CH254311A - Einrichtung zur Herstellung von Aluminium durch Schmelzflusselektrolyse. - Google Patents

Description

      Einrichtung    zur Herstellung von     Aluminium        durch        Schmelzfluielektrolyse.       Die Erfindung betrifft eine Einrichtung  mit mehreren in Reihe geschalteten Zellen  zur Herstellung von Aluminium durch       Selimelzflusselektrolyse    und bezweckt eine  wesentliche Herabsetzung des Stromverbrau  ches durch Beseitigung     unwirtschaftlicher          Spannungsabfälle.     



  Die     Einrichtung    . gemäss der Erfindung  kennzeichnet sich dadurch,     dass    mit Aus  nahme einer Endzelle das flüssige Alumi  nium einer jeden Zelle mit -der     gohlenanode     der in Reihe geschalteten Nachbarzelle in  direkter,     elektrisch    leitender Berührung  steht.  



  Auf der beiliegenden Zeichnung ist ein       Ausführungsbeispiel    des Erfindungsgegen  standes veranschaulicht.  



       Fig.    1 zeigt die Einrichtung in schema  tischem Längsschnitt und       Fig.    2 einen     I3orizantalschnitt    gemäss  der Linie     II-II    in     Fig.    1.  



  Die Erzeugung des Aluminiums erfolgt  derzeit meist in Öfen, die aus einer mit  Kohle     -gefütterten    Wanne bestehen. In dem       Kohlenfutter    der Wanne ist eine als Ka  thode geschaltete metallische Elektrode ein  gebettet. Diese ist durch ausserhalb der Öfen       geführte        1VIetallschienen    beträchtlicher Länge  mit der in das     .Schmelzbad    tauchenden     Koh-          lenanode    des nächsten Ofens, mittels in der  Kohle eingebetteter     Metalldornen,        elektrisch     leitend verbunden.

   Bei dieser     Einrichtung     entstehen, ausser     der    für die Elektrolyse er-         forderlichen    Nutzspannung von etwa 2,52V,       beispielsweise    noch nachstehende Spannungs  abfälle, die zu Stromverlusten führen:

    
EMI0001.0031     
  
    a,) <SEP> Innerhalb <SEP> der <SEP> gohlenano,de
<tb>  zwischen <SEP> der <SEP> eingebetteten <SEP> Strom  zuleitung <SEP> bis <SEP> zur <SEP> Berührungsfläche
<tb>  mit <SEP> dem <SEP> Schmelzbad, <SEP> die <SEP> Kühlver  luste <SEP> dieses <SEP> Teils <SEP> der <SEP> Anode <SEP> inbe  griffen: <SEP> 1,11 <SEP> V
<tb>  b) <SEP> Infolge <SEP> des <SEP> Übergangswider  standes <SEP> zwischen <SEP> Anodenkohle <SEP> und
<tb>  den <SEP> eingebetteten,Stromzuleitungen: <SEP> 0,40 <SEP> V
<tb>  c) <SEP> In <SEP> diesen <SEP> Stromzuleitungen
<tb>  und <SEP> in <SEP> der <SEP> zur <SEP> B,oidenelektrode <SEP> des
<tb>  Nachbarofens <SEP> führenden <SEP> Leiteng: <SEP> 0,52 <SEP> V
<tb>  d) <SEP> In <SEP> der <SEP> Boidenelektroodo <SEP> selbst:

   <SEP> 0,45 <SEP> V
<tb>  e) <SEP> Infolge <SEP> des <SEP> Übergangswider  standes <SEP> zwisichen <SEP> der <SEP> Bodenelektroide
<tb>  und <SEP> dem <SEP> Kohlenfutter <SEP> sowie <SEP> des
<tb>  mittleren <SEP> Widerstandes <SEP> .des <SEP> Kohlen  futters <SEP> bis <SEP> in <SEP> die <SEP> erschmolzene <SEP> Alu  miniumschicht: <SEP> 0,<U>80</U> <SEP> V
<tb>  Zusammen: <SEP> 3,28 <SEP> V
<tb>  Hierzu <SEP> die <SEP> Nutzspannung: <SEP> <U>2</U>,<U>5</U>2 <SEP> V
<tb>  Der <SEP> volle <SEP> Spanuungsahfall
<tb>  einer <SEP> Zelle <SEP> ist <SEP> somit: <SEP> <U>5,</U>80 <SEP> V       Das Verhältnis der Nutzspannung zur  ganzen     Zellenspannung,    also der Wirkungs  grad     de!s        Strornverbraruches,    beträgt bloss  etwa 43 %.

        Bei     Anwendung.        vorliegender    Erfindung  können     nun    die     .Spannungsabfälle    im Koh  lenfutter des Ofens., in !den in der Kohlen  anode     eingebetteten        .Stromzuleitungen,    fer  ner     in.    den äussern     Verbindungsleitungen    ver  mieden, werden,     wobei    die verbleibenden       Spaunungsa#bfälle    auf 0,54 V     vermindert     werden können.

   Infolgedessen beträgt \die  ,ganze     Zellenspannung,    =die     Nutzsrpannung-          von    2,52 V inbegriffen, nur 3,06 V, was  einem Wirkungsgrad von etwa<B>82%</B> ent  spricht;  Die     Zeichnung    stellt     drei    hintereinander  geschaltete Zellen dar; in der Praxis sind  aber meistens     mindestens    40 Zellen in Reihe  geschaltet.  



  1 sind die Wannen der Zellen, die mit       einem,    dem     Schmelzbad:    widerstehenden Fut  ter, z. B. aus Kohle, ausgerüstet sind. 19 ist  die     erschmolzene    Aluminiumschicht, über  der der geschmolzene Elektrolyt 20,     eine          Kryolith-Tonerdemischung;        schwimmt.    In       diese    letztere tauchen die     Kohlenanoden    3, 8  und 10.

   Die erste Anode 10 bzw. die Ka  thode 3a sind in     üblicher    Weise durch feste       ,Stromanschlüsse        mittels    -der     Stromzuleitun-          gen    13 bzw. 14 an die     8tromquelle    12 an  geschlossen.     Eine    jede Wanne besitzt     eine     seitliche     Erweiterung,    in- die sich das     zwei-          schichtige.    Schmelzbad erstreckt.

   Der Boden       dieser        Erweiterung    ist zum     Durchtritt    der  Anode der     nächsten    Zelle durchbrochen, so       ,dass    die durch diese Bodenöffnung durch  geführte Anode     in,das        Schmelzband    der näch  sten Zelle     tauchen.    kann.  



  Der Spalt an der     Durchtrittsstelle    der       gohlenanode    im Boden der     Erweiterung     .muss in beliebiger     geeigneter    Weise abge  dichtet werden, um den Durchtritt des ge  i     schmolzenen        Aluminiums    möglichst zu ver  mindern oder gänzlich zu     verhindern.     



  Der     ,Ström    tritt also aus     dem,    geschmol  zenen     Aluminium    19 der ersten Zelle un-    mittelbar in die     Kohlenanode    8 der nächsten       ,Zelle    ein, wobei der     Kontakt        zwischen    dem       flüssigen    Metall und der     Kohlenanode    so  vollkommen und die     Berührungsfläche    so  gross ist,     dass    der     Spannungsabfall    an dieser  Stelle im Gegensatz zu 0,4V (bei     eingebette-          ten    festen Zuführungen)

   bei der neuen Ein  richtung bloss 0,12 V betragen wird. Wegen  der höheren Temperatur, auf der die Anoden  gehalten     werden    können, vermindert sieh der  Spannungsabfall in den letzteren von 1,11  auf 0,17 V.  



  Während der Spannungsabfall in den  äussern     langen    Metallumleitungen 0,52 V be  trägt, ist diese innerhalb der Erweiterung  nur 0,25 V. Aus diesen drei     Spannungsab-          fällen    0;17     -I-    0,12     +    0,25 = 0,54 V mit der  Nutzspannung von 2,52 V ergeben sich ins  gesamt 3,06 V als     Zellenspannung    im Gegen  satz zu der eingangs angegebenen Zellen  spannung von 5,8 V der derzeitigen Ofen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Einrichtung mit mehreren in Reihe ge schalteten Zellen zur Herstellung von Alu minium durch Schmelzflusselektrolyse, -da durch gekennzeichnet; dass mit Ausnahme einer Endzelle das flüssige Aluminium einer jeden Zelle mit der Kohlenanode der in Reihe geschalteten Nachbarzelle in direkter. elektrisch leitender Berührung steht.

   UNTERANSPRUCH: Einrichtung gemäss Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, .dass die das Schmelz bad aufnehmende Wanne jeder Zelle eine seitliche Erweiterung besitzt, in die sich das Schmelzbad erstreckt und deren Boden eine zum flüssigkeitsdichten Durchtritt der Kohlenanode der Nachbarzelle geeignete Durehbrechung aufweist.