NO803793L

NO803793L - ANODE FOR MELT ELECTROLYCLE CELLS.

Info

Publication number: NO803793L
Application number: NO803793A
Authority: NO
Inventors: Hanspeter Alder; Helmut Tannenberger
Original assignee: Alusuisse
Priority date: 1979-12-18
Filing date: 1980-12-16
Publication date: 1981-06-19
Also published as: NZ195853A; GB2065708B; AU6547480A; JPS5698490A; CA1162880A; ZA807764B; DE3003922A1; DE3003922C2; AU538726B2; IT8026669A0; IT1201938B; CH642402A5; FR2472038A1; GB2065708A

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anode for en smelteelektrolyseovn for fremstilling av aluminium, idet anoden består av flere dimensjonsstabile separate oksydkeramiske elementer. The present invention relates to an anode for a melting electrolysis furnace for the production of aluminium, the anode consisting of several dimensionally stable separate oxide ceramic elements.

Den vanligvis anvendte hall/heroult-prosess for fremstilling The commonly used hall/heroult process for manufacture

av aluminium fra aluminiumoksyd oppløst i kryolitt finner sted ved 940 - 1000°C, idet elektrolyse utføres mellom en horisontal anode og en parallell katode av flytende aluminium. of aluminum from aluminum oxide dissolved in cryolite takes place at 940 - 1000°C, electrolysis being carried out between a horizontal anode and a parallel cathode of liquid aluminium.

Det anodisk frigjorte oksygen reagerer med anodens karbon-materiale og danner herunder karbondioksyd under forbrenning av karbon. The anodically released oxygen reacts with the anode's carbon material and forms carbon dioxide during the combustion of carbon.

Ved hensiktsmessig geometrisk utforming av cellen finner den katodiske oppbygning av aluminiumsjiktet sted i omtrent samme takt som den lineære forbrenning av anoden,,således at interpolaravstanden bibeholdes hovedsakelig uforandret. Etter ut-tapping av flytende aluminium må imidlertid interpolaravstanden innstilles på nytt ved senkning av anodene, og videre må ned-brente anodeblokker utskiftes med visse mellomrom. En spesi-ell produksjonsavdeling, nemlig anodefabrikken, er nødvendig for fremstilling av sådanne anodeblokker. With an appropriate geometric design of the cell, the cathodic build-up of the aluminum layer takes place at approximately the same rate as the linear combustion of the anode, so that the interpolar distance is maintained essentially unchanged. However, after liquid aluminum has been drained off, the interpolar distance must be readjusted by lowering the anodes, and burnt down anode blocks must also be replaced at certain intervals. A special production department, namely the anode factory, is necessary for the production of such anode blocks.

Erstatning av sådanne karbonanoder som forbrenner med en oksydkeramisk anode med stabile dimensjoner burde gi en lang rekke fordeler sammenlignet med den konvensjonelle hall/heroult-prosess. Blant disse fordeler kan nevnes: Replacing such burning carbon anodes with an oxide ceramic anode of stable dimensions should provide a wide range of advantages compared to the conventional Hall/Heroult process. Among these advantages can be mentioned:

Enklere ovnsdrift, Easier oven operation,

Reduksjon og forbedret oppfanging av ovnens avgasser, Reduction and improved capture of the oven's exhaust gases,

Ingen avhengighet av pris- og kvalitetsfluktuasjoner for Petro-leumkoks, No dependence on price and quality fluctuations for Petro-leum coke,

Lavere totalt energiforbruk under elektrolyseprosessen.' Lower total energy consumption during the electrolysis process.'

Disse faktorer burde da gi seg uttrykk i nedsatte produksjons-omkostninger for det fremstilte metall. These factors should then be reflected in reduced production costs for the manufactured metal.

Dimensjonsstabile oksydkeramiske anoder for anvendelse i kryo- littsmelter er tidligere kjent og omtalt f.eks. i DE-OS 2.425.136. I ytterligere publikasjoner er omfattende mat-erialklasser for anvendelse som oksydkeramiske anoder be-skrevet, f.eks. spinellstrukturer i DE-OS 2.446.314 og i den japanske patentpublikasjon 52-140.411 (1977). I den japanske patentpublikasjon 52-153.816 (1977) er det endelig foreslått en oksydblanding med sammensetning Z Nin -SnO., Dimensionally stable oxide ceramic anodes for use in cryolite smelters are previously known and discussed, e.g. in DE-OS 2,425,136. In further publications, extensive material classes for use as oxide ceramic anodes are described, e.g. spinel structures in DE-OS 2,446,314 and in Japanese Patent Publication 52-140,411 (1977). In the Japanese patent publication 52-153,816 (1977) it is finally proposed an oxide mixture with composition Z Nin -SnO.,

Znl,7Znl, 7

som påføres én trådnetting således at det dannes en porøs gas.sgjennomtrengelig elektrode. which is applied to one wire mesh so that a porous gas-permeable electrode is formed.

De tallrike foreslåtte metalloksydsystemer antyder at det hittil ikke har vært mulig å finne et ideelt material som tilfredsstiller de mange, delvis innbyrdes motstridendé fordringer ved kryolittelektrolyse, og som dessuten er øko-nomisk i drift. • Ved erstatning av de vanligvis anvendte karbonblokker av stort format i en hall/heroult-elektrolysecelle med dimensjonsstabile keramiske anoder med god ledningsevne, oppstår tre hovedvanskeligheter, nemlig: The numerous proposed metal oxide systems suggest that it has so far not been possible to find an ideal material which satisfies the many, partly mutually contradictory requirements of cryolite electrolysis, and which is also economical to operate. • When replacing the commonly used large format carbon blocks in a Hall/Heroult electrolysis cell with dimensionally stable ceramic anodes with good conductivity, three main difficulties arise, namely:

Fremstilling av keramiske legemer av stort format, Production of large format ceramic bodies,

Innføring og drift i elektrolysecellen uten å påføre de keramiske legemer mekanisk skade, og Introduction and operation in the electrolysis cell without causing mechanical damage to the ceramic bodies, and

Oppnåelse av lang levetid med minst mulig anodekorrosjon. Achieving a long service life with the least possible anode corrosion.

Erstatning av karbonanoder med keramiske anoder betyr at flere tonn keramisk- material må blandes, males, presses og sintres. De resulterende anodelégemer bør avvike innbyrdes så lite som mulig med hensyn til sine fysiske egenskaper. Replacing carbon anodes with ceramic anodes means that several tonnes of ceramic material must be mixed, ground, pressed and sintered. The resulting anode bodies should differ from each other as little as possible with regard to their physical properties.

I DE-OS 2.425.136 er det derfor foreslått å innleire de enkelte anodeblokker fremstilt i oksydkeramisk material i en elektrisk isolerende bæreplate som er bestandig overfor smeiten. De enkelte anodeblokker befinner seg i kontakt med en strømfor-delingsplate. Keramikkanodene kan innføres i bæreplaten på sådan måte at de befinner seg i flukt med platens under- In DE-OS 2,425,136 it is therefore proposed to embed the individual anode blocks produced in oxide ceramic material in an electrically insulating carrier plate which is resistant to the smelting. The individual anode blocks are in contact with a current distribution plate. The ceramic anodes can be inserted into the carrier plate in such a way that they are flush with the bottom of the plate

i in

side eller rager ut fra denne. Fjerning av utviklet anodegass side or projecting from it. Removal of evolved anode gas

lettes ved at enkelte utsparinger i bæreplaten ikke er utfylt med anodeblokker (figurene 4 og 6). Disse figurer viser også at anodene er utført slik at både bæreplaten og det oksydkeramiske material er neddykket i smeiten. is facilitated by the fact that some recesses in the support plate are not filled with anode blocks (figures 4 and 6). These figures also show that the anodes are designed so that both the carrier plate and the oxide ceramic material are immersed in the melt.

Ved innføring av anodene i smeiten og ved temperaturvariasjoner i drift fremkommer det temperaturgradienter som forårsaker mekaniske strekkspenninger som til og ,med kan føre til opprivning av den bæreplate som er påført oksydkeramiske bl6kker. When the anodes are introduced into the smelter and during temperature variations during operation, temperature gradients occur which cause mechanical tensile stresses which can even lead to tearing of the carrier plate which has been applied to oxide ceramic blocks.

Erosjonen av det keramiske metalloksyd oppstår hovedsakelig på grunn av det aluminium som foreligger i kryolitten. Anodekorrosjonen er således avhengig av materialtransporten fra smélten til fast form, hvilket hovedsakelig er en funk-sjon av utviklingen av anodisk frigjort gass. Ønsket gass-utløp oppnås bare delvis ved anordning av jévrit fordelte hull i bæreplaten i henhold til DE-OS 2.425.136, særlig i det tilfelle keramikkanodene rager ut fra den elektrisk isolerende bæreplate. The erosion of the ceramic metal oxide occurs mainly due to the aluminum present in the cryolite. Anodic corrosion is thus dependent on the material transport from the melt to solid form, which is mainly a function of the development of anodic liberated gas. The desired gas outlet is only partially achieved by arranging randomly distributed holes in the carrier plate according to DE-OS 2,425,136, especially in the case where the ceramic anodes protrude from the electrically insulating carrier plate.

Det er derfor et formål for foreliggende oppfinnelse å frem-bringe en anode av stort format og bestående av dimensjons-stabilé separate oksydkeramiske enkeltelementer, som gir til-fredsstillende metallfremstilling ved lang levetid, god stabilitet ovenfor temperaturforandringer samt minimal erosjon. It is therefore an object of the present invention to produce an anode of large format and consisting of dimensionally stable separate oxide ceramic elements, which provides satisfactory metal production with a long service life, good stability against temperature changes and minimal erosion.

Dette oppnås i henhold til oppfinnelsen ved at de enkelte elementer har lineære tverrsnittsdimensjoner på 2 - 12 cm i strømutgangsområdet, en lengde tilsvarende 2-20 ganger den midlere lineære tverrsnittsdimensjon, samt er anordnet hovedsakelig innbyrdes parallelt med en avstand på 1 - 20 This is achieved according to the invention by the fact that the individual elements have linear cross-sectional dimensions of 2 - 12 cm in the current output area, a length corresponding to 2-20 times the average linear cross-sectional dimension, and are arranged mainly parallel to each other with a distance of 1 - 20

mm mellom elementenes ytterflater og sammenholdes mekanisk stabilt i den ende som er vendt mot anodens strømtilførsel ved hjelp av en elektrisk ledende bæreanordning som befinner seg utenfor smelteelektrolytten. mm.

Skjønt de enkelte oksydkeramiske elementer fortrinnsvis har sylinderform eller prismeform, særlig med heksagonalt, kvadratisk eller rektangulært tverrsnitt, som vil også være ut-ført som stumpkjegler eller stumppyramider, men i dette tilfelle må det bare foreligge en liten avsmalriing i retning av den elektriske strøm. Although the individual oxide ceramic elements preferably have a cylinder shape or a prism shape, especially with a hexagonal, square or rectangular cross-section, which will also be designed as blunt cones or blunt pyramids, but in this case there must only be a slight taper in the direction of the electric current.

I prinsipp kan de enkelte elementer ha en hvilken som helst ønsket diametrisk form, hvis deres lineære tverrsnittsdimensjoner, forholdet mellom lengde og midlere lineært tverrsnittsdimensjon samt den midlere avstand mellom elementenes ytter-sider ligger .innenfor området av de foreskrevne verdier. In principle, the individual elements can have any desired diametric shape, if their linear cross-sectional dimensions, the ratio between length and average linear cross-sectional dimension as well as the average distance between the outer sides of the elements lie within the range of the prescribed values.

De lineære tverrsnittsdimensjoner i strømutgangsområdet for The linear cross-sectional dimensions in the current output area for

de enkelte oksydkeramiske elementer ligger fortrinnsvis mellom 3 og 10 cm. Lengden av de enkelte elementer er fortrinnsvis the individual oxide ceramic elements are preferably between 3 and 10 cm. The length of the individual elements is preferable

3-10 ganger den midlere lineære tverrsnittsdimensjon. Middelavstanden mellom inntilliggende enkelt-elementer er fortrinnsvis 2-5 mm. 3-10 times the average linear cross-sectional dimension. The average distance between adjacent individual elements is preferably 2-5 mm.

De enkelte oksydkeramiske elementer kan ha samme geometriske form og tverrsnitt, den kan like godt være utført forskjellig. Særlig ved enkeltelementer med rundt tverrsnitt kan de for-holdsvis store mellomrom' være utfylt med ytterligere elementer med vesentlig mindre tverrsnitt. The individual oxide ceramic elements can have the same geometric shape and cross-section, it can just as well be made differently. Particularly in the case of individual elements with a round cross-section, the relatively large spaces can be filled with additional elements with a significantly smaller cross-section.

Kanter eller hjørner på de enkelte oksydkeramiske elementer kan være ubearbeidet, avrundet eller avskrånet. Edges or corners of the individual oxide ceramic elements may be raw, rounded or chamfered.

Den geometriske tverrsnittform av hele bunten av elementer The geometric cross-sectional shape of the entire bundle of elements

er fortrinnsvis rekantuglær eller kvadratisk, men en eller flere elementer kan utelates ved hjørnene. is preferably rectangular or square, but one or more elements may be omitted at the corners.

Et grovt mål for temperaturvekslingsstabiliteten for det oksydkeramiske material er forholdet mellom materialets varmeutvidelse (a) og dets varmeledningskoeffisient (k) A rough measure of the temperature exchange stability of the oxide ceramic material is the ratio between the material's thermal expansion (a) and its heat conduction coefficient (k)

ved vedkommende temperatur. at the relevant temperature.

i in

I IN

For to keramiske materialer med meget forskjellig stabilitet overfor temperaturvariasjoner, kan forholdet (a/k) ved 900°C beregnes på følgende måte: For two ceramic materials with very different stability to temperature variations, the ratio (a/k) at 900°C can be calculated as follows:

For en gitt temperatur på ytterflaten av et oksydkeramisk element vil således de spenninger som opptrer i elementets indre være sterkt varierende. For a given temperature on the outer surface of an oxide ceramic element, the stresses that occur in the interior of the element will thus vary greatly.

For hematitt vil de., f.eks. være seks, syv ganger større enn for tinnoksyd. Hvis disse termiske spenninger overskrider materialets lokale bøyefasthet, vil det oppstå sprekker i det keramiske legeme. For hematite they will., e.g. be six, seven times greater than for tin oxide. If these thermal stresses exceed the material's local bending strength, cracks will appear in the ceramic body.

Anodelegemer av oksydkeramisk material kan således ikke fremstilles i hvilken som helst hensiktsmessig størrelse, da bruddfastheten ovenfor bøyepåkjenninger,ikke kan økes etter ønske. Særlig ved større oksydkeramiske enkeltelementer utføres således elementene fortrinnsvis med et indre hul- Anode bodies of oxide ceramic material cannot thus be produced in any suitable size, as the breaking strength against bending stresses cannot be increased as desired. Particularly in the case of larger oxide ceramic single elements, the elements are thus preferably made with an inner hollow

rom som er lukket mot smelteelektrolytten. De enkelte oskydkeramiske elementer er utformet og anordnet slik at de fritt kan gi etter for de termiske strekkspenninger, f.eks. ved at strømtilførselslederen bare har trykkanlegg mot den øvre kant av anoden. room that is closed to the molten electrolyte. The individual oskyd ceramic elements are designed and arranged so that they can freely yield to the thermal tensile stresses, e.g. in that the power supply conductor only has a pressure system against the upper edge of the anode.

Elementenes kanttykkelsen kan imidlertid ikke nedsettes for meget at med henblikk på bøyefastheten, da ellers spennings-fallet for anodestrømmen, som avgis over strømutgangsområdet med en strømtetthet på 0,1 - 3,0 A/cm 2, vil få for stor verdi. However, the edge thickness of the elements cannot be reduced too much in terms of bending strength, as otherwise the voltage drop for the anode current, which is emitted over the current output area with a current density of 0.1 - 3.0 A/cm 2 , will have too great a value.

Det material som anvendes for fremstilling av de enkelte oksydkeramiske elementer består til 90 vektprosent eller mer av The material used for the production of the individual oxide ceramic elements consists of 90% or more by weight

minst en oksyd av metallene Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, at least one oxide of the metals Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Zn,

Sn,(Pb. Til disse oksyder eller oksydblandinger, som kalles basismaterialet, er det tilsatt mindre enn 10 vektprosent av minst en loksyd av følgende metaller: Sjeldne jordarter, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mg, Ca, Sr, Ba, Al, Ga, Si, Ge, Cu, As, Sn, (Pb. To these oxides or oxide mixtures, which are called the base material, less than 10 percent by weight of at least one oxide of the following metals has been added: Rare earths, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mg, Ca, Sr , Ba, Al, Ga, Si, Ge, Cu, As,

Sb, Bi. Sb, Bi.

De enkelte oksydkeramiske elementer fremstilles i samsvar v. med kjente prosesser innenfor keramikkteknologien. The individual oxide ceramic elements are produced in accordance with known processes within ceramic technology.

Oppfinnelsen vil nå bli nærmere forklart under henvisning The invention will now be explained in more detail under reference

til den vedføyde tegning. Tegningens eneste figur viser skjematisk et vertikalsnitt gjennom en anodebunt som er neddykket i elektrolyttsmelte. to the attached drawing. The drawing's only figure schematically shows a vertical section through an anode bundle that is immersed in molten electrolyte.

De prismeformede anodestaver 10 med kvadratisk tverrsnitt og av oksydkeramisk material med elektrisk ledningsevne har et tverrmål på 8 cm og en lengde på 40 cm. Kantene er avskrånet ved ytterendene..Flere :anodestavercer sammenstilt til en bunt méd tre ytterelementer og således at middelavstanden 10a mellom yttersidene av inntilliggende anodestaver er 3 mm. Denne avstand tjener på den ene side til uttrekk av anodegasser og bidrar på den annen side til at stavenes termiske utvidelse kan fleksibelt oppfanges. The prism-shaped anode rods 10 with a square cross-section and made of oxide ceramic material with electrical conductivity have a transverse measurement of 8 cm and a length of 40 cm. The edges are chamfered at the outer ends..Several anode rods assembled into a bundle with three outer elements and so that the average distance 10a between the outer sides of adjacent anode rods is 3 mm. This distance serves, on the one hand, for the extraction of anode gases and, on the other hand, contributes to the fact that the rods' thermal expansion can be flexibly accommodated.

Anodestavene er med sine nedre ender neddykket i smelteelektrolytten 12, som befinner seg ovenpå det katodedannende flytende metall 14. Den foreliggende skorpe av størknet elektrolytt-material og oksydleire som er spredd ut ovenpå skorpen' ér for oversiktens skyld ikke inntegnet. The anode rods are with their lower ends immersed in the molten electrolyte 12, which is located on top of the cathode-forming liquid metal 14. The present crust of solidified electrolyte material and oxide clay which is spread out on top of the crust is not drawn for the sake of clarity.

Anodestavene er gjennomboret noen centimeter under den øverste endeflate og en opphengningsstav 16 av varmebestandig stål og tilsvarende tverrmål er ført gjennom utboringen. Stavens to ytterender som rager ut fra de ytterste anodeelementer er mon-tert på bæreplater 18, som i sin tur er anordnet på horisontale innover-rettede flenser 20 for et ytterrør 22. Dette ytter-rør 22 som er utformet i samsvar med bunten av anodestaver, The anode rods are pierced a few centimeters below the top end surface and a suspension rod 16 of heat-resistant steel and corresponding cross-section is passed through the bore. The rod's two outer ends projecting from the outermost anode elements are mounted on support plates 18, which in turn are arranged on horizontal inwardly directed flanges 20 for an outer tube 22. This outer tube 22 which is designed in accordance with the bundle of anode rods ,

er ved hjelp av elektriske isolatorer festet til ovnslokket ell^r anodebæreren (ikke vist). is attached to the furnace cover or anode carrier (not shown) by means of electrical insulators.

Bæreplaten 18 er innstilt ved hjelp av bolter eller skruer The support plate 18 is adjusted by means of bolts or screws

24 på bunnplaten 25 foroet innerrør 30. 24 on the bottom plate 25 lined with inner tube 30.

Den elektriske kontakt mellom en trykkplate 26 og den plan-slipte øvre endeflate av anodestavene 40 oppnås ved et trykk på 0,05 - 1,0 MPa alene eller i kombinasjon med et mellomsjikt 28 med god elektrisk ledningsevne. Dette mellomsjikt 28 består enten av et eller flere lag av metalltrådnetting, fortrinnsvis nikkeltrådnetting, som anvendes enten i ube-handlet tilstand eller oksydert etter varmebehandling i en flamme. I stedet for en metalltrådnetting ellér fortrinnsvis sammen med denne anvendes fortrinnsvis en masse bestående av metallpartikler og lavsintrende keramikk, såkalt cermet, hvorved strømovergangen mellom metall og oksydkeramikk lettes. The electrical contact between a pressure plate 26 and the plane-ground upper end surface of the anode rods 40 is achieved at a pressure of 0.05 - 1.0 MPa alone or in combination with an intermediate layer 28 with good electrical conductivity. This intermediate layer 28 either consists of one or more layers of metal wire mesh, preferably nickel wire mesh, which is used either in an untreated state or oxidized after heat treatment in a flame. Instead of a metal wire mesh, or preferably together with this, a mass consisting of metal particles and low-sintering ceramics, so-called cermet, is preferably used, whereby the current transition between metal and oxide ceramics is facilitated.

For å opprettholde det gunstigste anleggstrykk mot anodestavene 10, kan trykkplaten 26 på strømlederen 32 stå i forbindelse med en passende trykkinnretning, f.eks. en fjær. Strømlederen 32 er anbragt innvendig i innerrøret 30 av anodeholderen (ikke vist), som anvendes som motstykke for trykkinnretningen. Bunnplaten 25 for innerrøret 30, som er forsynt med en midtre utboring for fri gjennomføring av strømlederen 32 samt er forbundet med bæreplaten ved hjelp av skruebolter 24, tjener på den ene side til innstilling av anodestavene 10 og på den annen: side som basis for anleggs-trykket. In order to maintain the most favorable contact pressure against the anode rods 10, the pressure plate 26 on the current conductor 32 can be connected to a suitable pressure device, e.g. a feather. The current conductor 32 is placed inside the inner tube 30 of the anode holder (not shown), which is used as a counterpart for the pressure device. The bottom plate 25 for the inner tube 30, which is provided with a central bore for the free passage of the current conductor 32 and is connected to the carrier plate by means of screw bolts 24, serves on the one hand for setting the anode rods 10 and on the other: side as a basis for installation - the pressure.

Hulrommet 34 mellom det indre og ytre rør er avtettet, The cavity 34 between the inner and outer tube is sealed,

f.eks. ved hjelp av en fylling med oksydleire, for å hindre utslipp av anodegasser. e.g. by means of a filling with oxide clay, to prevent the emission of anode gases.

Det vil være selvinnlysende at anodestavene også kan være opphengt på en annen måte enn vist i fig. 1. Deti.øvre om-råde av anodene kan således være gjennomboret på kryss og tvers i forskjellige høydenivåer, således at opphengnings-staver av meget varmebestandig stål kan føres gjennom stavene i rett vinkel med hverandre. Likeledes kan halvsirkelformede hai^k være utformet i sideflatene av anodeelementene for epp-hengning av disse på festestaver. It will be self-evident that the anode rods can also be suspended in a different way than shown in fig. 1. The upper area of the anodes can thus be pierced crosswise at different height levels, so that suspension rods of highly heat-resistant steel can be passed through the rods at right angles to each other. Likewise, semi-circular hooks can be designed in the side surfaces of the anode elements for epp-hanging these on fixing rods.

Fremstilling av de enkelte oksydkeramiske elementer 10 for anoden i henhold til oppfinnelsen og deres anvendelse i en smelteelektrolyseovn for fremstilling av aluminium vil nå bli nærmere forklart under henvisning til de følgende utførelseseksemplér. Production of the individual oxide ceramic elements 10 for the anode according to the invention and their use in a smelting electrolysis furnace for the production of aluminum will now be explained in more detail with reference to the following design examples.

EKSEMPEL 1 EXAMPLE 1

40 kg sprederøstet jernoksyd (Fe203, hematitt) med en renhet på over 99, 6% og en midlere partikkelstørrelse på omtrent 40 pm blandes med lr, 5 kg titandioksyd og forkalsineres ved 1020°C. Pulverets partikkelstørrelse nedsettes så i en kulekvern i løpet av 125 timer til en midlere kornstør-relse på 2,5 ym. Materialet fylles i en form av lateks-gummi og utført som parallellepiped samt anbringes i trykk-kammeret for en isostatisk presse. I løpet av 3 minutter økes trykket fra 0 til 1250 kg/cm , holdes 1 minutt på denne verdi og reduseres så atter. 40 kg of spread-roasted iron oxide (Fe 2 O 3 , hematite) with a purity of over 99.6% and an average particle size of approximately 40 pm is mixed with 1.5 kg of titanium dioxide and calcined at 1020°C. The particle size of the powder is then reduced in a ball mill over the course of 125 hours to an average grain size of 2.5 µm. The material is filled in a form of latex rubber and made as a parallelepiped and placed in the pressure chamber for an isostatic press. During 3 minutes, the pressure is increased from 0 to 1250 kg/cm, kept at this value for 1 minute and then reduced again.

De pressede og bearbeidede emner sintres i en elektrisk varmeovn, hvor temperaturen i løpet av 80 timer heves fra fomtemperaturen til 1000°C, og derpå økes fra 1000 til 1250(DC i løpet av 10 timer, hvoretter denne temperaturverdi opprettholdes i 30 timer og temperaturen derpå atter reduseres . The pressed and processed parts are sintered in an electric heating furnace, where the temperature is raised from the base temperature to 1000°C over the course of 80 hours, and then increased from 1000 to 1250 (DC) over the course of 10 hours, after which this temperature value is maintained for 30 hours and the temperature then decreases again.

De sintrede oksydkeramiske staver har et kvadratisk ende-tverrsnitt med sidelengde på 3,4 cm samt en stavlengde på 24 cm. Disse staver sammenstilles i bunter således at det dannes et kvadrat med tre staver langs hver sidekant.med en avstand mellom stavene på 2 - 3 mm. The sintered oxide ceramic rods have a square end cross-section with a side length of 3.4 cm and a rod length of 24 cm. These rods are put together in bundles so that a square is formed with three rods along each side edge, with a distance between the rods of 2 - 3 mm.

Rekkene på tre staver gjennombores parallelt med endeflatene i den ene retning i en avstand på ca. 3 cm fra de øvre endeflater ved hjelp av et diamantbor med diameter på omtrent 1,2 cm langs de påfølgende sideflater. Et hakk med halv-rurjdt tverrsnitt og diameter omkring 1,2 cm frembringes så på to motsatte sideflater av hver stav. Fire staver med diameter på omtrent 1 cm og lengde 13 cm og bestående av meget varmebestandig krom/nikkel-stål anvendes som opp-hengningsstaver og benyttes, som angitt i fig. 1, for feste av de enkelte elementer av stavform. Kontakttrykket for strømlederen innstilles til 0,24 MPa. The rows of three rods are pierced parallel to the end surfaces in one direction at a distance of approx. 3 cm from the upper end surfaces using a diamond drill with a diameter of approximately 1.2 cm along the subsequent side surfaces. A notch with a semi-rough cross-section and a diameter of around 1.2 cm is then produced on two opposite side surfaces of each rod. Four rods with a diameter of approximately 1 cm and a length of 13 cm and consisting of very heat-resistant chrome/nickel steel are used as suspension rods and are used, as indicated in fig. 1, for attaching the individual rod-shaped elements. The contact pressure for the current conductor is set to 0.24 MPa.

Buntelektronen neddyppes i en karbontank og oppvarmes til 1000°C i 50 timer. Kryolitt med 3,75% A1F3, 5% CaF2og 6,9% A^O^ tilsettes og smeltes inntil anodenes neddykkings-dybde beløper seg til omkring 2 cm. Interpolaravstanden mellom anodene og det flytende aluminium som anvendes som katode på bunnen av cellen, beløper seg til 6-8 cm. Anodestrømmens strømtetthet økes i trinn inntil 1,25.A/cm 2, og etter 190 timers drift ved denne strømtetthet trekkes anodebunten ut. The bunch electron is immersed in a carbon tank and heated to 1000°C for 50 hours. Cryolite with 3.75% AlF3, 5% CaF2 and 6.9% A^O^ is added and melted until the immersion depth of the anodes amounts to about 2 cm. The interpolar distance between the anodes and the liquid aluminum used as cathode at the bottom of the cell amounts to 6-8 cm. The current density of the anode current is increased in steps up to 1.25 A/cm 2 , and after 190 hours of operation at this current density, the anode bundle is pulled out.

I enkelte elementer av stavform oppviser etter avkjøling ingen skade og er fri for sprekker. Some rod-shaped elements show no damage after cooling and are free of cracks.

EKSEMPEL 2 EXAMPLE 2

40 kg tinnoksyd (SnO^) med en renhet på over 99,9% og en midlere partikkelstørrelse mindre enn 5 ym blandes med 0,8 40 kg of tin oxide (SnO^) with a purity of over 99.9% and an average particle size of less than 5 ym is mixed with 0.8

kg kobberoksyd (CuO) og 0,4 kg antimonoksyd (Sb20.j) . Materialet fylles i en lateksgummiform av parallellepiped-utførelse og legges inn i trykkammeret i en isostatisk presse. I løpet av 3 minutter økes trykket fra 0 til kg copper oxide (CuO) and 0.4 kg antimony oxide (Sb20.j) . The material is filled in a latex rubber mold of parallelepiped design and placed in the pressure chamber of an isostatic press. Within 3 minutes, the pressure is increased from 0 to

1250 kg/cm 2, 'holdes på denne verdi i 1 minutt og reduseres deretter på nytt. 1250 kg/cm 2 , is held at this value for 1 minute and then reduced again.

De således pressede og bearbeidede emner sintree i en elek-troovn, idet temperaturen økes i 80 timer fra romtemperatur til 1250°C, og holdes på denne verdi i 24 timer og atter reduseres i løpet av 48 timer til 150°C. The thus pressed and processed blanks are sintered in an electric furnace, the temperature being increased for 80 hours from room temperature to 1250°C, and kept at this value for 24 hours and again reduced within 48 hours to 150°C.

De oppnådde sintrede oksydkeramiske staver har en kvadratisk endeflate med sidekant 5,0 cm samt en lengdeutstrekning på The obtained sintered oxide ceramic rods have a square end face with a side edge of 5.0 cm and a length of

24 cm. Ni sådanne staver sammenstilles liksom i eksempel 24 cm. Nine such spells are put together as an example

1 til en anodebunt, som således får en effektiv -anodeflate 1 to an anode bundle, which thus gets an effective -anode surface

pa . ' 225 cm 2. I en elektrolyseanordning tilsvarende eksempel bye. ' 225 cm 2. In an electrolysis device corresponding to example

1 anvendes anodebunten med en anodisk strømtetthett på 1,20 A/cm 2i 216 timer. Ved slutten av denne elektrolysetid 1, the anode bundle is used with an anodic current density cap of 1.20 A/cm 2 for 216 hours. At the end of this electrolysis time

var avgangen av anodematerial 14,6 cm 3, hvilket tilsvarer en midlere materialavgang på 3 ym/h regnet over endeflaten. Denne korrosjon opptrer imidlertid hovedsakelig ved anode-buntens hjørner, mens tre av de fire mellomliggende anodestaver ikke oppviser noe som helst materialavgang. the departure of anode material was 14.6 cm 3, which corresponds to an average material departure of 3 ym/h calculated over the end surface. However, this corrosion mainly occurs at the corners of the anode bundle, while three of the four intermediate anode rods show no material loss whatsoever.

Sammenligningsforsøk har vist at den i seg selv lille materialavgang ved oksydkeramiske kompakte anoder av stort format ytterligere kan reduseres, ved at anodene utføres som anodebunter med samme arbeidsflate. Det i tilsiktede anodegassuttrekk tillater en nedsettelse av anodekorrosjonen ved anodebunter med en faktor på 5. Dette utgjør således en ytterligere ff orldel i tillegg til den enklere keramiske fremstilling,og den forbedrede stabilitet overfor temperaturforandringer. Comparison tests have shown that the inherently small waste of material with oxide ceramic compact anodes of large format can be further reduced, by the anodes being made as anode bundles with the same working surface. The intentional anode gas extraction allows a reduction of anode corrosion at anode bundles by a factor of 5. This thus constitutes a further advantage in addition to the simpler ceramic production and the improved stability against temperature changes.

Forsøk har videre vist at en økning av antallet anodestaver i bunten kan gi en ytterligere reduksjon av korrosjonen, idet antallet innesluttede anodestaver derved økes. Experiments have also shown that an increase in the number of anode rods in the bundle can provide a further reduction in corrosion, as the number of enclosed anode rods is thereby increased.

Claims

1. Anode for a melting electrolysis furnace for the production of aluminum, the anode consisting of several dimensionally stable separate oxide ceramic elements, characterized in that the elements (10) have linear cross-sectional dimensions of 2 - 12 cm in the current output area, a length corresponding to 2-20 times the average linear cross-sectional dimension, and are arranged mainly parallel to each other with a distance (10a) of 1 - 20 mm between the outer surfaces of the elements and are mechanically stably held together at the end facing the anode's current supply by means of an electrically conductive carrier device (16, 18, 24 , 26) which is outside the melting electrolyte. IN

2. Anode as specified in claim 1, characterized in that the individual anode elements (10) have a linear cross-sectional dimension of 3 - 10 cm, a length corresponding to 3 - 10 times the average linear cross-sectional dimension, and an average distance (10å) of 2 - 5 mm between the outer surfaces of the elements.

3. Anode as stated in claim 1 or 2, characterized in that the individual elements (10) are cylindrical or prismatic, preferably with a hexagonal, square or rectangular cross-section.

4. Anode as stated in claim 1 or 2, characterized in that the individual elements (10) have the form of frustum cones or frustum pyramids, preferably with a hexagonal, square or rectangular cross-section, which tapers only slightly in the direction of the electric current.

5. Anode as specified in claims 1-4, characterized in that the anode bundle is designed with a rectangular or square cross-section.

6. Anode as specified in claims 1-5, characterized in that one or more corner elements are omitted in the bundle.

7. Anode as stated in claims 1-6, characterized in that a pressure plate (26) which is electrically conductive connected to the anode's power supply (32) rests with a pressure of 0.5 -r 1.2 MPa against the upper end surfaces of the ceramic elements (10).

8. Anode as set forth in claims 1-7, characterized in that between the end surfaces of the ceramic elements (10) and the pressure plate (26) an intermediate layer (28) is arranged which consists of at least one layer metal wire mesh, preferably of bright or oxidized nickel, or a metal-ceramic mass, (cermet).

9. Anode as specified in claims 1-8, characterized in that the individual elements (10) comprise at least one oxide of the metals Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Sn, Pb.

10. anode as specified in claim 9, characterized in that the ceramic base material contains less than 10% of at least one oxide of the following metals: rare earths, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mg, Ca, Sr, Ba, Al, Ga, Si, Ge , As, Sb, Cu, Bi.