DE1209303B

DE1209303B - Aluminum electrolytic cell and method for producing a lining for such a cell

Info

Publication number: DE1209303B
Application number: DER32997A
Authority: DE
Inventors: John Lyons Dewey
Original assignee: Reynolds Metals Co
Current assignee: Reynolds Metals Co
Priority date: 1962-06-26
Filing date: 1962-06-26
Publication date: 1966-01-20

Description

Aluminiumelektrolysezelle und Verfahren zur Herstellung einer Auskleidung für eine solche Zelle Die Erfindung betrifft feuerfeste Auskleidungen für die Elektrolysezellen, die bei der Erzeugung von Aluminium durch Schmelzflußelektrolyse verwendet werden.Aluminum electrolytic cell and method for making a lining for such a cell The invention relates to refractory linings for the electrolytic cells, which are used in the production of aluminum by molten electrolysis.

Vom Beginn der Aluminiumerzeugung an bis zur gegenwärtigen Zeit wurde das metallische Aluminium in Elektrolysezellen erzeugt, die mit Kohlenstoff ausgekleidet sind. Die Kohlenstoffauskleidungen sind sehr teuer und weisen darüber hinaus nur eine sehr kurze Lebensdauer auf. Die Notwendigkeit häufiger Reparaturen und der Ersatz der Auskleidungen stellen eine bedeutende Unterhaltungs- und Betriebskostenlast dar, und die allgemeinen Unkosten erhöhen sich im direkten Verhältnis zu der Länge und Häufigkeit der Zeitspannen. in denen die Zellen abgestellt werden müssen, um die Auskleidungen zu erneuern oder zu reparieren. Trotz all dieser Nachteile war man bis jetzt nicht in der Lage, einen wirtschaftlich gangbaren Weg zu entdecken. um diese Nachteile zu beseitigen. Die Erzeugung von Aluminium war Jahre hindurch anscheinend untrennbar mit dem Gedanken verbunden. daß die Kohlenstoffauskleidungen unersetzlich sind.From the beginning of aluminum production up to the present time The metallic aluminum is produced in electrolytic cells that are lined with carbon are. The carbon linings are very expensive and in addition only have has a very short lifespan. The need for frequent repairs and the Lining replacement places a significant maintenance and operating cost burden and the overhead increases in direct proportion to the length and frequency of the time periods. in which the cells must be turned off in order to to renew or repair the linings. Despite all these drawbacks it was one has not yet been able to discover an economically viable path. to eliminate these drawbacks. The production of aluminum was going on for years apparently inseparable from the thought. that the carbon linings are irreplaceable.

Solche Auskleidungen bestehen aus halbdurchlässigen elektrisch leitenden Membranen. Die geschmolzenen Salze aus dem elektrolytischen Bad, insbesondere geschmolzene Kryolithe, sickern durch den Kohlenstoff in die außenliegendeIsolationsschicht ein, wo sie erstarren und ein Wachsen von Kristallen verursachen. die riesige Expansionskräfte erzeugen. Diese Kräfte sind von einer solchen Größe, daß, obwohl die Stahlwände der äußeren Zelle des Tiegels stark abgestützt sind, sich diese nach außen ausbeulen. Um diesen Kräften zu widerstehen, ist es üblich, die Zellenwände mit großen Doppel-T-Trägern und oder massiven Betonwiderlagern abzustützen. Solche Abstützungen erhöhen die Kosten der Konstruktion und stellen eine weitere Belastung dar, die durch die Benutzung von halbdurchlässigen Tiegelauskleidungen aus Kohlenstoff bedingt ist. Und selbst mit solchen massiven Abstützsystemen hat die Erfahrung in den Vereinigten Staaten von Amerika ergeben, daß die nutzbare Lebensdauer der Zellen nicht mehr als 3 Jahre beträgt.Such linings are made of semi-permeable electrically conductive Membranes. The molten salts from the electrolytic bath, especially molten ones Cryolites, seep through the carbon into the outer insulation layer, where they freeze and cause crystals to grow. the huge expansion forces produce. These forces are of such magnitude that, although the steel walls the outer cell of the crucible are strongly supported, they bulge outwards. To withstand these forces, it is common practice to use large double-T beams to support the cell walls and or solid concrete abutments. Such supports increase the Costs of construction and represent a further burden caused by use is caused by semi-permeable crucible linings made of carbon. And even experience in the United States has had such massive support systems of America show that the useful life of cells does not exceed 3 years amounts to.

Ein weiteres Problem, das mit der Verwendung von Kohlenstoffauskleidungen verbunden ist, ist die Bildung von Aluminiumkarbid. Hierdurch entstehen erstens Verluste an Aluminium, und auf der anderen Seite wird eine Verschlechterung der Auskleidung der Tiegel bewirkt. Aluminiumkarbid besitzt eine geringere elektrische Leitfähigkeit als der Kohlenstoff. und wo es erwünscht ist, den elektrischen Strom durch die Membran für die Sammlung und Entfernung von Strom aus der Kathodenfläche durchzuleiten. tritt gewöhnlich in Schmelzflttßelektrolysezellen und insbesondere in Zellen zur Erzeugung von Aluminium eine Erhöhung des elektrischen Widerstandes auf, die durch die Bildung von Aluminiumkarbid bedingt ist, die sowohl innerhalb des Bades als auch an der Oberfläche des Kohlenstoff materials sich bildet und einen solchen Verlust an Energie bewirkt, daß hierdurch ernstlich die Wirtschaftlichkeit des Betriebes der Zelle gefährdet wird. Die genannten Nachteile und viele andere Faktoren, deren wissenschaftliche Gründe nicht einmal vermutet werden können, bewirken, daß die Zellen mit der Zeit nach einer verhältnismäßig kurzen Zeitdauer unwirtschaftlich werden.Another problem with the use of carbon linings connected is the formation of aluminum carbide. Firstly, this creates Loss of aluminum, and on the other hand, will deteriorate Lining the crucible causes. Aluminum carbide has a lower electrical level Conductivity than the carbon. and where it is desired, the electric current through the membrane for the collection and removal of current from the cathode surface pass through. usually occurs in molten electrolysis cells and in particular in cells for the production of aluminum an increase in the electrical resistance due to the formation of aluminum carbide, both within of the bath as well as on the surface of the carbon material forms and one Such a loss of energy causes serious economic viability the operation of the cell is endangered. The disadvantages mentioned and many others Factors whose scientific reasons cannot even be assumed have the effect of that the cells become uneconomical over time after a relatively short period of time will.

Um die Notwendigkeit der Durchleitung des elektrischen Stroms durch den Kohlenstoff zu vermeiden und somit einen wesentlichen Nachteil bei der Verwendung von Kohlenstoffauskleidungen zu beheben, wurde vorgeschlagen, Stromleiter aus Materialien herzustellen, die eine gute elektrische Leitfähigkeit besitzen und die widerstandsfähig gegen Angriffe durch die Bestandteile des elektrolytischen Bades sind, beispielsweise aus Boriden, Nitriden und Karbiden von Elementen der Gruppen IV. V und VI des Periodischen Systems und insbesondere aus Verbindungen von Titan und Zirkonium bestehen. Indessen können die elektrischen Leiter, die aus diesen Materialien hergestellt sind, wenn sie in Verbindung mit Kohlenstoffauskleidungen benutzt werden, nicht die anderen Nachteile beseitigen oder die Schwierigkeiten, die durch die Diffusion entstehen, verhindern. Es wurde festgestellt, daß eine Elektrolysezelle zur Reduktion von Aluminiumoxyd, die mit Titandiborid-Stromleitern versehen ist, die in die Aluminiummetallschicht am Boden der Zelle sich erstrecken und die mit Siliziumnitridmaterialien isoliert ist, um einen elektrischen Fluß innerhalb des Kohlenstoffdiaphragmas zu verhindern, einen Anteil von Absorption der Badmaterialien durch die Membran mit einem begleitenden Anteil von Erhöhung der Expansionskräfte mindestens gleich und womöglich größer aufweist als diejenige, die gefunden wurde, wenn der elektrische Strom gezwungen wird, nach unten durch den Kohlenstoff zu fließen. Solche Bedingungen machen es sehr schwierig, die Intakthaltung für eine ausreichende Zeitdauer dieser spröden Materialien, wie Boride, Nitride und Karbide, auf Grund von Hebung, Aufspaltung und Aufbauchung der Bestandteile der Zelle zu erreichen, die eine Abscherung und Aufspaltung von Stromleitern, die aus solchen Materialien hergestellt sind, bewirken.To the need of the passage of the electric current through avoiding the carbon and thus a major disadvantage in its use To fix carbon linings, it has been proposed to make conductors from materials produce that have good electrical conductivity and that are resistant against attacks by the components of the electrolytic bath are, for example from borides, nitrides and carbides of elements of groups IV. V and VI of the periodic Systems and in particular consist of compounds of titanium and zirconium. In the meantime can electrical conductors that are made from these materials, though they are used in conjunction with carbon liners, not the others Eliminate disadvantages or the difficulties caused by diffusion arise, prevent. It was found that an electrolytic cell for reduction of aluminum oxide, which is provided with titanium diboride conductors, which are inserted into the aluminum metal layer at the bottom of the cell and insulated with silicon nitride materials is to prevent electrical flow within the carbon diaphragm, a proportion of absorption of the bath materials by the membrane with an accompanying Share of increase in expansion forces at least the same and possibly greater exhibits than the one that was found when the electric current was forced will flow down through the carbon. Such conditions make it very difficult to keep intact for a sufficient length of time this brittle Materials such as borides, nitrides and carbides due to uplift, splitting and bulging of the constituents of the cell that cause shearing and achieve Cause splitting of conductors made from such materials.

Auf diese Weise ist die Kohlenstoffauskleidung selbst der Grund für die verschiedenen Schwierigkeiten, die beschrieben wurden. Bei der Erzeugung von Aluminium erschien die Verwendung von Kohlenstoffauskleidungen unersetzlich für eine praktische Betätigung einer Elektrolysezelle. Die Schwierigkeiten wurden bis zum heutigen Tage als eine unvermeidliche Folge angesehen, wobei nur Erleichterungen geschaffen wurden, die in Verbesserungen von Einzelheiten der Zellenkonstruktion, im Ersatz von neuen Arten von Stromleitern und anderen Maßnahmen bestanden, die somit nur Versuche darstellen, um die unerwünschten Wirkungen, die durch die Kohlenstoffauskleidung verursacht werden, zu beheben.In this way, the carbon lining itself is the reason for the various difficulties that have been described. When generating Aluminum appeared to be irreplaceable for the use of carbon linings a practical operation of an electrolytic cell. The difficulties were up viewed to the present day as an inevitable consequence, with only relief which resulted in improvements to the details of the cell construction, consisted in the replacement of new types of electrical conductors and other measures that thus only represent attempts to eliminate the undesirable effects caused by the carbon lining caused to fix.

Es ist bekanntgeworden, die mit dem schmelzflüssigen Bad einer Aluminium-Elektrolysezelle in Berührung stehende Auskleidung unter anderem aus Aluminiumoxyd, geschmolzenem Aluminiumoxyd d'der einem hochtonerdehaltigen Stein auszuführen, wobei die Stromzuleitung z. B. mit Titanborid- oder Zirkoniumdiborid-Elektroden erfolgte.It has become known to use the molten bath of an aluminum electrolytic cell Lining in contact with, among other things, aluminum oxide, molten Aluminum oxide d'der a high alumina stone to run, with the power supply z. B. with titanium boride or zirconium diboride electrodes.

In einem anderen Fall wird eine Packung zur Verhinderung des Luftabbrandes der Anoden vorgeschlagen, die aus einer gestampften Mischung von pulverförmiger Tonerde und pulverförmigem Kryolith besteht.In another case, a pack is used to prevent air burn-off The proposed anodes are made from a mashed mixture of powdery There is clay and powdered cryolite.

Schließlich ist noch ein Verfahren bekanntgeworden, nach dem zur Auskleidung von Ufen, die mit flüssigem Aluminium in Berührung kommen, Mischungen aus feuerfesten Stoffen verwendet werden, die aus mindestens 90% Aluminiumoxyd bestehen.Finally, a method has also become known, according to which for lining from Ufen that come into contact with liquid aluminum, mixtures of refractory Substances are used that consist of at least 90% aluminum oxide.

Durch die vorliegende Erfindung wurde entdeckt, daß es eine Möglichkeit gibt, eine bessere Auskleidung der Elektrolysezellen zur Erzeugung von Aluminium zu schaffen. Dieses so bedeutende Ergebnis wird erzielt durch Herstellung einer besonderen Art von Auskleidung, die im wesentlichen aus einer hochschmelzenden pulverisierten Mischung eines feuerfesten Oxyds und Kryolith besteht. Mit dieser Mischung von Aluminiumoxyd und Kryolith wurde. eine Auskleidung gefunden, die chemisch aus den gleichen Elementen besteht, die in dem elektrolytischen Bad enthalten sind. Es wurde festgestellt, daß bei sorgfältiger Ausführung der Auskleidung die Wärmeübertragungsverhältnisse dieser Auskleidung so sind, daß, obwohl das Material in dem geschmolzenen Kryolith des Bades löslich ist, genügend Wärme von den Seiten und dein Boden der Zeile abgeführt und an die Umgebung abgegeben wird, um eine befriedigende Stärke der feuerfesten Auskleidung aufrechtzuerhalten. Auf keinen Fall ist der Wärmefluß jedoch so groß, daß er die Aufrechterhaltung der Betriebsflächen der Zellen auf einer erforderlichen Betriebstemperatur stören kann.It was discovered by the present invention that there was a possibility there, a better lining of the electrolysis cells for the production of aluminum to accomplish. This very important result is achieved by making a special type of lining, consisting essentially of a high-melting powder Mixture of a refractory oxide and cryolite. With this mixture of alumina and cryolite was. Found a lining that is chemically composed of the same elements contained in the electrolytic bath. It was determined, that with careful execution of the lining the heat transfer conditions this lining are such that although the material is in the molten cryolite The bath is soluble, enough heat is dissipated from the sides and bottom of the line and released to the environment to a satisfactory strength of the refractory Maintain lining. In no case is the heat flow so great that he is maintaining the operational areas of the cells at a required level Can interfere with operating temperature.

Die feuerfesten Auskleidungen gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechend ihren vorzugsweisen Ausführungen bestehen aus einem feuerfesten Oxyd, das aus einer geschmolzenen Lösung von feuerfestem Oxyd in Fluoridsalzen kristallisiert und in einer Grundmasse aus einem erhärteten Fluoridsalz enthalten ist, beispielsweise aus Aluminiumoxyd und Natriumkryolith, wobei das Aluminiumoxyd zuerst in einer geschmolzenen Lösung von Kryolith bei hoher Temperatur gelöst wird. Die Lösung wird dann abgekühlt; bei schneller Abkühlung kann das Material zu einer glasartigen Substanz erhärten, die eine übersättigte Lösung von Aluminiumoxyd in Kryolith darstellt. Bei langsamer Abkühlung fallen einige Aluminiumoxyde aus der übersättigten Lösung in Form von a- und f-Aluminiumoxyd aus, die in einer festen Lösung von Aluminiumoxyd und Kryolith eingebettet sind. Es wurde festgestellt, daß diese Materialien zu einem sehr widerstandsfähigen feuerfesten Körper verfestigt und gesintert werden können bei Temperaturen vergleichbar denjenigen, die am Boden der Aluminium-Reduktionszellen herrschen. Wenn dieses Material granuliert oder pulverisiert wird und in eine Reduktionszelle in Pulverform eingestampft wird und die Zelle dann in normalen Betrieb genommen wird, sintert das feuerfeste Material in einem Bereich, der von der Schmelzzone nach innen in die Hauptmasse sich erstreckt, jedoch gewöhnlich nicht durch die ganze feuerfeste Masse hindurchgeht. Die Arbeitsoberfläche der Auskleidungen zeigt sich in Form einer harten, dichten, festen Masse, die eine graue Farbe besitzt. Die Farbe kann sich ändern von Dunkel bis Hell, wobei sie ein charakteristisches bläuliches Grau aufweist.The refractory linings according to the present invention accordingly Their preferred versions consist of a refractory oxide that consists of a molten solution of refractory oxide in fluoride salts crystallized and in a matrix of a hardened fluoride salt is included, for example of aluminum oxide and sodium cryolite, the aluminum oxide being first melted in a Solution of cryolite is dissolved at high temperature. The solution is then cooled; when cooled quickly, the material can harden to a vitreous substance, which is a supersaturated solution of aluminum oxide in cryolite. At slower Some aluminum oxides fall out of the supersaturated solution in the form of cooling a- and f-aluminum oxide, which in a solid solution of aluminum oxide and cryolite are embedded. It has been found that these materials are very tough refractory bodies can be solidified and sintered at temperatures comparable those who rule at the bottom of the aluminum reduction cells. If this material is granulated or pulverized and pulverized in a reduction cell in powder form and the cell is then put into normal operation, the refractory sinters Material in an area that extends from the melting zone inward into the main mass extends, but usually does not pass through all of the refractory mass. The working surface of the linings is in the form of a hard, dense, solid mass that is gray in color. The color can change from dark to light, with a characteristic bluish gray.

Gemäß dem ersten Teil der Erfindung, wie sie in dem vorstehenden Absatz beschrieben wurde, war es wesentlich, die vorhergehenden Schritte der ersten Lösung von Aluminiumoxyd in dem geschmolzenen Kryolith auszuführen, dann zu kühlen und zu granulieren oder zu pulverisieren, bevor das Einstampfen des Materials in die Reduktionszelle stattfinden konnte. Indessen wurde nach einer beträchtlichen Anzahl von Versuchen und Entwicklungsarbeiten später festgestellt, daß auch eine lose Pulvermischung von Aluminiumoxyd und Kryolith, die nicht der Behandlung unterworfen wurde, die in den vorbereitenden Schritten beschrieben wurde, verwendbar ist. Es wurde überraschend festgestellt, daß diese lose Pulvermischung eine befriedigende Auskleidung an Ort und Stelle bei normalem Betrieb der Zelle bei der Reduktion von Aluminiumoxyd ergibt. Diese Vereinfachung wurde erhalten durch Einstampfen von einer losen Pulvermischung von Aluminiumoxyd und Kryolith in die Reduktionszelle mit nachfolgender Inbetriebsetzung der Zelle, wobei die Mischung in einem Bereich, der sich von der geschmolzenen Zone nach innen der feuerfesten Verkleidung erstreckt, gesintert wird. Es wurde ferner festgestellt, daß dieses Verfahren die Benutzung eines hohen Verhältnisses von Aluminiumoxyd zu Kryolith gestattet, wobei eine zusätzliche Einsparung auf Grund der relativ niedrigen Kosten des ersten Bestandteils möglich ist.According to the first part of the invention as set out in the preceding paragraph it was essential to follow the previous steps of the first solution to carry out of alumina in the molten cryolite, then to cool and to granulate or pulverize before pulverizing the material into the Reduction cell could take place. However, after a considerable number From experiments and development work later found that also a loose powder mixture of alumina and cryolite that has not been subjected to the treatment that described in the preparatory steps. It was surprising found that this loose powder mix had a satisfactory lining in place and place in normal operation of the cell in the reduction of aluminum oxide. This simplification was obtained by pulping a loose powder mixture of aluminum oxide and cryolite in the reduction cell with subsequent start-up of the cell, with the mixture in an area that differs from the molten zone extends inward of the refractory lining, is sintered. It was further established, that this method involves the use of a high ratio of alumina too Cryolite allowed, with an additional saving due to the relatively low cost Cost of the first component is possible.

Für die feuerfeste Auskleidung werden Materialien verwendet, die nach Möglichkeit gleich denjenigen sind. die normalerweise in dem geschmolzenen Elektrolyten vorhanden sind, um eine Verschmutzung des Elektrolyten zu vermeiden. Alle bekannten feuerfesten Oxyde, wie Aluminium-, Magnesium-, Titan-, Zirkonium-. Silizium- und Berylliumoxyd, sind in beträchtlichem Umfang in geschmolzenem Kryolith löslich und können daher bei der Herstellung von feuerfesten Verkleidungen, wie vorstehend beschrieben, verwendet werden. Indessen ist nur Aluminiumoxyd normalerweise ein Bestandteil der Zelle und kann daher bevorzugt als feuerfestes Oxyd für die feuerfeste Auskleidung von Elektrolytzellen verwendet werden. Die Kryolithkomponente der feuerfesten Auskleidung kann ein oder mehrere Alkalimetalle enthalten, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die Natrium. Kalzium, Lith%um. Rubidium und Caesium enthält. Bei den Kryolithen wird auf die Gruppe von chemischen Verbindungen Bezug genommen, die allgemein als 3 XF - A1F3 oder X:3AIF(; bezeichnet werden, wobei X ein Alkalimetall darstellt, das aus der Gruppe ausgewählt sein kann. die Natrium, Kalzium, Lithium, Rubidium und Caesium enthält. Die Aufrechterhaltung der exakten Molverhältnisse der Gleichung ist nicht erforderlich. Ein Uberschuß von XF oder A1F3 ist statthaft.For the refractory lining, materials are used that are according to Possibility are equal to those. those normally in the molten electrolyte are present to avoid contamination of the electrolyte. All known refractory oxides, such as aluminum, magnesium, titanium, zirconium. Silicon and Beryllium oxide, are soluble in molten cryolite and to a considerable extent can therefore be used in the manufacture of refractory cladding, as described above, be used. However, only alumina is normally a component of the Cell and can therefore be preferred as a refractory oxide for the refractory lining used by electrolyte cells. The cryolite component of the refractory lining may contain one or more alkali metals selected from the group the sodium. Calcium, lith% around. Contains rubidium and cesium. With the cryolites is referred to the group of chemical compounds commonly called 3 XF - A1F3 or X: 3AIF (;, where X represents an alkali metal, that can be selected from the group. the sodium, calcium, lithium, rubidium and contains cesium. Maintaining the exact mole ratios of the equation not necessary. An excess of XF or A1F3 is permitted.

Es wurden derartige feuerfeste Auskleidungsmaterialien, die etwa 20 bis 75°/u Aluminiumoxyd und den Rest Natriumkryolith enthielten, hergestellt. In dem ganzen Bereich scheinen diese Mischungen nützliche Eigenschaften in bezug auf die Feuerfestigkeit aufzuweisen, die sie für den Zweck der Erfindung geeignet machen. Indessen, wenn eine besondere Erhöhung der nützlichen Eigenschaften bei der Feuerfestigkeit verlangt wird, beispielsweise das Brechen und die Festigkeit, die erhalten werden durch den Aluminiumoxydgehalt in der feuerfesten Verkleidung, kann ein bevorzugter Bereich der Zusammensetzung offenbart werden, der zwischen den Grenzen von etwa 40 bis 75°l0 Aluminiumoxyd liegt. Indessen können auch etwas größere oder kleinere Beträge von Aluminiumoxyd als günstig unter einigen Betriebsbedingungen festgestellt werden und können noch beträchtliche Vorteile gegenüber den kohlenstofllialtigen Materialien aufweisen, die bisher verwendet wurden. Versuche, die mit Elektrolysezellen zur Erzeugung von Aluminium durchgeführt wurden, die mit Materialien ausgekleidet waren, die entsprechend der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, haben gezeigt, daß die Erfindung noch weitere zusätzliche Vorteile aufweist. indem sie die Gehäusedeformationen und weitere Schwierigkeiten, die bei Kohlenstoffauskleidungen auftreten, vermeidet. Einer dieser anderen Vorteile ist eine beobachtete, jedoch nicht erklärbare Erhöhung des Wirkungsgrades des Stromes. Ein zweiter Vorteil ist. daß, wenn eine Auskleidung gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt wird, es nicht erforderlich ist. Zusätze von kalzinierter Soda in die Zelle während des elektrolytischen Vorgangc, zu geben. Die Erfindung soll nachstehend an Hand von Zeichnungen näher erläutert werden.Such refractory lining materials containing about 20 to 75% aluminum oxide and the remainder sodium cryolite were produced. Throughout the range these blends appear to have useful fire resistance properties that make them suitable for the purpose of the invention. Meanwhile, when a particular increase in the useful properties in fire resistance is required, for example cracking and strength obtained by the alumina content in the refractory lining, a preferred composition range can be disclosed which is between the limits of about 40 to 75 ° l0 aluminum oxide lies. However, somewhat greater or lesser amounts of alumina can also be found to be beneficial under some operating conditions and still have considerable advantages over the carbonaceous materials which have heretofore been used. Tests carried out with electrolytic cells for producing aluminum lined with materials made in accordance with the present invention have shown that the invention has other additional advantages. by avoiding the housing deformations and other difficulties encountered with carbon liners. One of these other advantages is an observed but inexplicable increase in the efficiency of the electricity. A second benefit is. that when a liner according to the present invention is used it is not required. Add soda ash to the cell during the electrolytic process. The invention will be explained in more detail below with reference to drawings.

F i g. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Elektrolysezelle, die mit einer nicht kohlenstoffhaltigen Bodenauskleidung gemäß der vorliegenden Erfindung versehen ist; F i g. 2 ist ein senkrechter Schnitt nach Linie 2-2 in Fig. 1; F i g. 3 ist ein gleicher Schnitt nach der Linie 3-3 in Fig. l; F i g. 4 ist ein gleicher Schnitt nach der Linie 4-4 von F i g. 1; F i g. 5 ist ein senkrechter Querschnitt durch eine Zelle von einer geänderten Konstruktion; F i g. 6 ist ein senkrechter Längsschnitt der Zelle nach F i g. 5 ; F i g. 7 zeigt eine graphische Darstellung, die den Verlauf des Zusatzes von kalzinierter Soda an eine Zelle anzeigt, die eine kohlenstoffhaltige Auskleidung besitzt, jedoch sonst gleich den Zellen nach F i g. 1 bis 6 ausgeführt ist.F i g. 1 shows a plan view of an electrolytic cell that is included with a non-carbon soil lining according to the present invention is provided; F i g. Figure 2 is a vertical section taken on line 2-2 in Figure 1; F i G. Figure 3 is a similar section along line 3-3 in Figure 1; F i g. 4 is the same Section along line 4-4 of FIG. 1; F i g. 5 is a vertical cross section by a cell of a modified construction; F i g. 6 is a vertical one Longitudinal section of the cell according to FIG. 5; F i g. 7 shows a graphic representation, which shows the progress of the addition of soda ash to a cell that has a Has a carbon-containing lining, but otherwise identical to the cells according to F i G. 1 to 6 is executed.

In F i g. 1 bis 4 ist eine Elektrolysezelie zur Reduktion von Aluminiumoxyd dargestellt, die aus einem Stahlmantel 1 besteht, der mit einer geeigneten feuerfesten Seitenwand 2 versehen ist und einen gestampften Boden aus einer feuerfesten Auskleidung 3 besitzt, die aus einer Mischung von hochschmelzendem Aluminiumoxyd und Kryolith gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist. Die Kathodenstromzuleitungen 4 und 5 sind aus Titandiborid hergestellt. Die Zelle in F i g. 5 und 6 ist von gleicher Bauart, wie durch die entsprechenden Bezugszeichen angegeben ist. Jedoch sind die Stromzuleitungen etwas unterschiedlich angeordnet. Hier sind die Stromzuleitungen 6 in Platten aus Gußaluminium 7 gelagert, die mit der elektrischen Sammelschiene des Zellenraumes verbunden sind.In Fig. 1 to 4 is an electrolysis cell for the reduction of aluminum oxide shown, which consists of a steel jacket 1 with a suitable refractory Side wall 2 is provided and a tamped bottom made of a refractory lining 3, which consists of a mixture of refractory alumina and cryolite is made in accordance with the present invention. The cathode power supply lines 4 and 5 are made of titanium diboride. The cell in FIG. 5 and 6 are the same Design as indicated by the corresponding reference numerals. However, they are Power supply lines arranged somewhat differently. Here are the power lines 6 mounted in plates made of cast aluminum 7, which connects to the electrical busbar of the cell room are connected.

Als typisches Beispiel der Herstellung einer feuerfesten Auskleidung gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachstehend ein bevorzugtes Beispiel angeführt Zunächst wird eine Pulvermischung vorbereitet, die aus 50 Gewichtsprozent Natur-Grönland-Kryolith und 50 Gewichtsprozent Aluminiumoxyd, nach dem Bayer-Prozeß hergestellt, besteht. Diese beiden Bestandteile werden in Pulverform gut durchmischt. Die Mischung wird in einen Induktionsofen eingesetzt und bis auf die Schmelztemperatur von annähernd 1350-C erhitzt. Die geschmolzene Mischung wird schnell abgekühlt durch Ausgießen in Wasser oder auf eine Stahlplatte. Das abgekühlte Material ist undurchsichtig und weist eine glasartige Konsistenz auf. Wenn der Anteil an Aluminiumoxyd in der ursprünglichen Mischung bis beispielsweise 600/0 erhöht wird, wird ein wesentlicher Anteil an granuliertem Material in einer glasartigen Grundmasse beobachtet, was darauf hindeutet, daß eine schnellere Kristallisation von Aluminiumoxyd innerhalb dieses Materials mit dem höheren Aluminiumgehalt vor sich geht. Das abgekühlte Material wird nun nacheinander durch Backen- und Rollenbrecher hindurchgeleitet, bis etwa 70% des Gewichtes des granulierten Materials durch ein Sieb Nr. 24 nach DIN 1171 hindurchgehen. In dem besonderen Ausführungsbeispiel wurde festgestellt, daß die größte Abmessung der Teilchen etwa 3,18 mm betrug und das Material folgende Gemengezusammensetzung aufwies: Sieb Nr. DIN 1171 20 bis 40 20 20 bis 40 30 10 bis 20 25 5 bis 10 5 über 5 Das zerkleinerte Material wird nun mit Wasser angefeuchtet und in die Zelle eingestampft, um den Boden der Zelle, der in F i g. 2 bis 6 mit 3 gezeigt ist, zu bilden. In diesem besonderen Ausführungsbeispiel betrug die Stärke des Bodens etwa 254 mm in der Mitte und stieg nach oben zu den Seiten hin an, wie es in F i g. 2 bis 4 gezeigt ist. In den F i g. 1 bis 3 sind die Borid-Elektroden 4, die von den Seiten der Zelle hineinragen, mit einem Material eingestemmt, das durch Mischung von 85 Gewichtsteilen der erfindungsgemäßen feuerfesten Mischung und 15 Gewichtsteilen Kalziumaluminat unter Zusatz von Wasser gebildet wird, um eine Konsistenz zu erhalten, die geeignet ist zur Herstellung gießbarer feuerfester Wände. Hierauf werden Aluminiummasseln in die ausgekleidete Zelle in genügender Menge eingesetzt, die einen schmelzflüssigen Sumpf aus Aluminium ergeben, der die Borid-Elektroden bedeckt. Hierauf wird die Zelle von innen mit einer Flamme aus komprimierter Luft und Gas erwärmt. Wenn das ganze Aluminium geschmolzen ist, wird der Gasbrenner entfernt und die Anode eingesetzt. Ein elektrischer Kontakt wird mit dem Aluminium hergestellt und der Strom eingeschaltet. Dann wird ein Elektrolyt, der in diesem Beispiel aus 92% Grönland-Kryolith und 8% Fluorid besteht, durch die Wärme, die in der Zelle erzeugt wird, geschmolzen. Die Zelle ist nun betriebsbereit.As a typical example of the manufacture of a refractory lining according to the present invention, a preferred example is given below. First, a powder mixture is prepared which consists of 50 percent by weight natural Greenland cryolite and 50 percent by weight aluminum oxide, produced according to the Bayer process. These two ingredients are mixed well in powder form. The mixture is placed in an induction furnace and heated up to the melting temperature of approximately 1350-C. The molten mixture is quickly cooled by pouring it into water or onto a steel plate. The cooled material is opaque and has a glass-like consistency. If the amount of alumina in the original mixture is increased to e.g. . The cooled material is then passed successively through jaw and roller breakers until about 70% of the weight of the granulated material passes through a No. 24 sieve according to DIN 1171. In the particular embodiment it was found that the largest dimension of the particles was about 3.18 mm and the material had the following mixture composition: Sieve No. DIN 1171 20 to 40 20 20 to 40 30 10 to 20 25 5 to 10 5 over 5 The crushed material is then moistened with water and tamped into the cell in order to remove the bottom of the cell, which is shown in FIG. 2 to 6 shown at 3 to form. In this particular embodiment, the thickness of the bottom was about 254 mm in the middle and rose up towards the sides, as shown in FIG. 2 to 4 is shown. In the F i g. 1 to 3, the boride electrodes 4, which protrude from the sides of the cell, are caulked with a material which is formed by mixing 85 parts by weight of the refractory mixture according to the invention and 15 parts by weight of calcium aluminate with the addition of water in order to obtain a consistency, which is suitable for making castable refractory walls. Aluminum pigs are then inserted into the lined cell in sufficient quantities to produce a molten sump of aluminum that covers the boride electrodes. The cell is then heated from the inside with a flame made of compressed air and gas. When all of the aluminum has melted, the gas burner is removed and the anode is inserted. An electrical contact is made with the aluminum and the current is switched on. Then an electrolyte, which in this example consists of 92% Greenland cryolite and 8% fluoride, is melted by the heat generated in the cell. The cell is now ready for use.

Als anderes Beispiel aus der Praxis kann gemäß der Erfindung ein Ausführungsbeispiel angegeben werden, das bevorzugt für eine normale Erzeugung bei Aluminiumhütten benutzt werden kann.As another practical example, according to the invention, an embodiment which is preferably used for normal production in aluminum smelters can be.

Eine Pulvermischung wird hergestellt, die aus 25 Gewichtsprozent Natur-Grönland-Kryolith und 75 Gewichtsprozent Aluminiumoxyd, nach dem Bayer-Prozeß hergestellt, besteht. Die beiden Bestandteile werden miteinander in Pulverform gut durchgemischt. Das sich ergebende Gemisch wird in den Boden einer Zelle gestampft, wie es mit 3 in F i g. 2 bis 6 angegeben ist. Wie vorstehend werden Aluminiummassen in den ausgekleideten Tiegel in genügender Anzahl eingebracht, die einen schmelzflüssigen Sumpf aus Aluminium ergeben, der die Borid-Elektroden bedeckt. Dann wird die Zelle von innen mit einer Flamme aus komprimierter Luft und Gas erhitzt. Nachdem das Aluminium vollständig geschmolzen ist, wird der Gasbrenner entfernt, die Anode eingesetzt, ein elektrischer Kontakt mit dem Aluminium hergestellt und der Strom eingeschaltet. Dann wird ein Elektrolyt, der in diesem Beispiel aus 92% Grönland-Kryolith und 8% Fluorid besteht, durch die Wärme, die in der Zelle erzeugt wurde, geschmolzen. Die Zelle ist nun betriebsbereit.A powder mix is made that consists of 25 percent by weight natural Greenland cryolite and 75 percent by weight alumina made by the Bayer process. The two ingredients are mixed well with each other in powder form. That resulting mixture is tamped into the bottom of a cell as indicated by 3 in F i g. 2 to 6 is indicated. As above, aluminum masses are lined in the Crucibles introduced in sufficient numbers, which form a molten sump made of aluminum result, which covers the boride electrodes. Then the cell is inside with a Flame heated from compressed air and gas. After the aluminum is completely is melted, the gas burner is removed, the anode is inserted, an electric one Contact is made with the aluminum and the power is switched on. Then a Electrolyte, which in this example consists of 92% Greenland cryolite and 8% fluoride, melted by the heat generated in the cell. The cell is now ready for use.

Es kann festgestellt werden, daß, wenn die feuerfeste Auskleidung gemäß dem letzten Beispiel ausgeführt wird, eine weitere Vereinfachung erzielt wird, Nicht nur, daß die Auskleidung, die aus einer Mischung, die aus dem gleichen Aluminium und dem gleichen Kryolith besteht, erzeugt und als Bestandteil des elektrolytischen Bades benutzt wird, sondern auch die Tatsache, daß die Wirkung der Elektrolysezelle im Betrieb als sehr einfaches Mittel zur Vervollständigung der Bildung der feuerfesten Auskleidung benutzt wird, ist ein technischer Fortschritt.It can be noted that when the refractory lining is carried out according to the last example, a further simplification is achieved, Not only is the lining made from a mixture made from the same aluminum and the same cryolite, produced and as part of the electrolytic Bades is used, but also the fact that the action of the electrolytic cell in operation as a very simple means of completing the formation of the refractory Lining is a technical advance.

Der feuerfeste Boden bleibt hart und ist fähig, für längere Betriebsperioden seine Form, die bei der Einrichtung ausgeführt wurde, beizubehalten. Es wurde festgestellt, daß es erforderlich ist, von dem ersten Tag des Betriebes an kontinuierlich Aluminiumfluorid hinzuzufügen, um die gewünschte Badzusammensetzung aufrechtzuerhalten. Das ist eine Bedingung, die nicht mit den bekannten Zellen während der ersten 60 bis 90 Tage erreicht werden kann, da das Badmaterial in dem Kohlenstoff und in der Isolation absorbiert wird. Es konnte daher festgestellt werden, daß wenig Badmaterial durch die erfindungsgemäße Auskleidung absorbiert wird. Diese Feststellung trifft sowohl auf die vorgeschmolzene feuerfeste Auskleidung als auch ebenso auf eine Auskleidung, die hergestellt wurde aus einer losen Mischung von pulverisiertem Aluminiumoxyd und Kryolith, d. h. ohne Schmelzen und Zerkleinern, zu. Der Kryolith, der in der pulverisierten Mischung absorbiert wird, wird zu einem Teil der feuerfesten Auskleidung, so daß in jedem Falle eine feuerfeste Auskleidung erhalten wird, die im wesentlichen aus Aluminiumoxyd und Kryolith besteht. Nach einem 44-Tage-Betrieb wurde eine Zelle, die in der zuerst beschriebenen Art hergestellt und ausgekleidet wurde, so aufgeschnitten, daß der Querschnitt der Auskleidung eingesehen werden konnte. Unter dem erstarrten Badmaterial wurde festgestellt, daß die feuerfeste Auskleidung in derselben Gestalt verblieben war, wie sie. ursprünglich hergestellt wurde. Das Oberteil, etwa 25 mm der feuerfesten Auskleidung, war zu einer gesinterten harten, dichten, leichtgrauen Schicht geschmolzen. Die etwa 25 mm starke zweite Schicht der feuerfesten Auskleidung, die sich direkt unter dieser ersten Schicht befand, war zum größten Teil weiß und war gesintert oder gehärtet. Unter diesen zwei ausgeprägten Schichten war nichts von einer Durchdringung des Bades in das feuerfeste Material festzustellen. Das Material war weiß und weich. Der nicht lose gewordene Teil konnte einfach abgebröckelt werden. Eine andere Zelle, die nach der zuletzt beschriebenen Art ausgekleidet wurde, wurde nach einem 67-Tage-Betrieb aufgeschnitten und die Auskleidung wie vorstehend geprüft. Das Aussehen und die charakteristischen Merkmale dieser Auskleidung waren im wesentlichen die gleichen wie diejenigen bei der ersten Auskleidung.The refractory floor remains hard and is able to withstand long periods of operation keep the shape that was carried out at the time of establishment. It was determined, that it is necessary to continuously use aluminum fluoride from the first day of operation add to maintain the desired bath composition. This is a Condition inconsistent with the known cells during the first 60 to 90 days can be achieved because the bath material in the carbon and in the insulation is absorbed. It was therefore found that little bath material passed through the liner according to the invention is absorbed. This statement applies to both on the pre-melted refractory lining as well as on a lining, which was made from a loose mixture of powdered aluminum oxide and cryolite, d. H. without melting and crushing, too. The cryolite found in the powdered mixture is absorbed, becomes part of the refractory lining, so that in each case a refractory lining is obtained which essentially consists of aluminum oxide and cryolite. After 44 days of operation, a cell which was manufactured and lined in the manner described first, cut open so that that the cross-section of the lining could be seen. Under the froze Bath material was found to be the refractory lining in the same shape remained like her. was originally made. The top, about 25 mm the refractory lining was sintered to a hard, dense, light gray Layer melted. The approximately 25 mm thick second layer of the refractory lining, which was directly under this first layer was mostly white and was sintered or hardened. There was nothing under those two distinct layers detect penetration of the bath into the refractory material. That Material was white and soft. The part that was not loosened could simply crumble off will. Another cell, lined in the manner just described, was cut open after 67 day operation and the liner as above checked. The appearance and the distinctive features of this lining were essentially the same as those in the first liner.

Das vorgeschmolzene feuerfeste Material mit Kalziumaluminat als Binder, das rund um den Elektrodenstab 4 benutzt wurde, blieb hart und spaltfrei und war nicht vom Bad oder von Aluminium durchdrungen. Auskleidungsmaterial, das durch Schmelzen zusammen mit dem feuerfesten Oxyd und Kryolith hergestellt wurde, weist gute Eigenschaften bei einer Sinterung mit niedriger Temperatur auf. Die Mechanik des Sinterns ist nicht ganz verständlich. Es scheint möglich zu sein, daß die Festigkeit, die durch Sintern des Pulvers erhalten wird, rauf ein An@.@rclisen von zwischenliegenden Körnern von Aluminiumoxyd, die durch Ausfüllung \o» .i,- und ;"-Aluniifiiuni aus einer übersättigten fe::ten Lösun, von Aluminium in Kryolith herrührt, zurüekzaifiiliren ist. Dieses Material, das nur aus kri@tallisierte.m Alutniniumoxvd in e=ner festen Krx-olitlt---@lhniinitttnoxyd-Lösungsgrundmasse enthalten Ja. hat einen sehr hohen Widerstand gegen Durchdringat!i2 und einen chemischen Angriff durch cschmolzenes Aluminium. Es kann daher sehr vorteilhaft in Öfen zurr Schmelzen, Warmhalten und t.eeierun von Aluminium angewendet werden.The pre-melted refractory material with calcium aluminate as a binder, that was used around the electrode rod 4 remained hard and free of gaps and was not penetrated by the bath or by aluminum. Lining material that is melted produced together with the refractory oxide and cryolite has good properties at low temperature sintering. The mechanics of sintering is not entirely understandable. It seems to be possible that the strength caused by Sintering the powder obtained will, up an an @. @ rclisen of intermediate Grains of aluminum oxide made by filling \ o ».i, - and;" - Aluniifiiuni a supersaturated solid solution originating from aluminum in cryolite is. This material, which only consists of kri@tallisiert.m Alutniniumoxvd in a solid Krx-olitlt --- @ lhniinitttnoxyd basic solution contained Yes. has a very high Resistance to penetration and chemical attack by molten material Aluminum. It can therefore be very beneficial in furnaces for melting, holding and heating t.eeierun of aluminum can be used.

/ ;1"itzlicli zeigt der gasfreie Zustand des geschmolzenen Materials infolge der Abwesenheit von Lunkern in dem gegossenen Material, daß es durch die @lul@wirkut:g von Kryolith sehr gut zur Her-von Steinen mit geringer Porosität oder zum Gießen in geeignete Formen verwendbar ist. Auch das granulierte Material, das mit oder ohne Zusatz von Bindern wie Kalziumaluminat geschmolzen « Ir dkann günstig als selbstheilender undurchdrin@iicher Boden und als Seitenwände für Aluminiamuhnie@zöfen verwendet werden. Das Material, das durch Zerkleinerung von Auskleidungen, die aus Z; ilen entfernt wurden, erhalten wird, kann weiter verkleinert und wieder in Schmelzöfen mit Oder @@l-@aie Zusatz von Bindern oder zerkleinertem Material_ benutzt werden. Die Möglichkeit der Si@@t-ratl@_ und die anderen erwünschten Eigenscliftcti für solche Verwendung sind sowohl in :fern Fall der vorgeschniolzenen Auskleidungen als auch in deni Fall. wo die Auskleidung aus einem lo,c;i Gemisch von gcptilvertcni Aluminiu.oxyd und K!-olitli Hergestellt wurde, gedehe@-./ 1 "itzlicli shows the gas-free state of the molten material due to the absence of voids in the molded material is that it by the @ lul @ wirkut: g of cryolite highly suitable for manufacturing of stones with low porosity or for casting into suitable molds The granulated material, which is melted with or without the addition of binders such as calcium aluminate, can be used favorably as a self-healing impenetrable floor and as side walls for aluminum furnaces ; ilen removed, is obtained, can be further reduced in size and used again in melting furnaces with the addition of binders or crushed material_ The possibility of Si @@ t-ratl @ _ and the other desired properties for such They are used both in the case of pre-smelted linings and in the case where the liner is made of a mixture of gcptilvertcni aluminum. oxyd and K! -olitli was produced, gedehe @ -.

Für große Zellen von beispi-'.svveise 251)00A und darüber kann es erforderlich sein, einen wesentlich Mach unten gerichteten Fluß des elektrischen Strome, aufreclitzuerlialten. Das bevorzugte Verfahren zur Erhaltung dieses nach unten gerichteten Stromflusses ist die Erstreckung der Stromleiter nach oben in das Metallbad vom Boden aus. Diese Anordnung sieht einen nach unten gerichteten Fluß des '=tronies vor und sieht auch Stauungen oder Lcitlliiclieai sozusagen vor, die dazu bestimmt sind, die Drehbewegung auf dein Metallbad. die von den clekarotniigtietischeti Kräften herrühren, zu verh1ndern, ohne eine vollständige Unterbrechung dieser Drehbewegung zu bewirken. Es kann einfach aus dun bekannten Gesetzen von Massen- und Wärmeübct-ir2igungen, der Diffusion von lonenpartikeln usw. und den bekannten Tatsachen des chemischen Wechsels während des Durchganges des elektrischen Stromes durch eitle Elektrode gezeigt werden, daß ein vollständiges Aufhören der Drehbewegung des Metallbades einen Nachteil für den Betrieb der Zelle bedeuten würde, insbesondere durch Verursacliun2 einer Erhöhung der Konzentration über das Potential in dem Bereich der Kathode. Der Betrag der Drehbewegung des Metallbades kann dreifach sein, und ein Fehler in der Anordnung der nach oben gerichteten Elektroden kann zu einem güwün,chten Wert für jede besondere Abmessung der Zelle korrigiert werden. Beides, die Anzahl und die Stellung der Elektroden, die sich nach oben in das Metallbad erstrecken und, wo es erforderlich ist, deren Erstreckung von der Seite aus, kann gewechselt werden. um die gewünschte Änderung in der Größe der Drehbewegung und in dem Fluß der Linien oder der Linien von konstanter Geschwindigkeit, d. h. die gewünschte Flußschablone der Drehbewegung des Metalls in Zellen jeder besonderen Abmessung, zu erhalten.For large cells of beispi- '. Svveise 251) 00A and above it can be required to have a substantially mach downward flow of electrical power Streams, aufreclitzuerlialten. The preferred method of maintaining this after Current flow directed downwards is the extension of the conductor upwards in the metal bath from the floor. This arrangement looks downward Flow des' = tronies and also provides for congestion or Lcitlliiclieai, so to speak, which are designed to make the rotary motion on your metal bath. those of the clekarotniigtietischeti Forces originate to be changed without a complete interruption of this rotational movement to effect. It can simply be derived from the well-known laws of mass and heat transfer, the diffusion of ionic particles, etc. and the known facts of the chemical Change during the passage of the electric current through the empty electrode be shown that a complete cessation of rotation of the metal bath would mean a disadvantage for the operation of the cell, in particular by causation2 an increase in concentration above the potential in the area of the cathode. The amount of rotation of the metal bath can be three times, and an error in the arrangement of the electrodes facing upwards can be beneficial corrected for each particular dimension of the cell. Both the number and the position of the electrodes that extend upwards into the metal bath and, where necessary, their extension from the side can be changed. the desired change in the amount of rotation and in the flow of the lines or the lines of constant velocity, i. H. the desired flow template the rotation of the metal in cells of any particular dimension.

vergleichende Versuche haben ergeben, daß bei Verwendung der erfindungsgemäßen feuerfesten Auskleidung eine bedeutende Erhöhung der Stromausbeute erreicht werden kann. Die Ergebnisse dieser Versuche sind nachstehend zusammengestellt. Zelle Elek- Dauer der r Strom- Auskleidungsmaterial troden- Versuche ausbeute Nr. material Tage n 1 Kohlenstoff Stahl 38 79,3 2 desgl. Stahl 68 83.1 3 desgl. TiB2 74 81,3 4 erfindungsgemäße TiB-, 44 88,8 Auskleidung 5 desgl. TiB, 23 90.8 6 desgl. TiB2 67 90,8 7 desgl. TiB2 28 90.6 Die Angaben, die in dieser Tabelle zusatuniengestellt sind, zeigen, daß die Stromausbeute durchschnittlich etwa 90!o in den Zellen höher liegt, die mit der feuerfesten Auskleidung gemäß der vorliegenden Erfindung versehen sind, im Vergleich zu Zellen mit Kohlenstoffauskleidungen. In Zelle Nr. 3 sind die Elektroden aus Titandiborid in Verbindung mit einer Kohlenstoffauskleidung. Auf diese Weise besteht eine Vergleichsmöglichkeit der Stromausbeute dieser Zelle mit derjenigen der Zellen Nr. 4 bis 7, in denen die Elektroden aus dem gleichen Material hergestellt waren in Verbindung mit der erfindungsgemäßen feuerfesten AuskleidtinQ. Es kann festgestellt werden, daß ohne Rücksicht auf die Benutzung von Borid-Elektroden die gleiche Verbesserung der Stromausbeute erzielt wurde. Dieser Vergleich zeigt. daß die Erhöhung der Stromausbeute in erster Linie, wenn nicht vollständig, auf die Verwendung der besseren feuerfesten Auskleidung zurückzuführen ist.Comparative tests have shown that when using the refractory lining according to the invention, a significant increase in the current yield can be achieved. The results of these tests are summarized below. Cell elec- duration of r current Lining material troden tests yield No. material Days n 1 carbon steel 38 79.3 2 similar steel 68 83.1 3 also TiB2 74 81.3 4 TiB according to the invention, 44 88.8 lining 5 also TiB, 23 90.8 6 same. TiB2 67 90.8 7 also TiB2 28 90.6 The data which are added in this table show that the current efficiency is on average about 90% higher in the cells which are provided with the refractory lining according to the present invention compared to cells with carbon linings. In cell # 3, the electrodes are made of titanium diboride in conjunction with a carbon lining. In this way it is possible to compare the current efficiency of this cell with that of cells No. 4 to 7, in which the electrodes were made of the same material, in connection with the refractory lining according to the invention. It can be stated that regardless of the use of boride electrodes, the same improvement in current efficiency was achieved. This comparison shows. that the increase in current efficiency is primarily, if not entirely, due to the use of the better refractory lining.

Bei kohlenstoffausgekleideten Zellen muß kalzinierte Soda zugesetzt werden, um das Natrium zu ersetzen, das vorzugsweise aus dem Kryolith durch die Kohlenstoffauskleidung absorbiert wird. Die Zellen ohne Kohlenstoffauskleidung benötigen keine Zusätze an kalzinierter Soda. Das korrekte Badverhältnis, d. h. war in den Zellen mit einer Auskleidung gemäß der vorliegenden Erfindung auf Grund dieser besonderen Eigenschaften leichter aufrechtzuerhalten.For carbon-lined cells, soda ash must be added to replace the sodium that is preferentially absorbed from the cryolite through the carbon liner. The cells without a carbon lining do not require any added soda ash. The correct bath ratio, ie was easier to maintain in cells lined according to the present invention because of these particular properties.

F i g. 7 zeigt den gesamten Verbrauch von Zusätzen an kalzinierter Soda, um das korrekte Badverhältnis über eine Zeitdauer von 38 Tagen bei Betrieb einer normalen Zelle aufrechtzuerhalten, die eine übliche Kohlenstoffauskleidung besitzt. Es wurde festgestellt, daß ein natriumreiches Badmaterial vorzugsweise durch eine Kohlenstoffauskleidung absorbiert wird, unabhängig davon, ob der Strom durch die Auskleidung hindurchgeleitet wird oder nicht. Daher ist die Notwendigkeit der Zusätze ein kalzinierter Soda für den Ersatz der Materialverluste aus dem Bad nur auf die Absorption zurückzuführen. Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Verkleidung wird die Notwendigkeit solcher Zusätze zu einem Bad vollkommen vermieden.F i g. 7 shows the total consumption of calcined additives Soda to the correct bath ratio over a period of 38 days of operation of a normal cell that has a usual carbon lining owns. It has been found that a high sodium bath material is preferred is absorbed by a carbon lining, regardless of whether the electricity passed through the liner or not. Hence the need of the additives a calcined soda to replace the material losses from the bath due only to absorption. By using the Cladding according to the invention eliminates the need for such additives to a bathroom completely avoided.

Die Expansionskräfte, die für die kohlenstoffverkleideten Zellen charakteristisch sind, sind bei den Zellen mit der erfindungsgemäßen Auskleidung nicht feststellbar.The expansion forces characteristic of the carbon-clad cells are not detectable in the cells with the lining according to the invention.

Zusammenfassend wird durch die vorliegende Erfindung eine Lösung der Hauptschwierigkeiten aufgezeigt, die seit langer Zeit untrennbar mit der Erzeugung von Aluminium in kohlenstoffausgekleideten Zellen verbunden waren. Die Erfindung stellt eine feuerfeste Auskleidung mit glänzenden Sintereigenschaften zur Verfügung, die das Bad durch Absorption oder selektive Durchdringung durch die Auskleidung weder verunreinigt noch erschöpft. Sie ergibt eine überraschende und bedeutende Erhöhung der Stromausbeute, beseitigt die Notwendigkeit der Zusätze an kalzinierter Soda in das Bad, erleichtert die Verwendung von Elektroden aus spröden Materialien, die bei der Benutzung von Kohlenstoff auskleidungen durch Bewegungen der Auskleidungen aufgespalten oder abgebrochen werden, vermeidet die formändernden Expansionskräfte, die eine Hebung, Aufspaltung und Ausbauchung bewirken und die Betriebslebensdauer der Zellen verkürzen, und macht es möglich, die Kosten für die Verstärkungen, die für die Zellen aufgewendet werden mußten, um diesen Deformationskräften zu widerstehen, zu vermeiden.In summary, the present invention is a solution Main difficulties highlighted that have long been inseparable from the generation of aluminum in carbon-lined cells. The invention provides a refractory lining with glossy sintering properties, which the bath by absorption or selective penetration through the liner neither polluted nor exhausted. It makes a surprising and significant one Increase in current efficiency, eliminates the need for calcined additives Soda in the bath, facilitates the use of electrodes made of brittle materials, the use of carbon linings by movements of the linings split or broken off, avoids the shape-changing expansion forces, which cause lifting, splitting and bulging and the service life shorten the cells, and makes it possible to reduce the cost of the reinforcements that for the cells had to be expended in order to withstand these deformation forces, to avoid.

Die Bezeichnungen und Ausdrücke, die in der Beschreibung benutzt sind, sind nur für Erläuterungszwecke und nicht im Sinne einer Begrenzung zu verstehen.The terms and expressions used in the description are for illustrative purposes only and are not intended to be limiting.

Claims

Claims: 1. Cell for the production of aluminum by melt flow electrolysis, it is noted that the cell lining consists of a Mixture consists of 20 to 75% of a refractory oxide, the remainder cryolite.

2. Cell according to claim 1, characterized in that the refractory oxide as a component the lining contains aluminum oxide.

3. Cell according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the lining is essentially 40 to 75 percent by weight aluminum oxide, The remainder contains mainly sodium cryolite.

4. Cell according to one of claims 1 up to 3 for the production of aluminum by electrochemical reduction of aluminum oxide, that is dissolved in cryolite, with a lining that holds the melted Electrolytes and a sump of molten aluminum is determined by this characterized in that the lining consists of a powdery mixture of aluminum oxide and cryolite, the effective surface of which is a molten layer of a such mixture containing 20 to 75 percent by weight of aluminum oxide and essentially in constant contact with an overlying swamp molten aluminum is located.

5. Method of making a lining for an electrolysis cell according to one of Claims 1 to 4, characterized by Preparing a molten solution of a refractory oxide in cryolite, cooling the molten solution, granulating the solid solution formed, and preparing a refractory body from the granulated mixture.

6. The method according to claim 5, characterized in that the refractory body is made from the granulated mixture is prepared by pulping the granulated mixture into a cell and the Cell is subsequently put into operation.

7. The method according to claim 5 or 6. characterized in that the refractory body is made from the granulated mixture is made by molding the mixture. B.

Method according to claim 7, characterized characterized in that the molding is carried out with the addition of a binder.

9. Procedure for the production of a refractory lining for an electrolytic cell according to a of claims 1 to 4, characterized in that a molten solution of one Refractory Oxyds is made in cryolite, which is poured into a desired shape will.

10. A method of manufacturing a refractory lining for an electrolytic cell according to one of claims 1 to 4, characterized by producing a powdery Mixture consisting essentially of aluminum oxide and cryolite in the form of powder consists of pulping the mixture in an electrolytic cell and putting the Cell to cause the mixture to sinter in an area that emerges from the Melting zone extends inwardly into the refractory lining.

11. Procedure according to Claim 10, characterized in that after sintering the lining from the Cell is taken out and crushed.

12. The method according to claim 11, characterized characterized in that, as a further process step, the comminuted material in the shape of the refractory body is molded and sintered. Considered Publications Austrian Patent No. 193 620; British patent specification No. 814031; French patent specification No. 1222 951.