NO141692B - Katodekar for elektrolytisk fremstilling av aluminium - Google Patents

Katodekar for elektrolytisk fremstilling av aluminium Download PDF

Info

Publication number
NO141692B
NO141692B NO1121/73A NO112173A NO141692B NO 141692 B NO141692 B NO 141692B NO 1121/73 A NO1121/73 A NO 1121/73A NO 112173 A NO112173 A NO 112173A NO 141692 B NO141692 B NO 141692B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
container
layer
carbon
ceramic material
cathode
Prior art date
Application number
NO1121/73A
Other languages
English (en)
Other versions
NO141692C (no
Inventor
Tibor Kugler
Hans Wolfhart Rieger
Original Assignee
Alusuisse
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alusuisse filed Critical Alusuisse
Publication of NO141692B publication Critical patent/NO141692B/no
Publication of NO141692C publication Critical patent/NO141692C/no

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/08Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D2205/00Indexing scheme relating to details of means for transferring or converting the output of a sensing member
    • G01D2205/20Detecting rotary movement
    • G01D2205/26Details of encoders or position sensors specially adapted to detect rotation beyond a full turn of 360°, e.g. multi-rotation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)
  • Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)

Abstract

atodekar for elektrolytisk fremstilling av aluminium.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et katodekar for elektro-
lytisk fremstilling av aluminium, med en kappe og en indre beholder som består av et elektrisk ledende material, idet det mellom beholderen og kappen er anordnet et varmeisolerende sjikt som ikke er elektrisk ledende, samt strømtilførsler til beholderen og et sjikt på den indre overflate av beholderen av et kermaisk material som er elektrisk ledende og inert overfor elektrolytt.
På grunn' av de fysikalske og kjemiske påkjenninger som skyldes aluminium-elektrolysen og som innvirker på beholdermaterialet,
er beholderen i alminnelighet fremstillet av karbon. Beholderen kan fremstilles av en masse bestående av karbon med et binde-middel med påfølgende termisk behandling. Det foretrekkes imidlertid for dannelse av en beholder å sette sammen prefabrikerte kullblokker under lukking av skillefugene ned en karbonmasse og deretter foreta en termisk behandling. Jern-strømlederne, katodestengene, er herunder i en forutgående arbeidsprosess satt inn i renneformete uttagninger på en side av det forhånds-tilformede karbonlegeme og omstøpt med støpejern for å frembringe den elektriske kontakt, hvoretter de renneformede uttagninger tilstampes med karbonmasse, for fullstendig innleiring- av strømlederne.
Arbeidstemperaturen i en aluminiumelektrolysecelle ligger
mellom 950 og Q80°C. Beholderfyllingen som består av kryolitt og utskilt aluminium, vil følgelig på grunn av sitt høye varme-innhold utsette beholderen for ekstreme termiske påkjenninger,
som rent mekanisk begrenser beholderens levetid. Under
driften av cellen skjer en impregnering av beholdermaterialet med alkalifluorider som stammer fra kryolitt, og dette fører til en kjemisk innvirkning på beholdermaterialet som nedsetter levetiden for beholderen. Denne innvirkning fort- . setter helt inn til katodestengene, og resulterer til slutt i de fryktede "gjennomslag".
De unormale strøm- og spennings-verdier som skriver seg
fra disse belastninger, samt stigende jerninnhold i det elektrolytisk utskilte aluminium viser at beholderens leve-
tid nærmer seg slutten. For fornyelse av beholderen er det nødvendig å koble ut cellene og med store omkostninger anvende prefabrikerte blokker og innstamping av en fugelukkende karbonmasse samt innføring av katodestenger, som forklart i det foregående, med etterfølgende brenning av hele konstruksjonen.
For å oppnå en økonomisk celledrift blir veggene, særlig vegg-avsnittene mellom beholderbunnen og oversiden av katode-
stengene utført med betraktelig tykkelse for å oppnå en så lang beholderlevetid som mulig.....
En ubegrenset valgbar dimensjonering av beholdervegg-
tykkelsen hindres imidlertid av de øvrige omkostninger for. hver enhet fremstillet av aluminium, noe som med hensyn til beholdervegg-tykkelsen fremtvinger et kompromiss. Således må det ved så liten celle-grunnflate som mulig under iakttag-else av alle isolasjonsforanstaltninger tilstrebes et så stort beholderinnhold som mulig. Ved anvendelse av et godt isola-sjonsmaterial mellom beholder og ovnskappe kan dette bare oppnås ved en nedsatt beholderveggtykkelse. For øvrig opptrer det under elektrolysen merkbare utbyttetap, som kan tilbake-
føres til cellens indre motstand,, som sammensettes av en rekke av enkeltmotstander. En bestemt.indre cellemotstand er uom-gjengelig nødvendig for å holde elektrolysen i gang, men de rene tap som det må regnes med ved den nåværende stand av celleteknologien og tap som går ut over disse ligger i en størrelsesorden som rettferdiggjør alle anstrengelser for konstruksjon av celledeler med så' liten egenmotstand som
mulig. Den av kull bestående beholder gir på grunn av sin veggtykkelse en motstand som bidrar med en ikke liten del til denne tap-ytelse.
Dette forhold avhjelpes ved den foreliggende oppfinnelse
og det særegne ved katodekaret i henhold til oppfinnelsen består i kombinasjonen av de hver for seg kjente trekk a)
og b) og det nye trekk c):
a) at beholderen består av et material som tåler høy temperatur, b) at det keramiske material i det sjikt som er lagt på innsiden av beholderen består av borider, nitrider og
silicider av et metall i h. - 6. sidegruppe av det periodiske system, f.eks. Ti, Zr, Hf, Ta, Cr, Mo eller W, og
c) at det keramiske material i sjiktet i findispergert form i en helt eller delvis smeltet tilstand er lagt på
den indre overflate av materialet i beholderen ved i og for seg kjent påsprøyting, slik at det er oppnådd en intim . forbindelse med dette material.
Fordelaktig består beholderen av karbon. Laget som ikke løses i kryolitt og i det aluminium som er elektrolytisk utskilt fra kryolitten, bekytter den indre overflate av beholderen,
særlig beholdermaterialet mot en impregnering med alkalifluorider. Plasmasprøyting er kjent i seg selv, men ikke desto mindre vil det foreliggende valg av materialer for beholderen, henholdsvis sjiktet, samt den spesielle forbindelse mellom innsiden av beholderen og sjiktet ved hjelp av en i og for seg kjent påsprøyting, gi en beholder for elektrolytisk fremstilling av aluminium, som ved samme ytre dimensjoner for
kappen gir et elektrolyserom som er forstørret med tykkelsen av den vanlige karbonforing, og hvor dessuten reparasjoner som eventuelt måtte bli nødvendig, blir sterkt forenklet ved
at karbonforingen er bortfalt. Sammenlignet med tidligere kjente beholdere i elektrolyseceller, utmerker den foreliggende beholder seg særlig ved" sin enkle konstruksjon.
Den kjemiske belastning som det må tas hensyn til ved dimensjoneringen av beholderveggtykkelsen, blir også ned-
satt med hensyn til virkningene i så sterk grad at det blir mulig med mindre veggtykkelser for en sammenlignbar eller lengre levetid for beholderen ved samtidig forstørring av dens romfang og nedsettelse av dens indre motstand. Dette kan i forsterket grad oppnås ved at beholderen fremstilles av et høytemperatur-bestandig metall som f.eks. Cr-Ni-stål.
I en foretrukket utførelsesform for oppfinnelsen består beholderen av en blanding av karbon med titanborid, titankarbid eller silisiumkarbid eller av karbon med blandinger av titanborid, titankarbid og/eller silisiumkarbid. Når det ikke anvendes metalliske materialer for dannelse av beholderen, gjør denne utførelsesform for oppfinnelsen det også mulig å oppnå en ytterligere nedsettelse av beholderveggtykkelsen for beholdere som består av karbon.
Det keramiske material i sjiktet består foretrukket av
borider, karbider, nitrider eller silisider av metallene i den fjerde til sjette sidegruppe i det periodiske system for grunnstoffene, nemlig Ti, Zr, Hf, Ta, Cr^ Mo og W. Foretrukket er titanborid, zirkoniumborid eller silisiumkarbid, da disse forbindelser har den minste løselighet i smelter av aluminium og kryolitt.
Tykkelsen av sjiktet utgjør foretrukket minst 0,1 mm og foretrukket 0,5 - 1,0 mm. Sjikttykkelsen bestemmes av de elektriske egenskaper for de materialer som anvendes for dannelse av sjiktet, graden av de kjemiske og termiske innvirkninger på beholdermaterialet og hvilken restporøsitet som det påførte sjikt må ha for oppnåelse av oppfinnelsens formål. En sjikt-tykkelse på 0,5 - 1.0 mm har vist seg hensiktsmessig, da denne tykkelse sikrer en elektrisk motstand som man kan se bort fra og en tilstrekkelig statistisk porelukking for beskyttelse av beholdermaterialet. Under driften underkastes beholderen deformasjoner som utløses av varmen og sjiktet må tilpasses disse for å sikre at feil ikke skal oppstå. Ved en sjikt-tykkelse i det fordelaktige område dannes det et sjiktlag som ligger nær beholdermaterialet og som et slags puffer-
sjikt utligner forskjellige bevegelsesforhold for beholder og sjikt under innvirkning av varme.
Under driften undergår en aluminium-elektrolysecelle stadig gjentatte arbeidsoperasjoner. For anrikning av kryolitten med aluminiumoksyd må en skorpe som flyter på kryolitten gjennombrytes ved hjelp av mekaniske verktøy, for å overvinne en anodeeffekt må smeiten beveges ved hjelp av et røreverktøy, anodene må etterstilles for utligning av deres nedbrenning i retning mot katoden og periodisk må utskilt aluminium fjernes fra beholderen ved hjelp av et sugerør. Således kan feks.
ved etterstilling av anodene bruddstykker fra disse falle ned i beholderinnholdet. Videre foreligger den mulighet at det ved usakkyndig håndtering av sugerøret kan sugerørmunningen støte mot beholderbunnen. For beskyttelse av det sjikt som er påført på innsiden av beholderen mot mekaniske innvirkninger, kan fordelaktig et gitterverk som er uoppløselig i smeltet aluminium og kryolitt anordnes på bunnen av beholderen. Gitterverket kan fordelaktig bestå av rekker av teglaktige plater som er anordnet i avstand fra og parallelt med hverandre langs bunnen. Derved dannes langs bunnen fortløpende, kanalaktige renner hvori elektrolytisk utskilt aluminium opptas, slik at det sikres en strømovergang fra beholder til bad. • Gitterverket utgjøres fordelaktig av et keramiske material, foretrukket sinterkorund eller silisiumkarbid, da disse materialer er bestandige overfor smeltet aluminium og kryolitt.
En utførelsesform for et katodekar i henhold til oppfinnelsen skal beskrives nærmere ved hjelp av vedføyde tegning som viser et snitt gjennom en aluminium-elektrolysecelle.
Den katodisk koblete del av aluminium-elektrolysecellen består av en beholder generelt betegnet med 10, og en ovnskappe 11 som omgir beholderen 10, idet det mellom ovnskappen 11 og beholderen 10 for opprettholdelse av en ønsket varmebalanse i ■ beholderen er anordnet et isolerende sjikt 12. På bunnen 17 av beholderen 10 samler det se.g et sjikt 1*+ av elektrolytisk utskilt aluminium og over dette ligger den smeltete elektrolytt. På overflaten er den smeltete elektrolytt 15 stiv-net til en skorpe 18 som er dekket med et sjikt 16 av aluminiumoksyd som er bestemt for innføring i elektrolytten 15- For tilførsel av elektrisk energi rager anoder 13 gjennom aluminium-oksydet og skorpen ned i elektrolytten 15- ;Bæreflaten for ovnskappen 11 dannes av en bunnplate 20 som alt etter om ovnskappen består av metall eller betong kan være fremstilt av det samme material. Katodisk koblete strømtil-førselsledninger 21, som består av et jernmaterial, løper gjennom bunnplaten 20, isoleringen 12 og er anbragt på beholderen 10. Ved den i tegningen viste utførselsesform er den firkantet tildannete beholder 10 fremstilt av et varme- ;bestandig stål, som ved arbeidstemperaturen for aluminium-elektrolysecellen på maksimalt 1000°C fremdeles har en tilstrekkelig mekanisk styrke. Veggtykkelsen av beholderen 10 utgjør alt etter arten av det anvendte metalliske material minst 5 mm, og for forsterkning av stivheten i beholderen 10 er det på dens utside anordnet forsterkningsribber 22. ;Utsiden av beholderen 10 som står i kontakt med det porøse isolerende sjikt 12, kan f.eks. bestå av chamotte-sten og er foretrukket for å undertrykke glødeskalldannelse overtrukket med et beskyttelsessjikt 23. På innsiden bærer beholderen 10 sjiktet 2k som består av et elektrisk ledende keramisk material som er uoppløselig i forhold til beholderinnholdet, ;altså kryolitt og aluminium. Av det keramiske material kreves det snesielt at det ved arbeidstemperaturen for aluminium-elektrolysecellen på maksimalt 1000°C ennå fremviser en så ;mye som mulig upåvirket elektrisk ledningsevne og at det ;sikres bestandighet også i katodisk kobling overfor beholderinnholdet. For dette kommer materialer som karbider, ;nitrider, borider og silisider av grunnstoffene i den fjerde til sjette sidegruppe av det periodiske system for grunnstoffene, så vel som silisiumkarbid på tale, så vel som deres kombinasjoner i intim blanding som også i på hverandre følgende sjikt. Ved anvendelse av et metallisk beholdermaterial er det hensiktsmessig å tilslutte strømtilførslen 21 direkte til bunnen 17 av beholderen 10. Alt etter tendensen til gløde-skalldannelse for det metalliske beholdermaterial kan det på den ytre overflate av beholderen 10 anbragte beskyttelsessjikt 23 bestå av et ved hjelp av flammesprøyting påført aluminiumsjikt med et derpå anordnet lag av ildfast sement, av jern-aluminitt-kromaluminitt eller nikkelaluminitt. ;For beskyttelse mot mekanisk innvirkning på sjiktet 2k er bunnen 17 forsynt med et gitterverk 25 som består av et i smeltet aluminium uløselig material. Foretrukket dannes gitterverket ;25 av i avstand fra og parallelt med hverandre langs bunnen ;17 anordnete rekker av rfeeglaktige plater 26. Derved oppstår mellom rekkene av teglaktige plater 26 kanaler 27, hvis form og dimensjoner er valgt slik at en sugerørmunning, større-bruddstykker fra anodene 13 og også deler av verktøy for betjening av alumninium-elektrolysecellen ikke kan rekke ned på bunnen 17 og dermed ikke ned på sjiktet 2h og ødelegge eller beskadige sjiktet. For strømledningen er elektrolytisk utskilt aluminium beliggende i kanalene 27. Mellom hvert par bak hverandre anordnete plater sett i lengderetningen av rekkene er det for unngåelsen av varmespenninger mellom de enkelte plater 26 og beholderen 10 henhv. beholderbunnen 17 anordnet en dillatasjons-fuge. ;Som material for de teglaktige plater 26 kommer så vel elektrisk ledende som også ikke-ledende materialer på tale, ;som ved en temperatur for det utskilte aluminium, foretrukket med en sikkerhetsmargin oppover, er bestandige og inerte mot aluminium og har en større spesifikk vekt enn aluminium. Som materialer har særlig sinterkorund eller silisiumkarbid vist seg gunstig. ;Sjiktet 2h på den indre overflate av beholderen 10 kan hensiktsmessig dannes ved at det keramiske material i sjiktet påføres i findispers form med en energi som sikrer en vedirefting mellom materialet og den indre overflate av beholderen 10 og en fortetting av det dispergert påførte material. Sjiktet 2h kan følge-lig dannes ved at materialet under tvangsmessig vedhefting påføres på den indre overflate og deretter f.eks. fortettes ved en sinterprosess. ;For overtrekking av en beholder som er dannet av karbon eller ;et jernmaterial foretrekkes det å gjennomføre sjiktdannelsen under binding av materialet til overflaten som skal belegges under samtidig fortetting av sjiktmaterialet. Den nødvendige energi for dette leveres hensiktsmessig av en i en plasma-sprøyte-pistol fremstillbar ionisert gass-stråle som bærer sjikt-materialet eller materialet med seg i findispers form, og alt etter effektinnstilling av plasmageneratoren henhv. plasma-brenneren og avstemt etter det material som skal påføres, bringes materialet i sjiktet 2h til påføring i smeltet tilstand, mellom deigaktig og helt flytende tilstand. ;Alt etter arten av det material som skal påføres forstås det ;med høyt energiinnhold det energiinnhold i den ioniserte gass-stråle som er tilpasset dannelsen av sjiktet av et spesielt sjiktmaterial og som kan utgjøre opp til 10^ kcal/kg gass. For påføringen av et sjikt av titanborid innstilles energiinnholdet i den ioniserte gass-stråle tilpasset de teknologiske egenskaper av titanboridet og det sjikt 2h som skal fremstilles slik at energien er optimal for påføring og fortetning, men dog ikke er så stor at titanboridet, som må komme frem godt smeltet for påføring, fordamper før det har nådd den overflate av beholderen 10 som skal belegges. ;På grunn av konstruksjonen av utstyr som arbeider med plasma, er det ingen vanskeligheter med å påføre materialer for dannelse av sjiktet 2h som en blanding henhv. i blandet form. ;For unngåelse av oksyddannelser under avkjølingen av det i ;smeltet tilstand påførte material i sjiktet 2h arbeides fordelaktig i en beskyttelsesgass-atmosfære. I stedet for en fullstendig beskyttelsesgass-atmosfære kan den ioniserte gass-stråle omgis av en beskyttelseskappe av inert eller reduserende gass, som f.eks. hydrogen, karbonmonoksyd eller argon, hvorunder ved videregående bevegelse av plasmasprøyte-pistolen det på-førte material størkner uten dannelse av oksyder. Denne gass-klokke anvendes fordelaktig ved belegging av komplette beholdere, mens det ved belegging av enkelte karbonblokker også kan anvendes en beskyttende atmosfære som omgir blokken. ;"Sed" hjelp av en ionisert gass-stråle kan man ikke bare påføre sjiktet 2<*>+ på innsiden av beholderen 10, men også beskyttelsessjiktet 23 på den ytre overflate. Består f.eks. beskyttelsessjiktet 23 av et med den metalliske beholder forbundet og med ildfast sement dekket, flammesprøytet aluminiumsjikt, så kan sjiktet på grunn av den vide innstillingsmulighet for plasmageneratoren påføres med en ionisert gass-stråle. -
Det ble oppnådd beholdere av følgende art:
Beholderen 10 ble dannet av et stål med sammensetning etter
ASTM 3^7 (Mn2, Si.,, Cr17, N19-12, Nb1, C 0,1% og resten Fe). Beskyttelsessjiktet 23 besto av et flammepåsprøytet aluminium-
sjikt med tykkelse 0,4- mm som var dekket med ildfast sement.
Den indre overflate av beholderen 10 ble grundig sandblåst med
en korundsand med kornstørrelse 0,5 - 1,0 mm og umiddelbart deretter forsynt med sjiktet 2h. Sjiktet besto av ved hjelp av en ionisert gass-stråle påført titanborid og tykkelsen utgjorde 0,5 mm. Ved påføring av sjiktet 2k var energien for den ioniserte gass-stråle således innstilt at alle titanboridkorn smeltet og den indre overflate av beholderen 10 var bragt opp på en temperatur som tillot en binding av titanboridet til beholder materialet. Den med titanborid fylte ioniserte gass-stråle var omgitt av en beskyttelseskappe av inert eller reduserende gass som f.eks. hydrogen, karbonmonoksyd eller argon. Den samlede tykkelse av sjiktet 2h ble påført i en passering uten oksydinne-slutninger. Høyden, bredden og lengden av de teglaktige plater
utgjorde 10 x 125 x 250 mm. Som material for platene 26
ble det anvendt sinterkorund. Kanalene 27 hadde en bredde på 25 mm. Isoleringssjiktet 12 besto av chamotte-stener og ovnskappen 11 var dannet av stålplater som var sveiset til hverandre. En annen beholder 10 var dannet av et stål med sammensetningen 20 fir, 24 Ni og resten Fe, som er bestandig mot glødeskalldannelse opptil 1100°C. I dette tilfelle var det unødvendig med et ytre glødeskallhemmende beskyttelsessjikt 23. Etter sandblåsing ble det påført et 0,1 mm tykt Ni-Cr-B-Si-legeringssjikt med en sveisepåleggings-pistol. Dette sjikt tjeinte til forbedring av vedheftingen av sjiktet 24- til beholderveggene og til utligning av de termiske spenninger mellom beholderveggene og beskyttelsessjiktet 2h. Beskyttelsessjiktet 24- besto av titankarbid. Titankarbidet ble innført i en plasma-generator i pulverform med en kornstørrelse på 30-4-5 pm og ble bragt til påføring ved hjelp av den ioniserte gass-stråle. For forhindring av en utarming av titankarbidet med hensyn til karbon under påføringsprosessen må den med titankarbidpulver fylte del av den ioniserte gass-stråle og gass-beskyttelses-kappen besto av en gass som virker oppkullende, f.eks. hydro-karboner eller etyl-alkohol. Tykkelsen av sjiktet 24 utgjorde 0,4 mm. For øvrig var beholderen bygget opp som anført i det foregående.
En ytterligere beholder var dannet av et stål med sammensetning 21 Cr, 33 Ni (Al,'Ti, Si, Mn) ved 0,08$ C og resten Fe. Som utvendig beskyttelsessjikt 23 ble det påført et sjikt av jern-aluminitt-kromaluminitt som ble dannet ved påsprøyting av et
0,1 mm tykt aluminiumsjikt på utsiden med etterfølgende reaksjon
under temperaturinnvirkning.. Den sandblåste indre overflate av beholderen 10 ble ved belegging ved hjelp av en plasmabrenner forsynt med et 0,2 mm tykt NiAl-sjikt for diffusjonshemming og forbedring av vedheftingen. På dette grunnsjikt ble videre et kombinert sjikt av NbB2"TiB2 med sammensetningen.20 : 80 påført
ved plasmasprøyting.• På grunn av en viss løselighet overfor aluminium virker NbB2 slik.at det muliggjøres;en lukking av porene for frembringelse ay eri diffusjonsbarriere. - Resten av. cellen er
bygget opp som tidligere forklart.
- Videre'ble det bygget opp. en beholder av.et stål med sammen-.setningen 2k Cr, 20Ni, 0,06% C og resten Fe. Den indre overflate av beholderen 10 hvis veggtykkelse som allerede beskrevet .minst utgjorde 6,5 cm, ble forsynt med et diffusjonshemmende sjikt av NiAl. På dette sjikt ble det påført et 0,3 mm tykt
sjikt av ZrN. ved sprøyting av ZrN-pulver med en kornstørrelse på 30-4-5 ,um ved hjelp av en ionisert gass-stråle. Som gass ble det anvendt nitrogen, mens det som omgivende beskyttelsesgass ble anvendt NH^. Den øvrige celleoppbygging tilsvarte den som allerede er beskrevet.
Oppfinnelsen er ikke begrenset til anvendelse av metalliske beholdere, idet den også fordelaktig kan tilpasses aluminium-elektrolyseceller hvor beholderen er dannet av kull med eller uten innblanding av keramiske materialer. Strømtilførslene 21 er da innleiret i beholderveggen som ved de konvensjonelle celler.
Figuren viser en beholder 10 med en vannrett forløpende bunn 17'• En beholder 10 av denne type bestående av metall, kull eller en blanding av kull med keramiske bestanddeler er bare vist som et eksempel. Oppfinnelsen kan også fordelaktig anvendes ved aluminiumelektrolyse-celler hvor bunnen er anordnet på .skrå og med en sentral eller på en side av den skrått forløpende samle-renne for smeltet aluminium.
Oppfinnelsen avhjelper mangler ved de kjente elektrolyseceller.
Ved en metallbeholder forstørres elektrolyserommet, ved uforand-rete utvendige dimensjoner av ovnskappen, med omtrent tykkelsen av den tidligere vanlige kull-utforing. Videre ble reparasjons-arbeider forenklet ved sløyfing av kullutforingen.
Ved beholdere bestående av kull eller av kull med keramiske materialer ble det også oppnådd fordeler. Overtrekkingen tillater i forhold til de konvensjonelle veggtykkelser mindre slike under forstørring av cellerommet. Videre blir ved beholdere som består av kull med vanlig veggtykkelse, en deformasjon av beholderen, som tilskrives en gjensidig innvirkning mellom beholdermaterialet og bestanddeler av beholderinnholdet på hverandre, i sterk grad forsinket, hvilket betyr en betydelig forlengelse av levetiden for beholderen.

Claims (5)

1. Katodekar for elektrolytisk fremstilling av aluminium, med en kappe (11) og en indre beholder (10) som består av et elektrisk ledende material, idet det mellom beholderen og kappen er anordnet et varmeisolerende sjikt (12) som ikke er elektrisk ledende samt strømtilførsler (21) til beholderen og et sjikt (24) på den indre overflate av beholderen av et keramisk material som er elektrisk ledende og inert overfor-elektrolytt, karakterisert ved kombinasjonen av de hver for seg kjente trekk a) og b) og det nye trekk c): a) at beholderen (10) består av et material som tåler høy temperatur, b) at det keramiske material i det sjikt (24) som er lagt på innsiden av beholderen består av borider, nitrider og silicider av et metall i 4-. - 6. sidegruppe av det periodiske system, f.eks. Ti, Zr, Hf, Ta, Cr, Mo eller W, og c) at det keramiske material i sjiktet (24) i findispergert form i en helt eller delvis smeltet tilstand er lagt på den indre overflate av materialet i beholderen (10) ved i og for seg kjent påsprøyting, slik at det er oppnådd en intim forbindelse med dette material.
2. Katodekar som angitt i krav 1, karakterisert ved at beholderen (10) består av karbon.
3. Katodekar som angitt i krav 1 og 2, karakterisert ved at beholderen (10) består av en blanding av karbon og titanborid, titankarbid eller silisiumkarbid eller av karbon og blandinger av titanborid, titankarbid eller silisiumkarbid. h.
Katodekar som angitt i krav 1 og 2, karakterisert ved at beholderen (10) består av et metall som tåler høy temperatur, f.eks. Cr-Ni-stål.
5. Katodekar som angitt i krav 1, karakterisert ved at sjiktet ( 2h) av keramisk material har en tykkelse på minst 0,1 mm, og fortrinnsvis 0,5 til 1,0 mm.
NO1121/73A 1972-03-21 1973-03-20 Katodekar for elektrolytisk fremstilling av aluminium NO141692C (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH429572A CH576005A5 (no) 1972-03-21 1972-03-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO141692B true NO141692B (no) 1980-01-14
NO141692C NO141692C (no) 1980-04-23

Family

ID=4273427

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO1121/73A NO141692C (no) 1972-03-21 1973-03-20 Katodekar for elektrolytisk fremstilling av aluminium

Country Status (12)

Country Link
US (1) US3856650A (no)
JP (1) JPS577236B2 (no)
AT (1) AT335188B (no)
BR (1) BR7301954D0 (no)
CH (1) CH576005A5 (no)
DE (1) DE2312439C2 (no)
FR (1) FR2177009B1 (no)
IS (1) IS1023B6 (no)
IT (1) IT983600B (no)
NL (1) NL7303706A (no)
NO (1) NO141692C (no)
ZA (1) ZA731980B (no)

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4057480A (en) * 1973-05-25 1977-11-08 Swiss Aluminium Ltd. Inconsumable electrodes
US4297180A (en) * 1976-08-25 1981-10-27 Aluminum Company Of America Electrolytic production of metal
US4160715A (en) * 1978-06-28 1979-07-10 Aluminum Company Of America Electrolytic furnace lining
US4231853A (en) * 1979-04-27 1980-11-04 Ppg Industries, Inc. Cathodic current conducting elements for use in aluminum reduction cells
NZ194195A (en) * 1979-07-02 1982-03-30 United States Borax Chem Alumina reduction cell with floor coated with titanium diboride
CH643602A5 (de) * 1979-10-17 1984-06-15 Alusuisse Elektrolysewanne.
GB2069530B (en) * 1980-01-28 1984-05-16 Diamond Shamrock Corp Packed cathode bed for electrowinning metals from fused salts
US4333813A (en) * 1980-03-03 1982-06-08 Reynolds Metals Company Cathodes for alumina reduction cells
JPS5812352B2 (ja) * 1980-03-31 1983-03-08 宇部興産株式会社 有機化合物の電解還元用窒化チタン電極
US4308114A (en) * 1980-07-21 1981-12-29 Aluminum Company Of America Electrolytic production of aluminum using a composite cathode
US4396482A (en) * 1980-07-21 1983-08-02 Aluminum Company Of America Composite cathode
US4308115A (en) * 1980-08-15 1981-12-29 Aluminum Company Of America Method of producing aluminum using graphite cathode coated with refractory hard metal
US4544457A (en) * 1982-05-10 1985-10-01 Eltech Systems Corporation Dimensionally stable drained aluminum electrowinning cathode method and apparatus
DE3373115D1 (en) * 1982-05-28 1987-09-24 Alcan Int Ltd Improvements in electrolytic reduction cells for aluminium production
JPS5928775A (ja) * 1982-08-09 1984-02-15 Sanyo Electric Co Ltd ビデオ信号切換回路
US4600481A (en) * 1982-12-30 1986-07-15 Eltech Systems Corporation Aluminum production cell components
US4534835A (en) * 1982-12-30 1985-08-13 Corning Glass Works Electrolytic Al production with reaction sintered multiphase ceramic
US4514268A (en) * 1982-12-30 1985-04-30 Corning Glass Works Electrolytic Al production with reaction sintered cermet component
US4717692A (en) * 1984-04-27 1988-01-05 Aluminum Company Of America Composites comprising one or more interwoven matrix compositions each containing a refractory hard metal and method of forming same
US5667664A (en) * 1990-08-20 1997-09-16 Comalco Aluminum Limited Ledge-free aluminum smelting cell
US5310476A (en) * 1992-04-01 1994-05-10 Moltech Invent S.A. Application of refractory protective coatings, particularly on the surface of electrolytic cell components
US5651874A (en) * 1993-05-28 1997-07-29 Moltech Invent S.A. Method for production of aluminum utilizing protected carbon-containing components
US6001236A (en) * 1992-04-01 1999-12-14 Moltech Invent S.A. Application of refractory borides to protect carbon-containing components of aluminium production cells
AU677777B2 (en) * 1992-04-01 1997-05-08 Moltech Invent S.A. Prevention of oxidation of carbonaceous and other materials at high temperatures
US5486278A (en) * 1993-06-02 1996-01-23 Moltech Invent S.A. Treating prebaked carbon components for aluminum production, the treated components thereof, and the components use in an electrolytic cell
DE69532052T2 (de) * 1994-09-08 2004-08-19 Moltech Invent S.A. Mit versenkten Nuten drainierte horizontale Kathodenoberfläche für die Aluminium Elektrogewinnung
US5472578A (en) * 1994-09-16 1995-12-05 Moltech Invent S.A. Aluminium production cell and assembly
US5753163A (en) * 1995-08-28 1998-05-19 Moltech. Invent S.A. Production of bodies of refractory borides
US5753382A (en) * 1996-01-10 1998-05-19 Moltech Invent S.A. Carbon bodies resistant to deterioration by oxidizing gases
DE102010039638B4 (de) * 2010-08-23 2015-11-19 Sgl Carbon Se Kathode, Vorrichtung zur Aluminiumgewinnung und Verwendung der Kathode bei der Aluminiumgewinnung
DE102011079967A1 (de) * 2011-07-28 2013-01-31 Sgl Carbon Se Beschichtete Hochofensteine
AU2015315310B2 (en) * 2014-09-10 2020-10-22 Alcoa Usa Corp. Systems and methods of protecting electrolysis cell sidewalls
CA3055584A1 (en) * 2017-03-31 2018-10-04 Alcoa Usa Corp. Systems and methods of electrolytic production of aluminum

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3202600A (en) * 1951-05-04 1965-08-24 British Aluminium Co Ltd Current conducting element for aluminum reduction cells
US2971899A (en) * 1957-09-10 1961-02-14 Gen Motors Corp Method of electroplating aluminum
DE1251962B (de) * 1963-11-21 1967-10-12 The British Aluminium Company Limited, London Kathode fur eine Elektrolysezelle zur Herstellung von Aluminium und Verfahren zur Herstellung derselben
NL129768C (no) * 1965-01-06
US3434957A (en) * 1966-02-18 1969-03-25 Arthur F Johnson Aluminum reduction cell with aluminum and refractory layered bottom construction
CH441776A (de) * 1966-05-17 1967-08-15 Marincek Borut Verfahren zur Herstellung von Metallen durch Schmelzflusselektrolyse von Oxiden
OA02463A (fr) * 1966-07-06 1970-05-05 Montedison Spa Cuve cryolitique pour la production d'aluminium par électrolyse.
DE1608030A1 (de) * 1967-02-01 1970-10-29 Montedison Spa Auskleidung fuer Elektrolyse-,Umschmelz- und dergleichen OEfen,die geschmolzene Metalle Allein oder zusammen mit geschmolzenen Salzen enthalten
DE2100652A1 (de) * 1971-01-08 1972-07-20 Metallgesellschaft Ag Elektrode für die Chloralkalielektrolyse und Verfahren zu ihrer Herstellung

Also Published As

Publication number Publication date
CH576005A5 (no) 1976-05-31
BR7301954D0 (pt) 1974-07-11
IT983600B (it) 1974-11-11
IS1023B6 (is) 1979-12-14
AU5356873A (en) 1974-09-26
IS2146A7 (is) 1973-05-23
NO141692C (no) 1980-04-23
JPS577236B2 (no) 1982-02-09
AT335188B (de) 1977-02-25
ZA731980B (en) 1973-12-19
FR2177009B1 (no) 1978-03-03
NL7303706A (no) 1973-09-25
DE2312439A1 (de) 1973-10-04
US3856650A (en) 1974-12-24
JPS497111A (no) 1974-01-22
FR2177009A1 (no) 1973-11-02
DE2312439C2 (de) 1984-07-12
ATA200173A (de) 1976-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO141692B (no) Katodekar for elektrolytisk fremstilling av aluminium
US5527442A (en) Refractory protective coated electroylytic cell components
US5284562A (en) Non-consumable anode and lining for aluminum electrolytic reduction cell
US9551078B2 (en) Electrolytic cell for producing primary aluminum by using inert anode
JPS58501079A (ja) アルミニウムの電解製造
US6645568B1 (en) Process for producing titanium diboride coated substrates
US5227045A (en) Supersaturation coating of cathode substrate
CN109923243B (zh) 用于生产铝的阴极组件
AU2001241757B2 (en) Method of converting hall-heroult cells to inert anode
WO1989002486A1 (en) Cathode current collector for aluminum production cells
JP6614371B1 (ja) サーメットTiCチップのハイクロム鋳鉄鋳ぐるみ方法及びこの方法を利用したベルレス原料装入装置のプレートライナーの製造方法。
NZ231659A (en) Method of coating a raised cathode surface in a reduction cell for producing aluminium
NO134706B (no)
WO2016171580A1 (ru) Электрод алюминиевого электролизера (варианты)
McMinn A review of RHM cathode development
EP1392891B1 (en) Aluminium electrowinning cells having a drained cathode bottom and an aluminium collection reservoir
US20030057102A1 (en) Temperature control for low temperature reduction cell
US6616826B1 (en) Electrolysis apparatus and methods using urania in electrodes, and methods of producing reduced substances from oxidized substances
NO803793L (no) Anode for smelteelektrolysecelle.
JP2018075629A (ja) サーメットTiCチップのハイクロム鋳鉄鋳ぐるみ方法
JP2014083577A (ja) サーメットの鋳ぐるみ方法
JPH05247679A (ja) アルミニウム溶融塩電解用電極及び電解方法
Clelland et al. A Study of Some Aspects of the Influence of Cell Operation on Cathode Life
RU2164555C2 (ru) Способ защиты угольной футеровки алюминиевого электролизера
Schilling et al. Stable attachment of TiB/sub 2/-based cathodes for the aluminium industry: Review and recommendation