SE193563C1 - - Google Patents

Description

Prioritet begfird frau den 8 juni 1955 (Itallen) Denna uppfinning avser framstallningen av aluminium genora elektrolys ,air en saltsmalta, dvs. ur aluminiumoxid lost i ett bad av smalta salter. Nairmare bestamt avser uppfinningen en forbattring av ugnarna och metoderna for ,framstallning av aluminium, som beskrivits i brittiska patentet 800 092.

Det är ett andamal med denna uppfinning att mifdliggora en reduktion av arbetet, installationskostnaderna och driftskostnadema, specient kraftforbrukningen, sam,t att underlatta driften och att Oka kapaciteten i jamforelse ej endast med vanliga metoder och ugnar, som for narvarande aro i anvandning, utan Oven i jamforelse med metoder och ugnar soin foreslagits i ovannamnda patent.

Uppfinningen avser aven att mojliggora be-handling av aluminiumoxider, SOTO: aro mind-re rena an eller billigare an den vanliga Bayeraluminiumoxiden, medan man pa samma gang erhaller aluminium fl-v hogre kvalitet sum resultat av en viss sortering, erhallen darigenom, aft ndr det i efter varandra foljande celler i ugnen bildas raluminiumprodukter av olika renhetsgrad, uttages vane sadan produkt for sig ,skild Iran de andra.

Uppfinningen avser aven att erbjuda mojligbeten att tiverga ,frain drift med ett antal fran varandra skilda celler, sasom beskrives i brittiska paten-bet 800 092, till drift med cellerna forbundna med varandra och tvartom, saint mojligheten, att astadkomma en cirkulation fran cell till cell, som harmonierar med den lure cirkulationen i vane cell, vilken aven sker i sluten krets (sekun.dar cirkulation), utan alstring av motstrtimmar och utan att blasorna av anodgas tvingas att Raja langa banor, sasom intraffar em ett natal ugnar av vanligt slag, med horisontella elektrodytor, forbindas for att darigenom astadkomma cirkulation av saltsmaltan frau ugn till ugn.

Uppfinningen avser liven aft minska eller eliminera temperaturvariationer i de enskilda cellerna samt 'aft i avsevart storm utstrackning hindra varineforluster, an vad sum as mojligt vid ugnar som varit Hilda fore tillkomsten av ugnen enligt brittiska patentet 800 092, isynnerhet nar man 'arbetar med en noranalt slam ugn och gör anatningen av aluminiumoxid och i vissa fall ave,si avtappningen av den bildade metallen oberoende av den normala driften av de enskilda elektrolyscellerna, sa att maiming och mojligen aven tappning ej behover erfordra att ugnen Oppnas och ugnen kan drivas normalt utan krustbildning och utan anodeffekter.

Dessa ifordelar uppnas genom uppfinaingen, vilken avser en 'flercellsugu for smaltelektrolys i allmanhet och isynnerhet for framstallning av aluminium med skilda celler, forsedd dels med bipolara mellanelektroder, som Oro elektrolytiskt forbrukbara och avsedda att regelbundet (periodiskt) aterstallas vid de forbrukade ytoma samt aro vertikalt stationara och Eiretradesvis lutande, varvid katodsidan av dessa elektroder foretradesvis utglires av grafit och den forbrukbara anodsidan av elektrodkol, dels med tvâ andelektroder, de senare utrustade med stromforande metallnipplar anslutna till ,stromrnatningsskenor samt med skilda uppsamlingskammare under elektrolysrummen, kannetecknacl Dupl. kl. 40 c: 4 2— — darav, att cellerna kommunicera med varandra genom ledningar vid sadana nivaer att &malt elektrolyt kan rinna fran den ena eellen till den andra, aft cellerna aro fordelade i minst tva grupper anordnade i tva. rader pa motsatta sidor av en langsga.ende vagg av eldfast och isolerande material, och att cirkulations- och upplyftningsanordningar aro anardnade mellan namnda grupper, sa att elektrolyten kan cirkulera genom elektrolysrummen i ett slutet kretslopp.

Uppfinningen avser aven ett salt vid framstallning av aluminium genom elektrolys ur aluminiumoxid last i ett bad av smalta salter i den ovan beskrivna flercellsugnen med skilda seriekopplade elektrolysceller med hipo- ldrakannetecknat darav, att elek- trolyten bringas att under elektrolysen airkulera inom ugnen i en. sluten krets genom den dubbla raden av skilda cellar, medan en elektrisk strain lades genom cellerna i serie, att aluminiumoxid naatas till elektrolyten kontinuerligt eller intermittent °eh att den bildade aluminiummetallen avtappas individuellt fran varje cell.

Det kan i samma ugn, inom en enda mantel av metallplat inkladd med isolerings- och eldfast material, anordnas tva eller flera cell-system, foretradesvis elektriskt parallella med varandra och foretradesvis anordnade med lyftanordningarna invid varandra och atskilda av en tvargaende vagg av samma material och med samma funktion som den langsgaende mellartvaggen.

I en ugn med .stuten krets sasom beskrivits ovan kunna cellerna tackas med ett tak av borttagbara tegel av varmeisolerande, eldfasta, foretradesvis porasa och latta material, som lampa sig for att medge genomgang av elektrolysgaserna och/eller vid behov aro forsedda med hal for underlattande av genomgangen av dessa gaser. Ugnarna kunna vidare ha borttagbara yttre lock av eldfast och varmeisolerande material.

Om namnda tegel och yttre lock avlagsnas over eller i narheten av en cell, van i anodytan skull fornyas, medfar ,detta varmefarlust och lokal Okning air viskositeten eller stelning av smaltan, varigenom dess cirkulation till °eh frail cellen stoppas under fornyelseoperatiopen. Nar teglen och de yttre locken aterforas pa sin plats kan den lakala inre temperaturen ater stiga, varigenom badet smaltes eller dess viskositet reduceras sa att cirkulation av hadet gerrom cellen med den, farnyade anoden automatiskt kan bad a pa nytt.

Vidare kan det anordnas organ far enskild reglering eller avstangning av ledningarna, som aro anordnade i massiva block anbragta pa elektroderna, for cirkulation av badet xnelLan narbelagna cellar, vilka organ fiiretradesvis utgaras av proppar reglerbart anbragta hal i blacken for avstangning av ledningarna. Propparna aro anordnade att installas vid oli ka nivder och aro atkomliga for installning uppifran, foretradesvis frail ett stalle ovanfor de borttagbara teglen.

Cirkulatiort genom skilLnad I vatskeniva erfordrar en. farsta cell med maximal niva ,och en sista cell med miniminiva. Malian dessa anordnas enligt uppfinningen organ for upplyftning av badet, anordnade foretradesvis i forbindelse med ett par slutna andkamrar det inre av ugnen, dar badet upplyftes fran den sista Gallen med lagsta Alvan till den. farsta cellen med hogsta nivan.

Det är vid ugnen enligt uppfinningen viktigt att namnda andkamrar och ledningar, som sammanbinda grenarna av cellsystemet far badeirkulationen aro anordnade enbart i inre vaggar I elektrolysugnen, dvs. ej endast innanfOr en bestamd apparatanlaggning, utan i en inre Z011 omgiven ay elektrolysceller, och Even avtappningsfickor var och en kommunicerande med en av uppsaanlingskarnrarna aro salunda anordnade, namligen i den langsgaende vaggen mellan de tva grenarna ay det avkinga cellsystemet.

Det är Oven lampligt att I varje cell anordna en bestandig elektrisk kontakt mellan katoden och metallen i uppsamlingskamrnaran. For detta andamal Or det lamapligt att forse kolkatoden mod en eller flera kolstanger, som stracka sig sa langt som till bottnen av uppsamlingskammaren, sa att man sakerstaller forekomsten av en. fixerad elektrisk forbindelse mellan katodytan och aluminiummetallen.

Forbrukningen av aluntiniumoxid under elektrolysen ersattes lampligen vid ett eller flera matningsstallen i cellsystemet, faretradesvis utanfor cellerna eller elektrolysrummen. Vid dessa matningsstallen, t. ex. en sarskild mellan cellerna anordnad isolerad kammare, bringas aluminiumoxid exempelvis att falla uppifran med hjalp av en matningsanordning kontinuerligt p0 den dar under befintliga ytart am badet, vilket ,salunda fornyas kontinuerligt, bringas att cirkulera pa lampligt salt och halles yid hogre ternperatur On den som i det foljande betecknas »kritisk temperatur». Uttrycket »kritisk temperatur» hanfor sig har till den temperatur, vid vilken ett bestamt bad av smalta salter blir sa viskast, att det bindrar cirkulationen i ugnen enligt derma uppfinning. Denna »kritiska temperatur» Or naturligtvis alltid hogre On stelningstemperaturen for det ifragavarande badet. Det Or kant aft det icke Or an.Edligt att forhindra staining av badytan, i vanliga ugnar (bendgenhet att bilda ytkruster eller skorpor), varfar det i vanliga ugnar Or oundvikligt aft anvanda ett visst m.ekaniskt arbete for infarande av aluminiumoxid i baden.

Den i de enskilda cellerna bildade aluminiummetallen avtappas from avtappningsfickorna, vilka kunna vara anordnade 1 ugnsvaggen mellan de tva grenarna i systemet, dar — —3 derma Aram har uppnatt ,forhojd och praktiskt taget likformig temperatur. Det har ej tiidigare varit kant att anordna avtappningsfickor i varma inre vaggar, vilka vaggar sakna eller nastan sakna temperaturgradient och befirma sig vid praktiskt taget stabila temperaturer likformiga och hogre an den kritiska temperaturen for badet .och metallen. A andra sidan är iden icke fly att anordna avtappningsfickor far aluminium, vilka aro baserade pa principen for kommunicerande Icarl och anordnade .1 yttervaggar av vanliga ugnar for aluminiumelektrolys vid horiso.ntella badskikt. Det har emellertid aldrig varit mojligt att anvanda sada.na avtappningsfickor i praktiken, vilka vid vanliga ugnar kunde byggas endast i yttre ugnsvaggar, °eh dar deras anva.ndning hindrats av forekom.sten av en. mer .eller mindre skarp vdrmegradient beroende pa varmeledningsformagan hos det material, som anvandes vid tillverkning av de yttre vaggarna, och .deras respektive tjocklekar. Aven om isoleringen farbattras ha de konstruktiva fordringarna vid vanliga ugnar i praktiken aldrig tillfitit drift relativt kontirmerligt och lugnt av ,sadana yttre avtappningsfickor, vilka haft benagenhet att tillstoppas, exempelvis genom lokal stelning av ,badet eller metallen. Dessa olagenheter ha okat i vanliga ugnar Tried horisontella badskikt genom oundvikliga funktionella .oregelbundenbeter hos katodbottnen. I vanliga ugnar for elektrolys av aluminium ha slutligen av uppenbara orsaker inre skiljevaggar av inert eldfast material aldrig foreslagits.

Denna uppfinning innebar ej ,endast en for-bathing gentemot de forfaranden oeh anordningar, som beskrivits i det brdttiska patentet nr 800,092 och ett avsevart tekniskt framsteg gentemot de typer av farfaranden och ugnar, fOrsedda Tried horisantellt anotstaende elektrodytor, som for narvarande arc i anvandning, .u.tan aven gentemot de kanda forslagen att i vatskeserie forthinda ett visst antal elektrolysugnar for elektrolys i saltsmalta pa sadant salt, att badet ledes i sluten krets genom ,ett bestamt antal ugnar av vanlig konstruktion, exempelvis enligt .det amerikanska patentet 2 451 490. I •detta patent foreslas att Tn.ata en smalta, som är rik pa aluminimnoxid, till en forsta ugn i en serie och att bringa badet, som har lag A1203-halt, nar det lamnar den sista ugnen i serien, tillbaka till dess ursprungliga sammansattning innan .det pa nytt infores i den forsta ugnen i serien. For detta andamal losliggores almniniumoxiden som finnes i en billig bauxitmalm saint elimdneras med lampliga efterfoljande behandlingar fororeningarna ,och slaggen fran det med A1203 salunda anrikade badet. Ett forverkligande av .detta forslag i praktiken skulle emellertid nodvandigt medfora olagenheter och erfordra .overvinnandet av hinder, vilka i praktiken icke kunna overvinnas och vilka I huvudsak hero pa. nodvandigheten att halla det fluorerade badet (vilket ar mycket aktivt kemiskt) vid forhojda temperaturer av omkring 950 till 1000°C pa vane stalle i kretsen och darfor aven i forbindelsedelarna utanfor ugnarna. Annars kommer viskositeten att hindra cirkulationen, inedan badets stelning vid 850 —950°C aven kan avbryta den. Det dr tillrackligt att endast anfora: langden av den krets som badet maste passera genorn (vane enskild ugn Ar flera meter la'.ng, de varme overforande ytorna bli anycket .stora och detta galler aven den vatskehojd soan ar erforderlig far att beframja cirkulation av badet frau. ,den forsta till den sista ugnen i serien); .operationer for igangsattning och stoppande av vatskekretsen saint de for installning av mangden bad sum skall ledas aro mycket svara, etc.; de manga yttre banor, soul ma.ste bringas. Over den s. k. kritiska temperaturen for badet vid igangsattningen och hallos vid derma temperatur under .elektrolysen och under avbrott i processen; det forhallandet att den inre (sekundara) cirkulationen i de enskilda vanliga ugnarna Andras pa ett irratio- nelltgenom inverkan av den enkelrikta.de cirkulationen frail en ,ugn till en annan, samt det forhallandet att installningen av elektrodavstindet mellan kolanoden och katodmetallen samt avtappningen av metallen i de enskilda ugnarna i kretsen bli svara att genomfora aven Tried hansyn till fordringarna (exempelinis konstant temperatur och stromningsmangd) pa badet som strommar genoin de ,enskilda ugnarna i kretsen; de stoma volymerna och kvantiteterna strOmmande bad i kretsen i relation till produktionen av aluminium per dag.

En Imvu.dcirkulation av badet partiellt Moan ugnen (av typen med bipolara elektroder) beskrives i .det schweiziska patentet 293 187, dar emellertid cirkulationen ej Ar sluten Mom ugnen och framfor allt elektrolysbadet bestar av aluminiuTnklorid, som ej forbrukar elektroden (sasom dr fallet med aluminiumoxid) under ,elektrolysen, men utvecklar klor vid anoden, varfor ugnen .enligt det schweiziska patentet maste lianas hermetiskt sluten. Den lampar sig ,for drift vid 700°C och skulle icke kunna anvandas vid .elektrolysen av aluminiumoxid i fluorerade smaltor med kolanoder som forbrukas.

I de namnda patenten finnes inget forslag om de konstruktions- och driftsprinciper, vilka tillampas enligt denna uppfinning.

En. utforingsform av en ugn, dess arbetssatt och den .dari genomforda elektrolysen, alltsammans .enligt .denna uppfinning, kommer att beskrivas som exempel och utan avsikt att begransa uppfinningen dArtlll, i anslutning till de bifogade ritningarn.a.

Pa. ritningarna ar fig. 1 en planbild av en »tvillinp-ugn enligt uppfinningen, vilken omfattar tva cellsystem, vardera systeanet om- 4— — fattande tva grupper av elektrolysceller I sere (cellerna visas i den Ovre raden otackta, ii. den nedre raden till hoger fullstandigt tackta och i den nedra raden till vanster utan utvandigt lock men med ett mellantak av tegel). Fig. 2a är en langdsektion av nedre hog-re grenen eller cellgruppen vid ugnen enligt fig. 1, och sektionen fir tagen efter linjen B—B pa fig. 4, 5, 6 och 7. Fig. 2b fir en langdsekton av den owe, hogra cellgruppen enligt fig. 1 (men forsedd med lock) och sektionen fir tagen efter linjerna C—C pa fig. 4, 5, 6 och 7. Fig. 3 visar i storre skala en del av fig. 2a. Fig. 4 är en tvarsektion after linjen E—E pa fig. 2a och 2b. Fig. 5 är en tvarsekton efter linjen F—F pa fig. 2a och 2b. Fig. 6 Or en tvarsektion efter linjen A—A pa. fig. 2a och 2b. Fig. 7 Or en tvarsektion after linjen D—D p5. fig. 2a och 2b.

Ugnen i form av ett cellsystem med caller anordnade i rader enligt denna uppfinning kan utformas (sedd i plan) i olika konfigurationer, exempelvis i form av en rektangel eller I U-form eller S-form. Om ett rektangulart langt och smalt rum är tillgangligt Or en sarskilt lamplig form den med tva system av elektrolyseeller av rektangular form med lyftanordningarna vanda mot varandra °eh med oberoende badkretsar elektriskt parallella men inrymda i en enda rektangular Denim utforingsform visas pa fig. 1, dar de enkellinjiga pilarna 1 schematiskt antyda strommens bana, medan de dubbellinjiga pi-lama 2 schematiskt antyda stromningsriktningen (cirkulation) for elektrolyshadet. Ett metallholje 3 innehaller ett cellhus 4 av skikt av eldfast elektriskt och vanmeisolerande material, de fyra >grenarnaa 5', 5" och 6', 6" av cellgrupper, vilka grenar sasom anforts parvis bilda de tvâ oberoende system av caller, vilka emellertid Oro anbragta i en tvillingugn.

De tva langsgaende grenarna av varje cell-system ha gemensamma Ifingsgaende mellanvaggar 7 och 8, och de tvâ cellsystemen ha gemensamt en tva.rgfiende Inellanvagg 9.

Vid toppen av cellerna an isolering anordnad genom olika isoleringsskikt, vilka Aro borttagbara, exempelvis genom yttre lock 10 och genom darunder belagna tegel 11. Varje langsgaende gran av ugnen bestar av ett visst antal elementarceller (fig. 2a, 2b och 3). Mellankammare eller matningsstallen 12 med. matningsanordningar 13 for tillforande av aluminiumoxid kunna vara inskjutna mellan vissa cellar.

Cellerna Oro utformade sasom beskrivits i det hrittiska patentet 800 092 med andelektroder 14 (anoder) och 15 (katoder) forsedda med metallnipplar (exempelvis av jarn) 16 som leda den elektriska strommen, och med bipolara mellanelektroder 17, anodaterstallningsskikt 18, elektrolyskamrar (sjalva cellerna) 1g for badet 20, och nedre kamrar 21 for uppsamling av aluminiummetallen 22, vardera fOrsedd med ett a-vtappningsutlopp 23. Cellelektroderna och avtappningskamrarna aro inneslutna av ett holje 24 av material, som motstar angrepp av badet och av metallen, ogenomtrlangligt, elektriskt isolerande och som formar utsta badtemperaturen. Det ãr en. avgjord och viktig fordel med cellerna i ugnen enligt denna uppfinning, att elektrodkolen are tackta over hela sin bredd av massiva block 25 av ett sadant inert, isolerande, bestandigt och ogenomtrangligt material, vilka block utgora huvuden, i vilka ledningar 26 aro anordnade for kommunikalion fran cell till cell, genom vilka badet 20 cirkulerar och vilka endast bilda en uteri forbiledning for den elektriska strommen. Dessa ledningar bean= sig vid en 15.gre niva an gasuppsamlingskaanrarna 27, som Oro anordnade upptill i cellerna. Blocken 25 uppbara de ovannamnda borttagbara teglen 11, vilka lampligen besta av porOst material som medger bortgang av elektrolysgaser, f8r vilkas avlagsnande det amen kan vara anordnat hal (ej visade pa ritningarna) i dessa tegel. Gaserna ,utmatas genom utlopp 28. I dessa block 25 are anordnade -vertikala hal 29 med reglerbara proppar 30 avsedda all strypa kanalerna i ledningarna 26. Dessa proppar are pa fig. 2a, 2b och 3 visade i upplyftat lags. A-vtappningsoppningarna 23 kommunicera med ett lika start antal fickor 31 (fig. 4) i mellanvaggen 7, 8. Yttre avtappningsoppningar 47 aro aven anordnade med proppar 48 (fig. 4). Elektrodkolen i de enskilda cellerna luta i samma grad men. foretradesvis i olika riktningar i de tva grenarna av ett och samma cellsystem, sAsom visas pa fig. 2a och 2b.

Den ena av de tvd andama i varje cellsystem bestar i huvudsak av tva val isolerade och slutna kammare 32, 33, av -vilka kamanaren 32 har sin botten vid en bligre niva an kammaren 33 (fig. 6). De t-va kamrarna kommunicera med varandra genom en ledning 34. Dessa tva andkammare kommunicera i sin tar Tried de tva narbelagna forsta och sista cellerna 35 respektive 36 i de tva grenarna av cellsystemet. Den andra anden kan vara anordnad pa samm.a salt, eller ocksh kunna de tva andkanirarna vara utelarrinade, cm nivaerna i de ftva andcellerna yid denna ande befinna sig pa samma hojd eller nastan samma hOjd, i vilket fall dessa Iva andceller kunna vara direkt forbundna med varandra, exempelvis genom en pa fig. 7 visad ledning 37. For att ej komplicera ritningen mer an nodvandigt har pa denna icke visats de fasta elektriska kontakterna (exempelvis kolstanger), vilka sasom anforts oven aro anordnade melIan grafitelektroden och metallen i den nedre uppsamlingskaanmaren i vane cell.

De material som skola anyandas kunna vara sadana som redan anvandas vid vanliga ugnar for metallholjet och for de eldfasta och varmeisolerande skikten av cellhuset (ex- — — empelvis eldfast tegel, sasom latt, porOst eldfast tegel, pulverformig alumindumoxid) el- ler bilda de langsgaende anellanvaggarna samt de yttre locken, medan det inre skiktet i direkt kontakt med det smalta elektrolysbadet och med den bildade flytande metallen bestar air,ett icke angripbart och foga porost material med avseende pa badet och metallen, företradesvis av ett fast material som i forva.g smalts eller sintrats vid mycket hog temperatur, exempelvis korundum, aluminiumnitrid, magnesiumoxid, vilken i forvag smalls pa elektrisk vag. Det material, som skall anvandas for de massiva blocken 25, bor vara en ,dalig elektrisk ledare men analogt riled kol en. god varmeledare. Elektrosmalt magnesiumoxid (MgO) eller korundum (A1203) ha framgangsrikt anvants. Teglen 11, som bilda taket i cellerna, kan exempelvis bestâ av material innehaliande magnesiumoxid och/eller asbest, dvs. av material som utglir en god varmeisolator, som utstar 1000°C, foretradesvis porOst eller fibrost och att. Dessa tegel sammansattas .sâ att de Willa. gasskiktet Over badet vid sa'dan temperatur att stelning vid hadets yin. undvikes. Elektroderna aro, av i och for sig kant elektrolytiskt ahgripbart kolhaltigt material pa anodsidan och air grafit pa katodsidan och metallnipplarna aro vanligen air jam eller stal pa i och for sig kant satt.

Driften av ugnen enligt uppfinningen till-gar pa foljande satt: Elektrolysstrommen le-des genom ugnskretsen I foljande riktning: andanod/ihaiVbipolar elektrod/badl/bi- polar elektrod/badiandkatod. Den kan intagas genom metalledare till vilket sour heist elektrodkoi i ugnen, vilket kommer att verka endast som slutanod, och uttagas ur ugnen Iran del ornedelbart .foregaende elektrodkolet, vilket km-artier att verka uteslutande som andkatod och uppenharligen isoleras fran. slutanoden.

Bade intaget och uttaget for strommen sker genom rnetallnipplar fordelade i slutelektrodkolen och som lampligen befinna sig pa Hka avstand fan den aktiva elektrodytan. Detta kan uppnas genom anordnande ay andnipplar eller anslutningsnipplar pa vilket som heist lampligt ,satt, exempelvis i plan vinkelrata mot namnda yta, sasom exempelvis anges i det brittiska patentet 800 092 och sâsom visas till hoger pa fig. 2a och 21) eller genom att de anordnas parallellt med namnda yta, stisom visas till vanster pa fig. 2a och 2b samt pa fig. 3.

Det enklaste sattet att forbinda ugnen med matarskenorna bestar 1 att som ett par anslutningselektrodkol valja de tva elektroderna (vara' den ena Or en anad och den andra en katod), som Oro belagna vid cellsystemets huvudande och forse den med lampliga metalledare, varvid den elektriska kretsen Or sa.- dan Saill antytts pa fig. 1. En annan lamplig koppling erhalles genom att oppna kedjan av celler, foretradesvis pa halva distansen mel- lan ugnens andar, genom att uppdela ett bi- polart elektrodkol (en mellanvagg) i ett anodkol 14' och ett katodkol 15' vartdera forsett med nipplar sasom visas i mittdelarna ay fig. 2a och 2b, ehuru i detta fall, tvars emot vad som anges pa ritningarna, de tvá elektroderna naturligtvis Oro elektriskt isolerade Iran varandra.

Sasom radon anforts passerar elektrolysstrommen gemarn cellsystemet foretradesvis en riktning motsatt badcirkulationen. Sasom amen redan artforts passerar strommen genom de hipolara kolen och salunda Iran den ena cellen till den andra. Endast en mycket liten del av strommen passerar med badstrommen genom ledningarna 26.

I ugnen enligt uppfinningen cirkulerar badet i sjalva verket — alltid inom ugnen — genom alla cellerna tills det Atervander till utgangscellen, frau vilken, det Ater strommar genom hela cellsystemet, och sa vidare. Bad- strOmmen frau vane cell till nasta kan for- sigga gernym ledningar anordnade i ugnens inre sidovaggar, men foretradesvis genom inellanyaggarna som atskilja de enskilda cellema, namligen genom ledningar 26, slam pas-sera genom de iivre delarna av rnellanvaggarna, vilka utgaras ay blocken 25 av lampligt material (fig. 3).

Hastigheten air den sekundara cirkulationen dvs. cirkulationen air badet inom varje cell bor Oven vara sa lag som mOjligt i av- sikt att icke forhindra aysittningen av aluminium. A. andra sidan bOr hastigheten ay huvudeirkulationen av badet vara tillraeklig for att sakerstalla en tillfredsstallande matning ay aluminiumoxid amen till cellen, som befinner sig langst flan de respektive matningsstallena, savida icke separat ma-tiring till varje enskild cell anvandes.

Den sekundara badcirkulationen i varje cell bor ske rfOretradesvis neat. 'hags kated.en och uppat langs anoden.

De problem som uppsta, nar det gaiter att sak:erstalla cirkulationen ay badet i de slutna ugnama i en sluten krets hero huvudsakli- gen pa nodvandigheten av att halla badet i varje del av kretsen vid en temperatur (hogre On den. kritiska temperatur vid vilken det forlorar sin flytbarhet), som Or lika med eller nara de optimala arbetstemperaturerna, som kunna vara de, yid vilka ,elektrolysceller drivas If& narvarande. Vid derma temperatur Or badet lattflytande och den grad av stromning som skall sakerstallas Or overraskande matt-hg, ,och foljaktligen erfordrar cirkulationen overvinnande ay I verkligheten obetydliga tryckforluster. Det Or emellertid lampligt att sã mycket som mojligt begransa mfilligheten av forbiledning av stromnaen genom badet mellan de tva andeellerna, vilka befinna sig under ugnens fuHa spanning. 6— — I det brittiska patentet nr 800 092 anges, att den ovre delen av den tvargiende skiljevag- gen mellan tva narbeldgna caller ampligen dr overdragen med ett speciellt material, som icke angripes av badet och icke ãr oxiderbart.

Istallet for att begransa anvandningen av det- ta material till endast ett overdrag kan enligt denna uppfinning den ovre delen av vaggar- na, som aro partiellt nedsankta i badet och inaktiva for elektrolys, lampligen utgoras av ett massivt block av namnda material, som vilar pa den bipolara kolvdggen darunder och dr pa lampligt satt fast vid sidovaggarna i ugnen sasom redan anforts, eller av ett kolblock helt och hallet overdra.get med namnda material.

I den ovre inaktiva delen av vaggen, som utformats pa detta salt, anordnas ledningarna 26 for att sakerstalla i huvudsak parallellt stromlinjeflode av badet. Genom dessa ledningar strommar badet i erforderlig mangd on] en mycket ringa vatskenivaskillnad sakerstalles mellan de tva narbelagna cellerna. Det Ar liven mOjligt att Ora var och en av de tva grenarna av cellsystemet i ugnen nagot lutande i badstrommens riktning. Badvdtskan, som lamnar ledningarna, inkommer i de enskilda cellerna i f5rbindelse med katodytan. Endast en del av denna badstrom strommar nedat tangs katoden, medan det vid den rnotsatta anodytan Midas en. uppatgd.ende strom, som beframjas av utvecklingen av gaser och av temperaturen. Denna uppatstigande strom forenas med huvudstr5mmen, som intrader i utloppskanalerna.

PA fig. 7 ser man att kanalerna, som inmynna i vaggarna (horisontella block) upptill pa andelektroderna i de tva. yttre cellerna vid ugnens fria ande, aro forbundna med varandra genom en ledning 37, som genomgar den ldngsgftende vaggen, vilken atskiljer de tva grenarna av cellsystemet i ugnen. Vid den motsatta Auden av cellsystemet Aro anordnade upplyftningsanordningar 32, 33, vilka beskrivas i det foljande och visas pa fig. 6.

Badcirkulationen genom de ovan beskrivna ledningarna erfordrar att temp eraturen dari skall minska nagot i jamforelse med temperaturen hos badet i anodzonen atminstone sa ldnge hu-vudcirkulationen skall uppratthallas. Det erfordras emellertid att en sadan baduivaskillnad mellan de olika cellerna kan uppratthallas, som Ar erforderlig for att sakerstalla den onskade stromningen, oberoende av de mattliga variationerna i medelnivan, vilka intraffa i ugnen under drift. Detta kan uppnas genom tillslutning av gasrummen 36 ovanfor elektralyten i cellerna med hjalp av teglen av isolerande, porOst material, som beskrivits ovan och som vila pa de byre delama av de tvargende vaggarna mellan varje par av celler och foretradesvis ha sadana proportioner att den fria adytan halles vid en hogre ternperatur An stelningstemperaturen for niimn da bad, varigenom mii.jligheten till krustbildning undvikes. Utan varmeisolering skulle baden stelna upptill och ingen elektrolyt skulle kunna stromma genom kanalema 26 fran den ena cellen till den andra. Sasom redan angivits intraffar gasavgangen frAn de enskilda cellerna genom teglens porositet och vid behov genom lampligt dimensionerade hal. Teglen behova endast avlagsnas ndr anodytan fornyas. De kunna tackas eller fyllas partiellt med aluminiumoxid. Vid den andra Einden av ugnen an, den, i vilken den ovannaminda tvargaende ledningen 37 Or anordnad, visas anordningar for astadkommande av den erforderliga nivaskillnaden for att astadkomma badcirkulationen i hela kretsen. Vid detta stale kan det aven vara lampligt att astadkornma matningen av aluminiumoxid. Genom forlangning air sidovaggarna av ugnen är det mojligt att vid Andcellerna erhalla tva narbelagna andkammare, exempelvis lika vida som cellerna, med vertikala eller lutande vaggar, och sa ,djupa som erfordras for att mojliggora intermittent drift av badundantrangningen eller for att &xi rymma upplyftningsanordningen. Dessa vaggar hos dessa andkanarar kunna vara hOgre An de hos cellerna.

Varmeisoleringen bor vara sadan att det s5.- kerstalles, att temperaturen has badet Oven namnda andkammare kan hallas Over den »kritiska.>> punkten sasom angivits ovan.

Detta underldttas darigenom, att det varme som utvecklas i andcellerna Or storre pa grund av 5vergangsmotstandet vid jarn-kolkontakten. Isoleringen blir Mitre om tva kedjor av Geller anordnas, dvs. en tvillingugn, i en enda symmetrisk anlaggning pa &Want satt, att de respektive hndkamrarna befinna sig in-till varandra, vid vilket arrangemang det liven kan yam lampligt att gruppera stallena for inmatning av aluminiumoxid i andcellerna istallet Mr halvvags langs cellraderna, sasom visas pa fig. 1, 2a och 2b. En liten extra varmekalla Mr andkarnrarna och inmatningsstallena kan Oven anordnas.

Atminstone pA. ett stalle av kretsen, fOretrd.desvis vid den ena anden av ugnen, Ar det nodvandigt att upplyfta badet, eventuellt genom manuellt paverkade organ, men foretradesvis genom pneumatiska anordningar, pa sadant sat att badet erhaller en tillracklig nivaskillnad for att det shall kunna instrOmma i den. cell, ddr badet befinner sig. vid sin hogsta Diva. Badets atergd.ng till den forsta cellen i en gren av ugnen frail den sista cellen i en annan gren, vilka celler befinna sig vid sidan av varandra, kan foretradesvis astadkommas utan direkt stromning mellan cellerna for att undvika en Orbited-- ning av elstriiin am, sasom redan, anforts, spanningsfallet mellan dessa tva celler dr maximum, dvs. ,det totala spanningsfallet i ugnen. Det Ar mojligen fardelaktigt att an-- — 7 vhnda upplyftningssystem, som bryta badets kontinuitet. Badets genamgang genom kamrarna kan lampligen ske exempelvis sasom beskrives nedan i anslutning till fig. 6.

Var och en av andkamrarna sattes 1 forbindelse med den narbelagaa cellen med hjalp av langsgaende ledningar 39, 40. Badet komTiler att installa sig i andkammaren 33 intill andanoden pa en niva, som är nagot lagre an nivan i den narbelagna cellen, medan hadet I den andra andkammaren 32 maste laths vid en hogre niva (exempelvis nagra decimeter hogre), med hjdlp av tvangsforflyttning av den onskade ba:dmangden. Ett lampligt satt att sakerstalla upplyftning av badet fran en kammare till en annan Sr foljande. Kammaren 33 med lagre ntva kominunicerar med den intilliggande cellen med hjalp av en eller flera kanaler 39 forsedda mad en liten stoppventil (exempelvis en kulventil 41, av oangripbart eldfast material med en specifik vikt, som är lagre an badets specifika vikt, varvid kulan exempelvis Sr av kol overdraget med elektrosmalt magnesium- eller aluminiumoxid) vilken ventil tjanar till att endast medge utstramning av badet frail den sista cellen i den laga andkammaren och forhindra aterstroanning Den ovre delen av varje kammare dr tillsluten och är viirmeisolerad genom ett noggrant passande lock 10. Vi-dare kommunicera de bada andkanuarna med varandra genom atminstone en kanal 34. Den som icke upptages av badet i andkammaren 83 med lagre niva, bringas alternativt att kommunicera genom en ledning 44 med en tank (ej visad pa ritningen) innehhllande en Inert gas, (exempelvis elektrolysgas) som Mlles vid tillrackligt tuck for att lyfta vatskan fran den lagre till den hogre andkaamnaran. Genom reglering am storleken och frekvensen av tryckandringar och langden av perioder av overtryck och atinosfarstryck i kamanaren. 33 astadkomines den interanittertta overforingen ay onskad badmangd frail namnda kammare till kammaren 32, amen om tatningen av kulventilert 41, vilken verkar .som .ett hinder anot aterstromning, icke Sr perfekt. Kammaren 32 Sr forsedd med en gasutloppsventil 45.

Vid den andra fria Auden av ugnen (fig. 7) sker badets overgang fra'n den ,ena andcellen till den aadra genom atminstone en tillrackligt lang ledning 37, som genomgar skiljevaggen 42, vilken delar de tvh grenarna av ugnen. Tvarsektionen och langden av ledningen eller ledningarna 37 aro sadana at den elektriska strommen darigenom begransas till en liten procent, exempelvis 2-3 %, av den som genomgar ugnen och passerar mellan andcellerna. Likadana begransningar galla betraffande ledningarna 26 mellan vilka som heist tva narbelagna celler i .samma gren av ugnen.

Den erforderliga aluaniniumoxiden kan inmatas kontinuerligt eller intermittent, genom en eller flera kammare eller tankar eller Oppningar inskjutna i cellraden pa sadant satt att badet kan stromma darigenoan. Dessa matningsstallen kunna exempelvis anordnas vid aadarna av iugnen eller i mellanlagen (12 och 13, fig. 2a och 2b). Anodeffekter undvikas. darigenam eller reduceras kraftigt i antal.. Darfor foreligger det ej langre nagot behov, sasoin vid vanliga ugnar, att ofta bryta badskorpan, och ej heller erfordras det att varje, elementarcell skall matas direkt med aluminiumoxid sasom enligt det brittiska patentet 800092.

Fran matningsstallet 12, som matas ay matningsanordningen 13, passerar aluminiumoxiden till huvudbadkretsen, vilken ph fig. 2a och 2b bringas att stromma under en s,kiljevagg 38 till en narbelagen kammare och darafter till nasta narbelagna elektrolyscell till matningsstallet.

Avtappningen av metallen, som bildats under elektrolysen, sker i ugnen enligt uppfinningen fiiretradesvis genom vertikala fickor anordnade en for varje cell i det lure eldfasta tegelverket mellan de tva grenarna av ugnen sasoin visas pa fig. 4. Varje cell Sr i sin nedre del forsedd med en utloppskanal 23, vilken efter en kart horisontell del star i forbindelse med en vertikal ficka 31, som stracker sig lik.a langt som den ovre kanten av cellen. Den flytande aluminiummetallen utfyller denna sidokanal och stiger i fickan 31 till en niva, som Sr nagra centimeter lagre an nivan i cellen ay smaltan, vilken har lag-re .specifik vikt an metallen. Dessa avtappningsfickor, -vilka 5.ro anordnade i den inre langsgaende viiggen av ugnen, befimia sig vid en tillrackligt hog teinperatur fOr att forhindra ej endast stelningen av metallen utan Even stelnin.gen av nagon del av badet som skulle kunna vara narvarande. Fickorna 31 am o slutna upptill genom ma lock 46, vilka Oro mycket tjocka for att sakerstalla varmeisolering.

Avtappningen av metallen sker med hjalp av ett sugrOr, som periodiskt nedsankes i metallen uppifran pa kant sun. Anordningar finnas Oven for att mojliggora sidoavtappning, ,exempelvis for fullstandig -Winning av ugnen genom avtappningsutlopp 47 med eldfasta proppar 48, sasom visas pa fig. 4.

Anadytan fornyas lampligen amedelbaat efter avtappning fran respektive cell och foretradesvis efter foregaende avstangning ay strommen. I det brittiska patentet 800 092 och amen i det brittiska patentet 802 959 beskrivas metoder, genom vilka det Or mojligt att genomfora fornyelse eller komplettering av anodkoleu (forbrukade genom elektrolysen) antin.gen genom sankning av badnivan I cellen, tills hela ytan av den gamla anoden frilagts och efterfoljande anbringande pa den-ma yta av en eller flera ski-vor ay anodmate- 8— — rial bestruket med ett bindegnedelsskikt, eller alternativt om man exernpelvis arbetar med en full cell genom att endast luta det nya stycket eller styckena av anodkol mot de gamla anodema. I namnda patent ndmnes dven det forhallandet, att den okning av spanningsfallet, song intraffar i den salunda Aterstallda anoden, kan reduceras till en bradel ay 1 volt.

Ur driftssynpunkt dr det viktigt och utmar_kande for derma uppfinning att foljande lampliga forfarande far avtappning och fornyelse av anodytan i de enskilda cellerna kan genomfOras vid ldmpliga tillfdllen under ugnsdrift sasom anges av kontrollanordningarna (instrument for gridtning av nivaerna, strongtatheten och spdnningarna, termoelement osv.), vilka Mr enkelhetens skull och eftersom de icke utgara nagon del av uppfinningen ej visats pa ritningarna. Mr 1 en cell sasom visas pi fig. 3 den aterstallbara eller Aterstallda tjockleken 18 av anodskiktet dtminsone till storsta delen forbrukats, avstanges ldmpligen elstrOmmen, avldgsnas det yttre locket 10 for att medge tilltrade till det darunder liggande teglet 11 i den ifragavarande cellen och upplyftes och avldgsnas awn detta tegel. Den pa detta salt framkallade avkylningen kan enbart vara tillracklig far att bringa badet att ,stelna i de narbelagna ledningarna 26, varigenom. eirkulationen avbrytes. I annat fall och am vertikala Ml 29 dro anordnade med proppar 30, kan avbrottet cirkulationen astadkommas eller befrdmjas genom sankning av dessa proppar 30 far strypning av ledningarna. Ddrefter avlagsnas locket 46 (fig. 4) till avtappningsfickan 31, som kommunicerar med denna cell, och genom sugning uttages den bildade metallen och ett visst overskott, ,dvs. s. gnycket metall som erfordras for att bringa badnivAn att sdnkas i cellen under nivan for steget av isolermaterial 24', pa vilken den bipoldra elektroden och isynnerhet den utbytbara anoddelen 18 vilar. Darefter inf6res den nya anoddelen och anbringas mot ytan ay den icke farbrukade delen av elektroden. Namnda nya anoddel kan Tara antingen en. kompakt kolskiva (eller besta av ett antal element) ldmpligen overdragen pi ytan med bindemedel (exempelvis iinnehallande kolvate och med hog smaltpunkt) for att bringas i ingrepp med grundelektrodkolet. En del av den uttagna vdtskan aterinfares genom avtappningsfiekan, n5mligen sd mycket som erfordras ftir att bringa badnivan att Ater stiga i cellen, vars anod just har fornyats, till en htijd som ligger mellan nivaerna hos baden i de tvd narbelagna cellerna. Pet porosa teglet 11 aterstdlles darefter och elstrommen pakopplas. Slutligen aterstalles Oven locket 10 efter eller fore upplyftning av proppama 30.

Kvantitativt exempel. Som exempel beskriyes kvantitativt i ,det ftiljande en av de manga mojliga utforingsformerna av denna uppfinfling.

Ugnen i detta exempel dr av typen med ett enda cellsystem (dvs. den dr icke av den tvillingtyp soul visas pd. fig. 1). Den bestar hell och hallet av 28 elementarceller uppdelade i tva grenar, den ena (fig. 2a) med 12 (gren a) och den andra (fig. 2b) med 16 eller (gren b). De tva grenarna av det delade cellsystemet dro dtskikla av en encla Mugsgaencle mellanvagg. Dc tvd andkamrarna for upplyftning av badet Oro anbragta mellan den sjatte .och sjunde cellen utgaende fran den vanstra grenen a. Andanoden i den sjatte cellen och andkatoden i den sjunde cellen av grenen a Oro forbundna med samlingsskenor fir tillforsel av elstram. Pet ifinnes tvd stallen t*iir inmatning av alugniniumoxid, ett for vane gren. Det for gren a Or inskjutet mellan de nionde och tionde cellerna, det far den andra grenen b pi fern cellers avstand frail de motsatta andarna av ugnen. Lutningen gentemot vertikalplanet av elektrodplanen. Or +30° fiir cellerna 1 gren a och —30° for cellerna i den andra grenen. Aystandet mellan tva elektrodkolbloek i varje cell (vilket vanligen Or mindre On 15 cm och lampligen utgor mann 4 och 12 cm) hAlles i del ifragavarande fallet mellan 4 och 8 cm. Tjockleken av de mellanliggande tvargaende skiljevdggarna (vanligen mindre On. 30 cm) i det foreliggande exemplet varierar periodiskt frail 22 till 26 cm och longden av kanalema i de massiva blocken, som bilda huvudena av de bipolara elektrodema (vanligen men On. 15 cm) Or i detta exempel omkring 18 cm, medan den forbiledda elstrommen Or mindre On 2 %. De naassiva blocken och inre vaggarna av cellerna, kamrarna °eh. fickorna I kontakt med badet och metallen Oro bekladda med elektrosmalt A1203. Den permanenta delen av de mellanliggande bipolara elektroderna Or av grafit. Den ersattningsbara anoddelen Or av elektrodkol. Dess begynnelsetjocklek Or 4 cm. Volymen av badet uppnar periodiskt i var °eh en av namnda elektrolysrum ett maximum av omkring 50 liter utan att volymen av den. fickformade delen tages med i rdkningen. Volymen av metalluppsamlingskammaren diirunder bon Tara starre On. det ovanndmnda Tartlet for att det shall vara majligt att utan olOgenhet Astadkomma periodisk fornyelse (aterstdllning) av den farbrukade anoden i saraband med avtappning sasom beskrivits ovan. I detta exempel Or den nedre kammaren 1/3 storre On den maximivolym, som uppMis av badet i elektrolyscellen. Varje elektrolysrum (eller element eller cell) her en horisontell dimension i tvarriktning, vilken Or 86 cm och ett djup (i vertikal riktning) av aktiv yta av omkring 60 cm med en projeklion pa vertikalplanet av de aktiva anod- och katodytorna av 4800 cm2. Denna projektinn »s» Or naturligtvis mindre On de effektiva — —9 ytorna >S>> (S = s x cos a, .ddr a är lutningsvinkeln for .elektrodytorna i forhallande till vertikalplamet). Nar ugnen drives med 2500 ampere ãr stroantatheten vid elektroden (Unford till en projektion pa det vanliga vertika1planet) °Inkling 0,5 ampere/cm2, Derma ugn pa exempelvis oankring 250 kW och som arbetar med spanningar ndra 100 volt har en kapacitet av omkring ett halvt ton aluminium per dag. Om O. erfordras. hr det mojligt att uppna ett ton aluminium per dag eller annu mera genom Wining av dirnensionerna och/ eller antalet element (elementarceller) och/ eller antalet cellsystem( exempelvis vid en tvillingugn). Cirkulationen av badet erfordrar vanligen en stromning varierande foretradesvis Iran, 30 till 150 cm3 per sekund, i exemplet fran 50 till 100 cm3 per sekund. Badet eirkulerar i en riktning motsatt den elektriska strommen. De tva. inmatningsstallena for aluminiumoxid infora tillsammans fran 11 till 13 g aluminiumoxid per sekund i cellsystemet, dven beroende pa stromningen av badet och andra driftsfaktorer. Avtappninge,n av rnetallen kan vanligen genomforas var fjdrde .dag for varje cell. I .detta exempel avtappas sju cellar varje dag. Varje avtappad cell ger en nettomangd av 65-70 kg metal'. Avtappningen genomf5res 1fimpligen genom uppsugning av met alien ur avtappningsfickorna, som dro anordnade i den varma mellanvaggen i ugnen. Proppen som tillsluter top-pen av de respektive fiekorna utdrages och avtappningsroret infores tillfãlligt uppifran for avtappning genom uppsugning av metal- Vid forfarandet enligt derma uppf inning och darfOr isynnerhet i det ovan angivna exemplet kunna temperaturerna och sammansdttningarna av kryolitbadet vara de variliga. Det hr mojligt att arbeta exeanpelvis med en aluaniniumoxidhalt i badet av exempelvis omkring 5 % i den cell, som befinner sig 'Angst fran inmatningsstallet for aluminiumoxid och med en halt av exempelvis. omkring 11i den cell, .som befin,ner sig naranast naninda inmatningsstalle. det ovanstaende exemplet är hastigheten ledningarna 10-20 mm/sek. och i huvudcirkulationen i cellerna 1-2 mm/sek.

F8r att inmata aluminiumoxid ar det icke nodvandigt att oppna locken i de enskilda cellerna. Detta erfordras endast am anodfornyelse i de enskilda cellerna kall utforas. Anodfornyelse i det ifragavarande exemplet sker sasoni beskrivits avan som en operation efter en. avtappningsoperation, dvs. after varje period av fyra dagar eller en nrultipel darav antingen pa det salt som beskrivits i det brittiska patentet 800 092 eller pa det sdtt som beskrivits i det brittiska patentet 802 959.

Det hr eanellertid awn mojligt att enligt foreliggande uppfinning arbeta pa foljande salt. Locken 10 Oppnas, ej endast pa cellen som skall aterstallas utan, om sd erfordras dven locken pa de tva nd.rbelagna cellerna, de varmeisolerande teglen 11 avldgsnas, de ovre ledningarna 26 tillslutas med hjalp av propparna 30 mellan de narbeldgna, cellerna och elstrommen avstanges. Darefter utfores avtappning genom uppsugning av rnetallen ur den. ifragavarande avta:ppningsfickan tills badet sjunker till nivan dör steget 24', pa vil- ket anoden ,somaterstallas vilar, vilket steg salunda forblir blottat. Skivan eller rem- soma av aterstallningskol (i forvag bestruken med bindemedel pa kontaktytan) anbring- as pa den gamla anoden och metalloverskot- tet, som avldgsnats fran fickan, namligen Overskottet Over den aktuella cellkapaciteten, Hiles tillbaka i fickan, sa att badet ater stiger Ifran den nedre anetalluppsamlingskarnmaren till cellen och ater I huvudsak uppfyller denna. Darefter slutes elstroanmen Ater och cellen ãr kers-1511d.

Efter en visa lid aterupprattas varmenivan automatiskt dven i fOrbindelsekanalerna, sa att propparna 30, som nedsankts, ej langre aro fastlasta av stelnat bad utan ldtt kunna upplyftas och tfastas i .det forhojda ldget. Det ãr onskvart att tvarsektionen och medellangden av forbindelseledningarna. 26 mellan tva narbelagna celler limo sadana att det onskade badflddet (exempelvis 50 till 100 cm3 per sekund) erhalles utan att man. behOver tillgripa varesig avisevarda nivaskillnader eller mycket stora .stromningshastigheter. Det hr Mnipligt att h011a hastigheten av huvudkretsloppet i kanalerna under 50 nun/sek. I de sekunddra kretsama mellan anoden och katoden i en enskild cell dr del svart att uppmata de relativa hastigheterna, vilka sarmolikt hell eller delvis aro beroende pa hastigheterna hos huvudkretsloppet. Den badnivaskillnad som erfordras for att sakerstalla cirkifiation genom hela serien av celler är lake stor med hansyn till den avsevarda flytbarheten hos fluoridbad. Storleksordningen av derma nivaskillnad dr .endast nagra decimeter for hela ugnen. Detta f8renklar naturligtvis problemet att upplyfta badet intermittent ,fran den sjatte cellen (eellen med den lagsta nivan) upp till den sjunde cellen (cellen riled den hogsta nivan) i grenen »a».

Den. elektriska strammens riktning är motsatt riktningen av huvudeirkulationen i badet. Cirkulationen sker frau katodytan till anodytan air den. efterfoljande bipolara elektroden. De mattliga nivaskillnader, som existera i ugnen enligt uppfinningen, medge latt overgang fran ugnsdrift med tva separata flercellsugnar, var vid alla propparna 30 i kanalema 26 dro nedsankta och upplyftningsanordningen stillastaende, till ugnens drift med sluten cirkulation genom cellsystemet. Nd.r de enskilda cellerna ha uppnatt den. normala temperaturen for lull drift, kunna prop- ,- - parna I sjalva verket latt upplyftas och upplyftningsanordningen ■kan igangsattas, varigenom huvudeirkulationen av badet igangsattas genom alla de enskilda cellerna i ugnen. Forbrukningen av material (kol- och fluorforeningar), liksom erforderligt arbete, aro lagre .eller i vane fall ej h5gre An hos industriella ugnar sued horisontella skikt och reglerbara elektrodavstand, sadana soon an-Ants tidigare. Energiforbrukningen dr sa mycket som 30 till 50 % lagre. 2iven anlaggningskostnaderna aro avsevart lagre for samma produktion.

Ugnen enligt derma uppfinning medfor avsevarda fardelar aven utover flercellsugnen enligt det brittiska patentet 800 092, exam-pelvis storre mojlighet att effektivt isolera overdelen och insidorna av ugnen och en atfoljande reduktion av den elektriska kraft, som skall omvandlas till varme, st5rre kapacitet, mindre arbete, forenklad anodfornyelse, avtappning utan extrahering av bad och utan direkt kontakt med badet, forbattrad varmentjamning av badet mellan de olika cellerna, mindre benagenhet till ibildning av krustor, mojlighet att anvanda mindre rena aluminiumoxider och bildning av hogkvalitativ metall genom den ovan omtalade sorteringen, som uppenbarligen kan erhallas vid cirkulationen. av badet genom cellerna I serie med skild avtappning enligt denna uppfinning.

Ugnen enligt denna uppfinning kan med fordel anvandas far andra elektrolysprocesser i smaltor, och dess anvandningsomra.de ar ieke begransat till framstallningen ay metalliskt aluminium ur dess xid. I dessa fall kan den anvanda aluminiumforeningen (annan an A1.02), elektrolysbadet (annat An Overvagande fluorider) och produkten (annan An metalliskt Al) varieras.

Det skall framhallas att fOr tydlighetens skull har inget bad visats pa ritningarna i ledningarna 26, 34 och 37.

Pet dr uppe.nbart att konstruktionssattet far ugnar enligt derma uppfinning och formaranden for deras drift kunna modifieras eller varieras utover det ovan beskrivna utan att man gar utanfOr ramen for uppfinningen.

Claims (11)

Patentansprak:

1. Flercellsugn for smaltelektrolys i allmanhet och isynnerhet for framstallning ay aluminium med skilda caller, forsedd dels med bipolara mellanelektroder (17), som Are elektrolytiskt forbrukbara och avsedda att regalbundet (periodiskt) aterstallas vid de forbrukade ytorna samt aro vertikalt stationara och foretradesvis lutande, varvid katodsidan (5') av dessa elektroder foretradesvis utgores ay grant och den forbrukbara anodsidan (4') ay elektrodkol, dels med tva. andelektroder (14, 15), de senare utrustade med stromforande metallnipplar (16) anslutna till strommatningsskenor saint med skilda uppsamlingskammare (21) under elektrolysrummen (19), kannetecknad .clarav, att cellerna kommunicera med varandra genom ledningar (12, 26, 37) vid sadana nivaer att small elektrolyt (20) kan rinna frail den ena eellen till den andra, att cellerna dro fOrdelade i nainst tva. grupper (5', 5", 6', 6") anordnade I tva. radar pa motsatta sidor av en longsgie,nde vagg (7, 8) ay eldfast och isolerande material, och att cirkulations- och upplyftningsanordningar (32, 33, 34, 44) dro anordnade mellan namnda grupper, sa att elektrolyten kan cirkulera genom elektrolysrumrnen i ett slutet kretslopp.

2. Ugn enligt patentanspraket 1, Untietecknad darav, att i ett halje (3) av metallplat infodrat med marine- och elektriskt isolerande eldfasta material (4) aro anordnade minst tva dubbelrader ay caller (5' och 5"; 6' °eh 6"), vilka radar foretradesvis aro elektriskt kopplade parallellt och foretradesvis anordnade sued sina med upplyftningsanordningar forsedda andar mot varandra och Atskilda ay en tvargaende vagg (9) av eldfast och elektriskt isolerande material.

3. Ugn enligt patentanspraket 1, kanneteeknad daray, att den langsgaende vaggen (7, 8) ar rak och att cellraderna (5', 5" och 6', 6") aro parallella.

4. Ugn enligt nagot ay patentanspraken 1- 3, kannetecknad darav, aft lutningarna av elektroderna (14, 15, 17) och ,darfdr amen ay elektrolysrummen (19) aro motsatta i de tva. vid sidan am varandra anhragta raderna av varje dubbelrad (dubbelrad 5', 5"; dubbelrad 6', 6") ay caller, vilken lutning foretradesvis bar samma absoluta varde, och mad avvikelser frau vertikalplanet ay mellan °inkling 15° och oinkring 45°.

5. Ugn enligt nagot ay patentanspraken 1- 4, kannetecknad daray, att dess cellar dro tackta med ett Ink ay barttagbara tegel (11) av varmeisolerande, eldfast, foretradesvis p0r5st och latt material, som lampar sig for att medge genomgang av .elektrolysgaser, och/ eller forsett med erforderliga eller nodvandiga hal (28) fOr att underlatta genomgangen ay gaser.

6. Ugn enligt patentanspraket 5, kannetecknad darav, all den liven har borttagbara yttre lock (10) av varmeisolerande material Over tegeltaket (11),

7. Ugn enligt nagot ay .patentanspraken 16, kannetecknad darav, att ledningarna (26), vilka fOrbinda cellerna i ugnen for rnojliggorande av elektrolytens stromning fran den ena cellen till den andra aro anordnade i massiva block (25) belagna over elektroderna och besta av eller aro overdragna med material, som ar ogenomtrangligt och bestandigt snot — —11 angrepp av .det sanalta badet, elektriskt foga ledande och foga varmeisolerande. 2. Ugn enligt patentanspraket 6, kanneteckna.d av organ for installning eller tillslutning av individuella ledningar (26) for badcirkulation inellan narbelagna cellar, vilka organ. fOretradesvis utgoras av proppar (30) glidbara i hal (28) anordnade i de massiva bloc-ken Or avstangning av namnda ledningar (26), -vilka proppar aro anordnade att fastas vid olika nivaer och att installas fran ett stalle Over cellerna. 3. Ugn enligt nagot av patentanspraken 18, kannetecknad darav, att kamrarna (21) under elektrolysrummen for uppsamling av aluminiumitnetallen (22) vardera ha minst en tredjedel storre volym an den maximivolym, som uppnas av badet (20) mellan elektroderna i de respektive individuella cellerna. 4. Ugn enligt nagot av patentanspraken 1 —9, kannetecknad av minst en anordning for tillsattning av aluminiumoxid orafattande en matningsanordning (13) for dosering av aluaniniumoxiden forbunden med en sluten kammare (12) som andjliggor kommunicaring for elektrolyt (20) mellan tva. narbelagna caller. 5. Ugn ,enligt patentanspraket 10, kannetecknad .darav, att Triatningsanordningen Ar anordnad att tillfora aluminiumoxid till ytan av elektrolyten som grammar i kammaren (12), vilken mellan sift utlopp och matningsanordningen har minst en. tvargaende skiljevagg (38) foretradesvis nedskjulande frail kammarens (12) ovre del till en niva under elektrolythadets yta. 6. Ugn enligt na'got av patentanspraken 1-11, kannetecknad av ett par andkarnrar (32, 33) avsecida for elektrolytens lyftning Iran cellen (36) med den lagsta nivan till adieu. (35) med den hOgsta nivan i det slutna badkretslopp et. 7. Ugn enligt patentanspraket 12, kannetecknad clarav, att namnda par av kamanare (32, 33) är anbragt radian tva successiva cellar (36, 35) i det slutna badkretsloppet, varvid den ena av kamrarna (33) liar en lagt belagen batten, och den andra kammaren (32) liar en hogt belagen botten, och varvid de tva. kamrarna aro i inbordes kommunikation samt komrnunicera med de respektive intilliggande cellerna.

8. Ugn enligt patentanspraket 13, kannetecknad .darav, att kammaren (33) med lagt helagen hotten är uppdelad av en vertikal skiljevagg (43), som nedskjuter fran taket nastan till hottnen, i tv.a. avdelningar, av vilka den storre avdelningen komanunicerar med den. intilliggande cellen oth i sin Ovre del ar forsedd mad en oppning (44), forbunden med yttre anordnin.gar for inuforande av inerta gaser vid hehov, foretradesvis med regelbundna tidsintervall, sa att det i avdel ningen uppn.a's ett tillfalligt mattligt overtryck, och varvid den naindre avdelningen vid sin byre del kommunicerar med kammaren (32) med den. hog belagna bottnen.

9. Ugn enligt patentanspraket 13 eller 14, kannetecknad .darav, att kammaren (32) med den Mgt helagna hottnen dr forseold tined en utloppsventil (15) och är ,dimensionerad pa. sadant ,satt att den mOjliggor maiming av elektrolyten. till den n.arbelagna cellen (35) med den hogsta nivan praktiskt taget kontinuerligt, aven cm joke med konstant stromning, medan inforandet av elektrolyt fran kammaren (33) med den la'.gt belagna bottnen till kammaren (32) med den hogt belagna bottnen sker med regelbundna tidsintervall.

10. Ugn enligt nagotpatentanspraken 13-15, 'kannetecknad darav, att kammaren (33) mad lagt belagen batten star i kommunikation med den narbelagna cellen (36) gamma minst en. ledning (39) forsedd med en enkel kulventil (11), vars kula ar av eldfast material som joke angripes av badet samt lättare an badet, ,exempelvis av kol overdraget med .elektrosmalt MgO, vilken ventil stanges automatiskt ge.nom inverkan av okat tryck kammaren. (33) med last helagen botten, sa att i forsta hand aterstromning av hadvatska till cellen (36) hindras och i andra hand avledningen av den nagot komprimerade gasen fran kammaren med lagt belagen batten mot cellen. 11. Ugn enligt nagot av patentanspraken 1-16, kanrtetecknad dArav, att i den inre langsgaende vaggen (7, 8) Indian de bredvid varandra anordnade cellraderna aro anordnada schakt (31) i .ett antal motsvarande antalet caller och vardera kommunicerande vid sin hotten med den respektive individuella uppsamli,ngskammaren (21) fOr den sanalta aluminiummetallen (22) som framstallts i cellerna, vilka schakt arc tillslutna med lock (16), vilka aro varaneisolerande saint aro horttagbara far att mojliggora metallens (22) avlagsnande genom uppsugning. 12. ngn enligt patentanspraket 17, Urinetecknad av sidaavtappningsutlopp (47) oberoan& av namnda schakt (31) for att fullstandig tomning av en eller flera caller eller av hela ugnen. 13. Ugn enligt nagot av patentanspraken 1-18, kannetecknad darav, att de hare vaggarna i kontakt med den smalta elektrolyten (20) och med den smalta metallen (22) och aven bekladnader av avtappningsschakten (31), av de mellanliggande kamrarna fOr matning av aluminiumoxid, av andkarnrarna (32, 33) for upplyftning av hadet och av de hare forbindelseledningarna (26), utgaras av skikt av ,eldfast material ailed foga elektrisk leclningsformaga och foga porositet samt mot-stand mot angrepp av badhestandsdelarna och av den flytande metallen. 12— — 14. Satt vid framstallning ay aluminium genom elektrolys ur aluminiumoxid lost i ett bad av =Alta salter i en flercellsugn med skilda seriekopplade elektrolysceller med bipolara elektroder enligt patentanspraken 1 —19, kanneteoknat darav, att elektrolyten bringas att under elektrolysen cirkulera inom ugnen i en sluten krets genom den dubbla raden av skilda celler, medan en elektrisk strarn ledes genom cellerna i serie, att aluminiumoxid matas till elektrolyten kontinuerligt eller intermittent och att den bildade aluminiummetallen avtappas individuellt fran varje ce

11. ll. 15. Satt enligt patentanspraket 20, kannetecknat darav, att cirkulationen ay elektrolyten i en sluten krets genom cellerna astadkommes genom att elektrolyt med i huvudsak regelbundna tidsintervaller lyftes fran en cell med lag badnivit till en narbelagen cell med hog bad,niva, varvid namnda cirkulation delvis ar oberoende av och delvis kombinerad med sekundara rorelser av elektrolyten pa grand av elektrolysen, varvid .elektrolyten sjunker langs katoden och stiger langs anoden i vane enskild cell, sa att badstromningen i de enskilda cellerna saanverkar med badcirkuIationen i hela ugnen. 16. Salt enligt patentanspraket 21, kannetecknat darav, att lyftningen ay elektrolyten utfores mellan tva inbordes kommunicerande narbelagna kammare, ay vilka den forsta bar en lagt belagen botten och kommunicerar med saint fir anordnad na.ra ceIlen med den lagsta nivan och den andra har en Mgt belagen botten saant kommunicerar med cellen med den hogsta nivan i den slutna kretsen av celler, medelst tryckverkan, genom att man med i huvudsak regelbundna tidsintervaller infor inert gas i den .forsta kammaren att elektrolyten av ett lagt overtryck pressas ned dari och undantranges till den andra kammaren och Iran denna kammare avledes till den narbelagna cellen riled den h5gsta nivan, varvid aterstromning ay elektr4alyt till cellen med den lagsta nivan pa lampligt säti forhindras. 17. Satt enligt patentanspraket 22, kannetecknat +Bray, att den in.erta gas, som anvandes for namnda undantrangning, är gas sum utvecklas under elektrolysen. 18. satt enligt nagot av patentanspraken 20-23, kannetecknat darav, att anatningen ay alurniniumoxid utfores pa ett eller flera stallen i kretsen ay celler genoan att lampligt avpassade mangder ay aluminiumoxid bringas att falla pa en fri yta ay elektrolyten, foretradesvis medan denna cirkulerar, och att elektrolyten bringas att stromma ett visst stycke, foretradesvis i labyrint, Iran inmatningsstallet till dess intrade i den forsta cellen oiler matningsstallet. 19. Satt enligt nagot av patentanspraken 20-24, kannetecknat darav, att avtappning en av den bildade metallen utfOres periodiskt genom att den. sages frail enskilda schakt, vardera kommunicerande med metallen som framstallts i den ifragavarande cellen, och belagna mellan de bredvid varandra anordnade cellraderna, sa att anetallen halles yid en hogre tetmperatur an den ur driftsy,npunkt kritiska temperature)" for aluminium eller foretrfidesvis for det anyanda kryolitbadet. 20. Satt enligt patentanspraket 20, Urinetecknat .darav, att elektrodstroantatheter hog-re an 0,2 ampere/canz, foretradesvis ay omkring 0,5 ampere/m.2, anyandas, vilka varden hanfora sig till projektionen av elektrodytorna pO. vertikalplanet. 21. Satt enligt patentanspraket 20, kannetecknat darav, att elektrolytens cirkulationsbastighet mellan cellerna Mlles mindre an 50 anm/sek., faretradesvis mindre an 20 mint sek., och cirkulationshastigheten fran elektrod till elektrod mom vane cell halles mindre an 5 man/sek., foretradesvis mindre an 2 nun/sek. 22. Satt enligt patentanspraket 20, kannetecknat ,dfiray, att den maximala niva skillnaden mellan de hogsta och lagsta enskilda baden i cellerna i ugnen i slutet kretslopp och vid normal drift ej Wiles storre an nagra decimeter, medan elektrolytens cirkulationshastighet mellan cellerna ej averstiger nagra deciliter per sekund. 23. satt enligt patentanspraket 20, kannetecknat darav, att hastigheten av den sekundara cirkulationen ay badet i utryartmet mellan elektroderna i varje enskild cell halles sa lag, att normal avskiljning av aluminium mid katoden och ansamling av aluminiummetall under detta utrymrae mellan elektroderna joke hindras, genoin att strointathete,n samordnas med bredden av ntrymmet mellan elektroderna och djupet av cellen. 24. Satt enligt patentanspraket 20, kannetecknat darav, att badet bringas att cirkulera genom cellerna I sluten krets i en riktning motsatt riktningen anod/badikatod. 25. satt att ersatta den forbrukade anoden i en ugn enligt patentanspraken 1-19, kannetecknat daray, att badet avtackes i omradet invid denna cell, sit' att elektrolytens passage till oda Iran cellan begransas eller hindras genom den darvid intraffande avkylningen av elektrolyten, att elektrolysstrommen fOretradesvis brytes, att avtappning utfores genom att man fran det med cellen forbundna schaktet uttager en metallvolyan lika stor sum volymen ay den inetall, som bildats sedan foregaende avtappning, att ersattningen av forbrukad anod darefter utfores genom att man mot den gamla anoden stader en skiva eller element sum bilda en skiva ay anodersattningsmaterial, sa att badnivan bringas att ,stiga i cellen tills utrymmet mellan elektroderna ater fylles, att den elektriska strorn- — —13 men i forekommande fall Ater anslutes, samt att det avtackta omradet Ater thekes sâ att temperaturen kan stiga ph nytt, varigenom eirkulationen av ,elektrolyt genom cellen Aterstalles. 26. Salt enligt patentanspraket 31, vid vilket elektrolysstrommen brytes, kannetecknat darav, att man vid avtappningen uttager en metallvolym overstigande den mangd, som bildats sedan foregende avtappning, och av sadan. storlek att badnivan sankes i eellen, tills elektrolysrummet mellan elektroderna blivit fullst5.ndigt tomt, och att namnda skiva eller element av anodersattningsmaterial anbringas mot den gamla anoden, eventuellt efter overdragning av dess palOringsyta med ett tbindemedel innehallande kolvaten, varefter man till avtappningsschaktet hailer tillbaka det tidigare uttagna metalloverskottet. 27. Salt enligt patentanspraket 31 eller 32, kannetecknat darav, att for att beframja eller astadkomma namnda avbrott i elektrolys strommen fran och till cellen kanaler som forbinda denna cell och de narbelagna eellerna strypas for den tid som anodaterstallningen varar. 28. Satt enligt patentanspraket 31, 32 eller 33, kannetecknat ,dara-v, att anodaterstAllningen utfores genom anbringande pa de forbrukade elektroderna av .skivor eller element av anodersattningsmaterial med likformig tjocklek med sadana tidsintervall att elektrodaystiindet Mlles anellan 2 och 15 cm, foretradesvis mella,n 4 och 12 em. Anforda publikationer: Patentskrif ter Iran Schweiz 254311, 293187; Tyskland 399 693, 477 425.