DE866098C - Anodenapparatur fuer elektrolytische Zellen zur Aluminiumherstellung - Google Patents

Description

• Anodenapparatur für elektrolytische Zellen zur Aluminiumherstellung In den zur Aluminiumerzeugung bestimmten elektrolytischen Zellen mit selbstbackenden Söderberganodenwird die etwa mit einer Aluminiumhülle überzogene Anode bekanntlich durch einen metallischen Schutzmantel geführt, welcher sich bis in die Nähe des in der Kathodenwanne befindlichen Elektrolytbades erstreckt, in welches die Anode hineingreift.
• Der durch diesen Metallmantel bewirkte Schutz zeigt jedoch, abgesehen von einer in manchen Fällen erwiesenen Unzulänglichkeit, einige bedeutsame Nachteile für die Erzeugung. Die hohe Temperatur des Bades (etwa iooo°), in welches die Anode eintaucht, und welcher der Metallmantel ausgesetzt ist, verursacht nämlich eine allmähliche Verformung des Tantels, wodurch der Luftzutritt begünstigt wird und so an der Elektrode Oxydation und Abbrand hervorruft; es ist dann trotz der Nähe des Mantels am Bade praktisch nicht möglich, eine wenn auch nur teilweise Ausfressung am unteren Elektrodenumfang und damit eine erhebliche Verminderung seines Ouerschnittes zu vermeiden, infolge wovon die Stromdichte gegenüber der berechneten eine Erhöhung erfährt; überdies verursacht die Nähe der Metallteile am Schmelzbad oft eine Verunreinigung des Elektrolyts und somit des Metalls. Dazu kommt eine erhebliche Wärmezerstreuung, die durch die hohen Temperaturen bedingt ist, welchen die Metallhülle ausgesetzt wird.
• Alle diese Nachteile werden durch die erfindungsgemäße Anodenapparatur restlos ausgeschaltet, welche außer der Möglichkeit, sich auf den wirklichen berechneten Querschnitt der Elektrode verlassen zu können, unter Vermeidung von Ausfressungen, noch gestattet, die Unterhaltungskosten praktisch auf Null herabzusetzen.
• Die erfindungsgemäße Anodenapparatur kennzeichnet sich im wesentlichen durch einen Metallbelag zum Schutze der selbstbackenden Anode, welcher nur wenig unter den Beginn der gebackenen Zone der Anode reicht, während ihr größerer Teil durch eine Tonerdeschicht geschützt ist, die mit der Anode eine Abdichtung bildet und gleichzeitig als thermische Isolierung dient.
• Diese Tonerdeschicht, welche auch von Zeit zu Zeit erneuert werden kann und folglich zur Speisung des Ofens: beiträgt, kann auf eine beliebige Weise den Wänden der Anode gegenüber festgehalten werden. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Schicht vorzugsweise in einer Mehrzahl von die Anode umgebenden Trichtern unterzubringen, deren eine Wand von der senkrechten Oberfläche der Anode selbst gebildet wird, während die gegenüberliegende Wand aus einem Schütz beliebiger Form besteht, das' am besten schräg gegen den Unterteil der Anode steht und auf seitlichen Schienen läuft, deren Fortsetzungen gegen die Anode hin die Seitenwände des Trichters bilden. Dadurch ist es möglich, bei geschlossenem Schütz ein Herabfallen der Tonerde zu verhindern und andererseits beim Heben des Schützes das Fallen ins Bad zu begünstigen.
• In der Folge ist, lediglich zur besseren Erläuterung des Erfindungsgegenstandes, und nicht in beschränkendem Sinne, eine derartige Ausführungsweise beschrieben, wobei auf die Zeichnung hingewiesen wird, in welcher Fig. z den Teilquerschnitt eines Aluminiumofens mit der erfindungsgemäßen Anodenvorrichtung zeigt.
• Fig. 2 zeigt eine Teilsicht desselben Querschnittes in vergrößertem Maßstabe, in welcher lediglich die kennzeichnenden Teile der Erfindung wiedergegeben sind.
• Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ragt der die Anode umhüllende Metallmantel i nur wenig (20 liis 40 cm) über den Beginn der gebackenen Zone 2 der Elektrodenpaste hinaus, deren restlicher Teil durch eine Tonerdeschicht 3 geschützt ist, welche bis zur Kruste 4 des Elektrolytbades i i reicht. Diese Tonerdeschicht wird durch schief angeordnete, auf Schienen 6 gleitende und am Gerüst 7 befestigte Schütze 5 an die Anode 2 gedrückt. Die Gleitschienen, ausgestattet mit Verlängerungen 6', welche über die Schütze gegen die Anode hinausragen, bilden mit den Schützen und der Anode eine Art Stautrichter für die Tonerde. Die Anzahl dieser Trichter wird vorzugsweise entsprechend der Zahl der Zellendeckel 8 gewählt, um auf diese Weise für jeden -einzelnen derselben den Betrieb der betreffenden Schütze überwachen und regeln zu können.
• Die Bewegung der Schütze geschieht durch Hochschrauben, so daß die in der betreffenden Abteilung befindliche Tonerde in das Bad fällt, worauf sie ersetzt wird. Die Erfahrung hat gezeigt, daß sich die Tonerde sogar in stark erhitztem Zustand ohne Schwierigkeit in dem durch die Schütze 5 und die senkrechte Oberfläche der Elektrode begrenzten Raum halten läßt, obgleich der untere Rand des Schützes einige Zentimeter von der Oberfläche der Elektrode absteht; nötigenfalls könnte immerhin im Unterteil des Trichters Kryolithschrot oder eine Körnung aus gebrauchtem Elektrolyt vorgesehen werden.
• Die Masse der Schütze ist möglichst gering zu halten, damit sie leicht gehandhabt werden können; in der Praxis hat sich ein Schütz in der Größe von 30 X 30 cm bis 40 X 40 cm als geeignet erwiesen; es wird vorzugsweise aus Metallblech hergestellt; aber es steht auch der Verwendung einer feuerfesten Platte mit hohem Tönerdegehalt nichts entgegen, in welchem Falle das Schütz auch noch kleiner sein kann.
• Wie aus der Zeichnung hervorgeht, grenzen die Schütze 5, Deckel 8; Ränder g der Kathodenwanne und die Oberfläche q. des Elektrolytbades ii einen Raum ro ab, der die Gaskammer bildet. Infolge der oben beschriebenen Abdichtungsanordnung gestaltet sich die Gaskammer wesentlich kleiner als die bisher bei irgendwelchem Söderbergofen angewandte Kammer, wie auch die Anschlüsse kleiner sind, durch welche Außenluft angesaugt werden kann. Dies gestattet, das durch eine besondere Auffangvorrichtung angesaugte Gasvolumen sehr bedeutend zu erniedrigen und an die Anlage selbst ein höher konzentriertes und somit chemisch leichter bearbeitbares Gas weiterzugeben.
• Die Erfahrung hat erwiesen, daß in derart zusammengestellten Öfen der Metallmäntel i keinerlei Verformung erfährt und seine Haltbarkeit somit praktisch unbegrenzt ist; der Querschnitt des im Bade eingetauchten Elektrodenteiles bleibt durchaus gleichmäßig und dem Elektrodenkörper entsprechend, so daß' man sich auf eine Elektrodenstromdichte verlassen kann, die genau der berechneten entspricht; der Betrieb des Ofens ist deswegen bedeutend regelmäßiger als bei den heute im Gebrauch stehenden Ofenarten, und gleichzeitig fallen die Unterhaltungskosten praktisch fort.
• Wenn auch in der Beschreibung ausdrücklich auf die in der Zeichnung wiedergegebene Anordnung Bezug genommen wird, so ist es selbstverständlich; daß auch jede andere Anordnung, die dazu geeignet ist, eine schützende Tonerdeschicht gegen die Anode zu halten, in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anodenapparatur für elektrolytische Zellen zur Aluminiumherstellung, gekennzeichnet durch einen metallischen Schutzmantel (i) für die selbstbackende Anode (2), welcher nur wenig unter den Anfang der gebackenen Zone der Anode reicht, während der größere Teil durch eine Tonerdeschicht (3) geschützt wird, die mit der Anode eine Abdichtung und außerdem einen Wärmeschutz bildet.
2. 2. Apparatur nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß in dem dem Bade näher liegenden Teil (4.) der Schicht die Tonerde durch Kryolithschrot oder durch Splitter vom ausgebrauchten Elektrolyt ersetzt wird.
3. 3. Apparatur nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Tonerdeschicht (3) in einer Mehrzahl von die Anode (2) umgebenden Trichtern befindet, deren eine Wand durch die senkrechte Oberfläche der Anode (2) selbst gegebildet wird, während die gegenüberliegende Wand aus einem Schütz (5) beliebiger Form besteht, das vorzugsweise gegen den unteren Anodenteil geneigt ist und seitlich auf Schienen (6) läuft, deren Verlängerungen (6') gegen die Anode die Seitenwände des Trichters bilden. 4.. Apparatur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Schütze (5) der Tonerdestautrichter mit den Ofendeckeln (8) und den Rändern der Kathodenwanne (9) eine gasdichte Kammer (1o) von geringstem Umfange abgrenzen. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr.5d.6434 und 5578oo.