DE1265424B

DE1265424B - Process for maintaining a desired alumina content in fused-salt electrolysis for the production of aluminum and a device suitable for this

Info

Publication number: DE1265424B
Application number: DE1963P0032625
Authority: DE
Inventors: Jacques Chambran
Original assignee: Pechiney SA
Current assignee: Pechiney SA
Priority date: 1962-09-19
Filing date: 1963-09-19
Publication date: 1968-04-04
Also published as: GB1064371A; GB1080090A; NL298031A; CH432013A; ES291777A1; AT259885B; DE1558757B2; DE1558757A1; BE637574A; SE328416B; OA070E

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

C22dC22d

Deutsche Kl.: 40 c-3/12German class: 40 c-3/12

Nummer: 1265 424Number: 1265 424

Aktenzeichen: P 32625 VI a/40 cFile number: P 32625 VI a / 40 c

Anmeldetag: 19. September 1963 Filing date: September 19, 1963

Auslegetag: 4. April 1968Open date: April 4, 1968

Der sogenannte Anodeneffekt oder das Funken einer Zelle ist in der Aluminiumindustrie allgemein bekannt und gefürchtet. Es kommt dabei durch eine Polarisation der Anode zu Spannungsschwankungen beträchtlicher Höhe. Wenn eine Zelle einer größeren Serie den Anodeneffekt zeigt, so führt dies in vielen Fällen zu einer Beeinträchtigung des einwandfreien Betriebes der anderen Zellen der Serie. Es wurden bereits verschiedene Versuche unternommen, um den Anodeneffekt vorherzusagen, denn es zeigte sich, daß es für eine einwandfreie Arbeitsweise der Zellen erforderlich ist, von Zeit zu Zeit, also z. B. einmal in 24 Stunden, ein Funken der Zelle zuzulassen. Die Polarisation der Anode tritt ein, wenn die Konzentration der Schmelze an Aluminiumoxyd unter einen gewissen Wert sinkt. Für die großindustrielle Aluminiumgewinnung durch Schmelzflußelektrolyse ist es also von besonderem Interesse, eine Möglichkeit zu haben, das Eintreten des Anodeneffekts und damit das Sinken des Aluminiumoxydgehalts auf einen bestimmten Schwellwert so früh anzuzeigen, daß — bevor es in der Zelle zum Funken kommt — noch eine Chargierung möglich wird.The so-called anode effect or the spark of a cell is well known in the aluminum industry and feared. The polarization of the anode leads to considerable voltage fluctuations Height. If a cell in a larger series shows the anode effect, this leads in many cases to an impairment of the proper operation of the other cells in the series. There have already been several Attempts have been made to predict the anode effect because it has been shown to work for proper functioning of the cells is required from time to time, so z. B. once in 24 hours, allow the cell to spark. The polarization of the anode occurs when the concentration of the melt of aluminum oxide falls below a certain value. For large-scale aluminum extraction through It is therefore of particular interest to have a fused-salt electrolysis facility to prevent it from occurring the anode effect and thus the drop in the aluminum oxide content to a certain threshold value to indicate so early that - before there is a spark in the cell - charging is still possible will.

Es ist ein Verfahren bekannt, wonach auf Grund der Tatsache, daß sich vor Eintritt des Anodeneffekts die Anode mit ionisierten Gasen überzieht, eine Anzeigemethode für das baldige Eintreten des Anodeneffekts entwickelt wurde. Diese ionisierten Gasteilchen an der Oberfläche der Anode bewirken eine Fluktuation des Stroms mit einer Frequenz im Gebiet von Kilohertz. Die von der Anode selbst erzeugte Hochfrequenzenergie wird nun in einer relativ komplizierten Verstärkerschaltung als Kriterium für die in Bälde zu erwartende Anodenpolarisation herangezogen und damit Signale für die erforderliche Chargierung ausgelöst. Abgesehen davon, daß dieses Verfahren außerordentlich kompliziert ist, ist es auch sehr störanfällig und wenig exakt.A method is known, according to which due to the fact that before the occurrence of the anode effect Coating the anode with ionized gases, a method of indicating that the anode effect is about to occur was developed. These ionized gas particles on the surface of the anode cause fluctuation of the current with a frequency in the range of kilohertz. The high frequency energy generated by the anode itself is now used in a relatively complicated amplifier circuit as a criterion for the in the near future expected anode polarization is used and thus signals triggered for the required charging. Apart from the fact that this process is extremely complicated, it is also very prone to failure and not very precise.

Es ist auch bereits ein Verfahren bekannt, um den baldigen Eintritt des Anodeneffekts vorherzusagen, wobei eine Hilfsanode angewandt wird, die dauernd mit einer höheren Stromdichte als die Arbeitsanoden betrieben wird. Da das Auftreten der Anodenpolarisation mit der Tonerdekonzentration in der Schmelze und der Stromdichte an der in Rede stehenden Anode in Beziehung steht, tritt der Anodeneffekt an der mit höherer Stromdichte gespeisten Hilfsanode früher auf und dient damit als Anzeige, daß an den Arbeitsanoden das Funken zu erwarten ist. Die Hilfsanode wird tiefer gesetzt als die Arbeitsanoden, um eine höhere Stromdichte an der Anodenfläche zu erreichen. Dadurch ist auch der Anodenabbrand dieser Hilfsanode wesentlich Verfahren zur Aufrechterhaltung eines
gewünschten Tonerdegehalts bei der
Schmelzflußelektrolyse zur Gewinnung
von Aluminium und eine hierfür geeignete
VorrichtungA method is also already known for predicting the imminent occurrence of the anode effect, an auxiliary anode being used which is continuously operated with a higher current density than the working anodes. Since the occurrence of the anode polarization is related to the alumina concentration in the melt and the current density at the anode in question, the anode effect occurs earlier on the auxiliary anode fed with a higher current density and thus serves as an indication that a spark is to be expected at the working anodes is. The auxiliary anode is set lower than the working anodes in order to achieve a higher current density on the anode surface. As a result, the anode burn-up of this auxiliary anode is also an essential method for maintaining a
desired alumina content in the
Melt flow electrolysis for extraction
of aluminum and a suitable one
contraption

Anmelder:Applicant:

Pechiney Compagnie de Produits ChimiquesPechiney Compagnie de Produits Chimiques

et Electrometallurgiques, Pariset Electrometallurgiques, Paris

Vertreter:Representative:

Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und
Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,
Patentanwälte, 8000 München 90, Schweigerstr. 2Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Pulse and
Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Bad luck man,
Patent Attorneys, 8000 Munich 90, Schweigerstr. 2

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Jacques Chambran,Jacques Chambran,

Cite St-Roch ä Tarascon-Sur-Ariege, AriegeCite St-Roch a Tarascon-Sur-Ariege, Ariege

(Frankreich)(France)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Frankreich vom 19. September 1962 (909 846),France of 19 September 1962 (909 846),

vom 3. September 1963 (946411) --dated September 3, 1963 (946411) -

größer als der der Arbeitsanoden. Es ist damit so gut wie ausgeschlossen, immer einen entsprechenden Elektrodenabstand zwischen Bodenelektrode und Kohleelektrode aufrechtzuerhalten. Durch die Unsicherheit des Elektrodenabstandes sind auch die Anzeigen stark schwankend und unzuverlässig. Dazu kommt noch, daß durch die tiefer gesetzte Hilfsanode deren Temperatur höher ist. Diese Temperaturdifferenz gegenüber den Arbeitsanoden geht auch als Fehler in die Meßgenauigkeit ein.larger than that of the working anodes. It is therefore as good as impossible to always have a corresponding electrode spacing between the bottom electrode and the carbon electrode. Because of the uncertainty of the electrode spacing, the displays are also highly fluctuating and unreliable. Additional to that, that the temperature is higher due to the lower set auxiliary anode. This temperature difference compared to the working anodes is also included as an error in the measurement accuracy.

Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufrechterhaltung eines gewünschten Tonerdegehalts bei der Schmelzflußelektrolyse zur Gewinnung von Aluminium mit Voranzeige des Anodeneffekts mit Hilfe einer Meßanode höherer Stromdichte als an den Arbeitsanoden und Chargieren von Ton-The invention now relates to a method and an apparatus for maintaining a desired Alumina content in fused flux electrolysis for the production of aluminum with advance notice of the anode effect with the help of a measuring anode higher current density than on the working anodes and charging of clay

809 537/475809 537/475

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erde, sobald der bevorstehende Anodeneffekt ange- Schwellwert des Tonerdegehalts im Elektrolyten zeigt wird. Auf diese Weise werden alle Schwierig- gearbeitet, so umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichkeiten, die bisher mit dem Anodeneffekt zusammen- tung zusätzliche Schaltelemente zur Anzeigung der hingen, sicher verhindert. Es werden die übrigen Erreichung des oberen Grenzwertes und damit des Zellen einer Serie nicht durch das unbeabsichtigte 5 oberen Tonerde-Schwellwertes mit Unterbrechung Funken einer der Zellen gestört. Es liegt die Strom- der Tätigkeit der Chargiervorrichtung. Die Grundausbeute sehr hoch, der Verbrauch an Fluorid ist fläche der Meßanode soll weniger als 0,1%, vorzugsüberraschend gering. Durch den gleichmäßigen Gang weise weniger als 0,02 %, der gesamten Anodenfläche der Elektrolyse ist der Anodenverbrauch geringer, die betragen. Sie ist meist stabförmig und befindet sich Lebensdauer der Bodenelektrode verbessert und die io isoliert in einer vertikalen Bohrung einer Arbeits-Möglichkeit einer Automatisierung der Schmelzfluß- anode, z. B. in einem Rohr aus Isoliermaterial, welelektrolyse gegeben. ches vom Elektrolyten aufgenommen werden kann.earth as soon as the impending anode effect has occurred. Threshold value of the alumina content in the electrolyte will show. In this way, all difficult work is done, so the device according to the invention includes the previously combined with the anode effect, additional switching elements to display the hung, sure prevented. The rest of the attainment of the upper limit value and thus the Cells in a series are not interrupted by the unintentional 5 upper alumina threshold value Spark disturbed one of the cells. It is the current of the activity of the charging device. The basic yield very high, the consumption of fluoride is the area of the measuring anode should be less than 0.1%, preferably surprising small amount. Due to the even rate, less than 0.02% of the total anode area the electrolysis, the anode consumption is lower. It is usually rod-shaped and is located Lifespan of the bottom electrode is improved and the io insulates in a vertical hole of a work possibility an automation of the melt flow anode, z. B. in a tube made of insulating material, welelektrolse given. ches can be absorbed by the electrolyte.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Auf- Hierfür eignet sich z. B. Quarz oder Korund. Bei rechterhaltung eines gewünschten Tonerdegehalts bei Soederbergelektroden kann die Meßanode mit einer der Schmelzflußelektrolyse zur Gewinnung von Alu- 15 elektrisch isolierenden feuerfesten Substanz innerhalb minium mit Voranzeige des Anodeneffekts mit Hilfe einer Metallhülse von dieser Arbeitsanode isoliert einer Meßanode höherer Stromdichte als an den sein. An Stelle dieser Isolierung kann auch eine Asbest-Arbeitsanoden und darauffolgende Zugabe von Ton- verkleidung angewandt werden, erde in das Bad und ist dadurch gekennzeichnet, daß Durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Vorman der Meßanode von Zeit zu Zeit einen Gleich- 20 hersage des Anodeneffekts und zeitgerechten Chargiestromimpuls mit einer Dichte über der der Arbeits- rung kann man die Häufigkeit der erforderlichen anöden, vorzugsweise der 1,5- bis lOfachen Strom- Anodeneffekte in kontinuierlich arbeitenden Zellen dichte, insbesondere 1 bis 10 A/cm², speziell 2 bis wesentlich herabsetzen. So ist es zweckmäßig, die 6 A/cm², zuführt. Die mit dem Anodensystem der einzelnen Zellen nur etwa alle 10 Tage funken zu Zelle mechanisch verbundene Meßanode ist während 25 lassen.The invention thus relates to a method for on- This is suitable, for. B. quartz or corundum. If the desired alumina content is maintained with Soederbergel electrodes, the measuring anode can be isolated from this working anode with a metal sleeve with a measuring anode with a higher current density than on the working anode with one of the fused-salt electrolysis for the production of aluminum electrically insulating refractory substance. Instead of this insulation, an asbestos working anode and subsequent addition of clay cladding can also be used, earth in the bath and is characterized in that the method according to the invention for pre-measuring the measuring anode from time to time allows the anode effect to be predicted Timely charge current pulse with a density above that of the work one can reduce the frequency of the necessary anodic, preferably 1.5 to 10 times the current-anode effects in continuously operating cells density, in particular 1 to 10 A / cm ² , especially 2 to significantly . So it is expedient to supply the 6 A / cm ^2. The measuring anode, which is mechanically connected to the anode system of the individual cells, gives a spark to the cell only about every 10 days and is left open for 25 days.

der Impulszeit gegen dieses System elektrisch isoliert Wie erwähnt, soll wegen des Anodeneffekts und und außer dieser Zeit an dieses angeschlossen. Die der Polarisation der Anode der Aluminiumoxydgehalt Impulsspannung an der Meßanode wird gemessen und des Elektrolyten nicht unter einen gewissen Betrag die Impulse so lange wiederholt, bis die Impuls- sinken. Nachdem aber die Löslichkeit von Aluminiumspannung an der Meßanode einen Grenzwert über 30 oxyd im Elektrolyten nur begrenzt ist, ist auch die der maximalen Spannung bei den vorhergehenden maximale Konzentration an Aluminiumoxyd von BeImpulsen, vorzugsweise den 1,05- bis 2fachen Wert, deutung. Es soll nicht überchargiert werden, da die übersteigt, und damit wird der Moment, wo der Ge- Gefahr besteht, daß das im Elektrolyten nicht gelöste halt des Bades an gelöster Tonerde unter einen Schwell- Aluminiumoxyd zu Boden sinkt und durch Abdecken wert abgesunken ist, ermittelt. Dieser Schwellwert 35 der Bodenelektrode zu einer Erhöhung des Zellenhängt ab von der angewandten Impulsstromdichte. Widerstands führt. Die Grundfläche der Meßanode Nach der so erhaltenen Voranzeige des Anodeneffekts soll im Verhältnis zu der gesamten Anodenfläche wird mit Tonerde chargiert. klein sein. In der Praxis ist eine Fläche der Meßanodethe pulse time is electrically isolated from this system As mentioned, because of the anode effect and and besides this time connected to this. The polarization of the anode and the alumina content The pulse voltage at the measuring anode is measured and the electrolyte is not below a certain amount the impulses are repeated until the impulses decrease. But after the solubility of aluminum stress at the measuring anode a limit value above 30 oxide in the electrolyte is only limited, is also the the maximum voltage at the previous maximum concentration of aluminum oxide from pulses, preferably 1.05 to 2 times the value. It should not be overcharged because the exceeds, and thus the moment when the Ge is at risk that what is not dissolved in the electrolyte Holding the bath of dissolved clay under a swelling aluminum oxide sinks to the bottom and covers it value has decreased. This threshold value 35 of the bottom electrode depends on an increase in the cell from the applied momentum current density. Resistance leads. The base of the measuring anode According to the preliminary indication of the anode effect obtained in this way, should be in relation to the total anode area is charged with clay. be small. In practice, one surface is the measuring anode

Den Grenzwert der Impulsspannung stellt man in der Größenordnung von 0,1 der gesamten Anodenzweckmäßigerweise auf einen Schwellwert des mini- 4° fläche zweckmäßig. Größere Anodenflächen für die malen Tonerdegehalts von etwa 2 bis 5, vorzugsweise Hilfsanode sind nicht zweckmäßig, da die Impuls-3 Gewichtsprozent ein. Wird mit einem oberen und Stromstärke zur Aufrechterhaltung der gewünschten einem unteren Grenzwert der Impulsspannung ent- Impulsstromdichte von der Fläche der Anode absprechend einem maximalen und einem minimalen Ton- hängt. Unter Anodenfläche oder gesamter Anodenerde-Schwellwert gearbeitet, so stellt man den oberen 45 fläche werden die gesamten Flächen aller Anoden in Grenzwert der Impulsspannung zweckmäßigerweise einer Zelle, die im wesentlichen parallel zu der Fläche auf den maximalen Tonerde-Schwellwert bis 8, vor- der Bodenelektrode liegen, verstanden, zugsweise 4 bis 6 Gewichtsprozent ein und beendet Die Meßanode kann mit dem übrigen Anodensystem bei Erreichen des oberen Grenzwertes die Chargierung. so geschaltet sein, daß sie zwar mit diesem dauernd Gleichzeitig mit dem erfindungsgemäßen Verfahren 50 mechanisch verbunden, während der Impulszeit jedoch kann auch in bekannter Weise die Nachstellung der elektrisch isoliert ist. Es ist zweckmäßig, die Impuls-Arbeitselektroden vorgenommen werden. stromdichte an die Stromdichte der ArbeitsanodenThe limit value of the pulse voltage is conveniently set on the order of 0.1 of the total anode to a threshold value of the minimum 4 ° area is expedient. Larger anode areas for the paint alumina content of about 2 to 5, preferably auxiliary anode are not appropriate because the pulse 3 Weight percent a. Comes with a top and amperage to maintain the desired level a lower limit value of the pulse voltage ent corresponding to the pulse current density from the surface of the anode a maximum and a minimum tone- depends. Below anode area or total anode earth threshold worked, so if you put the top 45 area, the entire area of all anodes will be in Limit the pulse voltage expediently of a cell that is essentially parallel to the surface to the maximum alumina threshold value up to 8, in front of the bottom electrode, understood, preferably 4 to 6 percent by weight and terminated. The measuring anode can with the rest of the anode system charging when the upper limit is reached. be switched in such a way that it is permanently with this At the same time mechanically connected to the method 50 according to the invention, however, during the pulse time can also be adjusted in a known manner that is electrically isolated. It is convenient to use the pulse working electrodes be made. current density to the current density of the working anodes

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver- anzupassen.To carry out the adapt according to the invention.

fahrens eignet sich eine Vorrichtung mit einer Meß- Es wurde festgestellt, daß die Polarisation der Meßanode, deren Grundfläche gegenüber der gesammten 55 anode von der Impulsstromdichte und dem Alumi-Anodenfläche klein ist. Sie ist mit dem System der niumoxydgehalt des Bades abhängig ist. Je höher die Arbeitsanoden mechanisch und elektrisch verbunden, Impulsstromdichte ist, bei um so höheren Aluminiumjedoch sind Schaltelemente vorgesehen, um die Meß- oxydgehalten wird die Polarisation der Meßanode zu anode während der Impulszeiten von dem System der erwarten sein.A device with a measuring device is suitable for driving. It has been found that the polarization of the measuring anode, its base area opposite the entire anode from the pulse current density and the aluminum anode area is small. It is dependent on the system the nium oxide content of the bath. The higher the Working anodes are mechanically and electrically connected, but the pulse current density is all the higher for the higher aluminum switching elements are provided in order to increase the measuring oxide content and the polarization of the measuring anode anode should be expected from the system during the pulse times.

Arbeitsanoden abzuschalten. Die erfindungsgemäße 60 Nach der Erfindung kann der mittlere Tonerde-Vorrichtung weist auch Schaltelemente und Bauteile gehalt einer Zelle höher gehalten werden, als dies zur Erzeugung der gewünschten Gleichstromimpulse üblich ist, beispielsweise etwa I⁰I₀. zu den gewünschten Zeiten auf sowie zur Messsung Diese Erhöhung des mittleren Tonerdegehalts der Impulsspannung und schließlich zur Anzeige des führt zu einer Verringerung des Mittelwertes der Erreichens des vorbestimmten Grenzwertes der Im- 65 Gegen-EMK bei der Elektrolyse sowie zu einer pulsspannung zur Betätigung der Chargiervorrich- Erhöhung, gegebenenfalls bis über 2⁰I₀, des Mittöltung. Wird mit oberem und unterem Grenzwert der wertes der Stromausbeute der Zellen. Schließlich Impulsspannung entsprechend oberem und unterem kommt es auch auf diese Weise zu einer gering-Switch off working anodes. According to the invention, the middle alumina device also has switching elements and components content of a cell can be kept higher than is usual for generating the desired direct current pulses, for example about I ⁰ I ₀ . at the desired times and for the measurement.This increase in the mean alumina content of the pulse voltage and finally the display of the leads to a reduction in the mean value of reaching the predetermined limit value of the impedance. Increase, if necessary to over 2 ⁰ I ₀ , of the averaging. With the upper and lower limit value, the value of the current yield of the cells. Finally, the impulse voltage corresponding to the upper and lower, there is also in this way a low-

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fügigen Herabsetzung des Schmelzpunktes des Elek- zwischen dem Schaft der Meßanode und der posi-docile lowering of the melting point of the electrode between the shaft of the measuring anode and the positive

trolyten um etwa 3 bis 5° C je Gewichtsprozent Ton- tiven Stromzuführung zu der folgenden Zelle zu er-trolytes by around 3 to 5 ° C per weight percent Ton- tive power supply to the following cell

erde, gleichbedeutend mit etwas geringerer Arbeits- mitteln.earth, synonymous with somewhat less work equipment.

temperatur. Es zeigte sich, daß eine solche Tempera- Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren könnentemperature. It was found that such a temperature can be achieved by the process according to the invention

turerniedrigung im allgemeinen günstig ist, insbeson- 5 die in der Zellenreihe aufeinanderfolgenden Zellentemperature reduction is generally beneficial, in particular the cells following one another in the row of cells

dere im Hinblick auf den Anodenabbrand. nacheinander mit einer einzigen Schaltanlage betätigtothers with regard to the anode burn-up. operated one after the other with a single switchgear

Wie erwähnt, wird die Impulsstromstärke und werden. Das Pulsen der einzelnen Zellen über dieAs mentioned, the pulse current will and will be. The pulsing of the individual cells via the

damit die Impulsstromdichte an der Meßanoden- Meßanoden findet also hintereinander statt. Währendso that the pulse current density at the measuring anode measuring anodes takes place one after the other. While

fläche im Hinblick auf den Schwellwert der Tonerde- der Impulse wird auch die Spannung bestimmt,area with regard to the threshold value of the alumina - the impulses also determine the voltage,

konzentration festgesetzt. Zu berücksichtigen ist auch to Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, inconcentration fixed. It has also been shown to be particularly beneficial in

die Schaltzeit. Unter Schaltzeit versteht man die Zeit Verbindung mit der Durchführung des erfindungs-the switching time. Switching time is understood to be the time connection with the implementation of the invention

zwischen dem Auftreten der Überspannung an der gemäßen Verfahrens auch eine automatische Regelungbetween the occurrence of the overvoltage at the method according to an automatic regulation

Meßanode und dem Zeitpunkt, an welchem durch des Elektrodenabstands der Zellen, und zwar über denMeasuring anode and the time at which by the electrode spacing of the cells, namely over the

Verarmung des Elektrolyten an Aluminiumoxyd an inneren Widerstand, vorzunehmen. Die Messung desDepletion of the electrolyte in aluminum oxide at internal resistance. The measurement of the

den Arbeitsanoden der Anodeneffekt auftritt. 15 Innenwiderstands der Zelle kann in bekannter Weisethe anode effect occurs on the working anodes. 15 internal resistance of the cell can in a known manner

Die Impulsstromstärke und damit die Impulsstrom- vorgenommen werden. Dadurch erreicht man eineThe pulse current strength and thus the pulse current can be made. This achieves a

dichte an der Meßanode wird, wie erwähnt, an der besondere Stabilität der Elektrolyse über die ganzeAs mentioned, the density of the measuring anode is due to the particular stability of the electrolysis over the whole

Meßanode auf einen bestimmten Schwellwert des Zellenserie.Measuring anode to a certain threshold value of the cell series.

Tonerdegehalts eingestellt, und zwar zwischen etwa 2,5 Die Versorgung des Meßstromkreises mit Gleich-Alumina content set, namely between about 2.5 The supply of the measuring circuit with direct

und 5 Gewichtsprozent, insbesondere etwa 3 °/₀. ao strom kann unabhängig von der Versorgung der Zellenand 5 weight percent, more preferably about 3 ° / _0th ao electricity can be independent of the supply of the cells

Wird dieser Schwellwert unterschritten, gibt die durch eine äußere Stromversorgung erfolgen. Es istIf this threshold value is not reached, this is done by an external power supply. It is

Signalanlage das Zeichen für die erforderliche Char- jedoch auch möglich, Strom einer Zelle zu entnehmenSignal system the sign for the required char- but also possible to draw electricity from a cell

gierung, ohne daß es in der Zelle selbst bereits zu einer und damit den Meßstromkreis der folgenden Zelle zugation, without it in the cell itself already to one and thus the measuring circuit of the following cell

Polarisation der Arbeitsanoden kommt. speisen. Diese Stromentnahme ist so geringfügig, daßPolarization of the working anodes is coming. Food. This current draw is so small that

Man kann das erfindungsgemäße Verfahren auch *5 es dadurch zu keiner Beeinträchtigung der Arbeitsso durchführen, daß ein oberer Schwellwert für die weise dieser Zelle kommt.The method according to the invention can also be used as it does not impair work perform that an upper threshold value for the wise this cell comes.

Tonerdekonzentration berücksichtigt wird, also ein Nachdem sich eine eventuell vorliegende Über-Wert, bis zu welchem Tonerde zu chargieren ist. spannung fast augenblicklich anzeigt, ist eine längere Dieser liegt bei ungefähr maximal 8%) vorzugsweise Impulszeit nicht erforderlich. Die Impulszeit beträgt zwischen 4 und 6°/„ gelöste Tonerde. In diesem Fall 30 vorzugsweise weniger als 1 Minute. Sie soll zweckwird bei Unterschreiten des unteren Schwellwertes mäßigerweise nicht wesentlich über den Moment sowie Überschreiten des oberen Schwellwertes Signal verlängert werden, wo die Spannung stabil geworden gegeben. ist.Alumina concentration is taken into account, i.e. after a possibly existing over-value, up to which alumina is to be charged. voltage almost instantly is a longer one This is approximately a maximum of 8%), preferably pulse time not required. The pulse time is between 4 and 6% dissolved clay. In this case 30 preferably less than 1 minute. It should become a purpose if the value falls below the lower threshold, it is moderately not significantly over the moment as well as exceeding the upper threshold signal can be extended where the voltage has become stable given. is.

Zu diesem Zweck ist die Einstellung der Impuls- Wie oben bereits ausgeführt, soll die Fläche der Stromstärke und damit der Impulsstromdichte auf 35 Meßanode im Verhältnis zu der Fläche der Arbeitsobere und untere Grenzwerte erforderlich. Der untere anöden klein sein. Sie beträgt im allgemeinen 0,1 °/₀, Grenzwert der Impulsstromstärke ist damit dem vorzugsweise weniger als 0,02 °/₀. In der Praxis besitzt unteren Schwellwert für die Tonerdekonzentration im die Meßanode dann eine Fläche von weniger als Elektrolyten mit etwa 2 bis 5%, vorzugsweise etwa 100 cm², vorzugsweise etwa 20 cm². Mit so kleinen 3⁰I₀, zugeordnet. Der obere Grenzwert der Impuls* 4° Flächen der Meßanoden sind auch die erforderlichen Stromstärke ist dem oberen Schwellwert der Tonerde- Impulsstromstärken gering, d. h. im allgemeinen konzentration, das ist etwa 4 bis 6%, vorzugsweise unter 12 A. Dies gilt sowohl für vorgebrannte Anoden etwa 5%, zugeordnet. als auch Soederberganoden.For this purpose it is necessary to set the pulse As stated above, the area of the current intensity and thus the pulse current density on the measuring anode should be in relation to the area of the upper and lower limit values. The lower anodenum will be small. It is generally 0.1 ° / ₀ , the limit value of the pulse current strength is therefore preferably less than 0.02 ° / ₀ . In practice, the lower threshold value for the alumina concentration in the measuring anode then has an area of less than electrolytes with about 2 to 5%, preferably about 100 cm ² , preferably about 20 cm ² . With such small 3 ⁰ I ₀ assigned. The upper limit of the pulse * 4 ° areas of the measuring anodes are also the required current intensity is the upper threshold value of the alumina pulse currents low, ie in general concentration, that is about 4 to 6%, preferably below 12 A. This applies to both pre-burned anodes about 5%, assigned. as well as Soederberganoden.

Die Aufgabe erfolgt vorzugsweise in kleineren Die Erfindung wird an folgenden Figuren näherThe task is preferably carried out in smaller form. The invention is illustrated in more detail by the following figures

Portionen in relativ kurzen Zeitabständen. Bei Unter- 45 erläutert.Servings at relatively short intervals. Explained at under 45.

schreiten des unteren Schwellwertes wird mit einer F i g. 1 zeigt schematisch im Schnitt eine Vorhöheren Tonerdemenge chargiert, als sie dem durch- richtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen schnittlichen Verbrauch je Zeiteinheit entspricht. Dies Verfahrens, bei der die Meßanode eine der Arbeitsgeht so lange, bis der obere Schwellwert erreicht ist. anöden einer Zelle ist;stepping the lower threshold value is indicated with a F i g. 1 shows schematically in section a prehigher Amount of clay charged as it was the device for carrying out the invention corresponds to the average consumption per unit of time. This procedure in which the measuring anode goes one of the working until the upper threshold is reached. anode a cell;

Die Chargierung wird nun durch das zweite Signal 50 F i g. 2 zeigt in einem Diagramm die Kurven derCharging is now indicated by the second signal 50 F i g. 2 shows the curves of FIG

unterbrochen und erst wiederaufgenommen, wenn Impulsspannung als Funktion der Zeit t (Sekunden)interrupted and only resumed when pulse voltage as a function of time t (seconds)

das erste Signal, also bei Unterschreitung des unteren ohne und mit Polarisation der Meßanode;the first signal, i.e. when it falls below the lower one with and without polarization of the measuring anode;

Schwellwertes, wieder auftritt. Auf diese Weise läßt F i g. 3 zeigt in einem Diagramm eine Kurve derThreshold value, occurs again. In this way, F i g. 3 shows a graph of FIG

sich über große Betriebszeiten eine Zelle unter mini- Impulsspannung als Funktion der Zeit t (Minuten),Over long periods of operation, a cell is under mini-pulse voltage as a function of time t (minutes),

malen Tonerdeablagerungen an der Bodenelektrode 55 woraus die Verhältnisse gegen Ende einer Impulsfolgepaint deposits of clay on the bottom electrode 55 from which the situation towards the end of a pulse train

betreiben. zu entnehmen sind;operate. can be found;

Die Impulsfolge kann konstant gehalten werden, F i g. 4 und 5 zeigen zwei pneumatische Unteroder sie wird im Laufe der Zeit verkürzt. Impulspausen brecher für Meßanoden;The pulse train can be kept constant, FIG. 4 and 5 show two pneumatic sub-ors it is shortened over time. Pulse pause breaker for measuring anodes;

zwischen 2 und 180 Minuten werden in der Praxis F i g. 6 und 7 zeigen Schaltbilder für automatischebetween 2 and 180 minutes are in practice F i g. 6 and 7 show circuit diagrams for automatic

angewandt. 60 Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,applied. 60 implementation of the method according to the invention,

Die erfindungsgemäße Automatisierung kann für und zwar F ί g. 6 mit einem System von Meßanoden,The automation according to the invention can be used for F g. 6 with a system of measuring anodes,

jede Zelle einzeln oder für eine ganze Zellenreihe deren Grundfläche kleiner ist als 0,1 ⁰I₀, vorzugsweiseeach cell individually or for a whole row of cells whose base area is less than 0.1 ⁰ I ₀ , preferably

vorgenommen werden. Eine Störung des Betriebes kleiner als 0,02 °/₀ der gesamten Anodenfläche undbe made. A malfunction of the operation is less than 0.02 ° / ₀ of the total anode area, and

einer im Moment nicht gepulsten Zelle findet nicht F i g. 7 mit einer vorgebrannten Arbeitsanode alsa cell that is not pulsed at the moment does not find F i g. 7 with a pre-burned working anode as

statt. Die Meßanodenspannung wird im allgemeinen 65 Meßanode.instead of. The measuring electrode voltage is generally 65 measuring anode.

zwischen dem Schaft der Meßanode und einer dazu F i g. 8 und 9 zeigen schematisch eine besonderebetween the shaft of the measuring anode and a corresponding F i g. Figures 8 and 9 show schematically a particular one

senkrecht stehenden Kathodenstromschiene gemessen. Form der erfindungsgemäß angewandten Meßanode invertical cathode busbar measured. Form of the measuring anode used according to the invention in

Es ist jedoch häufig vorteilhafter, die Spannung einer vorgenannten Anode;However, it is often more advantageous to use the voltage of an anode mentioned above;

7 87 8

Fig. 10 und 11 zeigen schematisch einen Vertikal- normale Zellenspannung beträgt 4 V. Bei den drei schnitt von Meßanoden in Soederberganoden. ersten Impulsen findet noch keine Polarisation der10 and 11 schematically show a vertical normal cell voltage is 4 V. In the three cut of measuring anodes in Soederberganoden. The first impulses do not find any polarization

In dem Diagramm der F i g. 12 ist die strichlierte Meßanode statt, da die maximale Impulsspannung Kurve der Tonerdegehalt des Bades in Abhängigkeit erst ungefähr 7,6 V beträgt. Bei dem ersten Impuls von der Zeit t (Stunden) bei Tonerdeaufgabe in be- 5 zur Zeit ρ und den folgenden Impulsen zeigt sich eine kannter Weise und die ausgezogene Kurve der Ton- Polarisation der Meßanode, die maximale Impulserdegehalt bei Chargierung nach dem erfindungs- spannung liegt zwischen 14,7 und 18,2 V, zur Zeit P gemäßen Verfahren. ist die Meßanode polarisiert. Die Schaltzeit Γ zwischenIn the diagram of FIG. 12 is the dashed measuring anode instead, since the maximum pulse voltage curve of the alumina content of the bath is only about 7.6 V as a function. With the first pulse of time t (hours) with clay application in be 5 at time ρ and the following pulses, a known way and the solid curve of the clay polarization of the measuring anode, the maximum pulse earth content when charging according to the invention shows is between 14.7 and 18.2 V, at time P according to the method. the measuring anode is polarized. The switching time Γ between

Nach F i g. 1 ist die Meßanode mit ihrem Schaft 1 den Meßpunkten ρ und P beträgt hier 75 Minuten, und ihrer Isolierung 2 vom Anodenanschluß 3 isoliert. io Das Bad wird mit Tonerde chargiert, sobald der Wie die anderen Arbeitselektroden ist die Meßanode Anodeneffekt angezeigt wird; die Zellenspannung mit dem Anodenanschluß 3 über einen Bolzen und sinkt wieder auf 4 V. Nach dem Abschalten der Meßeine Öse (nicht gezeigt) fest verbunden. Die Klaue 4 anode bei hoher Überspannung sinkt die Spannung für die Stromabnahme greift an den Schaft 1 der nach dem Meßpunkt P. According to FIG. 1, the measuring anode with its shaft 1 at the measuring points ρ and P is 75 minutes here, and its insulation 2 is isolated from the anode connection 3. io The bath is charged with alumina as soon as the anode effect like the other working electrodes is displayed; the cell voltage with the anode connection 3 via a bolt and drops again to 4 V. After switching off the measuring an eyelet (not shown) is firmly connected. The claw 4 anode at a high overvoltage, the voltage for the current decrease falls on the shaft 1 which is after the measuring point P.

Meßanode. Von ihr führt ein Kabel 17 zu einer 15 In den Diagrammen der F i g. 2 und 3 betragen Kontaktplatte 18 für die Verbindung mit der Kontakt- die Impulszeit ungefähr 18 Sekunden und die Interplatte 19, welche ihrerseits mit dem Anschluß 3 über valle zwischen den Impulsen ungefähr 6 Minuten, ein Versorgungskabel verbunden ist. Die Kontakt- Die F i g. 4 und 5 zeigen Schalter für die Ein- undMeasuring anode. A cable 17 leads from it to a 15 in the diagrams of FIG. 2 and 3 Contact plate 18 for the connection with the contact - the pulse time about 18 seconds and the interplate 19, which in turn is connected to terminal 3 about 6 minutes between the pulses, a supply cable is connected. The Contact- The F i g. 4 and 5 show switches for on and

platte 18 kann durch die Verbindung mit dem Kon- Ausschaltung einer Meßanode, die auch als Arbeitstakt 8, der der positive Pol der Impulsstromquelle ist, 20 elektrode dient. Diese Schalter bestehen aus zwei Kontakt herstellen. Die Verschiebung der Kontakt- pneumatischen Unterbrechern — gleichzeitig betätigt platte 8 geschieht über einen Schieber 9. über das gleiche Schütz —, die an die positive Strom-Plate 18 can be switched off by connecting a measuring anode, which is also called the working cycle 8, which is the positive pole of the pulse current source, 20 electrode is used. These switches consist of two Establish contact. The displacement of the contact - pneumatic breakers - operated simultaneously plate 8 happens via a slide 9. via the same contactor - which is connected to the positive current -

Die Kathodenschiene 10 der Elektrolysewanne steht schiene 47 von zwei aufeinanderfolgenden Zellen angesenkrecht zu der Meßanode. Sie ist mit Anschluß- schlossen sind. Diese Unterbrecher bewirken das kabel 11 und 12 mit einer Schiene verbunden, welche 25 Ein- und Ausschalten einer Anode der in der Reihe der negative Pol 13 einer Hilfsstromquelle für Gleich- davor liegenden Zelle, die jedoch gegen andere Zellenstrom ist. Die elektrische Verbindung zwischen 12 anöden austauschbar ist. Der Schaft 22 dieser Anode und 13 kann mit Hilfe eines Verstellgliedes 14 ver- und die Schäfte 29 und 30 der Anoden, benachbart bunden oder getrennt werden. In der Zellenwanne zu der Meßanode, sind mit der Stromschiene 47 befinden sich der Elektrolyt 15 und die Aluminium- 30 verbunden. Der davorliegende Unterbrecher (F i g. 4) schmelze 16 über der Bodenkathode. bewirkt die Verbindung oder Trennung der MeßanodeThe cathode rail 10 of the electrolysis tank is vertical rail 47 of two successive cells to the measuring anode. It is with connection locks. These breakers do that cables 11 and 12 connected to a rail, which 25 on and off an anode in the series the negative pole 13 of an auxiliary power source for cells immediately in front of it, which, however, oppose other cell currents is. The electrical connection between 12 anodes is interchangeable. The shaft 22 of this anode and 13 can be adjusted with the aid of an adjusting member 14 and the shafts 29 and 30 of the anodes are adjacent bound or separated. In the cell trough to the measuring anode are connected to the busbar 47 the electrolyte 15 and the aluminum 30 are connected. The interrupter in front of it (Fig. 4) melt 16 above the bottom cathode. causes the connection or disconnection of the measuring anode

In F i g. 1 ist die Meßanode im Moment der mit bzw. von dem positiven Pol der Gleichstromquelle Impulsgebung gezeigt. (Anschluß 8 ist elektrisch verbunden mit diesem Pol)In Fig. 1 is the measuring anode at the moment with or from the positive pole of the direct current source Pulse generation shown. (Terminal 8 is electrically connected to this pole)

Nach dem Impuls schließt der Schieber 9 den oder mit der positiven Schiene der davorliegenden Kontakt zwischen den Platten 18 und 19, die Verbin- 35 Zelle über den Kippkontakt 26, bewegt durch den dung zwischen der Meßanode und dem positiven Pol Schieber 27. 24 sind Isolierplatten, 25 ein elektrischer der Stromquelle über 8 ist unterbrochen und damit die Anschlag, verbunden mit der positiven Schiene 47 Verbindung mit der Meßanode und dem Anoden- der davorliegenden Zelle, und 28 Druckfedern. Der anschluß 3 wiederhergestellt. Im gleichen Moment darunterliegende Unterbrecher (F i g. 5) schließt und unterbricht das Verstellglied 14 die elektrische Ver- 40 öffnet den Meßanodenkreis und verbindet oder trennt bindung zwischen dem negativen Pol der Impuls- die positive Schiene 47 der dahinterliegenden Zelle stromquelle und der Kathodenschiene 10 durch Ab- mit dem negativen Pol 13 der Impulsstromquelle, und heben der Schiene 13. Dadurch wirkt außer der Im- zwar über den Kippkontakt 26, der von dem Schiepulszeit die Meßelektrode genauso wie die anderen ber 27 betätigt wird.After the pulse, the slide 9 closes the or with the positive rail of the preceding one Contact between the plates 18 and 19, the connector 35 cell via the toggle contact 26, moved by the between the measuring anode and the positive pole slide 27. 24 are insulating plates, 25 an electrical one the power source via 8 is interrupted and thus the stop connected to the positive rail 47 Connection with the measuring anode and the anode of the cell in front, and 28 compression springs. Of the connection 3 restored. At the same moment underlying interrupter (FIG. 5) closes and If the adjusting member 14 interrupts the electrical connection 40 opens the measuring anode circuit and connects or disconnects bond between the negative pole of the pulse - the positive rail 47 of the cell behind it power source and the cathode rail 10 by off with the negative pole 13 of the pulse power source, and lift the rail 13. As a result, in addition to the Im- acts via the toggle contact 26, that of the shift pulse time the measuring electrode is actuated via 27 in the same way as the others.

Arbeitselektroden. 45 F i g. 6 zeigt einen Schaltplan für eine Zelle einerWorking electrodes. 45 Fig. 6 shows a circuit diagram for a cell of a

Bei der Aufnahme der Meßdaten für die Diagramme Zellenreihe. Die Meßanode 44 jeder Zelle einer Reihe der F i g. 2 und 3 und die Beispiele I bis VII wird hat eine Grundfläche von weniger als 0,1 °/₀, vorzugsdie Spannung zwischen dem Anschlußkabel 11 und weise weniger als 0,02 °/₀ der gesamten Anodenfläche, der Klaue 4 der Meßanode gemessen. Die angegebenen Die Umschaltschütze 72 dienen zum Anschluß der Werte für Stromstärke und Spannung sind die aus den 50 Meßanoden nacheinander an die positive Schiene Beispielen I bis VII und stellen daher keine Grenz- ihrer Zelle und an ihren Impulsstromkreis, wobei die werte dar. Stromstärke auf die Anzeige eines unteren Schwell-When recording the measurement data for the diagrams, cell series. The measuring anode 44 of each cell of a series of FIGS. 2 and 3 and the Examples I-VII is has an area of less than 0.1 ° / _0, vorzugsdie voltage between the cable 11 and less than 0.02 ° / ₀ of the total anode area, the claw 4 of the Meßanode measured. The specified The changeover contactors 72 are used to connect the values for current and voltage are those from the 50 measuring anodes one after the other to the positive rail Examples I to VII and therefore do not represent a limit of your cell and your pulse circuit, the values represent Display of a lower threshold

Die Kurve A der F i g. 2 zeigt die Verhältnisse wertes für den Tonerdegehalt eingestellt ist. Die bei der Zuführung von Gleichstromimpulsen zur Relais oder Selektivrelais 80 stellen die Verbindung Meßanode ohne Polarisation und die Kurve B mit 55 der Meßanoden mit dem Stromkreis zur Bestimmung Polarisation. Die Zellenspannung außerhalb der der Spannung her. Darin ist ein Spannungsrelais 82, Impulszeiten beträgt 4 V. Die Spannung Vl beträgt welches immer nur an eine Meßanode einer Zellenohne Polarisation 6,9 V und Vl mit Polarisation reihe angeschlossen wird; sobald die Meßanode V bei Gleichgewicht. Überspannung zeigt, werden die Signallampen 90Curve A of FIG. 2 shows the relationship value for the alumina content is set. When direct current pulses are supplied to the relay or selective relay 80, the connection measuring anode without polarization and curve B with 55 of the measuring anodes with the circuit for determining polarization. The cell voltage outside that of the voltage. There is a voltage relay 82, pulse times is 4 V. The voltage Vl which is only ever connected to a measuring anode of a cell without polarization 6.9 V and Vl with polarization series; as soon as the measuring anode V is at equilibrium. Indicates overvoltage, the signal lamps 90

Sobald die Impulsspannung einen Grenzwert V3 60 dieser Zelle durch das Anzeigerelais 84 eingeschaltet, erreicht hat — z. B. 9 V —, wird das Bad mit Tonerde Ein Kommutator 71 schaltet gleichzeitig die Umschaltchargiert. Man sieht, daß der steigende Ast der stützen 72 und die Relais 80 einer Zelle, indem er Kurve B zwischen den Spannungen Vl und V3 in diesen einen Wechselstrom a_x, a_z zuführt; das Spanungefähr einer halben Sekunde durchlaufen wird und nungsrelais 82 steuert das Anzeigerelais 84 und damit daß die Polarisation der Anode praktisch momentan 65 die Signallampe 90 mit Hilfe des Wechselstroms O₁, a_%, erfolgt. sobald eine bleibende Überspannung im Impulsstrom-As soon as the pulse voltage has reached a limit value V3 60 of this cell switched on by the display relay 84 - e.g. B. 9 V -, the bath is filled with alumina. A commutator 71 switches the switching charge at the same time. It can be seen that the rising branch of the supports 72 and the relays 80 of a cell, in that curve B between the voltages Vl and V3 supplies an alternating current a _x , a _{z in these;} the voltage is run through about half a second and voltage relay 82 controls the display relay 84 and thus that the polarization of the anode is practically momentary 65 the signal lamp 90 with the aid of the alternating current O ₁ , a _% . as soon as a permanent overvoltage in the pulse current

In dem Diagramm der F i g. 3 ist die Zellen- kreis der Meßanode herrscht. Die Sammelleiter U⁺ spannung V gegen die Zeit t aufgetragen. Die und U~ verbinden die positiven bzw. negativen PoleIn the diagram of FIG. 3 is the cell circle of the measuring anode prevails. The busbar U ⁺ voltage V plotted against time t. The and U ~ connect the positive and negative poles, respectively

9 109 10

jeder Meßanode mit den positiven bzw. negativen in einen Metallmantel 114 (z. B. Eisen) um die Meß-Polen der Spannungsrelais 82. Der Kommutator 71 anode 44 oder eine Umhüllung aus Asbest, getränkt arbeitet nacheinander auf die beiden Zellen 5, 6 und mit einem Silikat, möglich. Die haftende Hülse 113 auch 7, jedoch angedeutet durch den Leiter 74 zur kann durch Flammspritzen in an sich bekannter Weise Verbindung mit der positiven Stromschiene. Zur 5 aufgebracht werden. Die Meßanode kann aus überbesseren Übersichtlichkeit des Schaltplans ist der einander angeordneten Elementen über Nippelverbin-Weg des einkommenden Wechselstroms a_x, a₂ in düngen 117 aufgebaut sein.Each measuring anode with the positive or negative in a metal jacket 114 (z. B. iron) around the measuring poles of the voltage relay 82. The commutator 71 anode 44 or a covering made of asbestos, soaked works one after the other on the two cells 5, 6 and with a silicate, possible. The adhesive sleeve 113 also 7, but indicated by the conductor 74, can be connected to the positive busbar by flame spraying in a manner known per se. To be applied to 5. For the sake of clarity of the circuit diagram, the measuring anode can be constructed of the elements arranged in relation to one another via the nipple connection path of the incoming alternating current a _x , a ₂ in fertilizer 117 .

fetten Linien gezeigt. Zur Vereinfachung der F i g. 6 Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver- und 7 wird die Meßanode 44 außerhalb der Arbeits- fahrens eignen sich auch automatische Vorrichtungen, anode 41 gezeigt. io um in einer gewissen Folge Gleichstromimpulse mit Die Verbindung zwischen dem Schaft der Meßanode einem unteren und einem oberen Grenzwert der und der positiven Stromschiene der vorhergehenden Stromstärke zu erzeugen; diese unteren bzw. oberen Zelle kann einen Regelwiderstand 49 aufweisen. Er Grenzwerte der Impulsstromstärke sind abgestellt auf dient zur Einstellung des Stromstärkegrenzwertes der die Anzeige eines unteren und oberen Schwellwert Meßanode 44 während der Impulsgebung und damit 15 des Tonerdegehalts. Die Stromversorgung der Meßder Anzeige eines Schwellwertes für den Tonerde- anöden der aufeinanderfolgenden Zellen oder einer gehalt. Zelleneinheit kann automatisch an- und abgeschaltet Mit Hilfe des Zusatzwiderstands 48 läßt sich die werden. Auch läßt sich die Spannung an den Meß-Stromdichte an der Grundfläche der Meßanode auf anöden während der Impulszeit messen, ein erstes die Stromdichte der gesamten Anodenfläche ein- 20 Signal zur Chargierung der Zelle auslösen, sobald stellen. deren Tonerdegehalt unter den unteren Schwellwert Die Stromentnahme aus Zelle 5 zur Impulsgebung abgesunken ist, und ein zweites Signal zur Kennzeichan die Meßanode der folgenden Zelle 6 ist praktisch nung einer Zelle auslösen, sobald deren Tonerdegehalt vernachlässigbar und hat keinen Einfluß auf den den oberen Schwellwert erreicht hat. Die ganze Anlage normalen Elektrolysebetrieb. 25 kann ungefähr den Schaltbildern in F i g. 6 oder 7 F i g. 7 bringt ein Schaltbild einer Zellenreihe mit entsprechen. Auch können Regeltransformatoren für Meßanoden 144 für jede Zelle der Reihe mit vorge- mehrere Stromstärken der Gleichstromanode 20 vorbrannten Anoden, von denen eine als Meßanode dient. handen sein, und zwar für untere und obere Impuls-Die Relais 172 steuern die Schütze 174 und diese Stromstärke, und Stellglieder für die Steuerung zum pneumatische Unterbrecher 192 und 193, z. B. nach 3° abwechselnden Arbeiten mit der unteren und oberen F i g. 4 und 5. Die Unterbrecher 192 schließen die Impulsstromstärke, z. B. ein Hilfsrelais für den Meßanoden an den positiven Pol /·+ einer Gleich- Kommutator 71. Die Anlage enthält noch automastromquelle 201, die Unterbrecher 193 schließen die tische Schaltelemente zur Anzeige eines zweiten Signals positiven Stromschienen 47 der Zellen an den nega- zur Kennzeichnung einer Zelle, deren Meßanode tiven Pol r~ der Stromquelle 201. Das Zeitrelais 200 35 unter dem Einfluß von Impulsen mit der oberen Imdient zum An- und Abschalten der Gleichstromquelle pulsstromstärke keine Polarisation mehr zeigt,
an ihre Wechselstromversorgung. Die Stromstärke Man kann von Zeit zu Zeit, wie oben erwähnt, der Gleichstromquelle 201 entspricht einem Schwell- eine Anodenpolarisation für eine Zelle zulassen. Sowert des Tonerdegehalts. Die Wahlrelais 80 schließen bald dieses Phänomen auftritt, muß man Tonerde die Meßelektroden an den Meßstromkreis an. Mit 40 chargieren. Hierfür ist beispielsweise ein Spannungs-Hilfe der Spannungsrelais 82 und Anzeigerelais 84 relais vorgesehen, das anspricht, sobald die Zellenzur Betätigung der Signallampen 90 wird die Zelle, spannung den Grenzweg überschreitet und die autoderen Meßanode Überspannung zeigt, gekennzeichnet; matische Chargierung der Zelle mit Tonerde freider Kommutator 71 steuert gleichzeitig die Relais 172, gibt.shown in bold lines. To simplify the FIG. 6 to carry out the comparison according to the invention and 7, the Meßanode 44 outside the work is driving are also suitable automatic devices, anode 41 is shown. io in order to generate direct current pulses in a certain sequence with the connection between the shaft of the measuring anode a lower and an upper limit value of the and the positive busbar of the previous current intensity; this lower or upper cell can have a variable resistor 49 . The limit values of the pulse current intensity are set to serves to set the current intensity limit value of the display of a lower and upper threshold value measuring anode 44 during the pulse generation and thus 15 of the alumina content. The power supply of the measurement of the display of a threshold value for the alumina anodes of the successive cells or a content. The cell unit can be switched on and off automatically. With the aid of the additional resistor 48, the can be switched on. The voltage at the measuring current density on the base of the measuring anode on the anode can also be measured during the pulse time, and the current density of the entire anode surface can be triggered as soon as a signal for charging the cell is set. whose alumina content has fallen below the lower threshold value The current drawn from cell 5 for pulse generation has fallen, and a second signal to identify the measuring anode of the following cell 6 is practically triggering a cell as soon as its alumina content is negligible and has no influence on the upper threshold value . The whole plant normal electrolysis operation. 25 can roughly correspond to the circuit diagrams in FIG. 6 or 7 F i g. 7 brings a circuit diagram of a row of cells with correspond. Control transformers for measuring anodes 144 can also be used for each cell of the series with preburned anodes with several current intensities of the direct current anode 20 , one of which serves as a measuring anode. be available, for lower and upper pulse-The relays 172 control the contactors 174 and this current strength, and actuators for the control of the pneumatic breakers 192 and 193, z. B. after 3 ° alternating work with the lower and upper F i g. 4 and 5. The breakers 192 close the pulse current, e.g. B. an auxiliary relay for the measuring anodes to the positive pole / · + a DC commutator 71. The system still contains automatic power source 201, the breakers 193 close the switching elements to display a second signal positive busbars 47 of the cells on the nega- for identification a cell whose measuring anode tive pole r ~ of the current source 201. The timing relay 200 35 shows no more polarization under the influence of pulses with the upper purpose for switching the direct current source on and off pulse current intensity,
to their AC power supply. The current intensity As mentioned above, the direct current source 201 corresponds to a threshold and an anode polarization for a cell can be allowed from time to time. The value of the alumina content. The selector relays 80 close as soon as this phenomenon occurs, the measuring electrodes must be connected to the measuring circuit. Charge at 40. For this purpose, for example, a voltage aid of the voltage relay 82 and display relay 84 relay is provided, which responds as soon as the cells to actuate the signal lamps 90, the cell voltage exceeds the limit path and the automatic measuring anode shows overvoltage; Automatic charging of the cell with alumina-free commutator 71 controls the relay 172 at the same time.

das Zeitrelais 200 und die Schaltrelais 80 durch den 45 Die Erfindung wird noch an folgenden Beispielenthe timing relay 200 and the switching relay 80 by the 45 The invention is illustrated by the following examples

Wechselstrom O₁, a₂, und zwar die Zellen der Reihe näher erläutert,
nacheinander und damit die Spannungsrelais 82,Alternating current O ₁ , a ₂ , namely the cells of the series explained in more detail,
one after the other and thus the voltage relays 82,

die Anzeigerelais 84 und Signallampen 90, wie im B e i s ρ i e 1 e 1 bis 7
Schaltbild der Fig. 6 erläutert.the display relays 84 and signal lamps 90, as in the section ρ ie 1 e 1 to 7
Circuit diagram of Fig. 6 explained.

Die Fig. 8 bis 11 zeigen Ausführungsformen der 50 Stromaufnahme der Zelle einer Reihe: 48 000 A; erfindungsgemäß verwendbaren Meßanoden 44 aus 24 Anoden, jeweils mit einer Anodenfläche von unge-Kohlenstoffmasse, vorzugsweise Graphit, z. B. einen fähr 2700 cm² an der Basis; Stromstärke pro Anode: zylindrischen Stab in einer vertikalen Bohrung der 2000A, somit Stromdichte an der Grundfläche der Anode und gegen diese elektrisch isoliert. Anode: 0,741 A/cm². Eine dieser Anoden ist ent-Nach der Ausführungsform der Fig. 8 und 9 ist 55 sprechend F i g. 1 mit einer Meßanode ausgestattet, eine der vorgebrannten Arbeitsanoden 52 durchbohrt Die Hilfsstromquelle ist ein Gleichrichter, der eine und die Meßanode eingesetzt. Die elektrische Isolie- Maximalleistung von 10 000 A bei 35 V liefert,
rung der Meßanode 44 von der Arbeitsanode 52 _T _T _„«_t „ _e+.._i„ · _A
geschieht durch ein Rohr 43 aus einer isolierenden ^I = ImP^omstarke in A,
Substanz, welche von dem Elektrolyten aufgebraucht 60 D = Stromdichte in A/cm² an der Basis der Meßwird, z. B. Quarz oder Korund. anode während des Impulses,8 to 11 show embodiments of the current consumption of the cell in a row: 48,000 A; according to the invention usable measuring anodes 44 of 24 anodes, each with an anode surface of non-carbon mass, preferably graphite, z. B. one approximately 2700 cm ² at the base; Amperage per anode: cylindrical rod in a vertical hole of 2000A, thus current density at the base of the anode and electrically isolated from it. Anode: 0.741 A / cm ² . One of these anodes is corresponding to the embodiment of FIGS. 8 and 9, 55 is corresponding to FIG. 1 equipped with a measuring anode, one of the pre-burned working anodes 52 pierced. The auxiliary power source is a rectifier, the one and the measuring anode inserted. The maximum electrical insulation power of 10,000 A at 35 V provides
tion of the measuring anode 44 from the working _{anode 52 T} _T _ "" _t " _{e +} .._ i" · _A
happens through a pipe 43 from an insulating ^I = ImP ^ omstarke in A,
Substance which is consumed by the electrolyte 60 D = current density in A / cm ² at the base of the measurement, e.g. B. quartz or corundum. anode during the pulse,

Nach der Ausführungsform der F i g. 10 und 11 _{v v V;j sind die obigen} Grenzwerte der Spanist die kohlenstoffhaltige Masse 116 einer Soederberg- nungen
anode von der Meßanode durchdrungen. Die elek- ' . .
irische Isolierung der Meßanode 44 von der Arbeits- 65 ^T = Schaltzeit in Minuten,
anode 116 geschieht beispielsweise über einer Hülse 113 Q = Gewichtsprozent an Aluminiumoxyd im Elekaus feuerfestem und isolierendem Material, wie Ton- trolyten im Moment des Auftretens von erde. Es ist auch eine Aluminiumoxydauskleidung 118 Überspannung an der Meßanode.According to the embodiment of FIG. 10 and 11 _{vv V; j are the above} limit values of the span is the carbon-containing mass 116 of a Soeder mountain
anode penetrated by the measuring anode. The elek- '. .
Irish insulation of the measuring anode 44 from the working 65 ^T = switching time in minutes,
anode 116 occurs, for example, over a sleeve 113 Q = percent by weight of aluminum oxide in the elec- tron of refractory and insulating material, such as tetrolytes at the moment of the appearance of earth. There is also an alumina liner 118 overvoltage on the measuring anode.

'■·'.-· 809537/475'■ ·' .- · 809537/475

Table I.

Beiat AA. DD. DD. VlVl VV V₃ V ₃ J*.J *. ΓΓ QQ BemerkungenRemarks spielgame 30003000 A/cm² A / cm ² dd VV VV VlVl MinutenMinutes GewichtsprozentWeight percent 11 40004000 1,111.11 1,51.5 4,84.8 1212th 6,86.8 1,421.42 55 22 50005000 1,481.48 22 5,65.6 12,812.8 7,37.3 1,31.3 3232 33 58005800 1,851.85 2,52.5 66th 1616 7,37.3 1,221.22 6060 44th 60006000 2,152.15 2,92.9 6,96.9 1818th 99 1,31.3 7272 Fig. 2Fig. 2 55 68006800 2,222.22 33 7,67.6 21,221.2 9,19.1 1,21.2 7676 33 Fig. 3Fig. 3 66th 1000010,000 2,522.52 3,43.4 8,28.2 35,535.5 9,19.1 1,11.1 105105 77th 3,703.70 55 13,513.5 1515th 1,11.1 130130 55

Man kann selbstverständlich auch zwei obiger Beispiele vereinigen und nacheinander oder abwechselnd — wie oben erwähnt — einen Aluminiumoxydgehalt unter dem unteren Schwellwert von 3% des Beispiels 5 und über dem oberen Schwellwert von 5% des Beispiels 7 anzeigen.One can of course also combine two of the above examples, one after the other or alternately - as mentioned above - an aluminum oxide content below the lower threshold of 3% of example 5 and above the upper threshold of 5% of example 7.

Beispiele 8 bis 10Examples 8-10

Stromaufnahme der Zelle: 56 000 A; 28 vorgebrannte Anoden, jeweils mit einer Basisfläche von cm². Stromstärke pro Anode: 2000A; Stromdichte 0,8 A/cm². Eine dieser Anoden ist mit einer Meßanode entsprechend Fig. 6, 8 und 9 versehen. Der die Meßanode bildende Graphitstab hat einen Durchmesser von 23 mm und eine Länge von 500 mm, gegen die Arbeitsanode durch eine Quarzschicht 23 bis 30 mm isoliert.Current consumption of the cell: 56,000 A; 28 prefired anodes, each with a base area of cm ² . Amperage per anode: 2000A; Current density 0.8 A / cm ² . One of these anodes is provided with a measuring anode according to FIGS. 6, 8 and 9. The graphite rod forming the measuring anode has a diameter of 23 mm and a length of 500 mm and is insulated from the working anode by a quartz layer 23 to 30 mm.

Zusatzwiderstand 48 2,1 Ω, der Regelwiderstand läßt sich für Beispiel 7 auf 0,66 Ω, Beispiel 8 auf 0,33 Ω und Beispiel 9 auf 0,17 Ω einstellen.Additional resistance 48 2.1 Ω, the control resistance can be set to 0.66 Ω for example 7, example 8 Set 0.33 Ω and example 9 to 0.17 Ω.

Table II

3535

4040

Bei
spielat
game // DD. DD.
~d~~ d ~ VlVl V₂ V ₂ V₃ V ₃ V₃ V ₃
VlVl TT QQ 88th 88th 22 2,52.5 2,72.7 88th 66th 2,22.2 99 1212th 33 3,753.75 44th 88th 66th 1,51.5 7575 33 1010 1616 44th 55 5,35.3 88th 66th 1,11.1 130130

Claims

Claims: 45 50

1. A method for maintaining a desired alumina content in the fused-salt electrolysis for the production of aluminum with advance notice of the anode defect with the aid of a measuring anode higher current density than at the working anodes and subsequent addition of alumina into the bath, characterized in that the measuring anode is one from time to time Direct current pulse with a current density above that of the working anodes, preferably 1.5 to 10 times the current density, in particular 1 to 10 A / cm ^a , especially 2 to 6 A / cm ² , the measuring anode mechanically connected to the anode system of the cell during the Pulse time is electrically isolated from this system and is connected to it, apart from this time, the pulse voltage is measured at the measuring anode and the pulses are repeated until the pulse voltage at the measuring anode reaches a limit value above the maximum voltage in the previous pulses, preferably the 1.05- up to 2 times the value, and thus determines the moment when the content of the Ba The amount of dissolved alumina has dropped below a threshold value, which depends on the applied pulse current density, and after the preliminary display of the anode defect obtained in this way, alumina is charged.

2. The method according to claim 1, characterized in that the limit value is set to one Threshold value for the minimum alumina content of about 2 to 5, preferably 3 percent by weight, turns off.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that there is an upper limit value corresponding to a threshold value for the maximum alumina content of up to 8, preferably 4 to 6 percent by weight, and when this upper limit value is reached, charging is ended.

4. Apparatus for performing the method according to claims 1 to 3, characterized by a measuring anode (44) made of carbon, in particular graphite, which compared to the entire Anode surface has a small footprint, with the system of working anodes mechanically and is electrically connected, but switched off by this during the pulse times can, switching elements for generating the desired direct current pulses, for measuring the pulse voltage and to indicate that the predetermined limit value of the pulse voltage has been reached and for the actuation of the charging device.

5. Apparatus according to claim 4, characterized by additional switching elements for display the achievement of a predetermined limit value corresponding to the upper alumina threshold value and to interrupt the operation of the charging device.

6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized by a measuring anode (44), the base area of _{which corresponds to less than 0.1 ° / 0} , preferably less than 0.02 ° / ₀ , of the entire anode area

7. Apparatus according to claim 6, characterized by a measuring anode (44) in a tube (43) Made of insulating material that can be absorbed by the electrolyte, preferably quartz or corundum.

8. Apparatus according to claim 6, characterized by a measuring anode (44) in the bore of a

Soederberg electrode, which is covered by a layer (118) of an electrically insulating refractory substance, surrounded by a metal sleeve (114), is insulated.

9. Apparatus according to claim 6, characterized by a measuring anode (44) in the bore of a Soederberg electrode, which is made by a cladding
is isolated.

Asbestos impregnated with silicate,

Publications considered: Patent No. 22,446 of the Office for Invention and Patents in East Berlin.
U.S. Patent No. 2,933,440.

In addition 3 sheets of drawings