PL80709B1 - - Google Patents

Download PDF

Info

Publication number
PL80709B1
PL80709B1 PL1970141616A PL14161670A PL80709B1 PL 80709 B1 PL80709 B1 PL 80709B1 PL 1970141616 A PL1970141616 A PL 1970141616A PL 14161670 A PL14161670 A PL 14161670A PL 80709 B1 PL80709 B1 PL 80709B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
aluminum
cathode
extreme
cavity
temperature
Prior art date
Application number
PL1970141616A
Other languages
English (en)
Original Assignee
Montecatini Edison Spait
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Montecatini Edison Spait filed Critical Montecatini Edison Spait
Publication of PL80709B1 publication Critical patent/PL80709B1/pl

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/08Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Description

Piec wielokomorowy do elektrolitycznej produkcji aluminium Przedmiotem wynalazku jest wielokomorowy piec do wytwarzania aluminium na drodze elektroli¬ tycznej.Znane sa wielokomorowe piece do elektrolitycz¬ nego otrzymywania aluminium wyposazone w dwu¬ biegunowe elektrody weglowe posiadajace po¬ wierzchnie robocze nachylone pod katem. Elektrody te sa zanurzane w stopionym fluorku aluminium.Ta ciekla kapiel znajduje sie w kadzi wykonanej ze stali i wylozonej od wewnatrz materialem o dobrych wlasnosciach izolacyjnych takim jak ksztaltki z wegliku krzemu spajanego azotkiem krzemu lub ze stopionego korundu badz tez z czy¬ stego kryolitu.Znane jest równiez schodkowe uksztaltowanie dna kadzi lub jego nachylenie w kierunku zagle¬ bienia, w którym gromadzi sie ciekle aluminium otrzymane na drodze elektrolizy.Poniewaz ciezar wlasciwy aluminium jest tylko nieznacznie wiekszy od ciezaru wlasciwego cieklej kapieli, odpowiednio 2, 3 i 2,1 metal otrzymywany na drodze elektrolizy w poszczególnych komorach pieca ma tendencje zbierania sie w najnizszym miejscu pochylego dna kadzi, to jest w zaglebieniu.Zaglebienia do gromadzenia aluminium maja jed¬ nak tendencje do zarastania zakrzepla kapiela. Sto¬ pien w jakim ta wada wystepuje zalezy w duzej mierze od skladu kapieli a zjawisko to moze wy¬ stepowac nawet przy niezbyt niskich temperatu¬ rach rzedu 920 do 930°C. 10 15 20 25 30 Oczywiscie jesli ciekla kapiel w poszczególnych komorach, w miejscach, gdzie przeplywa prad elek¬ tryczny ma na przyklad temperature 960°, to nizsze warstwy kapieli, znajdujace sie ponad dnem kadzi, ale ponizej elektrod, maja nieco/ nizsza tempera¬ ture. Temperatura ta osiaga najnizsza wartosc w warstwach kapieli stykajacych sie z dnem kadzi lub z cieklym aluminium znajdujacym sie na jej dnie. Jesli temperatura tych dolnych warstw jest zbyt niska, to kapiel w tym miejscu zaczyna gest¬ niec a nastepnie krzepnac.To gestnienie i/lub krzepniecie kapieli moze miec czasami charakter nieodwracalny.Krzepniecie kapieli moze powodowac, ze alumi¬ nium wytwarzane w poszczególnych komorach pie¬ ca moze miec utrudniony splyw do zaglebien zbior¬ czych a nawet moze nastapic calkowite zasklepie¬ nie tych zaglebien.W, kadziach o schodkowo-uksztaltowanym dnie otrzymane elektrolitycznie aluminium rozlewa sie po wiekszej powierzchni tworzac prawie ciagla warstwe aluminium, a na niej strefy naladowane ujemnie i dodatnio. W warstwach tych powstaja prady wirowe pochodzace od zawieszonych nad nimi elektrod weglowych. Takie prady wirowe wplywaja szkodliwie na skutecznosc pracy pieca.Znany jest szereg sposobów stosowanych w celu podniesienia temperatury nizszych warstw kapieli w celu zapobiegniecia lub ograniczenia niedogod¬ nosci zwiazanych z zageszczaniem sie lub krzepmie- 807093 80709 4 ciem kapieli nad dnem kadzi zwlaszcza w zagle¬ bieniach zbiorczych. Zaglebienia te znajduja sie najdalej od elektrod a tym samym najdalej od zródla ciepla.Próbowano na przyklad stosowac dodatkowe pod¬ grzewanie zaglebien z gromadzacym sie w nich alu¬ minium za pomoca elektrycznych grzejników opo¬ rowych umieszczonych na zewnatrz wglebien, to jest pomiedzy warstwami wykladziny wewnetrznej.Grzejniki te byly wykonywane z wlóknistego gra¬ fitu w postaci tkanin, tasm lub plyt.Tego rodzaju urzadzenia gr2ewcze wykazuja jed¬ nak pewne wady na skutek ich duzej kruchosci.Ponadto elementy grzewcze sa narazone hie tylko na przecieki cieklego metalu lecz równiez czasami na bezposredni kontakt z cieklym metalem. Prze¬ cieki te czynia tego typu grzejniki bezuzytecznymi poniewaz powoduja zwarcia sieci zasilajacej.Próbowano równiez stosowac rózne srodki dla ochrony tych elementów grzewczych. Srodki te jed¬ nak nie sa z reguly latwe do zastosowania a po¬ nadto sa skomplikowane i kosztowne.Celem niniejszego wynalazku jest usuniecie wspomnianych - niedogodnosci w mozliwie naj¬ prostszy i niedrogi sposób.Okazalo sie, ze mozna bardzo prosto i przy nie¬ wielkim nakladzie kosztów utrzymac zaglebienia zbiorcze przynajmniej w takiej temperaturze, która jest chociaz niewiele, ale wyzsza od temperatury krytycznej kapieli.. Podczas pracy pieca wielokomorowego roztopio¬ na kapiel moze miec temperatury w zakresie od 930 do 980°C. Oczywistym jest, ze od góry ku do¬ lowi kapiel bardzo zle przewodzi cieplo, czym nie "rózni sie od wody w temperaturach od 0 do 100°C.Wiadomo, ze rurka szklana napelniona woda i pod¬ grzewana tylko od góry moze przez pewien czas zawierac w swej dolnej czesci krysztalki lodu pod¬ czas gdy warstwa wody nad tymi krysztalkami wrze.Gdy piec wielokomorowy pracuje normalnie ciep¬ lo utrzymujace jego temperature robocza jest wy¬ twarzane w wyniku opornosci elektrycznej kapieli prawie wylacznie w przestrzeni miedzyelektrodo- wej poszczególnych komór.Elektrody weglowe maja przewodnosc cieplna znacznie wieksza niz kapiel a cieplo w nich roz¬ chodzi sie równiez latwo w kazdym kierunku, za¬ równo ku górze, jak iw dól. W piecach wieloko¬ morowyeh majacych elektrody podwieszone i za¬ nurzone w elektrolicie oraz dna pochylone w kie¬ runku zaglebien zbiorczych elektrody te nie sie¬ gaja do dna kadzi aby nie powodowac zwarc i nie wytwarzac zbyt znacznych pradów wirowych na zewnatrz poszczególnych komór.Niniejszy wynalazek polega na utrzymywaniu skrajnej katody lub katod w ciaglym zanurzeniu w cieklym aluminium nagromadzonym w dennym zaglebieniu kadzi, dzieki czemu zapewnione jest dobre przenoszenie ciepla od katody skrajnej do metalu nagromadzonego w zaglebieniu a metal ten z kolei stanowi przewodnik ciepla przekazujacy cieplo do sasiednich stref kapieli oraz do dna kadzi i zapobiega/tworzeniu sie niebezpiecznych skrzep- niec warstwowych pod zawieszonymi elektrodami weglowymi.Piec ze zbieznym ku dolowi dnem jest tak zapro¬ jektowany, ze pomiedzy skrajnymi katodami i alu¬ minium zgromadzonym w zaglebieniu dna jest za¬ chowana stycznosc nawet po okresowych spustach aluminium, gdyz czesto wlasnie czas dokonywania spustu jest okresem krytycznym, w którym najlat¬ wiej tworza sie narosty we wglebieniu i jego sa¬ siedztwie.Niniejszy wynalazek nie opiera sie jednak wy¬ lacznie na zasadzie, ze utrzymywanie dlugotrwalej stycznosci katod skrajnych z aluminium nagroma¬ dzonym we wglebieniu kadzi jest absolutnie ko¬ nieczne i wystarczajace.Istnieje bowiem czasami koniecznosc dodatkowe¬ go podgrzania katody skrajnej. Ma to miejsce wtedy, gdy w poszczególnych komorach pieca, ciep¬ lo wytwarzane przez prad elektrolizy, doplywa w zbyt malej ilosci do dolnych warstw kapieli, aby -utrzymac ja w temperaturze wyzszej od krytycz¬ nej, a to na przyklad w wyniku ochlodzenia sie kapieli podczas wymiany elektrod, podczas roz¬ ruchu pieca, ogólnej przerwy w doplywie pradu lub podobnych okolicznosciach.W celu wytworzenia tego dodatkowego ciepla do¬ skonale nadaja sie przewody doprowadzajace prad do elektrod, które to przewody sa wpuszczone do, wnetrza elektrody.Powierzchnia styku zelaza z weglem wykazuje znaczny opór elektryczny, przy przeplywie pradu przez taki opór powstaje pewna ilosc ciepla.Jesli, przy stalym natezeniu pradu doprowadza¬ nego do pieca, jeden lub kilka przewodów dopro¬ wadzajacych prad do katody zostanie odlaczonych od szyny zbiorczej doprowadzajacej prad do pieca, to ogólna powierzchnia styku zelazo-wegiel zosta¬ nie zmniejszona. W wyniku tego calkowity spadek napiecia na przejsciu przez powierzchnie styku ze¬ laza z weglem tych przewodów, które pozostaly nadal wlaczone w obwód elektryczny, ulegnie wzrostowi a tym samym wzrosnie ilosc ciepla wy¬ tworzona wewnatrz katody.Poniewaz katoda weglowa jest dobrym przewod¬ nikiem ciepla, duza ilosc tego ciepla przeplynie w dól wtedy, gdy aluminium zgromadzone we wglebieniu kadzi ma temperature nizsza od samej katody, jak równiez od temperatury kapieli w ko¬ morach pieca. Gdy tylko normalne warunki cieplne pomiedzy wglebieniem a kapiela zostana przywró¬ cone przewody zostaja ponownie podlaczone do szyny zbiorczej.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, który przedstawia w przekroju wzdluznym piec wielokomorowy, symetryczny posiadajacy osiem rozmieszczonych w odstepach wzgledem siebie, podwieszonych i po¬ chylych elektrod 5, dwie skrajne anody 8, oraz jed¬ na skrajna katode 3. W tym przykladzie wykona¬ nia, to jest w symetrycznym piecu wielokomoro- wym skrajna katoda 3 jest umieszczona w srodko¬ wym polozeniu wzgledem pozostalych elektrod. Ka¬ toda ta jest nazwana skrajna choc umieszczona jest w polozeniu srodkowym, gdyz pod nazwa skrajnej elektrody rozumie sie taka elektrode, któ¬ ra spelnia role badz tylko katody badz tez tylko anody podczas, gdy jak wiadomo elektrody dwu-80709 5 6 biegunowe moga spelniac funkcje zarówno katody jak i anody. Elektrody dwubiegunowe 5, - skrajne anody 8 oraz skrajna katoda 3 tworza i ograni¬ czaja dziesiec, to jest piec plus piec, komór 7, w których podczas elektrolizy zachodzi rozklad tlenku aluminium.Stopnie 1 od brzegów pieca opadaja w kierunku jego srodka, gdzie znajduje sie wglebienie zbior¬ cze 2 do gromadzenia i spuszczania stopionego alu¬ minium otrzymanego w poszczególnych komorach 7.Katoda 3 ma osiowy otwór 13 sluzacy do wprowa¬ dzenia odpowiedniego urzadzenia spustowego do wglebienia zbiorczego 2. Zgodnie z wynalazkiem w celu zapobiegniecfa niebezpieczenstwu zestalenia sie kapieli elektrolitycznej 6 i zatkaniem wglebie¬ nia 2 katoda skrajna 3 siega do wnetrza wglebienia zbiorczego 2.Wymiary wglebienia 2 oraz odleglosci pomiedzy dolnym koncem 4 katody 3 a dnem 9 wglebienia 2 sa tak dobrane, ze nawet tuz po zakonczeniu spu¬ stu, aluminium pozostale we wglebierfiu jest w ilosci wystarczajacej dla zapewnienia dlugotrwalego kon¬ taktu z dolnym koncem 4 katody 3.Piec pracuje przy natezeniu pradu od 10 000 do 20 000 A i napieciu rzedu 16 V. Normalny spadek napiecia na katodzie moze byc utrzymywany na przyklad w zakresie 0,3 do 0,5 V.W takich warunkach podczas normalnej pracy pieca sama katoda skrajna daje moc grzewcza rzedu 6 do 10 kW. Jednakze bardzo latwo mozna w znacznym stopniu zwiekszyc te moc w bardzo krótkim okresie czasu jesli zaistnieje koniecznosc doprowadzenia dodatkowej ilosci ciepla do wgle¬ bienia zbiorczego 2. Wystarczy tylko odlaczyc jeden lub kilka przewodów 10 zasilajacych katode za po¬ moca wylacznika 11 na okreslony przebieg czasu.Jesli wylaczenie to dokonane zostanie w stosunku do polowy zacisków katody odpowiedni wzrost energii elektrycznej wytwarzajacej cieplo na sku¬ tek grzania oporowego katody wyniesie nastepne 6 do 10 kW.W ten sposób zródlo ciepla jakie stanowi katoda zostaje co najmniej podwojone. To dodatkowe wy¬ tworzone cieplo zostaje przejete przede wszystkim przez skrajna katode weglowa a nastepnie przeka¬ zane czesciowo do nagromadzonego we wglebieniu aluminium, z którym katoda jest w stalej stycz¬ nosci bedac w nim czesciowo zanurzona.Jedna z najwazniejszych korzysci uzyskiwanych dzieki temu wynalazkowi jest fakt, ze nie zachodzi juz koniecznosc znacznego zwiekszania natezenia pradu, nawet na ograniczony krótki okres czasu, gdyz zainstalowane grzejniki oporowe sa w stanie zapewnic dostatecznie wielki wzrost temperatury, jesli zajdzie potrzeba zapobiezenia tworzeniu sie lub rozpuszczania powstalych na dnie pieca za¬ krzepów.Wyeliminowane sa w ten sposób nagle chociaz krótkie wzrosty natezenia pradu zmniejszajace nie¬ korzystnie gestosc pradu elektrolizy, trwalosc ka¬ pieli, jak równiez wydajnosc procesu elektrolizy.Ponadto zwiekszenie natezenia pradu nie zawsze pozwala na uzyskanie zadanych wyników poniewaz wytworzona na skutek tego wzrostu natezenia wieksza ilosc ciepla nie dociera lub dociera w ilosci niewystarczajacej do dolnych warstw kapieli i alu¬ minium znajdujacego sie we wglebieniu i nie jest w stanie rozgrzac go w stopniu wystarczajacym dla usuniecia zakrzepów przez rozpuszczenie kapieli zakrzeplej w samym wglebieniu. PL PL

Claims (5)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Piec wielokomorowy do elektrolitycznej pro¬ dukcji aluminium zawierajacy kadz wylozona ma¬ terialem izolujacym elektrycznie, szereg umieszczo¬ nych wewnatrz kadzi elektrod dwubiegunowych oraz skrajne elektrody jednobiegunowe wykonane z materialu zawierajacego wegiel, zawieszone w ka¬ pieli, majacy pochyle dno opadajace w kierunku wglebienia do gromadzenia aluminium wytworzo¬ nego podczas elektrolizy, które to wglebienie znaj- . duje sie pod skrajna katoda najkorzystniej w srod¬ kowej czesci dna kadzi, znamienny tym, ze skraj¬ na katoda (3) jest przedluzona i siega do wnetrza wglebienia (2), gdzie styka sie pewnie i trwale ze znajdujacym sie w nim aluminium dla przeniesie¬ nia swego ciepla do cieklego aluminium.
2. Piec wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze skrajna katoda (3) jest umieszczona centralnie po¬ miedzy dwubiegunowymi elektrodami umieszczony¬ mi po obu jej stronach.
3. Piec wedlug zastrz. 1—2, znamienny tym, ze elektrody (3, 5, 8) maja powierzchnie czynne na¬ chylone w stosunku do pionu.
4. Piec wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze prze¬ wody i zaciski zasilajace skrajnej katody (3) sa polaczone z szynami zbiorczymivza pomoca prze¬ laczników (11) umozliwiajacych odlaczanie i przy¬ laczanie do szyny zbiorczej okresowo przewodu lub wiekszej ilosci przewodów doprowadzajacych prad dla podwyzszenia temperatury elektrody i tym sa¬ mym podwyzszenia temperatury cieklego alumi¬ nium zgromadzonego we wglebieniu (2) kadzi znaj¬ dujacy sie pod skrajna katoda (3) oraz kapieli znajdujacej sie w sasiedztwie tego wglebienia i utrzymania w temperaturze wyzszej wzgiedem temperatury krytycznej, przy której nastepuje gest¬ nienie lub krzepniecie kapieli.
5. Piec wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze skraj¬ na katoda (3) jest zanurzona czesciowo, ale dlugo¬ trwale w cieklym aluminium zgromadzonym we wglebieniu zbiorczym kadzi (2) podczas okresowe¬ go spuszczania aluminium w miare ubywania alu¬ minium w tym wglebieniu dla umozliwienia do¬ prowadzenia ciepla w kazdej chwili do aluminium pozostalego we wglebieniu. 10 15 20 25 30 35 40 45 5080709 0 ©" -W4M © Olsztynskie Zaklady Graficzne Lz. 2177/VIII (115) Cena 10 zl PL PL
PL1970141616A 1969-06-30 1970-06-26 PL80709B1 (pl)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT1896269 1969-06-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
PL80709B1 true PL80709B1 (pl) 1975-08-30

Family

ID=11153685

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL1970141616A PL80709B1 (pl) 1969-06-30 1970-06-26

Country Status (12)

Country Link
US (1) US3730859A (pl)
JP (1) JPS5020936B1 (pl)
AT (1) AT295874B (pl)
CA (1) CA931910A (pl)
DE (1) DE2032112A1 (pl)
ES (1) ES381239A1 (pl)
FR (1) FR2049201B1 (pl)
GB (1) GB1312378A (pl)
NL (1) NL7009351A (pl)
NO (1) NO125356B (pl)
PL (1) PL80709B1 (pl)
SE (1) SE365823B (pl)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4021317A (en) * 1976-05-10 1977-05-03 Aluminum Company Of America Method of operating an electrolytic cell
US4133728A (en) * 1978-01-26 1979-01-09 E. I. Du Pont De Nemours And Company Electrolytic cell with switching means
US4664760A (en) * 1983-04-26 1987-05-12 Aluminum Company Of America Electrolytic cell and method of electrolysis using supported electrodes
US4622111A (en) * 1983-04-26 1986-11-11 Aluminum Company Of America Apparatus and method for electrolysis and inclined electrodes
US4596637A (en) * 1983-04-26 1986-06-24 Aluminum Company Of America Apparatus and method for electrolysis and float
US4504366A (en) * 1983-04-26 1985-03-12 Aluminum Company Of America Support member and electrolytic method
JPS61186489A (ja) * 1985-02-13 1986-08-20 Hiroshi Ishizuka アルカリ金属または土金属の溶融塩化物電解装置
US4865701A (en) * 1988-08-31 1989-09-12 Beck Theodore R Electrolytic reduction of alumina

Also Published As

Publication number Publication date
SE365823B (pl) 1974-04-01
NL7009351A (pl) 1971-01-04
FR2049201B1 (pl) 1974-03-01
JPS5020936B1 (pl) 1975-07-18
DE2032112A1 (de) 1971-03-25
CA931910A (en) 1973-08-14
US3730859A (en) 1973-05-01
ES381239A1 (es) 1973-04-16
NO125356B (pl) 1972-08-28
AT295874B (de) 1972-01-25
GB1312378A (en) 1973-04-04
FR2049201A1 (pl) 1971-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2364663C2 (ru) Катодный элемент для оснащения электролизера, предназначенного для производства алюминия
RU2449058C2 (ru) Электролизер для производства алюминия, содержащий средства для уменьшения падения напряжения
PL88790B1 (pl)
WO2008106849A1 (fr) Cellule électrolytique de production d'aluminium comportant une cathode de blocs de carbone de structure hétérotypique
JP2005536638A (ja) 金属アルミニウムの生成における不活性電極の温度制御および操作
JP2004526055A (ja) 金属を生成する方法及び電解採取槽
PL80709B1 (pl)
JP2738423B2 (ja) ガラス用電熱熔融炉
US4737247A (en) Inert anode stable cathode assembly
HU195261B (en) Carbon anode for electrolytic cell for producing aluminium
ES2218108T3 (es) Catodo de grafito para la electrolisis del aluminio.
US1534322A (en) Electrolytic cell and method of lining the same
CN109689938A (zh) 具有插槽几何形状的阴极块
US3700581A (en) Cryolitic vat for the production of aluminum by electrolysis
US1534320A (en) Cell for electrolytic refining or separating process
CA1048091A (en) Protecting metal heating electrodes of melting furnaces with dc current and apparatus therefor
CA3087116A1 (en) Cathode elements for a hall-heroult cell for aluminium production and a cell of this type having such elements installed
US2866743A (en) Device for the current supply to the cathodic layer in three-layer aluminium refining cells
von Kaenel et al. Copper bars for the Hall-Héroult process
US3475314A (en) Alumina reduction cell
US2909471A (en) Electrolytic cell
US3666654A (en) Furnaces with bipolar electrodes for the production of metals, particularly aluminum, through electrolysis of molten salts, equipped with auxiliary heating facilities
RU2682507C1 (ru) Способ снижения контактного напряжения в алюминиевом электролизере
US3562136A (en) Igneous-electrolysis multicell furnaces,for the protection of the inner layer in contact with molten salts
US1572253A (en) Method of starting electrolytic cells