NO155662B

NO155662B - ANALOGY PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF THERAPEUTIC ACTIVE L-N-N-PROPYL-PIPECHOLIC ACID-2,6-XYLIDIDE AND ACID ADDITION SALTS THEREOF.

Info

Publication number: NO155662B
Application number: NO85851272A
Authority: NO
Inventors: Bo Thuresson Af Ekenstam; Christer Bovin
Original assignee: Astra Laekemedel Ab
Priority date: 1983-08-01
Filing date: 1985-03-28
Publication date: 1987-01-26
Also published as: NO155662C; NO851272L

Description

Elektrolysecelle til smelteelektrolytisk fremstilling av aluminium. Electrolytic cell for smelting electrolytic production of aluminium.

Oppfinnelsen vedrører en elektrolysecelle til smeltelektrolyttisk fremstilling av aluminium med en katode av kullstoffholdig masse, som danner cellebunnen. The invention relates to an electrolysis cell for the melt electrolytic production of aluminum with a cathode of carbonaceous mass, which forms the cell base.

Ved den tekniske utformning av smelte-elektrolysen har man skjenket katodens oppbygning på forhånd spesiell interesse fordi elektrolyseovnens levetid bare begren-ses av katodens holdbarhet. I aluminium-industriens barndom hvilte f. eks. elektrolyseovnens kullbunn som dannet katoden på en støpejemsplate. Strømforbindelsen ble da dannet ved innstøpte kammer, inn-skrudde spaltbolter, svalehaleribber o. 1. innretninger. Denne katodeoppbygnings-type har imidlertid ikke vist seg egnet, spesielt ikke ved de stadige ovnsforstørrel-ser. I deres sted trådte ovnsbunnens oppbygning av kullstampemasser eller av for-brente kullblokker idet fugene ble lukket med stampmasse. For strømtilførsel tjente i alle tilfelle stangstål i de forskjelligste dimensjoner, hvis anordning man valgte meget forskjellig. In the technical design of the melt electrolysis, particular interest has been given to the construction of the cathode in advance, because the lifetime of the electrolysis furnace is only limited by the durability of the cathode. In the infancy of the aluminum industry, e.g. the coal base of the electrolysis furnace which formed the cathode on a cast iron plate. The power connection was then formed by cast-in chambers, screwed-in split bolts, dovetail ribs etc. devices. However, this type of cathode construction has not proved suitable, especially not with the constant furnace enlargements. In their place came the structure of the furnace floor of coal stomps or of burnt coal blocks, as the joints were closed with stomps. In all cases, bar steel in the most varied dimensions was used for power supply, the arrangement of which was chosen in very different ways.

Ved nutidens storovner dannes elektro-lysekarets bunn overveiende av forhåndsbrente firkantede kullegemer hvori på un-dersiden i de på forhånd dannede spor, jernskinner som strømledere er innstampet i kullmassen. Fugene mellom kullege-mene utstampes resp. utstøpes likeledes med kullmasse. In today's blast furnaces, the bottom of the electroluminescent vessel is mainly formed by pre-burnt square coal bodies in which, on the underside, in the pre-formed grooves, iron rails as current conductors are rammed into the coal mass. The joints between the ball bodies are stamped out or is also cast with coal mass.

Ved start av således utformede ovner When starting furnaces designed in this way

må katoden ved mest mulig jevn oppvarm - ning brennes til en enhetlig kullblokk før ovnen kan forsørges med smelte resp. me- the cathode must be burned with the most even heating possible into a uniform coal block before the furnace can be supplied with melt or me-

tall. Ved denne katodebrenning er for-betingelsen at det ved forkoksing av stampemassen oppnås en uklanderlig forbindelse mellom kullblokk og strømførende jernskinner for at overgangsmotstanden holdes minst mulig. På den annen side inn-trer det imidlertid ved fast tilklebning av kullet til jernskinnen, på grunn av de to materialers meget forskjellige varmeutvidelse, betraktelige mekaniske spenninger som fører til dannelse av tverrevner i kullet. number. With this cathode burning, the prerequisite is that, by coking the stomp mass, an impeccable connection is achieved between the coal block and current-carrying iron rails so that the transition resistance is kept as low as possible. On the other hand, however, when the coal firmly adheres to the iron rail, due to the very different thermal expansion of the two materials, considerable mechanical stresses occur which lead to the formation of shear forces in the coal.

Man har forsøkt å imøtegå denne mekaniske ødeleggelse av katoden på de forskjelligste måter. For det første ble strøm-skinnens form og stilling variert i hver mulig retning, imidlertid fremkommer det ved storovner med en strømstyrke på f. eks. ca. 100.000 amp. så store tverrsnitt at skinnens form er uten vesentlig innvirkning. Videre forsøkte man å uskadeliggjøre de derved dannede varmespenninger ved at man opp-delte de forhåndsbrente bunnkull i et antall blokker og derved øket mengden av fugemassen med større utvidbarhet. Kato-dejernenes bøyning i de forskjelligste for-mer nedad, f. eks. som buer eller som stumpe vinkler skulle likeledes tjene til å unngå den mekaniske ødeleggelse. Attempts have been made to counter this mechanical destruction of the cathode in a variety of ways. Firstly, the current rail's shape and position were varied in every possible direction, however, it appears in blast furnaces with an amperage of e.g. about. 100,000 amps. such large cross-sections that the shape of the rail is without significant influence. Furthermore, an attempt was made to neutralize the resulting thermal stresses by dividing the pre-burnt bottom coal into a number of blocks and thereby increasing the amount of grout with greater extensibility. The bending of the kato-doughs in various forms downwards, e.g. as arches or as obtuse angles should likewise serve to avoid the mechanical destruction.

For eksempel er det fra fransk patent nr. 1 052 106 kjent å forbinde kull-bunnen med selve det underliggende jern-kar ved hjelp av løkkeformede forbindelseslednin-ger med relativt lite tverrsnitt, hvor løk-kens bue går inn i kullmassen og løkkens ender er sveiset til jern-karet. Ved elektrisk oppvarmning av jern-skinnene skulle disses største utvidelse tids-messig legges før stampemassens forkoks-ning for å unngå en mekanisk ødeleggelse av kullet. Selvsagt ble også stampemassens sammensetning som også selve kullegeme-nes sammensetning viet spesiell oppmerk-somhet. Ved hjelp av mange undersøkelser forsøkte man å finne det mest egnede material for katodens oppbygning. Endelig avbrøt man også de gjennomgående skin-ner i kullenes midte eller begrenset de sogar til på siden anordnede nipler til strømtilføring ennskjønt derved spennings-tapene øket og strømfordelingen i katoden ble påvirket ugunstig. For example, from French patent no. 1 052 106 it is known to connect the coal bed with the underlying iron vessel itself by means of loop-shaped connection lines with a relatively small cross-section, where the arc of the loop goes into the coal mass and the ends of the loop are welded to the iron vessel. In the case of electric heating of the iron rails, their greatest expansion should be timed before the coking of the stomping mass to avoid a mechanical destruction of the coal. Of course, special attention was paid to the composition of the ramming mass, as well as the composition of the coal bodies themselves. With the help of many investigations, they tried to find the most suitable material for the construction of the cathode. Finally, the continuous rails in the middle of the coals were also interrupted or even limited to nipples arranged on the side for power supply, although the voltage losses thereby increased and the current distribution in the cathode was adversely affected.

Alle disse bestrebelser strandet imidlertid til slutt på at den prinsipielle vanske-lighet p.g.a. de anvendte materialers forskjellige varmeutvidelse ikke kunne hind-res. Dertil kommer at det i katoden opptredende temperaturfall foruten lengde- og tykkelsesutvidelse bevirker en oppbuing av skinnen oppad. Således vil som tidligere den absolutt største del av katoden allerede ødeleggelse mekanisk ved driftsstart, idet det opptrer finere eller grovere utvidelses-riss i fugene eller i bunnkullene selv. At disse riss først etter helt forskjellige tids-rom fører til tvangsmessig utveksling av ovnene skyldes at de ved ovnens «opp-smelting» fyller seg med stivnet smelte og dermed uskadeliggjøres. Kommer smelte, f. eks. aluminium, til isoleringsmaterialene under katodene så forårsaker reaksjonene av de forskjellige stoffer volumforøkelser som da dessuten understøtter de termiske krefter. However, all these endeavors eventually ran aground on the principle difficulty due to the different thermal expansion of the materials used could not be prevented. In addition, the temperature drop occurring in the cathode, in addition to the length and thickness expansion, causes the rail to bow upwards. Thus, as before, the absolute largest part of the cathode will already be destroyed mechanically at the start of operation, as finer or coarser expansion cracks appear in the joints or in the bottom coals themselves. The fact that these cracks only lead to a forced exchange of the furnaces after completely different periods of time is due to the fact that during the furnace's "melting-up" they fill with solidified melt and are thus rendered harmless. Will melt, e.g. aluminium, to the insulating materials under the cathodes, the reactions of the various substances cause volume increases which then also support the thermal forces.

Disse og andre ulemper ved de tidligere utformninger av elektrolyseceller til smeltelektrolytisk fremstilling av aluminium av den ovennevnte type unngås ifølge oppfinnelsen ved hjelp av et antall i avstand fra hverandre anordnede i katoden innstampede eller innstøpte vertikale eller omtrent vertikale kontaktbolter som bare delvis trenger igjennom katoden, således at de ikke står i direkte kontakt med det smeltede aluminium, idet katodestrømtil-førselen befinner seg utenfor katodene. Ved denne utformning av en elektrolysecelle oppnås at strømovergangen mellom kontaktbolt og kull er optimal p.g.a. kontaktboltenes større varmeutvidelse og den derved gitte faste påpresning på kullene. På den annen side er ved den forholdsvis mindre diameter av kontaktbolten en mekanisk ødeleggelse av kullene utelukket spesielt når det for kontaktboltene velges et sirkelformet tverrsnitt og derved unngås en kjerveffekt. På grunn av katodestrøm-tilførselens anordning utenfor den høyopp-varmede anode er videre varmeutvidelsen som førte til oppbuling av strømskinnene vesentlig mindre enn ved de tidligere kon-struksjoner. Derved unngås den foran-nevnte beskadigelse av katoden under opp-varmningen og således utelukkes helt volumforøkningen ved inntrengning av smelte og metall under katoden. Slutt-resultatet er en betraktelig øket levetid for cellen. These and other disadvantages of the previous designs of electrolysis cells for the melt electrolytic production of aluminum of the above-mentioned type are avoided according to the invention by means of a number of vertical or approximately vertical contact bolts, which are arranged at a distance from each other, stamped into the cathode or embedded, and which only partially penetrate the cathode, thus that they are not in direct contact with the molten aluminium, as the cathode current supply is located outside the cathodes. With this design of an electrolysis cell, it is achieved that the current transition between contact bolt and carbon is optimal due to the greater thermal expansion of the contact bolts and the resulting firm pressure on the coals. On the other hand, due to the relatively smaller diameter of the contact bolt, a mechanical destruction of the coals is excluded, especially when a circular cross-section is chosen for the contact bolts, thereby avoiding a notch effect. Due to the arrangement of the cathode current supply outside the highly heated anode, the heat expansion which led to the bulging of the current rails is also significantly smaller than with the previous designs. Thereby, the above-mentioned damage to the cathode during the heating is avoided and thus the increase in volume due to penetration of melt and metal under the cathode is completely excluded. The end result is a considerably increased lifespan for the cell.

Kontaktboltene anordnes ifølge oppfinnelsen vertikalt eller omtrent vertikalt til smeiten. Sistnevnte konstruksjon byr på den fordel å gi en verkstedmessig enklere fremstillingsmulighet. According to the invention, the contact bolts are arranged vertically or approximately vertically to the forge. The latter construction offers the advantage of providing a simpler manufacturing option in terms of workshops.

For i ugunstige tilfelle dessuten å unngå opptredende varmespenninger foreskri-ves det videre ifølge oppfinnelsen at det rom som adskiller katoden fra katode-strømtilførselene utformes som kjølekanal eller fylles med et varmeisolerende middel. Som varmeisolerende middel har her aluminiumoksyd vist seg egnet, og kan inn-blåses i skillerommet. Furthermore, in order to avoid thermal stresses occurring in unfavorable cases, according to the invention, it is further prescribed that the space separating the cathode from the cathode current supplies is designed as a cooling channel or filled with a heat-insulating agent. As a heat insulating agent, aluminum oxide has proved suitable here, and can be blown into the separation space.

Fortrinnsvis fremstilles kontaktboltene av jern, dets legeringer eller et annet elektrisk godt ledende material med høyt smeltepunkt. Som material av sistnevnte type kan det f. eks. finne anvendelse bori-der, karbider o. 1. Preferably, the contact bolts are made of iron, its alloys or another electrically conductive material with a high melting point. As material of the latter type, it can e.g. find application borides, carbides etc. 1.

Også for katodestrømtilførselene kan man fordelaktig anvende jern, dets legeringer eller et annet elektrisk bedre ledende material, som kan ha et lavere smeltepunkt enn jern, da katodestrømtilførselen ifølge oppfinnelsen befinner seg utenfor katoden og såeledes ikke som tidligere er utsatt for så høye varmepåkjenninger. Som material for katodestrømtilførselen kan f. eks. kobber anvendes. Man kan imidlertid hertil også anvende en aluminiumslegering av egnet sammensetning, f. eks. en jern-holdig legering. Also for the cathode current supplies, one can advantageously use iron, its alloys or another electrically better conducting material, which may have a lower melting point than iron, as the cathode current supply according to the invention is located outside the cathode and is thus not exposed to such high heat stresses as previously. As material for the cathode current supply, e.g. copper is used. However, an aluminum alloy of a suitable composition can also be used for this purpose, e.g. an iron-containing alloy.

Katodestrømtilførselene er ført inn i cellen fra siden eller nedenifra gjennom ovnsbadet. The cathode current supplies are fed into the cell from the side or from below through the furnace bath.

Av spesiell fordel ved cellen ifølge oppfinnelsen er at katodestrømtilførselene for hver kontaktbolt som i og for seg kjent minst delvis er fleksible. Hertil kan den samlede strømtilførsel være utformet som fleksibelt element og f. eks. ha form av bånd, strimler og lignende. Det er imidlertid også mulig å anvende en massiv skinne som hoveddel for strømtilførselen og å ut-forme forbindelsen mellom denne skinne og hver enkelt kontaktbolt fleksibelt, f. eks. ved hjelp av metallbånd-, strimler eller lignende. A particular advantage of the cell according to the invention is that the cathode current supplies for each contact bolt, which are known in and of themselves, are at least partially flexible. In addition, the overall power supply can be designed as a flexible element and e.g. take the form of ribbons, strips and the like. However, it is also possible to use a massive rail as the main part for the power supply and to design the connection between this rail and each individual contact bolt flexibly, e.g. by means of metal bands, strips or the like.

Ifølge oppfinnelsen trenger kontaktboltene bare delvis gjennom katoden, dvs. de ender omtrent i dens midte eller neden-for og står ikke direkte i kontakt med me-tallet. According to the invention, the contact bolts only partially penetrate the cathode, i.e. they end approximately in its middle or below and are not in direct contact with the metal.

Utførelsesformer for cellen ifølge oppfinnelsen er vist eksempelvis og skjematisk på tegningene. Fig. 1 viser i loddrett tverrsnitt en celle ifølge oppfinnelsen med massiv strøm-tilførselsskinne og fleksibel forbindelse til kontaktboltene. Fig. 2 gjengir en annen utførelsesform ifølge hvilke katodestrømtilførselene helt igjennom består av fleksible elementer for hver kontaktbolt idet strømtilførselene foregår fra siden gjennom sargveggen. Fig. 3 viser en tilsvarende utførelses-form som ifølge fig. 2, imidlertid med strømtilførsler nedenifra. Embodiments of the cell according to the invention are shown by way of example and schematically in the drawings. Fig. 1 shows a vertical cross-section of a cell according to the invention with a massive power supply rail and flexible connection to the contact bolts. Fig. 2 reproduces another embodiment according to which the cathode current supplies consist entirely of flexible elements for each contact bolt, as the current supplies take place from the side through the casing wall. Fig. 3 shows a corresponding embodiment which according to fig. 2, however with power supplies from below.

På figurene hvor like eller tilsvarende midler er utstyrt med like henvisningstall betyr 1 katoden, som på vanlig måte fremstilles fra en kullstoffholdig masse ved stamping, rysting og etterfølgende bren-ning eller av forhåndsbrente kullblokker. Kontaktboltene har referansetegnene 2, og av figurene fremgår at det er anordnet et antall kontaktbolter av mindre diameter i avstand fra hverandre. Kontaktboltenes avstand er valgt således at ved hjelp av dem kan det oppnås hver ønsket strømtett-het på det tilsvarende katodested. In the figures where similar or equivalent means are provided with the same reference numbers, 1 means the cathode, which is usually produced from a carbon-containing mass by pounding, shaking and subsequent burning or from pre-burned coal blocks. The contact bolts have the reference signs 2, and it appears from the figures that a number of contact bolts of smaller diameter are arranged at a distance from each other. The distance between the contact bolts is chosen so that with their help each desired current density can be achieved at the corresponding cathode location.

Figurene viser videre at katodestrøm-tilførselene 3 befinner seg utenfor katoden 1. Mellom katodestrømtilførselene 3 og katoden 1 strekker det seg et skillerom som enten er utformet som kjølekanal eller kan være fylt med et varmeisolerende middel. Som et slikt varmeisolerende middel kan aluminiumoksyd anvendes som kan inn-blåses i rommet 4. Som allerede nevnt ovenfor kan kontaktboltene 2 bestå av jern, dets legering eller et annet elektrisk godt ledende material med høyt smeltepunkt. Som material for katodestrømtil-førselen 3 kan det også anvendes jern eller dets legeringer. Man kan imidlertid også fremstille katodestrømtilførselene 3 av et annet, og nemlig elektrisk bedre ledende material som har et lavere smeltepunkt enn jern. Denne mulighet er gitt ved at katodestrømtilførselene 3 ifølge oppfinnelsen befinner seg utenfor katoden og følge-lig bare er utsatt for en liten temperatur-belastning. The figures further show that the cathode current supplies 3 are located outside the cathode 1. Between the cathode current supplies 3 and the cathode 1 there is a separation space which is either designed as a cooling channel or can be filled with a heat insulating agent. As such a heat-insulating agent, aluminum oxide can be used which can be blown into the space 4. As already mentioned above, the contact bolts 2 can consist of iron, its alloy or another electrically conductive material with a high melting point. As material for the cathode current supply 3, iron or its alloys can also be used. However, the cathode current supplies 3 can also be manufactured from another, namely electrically better conducting material which has a lower melting point than iron. This possibility is provided by the fact that the cathode current supplies 3 according to the invention are located outside the cathode and are consequently only exposed to a small temperature load.

Kontaktboltene 2 er innstampet i The contact bolts 2 are stamped in

katodene 1 eller innstøpt, hvilket skal tyde-liggjøres ved henvisningstallet 5 som enten betyr en adskilt innstampet kullstoffholdig masse eller et innstøpt metall, f. eks. jern. the cathodes 1 or cast in, which is to be made clear by the reference number 5 which either means a separately stamped in carbonaceous mass or an cast in metal, e.g. iron.

Som allerede nevnt ovenfor, tilsvarer utførelsesformen ifølge fig. 2 og 3 hverandre. Den eneste forskjell består i at katodestrømtilførselene 3 ifølge fig. 2 foregår fra siden gjennom veggen av sargen 6, mens de ifølge fig. 3 trenger gjennom sar-gens bunn nedenifra. As already mentioned above, the embodiment according to fig. 2 and 3 each other. The only difference is that the cathode current supplies 3 according to fig. 2 takes place from the side through the wall of the rim 6, while according to fig. 3 penetrates the bottom of the sar-gen from below.

Katodestrømtilførselene er enten til stede helt eller delvis i form av fleksible elementer. Fig. 1 viser i denne forbindelse at katodestrømtilførselen 3 som fleksibelt element bare angir en del av den samlede katodestrømtilførsel hvis større del består av en massiv skinne 3a, mens ifølge de øvrige figurer er den samlede katodestrøm-tilførsel 3 f. eks. dannet av fleksible bånd, strimler og lignende. Ved hjelp av disse delers fleksibilitet utlignes varmepåkjen-ningene da disse deler opptar varmeut-videlser. The cathode current supplies are either fully or partially present in the form of flexible elements. Fig. 1 shows in this connection that the cathode current supply 3 as a flexible element only indicates a part of the overall cathode current supply, the larger part of which consists of a solid rail 3a, while according to the other figures the overall cathode current supply 3 is e.g. formed from flexible bands, strips and the like. With the help of the flexibility of these parts, the heat stress is compensated as these parts take up thermal expansion.

Ved de viste utførelsesformer gjennom-trenger kontaktboltene 2 ikke katoden 1, men ender ca. i dennes midte eller ne-denfor. In the embodiments shown, the contact bolts 2 do not penetrate the cathode 1, but end approx. in its middle or below.

Claims

1. Electrolytic cell for the smelting-electrolytic production of aluminium, with a cathode of carbonaceous mass forming the cell base, characterized by a number of spaced apart arranged in the cathode (1) stamped or embedded vertical or approximately vertical contact bolts (2) which only partly penetrate the cathode (1), so that they are not in direct contact with the molten aluminium, as the cathode current supplies (3) are located outside the cathode (1).

2. Cell according to claim 1, characterized in that the space (4) which separates the cathode (1) from the cathode current supplies (3) is designed as a cooling channel or is filled with a heat insulating agent, preferably A1203.