NO155352B - Anordning ved elektrolytisk aluminiumoksidreduksjonscelle. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en anordning ved elektrolytisk alu-miniuraoksidreduksjonscelle, dvs. en celle til fremstilling av aluminium ved elektrolyse av aluminiumoksid oppløst i et kryolitt-smeltebad.

I begynnelsen av 1950-årene ble RHM-materialer (ildfaste hardmetallmaterialer, f.eks. ildfaste karbider og borider av overgangselementene, titan og zirkonium) for første gang anvendt til katodekonstruksjoner i aluminiumreduksjonsceller. Borider og blandinger av karbider og borider av titan og zirkonium ble funnet egnet til disse konstruksjoner, og forskjellige katodekonstruksjoner er vist i GB-PS 784 695,

784 696, 802 471 og 802 905, og i US-PS 3 028 324. Denne utvikling av RHM-katoden er beskrevet av CE. Ransley og utgitt under tittelen "The Application of the Refractory Carbides and Borides to Aluminum Reduction Cells", Extractive Metallurgy

of Aluminum, Vol. 2, Interscience Publishers, New York,

(1963), p. 487. RHM-materialer i ren form er meget motstandsdyktige overfor det smeltede aluminium og kryolitt som foreligger i en aluminiumreduksjonscelle, og har dessuten generelt høyere elektriske ledningsevner enn de vanlige karbonprodukter som tidligere ble brukt i reduksjonsceller. Dessuten kan RHM og særlig TiB2 lett fuktes av smeltet aluminium, mens dette ikke er tilfelle for karbonproduktene.

Skjønt den tidlige bruk av RHM i aluminiumreduksjonsceller som idé betraktet representerte en betydelig forbed-ring, var anvendelsen beheftet med praktiske problemer, og som et resultat av dette har ikke utviklingen av RHM-katoder hatt noen særlig industriell suksess.

Et viktig problem som man støtte på under arbeidet på dette område var de skadelige virkninger av oksid i de RHM-profiler som ble anvendt i reduksjonscellen. I alminnelighet ble RHM-profilene formet fra RHM-pulver enten ved varmpressing eller ved kald-pressing og sintring. Overflatene av RHM-par-tiklene ble imidlertid til en viss grad oksidert, noe som førte til en høy konsentrasjon av oksid ved de interpartiku-lære grenser eller korngrensene, når pulveret ble presset til forskjellige profiler. Det interkrystallinske oksid kunne lett bli angrepet av smeltet aluminium, slik at RHM-partik-lene eller kornene lett kunne komme ut av stilling etter angrep av smeltet aluminium ved korngrensene, noe som førte til hurtig nedbrytning av den beskyttende RHM-katodeoverflate. Under det tidlige arbeid med utvikling av RHM-katodematerialer var det velkjent at oksidinnholdet av RHM-profilene måtte holdes så lavt som mulig for unngåelse av interkrystallinsk angrep av smeltet aluminium. Teknikken for fremstilling av RHM-gjenstander var imidlertid på den tid ikke kommet til-strekkelig langt til at der kunne produseres meget rene RHM-produkter som kunne motstå angrep av smeltet aluminium over et tidsrom av noen betydning. Teoretisk vil RHM uten noe oksidinnhold være best, men et slikt materiale er umulig å oppnå i en industriell prosess. I den senere tid har det lykkes flere produsenter å fremstille TiB2~profiler av rimelig stør-relse med oksidinnhold på mindre enn 0,05 vektprosent, noe som gjør TiB2-profilene meget motstandsdyktige mot angrep av smeltet aluminium, selv ved korngrensene hvor oksidet er tilbøyelig til å bli konsentrert.

Fordi RHM-materialene har høy elastisitetsmodul og lavt Poissontall, er de nokså sprø og utsatt for varmesjokk. Som

en generell regel bør ikke RHM-profiler underkastes en tempe-raturforskjell på mer enn 200°C for at man skal unngå varme-sprekking. De er mer motstandsdyktige overfor oppvarming enn nedkj øling.

En særlig attraktiv utførelse av en aluminiumreduksjonscelle som anvender RHM-katodeflater, er vist i US-PS

3 400 061, hvor RHM-katodeflåtene er gitt en skrånende utform-ing slik at der bare dannes et tynt lag av smeltet aluminium som fukter RHM-overflaten. Det smeltede aluminium som dannes elektrolytisk under driften av cellen, renner ned fra den skrånende flate og ned i det traug eller den renne som er anordnet midt i cellen. Det smeltede aluminium i trauget er ikke en del av den elektrolytiske krets og kan fjernes etter behov. Bare det tynne lag av smeltet aluminium som fukter RHM-katodeflaten, tar del i overføringen av strøm og tillater elektrolyse ved en liten interpolar avstand eller anode/- katode-avstand (ACD) som reduserer det energitap som skyldes motstanden i elektrolytten. Betydelige besparelser i energi (inntil ca. 25%) kan realiseres ved lav ACD, f.eks. 1,25 cm, i forhold til vanlige reduksjonsceller. I RHM-katodekonstruksjoner hvor RHM-materialet bæres på et karbonholdig underlag, er der imidlertid et betydelig problem, idet der er en meget stor forskjell i varmeutvidelse mellom RHM-profiler og det bærende, strømførende, karbonholdige underlag. Den store forskjell i — 6 — 6 varmeutvidelseskoeffisienter (f.eks. ca. 2.10 resp. 8.10 m/m.K) gjorde det umulig å danne en binding som var effektiv både ved installasjon av RHM-profilene ved værelsetemperatur og ved driftstemperaturen av aluminiumreduksjonscellen (f.eks. ca. 975°C). En eventuell binding som var dannet ved værelsetemperatur når platen eller flisene av RHM ble installert, ville stort sett bli ødelagt av varmeutvidelsen under oppvarming til driftstemperaturen.

Patentlitteraturen og den øvrige tekniske litteratur

er full av henvisninger til forsøk på å løse de forskjellige problemer ved bruken av TiB2 og andre RHM-materialer i det utsatte miljø som hersker i en aluminiumreduksjonscelle. I US-PS 3 400 061 er anvendelsen av en blanding av TiB2 og andre ildfaste hardmetallmaterialer sammen med små mengder av karbon for å redusere den relativt store varmeutvidelse av RHM-materialene beskrevet. Slike sammensatte materialer hadde imidlertid ikke den levetid som var nødvendig for industriell anvendelse, pga. sin tilbøyelighet til å bli angrepet av elektro-lysebadet. I publikasjoner som US-PS 2 915 442, 3 081 254, 3 151 053, 3 161 579 og 3 257 307 er der beskrevet katode-stenger av RHM i forskjellige stillinger. Men RHM-katodesteng-ene kunne i alminnelighet ikke motstå den termiske forvrid-ning som ledsaget slike konstruksjoner, og det var ikke til å unngå at de sprakk som følge av sprøheten av RHM-materialet.

En nylig utviklet RHM-katodekonstruksjon er angitt i US-PS 4 071 420, hvor en rad av RHM-deler eller -profiler, f.eks. plater, stenger, hule sylindre og lignende, med sin ene ende festes eller innleires i den karbonholdige bunn av cellen, mens den annen ende rager inn i kryolittbadet, idet delene er anordnet, fortrinnsvis i et regelmessig mønster, under det anodiske overflateareal av karbonanoden. Imidlertid er disse arrangementer også beheftet med vanskeligheter pga. RHM-materialenes sprøhet, som fører til en kort levetid for katodeelementene i cellen, noe som gjør det nødvendig med for tidlig stans av cellen for reparasjoner. Dette forårsaker et alvorlig avbrudd i cellens produktivitet.

I en offentliggjort britisk patentsøknad nr. 2 024 864 (16. januar 1980) er der beskrevet et fuktbart katodeelement som er utskiftbart, og som er laget av titankarbid, titandiborid eller pyrolytisk grafitt. Skjønt dette katodeelement kan skiftes ut under drift av cellen, har under-elementene av RHM-materialet innviklede fasonger med skarpe kanter og hjørner og krever sammenføyning ved skruer og lignende. En slik foreslått konstruksjon ville være utsatt for oppsprek-king under påkjenningene av miljøet i en elektrolysecelle.

Det har lenge vært kjent at det viktigste energitap

i Hall-Heroult-cellen skyldes motstandstapet av elektrolytten i den interpolare åpning eller anode/katode-avstanden (ACD). Ved typiske strømtettheter er dette tap ca. 0,4 V/cm, hvilket er 20-25% av den samlede cellespenning. Store anstrengelser er derfor blitt gjort for å redusere ACD til et minimum, men vanlige industrielle celler må drives med en åpning på minst 3,75 cm. Dette krav skyldes den meget sterke omvendte sammenheng mellom strømvirkningsgraden og ACD. Dessuten blir spen-ningen ustabil dersom ACD reduseres i retning av 2,5 cm. Disse virkninger er direkte eller indirekte resultatet av overflate-variasjoner av det smeltede aluminiumlag, som i den vanlige celle er katoden i cellen. Metallbevegelsen kan tilskrives elektromagnetiske og hydrodynamiske krefter. De sistnevnte dannes av anodegassene som stiger opp av den interpolare åpning.

De forsøk som er gjort tidligere på å anvende RHM-materialer som katodemateriale for aluminiumreduksjonsceller,

har alle lidd av praktiske mangler som har hindret industriell anvendelse i Hall-Heroult-celler, f.eks. manglende oppnåelse av lang økonomisk levetid, katastrofal svikt av underlaget når en lokal RHM-svikt inntrådte, eller manglende dimensjons-stabilitet av RHM-konstruksjonen, slik at avstandsforholdet mellom elektrodene, ACD, ikke kunne opprettholdes. Bruken

av RHM-katoder, f .eks. titandiborid, styres av den økonomiske balanse mellom de kostnadsbesparelser som oppnås i form av redusert kraftforbruk, og de høye materialomkostninger sammen med de tilhørende kapitalinvesteringer. De allerede store kapitalinvesteringer i aluminiumreduksjonssmelteverk går i favør av å utstyre cellene med TiB2~katoder istedenfor utskift-ing med en ny cellekonstruksjon.

Det er følgelig en hensikt med oppfinnelsen å skaffe

en forbedret RHM-konstruksjon for en elektrolysecelle til reduksjon av aluminiumoksid, som i betraktning av de struktur-elle svakheter av RHM-materialer i et aluminiumelektrolyse-miljø tillater utskiftning av RHM-katodeelementer uten stans av aluminiumelektrolysecellen. En "varm utskiftning" av RHM-katodeelementet kan med andre ord lett utføres. Videre skaffer oppfinnelsen en RHM-katodekonstruksjon i form av moduler som lett kan installeres i eksisterende elektrolyseceller, og som er bedre egnet til å motstå forvarming, transport til en aluminiumelektrolysecelle i drift og installasjon og drift i denne, idet konstruksjonen har den fordel at den er konstru-ert for å overvinne de konstruktive svakheter av RHM-materialet. Nærmere bestemt går oppfinnelsen ut på en anordning som angitt i kravene.

Oppfinnelsen vil forstås bedre og dens fordeler vil fremgå tydeligere fra den etterfølgende detaljerte beskrivelse i sammenheng med tegningen. Fig. 1 er et tverrsnitt gjennom en vanlig elektrolysecelle med for-bakte anoder til reduksjon av aluminiumoksid. Fig. 2 er et lignende snitt med de utskiftbare katodemoduler ifølge oppfinnelsen vist skjematisk. Fig. 3 er et utsnitt av et perspektivriss, delvis i snitt, av en katodemodul ifølge oppfinnelsen hvor der anvendes plater av RHM-materiale. Fig. 4 er et utsnitt av et perspektivriss av en annen utførelsesform for oppfinnelsen av en katodemodul som anvender stenger av RHM-materiale. Fig. 5 er et utsnitt av et perspektivriss av en ytter-ligere utførelsesform for oppfinnelsen av en katodemodul som anvender små biter av RHM-materiale beskrevet som et grunt pakket skikt. Fig. 6 er et perspektivriss av enda en utførelsesform for oppfinnelsen hvor der anvendes en katodemodul av sylindre av RHM-materiale. Fig. 7 er et perspektivriss av enda en utførelsesform for oppfinnelsen hvor der anvendes en katodemodul av en rekke RHM-elementer av en form som tillater at RHM-elementene låses fast til underlagsmaterialet.

Fig. 8 er et perspektivriss av et RHM-element av den

på fig. 7 viste utførelsesform.

Fig. 9 er et utsnitt av et perspektivriss av en ytter-ligere utførelsesform for oppfinnelsen som anvender plater av RHM-materiale.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere under henvisning til tegningen, hvis formål bare er å illustrere og ikke begrense oppfinnelsen, og hvor tilsvarende elementer er gitt samme henvisningsbetegnelse. På fig. 1 er der vist en vanlig aluminiumreduksjonscelle med for-bakte elektroder. Reduksjonscellen 10 består av en mantel av stål 12 med et lag 14 av egnet isolasjonsmateriale, f.eks. aluminiumoksid, anordnet langs bunnen og et karbonholdig bunnlag 16 over isolasjons-laget 14, idet det karbonholdige lag 16 er dannet enten av et monolittisk lag av stampet karbonpasta som er innbakt på plass, eller av for-bakte karbonblokker. Sidevegger 18 i cellen 10 består vanligvis av stampet karbonpasta, men andre materialer såsom blokker av silisiumkarbid kan anvendes. Det karbonholdige bunnlag 16 og sideveggene 18 avgrenser et hulrom 19 som er innrettet til å inneholde en smeltet aluminiummasse eller sump 24 og en smeltet masse av elektrolytt eller et bad 26 bestående stort sett av kryolitt med oppløst aluminiumoksid. Under drift blir der dannet en skorpe 28 av stivnet elektrolytt og aluminiumoksid over elektrolyttlaget 26. Aluminiumoksid tilføres cellen av et egnet organ (ikke vist) etter en bestemt tidsplan. Aluminiumoksidet slippes ned på det stiv-nede skorpelag 28, og skorpen brytes fra tid til annen opp av et egnet organ (ikke vist) for å tillate aluminiumoksidet å strømme inn i badet 26 for å etterfylle dette. Strømsamle-skinner 30 av stål er innleiret i karbonbunnen 16 og er ved sine ender som rager ut gjennom cellen 10, elektrisk forbundet med ikke viste katodesamleskinner via egnede organer. Cellen 10 består videre av en rekke karbonanoder 2 0 som holdes oppe inne i elektrolytten 26 av stålstumper 22 som er forbundet mekanisk og elektrisk med en elektrisk kraftkilde ved egnede vanlige organer, f.eks. anodestaver (ikke vist) som i sin tur er forbundet med anodesamleelementer (ikke vist).

Fig. 2 viser cellen 10 på fig. 1 etter at den er blitt utstyrt for mottagelse av utskiftbare katodemoduler 4 0 som er vist skjematisk. Modulen 40 hviler på bunnen av det karbonholdige lag 16 med sin underside og rager opp gjennom metallaget 24, slik at det øvre parti av modulen 40 rager inn i elektrolytten 26. Modulene 40 kan lett installeres og fjernes fra cellen 10 uten at cellens drift forstyrres i særlig grad. En modul kan installeres i cellen ved en "varm utskiftning", dvs. uten at cellen tas ut av drift.

Den foreliggende oppfinnelse slik den er beskrevet i utførelsesformene på fig. 3-9, overvinner de mangler som heftet ved de tidligere kjente RHM-katoder til elektrolyse av aluminium. Idéen er å anvende en katodemodul med en elektrisk ledende overside som består av en rekke RHM-elementer og har tilnærmet samme dimensjoner som undersiden av anoden, idet overflaten av RHM-elementene er anordnet innenfor projeksjonen av anodens underside. Undersiden av for tiden anvendte for-bakte anoder vil variere fra ca. 38 x 58 cm til ca. 89 x 152 cm. Modulens overside er stort sett dekket av RHM-materiale, f.eks. titandiborid, og oversiden må ha en elektrisk vei til det smeltede metallag, f.eks. 24 på fig. 2. Dette kan oppnås ved at i det minste et parti av sidene av modulene dekkes med titandiborid som står i berøring med oversiden av katodemodulen, som vist på fig. 7, eller ved bruk av titandiborid-plugger, som vist på fig. 3-6. Det frie rom som omgir modulene (vist som det smeltede metallag 24 på fig. 2), tjener som opp-samlingsrom for det metall som renner ned fra katodeflåtene. Graden av tildekning av modulsidene (fig. 7) med titandiborid eller lengdene av titandiborid-pluggene på fig. 3-6 bestemmes av det høyeste resp. laveste metallnivå som fås ved tapping av cellen under driften av denne.

De utskiftbare katodemoduler 40 ifølge oppfinnelsen

har en rekke viktige fordeler sammenlignet med tidligere for-søk på å anvende RHM-materialer som katodematerialer i alu-miniumreduks jonsceller , f.eks.: 1. Mengden av RHM-materiale (TiB2) reduseres til et minimum. 2. Der kreves bare liten modifikasjon av den eksisterende katodekonstruksjon eller materialer. 3. Vilkårlig svikt av én modul vil ikke bevirke svikt i en annen, og bare et lite tap av celleytelse vil finne sted. 4. De nåværende tappe-fremgangsmåter kan fortsatt anvendes . 5. På forhånd oppbygde og inspiserte moduler kan installeres av bare delvis faglært arbeidskraft.

6. Oppstartingsprosessen blir meget lettere.

7. Der er oppnådd stor fleksibilitet med hensyn til veien av katodestrømmen. 8. Titandiborid-deler utsettes for et minimum av opera-sjoner i forbindelse med betjening av cellene. 9. Det er mulig å foreta "varm utskiftning" av en hava-rert modul. 10. Moduler kan berges fra en celle som svikter tidlig. Fig. 3-9 viser fordelaktige utførelsesformer av katode-modulkonstruksjoner 40 ifølge oppfinnelsen. På grunn av de høye omkostninger av RHM-materiale er en minimal katodekostnad pr. enhet av metall som produseres, et avgjørende hensyn ved konstruksjonen av en katodemodul. Kostnadene pr. enhet bestemmes av materialkostnader, kostnader ved fremstilling av pro-filen, montasjekostnader og forventet levetid. Når disse be-traktninger kobles sammen med bruddbetraktninger ved utform-ingen av sprø materialer, bør katodemodulene ha følgende trekk: 1. TiB2 bør reduseres til et minimum for hver enhet av anodeareal. 2. Katodemodulene skal ikke være festet til katodebunnen. 3. Katodemodulen må ha større tetthet enn aluminium, dvs. vekten av modulen må være slik at modulen ikke flyter i aluminium.

4. Profilene av RHM-materialet (TiB,,) må være enkle,

og profiler, særlig plater, bør være i en "fri tilstand" ("free body" state), dvs. frie for ytre krefter eller stiv fastspenning. 5. Mengden av andre materialer som anvendes i katodemodulen, bør reduseres til et minimum.

6. Et lavt katodetap kan lett oppnås.

Fig. 3 viser en modul 40 bestående av TiB.,-plater 42

som bæres i en "fri tilstand" av bæreelementer 44 av egnet materiale, f.eks. silisiumkarbid (SiC). TiB2~plater kan frem-stilles ved kaldpressing og sintring, og typiske plater er 0,6 cm tykke med horisontale mål på 10 x 10 cm, 15 x 15 cm eller 10 x 15 cm. Bæreelementene 44 som hviler på bunnen av cellen, vil kunne være av TiB2 eller grafitt, som er materialer som leder elektrisitet, eller av et sammensatt materiale som omfatter en blanding av titandiborid og minst én av forbindelsene bornitrid og aluminiumnitrid, men kostnadene for modulen ville da bli altfor store. For å lede den elektriske strøm mellom platene 42 og aluminiummetallaget er der skaffet plugger 46 av et elektrisk ledende materiale, f.eks. TiB2. Bæreelementene 44 er forbundet med sideveggelementer 49 som kan være av SiC, for dannelse av et rammeverk som understøtter og holder på plass TiB2~platene 42. Fig. 4 viser en katodemodul 40 hvor titandiborid-stenger anvendes som katodemateriale. TiB2~stengene, som på tegningen er gitt betegnelsen 52, kan ha en diameter på 1,25 cm og en lengde på 7,5 cm, 15 cm eller lengre. Skjønt stengene er vist med rundt tverrsnitt, kan de også være kvadratiske eller rek-tangulære i tverrsnitt. Stengene 52 bæres frittliggende i et brettelement 58 av SiC som har sidevegger 59 til å holde stengene på plass. Brettelementet 58 bæres av bæreelementer 54 av SiC-materiale som hviler på bunnen av cellen. TiB2~plugger 56 som er forbundet med brettet 58 og står i elektrisk kontakt med TiB2~stengene, danner en elektrisk strømvei fra stengene 54 til aluminiummetallaget.

Fig. 5 viser en katodemodul 40 som er meget lik den

som er vist på fig. 4, men med den forskjell at der anvendes biter av TiB2 i stedet for TiB2~stenger. Fra et bruddmekanisk

synspunkt vil sviktsannsynligheten for slike små stykker tilsi at de varer lengre. Et pakket skikt påvirkes ikke av svikt av de enkelte biter. TiB^-bitene er betegnet med 62 og bæres frittliggende i et brettelement 68 av SiC med sidevegger 69 til å holde TiB2~bitene 62 på plass. Brettelementet 68 bæres av bæreelementer 64 av SiC-materiale som hviler på bunnen av cellen. TiB2~plugger 66 rager gjennom brettet 68 og danner en elektrisk strømvei fra TiB2~stykkene til laget av smeltet aluminium.

Fig. 6 viser en katodemodul 40 som anvender TiB2~elementer 72 som er enten faste sylindre eller hule sylindre som er lukket ved en ende. I det sistnevnte tilfelle anbringes den lukkede ende nærmest anodens underside. Sylindrene står fritt uten fastspenning i et brettelement 78 av SiC med sidevegger 79 til å holde sylindrene i brettet. Brettet 78 bæres av bæreelementer 74 av SiC-materiale som hviler på bunnen av cellen. TiB2~plugger 76 strekker seg gjennom brettet 78

og danner en elektrisk strømvei fra TiB2~sylindrene 72 til aluminiummetallaget.

Enda en utførelsesform for katodemodulen 40 ifølge oppfinnelsen er vist på fig. 7. Modulen 40 har et bæreelement 84 som kan være en fast blokk av SiC eller av en blanding av TiB2 med minst én av forbindelsene bornitrid og aluminiumnitrid. RHM-delen av modulen 40 består av en rekke spesielt utformede TiB2~stykker 82 som er vist på fig. 8, og som har en i ett med stykket tildannet knast eller et utragende parti 86. Modulen 40 har på sin overside en rekke parallelle spor

88 som er formet slik at de passer sammen med knasten 86.

Når TiB2~stykkene 82 anordnes i sporene 88 som vist på fig.

7, holdes de på plass uten at TiB2-materialet holdes fastspent. For at TiB2~stykkene 82 på oversiden av modulen 40 skal holdes på plass under drift og herunder være elektrisk forbundet med metallaget, blir rader av TiB2-stykker anordnet på endeflatene 85 og sideflatene 87 av modulen 40. I endeflatene 85 er der anordnet spor 89 av en- form som passer sammen med knasten 86. Sporene ligger i et plan som er parallelt med oversiden av modulen 40. Anbringelse av TiB2~stykkene i sporene 89 vil hindre at TiB2~stykkene 82 kommer ut av spor-

ene 88 under driften. Ved hjørnene av modulen 40 er dennes sideflater 87 utformet med spor 91 som har en form som passer sammen med knasten 86 på TiB^-stykkene 82, og som står vinkel-rett på oversiden av modulen 40. Det nedre TiB2~stykke 82

kan låses i sporet 91 av egnede organer, som vist på fig.

7. Når TiB^-stykkene 82 står på plass i sporene 88, 89 og 91, vil de være holdt på plass eller låst uten at de utsettes for ytre krefter eller fastspenningskrefter, og en elektrisk vei til metallaget er skaffet.

Fig. 9 viser enda en utførelsesform for en katodemodul 40. I denne utførelsesform foreligger der en sokkel 106 av egnet materiale, f.eks. silisiumkarbid eller grafitt. I denne sokkel er der skåret ut en rekke spor 108 på oversiden for anbringelse av vertikale TiB2-bæreplater 104. Sporene 108

er slik anordnet at bæreplatene i en gruppe på fire bæreplater står slik i forhold til hinannen at vinkelen mellom naboplater 104 er 90°. Andre vinkelforhold mellom naboplater kan anvendes. Når de vertikale bæreplater 104 er anordnet i sporene 108, danner gruppen på fire en "frimasse"-støtte for den horisontale TiB2~plate 102. For å hindre sidelengs forskyvning eller bevegelse av platene 102 er de vertikale plater 104

i grupper på fire anordnet i spor 108 på en slik måte at der er et åpent rom på midtpartiet eller navet hvor sporene eller deres projeksjon skjærer hverandre. Platene 102 er forsynt med koniske hull 109 som kan motta TiB2"plugger som rager inn i det åpne rom for å holde platene 102 på plass og hindre bevegelse eller forskyvning i sideretningen.

For at de vertikale plater 104 skal holdes fast i sporene 108 under transport, forvarming og installasjon i cellen, kan de limes fast i sporene med et aluminiumfosfat-lim som inneholder silisiumkarbidkorn. Alternativt kan de vertikale plater 104 formes med en vulstlignende kant som passer sammen med sporene 108, som vil ha et tverrsnitt som tillater mottagelse av den vulstlignende kant med en pasning som vil tillate utvidelse av materialene.

For å hindre varmesjokk blir katodemodulene forvarmet

i en egnet forvarmingsovn før installasjon i elektrolysecel-len. Modulene bør varmes opp til en temperatur som ikke av-

viker mer enn ca. 50° fra celletemperaturen. For å forhindre varmesjokk under den varme overføring kan modulen dekkes med et egnet isolasjonsmateriale, f.eks. ildfaste fibermaterialer av aluminiumsilikat. Disse materialer er lett tilgjengelige under varemerkene Fiberfrax eller Kaowool som markedsføres av henholdsvis Carborundum Co. og Babcock & Wilcox Co. Isolasjonsmaterialet anbringes over modulen før den plasseres i forvarmingsovnen og kan forbli på modulen mens denne transporteres og anbringes i cellen. Isolasjonsmaterialet løses opp i badet og virker ikke inn på aluminiummetallet eller driften av cellen. Katodemodulen kan plasseres i forvarmings-

ovnen, transporteres og bringes i stilling i cellen av egnede tangmekanismer.

Claims (6)

1. Anordning ved elektrolytisk aluminiumoksid-reduksjons-

celle omfattende et hulrom (19) foret med ildfast materiale og innrettet til å inneholde en smeltet aluminiummasse (24) og en masse av smeltet elektrolytt (26) inneholdende oppløst aluminiumoksid, minst én for-bakt anode (20) som rager inn i hulrommet, og en katode (40) av et ildfast hardmetall på bunnen av hulrommet under anoden, idet anoden og katoden er forbundet med hinannen ved en strømkrets, ,karakterisert ved at den omfatter en utskift-bar katodemodul (40) med en elektrisk ledende overflate som utgjøres av en rekke ildfaste hardmetallelementer bestående stort sett av titandiborid og er anordnet under anoden og innenfor projeksjonen av anodens underside, idet modulen (40) har en konstruksjon som er frittstående og hviler på bunnen av hulrommet (19) og er innrettet til å rage inn i elektrolytten (26), og at de ildfaste hardmetallelementer (40) ikke er påvirket av eksterne krefter eller stivt fastspent.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at den ildfaste hardmetall-overflate av katodemodulen (40) og undersiden (20) av anoden er tilnærmet like store.

3. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at den innbefatter et bæreelement (44) av et underlagsmateriale til å bære de ildfaste hardmetallelementer.

4. Anordning som angitt i krav 3, karakterisert ved at underlagsmaterialet er SiC.

5. Anordning som angitt i krav 3, karakterisert ved at underlagsmaterialet er grafitt.

6. Anordning som angitt i krav 3, karakterisert ved at underlagsmaterialet omfatter en blanding av titandiborid og minst én av forbindelsene bornitrid og aluminiumnitrid.