CH174194A - Selbstbackende Elektrode zur Darstellung von Metallen und Legierungen. - Google Patents

Selbstbackende Elektrode zur Darstellung von Metallen und Legierungen.

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CH174194A
CH174194A CH174194DA CH174194A CH 174194 A CH174194 A CH 174194A CH 174194D A CH174194D A CH 174194DA CH 174194 A CH174194 A CH 174194A
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crust
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Det Norske Aktieselsk Industri
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Norske Elektrokemisk Ind As
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Description


  Selbstbackende Elektrode zur Darstellung von     Netallen    und Legierungen.    Die Darstellung von Aluminium     ge-          cliieht    dadurch, dass man eine Lösung von       A1_0.,    in geschmolzenem     Kryolith    bei einer  Temperatur von etwa. 1000       elektrolysiert.     Der Schmelzofen wird mit einem leitenden  Boden versehen, der als Kathode dient, und  mit. Oberelektroden, die senkrecht ins Bad  hineinhängen, und als Anoden dienen. Der  Ofen ist oben offen und die Oberfläche des  Elektrolyten     erstarrt    und bildet eine Kruste,  auf welche man das Rohmaterial füllt.

   Die       Kruste    wird jedesmal zerbrochen, wenn  man dem Bad neues Material zuführen muss  und dies findet im allgemeinen alle     -1    oder  Stunden statt. Die Tonerde, die als Roh  material dient, wird auf die Kruste gegeben,  sobald sich diese gebildet hat und dient als  Wärmeisolation des Schmelzofens während  der     folgenden    Betriebsperiode, bis die Kruste  wieder zerbrochen werden muss.  



       Man    kontrolliert den Betrieb des     Sehmelz-          ofensdurch    Beobachtung des "Anodeneffek-         tes",    der .dann     jedesmal    eintritt, wenn die  Tonerde im Elektrolyten verbraucht ist und  neues Material zugeführt werden muss. Dieser  ,.Anodeneffekt" wird von einer plötzlichen  Steigung des. elektrischen     Widerstandes    des  Ofens begleitet,     so,        dass    die erforderliche       Spannung    pro Ofen oft auf das Fünf- bis  Zehnfache der gewöhnlichen     Arbeitsspannung     erhöht wird.

   Der "Anodeneffekt" wird be  seitigt durch     Durehbrechen    der auf dem Bade  gebildeten     Kruste    und Durchrühren des       Ofeninhaltes        mit    Hilfe von Eisenstangen oder  Rechen,     damitdieKrustenmaterialien        mitdem     Bad gemischt werden. Wir     werden    hier nicht  darauf näher eingehen,     was:    den "Anoden  effekt" bewirkt.

   Es     genügt    darauf aufmerk  sam zu sein, dass ,die plötzliche     Steigerung     des Energieverbrauches. des Ofens keine Er  höhung der Ofenproduktion mit sich führt,  sondern     dass@    die erhöhte Energiemenge direkt  in Wärme umgesetzt wird. Wenn man     Jes-          halb    nicht möglichst schnell den "Anoden-           effekt"    beseitigt, so     wird    er die Temperatur  des Ofens zum beträchtlichen Steigen brin  gen.  



  Die gewöhnlichen Aluminiumöfen haben  eine .grosse Anzahl Oberelektroden, die als  Anoden dienen. Ihre     Anzahl    wechselt ge  wöhnlich zwischen 10 und 48 in jedem Ofen.       Diese    Elektroden sind meist in zwei Reihen  angeordnet mit     einem    geeigneten Zwischen  raum zwischen den Reihen. Die Öfen werden  nach     Zerschlagen    der Kruste zwischen zwei  Reihen von Elektroden durchgerührt. An die  ser Stelle ist -die     Kruste    dünn, während sie  an der Aussenseite der     Elektrodenreihe    viel  dicker und fester ist.  



  Die     Behandlung    des Ofens. (wie oben be  schrieben)     besteht    aus. einer Reihe von Ope  rationen, wie Zerbrechen der Kruste, Beseiti  gung des     "Anodeneffektes",    Umrühren des  Bades,     Beschickung    mit Tonerde     etc.    Der  Ausdruck     "Behandlung"    des Ofens ist in der       Folge    benutzt, um alle diese Operationen zu  bezeichnen.  



  Der Erfinder ist damit     beschäftib-t    ge  wesen, die     sogenannten        Söderberg's    selbst  backenden Elektroden     insbesondere    für die  Verwendung in Aluminiumöfen     anzupassen.     Dieses     Elektrodensystem    ist     unter    anderem  in den Schweiz. Patenten Nr. 121661     und     124 016     beschrieben.     



  Durch Versuche hat man einen Alu  miniumofen     konstruiert,    der diese Elektroden  anwendet, gewöhnlich nur eine grosse Ober  elektrode in jedem Ofen. Diese Elektrode  kann die 10 bis 48 Einzelelektroden ersetzen,  die in gewöhnlichen Öfen benutzt werden.  



  Die in. der Folge beschriebene Elektroden  konstruktion kann auch in anderen     Elektro-          lyseöfen    verwendet werden.  



  Die Benutzung einer einzigen grossen       Söderbergelektrode    in jedem Ofen führt eine  Reihe von     Vorteilen    mit sich, besonders in  bezug auf Reduktion der     Elektrodenkosten,     die einer der     grössten        Ausgabeposten    in der       Darstellung    von     Aluminium    sind.  



  Ein Nachteil der grossen Elektrode ist es,  dass der Ofen von der Aussenseite der Elek-         trode    behandelt werden. muss, wo die Kruste  .dick und fest ist. Wenn man .deshalb kein  besonderen Vorsichtsmassregeln nimmt, so  wird mehr Arbeit erforderlich sein als ge  wöhnlich, um die Kruste zu zerbrechen und  den Ofen zu durchrühren.  



  Dieses. Verhältnis wird     .dadurch        ver-          echlimmert,        dass-der    "Anodeneffekt" von       einer    grösseren Spannungssteigerung begleitet  wird, wenn nur eine Elektrode in jedem Ofen  benutzt wird. Der Grund hierfür liegt darin,  dass .die vielen Elektroden der gewöhnlichen  Öfen nicht genau zu demselben Zeitpunkt       "Anodeneffekt"        ,geben,    so dass; der Energie  verlust kleiner wird, als wenn nur eine Elek  trode benutzt wird.

   Dieses Verhalten macht  es sehr wünschenswert, die Zeit zu reduzieren,  die     erforderlich    ist, um die     Kruste    zu zer  brechen und den     "Anodeneffekt"    zu be  seitigen.  



  Der Erfinder hat nun eine sehr einfache  und effektive Weise gefunden, um an be  stimmten     Stellen    im Ofen die Kruste leicht  zerbrechlich zu machen, indem die Elektrode  mit     mindestens    einer von der Aussenseite zu  gänglichan. Öffnung versehen wird, durch  welche der Ofeninhalt     .durchgerührt    und Roh  materialien zugeführt werden können. Die       Arbeitsöffnungen    können bei Elektroden von  jeder beliebigen     Q.uerschnittsform,    rund oder  länglich benutzt werden.

   Die Öffnungen fül  len     sich    mit geschmolzenem     Elektrolyt    und  die Kruste wird in den Öffnungen     ziel    dün  ner     als,    um die Elektrode herum, voraus  gesetzt, dass die Öffnungen richtige Grösse  und Form haben. Man hat auch gefunden,  dass die     Kruste    unter günstigen     Bedingungen     viel dünner wird als in irgend einem andern       existierenden    Aluminiumofen, so     dass    die Be  handlung     des    Ofens sowohl     leichter,    als auch  schneller ausgeführt werden kann als in je  dem andern Fall.

   Dies ist für den Betrieb des       Ofens    von -der grössten Bedeutung nicht nur  wegen     .des    niedrigeren Verbrauches an Ener  gie und     Arbeit    bei der Behandlung -des Ofens  während des     ,,Anodeneffektes",        sondern    auch,  weil die Kapazität des Ofens von     diesen    Be  dingungen     abhängt.    Man kann diesen Ar-           beitsöffnungen    eine sehr verschiedene Form  und Grösse geben..

   Die Menge Rohmaterial,  die auf     einmal    .durch eine Öffnung zugeführt  werden     kann,    ist aber von der Grösse dieser  Öffnung abhängig und es     wirrt    deshalb not  wendig, die Materialzufuhr nach der Anord  nung und Grösse der Öffnung einzurichten.  



  Man kann den Ofen mit regelmässigen       Zeitinterwallen    von zum Beispiel zwei bis  vier Stunden durchrühren, wodurch man den  "Anodeneffekt" vermeidet oder beschränkt,  man kann aber auch     da.s    Eintreten des       "Anodeneffekte"    abwarten wie jetzt üblich.  



  Folgendes Beispiel zeigt den Nutzen der  Arbeitsöffnungen:  Ein bestimmter Ofen erfordert gewöhn  lich 2 Minuten Arbeit mit zwei Mann, um den  "Anodeneffekt" zu beseitigen. Er erforderte  ferner 10     Minuten    Arbeit von einem Manne,  um die Kruste zu zerbrechen und das, Bad zu  mischen. Für jeden     "Anodeneffekt"    war so  mit     angenähert        1-1    Minuten Arbeit von einem  Manne erforderlich. Diese Arbeit wurde     a..,zf     1     Minute    Arbeit von einem Manne reduziert,  wenn man .durch eine Öffnung in der Elek  trode, wie oben beschrieben, den Ofen durch  rührte.

   Es geht hieraus hervor,     da.ss    die Be  handlung des Ofens. auf ein     Mindestmass    re  duziert worden ist.  



  Die Öffnungen können     beispielsweise        mit-          telst    einer aus Eisen oder anderem     Metall     hergestellten Form     gebildet    werden,     ,die    in  die Elektrode eingeführt ist. Diese Form wird  am besten entfernt, bevor sie die     Badol-ber-          fläche    erreicht. Das     Entfernen    der     Form    ist       jedoch    nicht nötig, wenn sie aus     einem        Meall     wie Aluminium besteht, das für den Betrieb       des    Ofens nicht schädlich ist.

   Man kann in       diesem    Falle das Metall schmelzen und in den       Ofen        herabtropfen    lassen. Die Öffnungen  können auch aus Holz oder einem ähnlichen  Material gebildet werden, das in die Elek  trode eingebettet wird. Das Holz verbrennt       oder    wird verkohlt und man formt die Öff  nung leicht bei Entfernung .der resultieren  den Asche oder Holzkohle. Man kann auch  die     Öffnungen    durch Einführung von Blök-         ken    geeigneter Form herstellen, die aus. dem  Elektrolyt selbst gegossen sind. Die Blöcke  werden dann in :der     Elektrod        enmasse    ein  gebettet.

   Die Öffnungen werden beim Schmel  zendes Materials gebildet.  



  Falls die     Formen    aus Metall bestehen,  können sie     @so.        ausgeführt    werden,     dass,    sie  gleichzeitig Silos für das Rohmaterial       (Kryolith    und     Aluminiumoxyd)    bilden. Diese  Silos müssen dann kurz über der Badeober  fläche münden und müssen durch irgend  einen geeigneten bekannten Mechanismus ge  öffnet werden können. Die     Rohmaterialien     werden dann an der Stelle herunterfallen, wo  sie sehr leicht dem Bad zugeführt werden  können. In dieser Weise kann man leicht eine       automatische    Beschickung von Aluminium  öfen anordnen.

   Es kann bei     dieser    Anord  nung vorteilhaft sein, den mittleren Teil der  Form, der sich     also    im zentralen Teil der       Elektrode    befindet,     als    Gaskanal anzuordnen  und die     Teile,    die sich an der     Peripherie    be  finden, als Silos auszuführen.

   Diese Anord  nung ist in     wärmetechnischer    Hinsicht für  die Elektrode sehr     vorteilhaft,    indem der       heisseste    Teil der Elektrode durch einen guten       Luftzug    gekühlt wird.     Dadurch    werden die       Backverhältnisse    sehr     gleichmässig    und in  einem     Horizontalschnitt        ,durch    die Elektrode  wird das Backen überall gleich weit     vor-          geschritten    sein.

   Alle Kontakte derselben  Reihe werden deshalb dieselbe     .Stromstärke          aufnehmen.    In der Zeichnung sind verschie  dene     Ausführungsbeispiele    des Erfindungs  gegenstandes dargestellt.  



       Fig.    1 und 2 zeigen eine Elektrode mit  einer     durehgehen:den    Arbeitsöffnung ver  sehen, die die Elektrode in zwei     Hälften    teilt.  Die Elektrode ist in einem Ofen 1 gezeigt  von der Art, die zur Darstellung von Alu  minium angewandt wird. 2 zeigt den ge  schmolzenen Elektrolyt,<B>3</B> zeigt die Kruste er  starrten     Elektro:

  lytes    und Tonerde, 4 ist der  untere Teil der Elektrode, nachdem der Alu  miniummantel     abgeschmolzen.    ist. 5 zeigt die       Arbeitsöffnung,    die     mittelst    einer     eisernen     Form 6 aus zwei     Eisenplatten    in einem<B>Ab-</B>  stand     von    zum Beispiel 15 bis<B>25</B>     2m    be-      stehend geformt wird. Die Eisenplatten sind  durch Bolzen 7 verbunden.  



  Die     Elektrode        ist    mit einem Aluminium  mantel  &  in zwei Hälften versehen. Der Man  tel trägt     Rippen.    9, die im Schweiz. Patent  Nr. 162 579     näher    beschrieben sind und die  dazu dienen, den Mantel mit der Elektrode  beziehungsweise mit dem Aufhängungs  mechanismus. zu verbinden.

   Die zwei Mantel  hälften werden um die     eiserne        Form        mittelst     der Bolzen 10 und der Keile 11     zusammen-          gehalten.    Die Bolzen werden     zweckmässig    aus       Eisen        gemacht,    müssen aber in dem Falle  vom untern Ende des Mantels     entfernt    wer  den, bevor der entsprechende Teil     des:    Man  tels schmilzt und in den Ofen     hineintaucht.       Die Form endet     etwa    5 bis 15 cm über der  Badeoberfläche.

   Sie muss, falls sie aus     Eisen     besteht, zum Beispiel alle :drei Tage in der  Elektrode aufwärts gezogen werden, so, dass       .das        untere        Ende        nicht        in        die        Schmelze       Der Strom wird der Elektrode     mittelst     der Kontakte 12 und 13, die mit den Kabel  schuhen 14 und 15 verbunden sind,     zugeführt.     Die Kontakte 1'2     :sind    runde Steckkontakte,  :

  die in dem obern weichen Teil der Elektrode       eingeführt    werden und am untern Ende wie  der     herausgezogen    werden. Sie werden zweck  mässig mit den Kabelschuhen direkt verbun  den. Die Kontakte 13 sind flache     Kontakte,     die an den auswendigen Rippen in die Elek  trode     eingeführt    werden und mit diesen     mit-          telst    Schrauben oder in anderer     Weise    ver  bunden werden.

   Bei dieser Anordnung kön  nen die Kabelschuhe mit :dem     obern    Teil des  Aluminiummantels     verbunden    werden, wie  bei 15 gezeigt,     und    die Anordnung hat den       Vorteil,        dass    es nicht nötig     ist,    die Kabel  schuhe 15 jedesmal zu versetzen, wenn ein  Satz Kontakte herausgezogen wird.  



  16 zeigt einen     Aufhängungsrahmen    der  mittelst Eisenketten 17 und Bolzen.     1 &     mit  den auswendigen Aluminiumrippen verbun  den ist.  



       Fig.    3 und     Fig.    4 zeigen eine Elektrode,  die mit Hilfe einer Form 6 in zwei     Hälften       geteilt     ist.    Diese Form ist wieder geteilt, so  .dass die Teile 6a und 6c (siehe     F'ig.    4) Silos  für die Rohmaterialien bilden, während der  mittlere Teil 6b     Abzugschorustein    (Gas  kanal) ist. 19     (Fig.    3) bezeichnet die Mün  dung des Silos, wo eine Tür oder eine andere  verstellbare Anordnung zum Leerender     Silos     angebracht ist. Diese Form kann auch für die  Zufuhr elektrischen Stromes an die Elektrode  benutzt werden.  



       Fig.    5 und 7 zeigen eine Elektrode mit  Arbeitsöffnungen, die von aussen in die Elek  trode     hineingehen,    aber nach oben verschlos  sen sind. Die     Öffnungen    5 werden mit Hilfe  von flachen Eisenkontakten 13     (F'ig.    7) ge  formt, die radial zwischen zwei Aluminium  rippen in die Elektrode eingeführt sind und  mit Hilfe der Bolzen 10 und der Keile 11  an :diese Rippen     festgeklemmt    werden. Die  Kontakte sind in     Fig.    6 von der Seite ge  zeigt.

   Sie werden zweckmässig schräg     gestellt,     so     dass    der     untere    Teil der Kontakte mög  lichst nahe an: der     Badoberfläche        steht,    bevor  der Kontakt herausgezogen wird. Die Kon  takte, die in der     Elektrodenmasse    fest  gebacken sind, können herausgezogen werden,  zum Beispiel     mittelst    einer     Daumkraft    oder  sie können durch Schläge eines schweren  Hammers am Ende des     Kontaktes    losgemacht  werden. Der     erste    Schlag muss :dann na-eh un  ten gerichtet werden.

   Die Kontakte können       benutzt    werden,     um4erElektrode    den ganzen  Strom zuzuführen oder sie können mit Kon  takten     gewöhnlieher    Art zusammen an  gewandt werden. Die Kabelschuhe können  mit den Enden der Kontakte oder auch mit  den Rippen verbunden werden. An :den Sei  tenwänden der Öffnungen wird -die     Elek-          trodenmasse    vollständig blossgelegt, sobald  die Kontakte herausgezogen sind, weshalb       etwas    Luftzehrung durch     Oxydation    der  glühenden Kohlenmasse in der Arbeitsöff  nung entstehen wird, so     dass.    sich diese erwei  tern wird.

   Die Breite der Öffnung kann re  guliert werden durch Regulieren des Ab  standes. zwischen dem untersten     Eisenkontakt     und :der     Badoberfläehe,    sowie durch Regulie  ren der Breite des     Eisenkontaktes.  

Claims (1)

  1. PATENTANSPRTTCH Selbstbackende Elektrode zur Darstellung von Metallen und Legierungen .durch elektro lytische Reduktion eines. geschmolzenen Elektrolyten, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode mit mindestens einer von. der Aussenseite zugänglichen Öffnung versehen ist, durch welche man den Ofeninhalt durch rühren und Rohmaterialien zuführen kann. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1. Elektrode nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass, mehrere von aussen zugängliche Öffnungen angeordnet sind, die radial in die Elektrode hineinführen. ?.
    Elektrode nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Öffnungen vorhanden sind, die durch Einführen von metalli schen Teilen in die Elektrodenmasse und Wiederentfernen dieser Teile, ehe sie das Bad erreichen, gebildet -worden sind. 3. Elektrode nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, .dass die Elektrode mit mindestens einer hohlen, die Form und Grösse der Öffnung bestimmenden Form versehen ist, die mit .der Luft ausserhalb der Elektrode in Verbindung steht, so. dass die Elektrode durch den in der Form ent stehenden Luftzug gekühlt wird. 4.
    Elektrode nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung quer durch die Elektrode führt, so dass .diese in zwei elektrisch verbundene Teile geteilt ist. 5. Elektrode nach Patentanspruch und Un- teransprueh 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teile mechanisch miteinan der verbunden sind und als eine Einheit bewegt werden.
CH174194D 1932-10-22 1933-10-21 Selbstbackende Elektrode zur Darstellung von Metallen und Legierungen. CH174194A (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE765753C (de) * 1938-06-30 1952-01-31 Norske Elektrokemisk Ind As Ofen-Dauerelektrode mit in der Achsrichtung angeordneten und zur Aufhaengung der Elektrode dienenden Metallkontakten

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE765753C (de) * 1938-06-30 1952-01-31 Norske Elektrokemisk Ind As Ofen-Dauerelektrode mit in der Achsrichtung angeordneten und zur Aufhaengung der Elektrode dienenden Metallkontakten

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