrolysis. The amount of aluminum oxide added to the bath should not be more than what the bath can dissolve, thereby preventing the formation of dirt on the cathode. The facility for canceling the anode effect and the method described here involves the addition of so much aluminum oxide that new anode effects are prevented from occurring immediately. This improved control with the addition of alumina will help keep the cathode free of dirt. Keeping the cathode free of dirt results in a higher efficiency.

Skorpen over badet i en celle der anodeeffekten oppstår, vil kunne holdes så godt som intakt hvis anodeeffekten hurtig bringes under kontroll og hvis man ikke foretar for store justeringer av anoden. The crust above the bath in a cell where the anode effect occurs can be kept as good as intact if the anode effect is quickly brought under control and if one does not make too large adjustments to the anode.

Med omgående opphevelse av anodeeffekten vil varmebalansen langs hele rekken av reduksjonsceller holdes stabil og man trenger mindre ettersyn for at cellene skal kunne arbeide tilfredsstillende. Størrelsen av den midlere linjebelastning øker også når anodeeffektene hurtig og effek-tivt kan oppheves. Tabell I viser den vinning man oppnår i den midlere linjebelastning med anlegg og fremgangsmåter som beskrevet ovenfor, With the immediate cancellation of the anode effect, the heat balance along the entire line of reduction cells will be kept stable and less maintenance will be needed for the cells to work satisfactorily. The magnitude of the average line load also increases when the anode effects can be quickly and effectively canceled out. Table I shows the gain achieved in the average line load with facilities and methods as described above,

til opphevelse av anodeeffekter. Man vil se at hurtig opphevelse av anodeeffekten øker verdien på den midlere linjebelastning uten økning i den tilførte energi. Den økede strømstyrke fører til eh øket produk-sjon i reduksjonscellen uten ekstra omkostninger. to cancel anode effects. It will be seen that rapid cancellation of the anode effect increases the value of the average line load without an increase in the supplied energy. The increased amperage leads to increased production in the reduction cell at no extra cost.

Økning i gjennomsnitlig linjébelastnin';g med anlegg for opphevelse av anodeeffekten. Increase in average line load with facilities for canceling the anode effect.

Drift uten opphevelse åv anodeeffekten Operation without cancellation of the anode effect

Drift med opphevelse av anodeeffekt Operation with cancellation of anode effect

Økningen i den gjennomsnitlige strømstyrke på ^7^ ampere som tabellen viser, får man uten økning i omkostninger for krafttil-førsel og med en reduksjon i det arbeid som utføres i cellerommet. Denne forbedring i gjennomsnitlig linjebelastning er mulig på grunn The increase in the average amperage of ^7^ amperes that the table shows is obtained without an increase in costs for power supply and with a reduction in the work carried out in the cell space. This improvement in average line load is possible due to

av den hurtige og effektive opphevelse av anodeeffektene. of the rapid and effective cancellation of the anode effects.

Denne opphevelse av anodeeffekter sparer personalet for de harde fysiske påkjenninger dette personale normalt utsettes for. Når man således reduserer kravene til fysisk utfoldelse kan kravet til arbeidskraft også nedsettes når det gjelder driften av en rekke celler. Det arbeid som skal utføres kan foregå uten uventede avbrytelser for This cancellation of anode effects saves the staff from the harsh physical stresses that these staff are normally exposed to. When one thus reduces the requirements for physical development, the requirement for labor can also be reduced when it comes to the operation of a number of cells. The work to be carried out can take place without unexpected interruptions

å oppheve anodeeffekter. Mindre enn en anodeeffekt av tyve vil kreve manuelt arbeid, og bare noen få av de manuelt opphevede anodeeffekter krever mer enn en liten raking som forklart ovenfor under henvisning til teknikkens stand. Personalet vil være i stand til å utføre andre plikter uten å avbryte disse for å oppheve en anodeeffekt. to negate anode effects. Less than one anode effect in twenty will require manual work, and only a few of the manually canceled anode effects require more than a little raking as explained above with reference to the state of the art. Staff will be able to perform other duties without interrupting these to negate an anode effect.

Claims

1. Method for canceling the anode effect in an electrolytic cell for the production of aluminum by reducing the anode/cathode distance and by adjusting the concentration of aluminum oxide in the bath in the cell, characterized in that the anode of the cell is lowered to reduce the anode/cathode distance from 30-6055 of normal working distance when the voltage drop across the cell rises above 155? of the normal working value, being the concentration present

of alumina in the bath is adjusted by adding alumina to the electrolyte from about 2% to 6% by weight, after which the anode is raised to the normal anode/cathode distance.

2. Method as stated in claim 1, characterized in that the aluminum oxide is added in portions and that at least one of the portions is added to the electrolyte before the cell's anode is lowered and at least one of the portions of aluminum oxide is added to the electrolyte after the cell's anode is lowered. 3- Method as stated in claim 1, characterized in that the anode of the cell is lowered to reduce the distance between anode and cathode in the cell to no more than 5155 of the normal working distance.