DE950759C

DE950759C - Aluminum electrolytic furnace

Info

Publication number: DE950759C
Application number: DEA20578A
Authority: DE
Inventors: Andre Richon
Original assignee: Aluminium Industrie AG
Current assignee: Aluminium Industrie AG
Priority date: 1953-07-17
Filing date: 1954-06-24
Publication date: 1956-10-18
Also published as: FR1103821A; CH314711A

Description

AUSGEGEBEN AM 18. OKTOBER 1956ISSUED OCTOBER 18, 1956

A 20578 VI/40cA 20578 VI / 40c

AluminiumelektrolyseofenAluminum electrolytic furnace

Durch die deutsche Patentschrift 840 312 ist ein Verfahren zur Herstellung der Auskleidung eines Aluminiumelektrolyseofens aus Kunstkohlengußmasse bekanntgeworden, nach welchem die Kunstköhlengüßmasse in den Ofenmantel selbst gegossen und erst dann gebacken wird, vorzugsweise durch Hindurehschicken eines elektrischen Stromes. Vor dem Backen hat aber die Kunstkohlengußmasse eine sehr geringe elektrische Leitfähigkeit; außerdem wird sie zu Anfang des Backens nochmals so plastisch, daß die Kohlenelektroden, die für die Zuführung des Stromes von oben zum Backen vorzugsweise benutzt werden, einsinken und dadurch die Oberfläche der durch die Kunstkohlengußmasse gebildeten Ofensohle in unerwünschter Weise verformen könnten. Beiden Umständen wird dadurch Rechnung getragen,- daß bereits gebackene Kohlen in der Kunstkohlengußmasse derart angeordnet werden, daß sie eine gute elektrische Verbindung zwischen der oberen Stromzuführung und der zo> Stromzuführung zur Ofensohle herstellen und so das Backen der Köhlengüßmasse in wirtschaftlicher Weise ermöglichen.By the German patent 840 312 is a method for producing the lining of a Aluminum electrolysis furnace made of artificial charcoal cast mass became known, after which the artificial charcoal cast mass poured into the oven jacket itself and only then baked, preferably through Sending an electric current in hindu. before However, after baking, the charcoal casting compound has a very low electrical conductivity; aside from that it becomes so plastic at the beginning of the baking that the carbon electrodes that are used for the supply of the stream from above are preferably used for baking, sink in and thereby deform the surface of the furnace base formed by the charcoal casting compound in an undesirable manner could. Both circumstances are taken into account - that coals that have already been baked be arranged in the charcoal casting compound so that they have a good electrical connection between the top power supply and the zo> power supply to the furnace base and so on enable the baking of the Köhlengüßmasse in an economical manner.

Für die Ausführung des Verfahrens wird wie folgt vorgegangen: Auf die horizontalen, metallenen, üblicherweise eisernen Leiter, welche die kathodische Stromzuführung der Aluminiumeilektrolyseöfen für die Gewinnung von Aluminium ausTo carry out the procedure, proceed as follows: On the horizontal, metal, Usually iron conductor, which is the cathodic power supply of the aluminum partial electrolysis ovens for the extraction of aluminum

Tonerde bzw. die anodische Stromzuführung der öfen für die elektrolytische Aluminiumraffination nach dem Dreischichtenverfahren bilden, werden vorgebackene Kohlen, z. B. runden Querschnitts, in Abständen aufgesetzt und hierauf die flüssige, auf z. B. 140 bis 200⁰ erhitzte Kunstkohlengußmasse bis zur gewünschten Höhe eingefüllt und erkalten gelassen. Dann setzt man ■ auf die vorgebackenen Kohlen Blockelektroden auf, füllt dieForm alumina or the anodic power supply of the furnaces for electrolytic aluminum refining according to the three-layer process, prebaked coals, e.g. B. round cross-section, placed at intervals and then the liquid, on z. B. 140 to 200 ⁰ heated charcoal casting compound filled to the desired height and allowed to cool. Then you put ■ block electrodes on the pre-baked charcoal and fill them up

Zwischenräume bis etwa zur Elektroden- oder Ofenoberkante mit Kohlepulver, Kohlegrieß oder einem anderen geeigneten Material und schickt einen so starken elektrischen Strom durch, daß die in der Kunstkohlengußmasse eingebetteten gebackenenGaps up to about the top of the electrode or furnace with charcoal powder, charcoal grits or some other suitable material and sends you like this strong electric current through that the baked embedded in the charcoal casting compound

Kohlen zum Glühen kommen und die gesamte Kunstkohlengußmasse nach und nach gebacken wird. Anschließend an das Brennen werden üblicherweise die Blockanoden und das Füllmaterial entfernt, so daß die Kunstko'hleauskleidung kontrolliert werden kann. Allfällige Risse in der gebackenen Ofensohle werden mit frischer Kunstkohlengußmasse ausgefüllt. Diese Risse sind oft ziemlich tief.Coals come to glow and the entire cast charcoal is gradually baked. Afterward the block anodes and the filler material are usually removed so that the carbon lining can be checked. Any cracks in the baked oven sole are filled with fresh cast charcoal. These cracks are often quite deep.

Man kann aber auch im Falle eines Aluminiumelektrolyseofens zur Herstellung von Aluminium aus Tonerde nach dem Backen einfach die Füllmasse (Kohlepulver od. dgl.) entfernen, den Ofen mit bereits geschmolzenem Elektrolyt füllen oder den Elektrolyt nach und nach im Ofen selbst unter allmählichem Heben der Anoden schmelzen und dann mit der Elektrolyse beginnen. Handelt es sich um öfen mit kontinuierlicher, selbstbackender Elektrode, so wird zweckmäßig der Ofen nach dem Brennen der Sohle ausgeräumt, worauf, gegebenenfalls nach Ausbessern der Sohle, die selbstbackende Elektrode aufgesetzt wird.But you can also in the case of an aluminum electrolysis furnace for the production of aluminum Simply remove the filler (carbon powder or the like) from clay after baking, the oven Fill with already molten electrolyte or gradually add the electrolyte to the furnace itself Gradually lifting the anodes melt and then start electrolysis. Does it If ovens with continuous, self-baking electrodes are concerned, the oven according to the Burning of the sole cleared what, if necessary After mending the sole, the self-baking electrode is put on.

Es 'hat sich nun oft gezeigt, daß die ursprünglich waagerechten metallenen (normalerweise eisernen) Stromzuführungsleiter in der Ofensohle nach längerer Betriebsdauer eine nach oben gerichtete Wölbung angenommen haben, die bei .eisernen Leitern von etwa 3 m Länge eine Höhe von 20 cm in der Mitte der Ofensohle erreichen kann. Diese Erscheinung ist selbstverständlich sehr nachteilig.It has now often been shown that the originally horizontal metal (usually iron) Power supply conductor in the furnace base is directed upwards after a long period of operation Have assumed a curvature, which in the case of iron ladders of about 3 m in length, a height of 20 cm in the middle of the oven sole. This phenomenon is of course very disadvantageous.

Es wurde ferner beobachtet, daß gelegentlich fehlerhafte Stellen in der Ofensohle entstehen, bei deren Ausbesserung die nach oben gewölbten eisernen Leiter stören. Die fehlerhaften Stellen müssen nämlich sauber ausgespritzt (ausgehauen) werden, bevor frische Kunstkohlengußmasse eingegossen wird. Ist nun die Schichtdicke der Kunstkohlengußmasse zwischen Oberfläche und Eisenbarren nicht groß genug, so ist eine lokale Ausbesserung der fehlerhaften Stellen nicht mehr möglich, und die gesamte Ofenauskleidung muß erneuert werden.It has also been observed that defective spots occasionally arise in the oven sole the repair of which disturbs the upward arched iron ladder. The faulty places must namely, they are sprayed out cleanly (hewn out) before fresh charcoal casting compound is poured in will. The layer thickness of the charcoal casting compound between the surface and the iron bar is not large enough, local repair of the defective areas is no longer possible, and the entire furnace lining must be renewed.

Im Betrieb machen sich die fehlerhaften Stellen in der Ofensohle vor allem in einer unzulässigen Erhöhung des Eisengehaltes im Aluminium bemerkbar. In operation, the faulty areas in the furnace base are mainly an impermissible one Noticeable increase in the iron content in aluminum.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nunThe present invention is now

ein Aluminiumelektrolyseofen mit aus Kunstkohlengußtwasse hergestellter und im Ofen selbst gebackener Sohle und mit in dieser eingebetteten metallenen Leitern, die von einer Seite der Sohle bis zur gegenüberliegenden reichen. Dieser Ofen ist dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Teil dieser eingebetteten Leiter tiefer liegt als ihre beiden Enden. Vorteilhafterweise liegt die tiefste Stelle der Leiter um mindestens 5 % und höchstens 15% tiefer in bezug auf ihre in der Ofensohle eingebetteten Länge.an aluminum electrolysis furnace with cast water made of Kunstkohlengußtwasse sole made and baked in the oven and embedded in it metal ladders that go from one side of the sole to the opposite. This furnace is characterized in that the central part of these embedded conductors is lower than theirs both ends. The lowest point of the ladder is advantageously at least 5% and at most 15% lower in relation to its length embedded in the oven sole.

Die metallenen, vorzugsweise eisernen Leiter des erfindungsgemäßen Aluminiumelektrolyseofens können die Gestalt eines Bogens mit gleichmäßiger Wölbung haben. Es können aber auch die beiden Enden des Bogens gerade gerichtet sein, so daß sie nach dem Einsetzen in den Ofen, waagerecht liegen. In diesem Falle soll der gebogene Teil der Leiter mindestens 50 % ihrer in der Ofensohle eingebetteten Länge ausmachen. Einfacher ist es, den Leiter so herzustellen, daß seine beiden Enden geradegerichtet sind und sein mittlerer Teil einen stumpfen Winkel bildet, denn diese Arbeit "kann durch Schweißen vorgenommen werden, und es sind keine teuren Biegemaschinen erforderlich. Auch dieser mittlere, einen stumpfen Winkel bildende Teil des Leiters soll mindestens 50% seiner in der Ofensohle eingebetteten Länge ausmachen.The metal, preferably iron, conductors of the aluminum electrolysis furnace according to the invention can be in the form of an arch with a uniform curvature. But they can also do it Ends of the bow must be straightened so that they are level after being placed in the oven. In this case, the curved part of the ladder should be at least 50% embedded in the furnace base Make up the length. It is easier to manufacture the conductor so that both ends are straightened and its middle part forms an obtuse angle, because this work "can can be made by welding, and expensive bending machines are not required. Even this middle, obtuse angle forming part of the conductor should be at least 50% of its in the Make up the embedded length of the oven sole.

Die Fig. 1 bis 4 veranschaulichen verschiedene Ausführungsfarmen des erfindungsgemäßen Aluminiumelektrolyseofens, der_ sowohl für die Aluminiumgewinnung durch Schmelzflußelektrolyse von Tonerde als auch für die Aluminiumraffination nach dem Dreischichtenverfahren bestimmt ist. Sie zeigen den Aluminiumelektrolyseofen im Querschnitt längs einem der Stromzuführungsleiter in der Ofensohle, und zwar rein schematisch und nicht maßstäblich; der Ofen ist jeweils vor dem Einbringen des Elektrolyts und ohne obere Stromzuführungen dargestellt. 1 ist der Ofenmantel, 2 eine Ofenwandung aus feuerfesten Steinen, 3 die Ofensohle aus gebackener Kunstkohlengußmasse, während mit 4 die Seitenwände bezeichnet sind.FIGS. 1 to 4 illustrate various embodiments of the aluminum electrolysis furnace according to the invention, der_ both for the production of aluminum by fused-salt electrolysis of alumina as well as for aluminum refining according to the three-layer process. she show the aluminum electrolysis furnace in cross section along one of the power supply conductors in the furnace base, purely schematically and not to scale; the furnace is in each case prior to introduction of the electrolyte and shown without upper power leads. 1 is the furnace shell, 2 is a Oven wall made of refractory bricks, 3 the oven sole made of baked charcoal casting compound, while with 4 the side walls are designated.

In Fig. ι bilden die elektrischen Leiter 5 (es ist nur einer davon sichtbar) einen gleichmäßigen Bogen. Diese Leiter bestehen z. B. aus hochkant angeordneten Flachprofilen aus Eisen.In Fig. Ι form the electrical conductor 5 (it is only one of them visible) an even curve. These conductors consist e.g. B. from upright arranged flat profiles made of iron.

In Fig. 2 weisen die metallenen Stromleiter 6 zwei gerade gerichtete, waagerecht angeordnete Enden und einen bogenförmigen Mittelteil auf, der mehr als 50% der in der Sohle eingebetteten Länge der Leiter ausmacht.In Fig. 2, the metal current conductors 6 have two straight, horizontally arranged Ends and an arched middle part that is more than 50% of the length embedded in the sole the head matters.

In Fig. 3 bilden die Stromleiter 7 einen stumpfen Winkel, während die Stromleiter 8 in Fig. 4 zwei gerade gerichtete waagerechte Enden und einen winkelförmigen Mittelteil besitzen.In FIG. 3 the current conductors 7 form an obtuse angle, while the current conductors 8 in FIG. 4 form two have straight horizontal ends and an angled central part.

Die neue Gestaltung der metallenen Stromleiter in der Ofensohle bietet den großen Vorteil, daß es auch nach sehr langer Betriebsdauer nicht vorkommt, daß die Leiter nach oben gebogen sind. Ein weiterer bedeutender Vorteil besteht darin, daß die Ausbesserung von fehlerhaften Stellen in der Ofenisohle viel leichter und wirtschaftlicher erfolgen kann als bei den bisherigen Ausführungen mit auf der ganzen Länge waagerechten metallenen Leitern, weil es nur selten vorkommt, daß die Schichtdicke der Kunstkohlengußmasse zwischen Oberfläche undThe new design of the metal conductor in the furnace sole offers the great advantage that it even after a very long period of operation it does not happen that the conductors are bent upwards. A Another significant advantage is that the repair of defective areas in the oven sole can be done much more easily and economically than with the previous versions the entire length of horizontal metal conductors, because it rarely happens that the layer thickness the charcoal casting compound between the surface and

Eisenbarren zu klein wird, um eine Ausbesserungsarbeit wirtschaftlich zu ermöglichen. Diese Ausbesserungsarbeiten sind meistens in einiger Entfernung von den Rändern der Ofensohle vorzunehmen, so daß die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhöhte Schichtdicke der Kunstkoblcauskleidung voll zur Geltung kommt. In. unmittelbarer Nähe der Ränder ist die Ofensohle nur selten beschädigt.Iron ingot becomes too small to economically enable repair work. This repair work are mostly to be carried out at some distance from the edges of the furnace base, so that the layer thickness of the synthetic coblining increased by the method according to the invention comes into its own. In. The furnace sole is rarely damaged in the immediate vicinity of the edges.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Aluminum electrolysis furnace made from cast charcoal A sole manufactured and baked in the oven itself and with in this sole embedded metal ladders that run from one side of the sole to the opposite range, characterized in that the central part of this ladder is lower than both of them End up.

2. Aluminum electrolysis furnace according to claim i, characterized in that the middle part of the metal conductor at the lowest point by at least 5% and at most 15% in relation to on the length embedded in the furnace base · the ladder is lower than its two ends.

3. aluminum electrolysis furnace according to claim 2, characterized in that the metal conductors have straight horizontal ends and have an angled central portion, the central portion at least 50% the length of the conductor embedded in the furnace base.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings