CH206481A - Verfahren zum Schützen der negativen Graphitelektroden von Aluminium-Raffinationsöfen. - Google Patents

Description

  Verfahren zum Schützen der negativen     Graphitelektroden    von       Aluminium-Itaffinationsöfen.       Es sind mehrere Verfahren zur Reinigung  von Aluminium bekannt, bei welchen das  Metall aus Hüttenaluminium, einer Legierung  oder Mischung mit andern Metallen elektro  lytisch entfernt und     kathodiscb    in reiner Form  abgeschieden wird. Nach     einein    dieser Ver  fahren wird mit drei     übereinanderliegenden     Schichten gearbeitet, von denen das zu rei  nigende Aluminium die unterste Schicht als  geschmolzene Anodenschicht bildet, während  das gereinigte Aluminium die oberste Schicht  als flüssige     Kathodenschicht    darstellt.

   Beide  Schichten sind durch den Elektrolyt vonein  ander getrennt. Das zu reinigende Aluminium  (das z. B. gewöhnliches Hüttenaluminium  oder eine Aluminiumlegierung sein kann)  in     ti   <B>ss</B> in diesem Fall mit einem Schwermetall  (z. B. Kupfer, Nickel, Silber) oder einer Mi  schung von Schwermetallen in einem solchen  Verhältnis legiert sein,     dass    es schwerer ist  als der Elektrolyt. Der Elektrolyt seinerseits       muss    schwerer sein als das die oberste Schicht  bildende, gereinigte Aluminium.

      Dieses Verfahren ist in der     Faebliteratur     ausführlich beschrieben, so     züm    Beispiel im       J[andbuch    der Technischen     Elektrocheiniell     von     Engelhardt,        Bd.        III,    Seiten<B>378</B> bis<B>383</B>  ("Die     Raffination    des Aluminiums, Das     Hoo-          pe-#;-Vei-fahren",    von Professor     Dr.    von     Zeer-          leder).     



  <B>.</B> Üblicherweise werden für die negative       Stromzuführung        Graphitelektroden    benützt,  die mit der obern Schicht,<B>d.</B> h. mit der ab  geschiedenen Schicht aus raffiniertem Alu  minium, in unmittelbarer leitender     VerbiD-          dung    stehen. Im Gegensatz zu den bei den  üblichen Aluminium<B>-</B> Elektrolyse<B>-</B> Öfen als  Anoden dienenden Elektroden nehmen diese  Elektroden am     Raffinationsvorgang    chemisch  nicht teil.

   Bekanntlich dienen die Anoden  bei der elektrolytischen Herstellung von Alu  minium im     Schmelzfluss    nicht nur als Strom  zuleitungen- sie nehmen vielmehr chemisch  an der Reaktion teil, indem sich ihr Kohlen  stoff mit dem entwickelten Sauerstoff ver  bindet. Da an den     kathodischen    Stromzu-           führtingselekti,odg-ii    bei der     Aluminiumraffi-          nation    kein solcher Vorgang stattfindet, wer  den diese theoretisch nicht verbraucht.

   An  den nicht in das flüssige Metall eintauchen  den Stellen der Elektroden tritt hauptsächlich  in der Nähe des Metallspiegels jedoch prak  tisch, infolge der Einwirkung des Luftsauer  stoffes, trotzdem ein Verlust auf, dessen  Grösse von der angewandten Betriebstempe  ratur und von der Güte der     Elektrodenmasse     abhängt. Arbeitet man zum Beispiel mit  hochreinen     Graphitelektroden    bei     7401'        Bad-          temperatur,    so liegt dieser Verlust in der  Grössenordnung von<B>10-15</B>     gr/kg    raffinierten  Aluminiums. Bei billigeren, weniger guten       Elektrodenmassen    ist der Verlust grösser.  



  Es sind verschiedene Verfahren zum  Schutze der bei der Aluminiumelektrolyse  verwendeten gebrannten Elektroden bekannt.  Vielfach werden Schutzanstriche oder     nietal-          lische    Überzüge, zum Beispiel aus Aluminium,  angewandt. Eingehende Versuche haben ge  zeigt,     dass    bei der     Aluminiumraffination    nach  dem     Dreischichtenverfahren    ein wirksamer  Schutz der     Graphitelektroden    nur durch  solche     Aluininiummäntel    möglich ist, die eine  bestimmte Mindestdicke aufweisen. Diese  Schutzmäntel, mit denen die Elektroden um  geben werden, können z. B. durch Umgiessen  angebracht werden. Man kann auch fertige  Aluminiumrohre aufschrumpfen.

   Die Dicke  dieser Aluminiummäntel beträgt vorzugsweise  <B>5-6</B> mm. Unter 4 mm Wandstärke schmilzt  der Mantel     züi    weit, bis einige Zentimeter  über die     Badoberfläche    ab, so     dass    an den so  freigelegten Stellen ein Luftzutritt möglich  ist und infolgedessen     Abbrandverluste    ein  treten. Wenn die Wände des Aluminium  mantels über<B>7</B> mm dick sind, treten bei  Elektroden normaler Grösse     (mit    einem Durch  messer von beispielsweise 200-300 mm)  starke     "ÄTärnieverluste    auf, wodurch die  Wärmebilanz der     Raffination    ungünstiger  wird.  



  Die Mäntel müssen selbstverständlich     ins          Reinaluminium,    vorzugsweise aus elektroly  tisch raffiniertem Aluminium, bestehen, damit  das     Kathodennietall,    in das die Elektroden    mit ihrem untern Teil eintauchen, nicht ver  unreinigt wird.  



  Der durch die Anordnung von mindestens  4 mm dicken     Aluminiuminänteln    erreichte  Schutz wird     erfindungsgemäss    noch dadurch  verbessert,     dass    diese Mäntel die Elektroden  an ihrem obern Teil praktisch luftdicht um  schliessen. Es hat sich nämlich gezeigt,     dass     meistens zwischen dem     Altiminiummantel     und der     Graphitelektrode    infolge der     ver-          sehiedenen    Wärmeausdehnungen Luftkanäle  entstehen, die einen kleinen     Abbrand    zulassen.

    Werden nun die Elektroden an ihrem obern  Teil praktisch luftdicht abgeschlossen, so  werden die     Luftstrüme    in den entstehenden  Kanälen     weitgebend    unterbunden, so     dass    der       Abbrand    in nennenswerter Weise herabge  setzt wird.  



  Der luftdichte     Abschluss    kann mit Hilfe  von     Briden    aus Eisen oder andern Metallen  erzielt werden; mit diesen     Briden    wird der  Mantel seitlich an die Elektroden     gepresst.     Wenn der     Altiminiummantel    aber beispiels  weise die Gestalt eines umgekehrten, in der  Mitte des Bodens mit Loch versehenen Ge  fässes hat, haut) man ihn mit Hilfe eines  durch das Loch hindurch in die Elektrode       einschraubbaren,    zweckentsprechend geformten  Eisenteiles gegen die obere     Elektrodenfläche     pressen und dadurch den praktisch luftdichter,       Abschluss    bewerkstelligen.  



  Eine weitere Verbesserung des Verfahrens  kann dadurch     ei-reicht    werden,     dass    die     Gra-          phitelektroden    vor dem Ummanteln mit Alu  minium an den gefährdeten Stellen, also in  erster Linie an den     Seitenflächen,    mit einer  Schiebt von solchen chemischen Verbindungen  überzogen werden, deren Anwendung das       kathodisch    abgeschiedene Aluminium nicht  in nachweisbarer Weise verunreinigt. Es  kommen vor allem Verbindungen der Erd  alkali- und der Erdmetalle, wie z.

   B. des  Magnesiums oder Aluminiums, in Betracht,  und, zwar vor allein Oxyde,     Hydroxyde,    Kar  bonate, Sulfate,     Borate        und    Phosphate. Zum  Teil zersetzen sich diese Verbindungen in  der Hitze und verwandeln sich in andere  Verbindungen, die auch die gewünschte      Schutzwirkung ausüben<B>;</B> so werden die     Hy-          droxyde    in Oxyde verwandelt. Es können  auch Kalzium- oder     Magnesiumaluminate    in  Frage kommen, sowie z. B.     Magnesia-Mag-          nesiumsalz-Zemente.     



  Die genannten Verbindungen werden  zweckmässig in Form von Aufschlämmungen,  vorzugsweise in Wasser, aufgespritzt oder  aufgestrichen. Dicke Kalkmilch     bezw.    Kalk  brei genügender Reinheit ist besonders zu  empfehlen, vor allem wegen des niedrigen  Preises.  



  Es wurde festgestellt,     dass    der     Elektroden-          verbrauch    durch die kombinierte Anwendung  von oben praktisch luftdicht abgeschlossenen  Aluminiummänteln und eines     Kalkangtriches     etwa auf die Hälfte des in der Einleitung  angegebenen Betrages herabgesetzt -werden  kann.  



  Die Wirkung der     Atistrichmasse    liegt  einerseits selbstverständlich in der unmittel  baren Bedeckung der     Elektrodenoberfläche,     anderseits aber auch darin,     dass    sie etwa  auftretende Luftkanäle verstopft.  



  Es konnte auch festgestellt werden,     dass     der untere Teil des Aluminiummantels noch  weniger abschmilzt und dadurch meistens bis  dicht an den Metallspiegel heranreicht, wenn  der Mantel oben praktisch luftdicht abschliesst  und die Elektrode mit einer     Schutzsebieht     versehen ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I: Verfahren zum Schützen der negativen Graphitelektroden von Aluminium-Raffina- tionsöfen, die nach dem Dreischichtenverfahren arbeiten, dadurch gekennzeichnet, dass man die Graphitelektroden mit mindestens 4 mm dicken Mänteln aus Reinaluminium versieht, welche die Elektroden an ihrem obern Teil praktisch luftdicht umschliessen.

   UNTERANSPRüCHE: <B>1.</B> Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden vor dem Anbringen des Aluminiummantels mit einer Schutzschicht versehen werden, die aus chemischen Verbindungen besteht, deren Anwendung praktisch keine nach weisbare Verunreinigung des hathodisch abgeschiedenen Metalles verursacht. 2. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch<B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Schutzschicht Verbindungen der Erdalkalimetalle ver wendet werden.

   <B>3.</B> Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch<B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Schutzschicht Verbindungen der Erdmetalle verwendet werden. 4. Verfahren nach Patentanspruch<B>1</B> und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeich net, dass zur Herstellung der Schutz- schiebt Kalk verwendet wird. <B>5.</B> Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch<B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der 'Schutzschicht Verbindungen des Magnesitims verwendet werden.

   <B>6.</B> Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch<B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Schutzschicht Verbindungen des Aluminiums verwendet werden. <B>7.</B> Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch<B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Schutzschicht Oxyde verwendet werden. <B>8.</B> Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch<B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Schutzschicht Hydroxyde verwendet werden.

   <B>9.</B> Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch <B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Schutzschicht Karbonate verwendet werden. <B>10.</B> Verfahren nach Patentanspruch<B>1</B> und Unteranspruch<B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Schutzschicht <B>-</B> Sulfate verwendet werden. <B>11.</B> Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch<B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Schutzschicht Borate verwendet werden, 12.

   Verfahren nach Patentansprueli I und Unteranspruch<B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Schutzschicht Phosphate verwendet werden. <B>13.</B> Verfahren nach Patentansprtieh I und Unteransprueh <B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Schutzschicht Aluminate verwendet werden. 14. Verfahren nach Patentanspruch<B>1</B> und Unteranspruch<B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, dass die chemischen Verbindungen<B>für</B> die Schutzschicht in aufgeschlämmter Form durch Aufspritzen aufgebracht werden.

   <B>15.</B> Verfahren nach Patentan4pruch I und Unteranspruch<B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, dass die chemischen Verbindungen für die Scbutzgehicht in aufgeschlämmter Form aufgestrichen werden. PATENTANSPRUCH II: Nach dein Verfahren gemäss Patentan spruch<B>1</B> erhaltene, negative Graphitelektrode für Aluminiumraf:finationsöfen, die nach dem Dreizschichtenverfahren arbeiten.

   <B>UNTERANSPRUCH:</B> <B>16.</B> Elektrode nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass sie ausser dem Aluminiummantel mit einer Sehutzschicht aus solchen Verbindungen versehen ist, deren Anwendung praktisch keine nach weisbare Verunreinigung des kathodiseh abgeschiedenen Metalles hervorruft.