NO156211B - Elektrode for smelteelektrolyse. - Google Patents

Abstract

Elektrode for smeltebadelektrolyse, med et øvre avsnitt (5) av metall som eventuelt omslutter en kjøle-innretning (2,3), idet det øvre avsnitt (5) oppviser en indre del (16) og en ytre del (17) som er laget slik at de kan løsnes fra hverandre, idet den indre del (16). er ført i det vesentlige til i nærheten av en forbindelse hhv. skruefeste (1) og det øvre avsnitt (5) hhv. den indre del (16) er beskyttet med et høytemperaturfast, isolerende skik(4) i det minste innen et delområde,. og i det minste et nedre avsnitt (6) av aktivt materiale. Elektroden er spesielt beregnet for elektrolytisk fremstilling av metaller, som aluminium, magnesium eller alkalimetaller, eller forbindelser.

Description

Oppfinnelsen angår en elektrode for smelteelektrolyse, spesielt for elektrolytisk fremstilling av metaller,

som aluminium, magnesium, natrium eller lithium, eller av forbindelser av disse.

Ved elektrolytisk fremstilling av aluminium, magnesium, alkalimetaller og dessuten forbindelser i teknisk målestokk anvendes fremdeles overveiende carbonelektroder av hårdbrent kull eller grafitt. Selv om elektrodene hovedsakelig tjener for strømføringen, tar de imidlertid også hyppig del i selve elektrodereaksjonene. Det hovedsakelige elektrodefor-bruk ligger som følge av dette betraktelig over den teoretiske slitasjehastighet, og dette kan tilbakeføres til carbon-elektrodenes tilbøyelighet til å oxydere under elektrolysebetingelser. Den teoretiske slitasjehastighet er .for smeltebadelektrolyse av aluminium 3 34 kg carbon/tonn aluminium,

mens en carbonslitasje av ca. 450 kg carbon/tonn aluminium i virkeligheten finner sted.

Lignende problemer finnes i forbindelse med elektroder for fremstilling av magnesium, natrium, lithium og cer-blandingsmetaller. Bireaksjoner av oxyderende type på den elektrodedel som er neddykket i saltsmelten, og dessuten avbrann på grunn av luftoxygen fra den del som rager ut av smeiten, fører til ujevn og for tidlig slitasje av elektrodene. Dertil kommer den ødeleggende virkning av de grafittinnleiringsforbindelser som dannes fra elektrolytt-bestanddeler hhv. deres nedbrytningsprodukter. Riktignok er allerede forsøk blitt foretatt for å omvandle carbonelektroder ved impregnering, påfølgende termokjemisk be-handling og overføring til carbon-siliciumcarbidkompositt-materialer til et egnet elektrodemateriale. Disse forsøk har imidlertid ikke ført til noen vesentlig forbedring ved utførelsen av smeltebadelektrolyse.

De ovenfor beskrevne ulemper ved carbonelektroder og dessuten de økende omkostninger for grafitt og hårdbrente kull har påskyndet utviklingen for å komme frem til form-stabile elektroder. Derved håpes det på ikke bare å kunne erstatte det petrokjemiske råmateriale petrolkoks som for smeltebadelektrolyser forbrukes i en mengde av ca.

500000 tonn/år bare i Vest-Tyskland, men også på å kunne få en besparelse av energiforbruket.

For dette formål er allerede en rekke keramiske materialer, f.eks. ifølge britisk patentskrift 1152124 (stabilisert zirkoniumoxyd), US patentskrift 4057480 (i det vesentlige tinnoxyd), vest-tysk publisert patentsøknad 2757898 (i det vesentlige siliciumcarbid-ventilmetallborid-carbon), syd-afrikansk patentsøknad 77/1931 (yttriumoxyd med overflateskikt av elektrokatalysatorer) eller ifølge vest-tysk publisert patentsøknad 2446314 (keramisk grunn-materiale med overtrekk av spinellforbindelser), blitt beskrevet. Endelig skal det vises til forslaget om å anvende ikke-oxyderbare komposittmaterialer med høy kjemisk renhet ifølge europeisk patentsøknad 80103126.1 innlevert 4.juni 1980.

Det er en ulempe ved anvendelsen av elektroder som er fremstilt av keramiske materialer, at de hyppig bare har en måtelig til midlere elektrisk ledningsevne selv efter til-setning av ledningsøkende komponenter. Dette er aksepter-bart bare i forbindelse med slike prosesser hvor elektrode-dimensjonene er små og strømbanen derved kort. Dette gjelder imidlertid primært bare for elektrolyser i vandige media, mens elektrodene for smeltebadelektrolyse, f.eks.

for fremstilling av aluminium, har betydelige dimensjoner. Således kan elektrodene for aluminiumfremstilling ha en dimensjon av opp til 2250 x 950 x 750 mm, mens typiske grafittelektroder for fremstilling av magnesium kan ha dimensjoner av 1700 x 200 x 100 mm hhv. en diameter av 400 x 2200-mm alt efter prosesstypen. Fremstillingen av slike massive blokker av de nevnte keramiske materialer er kost-bar og byr på betydelige vanskeligheter med henblikk på temperaturvekslingsbestandighet og elektrisk innvendig mot-stand. Bestrebelsene innen den strømforbrukende industri er i den senere tid imidlertid blitt rettet spesielt på en senkning av det spesifikke energiforbruk, og av denne grunn har keramiske massive elektroder likeledes hittil ikke funnet anvendelse i praksis.

Det tas ved oppfinnelsen sikte på å fremskaffe en ny elektrodetype for smelteelektrolyse og som er beheftet med mindre ulemper enn de ovenfor beskrevne ulemper i forbindelse med teknikkens stand. Det skal ifølge oppfinnelsen spesielt fremskaffes en elektrode som arbeider sikkert med ytterst lave strøm/spenningstap og for hvilken spektrumet av de hittil kjente anvendte aktive materialer som også i fremtiden vil bli anvendt, kan anvendes på samme måte. Imidlertid skal elektroden spesielt være vedlikeholds- og reparaturvennlig og fortrinnsvis anvendes som anode.

Oppfinnelsen angår således en elektrode for smelteelektrolyse, spesielt for elektrolytisk fremstilling av metaller, som Al, Mg, Na eller Li, eller forbindelser av disse, med et øvre avsnitt av metall eller metallegering som omslutter en kjøleinnretning, idet det øvre avsnitt i det minste innen et delområde er beskyttet med et høytemperatur-fast, isolerende skikt, og i det minste med et nedre avsnitt av aktivt materiale, og elektroden er særpreget ved at

det øvre avsnitt omfatter en indre del og en ytre del som er utformet slik at de kan løsnes fra hverandre, idet den indre del når til inn i en skruenippel som det øvre avsnitt av metall og det nedre avsnitt er forbundet med.

Som kjølemiddel kan f.eks. væsker, som vann, eller gasser, som luft, anvendes. Med betegnelsen "isolerende" skikt skal her et materiale forstås som er inert og av-skjermende overfor elektrolysemediane og som eventuelt også kan være elektrisk isolerende.

Elektroder av et avkjølt metallskaft og en grafitt-del som er skrudd fast til dette, er allerede blitt fore-slått anvendt ved fremstilling av elektrostål, hvor en lys-bue er dannet fra elektrodespissen. På grunn av forekomsten av lysbuen og muligheten for at denne vil vandre, de ekstreme temperaturer som derved fås i nærheten av lysbuen, men også på grunn av atmosfæren i elektrostålovnen og typen av elektrodeforløpet foreligger så sterke avvik sammenlignet med smelteelektrolyse at det ikke er blitt vurdert som mulig å anvende slike elektrodetyper for utførelse av smelteelektrolyse. Med hensyn til en slik teknikkens stand kan det her bare vises til f.eks. britisk patentskrift 1223162, vest-tysk utlegningsskrift 2430817

eller europeisk publisert patentsøknad 79302809.3. I

disse publikasjoner er elektrodene beskrevet for de spesielle krav som stilles til en lysbueelektrode. og de bestrebelser som er blitt gjort på å ta hensyn til de spesifikke krav ved fremstillingsprosessen for elektrostål.

Ifølge en foretrukken utførelsesform av den foreliggende elektrode er den indre del og den ytre del av det øvre avsnitt utformet slik at de kan løsnes fra hverandre, slik at den indre del inneholder et gass- hhv. væskeførende kammer med forløps- og tilbakeløpskanal.

Den ytre del utgjør tilkoblingselektroden og kan bestå av det samme metall, f.eks. kobber, hhv. de samme metall-legeringer eller andre materialer som for den indre del. I den ytre del kan kjølekanaler eller lignende være anordnet. Det er dessuten også mulig i den ytre del å anordne holdekanaler, f.eks. for føring og opplagring av isolerende be-skyttelsesskikt som befinner seg under disse.

Det foretrekkes at den indre del av den foreliggende elektrode er omsluttet av den ytre del bare innenfor et delområde, slik at metallskaftet samlet kan bestå av et øvre område med større diameter og et nedre område med mindre diameter.

Elektrodens indre del er ført til inn i nippelforbindelsen som det øvre avsnitt av metall og det nedre avsnitt er forbundet med. Den eventuelt nødvendige gass- eller væske-kjøleinnretning i den indre del og som forløper aksialt i denne, kan med fordel være ført inn i skruenippelen som sådan da denne kan utsettes for spesiell varmepåkjenning alt efter det anvendte materiale.

Forbindelsen mellom den indre og den ytre del kan gjøres på flere måter. Forbindelseslinjen befinner seg da som regel parallell i forhold til elektrodens akse. Den løs-bare forbindelse kan oppnås f.eks. ved hjelp av en gjenge eller ved en tilsvarende tilpasning av delene. Det er spesielt foretrukket at den indre del er utformet som et tilpasningsstykke med kjegle- eller konisk form, idet den ytre og den indre del eventuelt innenfor et delområde ytterligere kan oppvise en gjenge.

Tilkoblingsbakker kan være festet til den ytre del, f.eks. via lommer eller holdere, og strømtilførselen for elektroden står i forbindelse med disse. Ifølge en foretrukken utførelsesform av oppfinnelsen er lommer festet til den ytre del, og i disse lommer er grafittplater eller

-segmenter for strømtilførsel innført.

Det høytemperaturfaste isolerende skikt som ifølge oppfinnelsen utgjør en formdel, kan være et enkelt rør. Formdelen kan imidlertid også med fordel omfatte en rekke røravsnitt, segmenter, halvskåler eller lignende som omgir det nedre område av elektrodens øvre avsnitt til inn i området for skruenippelen, eventuelt utover denne. For de fleste anvendelsesformål av den foreliggende elektrode hhv. anode er det spesielt fordelaktig at i det minste det område av formdelen som kan komme i berøring med elektrolytten og de dannede produkter, avskjermer metallskaftet og eventuelt andre metalliske deler, spesielt nippelen, gass-og væsketett. Materialet for den isolerende formdel kan bestå f.eks. av høytemperaturfast keramikk, men også f.eks. av grafitt som er forsynt med et isolerende belegg. Slike isolerende, høytemperaturfaste keramiske eller andre materialer er kjente.

Når en løsbart påsatt formdel, spesielt i form av en rekke røravsnitt, segmenter eller halvskåler, anvendes, fås en rekke fordeler som vil bli nærmere forklart nedenfor.

Ifølge en foretrukken utførelsesform av den foreliggende elektrode er den isolerende formdel anordnet mellom et nedre delområde av det øvre avsnitt av metall og det nedre, aktive avsnitt, på en slik måte at formdelens ytterkanter som for-løper i samme retning som elektrodens•akse, og ytterkantene av det ytre område for det øvre avsnitt av metall i det vesentlige er forbundet med hverandre.

For den foreliggende elektrode består ingen begrens-ninger hva gjelder motlageret som formdelen bæres på. Dette kan likeledes utgjøres av et motstykke som består av et isolerende materiale som tåler høy temperatur, av skruenippelen som sådan eller eventuelt endog en del av den aktive del som sådan eller en kombinasjon derav. I alminnelig-het vil imidlertid den isolerende formdel ikke bare sitte på den aktive del dersom denne er forbrukbar, men i det minste delvis bæres av et ikke-"forbrukbart", varmebestandig, isolerende materiale.

Formdelens stilling kan selvfølgelig styres ved fremstillingen av elektroden med egnet form. Ifølge en foretrukken utførelsesform av den foreliggende elektrode kan den isolerende formdel imidlertid også trykkes mot motlageret ved hjelp av stifter innført i kanaler i det øvre avsnitt eller gjengede skruer etc., f.eks. ved ytterligere anvendelse av fjærer, under bruken av elektroden uten at elektroden må fjernes fra elektrolyseovnen. Uavhengig av om kanaler, gjengede skruer eller lignende er tilstede, kan det imidlertid også være fordelaktig at den isolerende formdel anbringes glidende eller løst på metallskaftet slik at når et delsegment faller ut eller enkeltrøret utsettes for brekk,

f.eks. på grunn av mekanisk beskadigelse, kan de gjenværende intakte delsegmenter eller enkeltrøret som sådant rutsje efter hhv. kunne bevege seg i samme retning som elektrodens lengdeakse.

Dersom det gjelder å iaktta ekstreme sikkerhets-foranstaltninger i forbindelse med elektroden, er det dessuten mulig på det innenforliggende metallskaft som er beskyttet med det isolerende skikt, ytterligere å påføre et ledende eller isolerende, tynt skikt som tåler høye påkjenninger. Dette kan utgjøres f.eks. av et keramikkbe-

legg og anvendes som ytterligere "varme- eller inertskjerm". Når skiktet er tykt påført kan på fordelaktig måte også

angrep fra elektrolysemediane hindres.

Avhengig av anvendelsesformålet for elektroden er

det mulig å anbringe den isolerende formdel på holdere som fortrinnsvis kan bestå av metall og være forbundet med den indre kjøleenhet. Dette vil først og fremst kunne utnyttes for slike anvendelser av elektrodene hvor den frie beveg-barhet hhv. "efterrutsjingen" av intakte (isolerende hhv. elektrisk ledende) enkeltsegmenter ved beskadigelse av

et underliggende segment ikke er av betydning.

Det er ifølge oppfinnelsen også mulig at den isolerende formdel ikke behøver å omslutte det samlede område av metallskaftet som skal beskyttes, idet det i en sone i hvilken det kan regnes med lavere påkjenning, istedenfor den videreførte formdel anvendes en isolerende, høyildfast sprøytemasse som er forankret med holdestykker. Slike isolerende sprøytemasser er i og for seg kjente som kan festes ved hjelp av holdestykker som f.eks. kan loddes fast. Det er spesielt fordelaktig at formdelen er gass- og væsketett anbragt i det minste innen det område som kan komme i berør-ing med elektrolytten og med de dannede produkter.

Forbindelsen mellom det øvre og det nedre avsnitt kan oppnås ved hjelp av en nippel som på den side som er vendt mot metallet er sylindrisk og på den side som er vendt mot den aktive del er kjegleformig eller vice versa. Denne del av konstruksjonen har vist seg spesielt gunstig ved forsøk. Som materiale for nippelen kan spesielt metall, f.eks. støpe-jern, nikkel eller en temperaturbestandig, korrosjonsfast metallegering, anvendes. På grunn av den høye temperaturvekslingsbestandighet kan imidlertid også nippelforbindelser av grafitt som sådan komme i betraktning.

Ifølge en spesiell utførelsesform av oppfinnelsen kan det nedre avsnitt bestå av flere enheter som holdes på plass ved hjelp av én eller flere nippelforbindelser, idet de aktive enheter kan være anordnet ved siden av eller under hverandre. Anvendelse av et "innskyvningsstykke" mellom det øvre avsnitt og det nedre avsnitt, idet det nedre forbrukbare avsnitt kan være forbundet med innskyvningsstykker ved hjelp av en nippelforbindelse, f.eks. av grafitt, byr på den fordel at nippelforbindelsen mellom metallskaft og grafitt-innskyvningsstykke holder seg kaldere og at det forbrukbare stykke kan forbrukes fullstendig uten at noen risiko oppstår for det øvre avsnitt. Hvis ikke vil det i forbindelse med et forbrukbart endestykke måtte opprettholdes en sikkerhetssone for å beskytte nippelen og det nedre område av det øvre avsnitt, hvorved denne sikkerhetssone ville gå tapt.

Det er forøvrig mulig og i de fleste tilfeller gunstig å utforme elektroden i dens aktive del av en rekke rør, staver og/eller plater som med fordel har en foretrukken retning som overensstemmer med strømføringsretningen. Slike anordninger er utførlig beskrevet i europeisk patentsøknad 80103126.1, og det vises i denne sammenheng uttrykkelig til denne, og den angjeldende lære som fremsettes i denne, spesielt også hva gjelder den konstruksjonsmessige utførelse av den aktive del, skal også være fullstendig omfattet av denne henvisning.

Endelig kan det med hensyn til temperaturpåkjenn-ingen for nippelen være gunstig å utforme slisser i nippelens side for å utligne varmespenningene.

Ifølge en foretrukken utførelsesform av den foreliggende elektrode er dens indre og dens nedre avsnitt hhv. aktive del og/eller dens skruefeste innført i en sone med høy ledningsevne. Denne sone med høy ledningsevne kan ut-gjøres f.eks. av en beholder som kan være fylt med metall som er flytende under elektrolysebetingelser og oppviser høy ledningsevne. Derved unngås energitap i området for den øvre del av de aktive staver eller plater etc. når disse består f.eks. av keramisk materiale. Det keramiske materiale har en tilfredsstillende ledningsevne bare ved høyere temperaturer, slik at det i et slikt tilfelle kan være av betydning å holde det øvre skaft av de aktive (keramikk) staver på en høyere temperatur. Som egnede metaller kan slike som har egnet smeltepunkt, f. eks. vismut etc, nevnes.

Den foreliggende elektrode oppviser en rekke fortrinn. Spesielt bør de ekstremt lave strøm- hhv. spenningstap på veien til den aktive del av elektroden nevnes. Derved kan betydelige energibesparelser oppnås sammenlignet med vanlige massive blokker uaktet om disse består av carbon, grafitt eller keramisk materiale. Dessuten blir sideavbrannen redusert til et minimum da ikke lenger den samlede elektrode, men bare dens aktive del utsettes for det aggressive elektro-lysemedium og de reaksjonsgasser og -damper som derved ut-vikles. Endelig kan elektroden anvendes flersidig da dens konstruksjon tillater bruk av hele spektret av aktive materialer som prinsipielt kan anvendes innen området

smeltebadelektrolyse.

Også den isolerende formdel kan ved fremstillingen på enkel måte anbringes i den tilsiktede stilling. På grunn av anvendelsen av en isolerende, utenpåliggende, massiv del kan evnen til å tåle mekaniske påkjenninger forbedres. På grunn av oppdelingen av den isolerende ytre sone i segmenter er det ved forstyrrelser hhv. beskadigelser ikke nødvendig å skifte ut hele elektroden da skaden kan utbedres økonomisk og hurtig ved å innføre det tilsvarende delstykke. På grunn av den løse anbringelse av den isolerende formdel, forsåvidt denne er laget av segmenter, vil det dersom underliggende beskyttelsessegmenter utsettes for en mekanisk eller annen ødeleggelse, fås en "automatisk" efterglidning av de over-liggende segmenter, og dette kan eventuelt ytterligere sikres ved hjelp av anordnede fjærer. Elektroden vil derfor også hvis en beskadigelse allerede har oppstått, kunne arbeide videre da det mest utsatte underliggende elektrodeområde som befinner seg nærmest arbeidssonen for elektroden, beskyttes på grunn av at intakte elementer "automatisk" vil gli efter.

Selv om den isolerende formdel hhv. det isolerende skikt når dette består av en rekke enkeltsegmenter eller halvskåler, kan oppvise et visst spillerom på grunn av typen av såvel den aksiale som den innvendige avstøtting, fås f.eks. på grunn av not-fjær-systemet en fullstendig og omfattende beskyttelse av elektrodens ømfintlige metallområde. Dersom likevel en skade i det nedre område av elektrodens "beskytt-elsesskjerm" skulle oppstå, kan elektroden som regel fortsatt arbeide så lenge som nødvendig for å erstatte den forbrukbare del av f.eks. grafitt. Når elektroden tas ut, kan da den tilsvarende erstatning av det beskadigede enkeltsegment etc. uten videre lett foretas.

På grunn av oppdelingen ifølge oppfinnelsen av metallskaftet fås også gunstige elektrodeegenskaper. Som følge av vanntransportanordningen som eventuelt er anordnet i den indre del, vil denne holde seg intakt også ved mekanisk beskadigelse av den ytre del. Når det ytre område av det øvre avsnitt beskadiges, er det derfor ikke nødvendig å stanse tilførselen av kjølemiddel eller å tømme elektroden etc. Da det ytre avsnitt enkelt kan løsnes, kan dette lett utskiftes som en byggedel dersom en beskadigelse skulle oppstå, mens de vanlige konstruksjoner krever en fullstendig reparasjon av metallskaftet hhv. en fullstendig utskiftning av dette. På grunn av strømtilførselen fra siden, f.eks.

via grafittkontaktbakker hhv. -segmenter som er innføyet f.eks. i holdelommer, er det når forstyrrelser oppstår innen området for den innenforliggende anordning for transport av væske, ikke nødvendig å ta ut elektroden i sin helhet fra kontaktskinnen da det er tilstrekkelig bare å løsne den indre del. Som følge av utformningen av det øvre område med et avsnitt med større diameter og et avsnitt med mindre diameter kan det høytemperaturbestandige, isolerende beskyt-telsesskikt festes i en spesielt kompakt og gunstig form, hvorved det da f.eks. ikke behøver å være nødvendig ytterligere isolerende å beskytte den ytre del når denne er begrenset til området for strømtilførselen.

Spesielt foretrukne elektrodekonstruksjoner ifølge oppfinnelsen som spesielt skal anvendes som anoder, er nærmere beskrevet nedenfor under henvisning til Fig. 1-6. På disse er spesielt elektroder vist hvor det øvre avsnitt av metall har en øvre del med større diameter og en nedre del med mindre diameter. Delen med mindre diameter er dekket av den isolerende formdel. Denne utførelsesform ifølge oppfinnelsen er spesielt foretrukken selv om oppfinnelsen selv-følgelig ikke er begrenset til denne utførelsesform eller til de spesielt fordelaktige utførelsesformer ifølge de nedenfor forklarte figurer. På disse er de samme deler blitt betegnet med de samme henvisningstall. Av figurene viser

Fig. 1 et lengdesnitt gjennom en elektrode ifølge oppfinnelsen, Fig 2 og 3 et lengdesnitt gjennom en elektrode ifølge oppfinnelsen, hvor det område som er beskyttet av isolasjoner, og heller ikke den tilknyttede aktive del er vist fullstendig, Fig. 4 er et tverrsnitt gjennom det øvre avsnitt av metall hhv. gjennom dets delområde med større diameter, Fig. 5 et lengdesnitt gjennom det nedre elektrodeavsnitt

med innskjøvet mellomstykke og

Fig. 6 et lengdesnitt gjennom en anode ifølge oppfinnelsen som fortrinnsvis anvendes for utvinning av magnesium.

For elektroden, f.eks. ifølge Fig. 1, blir kjølemidlet, f.eks. vann, luft eller inert gass, innført gjennom en for-løpskanal 2 og tilbakeført gjennom en tilbakeløpskanal 3. Kjølesystemet befinner seg i en indre del 16 som en ytre del 17 er anbragt på. Kjølemidlet kommer da også inn i et kammer inne i en skruenippel 1 som består f.eks. av støpe-jern. Et øvre avsnitt 5 av metall, f.eks. Cu, består av et øvre område med større diameter og av et lavereliggende område med mindre diameter som er trukket inn i skruenippelen 1 som danner forbindelsen til et nedre avsnitt 6 av aktivt materiale, f.eks. grafitt. En isolerende formdel 4 er opplagret på et motlager 7, f.eks. av høytemperaturbestandig, isolerende keramikk. Innen det øvre område er den isolerende formdel 4 avgrenset av den øvre kant av metallskaftets område med større diameter. For den på Fig. 1 viste elektrode er den isolerende formdel 4 oppdelt i segmenter som kan gli i samme retning som elektrodens akse når et (undre) segment brytes ut.

Enkelte av de foretrukne forbindelsesmuligheter mellom den indre del 16 og den ytre del 17 som tilpasningsstykker, eventuelt ytterligere med delgjenger, fremgår av Fig. 1-3. Stifter 9 eller lignende kan være ført inn i boringer 8 og via en fjær 10 holde det isolerende skikt 4 mot et motlager 7. Den isolerende del kan ytterligere være festet ved hjelp av holdere 14. Kjølekanaler 15 er vist i den ytre del, mens tilkoblingsbakker 18, f.eks. av grafitt, er vist utenpå. Disse kan holdes på plass i holdere eller lommer 19 som er festet til metallskaftets ytre rand, som også vist på Fig. 2 hhv. 4.

Endelig er på Fig. 5 et innskyvningsstykke 21, f.eks. av grafitt, vist som via en nippel 1 som er forsynt med slisser for å utligne varmespenninger og som med fordel kan bestå av f.eks. kobber, er forbundet med det øvre avsnitt 5. Innskyvningsstykket 21 er videre tilkoblet til den egent-lige aktive del via en ytterligere nippelforbindelse 22 som fortrinnsvis består av grafitt. På figuren er den aktive del vist i form av ett stykke, mens den på Fig. 1 er oppdelt i enkeltrør hhv. -staver 20.

Mellom det isolerende skikt 4 og spesielt den indre

del 16 av det øvre avsnitt 5 kan gasspylingskanaler være anordnet som ikke er nærmere vist på figurene. Ved hjelp av gasspylingen kan forekommende beskadigelser av den isolerende keramikk lett fastslås, f.eks. ved hjelp av et tilsvarende trykkfall. Utover dette er derved også en viss kjølevirkning mulig. Dessuten ligger det innenfor opp-finnelsens ramme, men ikke.vist på figurene, at den indre del 16 og/eller nippelforbindelsen hhv. dens ytre flater eller innskyvningsstykket 21 kan være belagt med et høytem-peraturbestandig belegg. Det høytemperaturbestandige belegg 12 for det øvre avsnitt 5 kan alt efter dimensjonene for det høytemperaturbestandige, isolerende skikt 4 som ligger over belegget, være gjort elektrisk ledende eller også isolerende. Når det er gjort isolerende, fås en annen beskytt-/ elseslinje som kan tre i funksjon når det utenforliggende, isolerende skikt 4 utsettes for brudd. Dersom det ikke behøves å regne med et slikt brudd alt efter driftsbeting-elsene, kan belegget, f.eks. for den indre del 16, også bestå av et høytemperaturbestandig, ledende materiale, idet dette materiale da vil virke som en "varmeskjerm" for det metall som ligger under dette.

På Fig. 6 er vist en anode som spesielt er beregnet for fremstilling av magnesium. Den består av en plate 6, f.eks. av grafitt, som er forsynt med en ringformig, utfrest hode-del. Denne er forbundet med det øvre avsnitt 5 via en tilsvarende utformet nippel 1, f.eks. av ren nikkel. Nippelforbindelsen har innvendig et kontaktskikt 12, f.eks. av platina. Det isolerende skikt 4 er utformet som et keramisk rør, f.eks. av tett sillimanitt. Det er opplagret i en ild-fast kittmasse 25. Det keramiske rør rager ut over celle-lokket og beskytter metallskaftet mot korrosjon. Denne løs-ning tar spesielt hensyn til de forskjellige utvidelses-koeffisienter for grafitt og metall.

Claims (23)

1. Elektrode for smelteelektrolyse, spesielt for elektrolytisk fremstilling av metaller, som Al, Mg, Na eller Li, eller forbindelser av disse, med et øvre avsnitt (5) av metall eller metallegering som omslutter en kjøle-innretning (2,3), idet det øvre avsnitt (5) i det minste innen et delområde er beskyttet med et høytemperaturfast, isolerende skikt (4), og i det minste med et nedre avsnitt (6) av aktivt materiale, karakterisert ved at det øvre avsnitt (5) omfatter en indre del (16) og en ytre del (17) som er utformet slik at de kan løsnes fra hverandre, idet den indre del (16) når til inn i en skruenippel (1) som det øvre avsnitt (5) av metall og det nedre avsnitt (6) er forbundet med .

2. Elektrode ifølge krav 1, karakterisert ved at den indre del (16) danner kjølemiddeltransportkammer med forløps- og tilbake-løpskanal (2,3).

3. Elektrode ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den ytre del (17) danner tilkoblingselektroden.

4. Elektrode ifølge krav 1-3, karakterisert ved at den ytre del (17) omfatter kjølekanaler (15) og/eller holdekanaler (8).

5. Elektrode ifølge krav 1-4, karakterisert ved at den indre del (16) innen sitt nedre område er beskyttet med et isolerende skikt (4) som i det minste innen det område som kan komme i berøring med elektrolytten og de dannede produkter, kan være gass- og væsketett påsatt.

6. Elektrode ifølge krav 1-5, karakterisert ved at den løsbare forbind else for den indre del (16) og den ytre del (17) omfatter en gjenge eller en innpasning.

7. Elektrode ifølge krav 1-6, karakterisert ved at den løsbare forbindelse for den indre del (16) og den ytre del (17) er dannet ved innpasning i kjegle- eller konusform, idet den ytre og den indre del (17,16) ytterligere kan omfatte en gjenge innen et delområde.

8. Elektrode ifølge krav 1-7, karakterisert ved at tilkoblingsbakker (18) av grafitt er festet til den ytre del (17) ved hjelp av lommer hhv. holdere (19).

9. Elektrode ifølge krav 1-8, karakterisert ved at det høytemperatur-faste,isolerende skikt er en formdel (4) som kan påsettes løsbart.

10. Elektrode ifølge krav 9, karakterisert ved at formdelen (4) omfatter et enkeltrør, eller en rekke røravsnitt, segmenter eller halvskåler som omgir det nedre område av det øvre avsnitt (5) helt til eller til nærheten av skruenippelen (1) .

11. Elektrode ifølge krav 9 eller 10, karakterisert ved at formdelen (4) og det øvre avsnitts (5) ytre kanter er anordnet slik at de flukter med hverandre.

12. Elektrode ifølge krav 9-11, karakterisert ved at formdelen (4) er understøttet mellom et innsnitt i metallet for det øvre avsnitt (5) og et tilnærmet innen området for skruenippelen (1) anordnet motlager (7), skruenippelen (1), den aktive del eller en kombinasjon derav.

13. Elektrode ifølge krav 12, karakterisert ved at formdelen holdes mot motlageret (7) ved hjelp av stifter hhv. gjengede skruer (9) som er ført inn i kanaler (8) i det øvre avsnitt (5).

14. Elektrode ifølge krav 9-13, karakterisert ved at den isolerende formdel (4) består av høytemperaturfast keramikk eller av et grafittrør som er belagt, med et isolerende belegg.

15. Elektrode ifølge krav 9-14, karakterisert ved at den isolerende formdel (4) er anbragt på holdere (14) som er forbundet med det øvre avsnitt (5) .

16. Elektrode ifølge krav 9-15, karakterisert ved at den isolerende formdel (4) innen det øvre område av det øvre avsnitt (5) er delvis erstattet med en isolerende, høyildfast sprøytemasse som er forankret med holdestykker.

17. Elektrode ifølge krav 9-16, karakterisert ved at den isolerende formdel (4) som er oppdelt i delsegmenter, er løst påsatt slik at når et delsegment svikter, kan de gjenværende, intakte delsegmenter bevege seg i samme retning som elektrodens lengdeakse mot påkjenningssonen.

18. Elektrode ifølge krav 1-12, karakterisert ved at skruefestet omfatter en nippel (1) som på den ene side som er vendt mot metallet, er utformet sylindrisk og på den side som er vendt mot det nedre avsnitt (6) av aktivt materiale, er utformet kjegleformig eller vice versa.

19. Elektrode ifølge krav 18, karakterisert ved at nippelen (1) består av metall eller grafitt.

20. Elektrode ifølge krav 1-13, karakterisert ved at det nedre avsnitt (6) består av flere enheter (20) som holdes på plass ved hjelp av én eller flere nippelforbindelser (1), idet enhetene (20) er anordnet ved siden av og/eller under hverandre.

21. Elektrode ifølge krav 1-20, karakterisert ved at det øvre avsnitts (5) indre del (16) og det nedre avsnitt (6) foruten eller uavhengig av en nippelforbindelse (1) er skrudd sammen med hverandre .

22. Elektrode ifølge krav 1-21, karakterisert ved at skruenippelen hhv. skrueniplene (1) er forsynt med slisser.

23. Elektrode ifølge krav 1-22, karakterisert ved at den indre del (16) og det nedre avsnitt (6) hhv. den aktive del hhv. dens skruefeste (1) er ført inn i en sone med høy ledningsevne.