DE2061263A1

DE2061263A1 - Kathodenaufbau eines Elektrolyse-Ofens fuer die Aluminiumgewinnung durch Schmelzflusselektrolyse

Info

Publication number: DE2061263A1
Application number: DE19702061263
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl-Ing Lauer; Hubert Dipl-Ing Dr Wittner
Original assignee: Giulini Gebrueder GmbH
Current assignee: BK Giulini Chemie GmbH
Priority date: 1970-12-12
Filing date: 1970-12-12
Publication date: 1972-06-29
Also published as: JPS5539630B1; IT940400B; DE2061263B2; FR2117960A1; US3787311A; NO128335B; FR2117960B1; NL7117021A; CA968744A

Description

Pat 248 Dr. Be/B

Kathodenaufbau eines Elektrolyse-Ofens für die Aluminiumgewinnung durch Schmelzflußelektrolyse

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Aluminiumgewinnung im Elektrolyse-Ofen mit einer Kathode aus Kohlenstoffblöcken abgestufter Leitfähigkeit.

Bei der Aluminiumgewinnung durch ScnmelzLiußeleitüT'O ifsa voi> ".η ίτ?'υ±±τ,±ι gelöstem Alumi'ii'iraoxia werden bekanntlich EleküX'oiyüeöfen eingesetzt, deren Böden aus mehreren Kohlenstoffblöcken bestehen, die die Kathode darstellen. Mittels einer geeigneten Verbindungsmasse, z. B. ungebrannter Elektrodenmasse , werden diese Kohlenstoffblöcke miteinander so verbunden, daß ein für das darüber lagernde flüssige Metall undurchlässiger Boden entsteht. Die in einem Ofenboden zusammengefügten Kohlenstoffblöcke haben die gleichen chemischen und physikalischen Eigenschaften, so daß eine bestimmte Reihenfolge bei der Anordnung der Kohlenstoffblöcke bisher unberücksichtigt bleiben konnte.

Es hat sich im praktischen Elektrolysebetrieb jedoch gezeigt, daß derartig zusammengesetzte Kohlenstoff-Kathoden Nachteile für den Ofengang haben, insbesondere bei Elektrolyse-Öfen mit hohen Stromstärken. So wächst beispielsweise der Ofenboden im Bereich der Ofenmitte auf, was zu einer Verringerung der Kathodenstandzeit führt. Auch wird die Stromausbeute durch Badaufwölbung infolge Unsymmetrien der Magnetfelder negativ beeinflußt.

Es stellte sich somit die Aufgabe, den Aufbau der Kathode so zu gestalten, daß die vorstehenden Nachteile vermieden werden. Die Lösung basiert auf der Erkenntnis, daß bei den bekannten, aus Kohlenstoffblöcken gleicher elektrischer

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Leitfähigkeit aufgebauten Kathoden ein elektrisches Widerstandsgefälle von der Ofenmitte (Längsachse) zu den seitlich angeordneten Stromableitungen hin existiert, und daß dadurch der Elektrolysestrom bei Eintritt in die flüssige Kathoden-Aluminiumschicht zu den äußeren Längsseiten der Ofenwanne hin abgedrängt wird. Das hat zur Folge, daß die Kohlenstoff-Kathode in der Ofenmitte kaum, zu den Ofenlängsseiten hin jedoch sehr stark mit Elektrolysestrom beaufschlagt ist.

Die Lösung besteht nun darin, daß der Elektrolysestrom im Aluminium-Elektrolyse-Ofen über der Kohlenstoffkathode vergleichmäßigt wird. Die Stromdichte weist damit über den gesamten Kathodenbereich den gleichen oder nahezu gleichen Wert auf.

Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Vergleichmäßigung des Elektrolysestromes mittels Kathoden, die aus Kohlenstoffblöcken unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit bestehen und in Richtung zu den kathodischen Stromableitungen so angeordnet sind, daß eine gleichmäßige oder annähernd gleichmäßige Stromverteilung gewährleistet ist. In Elektrolyse-Öfen mit horizontal gelagerten, durchgehenden oder aufgetrennten Kathodenbarren wird man demnach die Kohlenstoffblöcke in den Kathoden so lagern, daß der elektrische Widerstand der Kohlenblöcke von der Kathodenmitte in Richtung der kathodischen Stromableiter stufenförmig zunimmt. Die Anzahl der Kohlenstoffblöcke und deren Widerstandskenngrößen richten sich jeweils nach Ofengröße und Ofentyp und müssen daher für verschiedene Aluminium-Elektrolyse-Öfen jeweils neu errechnet werden.

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Nach einer anderen Ausführungform kann die Kathode auch aus Kohleblöcken bestehen, deren elektrische Widerstände in Richtung der kathodischen Ableitungen kontinuierlich zunehmen.

Anhand der beiliegenden schematischen Figuren wird nun der Gegenstand der Erfindung noch näher erläutert, und zwar zeigt

Fig. 1 die Kohlenstoff-Kathode eines Elektrolyse-Ofens mit 13 Kathodenbarren

Fig."2 a und 2 b geben die Ansicht eines A

Kathodenbarrens mit aufgesetzten Kathodenblöcken und den Schnitt durch einen Kathodenblock nach Fig. 1 wieder

Fig. 3 zeigt das vereinfacht dargestellte Ersatzschaltbild, nach dem die Widerstandskenngrößen der Kohlenstoff-Kathodenblöcke errechnet wurden.

Tn Fig. 1 sind die Kathodenblöcke- des Elektrolyse-Ofens mit 1 bezeichnet, die Kathodenbarren mit ? und die Kohlenstoff blöcke mit 3, 4- und 5. Werden Elektrolyse-Öfen mit derartig zugestellten Kathoden mit Stromstärken von ' M 1^0 000 A belastet, so stellt sich eine gleichmäßige kathodische Stromverteilung dann ein, wenn die spezifischen Widerstandswerte l·? ,|^ und £* der Kohlenstoffblöcke 5, 4- und 3 bei 9,0, 2?,? und 35,5^J~— liegen. Die Bezugsziffern 6 und 7 deuten den elektrischen Widerstand der Eisenbarren zwischen den Kathodenblöcken an.

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Claims

Patentansprüche

Λ) Verfahren zur Gewinnung von Aluminium aus Aluminiumoxid durch Schmelzf lußelektrolyse. dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolysestrom über der Kohlenstoff-Kathode verbleichmäßipt wird.
2) Kohlenstoff-Kathode zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kathode aus Kohlenstoffblöcken besteht, deren
elektrische Widerstände pepeneinander abgestuft
sind.

Ό Kohlenstoff-Kathode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenstoffblöcke (3« 4- und 5) so angeordnet sind, daß der Widerstand in Richtung· der kathodischen Stromableiter (2^ zunimmt.

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