NO143498B - Fremgangsmaate for alkylering av aromatiske hydrokarboner - Google Patents

Description

Anordning ved strømtilførsel til ovner for smelteelektrolytisk fremstilling av aluminium.

Oppfinnelsen angår strømtilførsel til katoden i ovner for smelteelektrolytisk

fremstilling av aluminium hvor anoden er av kontinuerlig selvbrennende type. Katoden i slike ovner utgjøres vanligvis av selve ovnsbunnen og består vanligvis av ferdigbrente blokker som tilføres strøm ved hjelp av jernkontakter, for eksempel i form av f latt jern, som er ført inn i blokkene gjennom ovnsveggene eller ovnsbunnen og

støpt fast i blokkene. Ovnsbunnen eller katoden svekkes etterhvert, delvis fordi blokkene tæres av det flytende aluminium, og delvis fordi blokkene sprekker og smuldrer opp. Dette siste skyldes temperatursving-ningene i ovnen som får jernkontaktene til å arbeide i blokkene. Det flytende aluminium vil herved komme i direkte kontakt med jernkontaktene og oppta jern fra disse. Ovnen må da stanses og bunnen for-nyes. En ovnsbunn står vanligvis bare ca.

3—5 år og skifting er forbundet med ve-sentlige omkostninger i form av arbeid og produksjonstap. Man regner dessuten med at ovnsbunnen opptar 15—25 % av den

fluoridmengde som forbrukes ved elektro-lysen, og det er således betydelige mengder

verdifulle fluorforbindelser som går tapt i de kasserte ovnsbunner.

Det er kjent at bunnenes levetid kan

økes vesentlig og forurensning av jern fra bunnkontaktene unngås ved at man an-vender det smeltede aluminium på ovnsbunnen som katode og tilfører strømmen direkte til dette ved hjelp av vertikale

katodekontakter som består av et elektrisk ledende materiale som ikke angripes nev-neverdig av det flytende aluminium på ovnsbunnen. Som eksempel på slike mate-rialer kan nevnes borider eller karbider av

titan, zirconium, e.l., eventuelt i blanding. Slike legeringer angripes heller ikke av det smeltede kryolittbad ved de smeltetem-peraturer som er aktuelle.

Norsk patent nr. 82 665, beskriver en anordning for ovner med ferdigbrente anoder hvor strømmen tilføres til det smeltede aluminium på ovnsbunnen ved hjelp av slike kontaktstaver som enten er anbrakt langs ovnspottens sidevegger eller i den kanal som dannes mellom to rader ferdigbrente anodeenheter. Foreliggende opp-finnelse tar sikte på å anvende slike kon-taktstenger i forbindelse med aluminium-ovner som er utstyrt med kontinuerlig selvbrennende anode. Som kjent omfatter slike ovner vanligvis bare en enkel anode. Ved slike ovner forekommer det ingen kanal mellom rader av ferdigbrente anodeenheter hvor kontaktstavene kan anbringes, og et arrangement hvor kontaktstavene er an-ordnet langs ovnsveggene er utenkelig da de ville være i veien ved nedslåing av krusten, chargering av ovnen, boltetrekning og annet mekanisk arbeid i forbindelse med ovnsdriften. Ved de beskrevne ovner med ferdigbrente anoder og kontaktstengene langs ovnsveggene foregår nedslåing av krusten, chargering og annet mekanisk arbeid i kanalene mellom to rader ferdigbrente anodeenheter.

Ifølge oppfinnelsen føres de vertikale katodekontakt-stengene direkte gjennom den kontinuerlige anode, idet de er anbrakt isolert i et eller flere rør eller kanaler som gjennomskjærer anoden. Kontaktene må selvsagt isoleres elektrisk fra anoden. For å unngå strømovergang fra katodekontaktene til det smeltede bad bør kontaktene forsynes med et lag av et elektrisk isolerende materiale, som f. eks. nitrid-bundet karborundum (refrax) eller annet egnet materiale. Ved strømtilførsel til katoden ifølge oppfinnelsen må man sørge for at det alltid er tilstrekkelige mengder flytende aluminium på bunnen av ovnen, således at strømkonsentrasjonen i metallet ikke blir for stor. Høyden på det smeltede aluminiumskikt bør vanligvis være ca. 20 cm eller mere. Da det smeltede aluminium på grunn av pintch-effekt vil bli presset ned omkring. hver- kontakt, bør den elek-triske strøm i hver kontakt begrenses til f. eks. 4000—5000 A. For en 100 000 A ovn skulle dette tilsvare anvendelse av 25 katodekontakter som er ført ned gjennom anoden.

Katodekontaktene kan føres gjennom

anoden f. eks. ved hjelp av aluminiumrør av større diameter enn kontaktene. Rørene gjennomskjærer anoden og kan forlenges oppover etterhvert som de forbrukes. Rø-rene kan utføres f. eks. i tynt aluminiumblikk. Det ringformete rom mellom kontakten og røret kan dekkes med et elektrisk isorelende lokk.. Da temperaturen ikke er så høy på toppen av anoden, bør lokket ikke nødvendigvis bestå av ildfast materiale. Det kan eventuelt også anvendes større rør eller kanaler av Al-blikk som fø-rer flere katodekontakter. Man kan også anvende såkalte permanente rør som bren-nes fast til anoden. Disse rør løsnes og trekkes oppover i samsvar med anodeforbruket. I slike tilfelle bør rørene utføres i jern. Den nederste del av rørene kan eventuelt utføres konisk for å lette løsrivningen. Rørene bør rives løs og heves før de rekker ned i smeltebadet, fortrinnsvis når dets nedre ende er kommet nedenfor brennesonen i anoden. Rørene kan også være gjenget slik at de kan skrues oppover i anoden i samsvar med anodeforbruket. For å hindre at rørene svekkes ved opptakelse av kullstoff eller tæres av de svovelholdige gasser i anoden, bør de beskyttes utvendig med et motstandsdyktig materiale som f. eks. titan-karbid.

Oppfinnelsen er skjematisk illustrert på vedlagte fig. I, II og III, hvor fig. I viser et vertikalt snitt gjennom en katode-kontakt, mens fig. II og III viser horisontalé snitt gjennom en anode som er utstyrt med vertikale" katodekontakter i henhold til oppfinnelsen.

På figurene betegner 1 anoden. 2 er det flytende aluminium på bunnen av ovnen, mens 3 er det smeltede kryolittbad. 4 er en katodekontakt som rekker ned i det flytende aluminium 2, som altså utgjør ovnens katode. 5 er et ytre rør som omgir en eller flere katodekontakter. Dette rør kan som nevnt utføres i aluminium og forlenges oppover etterhvert som det smelter bort nedentil. Røret kan eventuelt dekkes med et isolerende lag som ikke er vist på tegningen. 6 betegner anodens brennesone. Under denne er anoden fast og ferdigbrent, mens den ovenforliggende del er ubrent, bløt og plastisk. Tegningen antyder hvor-ledes aluminiumrøret 5 rager nedenfor brennesonen. Kontakten 4 er utstyrt med et isolerende lag, som isolerer kontakten fra badet. Denne isolasjon kan f. eks. være utført som en hylse 7 av et motstandsdyktig materiale. 8 antyder avstandsstykker e.l. som forhindrer direkte kontakt mellom katodekontakten og anoden, respektive rø-ret 5. Katodekontakten kan også isoleres fra anoden ved at mellomrommet mellom kontakten 4 og røret 5 fylles med alumi-niumoksyd. Dette vil da samtidig hindre ovnsgasser og tjæredamper i å unnvike denne vei. Man kan eventuelt også mate AL,03 inn kontinuerlig denne vei. Alumi-niumoksydet kan eventuelt blandes med fluorider slik at det sintrer under varme-påvirkningen. Åpningen mellom kontakten og røret kan også settes i forbindelse med gassoppsamlingsanlegget slik at endel gass kan fjernes fra ovnen denne vei.

På fig. II viser høyre halvdel et hori-sontalt snitt gjennom en anode som er utstyrt med katodekontakter i henhold til fig. I, idet 9 betegner de vertikale anodekontakter som samtidig bærer anoden og tilfører strøm til denne. Ved denne anordning kan katodeskinnene og anodeskinnene anbringes ved siden av hverandre og føres parallelt og eventuelt sammenblandet. De motsatt rettede strømmer vil da bevirke at det magnetiske felt blir minimalt overalt i ovnen og de kjente oppstuvninger av flytende aluminium vil derfor ikke forekom-me. På fig. II er antydet en anode med to rader anodekontakter, men oppfinnelsen kan selvsagt anvendes i forbindelse med hvilket som helst antall kontaktrader.

Man kan også utføre anodekontaktene som rør og anbringe katodekontaktene inne

i disse. Dette er antydet på venstre halvdel av fig. II hvor 10 betegner anodekontaktene, mens 11 er katodekontaktene. Katodekontaktene og anodekontaktene må

selvsagt isoleres omhyggelig fra hverandre.

Som kjent, er spenningen i en aluminium - ovn bare ca. 4,5 volt. Ved slik anordning oppnås ytterligere forbedrede elektromag-netiske forhold i ovnen.

Fig. III viser en utførelse hvor flere katodekontakter 4 er anbrakt inne i en felles kanar 12. På tegningen er såvel kanal som katodekontakter vist med rektangulært tverrsnitt. Kanalene kan imidlertid

ha hvilket som helst tverrsnitt. Veggene i

kanalen kan for eksempel bestå av tynt

aluminiumblikk, f. eks. av ca. 0,3 mm tyk-kelse, som er rullet opp, idet rullene er anbrakt over ovnen. Blikket vil festes til anoden under forkoksningen av bindemidlet og

derved trekkes automatisk med nedover

etter hvert som elektroden beveger seg mot

smeltebadet, idet blikket etterhvert vikler

seg av rullene. Det bør anvendes avstivere

13 i det området hvor Al-blikket går gjennom elektrodens bløte ubrente del. Disse

avstivere kan evt. være stasjonære. 14 betegner permanente formstykker for endene

av kanalene.

Claims (9)

1. Anordning ved strømtilførsel til ka-toder i ovner for smelte-elektrolytisk fremstilling av aluminium hvor ovnen er utstyrt

med kontinuerlig selvbrennende anode (1) og hvor det smeltede aluminium (2) på ovnsbunnen utgjør ovnens katode og til-føres strøm ved hjelp av vertikale kontakt-stenger (4) som består av borider eller karbider av titan, zirkonium eller lignende,karakterisert ved at kontaktstengene (4) er anbrakt isolert i et eller flere rør eller kanaler (5, 12) som gjennomskjærer anoden (1).

2. Anordning som i påstand 1, karakterisert ved at de gjennomgående rør eller kanaler (5, 12) består av aluminium, idet rørene er brent fast i anoden og kan forlenges oppover etterhvert som de smelter bort nedentil i samsvar med anodeforbruket.

3. Anordning som i påstand 1 eller 2, hvor flere katodekontakter (4) er anbrakt i en felles kanal (12), karakterisert ved at kanalen er utført med tilnærmet rektangulært tverrsnitt, idet dens sidevegger består av tynt aluminiumblikk som er brent fast i anoden (1) og trekkes automatisk nedover etterhvert som anoden forbrukes, idet blikket er rullet opp på ruller som er anbrakt over anoden.

4. Anordning som i påstand 1, karakterisert ved at det eller de gjennomgående rør (5) utgjøres av jernrør som strekker seg ned gjennom brennesonen (6) i anoden (1) og samtidig fører strøm til anoden, idet jernrørene trekkes oppover i anoden etterhvert som denne forbrukes.

5. Anordning som i påstand 4, karakterisert ved at jernrørene overtrekkes utvendig med et lag av et materiale som er motstandsdyktig mot de korroderende gasser i anoden.

6. Anordning som i påstand 4, karakterisert ved at jernrørene er gjenget slik at de kan skrues oppover i anoden etterhvert som denne forbrukes.

7. Anordning som i påstand 1, karakterisert ved at katodekontaktene (4) isoleres fra fluoridbadet (3) ved hjelp av et elektrisk isolerende materiale som ikke angripes av fluoridbadet.

8. Anordning som i påstand 1, karakterisert ved at det innføres alumi-niumoksyd i mellomrommet mellom den indre begrensning av rørene eller kanalene (5, 12) og kontaktstengene (4).

9. Anordning som i påstand 1, karakterisert ved at mellomrommet mellom en kontaktstang (4) og det omgivende rør eller kanal (5, 12) anvendes til oppsam-ling av en del av ovnsgassen.