NO155662B - Analogifremgangsmaate ved fremstilling av terapeutisk aktivt l-n-n-propyl-pipekolinsyre-2,6-xylidid og syreaddisjonssalt derav. - Google Patents

Description

Elektrolysecelle til smelteelektrolytisk fremstilling av aluminium.

Oppfinnelsen vedrører en elektrolysecelle til smeltelektrolyttisk fremstilling av aluminium med en katode av kullstoffholdig masse, som danner cellebunnen.

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.

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.

Ved start av således utformede ovner

må katoden ved mest mulig jevn oppvarm - ning brennes til en enhetlig kullblokk før ovnen kan forsørges med smelte resp. 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.

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.

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.

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.

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.

Kontaktboltene anordnes ifølge oppfinnelsen vertikalt eller omtrent vertikalt til smeiten. Sistnevnte konstruksjon byr på den fordel å gi en verkstedmessig enklere fremstillingsmulighet.

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.

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.

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.

Katodestrømtilførselene er ført inn i cellen fra siden eller nedenifra gjennom ovnsbadet.

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.

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.

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.

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.

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.

Kontaktboltene 2 er innstampet i

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.

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.

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.

Ved de viste utførelsesformer gjennom-trenger kontaktboltene 2 ikke katoden 1, men ender ca. i dennes midte eller ne-denfor.

Claims (2)

1. Elektrolysecelle til smelte-elektro-lytisk fremstilling av aluminium, med en katode av kullstoffholdig masse som danner cellebunnen, karakterisert ved et antall i avstand fra hverandre anordnede i katoden (1) innstampede eller innstøpte vertikale eller omtrent vertikale kontaktbolter (2) som bare delvis trenger gjennom katoden (1), således at de ikke står i direkte kontakt med det smeltede aluminium, idet katodestrømtilførselene (3) befinner seg utenfor katoden (1).

2. Celle ifølge påstand 1, karakterisert ved at rommet (4) som adskiller katoden (1) fra katodestrømtilførselene (3) er utformet som kjølekanal eller er fylt med et varmeisolerende middel, fortrinnsvis A1203.