NO137508B - Elektrodeblokk til bruk i celler for smelteelektrolyse - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en elektrodeblokk til bruk i

celler for smelteelektrolyse og er utstyrt med en forankring for en stromiederstav i et spor i en elektrodeblokk, idet det i mellomrommet mellom stavens og sporets vegger er .innstbpt grått stopejern for forankring av staven.

Karbonbekledningen på bunnen av elektrolyseceller for smelteelektrolyse, ble for flere årtider siden, den gang elektrolyse-cellene ennå var forholdsvis små, fortrinnsvis fremstilt ved stampning av fersk, syntetisk fremstilt karbonmasse,som besto av koksgrus og et forkoksbart bindemiddel og ble anbragt over allerede anordnete strbmlédende jern-katodestaver i cellen.

For cellen ble satt i drift , må"tte den således fremstilte karbonbekledning av cellebunnen innbrennes.

Ved stbrre elektrolyseceller, f.eks. med en strbmfbringskapasitet

på 40.000 A, gikk man deretter over til å fremstille karbonbekledningen av på forhånd innbrente, syntetisk fremstilte karbonblokker. Disse ble for monteringen i elektrolysecellen fast forbundet med katodestavene. Etter monteringen ble mellomrommet mellom de enkelte karbonblokker fylt med en stampemasse av syntetisk fremstilt karbonmasse, hvorpå det fulgte en inn-brenning. For å unngå mellomrom mellom de enkelte, på forhånd innnbrente kullblokker samt mellom rekkene av disse, ble de innbyrdes tilstbtende blokkflater i mange tilfeller sammenklebet.

Feste av jern-katodestavene i de innbrente kullblokker kan skje på forskjellige måter. Tidligere ble katodestavene, hvis tverrsnitt vanligvis var rektangulært, lagt inn i tilsvarende uttagninger eller spor og stampet inn med fersk, syntetisk tilvirket karbonmasse. I den senere tid er imidlertid denne ferske karbonmasse blitt erstattet med innstbpt, grått stbpejern.

Videre er det kjent å utforme et spor med svalehaleformet tverrsnitt i en karbonblokk, og deretter legge inn en stav i sporet og forankre denne ved hjelp av i nn stopning i grått stbpejern.

Som en ulempe ved en sådan forankring av strbmlederstaver i et spor har det vist seg at det ved sammentrekning av stbpegodset og staven under den påfblgende avkjbling, kan oppstå en spalt mellom stbpegodset og veggene i karbonblokkens svalehalespor. Denne spalt kan være tilstrekkelig stor til å tillate en liten forskyvning av den innlagte og omstbpte stav i sporet, hvilket for eksempel kan finne sted ved transport av karbonblokken. Herunder kan nevnte spalt mellom stbpegodset og svalehalesporets vegger i kullblokken i utillatelig grad innsnevres, således at blokken i dette tilfelle ved fornyet oppvarming til for eksempel 700-750°C etter inn-bygningen i elektrolyseovnen kan sprenges av stavens varmeutvidelse.

Foreliggende oppfinnelse har som formål å frembringe en sådan forankring for en strbmlederstav i en karbonblokk at de tidligere kjente, ovenfor angitte ulemper ved sådan forankring kan unngås og en sprengning av karbonblokken ved varmeutvidelse av staven ikke vil være mulig.

Oppfinnelsen gjelder således en elektrodeblokk til bruk i celler for smelteelektrolyse og utstyrt med et spor hvori det er innlagt en strbmlederstav samt en stopejernskappe i mellomrommet mellom staven og sporets vegger.

På denne bakgrunn har elektrodeblokken i henhold til oppfinnelsen som særtrekk at det i hver sidevegg av sporet er anordnet minst en uttagning som tjener til forankring av minst et fremspring på den stopejernskappe som omslutter staven.

Sett i blokkens og stromiederstavens tverrsnitt strekker denne forankring seg hovedsakelig parallelt med blokkens grunnflate.

Forankringen kan videre være utformet slik at den ovre og nedre vegg av nevnte uttagning i elektrodeblokkens spor forlbper innbyrdes parallelt, men det er også mulig å utfore uttagningens ovre og nedre vegg i liten grad divergerende i retning mot staven.

De vedfbyde tegninger viser en utfbrelse av oppfinnelsesgjenstanden i forenklet fremstilling, idet: Fig. 1 viser karbonblokker med en strbmlederstav innlagt og omstbpt i et spor, som er vist i stbpestilling, idet det vender oppover. Fig. 2 viser karbonblokker med innlagt strbmlederstav, og som befinner seg i stilling for innbygning i elektrolysekaret i en ovn for smelteelektrolyse, idet blokkenes spor vender nedover. Fig. 3 viser et snitt gjennom et elektrolysekar tegnet i perspektiv og forsynt med en bekledning av karbonblokker. Fig. 4 viser et snitt gjennom en elektrodeblokk i stbpestilling og som viser plasseringen av en strbmlederstav i et spor og dens forankring i blokken i avkjblt tilstand av staven etter forutgående innstbpning av stbpegods i sporet 2 i blokken 1, og Fig. 5 viser et snitt gjennom en elektrodeblokk i driftstilling, samt stillingen av en strbmlederstav i et spor og dens forankring i elektrodeblokken ved driftstemperatur.

De viste karbonblokker 1 i fig, 1 2 og 3 er oppstilt i et bestemt antall, for eksempel i en rekke på fem, og fast forbundet med en strbmlederstav 3 på en måte som senere vil bli beskrevet, samt deretter for eksempel innfort i et stålkar 17 i en elektrolyse-smelteovn 18, hvori karbonblokkene skal gjore tjeneste som katoder under smelteelektrolysen, idet strbmlederstaven på ikke nærmere angitt måte forbindes med en strbmkilde. Mellom karbonblokkene 1 og stålkaret 17 er det anordnet et skikt av varméfast, varme-isolerende murverk 19.

Som angitt i fig. 4 og 5 oppviser elektrodeblokken 1 et spor 2

for opptagelse av en strbmlederstav 3. De to sidevegger 4, 5 i sporet 2 er hver forsynt med minst en uttagning 6, 7 som fortrinnsvis er plassert midt på sideveggens hbydeutstrekning. Uttagningene 6, 7 strekker seg fortrinnsvis parallelt, med lengderetningen av sporet 2, idet ovre og nedre vegg 8, 9 i uttagningene 6, 7 fortrinnsvis forlbper innbyrdes parallelt, men også kan forlbpe divergerende i retning mot barren 3.

Karbonblokkene 1 anbringes på rekke med den åpne side av det rektangulære spor 2 vendt oppover, for innfbring av strbmlederstaven 3 i samtlige spor 2, se også fig. 1.

For innfbring av stavene 3 i sporet 2 oppvarmes disse til en bestemt temperatur, for eksempel 700°c, og anbringes deretter i sporet 2

i elektrodeblokken 1 i den stilling som er vist i fig. 1 og 4, idet stavenes ytterender opplagres på to ikke viste bukker, som holder stavene 3 i passende hbyde over bunnen av sporene 2 i karbonblokkene 1. På denne måte dannes det mellom.stavene 3 og veggene i sporet 2 en-U-formet spalte, som muliggjbr en innfbring av stopejernsmelte med god gjennomstrbmning. Ved innfbring av stbpe-jernsmelte i den U-formete spalte dannes i sporet og fast forbundet med staven 3 en stopejernskappe 10 med fremspring 13, som under og etter sammentrekningen av stopejernskappen og staven 3 på en sådan måte forankrer disse deler i uttagningene 6, 7 i karbonblokkens spor 2, at stopejernskappen under ingen omstendigheter kan bevege seg utenfor et område som er fastlagt av uttagningene 6, 7.

Etter avkjbling av staven 3 og stopejernskappen 10 opptar disse deler på grunn av sammentrekning mindre plass enn ved innfbringen åv smeiten, slik det vil fremgå av fig. 4. Herunder forblir imidlertid fremspringene 13 på stopejernskappen 10 i inngrep med uttagningene 6, 7 i sporet 2, og opplagres på den nedre vegg 9

i uttagningene,' således at stopejernskappen 10. i fast forbindelse med staven 3 er forankret i karbonblokken 1. Mellom stopejernskappen 10 og veggene i sporet 2 samt sideveggene 12 og de ovre vegger 8

i uttagningene 6, 7 foreligger det således i avkjblt tilstand for stopejernskappen 10 visse spalter 11.

Dimensjonene for uttagningene 6, 7 såvel som deres avstand fra bunnen 14 i sporene 2 bestemmes ved hjelp av forut fastlagte beregninger under hensyntagen til stbpebetingelsene såvel som utvidelsen av elektrodeblokken 1 og stopejernskappen 10 ved midlere driftstemperatur.

I ovnen for smelteelektrolyse, for eksempel av aluminiumoksyd opplost i smeltet kryolitt, belbper elektrolytt-temperaturen seg til omkring 950-960°C, og den midlere driftstemperatur for strbm-lederstavene 3 belbper seg til ca. 750°C. Ved forankring i henhold til oppfinnelsen av en strbmlederstav 3 i et spor 2 med hovedsakelig rektangulært tverrsnitt er det nå ikke lenger mulig for stavene 3 i kald tilstand å forskyve seg til fastkiling mellom sideveggene i sporene 2. Stavene 3 forblir også ved en påfblgende oppvarming i den opprinnelige stilling i sporet 2, således at det selv etter varmeutvidelse ikke er å frykte noen sprengning av elektrodeblokkene 1.

Når veggene 8, 9 i uttagningene 6, 7 i sporet 2 er anordnet divergerende, bor det særskilt påsees at disse bare divergerer i så liten grad at fremspringene 13 på stopejernskappen 10 i kald tilstand og ved en liten forskyvning av staven 3 i side-retning ikke kan fastkiles mellom veggene 8, 9 i uttagningene 6, 7, således at det ved en etterfblgende oppvarming og derav fblgende utvidelse av staven 3 og stopejernskappen 10 sprengning av elektrodeblokken med sikkerhet kan forhindres.

Claims (3)

1. Elektrodeblokk til bruk i celler for smelteelektrolyse og utstyrt med et spor hvori det er innlagt en strbmlederstav samt en stopejernskappe i mellomrommet mellom stavens og sporets vegger, karakterisert ved at det i hver sidevegg (4,5) av sporet (2) er anordnet minst en uttagning (6y7) som tjener til „. forankring av minst et fremspring (13) på den stopejernskappe (10) som omslutter staven (3).

2. Elektrodeblokk som angitt i krav .1, karakterisert ved at ovre og nedre vegg (8,9) i nevnte uttagning (6,7) i elektrodeblokkens spor (2) forlbper innbyrdes parallelt.

3. Elektrodeblokk som angitt i krav 1, karakterisert ved at ovre og nedre vegg (8,9) i nevnte uttagninger (6,7) forlbper i liten grad divergerende i retning mot staven (3).