DE1160645B

DE1160645B - Multi-cell furnace for fused-salt electrolysis and a process for producing aluminum in such a furnace

Info

Publication number: DE1160645B
Application number: DEM30696A
Authority: DE
Inventors: Giuseppe De Varda
Original assignee: Montedison SpA
Current assignee: Montedison SpA
Priority date: 1956-07-12
Filing date: 1956-06-04
Publication date: 1964-01-02
Also published as: GB846305A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND Internat. Kl.: C22dFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY Internat. Class: C22d

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Deutsche KL: 40 c-3/12 German KL: 40 c -3/12

Nummer: 1 160 645Number: 1 160 645

Aktenzeichen: M 30696 VI a / 40 cFile number: M 30696 VI a / 40 c

Anmeldetag: 4. Juni 1956Filing date: June 4, 1956

Auslegetag: 2. Januar 1964Opened on: January 2, 1964

Die Erfindung bezieht sich auf einen mehrzelligen Ofen für die Schmelzflußelektrolyse von Metallverbindungen, deren Dichie größer ist als die Dichte des Elektrolyten, insbesondere für die Herstellung von Aluminium aus Aluminiumoxyd sowie auf ein Verfahren zur Herstellung von Aluminium unter Benutzung eines solchen Ofens.The invention relates to a multi-cell furnace for the melt-flow electrolysis of metal compounds, the density of which is greater than the density of the electrolyte, especially for production of aluminum from aluminum oxide as well as a process for the production of aluminum using of such an oven.

Die Erfindung ermöglicht eine Verminderung der Arbeit, der Anlagekosten und der laufenden Kosten, insbesondere des Energieverbrauchs der Einheit sowie auch der Unannehmlichkeiten des Betriebes und eine Erhöhung des Durchsatzes.The invention enables a reduction in labor, plant costs and running costs, in particular the energy consumption of the unit as well as the inconvenience of the operation and an increase in throughput.

Die Erfindung gestattet ferner die Behandlung von weniger reinen und billigeren Tonerdesorten als der gebräuchlichen Bayer-Tonerde und ermöglicht die Erzeugung eines Aluminiums höherer Reinheit.The invention also permits the treatment of less pure and cheaper types of alumina than that common Bayer alumina and enables the production of an aluminum of higher purity.

Die Erfindung schafft ferner die Möglichkeit, von dem Betrieb mit einer Anzahl Zellen in offener Serie auf den Betrieb in geschlossenem, mehrzelligem Kreislauf überzugehen und umgekehrt. Sie bringt ferner die Möglichkeit, einen Hauptumlauf von Zelle zu Zelle zu erzeugen, welcher sich mit den inneren Umläufen der einzelnen Zellen in Übereinstimmung befindet, welche ebenfalls geschlossene Kreisläufe (sekundärer Umlauf) darstellen, ohne daß Gegenströmungen entstehen oder die anodischen Gasblasen über längere Wegstücke mitgerissen werden, wie es geschieht, wenn eine Anzahl von Öfen der gebräuchlichen Art mit horizontalen Elektrodenoberflächen zusammengeschlossen werden zur Erzeugung eines (Haupt-) Umlaufes des geschmolzenen Salzbades durch dieselben.The invention also provides the possibility of operating with a number of cells in open series to switch to operation in a closed, multicellular cycle and vice versa. she brings furthermore the possibility of creating a main circulation from cell to cell, which coincides with the inner Circulations of the individual cells are in agreement, which are also closed cycles (secondary circulation) without creating countercurrents or the anodic gas bubbles be carried away over long stretches of road, as happens when a number of ovens are in use Kind with horizontal electrode surfaces are connected to the generation a (main) circulation of the molten salt bath through them.

Weiter sollen durch die Erfindung Temperaturänderungen in den einzelnen Zellen auf ein Minimum beschränkt oder ganz unterdrückt und auch die Wärmedispersion eingeschränkt werden, und zwar in einem wesentlich stärkerem Maß, als dies mit den bekannten Öfen möglich ist, insbesondere dann, wenn mit normal geschlossenen Öfen und selbständiger Beschickung (d. h. unabhängig vom normalen Betrieb der einzelnen Elektrolysezellen) von Tonerde und in gewissen Fällen auch Entnahme des erzeugten Metalls gearbeitet wird, so daß bei der Beschickung und eventuell auch beim Abstich der öfen nicht geöffnet werden muß und ohne Krustenbildung und Anodeneffekte betrieben werden kann.Furthermore, temperature changes in the individual cells should be kept to a minimum by the invention limited or completely suppressed and also the heat dispersion restricted, namely in to a much greater extent than is possible with the known ovens, especially then, if with normally closed ovens and independent loading (i.e. independent of the normal Operation of the individual electrolysis cells) of alumina and, in certain cases, removal of the generated Metal is worked, so that the furnace is not opened when loading and possibly also when tapping must be and can be operated without crust formation and anode effects.

Diese Vorteile sowie auch weitere werden auf Grund der Erfindung erreicht. Gegenstand derselben ist ein Verfahren zur Herstellung von Aluminium durch Elektrolyse von Tonerde, welche in einem Bad von geschmolzenen Salzen gelöst ist, in einem mehrzelligen Ofen, dessen einzelne Elektrolysezellen ge-These advantages as well as others are achieved on the basis of the invention. Subject of the same is a process for the production of aluminum by electrolysis of alumina, which is in a bath is dissolved from molten salts, in a multi-cell furnace, the individual electrolysis cells

Mehrzellenofen zur Schmelzflußelektrolyse und
Verfahren zur Herstellung von Aluminium in
einem solchen OfenMulti-cell furnace for melt electrolysis and
Process for the production of aluminum in
such an oven

Anmelder:Applicant:

Montecatini Soc.Gen.per l'Industria MinerariaMontecatini Soc.Gen.per l'Industria Mineraria

e Chimica,e Chimica,

Giuseppe de Varda, Mailand (Italien)Giuseppe de Varda, Milan (Italy)

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. Dipl.-Chem. Dr. phil. Dr. techn.
J. Reitstötter, Patentanwalt, München 15,
Haydnstr. 5Dipl.-Ing. Dipl.-Chem. Dr. phil. Dr. techn.
J. Reitstötter, patent attorney, Munich 15,
Haydnstrasse 5

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Giuseppe de Varda, Mailand (Italien)Giuseppe de Varda, Milan (Italy)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Italien vom 8. Juni 1955 (Nr. 536 690)Italy of June 8, 1955 (no.536 690)

neigte, stationäre, anodisch sich verzehrende, bipolare Zwischenelektroden aus Kohle (einschließlich Graphit) besitzen, wobei wesentlich ist, daß das Bad in Umlauf versetzt wird durch Niveau-Unterschiede im Ofen während der Elektrolyse, daß ein elektrolytischer Strom durch die in Serien angeordneten Zellen geschickt wird — vorzugsweise in Gegenrichtung zum Umlaufsinn des Bades — und daß das Beschicken mit Tonerde an einem oder mehreren Punkten des Kreislaufes erfolgt, während die Entnahme des Aluminiums aus jeder einzelnen Zelle erfolgt.inclined, stationary, anodic consuming, bipolar intermediate electrodes made of carbon (including graphite) own, it is essential that the bath is set in circulation by level differences in Furnace during electrolysis that an electrolytic current flows through the series Cells is sent - preferably in the opposite direction to the direction of rotation of the bath - and that the loading with clay at one or more points in the cycle while the extraction is in progress of the aluminum from each individual cell.

In der Beschreibung wird der Ausdruck »Ofen« gebraucht für eine bauliche Einheit, wie sie durch die mit feuerfesten Steinen ausgekleidete Blechumhüllung nach außen abgegrenzt ist.In the description, the term "furnace" is used for a structural unit as defined by the sheet metal cladding lined with refractory bricks is delimited to the outside.

Als »Zelle« wird eine nicht notwendigerweise bauliche Einheit verstanden, die durch eine Anode, eine Kathode und einen den Zwischenraum zwischen den Elektroden füllenden Elektrolyten und eine Metallsammelkammer gegeben ist.A "cell" is understood to be a not necessarily structural unit that is formed by an anode, a Cathode and an electrolyte filling the space between the electrodes and a metal collecting chamber given is.

Unter »Gruppen« von Zellen werden Anordnungen verstanden, die einerseits jeweils mehrere Einzelzellen umfassen und deren mehrere andererseits in einem einzigen Ofen enthalten sind.“Groups” of cells are understood to mean arrangements that each have several individual cells and several of which are otherwise contained in a single furnace.

Zur Durchführung dieses Verfahrens dient ein Ofen mit Elektrolysezellen, welche gebildet werden durch stationäre, vorzugsweise geneigte ElektrodenA furnace with electrolytic cells, which are formed, is used to carry out this process by stationary, preferably inclined electrodes

309 777/319309 777/319

mit Anoden, deren sich verbrauchende Oberflächen erneuert werden können, wobei die Zellen in Gruppen angeordnet sind mit bipolaren Zwischenelektroden und mit Endelektroden, von denen mindestens zwei mit stromführenden Metallnippeln versehen sind, und mit abgeteilten Kammern, mit je einer unter jeder Elektrolyseöffnung zum Sammeln des metallischen Aluminiums. Der Ofen ist erfindungsgemäß so gestaltet, daß die genannten Zellen mit einzeln abnehmbaren, wärmeisolierenden Decken versehen und untereinander verbunden sind durch Leitungen in solcher Höhe, daß der Durchgang der Badflüssigkeit von einer Zelle zur anderen gewährleistet ist, und daß mindestens zwei Gruppen von Zellen miteinander in Serie verbunden sind durch Zwischenverbindungen und Zirkulationsvorrichtungen für die Schmelze zwischen den Zwischenelektrodenöffnungen und durch Umwälz- und Hebevorrichtungen zur Erzielung eines Flüssigkeitskreislaufs sowie auch elektrisch durch die entsprechenden Endnippel zur Erzielung eines elektrischen Kreislaufs, wobei die genannten Zellen in Form einer geschlossenen »Perlenschnur« angeordnet sind, mit zwei verlängerten Ästen an einander gegenüberliegenden Seiten einer Längswand. Diese Wand aus schwer schmelzbarem und elektrisch isolierendem Material kann beliebig geformt sein, z. B. gerade, gebogen oder S-förmig.with anodes, whose surfaces can be renewed, the cells are arranged in groups with bipolar intermediate electrodes and with end electrodes, at least two of which are provided with current-carrying metal nipples, and with divided chambers, with one under each electrolysis opening for collecting the metallic Aluminum. The furnace is designed according to the invention in such a way that the said cells are provided with individually removable, heat-insulating covers and are connected to one another by lines at such a height that the passage of the bath liquid from one cell to the other is ensured, and that at least two groups of cells are connected to one another Series are connected by interconnections and circulation devices for the melt between the interelectrode openings and by circulating and lifting devices to achieve a fluid circuit as well as electrically through the corresponding end nipples to achieve an electrical circuit, the cells mentioned being arranged in the form of a closed »string of pearls«, with two elongated branches on opposite sides of a longitudinal wall. This wall made of difficult to melt and electrically insulating material can be of any shape, e.g. B. straight, curved or S-shaped.

Unter der Bezeichnung »Perlenschnur« und »zusammengelegte geschlossene Perlenschnur«, wie sie hier für eine Anordnung von elektrolytischen Zellen verwendet wird, sind mindestens zwei Gruppen von Zellen zu verstehen (eventuell unter Einschluß von Speisungsstellen und Endkammern), welche untereinander, wie beschrieben, verbunden sind, im wesentlichen in kettenförmiger Anordnung wie bei den Perlen einer Halskette und in welchen die Mittel zur Erzielung eines elektrischen Stromflusses und eines Umlaufs der Schmelze einen doppelten Strang bilden. Mit »zusammengelegt« wird die Anordnung von zwei Ästen oder Gruppen, die sich vom »Verschluß« bis zur »Bucht« erstrecken, in Gegenüberstellung auf gegenüberliegenden Seiten der eine gemeinsame Seitenwand der Zellen in den beiden Ästen bildende Längswand bezeichnet. Am »Bucht«-Ende der zwei Gruppen weisen die verbundenen Zellen, wie auch je zwei aneinandergrenzende Zellen in den Gruppen, eine einheitliche Niveaudifferenz auf, und am anderen Ende der »Perlenschnur«, welche dem »Verschluß« entspricht, sind die Hebemittel angeordnet zum Heben der Badflüssigkeit über die gesamte Niveaudifferenz der Zell-»Perlenschnur« zur Erzielung des Umlaufs der Badflüssigkeit durch die »Perlenschnur« unter dem Einfluß der Schwerkraft.Under the designation "string of pearls" and "merged closed string of pearls," like them Used here for an array of electrolytic cells are at least two groups of To understand cells (possibly including supply points and end chambers), which among each other, as described, are connected, essentially in a chain-like arrangement as in the case of the pearls a necklace and in which the means for achieving an electrical current flow and a Circulation of the melt form a double strand. With "merged" the arrangement of two Branches or groups that extend from the "lock" to the "bay" are juxtaposed opposite sides of the forming a common side wall of the cells in the two branches Labeled longitudinal wall. At the "bay" end of the two groups, the connected cells point, as well as each two adjacent cells in the groups, a uniform level difference on, and on the other The lifting means are arranged at the end of the "string of pearls", which corresponds to the "lock" Raising the bath liquid over the entire level difference of the cell "string of pearls" to achieve the Circulation of the bath liquid through the "string of pearls" under the influence of gravity.

Es können im gleichen Ofen, d. h. innerhalb einer Wanne aus mit isolierendem und hitzebeständigem Material ausgekleideten Metallblech zwei oder mehr Zell-»Perlenschnüre« untergebracht sein, welche vorzugsweise zueinander elektrisch parallel geschaltet und so angeordnet sind, daß die »Verschlüsse« einander benachbart und durch eine Querwand aus gleichem Material und mit gleicher Funktion wie bei den Längszwischenwänden getrennt sind.It can be in the same furnace, i. H. inside a tub made of insulating and heat-resistant Material lined sheet metal two or more cell "pearl cords" can be accommodated, which are preferably are electrically connected in parallel to each other and arranged in such a way that the "locks" are connected to each other adjacent and by a transverse wall made of the same material and with the same function as the Longitudinal partitions are separated.

In einem Ofen mit geschlossenem Kreislauf, wie er beschrieben wurde, können die Zellen abgedeckt sein mit einer Abdeckung aus abnehmbaren Platten aus wärmeisolierendem, hitzebeständigem, vorzugsweise porösem und leichtem Material, welches die Elektrolysegase durchtreten läßt und/oder erforderlichenfalls mit Löchern versehen ist zur Erleichterung des Durchtritts solcher Gase. Der Ofen kann ferner einen abnehmbaren äußeren Deckel aus hitzebeständigem und wärmeisolierendem Material besitzen. The cells can be covered in a closed loop oven as described be with a cover made of removable panels of heat-insulating, heat-resistant, preferably porous and light material which allows the electrolysis gases to pass through and / or if necessary is provided with holes to facilitate the passage of such gases. The oven can also have a removable outer cover made of heat-resistant and heat-insulating material.

Das Abdecken der Platten und des äußeren Deckels über oder in der Nähe einer Zelle, in welcher die Anodenoberfläche erneuert werden muß, führt zu einem Wärmeverlust und zu lokaler Erhöhung derCovering the plates and the outer lid over or near a cell in which the Anode surface has to be renewed, leads to a loss of heat and to a local increase in

ίο Viskosität oder zur Erstarrung des flüssigen Bades, wobei die Zirkulation zu und von der Zelle während der Emeuerungsarbeit gestoppt wird. Durch das nachherige Wiedereinsetzen der Platten und des äußeren Deckels erfolgt ein Wiederanstieg der Temperatur. wobei das Bad wieder verflüssigt oder seine Viskosität erniedrigt wird und so die Badflüssigkeit durch die Erneuerung der Anoden in der Zelle automatisch wieder zu zirkulieren beginnt.ίο viscosity or solidification of the liquid bath, the circulation to and from the cell being stopped during the renewal work. By the Subsequent reinsertion of the plates and the outer lid causes the temperature to rise again. whereby the bath is liquefied again or its viscosity is lowered and so is the bath liquid automatically begins to circulate again through the renewal of the anodes in the cell.

Es können ferner Mittel vorhanden sein zur individuellen Regulierung oder Unterbrechung des Flüssigkeitsstromes in den Leitungen zwischen benachbarten Zellen, die in massiven Blöcken über den Elektroden gelagert sind, wobei diese Mittel vorzugsweise aus Stöpseln bestehen, welche in Löcher dieser Blöcke gesteckt werden können zur Unterbrechung der Leitungen, wobei die Stöpsel in verschiedenen Höhen fixiert werden können, was von oben her erfolgen kann, vorzugsweise von einer Stelle über den abnehmbaren Platten aus.There may also be means for individually regulating or interrupting the flow of liquid in the lines between neighboring cells that are in massive blocks across the Electrodes are stored, these means preferably consist of stoppers, which in holes of this Blocks can be plugged in to interrupt the lines, with the plugs in different Heights can be fixed, which can be done from above, preferably from one point above the removable panels.

Der Flüssigkeitsumlauf durch Niveauunterschiede bedingt eine erste Zelle mit höchstem Niveau und eine letzte Zelle mit niedrigstem Niveau. Zwischen diesen sieht die Erfindung Mittel vor zum Heben des Bades, welche vorzugsweise in Verbindung mit einem Paar geschlossener Endkammern im Ofeninnern angeordnet sind und in welchen das Bad vom Minimalniveau der letzten Zelle auf das maximale Niveau der ersten Zelle gehoben wird, vorzugsweise am »Verschluß«-Ende der bzw. jeder Zell-»Perlenschnur«.The liquid circulation due to level differences requires a first cell with the highest level and one last cell with the lowest level. Between these, the invention provides means for lifting the Bath, which is preferably arranged in connection with a pair of closed end chambers in the furnace interior are and in which the bath from the minimum level of the last cell to the maximum level of the first cell is lifted, preferably at the "lock" end of the or each cell "string of pearls".

Ein wichtiges Merkmal des erfindungsgemäßen Ofens besteht darin, daß die Endkammern und die Kanäle, welche die Äste der »Perlenschnur« zur Aufrechterhaltung einer Badzirkulation verbinden, nur in Innenwänden des Elektrolyseofens angeordnet sind und daß auch die Entnahmetaschen, von denen jede mit einer der Sammelkammern in Verbindung steht, in gleicher Weise angeordnet sind, nämlich in der Längswand zwischen den beiden Ästen der gestreckten Zellen-»Perlenschnur~.An important feature of the furnace according to the invention is that the end chambers and the Channels that connect the branches of the »pearl string« to maintain bath circulation, only in Inner walls of the electrolytic furnace are arranged and that also the removal pockets, each of which is in communication with one of the collecting chambers, are arranged in the same way, namely in the Longitudinal wall between the two branches of the stretched cell "string of pearls".

Gemäß der Erfindung ist es auch vorteilhaft, einen beständigen elektrischen Kontakt zwischen der Kathode und dem Metall der zugehörigen unteren Kammer für das Metall aufrechtzuerhalten. Hierfür wird zweckmäßigerweise die Kohlenkathode mit einem oder mehreren Kohlestreifen versehen, welche bis auf den Boden der betreffenden unteren Kammer reichen, so daß eine feste elektrische Verbindung zwischen Kathodenoberfläche und dem Aluminium, welches entlang dieser Oberfläche abgeflossen ist und sich am Boden der unteren Kammer angesammelt hat. gewährleistet ist.According to the invention it is also advantageous to have a constant electrical contact between the cathode and maintain the metal of the associated lower chamber for the metal. For this is expediently provided the carbon cathode with one or more carbon strips, which up to reach the bottom of the lower chamber in question, so that a solid electrical connection between Cathode surface and the aluminum that has flowed off along this surface and is on the The bottom of the lower chamber has accumulated. is guaranteed.

Die im Verlauf der Elektrolyse verbrauchte Tonerde wird zweckmäßigerweise an einer oder mehreren Beschickungsstellen des inneren Kreislaufes ergänzt, vorzugsweise außerhalb der Zellen oder Elektrolyseöffnungen. An diesen Beschickungsstellen wird die Tonerde beispielsweise mittels einer Zumessungsvorrichtung von oben kontinuierlich auf die darunter be-The alumina consumed in the course of the electrolysis is expediently replenished at one or more charging points of the internal circuit, preferably outside the cells or electrolysis openings. At these loading points, the alumina is continuously fed from above, for example by means of a metering device, onto the

findliche Oberfläche des Bades aufgebracht, welches dadurch kontinuierlich erneuert wird, wobei sich das Bad zweckmäßigerweise in Zirkulation befindet und mit Hilfe einer heißen und gut isolierten Kammer bei einer höheren als der »kritischen Temperatur« gehalten wird. Unter der Bezeichnung »kritische Temperatur« soll die Temperatur verstanden werden, bei welcher ein bestimmtes Bad von geschmolzenen Salzen so viskos wird, daß der Umlauf im erfindungsgemäßen Ofen geklemmt wird. Natürlich liegt diese »kritische Temperatur« immer höher als die Erstarrungstemperatur des betreffenden Bades.sensitive surface of the bath, which is thereby continuously renewed, whereby the Bath is conveniently in circulation and with the help of a hot and well-insulated chamber a higher than the "critical temperature" is maintained. Under the designation "critical temperature" the temperature is to be understood at which a given bath of molten salts becomes so viscous that the circulation is clamped in the furnace according to the invention. Of course this lies "Critical temperature" always higher than the solidification temperature of the bath concerned.

Es ist bekannt, daß es nicht möglich ist, in den gebräuchlichen Öfen eine Erstarrung der Badoberfläche zu vermeiden (Krustenbildung an der Badoberfläche), weshalb bei den gebräuchlichen öfen das Durchstoßen dieser Kruste für die Einführung von Tonerde in die Bäder unerläßlich ist.It is known that it is not possible to solidify the bath surface in conventional ovens to avoid (crust formation on the bath surface), which is why with the common ovens the piercing of this crust is essential for the introduction of clay into the baths.

Das in den einzelnen Zellen erzeugte Aluminium wird den Entnahmetaschen entnommen, welche in der Ofenwand in der Mitte zwischen den beiden Ästen des Kreislaufes angeordnet sein können, wenn diese Wand eine erhöhte und praktisch gleichmäßige Temperatur angenommen hat. Es war bisher nicht bekannt, die Entnahmetaschen in heißen Innenwänden anzuordnen, welche keinen oder beinahe keinen Temperaturgradienten und stabile gleichmäßige Temperaturen aufweisen, die höher sind als die kritischen Temperaturen von Bad und Metall. Andererseits ist der Gedanke nicht neu, Entnahmetaschen für das Aluminium vorzusehen, welche auf dem Prinzip der kommunizierenden Gefäße beruhen und in äußeren Wänden von üblichen öfen für die Aluminiumelektrolyse mit horizontalen Badschichten angeordnet sind. Es war indessen nie möglich, derartige Taschen praktisch auszuführen, welche bei den üblichen Öfen nur in die äußeren Ofenwände eingebaut werden konnten und dabei durch den vorhandenen mehr oder weniger steilen Temperaturgradienten nachteilig beeinflußt wurden, entsprechend der Wärmeleitfähigkeit des für die Herstellung der genannten äußeren Wände verwendeten Materials und der betreffenden Dicken. Auch bei besserer Isolierung haben die konstruktiven Erfordernisse bei den bisher gebräuchlichen Öfen in der Praxis nie einen Betrieb derartig äußerer Entnahmetaschen mit relativer Stetigkeit und Ruhe erlaubt; vielmehr neigten diese stets zu Verstopfungen, z. B. durch lokale Erstarrung des Bades oder des Metalls. Diese Nachteile vermehrten sich in den gebräuchlichen öfen mit horizontalen Badschichten infolge der unvermeidlichen funktionellen Unregelmäßigkeiten des Kathodenbodens. Schließlich wurden bei gebräuchlichen öfen für die Elektrolyse von Aluminium aus einleuchtenden Gründen keine inneren Trennwände aus inertem hitzebeständigem Material vorgeschlagen.The aluminum produced in the individual cells is taken from the removal pockets, which are in the furnace wall can be arranged in the middle between the two branches of the circuit, if this wall has assumed an elevated and practically uniform temperature. It wasn't before known to arrange the removal pockets in hot inner walls, which no or almost have no temperature gradient and stable uniform temperatures higher than the critical temperatures of the bath and metal. On the other hand, the idea is not new, removal pockets to be provided for the aluminum, which are based on the principle of communicating vessels and in the outer walls of conventional furnaces for aluminum electrolysis with horizontal bath layers are arranged. However, it was never possible to carry out such pockets in practice, which at The usual ovens could only be built into the outer oven walls and thereby through the existing ones more or less steep temperature gradients were adversely affected, accordingly the thermal conductivity of the material used to make said outer walls and the relevant thicknesses. Even with better insulation, the design requirements have Previously common ovens in practice never operate such external removal pockets with relative Steadiness and calm allowed; rather, they always tended to become clogged, e.g. B. by local solidification of the bath or the metal. These disadvantages increased in the common ovens with horizontal Bath layers as a result of the inevitable functional irregularities of the cathode bottom. After all, conventional furnaces for the electrolysis of aluminum became evident For reasons, no internal partitions made of inert heat-resistant material are proposed.

Die Erfindung bringt nicht nur einen beträchtlichen technischen Fortschritt gegenüber den gegenwärtig angewendeten Verfahren und Ofentypen (mit horizontal gegenüberliegendenElektrodenoberflächen), sondern auch gegenüber den bekannten Vorschlägen zum Verbinden einer gewissen Anzahl von Elektrölyseöfen für Schmelzelektrolyse zu Flüssigkeitsserien, in einer Weise, daß das Bad in geschlossenem Kreislauf durch eine bestimmte Anzahl von öfen mit herkömmlichen Konstruktionsmerkmalen geführt wird. Hiernach soll ein tonerdereiches Bad einem ersten Ofen einer Serie zugeführt und das den letzten Ofen der Serie verlassende Bad mit niedrigem Al₂O₃-Gehalt auf seinen ursprünglichen Gehalt vor der Wiedereinführung in den ersten Ofen der Serie gebracht werden. Zu diesem Zweck soll die in billigem Bauxiterz enthaltene Tonerde löslich gemacht, und es sollen durch geeignete nachfolgende Behandlung die Verunreinigungen und Schlacken aus dem so mit Al₂O₈ angereicherten Bad entfernt werden. Eine großtechnische Verwirklichung dieses Vorschlages würde indessen das Inkaufnehmen von Nachteilen und die Überwindung von praktisch unüberwindlichen Hindernissen nötig machen und hauptsächlich auf der Notwendigkeit beruhen, das chemisch sehr aktive fluorhaltige Bad an jedem Punkt des Kreislaufes und damit auch in den Verbindungsabschnitten außerhalb der Öfen auf Temperaturen im Bereich von 950 bis 1000° C zu halten. Andernfalls ist die Zirkulation durch zu hohe Viskosität behindert, und ein Erstarren des Bades (850 bis 900° C) kann dies völlig lahmlegen. Es dürfte genügen, die folgenden schwierigen Punkte zu erwähnen: Die Länge des Kreislaufes, den das Bad durchlaufen muß, muß sehr hoch sein (jeder einzelne Ofen ist mehrere Meter lang, die hitzeübertragenden Oberflächen werden sehr groß und das Flüssigkeitsniveau, welches nötig ist, um im Bad einer Zirkulation vom ersten bis zum letzten Ofen der Serie aufrechtzuerhalten; die Arbeiten zum Inbetriebsetzen und Drosseln des Flüssigkeitslaufes wie auch diejenigen zum Einstellen der zu überführenden Badmenge sind äußerst schwierig; die vielen äußeren Wegstücke, die beim Intriebnehmen über die sogenannte kritische Temperatur gebracht und während der Elektrolyse und während Betriebsunterbrechungen bei dieser Temperatur gehalten werden müssen; der Umstand, daß die innere (sekundäre) Zirkulation in den einzelnen herkömmlichen öfen durch die einheitlich gerichtete (Haupt-) Strömung von einem Ofen zum andern in irrationaler Weise geändert wird, wie auch derjenige, daß das Einstellen des Elektrodenabstandes zwischen der Kohlenanode und der Metallkathode und das Entnehmen von Metall aus den einzelnen öfen des Kreislaufes zu heiklen Arbeiten werden, auch im Hinblick auf die Erfordernisse des durch die einzelenen Öfen des Kreislaufes fließenden Bades (z. B. die Konstanz der Temperatur und der Durchflußmenge) und die hohen Durchflußvolumina und -mengen des Bades im Kreislauf in bezug auf die Aluminium-Tagesproduktion pro Einheit.The invention brings not only a considerable technical advance over the methods and furnace types currently in use (with horizontally opposing electrode surfaces), but also over the known proposals for connecting a certain number of electrolysis furnaces for molten electrolysis to liquid series, in such a way that the bath is in a closed circuit is passed through a certain number of ovens with conventional design features. According to this, an alumina-rich bath is to be fed to a first furnace in a series and the bath with a low Al ₂ O ₃ content leaving the last furnace in the series is to be brought to its original content before being reintroduced into the first furnace in the series. For this purpose, the alumina contained in cheap bauxite ore is to be made soluble, and the impurities and slag are to be removed from the bath _{thus enriched with Al 2} O _{8 by suitable subsequent treatment.} A large-scale implementation of this proposal would mean accepting disadvantages and overcoming practically insurmountable obstacles, and would mainly be based on the need to keep the chemically very active fluorine-containing bath at every point of the circuit and thus also in the connecting sections outside the furnace to temperatures in Maintain range from 950 to 1000 ° C. Otherwise the circulation is hindered by too high a viscosity, and solidification of the bath (850 to 900 ° C) can paralyze this completely. Suffice it to mention the following difficult points: The length of the circuit that the bath has to go through must be very long (each individual furnace is several meters long, the heat-transferring surfaces become very large and the level of liquid that is necessary to Maintaining a circulation in the bath from the first to the last furnace of the series; the work to start up and throttle the liquid flow as well as those to adjust the amount of bath to be transferred are extremely difficult; the many external distances that are brought above the so-called critical temperature during the start-up and must be kept at this temperature during electrolysis and during operational stoppages; the fact that the internal (secondary) circulation in the individual conventional furnaces is irrationally changed by the uniformly directed (main) flow from one furnace to another, as well as the one that adjusting the electrodes distance between the carbon anode and the metal cathode and the removal of metal from the individual ovens of the circuit become tricky work, also with regard to the requirements of the bath flowing through the individual ovens of the circuit (e.g. B. the constancy of the temperature and the flow rate) and the high flow volumes and quantities of the bath in the circuit in relation to the daily aluminum production per unit.

Es ist auch bereits ein Hauptumlauf des Bades teilweise im Innern des Ofens (vom Typ mit bipolaren Elektroden) beschrieben, wobei indessen die Zirkulation nicht im Ofen geschlossen ist und außerdem das Elektrolysebad aus Aluminiumchlorid besteht, welches die Anoden im Verlaufe der Elektrolyse nicht verbraucht (wie beim Arbeiten mit Alumindumoxyd), sondern an ihnen Chlor entwickelt, weshalb der Ofen hermetisch geschlossen gehalten werden muß, er ist für eine Betriebstemperatur von 700° C eingerichtet und kann für die Elektrolyse von Aluminiumoxyd in fluoridhaltigen Schmelzbädern mit sich verbrauchenden Kohleanoden nicht verwendet werden.There is also already a main circulation of the bath partly inside the furnace (of the bipolar type Electrodes), although the circulation is not closed in the furnace and also the electrolysis bath consists of aluminum chloride, which the anodes do not during the electrolysis consumed (as when working with aluminum oxide), but rather chlorine develops on them, which is why the furnace Must be kept hermetically closed, it is set up for an operating temperature of 700 ° C and can be used for the electrolysis of aluminum oxide in fluoride-containing melt baths with consuming Carbon anodes cannot be used.

Eine Ausführungsform eines Ofens, seine Wirkungsweise und das damit ausgeführte Verfahren gemäß der Erfindung wird in. der Zeichnung schematisch dargestellt.An embodiment of a furnace, its mode of operation and the method carried out with it according to the invention is in. The drawing schematically shown.

F i g. 1 zeigt die Aufsicht eines »Zwillings«-Ofens gemäß der Erfindung, welcher zwei »Perlenschnüre«F i g. 1 shows the top view of a "twin" oven according to the invention, which includes two "pearl strings"

von Zellen umfaßt, wobei jede »Perlenschnur« aus zwei Gruppen von in Serie geschalteten Elektrolysezellen besteht (die Zellen sind in der oberen Reihe unbedeckt, in der unteren Reihe rechts vollständig bedeckt und in der unteren Reihe links ohne äußeren Deckel, jedoch mit einer Abdeckung aus dazwischenliegenden Platten dargestellt);of cells, each "string of pearls" consisting of two groups of electrolysis cells connected in series consists (the cells are uncovered in the upper row, completely in the lower row on the right covered and in the lower row on the left without an outer cover, but with a cover made of intervening Plates shown);

F i g. 2 a zeigt einen Längsschnitt des unteren, rechtsseitigen Astes der »Perlenschnur« bzw. der betreffenden Zellgruppen des Ofens von Fig. 1, wobei sich der Schnitt auf der Linie C-C der F i g. 4, 5, 6 und 7 befindet;F i g. 2 a shows a longitudinal section of the lower, right-hand branch of the "string of pearls" or the relevant cell groups of the furnace of FIG. 1, the section being on the line CC of FIG. 4, 5, 6 and 7 located;

Fig. 2b zeigt einen Längsschnitt der oberen, rechtsseitigen Zellgruppen von F i g. 1 (jedoch mit einer Abdeckung versehen), wobei sich der Schnitt auf der Linie C-C der Fig. 4, 5, 6 und 7 befindet; Fig. 3 zeigt einen Teil von Fig. 2a in größerem Maßstab;FIG. 2b shows a longitudinal section of the upper, right-hand cell groups of FIG. 1 (but provided with a cover), the section being on the line CC of FIGS. 4, 5, 6 and 7; Fig. 3 shows part of Fig. 2a on a larger scale;

F i g. 4 zeigt einen Querschnitt bei der Linie E-E der Fig. 2a und 2b;F i g. Fig. 4 shows a cross section on the line EE of Figs. 2a and 2b;

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt bei der LinieF-F der Fig. 2a und 2b;Figure 5 shows a cross-section on line F-F of Figures 2a and 2b;

F i g. 6 zeigt einen Querschnitt bei der Linie A-A der Fig. 2a und 2b;F i g. 6 shows a cross-section on the line AA of FIGS. 2a and 2b;

F i g. 7 zeigt einen Querschnitt bei der Linie D-D der Fig. 2a und 2b.F i g. 7 shows a cross section on line DD in FIGS. 2a and 2b.

Der Ofen in der Form einer zusammengelegten »Perlenschnur« mit einander angenäherten Ästen gemäß der Erfindung kann, wie aus der Darstellung hervorgeht, in verschiedener Form angeordnet sein, z. B. in Form eines Rechtecks, in U-Form oder in S-Form. Eine besonders geeignete Form, falls ein rechteckiger, langer und schmaler Raum zur Verfugung steht, ist diejenige von zwei »Perlenschnüren« von Elektrolysezellen von rechteckiger Form, wobei die Kopfenden einander gegenüberliegen, mit unabhängigen Badkreisläufen, elektrisch parallel, die jedoch in einem einzigen rechteckigen »Zwillings«- Ofen untergebracht sind. Diese Ausführungsform ist in der F i g. 1 dargestellt, in welcher einfach gezogene Pfeile 1 schematisch den Weg des elektrischen Stromes angeben, während doppelt gezogene Pfeile 2 schematisch die Fließrichtung (Hauptzirkulation) des Elektrolysebades bezeichnen. Ein Metallmantel 3 enthält ein Zellgehäuse 4 aus Schichten von hitzebeständigen, elektrisch isolierenden und wärmeisolierenden Stoffen, vier »Äste« 5', 5" und 6', 6" aus Gruppen von Zellen, welche paarweise zwei unabhängige »Perlenschnüre« von jedoch in einem einzigen »Zwillings«-Ofen untergebrachten Zellen bilden.The stove in the form of a folded "string of pearls" with branches brought closer together according to the invention can, as can be seen from the illustration, be arranged in various forms, z. B. in the form of a rectangle, U-shape or S-shape. A particularly suitable shape, if a rectangular, long and narrow space is available, is that of two "strings of pearls" of electrolytic cells of rectangular shape with the head ends facing each other, with independent Bath circuits, electrically parallel, but in a single rectangular "twin" - Furnace are housed. This embodiment is shown in FIG. 1 shown in which simply drawn Arrows 1 schematically indicate the path of the electric current, while double-drawn arrows 2 denote schematically the direction of flow (main circulation) of the electrolysis bath. A metal jacket 3 contains a cell housing 4 made of layers of heat-resistant, electrically insulating and heat-insulating Substances, four "branches" 5 ', 5 "and 6', 6" made up of groups of cells, which in pairs are two independent "Strings of pearls" from, however, in a single "twin" oven housed cells form.

Die beiden Längsäste jeder »Perlenschnur« besitzen gemeinsame Längszwischenwände 7 und 8, und die beiden »Perlenschnüre« besitzen eine gemeinsame Querwand 9. Über den Zellen ist eine Isolierung angebracht durch verschiedene abnehmbare isolierende Schichten, z. B. durch einen äußeren Dekkel 10 und darunterliegende Platten 11. Jeder Längsast des Ofens wird gebildet durch eine bestimmte Zahl von Elementarzellen (Fig. 2a, 2b und 3). Dazwischen können Zwischenkammern oder Beschikkungsstelen 12 durch Einführung von Tonerde mit Beschickungsvorrichtungen 13 eingeschoben sein.The two longitudinal branches of each "string of pearls" have common longitudinal partitions 7 and 8, and the two "strings of pearls" have a common transverse wall 9. There is insulation over the cells attached by various removable insulating layers, e.g. B. by an outer cover 10 and underlying plates 11. Each longitudinal branch of the furnace is formed by a specific one Number of unit cells (Fig. 2a, 2b and 3). Between can intermediate chambers or loading steles 12 by introducing clay with Loading devices 13 be inserted.

Die Zellen besitzen Endelektroden 14 (Anoden) und 15 (Kathoden), welche mit metallischen Nippeln (z. B. aus Eisen) 16 versehen sind, welche den elektrischen Strom leiten und mit bipolaren Zwischenelektroden 17, anodischen Ergänzungsschichten 18, zwischen den Elektroden befindlichen Öffnungen oder Elektrolysekammern 19 (eigentlichen Zellen) für das Bad 20 sowie unteren Kammern 21 zum Sammeln des metallischen Aluminiums 22, deren jede mit einem Stichloch 23 versehen ist. Die Zellen, Elektroden und Stichkammern sind eingeschlossen von einer Scheidewand 24 aus einem Material, welches der Einwirkung durch das Bad und durch das Metall widersteht und das undurchlässig und elektrisch isolierend ist und die Badtemperatur aushält. Es ist ein ίο besonderes und wichtiges Merkmal der Zellen des erfindungsgemäßen Ofens, daß die Kohleelektroden in ihrer ganzen Breite überdeckt sind von massiven Blöcken 25 aus einem derartigen inerten, isolierenden, widerstandsfähigen und undurchlässigen Material, welche Kopfstücke darstellen, in welchen sich Verbindungsleitungen 26 von Zelle zu Zelle befinden, durch welche das Flüssigkeitsbad 20 zirkuliert, und welche nur einen kleinen Nebenweg für den elektrischen Strom darstellen. Die Leitungen befinden sich auf einem niedrigen Niveau als demjenigen der Gas sammelkammern 27, welche oben in den Zellen angebracht sind. Die Blöcke 25 tragen die entfernbaren Platten 11, welche zweckmäßig aus porösem Material bestehen, so daß sie das Entweichen der Elektrolysegase erlauben und für deren Entfernung in den Platten Löcher angebracht sein können (in der Zeichnung nicht dargestellt). Die Gase werden durch die Abzüge 28 abgelassen. In den Blöcken 25 befinden sich vertikale Öffnungen 29 mit einstellbaren Stöpsein 30 zur Drosselung des Durchflusses durch die Leitungen 26. Die Stöpsel sind in den Fig. 2a, 2b und 3 in gehobener Stellung dargestellt. Die Stichlöcher 23 sind verbunden mit einer gleichen Anzahl von Taschen 31 (Fig. 4) in der Zwischenwand 7 und 8. Es sind auch äußere Abzapföffnungen 47 mit Stöpseln 48 (Fig. 4) vorgesehen. Die Kohleelektroden der einzelnen Zellen sind im gleichen Grade geneigt, jedoch vorzugsweise in umgekehrtem Sinn in den beiden Ästen von ein und derselben »Perlenschnur« von Zellen, wie in den F i g. 2 a und 2 b dargestellt. The cells have end electrodes 14 (anodes) and 15 (cathodes), which are provided with metallic nipples (e.g. made of iron) 16 which conduct the electrical current and with bipolar intermediate electrodes 17, anodic supplementary layers 18, openings located between the electrodes or electrolysis chambers 19 (actual cells) for the bath 20 and lower chambers 21 for collecting the metallic aluminum 22, each of which is provided with a tap hole 23. The cells, electrodes and puncture chambers are enclosed by a partition wall 24 made of a material which withstands the action of the bath and the metal and which is impermeable and electrically insulating and can withstand the bath temperature. It is a special and important feature of the cells of the furnace according to the invention that the carbon electrodes are covered in their entire width by massive blocks 25 made of such an inert, insulating, resistant and impermeable material, which are headers in which there are connecting lines 26 of the cell to the cell through which the liquid bath 20 circulates, and which represent only a small bypass for the electrical current. The lines are at a lower level than that of the gas collection chambers 27, which are mounted in the cells above. The blocks 25 carry the removable plates 11, which are expediently made of porous material so that they allow the electrolysis gases to escape and holes can be made in the plates for their removal (not shown in the drawing). The gases are vented through the hoods 28. In the blocks 25 there are vertical openings 29 with adjustable stoppers 30 for throttling the flow through the lines 26. The stoppers are shown in the raised position in FIGS. 2a, 2b and 3. The tap holes 23 are connected to an equal number of pockets 31 (FIG. 4) in the partition 7 and 8. There are also external tap openings 47 with plugs 48 (FIG. 4). The carbon electrodes of the individual cells are inclined to the same degree, but preferably in the opposite direction in the two branches of one and the same "string of pearls" of cells, as in FIGS. 2 a and 2 b shown.

Einer der beiden Köpfe jeder Zellkette besteht im wesentlichen aus zwei gut isolierten und geschlossenen Kammern, wobei sich der Boden der Kammer 32 auf einem höheren Niveau befindet als der Boden der anderen Kammer 33 (Fig. 6). Die zwei Kammern sind miteinander durch eine Leitung 34 verbunden; diese beiden Endkammern sind ihrerseits verbunden mit der benachbarten ersten Zelle 35 bzw. der benachbarten letzten Zelle 36 der Elektrolysezellen der zwei Äste der »Perlenschnur«. Das andere Ende kann in gleicher Weise eingerichtet sein, oder es kann auf die beiden Endkammern verzichtet werden, wenn die Niveaus der beiden an diesem Ende befindlichen Elektrolysezellen sich auf gleicher oder beinahe gleicher Höhe befinden, in welchem Falle die Endzellen direkt miteinander verbunden werden können, z. B. durch die in F i g. 7 dargestellte Leitung 37.One of the two heads of each cell chain consists essentially of two well-isolated and closed ones Chambers, the bottom of the chamber 32 being at a higher level than the bottom of the other chamber 33 (Fig. 6). The two chambers are connected to one another by a conduit 34; these two end chambers are in turn connected to the adjacent first cell 35 or the adjacent one last cell 36 of the electrolysis cells of the two branches of the "string of pearls". The other end can be set up in the same way, or it can be dispensed with the two end chambers if the Levels of the two electrolysis cells located at this end are at the same or almost the same are at the same height, in which case the end cells are connected directly to one another can e.g. B. by the in F i g. 7 line 37 shown.

Um die Zeichnung nicht unnötig zu komplizieren, wurden darin die beständigen elektrischen Kontakte (z. B. die Kohlestreifen) nicht dargestellt, welche zwischen der Graphitkathode und dem in der unter jeder Zelle angeordneten Sammelkammer befindlichen Metall angeordnet sind.In order not to complicate the drawing unnecessarily, permanent electrical contacts have been made in it (e.g. the carbon strip) not shown which is between the graphite cathode and the one in the under each Cell arranged collecting chamber located metal are arranged.

Als Werkstoffe können Materialien dienen, die bei herkömmlichen Öfen bereits verwendet werden, sowohl für den metallischen Außenmantel oder dasMaterials that are already used in conventional ovens can be used as materials for the metallic outer jacket or that

ίοίο

Gehäuse als auch für die wärmebeständigen und wärmeisolierenden Schichten des Zellgehäuses (z. B. Porosit, gepulverte Tonerde, hitzebeständige Platten) oder Scheidewände und auch für den äußeren Dekkel, während die innerste Schicht, die sich mit dem geschmolzenen Elektrolytbad und mit dem erzeugten flüssigen Metall in direktem Kontakt befindet, aus einem in bezug auf das Bad und das Metall inertem und wenig porösem Material besteht, vorzugsweiseHousing as well as for the heat-resistant and heat-insulating layers of the cell housing (e.g. Porosity, powdered clay, heat-resistant plates) or partitions and also for the outer lid, while the innermost layer, which is with the molten electrolyte bath and with the generated liquid metal is in direct contact, from an inert with respect to the bath and the metal and little porous material, preferably

aus einem vorher bei sehr hohen Temperaturen ge- ίο durch die Leitungen 26.from a previously at very high temperatures ίο through the lines 26.

zeigt wird, wobei aber, anders als in der Zeichnung dargestellt, die beiden Elektroden voneinander elektrisch isoliert sind.shows, but, unlike in the drawing, the two electrodes from each other electrically are isolated.

Der elektrische Strom verläuft im Sinne des Badkreislaufes vorzugsweise in einer Richtung, die derjenigen der Badzirkulation entgegengesetzt ist. Er verläuft durch die bipolaren Kohleelektroden und dadurch von einer Zelle zur anderen. Nur ein sehr geringer Stromanteil verläuft mit dem BadstromIn terms of the bath circuit, the electric current preferably runs in one direction, that of that the bath circulation is opposite. It runs through the bipolar carbon electrodes and thereby from one cell to another. Only a very small proportion of the current runs with the bath current

schmolzenen oder gesinterten Feststoff, z. B. Korund, Aluminiumnitrid oder vorher elektrisch geschmolzenem Magnesiumoxyd. Das für die massiven Blöcke 25 verwendete Material soll ein schlechter elektrischer Leiter, jedoch wie Kohle, ein guter Wärmeleiter sein. Mit Erfolg werden für diesen Zweck elektrisch geschmolzenes Magnesiumoxyd (MgO) oder Korund (Al₂O₃) verwendet. Die Platten 11, welche die Abdeckung der Zellen bilden, können z. B. aus magnesia- und/oder asbesthaltigem Material bestehen, d. h. also aus einem Material, das eine gute Wärmeisolierung ergibt, Temperaturen von 1000° C erträgt und vorzugsweise porös oder faserig und leicht ist. Diese Platten sind so bemessen, daß sie die Gas-Im erfindungsgemäßen Ofen zirkuliert das Bad immer im Innern des Ofens durch sämtliche Zellen, bis es zur Ausgangszelle zurückkehrt, von der aus es wiederum im Sinne des ganzen Kreislaufes verläuft. Der Badfluß von einer Zelle zur nächsten kann erfolgen mit Hilfe von Kanälen, die in den inneren Seitenwänden des Ofens angeordnet sind. Vorzugsweise erfolgt er aber durch die zwischen den einzelnen Zellen befindlichen Trennwände, d. h. durch die Kanäle 26, die durch die oberen Teile der Zwischenwände führen, die durch die Blöcke 25 aus geeignetem Material (Fig. 3) gebildet werden.molten or sintered solid, e.g. B. corundum, aluminum nitride or previously electrically melted magnesium oxide. The material used for the solid blocks 25 is said to be a poor electrical conductor, but like carbon, a good conductor of heat. Electrically fused magnesium oxide (MgO) or corundum (Al ₂ O ₃ ) are successfully used for this purpose. The plates 11, which form the cover of the cells, can, for. B. consist of magnesia and / or asbestos-containing material, ie of a material that provides good thermal insulation, can withstand temperatures of 1000 ° C and is preferably porous or fibrous and light. These plates are dimensioned in such a way that they contain the gas. In the furnace according to the invention, the bath always circulates inside the furnace through all the cells until it returns to the starting cell, from which it again runs in the sense of the whole cycle. The bath flow from one cell to the next can take place by means of channels which are arranged in the inner side walls of the furnace. However, it is preferably carried out through the partition walls located between the individual cells, ie through the channels 26 which lead through the upper parts of the partition walls which are formed by the blocks 25 of suitable material (FIG. 3).

Die Geschwindigkeit der sekundären Zirkulation, d. h. der Zirkulation des Bades in jeder Zelle, sollteThe speed of the secondary circulation, i.e. H. the circulation of the bath in each cell, should

schicht über dem Bad bei solchen Temperaturen hai- 25 so niedrig wie möglich sein, damit die Abscheidunglayer over the bath at such temperatures hai- 25 be as low as possible to allow the deposition

ten, daß die Möglichkeit einer Erstarrung der Badoberfläche nicht besteht. Die Anoden bestehen aus elektrolytisch angreifbarem kohlenhaltigem Material, das an sich bekannt ist, die Kathoden bestehen aus von Aluminium nicht behindert wird. Andererseits sollte die Geschwindigkeit des Hauptumlaufs des Bades genügend groß sein, daß die nötige Speisung mit Aluminiumoxyd auch bei der von der betreffen-ten that there is no possibility of solidification of the bath surface. The anodes consist of Electrolytically attackable carbonaceous material, which is known per se, the cathodes consist of is not hindered by aluminum. On the other hand, the speed of the main orbit of the Bath must be large enough that the necessary supply of aluminum oxide even with the

Graphit. Die metallischen Nippel bestehen aus Eisen 30 den Beschickungsstelle am weitesten entfernten Zelle oder Stahl, was an sich bekannt ist. noch gewährleistet ist, widrigenfalls man zur getrenn-Graphite. The metal nipples are made of iron 30 from the cell furthest away or steel, which is known per se. is still guaranteed, otherwise one to the separated

Der erfindungsgemäße Ofen arbeitet wie folgt: Der für die Elektrolyse erforderliche Strom verläuft im Sinne des Kreislaufes wie folgt: Endanode—Bad—bipolare Elektrode—Bad und weiter bipolare Elektrode—Bad—Endkathode. Er kann durch metallische Leiter in eine beliebige Kohlenelektrode des Ofens eingeführt werden, die nur als Endanode wirkt, und kann den Ofen von der unmittelbar vorangehenden Kohlenelektrode aus verlassen, die ten Beschickung jeder einzelnen Zelle übergehen muß.The furnace according to the invention works as follows: The current required for the electrolysis runs in the Meaning of the circuit as follows: End anode — bath — bipolar Electrode — bath and furthermore bipolar electrode — bath — end cathode. It can be inserted into any carbon electrode of the furnace through metallic conductors, which only acts as an end anode, and can exit the furnace from the immediately preceding carbon electrode that th loading of each individual cell must pass.

Die sekundäre Badzirkulation innerhalb jeder einzelnen Zelle soll vorzugsweise entlang der Kathode abwärts und entlang der Anode aufwärts verlaufen.The secondary bath circulation within each individual cell should preferably be along the cathode down and up along the anode.

Die Probleme, die im Zusammenhang mit der Schaffung einer Zirkulation des Bades in öfen von geschlossenem »Perlenschiiur«-Typ auftreten, sind imThe problems related to the creation of a circulation of the bath in furnaces of closed »pearl string« type are im

ausschließ- 40 wesentlichen bedingt durch die Notwendigkeit, das lieh als Endkathode dient und natürlich von der End- Bad in jedem Teil des Kreislaufes auf einer Tempeanode isoliert ist. ratur zu halten, die 'höher ist als die kritische Tempe-"~Sowohl die Zuleitung als auch die Ableitung des ratur, bei der das Bad zu erstarren beginnt, und die Stromes erfolgt mit Hilfe der in den Endkohlenelek- gleich ist oder in der Nähe liegt der optimalen Betroden angeordneten metallischen Nippeln, die vor- 45 triebstemperaturen, die denjenigen entsprechen könzugsweise von der aktiven Elektrodenoberfläche glei- nen, bei welchen Elektrolysezellen gegenwärtig betrieben werden. Bei dieser Temperatur ist das Badexclusively due to the need for the borrowed to serve as an end cathode and of course from the end bath in each part of the circuit on a temp anode is isolated. temperature higher than the critical tempe- "~ Both the supply as well as the discharge of the temperature at which the bath begins to solidify, and the Stromes takes place with the help of which in the end coal elec- tron is equal or in the vicinity of the optimal Betroden arranged metallic nipples, the drive temperatures that correspond to those preferably from the active electrode surface slide in which electrolysis cells are currently operated will. The bath is at this temperature

chen Abstand haben. Dies wird erreicht durch Anordnung der Endnippel in z. B. zu den genannten Oberflächen normal liegenden Ebenen, wie in einem Beispiel auf der rechten Seite der Fig. 2a und 2b gezeigt ist, oder durch Anordnung der Nippel parallel zur genannten Oberfläche, wie auf der linken Seite der Fig. 2a und 2b in Fig. 3 gezeigt wird.have a good distance. This is achieved by arranging the end nipples in e.g. B. to the above Surfaces normally lying planes, as in an example on the right-hand side of FIGS. 2a and 2b or by arranging the nipples parallel to said surface, as on the left 2a and 2b is shown in FIG.

Die geeignetste Art, den Ofen an die Speisestäbe anzuschließen, besteht darin, die beiden Elektroden zu wählen, von denen die eine eine Anode und die andere eine Kathode ist, welche sich am Kopfende der Zellenkette befinden, und diese mit geeigneten metallischen Leitern zu verbinden, wobei der elektrische Stromkreis wie in Fig. 1 angegeben verläuft. The most convenient way to connect the oven to the food rods is to use the two electrodes to choose, one of which is an anode and the other a cathode, which is at the head end of the cell chain, and to connect them with suitable metallic conductors, the electrical Circuit as indicated in Fig. 1 runs.

Eine andere geeignete Art des Anschlusses besteht darin, die Zellenkette zu öffnen, vorzugsweise in halber Distanz zwischen den Enden des Ofens, indem eine bipolare Kohlenelektrode (Zwischenwand) in einen anodischen Teil 14' und einen kathodischen Teil 15' unterteilt und jeder Teil mit Nippeln versehen wird, wie in der Mitte der Fi g. 2 a und 2 b geziemlich leichtflüssig, die zu beschaffende Strömungsmenge ist überraschend bescheiden, und daher verlangt die Aufrechterhaltung einer Zirkulation die Überwindung von praktisch vernachlässigbaren Druckverlusten. Weiterhin ist es günstig, die Möglichkeit des Ausweichens des Stromes durch das Bad zwischen den beiden Endzellen, die sich unter der vollen Ofenspannung befinden, so weit wie möglich einzuschränken und am besten auszuschließen.Another suitable type of connection is to open the cell string, preferably halfway Distance between the ends of the furnace by placing a bipolar carbon electrode (partition) in an anodic part 14 'and a cathodic part 15' are divided and each part is provided with nipples will, as in the middle of the Fig. 2 a and 2 b fairly easy flowing, the flow rate to be procured is surprisingly modest and therefore required maintaining a circulation overcoming practically negligible Pressure losses. Furthermore, it is beneficial to have the option of evading the current through the bathroom as far as possible between the two end cells that are under full furnace voltage to restrict and best to exclude.

Der Oberteil der Trennwände zwischen zwei benachbarten Zellen wird zweckdienlich mit einem Material überzogen, das nicht oxydierbar ist und vom Bad nicht angegriffen werden kann. Gemäß der Erfindung soll die Anwendung dieses Materials nicht nur auf einen Überzug beschränkt sein, sondern es soll der obere Teil der Wände, der teilweise in das Bad eintaucht und für die Elektrolyse inaktiv ist, zweckdienlich aus einem massiven Block des Materials bestehen, der auf der darunterliegenden bipolaren Kohlenwand rufet und zweckmäßig an den Seitenwäriden des Ofens, wie bereits ausgeführt wurde,The top of the partitions between two adjacent ones Cells are expediently coated with a material that is non-oxidizable and cannot be attacked by the bathroom. According to the invention, the use of this material is not intended only be limited to one coating, rather it should be the upper part of the walls that partially penetrates the Bath is immersed and inactive for electrolysis, expediently made from a massive block of material exist, which calls on the underlying bipolar coal wall and useful on the Seitenwäriden of the furnace, as already stated,

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fixiert ist, oder aus einem Kohlenblock, der mit derartigem Material vollständig überzogen ist.is fixed, or from a block of coal, which with such Material is completely coated.

Im oberen inaktiven Teil der so gebildeten Wand sind die Leitungen 26 angeordnet, die einen im wesentlichen parallelen stromlinienartigen Durchfluß des Bades gewährleisten. Durch diese Leitungen fließt das Bad in der benötigten Menge, wenn zwischen den Bädern der benachbarten Zellen ein sehr geringer Niveauunterschied besteht. Es ist auch mög-Jich, jedem der beiden Äste des perlenschnurartigen Ofens eine geringe Neigung im Sinne der Strömungsrichtung des Bades zu geben. Die aus den Leitungen austretende Badflüssigkeit tritt in Übereinstimmung mit den Kathodenoberflächen in die einzelnen Zellen ein. Nur ein Teil des Badstromes fällt entlang der Kathode ab, während an der gegenüberliegenden Anodenoberfläche sich ein aufsteigender Strom bildet, begünstigt durch die Entwicklung von Gasen und durch die Temperatur. Dieser aufsteigende Strom vereinigt sich mit dem Hauptstrom, der in die Ausgangskanäle eintritt.In the upper inactive part of the wall thus formed, the lines 26 are arranged, which one substantially ensure parallel streamlined flow of the bath. Through these lines the bath flows in the required amount if there is a very high between the baths of the neighboring cells there is a slight difference in level. It is also poss-Jich, each of the two branches of the pearl-string-like Furnace to give a slight inclination in terms of the flow direction of the bath. The ones from the lines escaping bath liquid enters the individual cells in correspondence with the cathode surfaces a. Only part of the bath current falls along the cathode, while on the opposite anode surface an ascending current is formed, favored by the development of gases and by temperature. This ascending stream joins the main stream going into the exit channels entry.

In F i g. 7 ist zu beachten, daß die in den Wänden (horizontalen Blöcken) offenen Kanäle am Kopf der Endelektroden der beiden Spitzenzellen am freien Ende des Ofens miteinander verbunden sind durch einen Kanal 37, der durch die Längswand hindurchführt, die die beiden Äste des Ofens des »Perlenschnur«-Typs trennt. Am entgegengesetzten Ende der »Perlenschnur« ist die Hebevorrichtung 32 und 33 eingeschaltet, die in F i g. 6 dargestellt ist.In Fig. 7 it should be noted that the channels open in the walls (horizontal blocks) at the head of the End electrodes of the two tip cells at the free end of the furnace are connected to each other by a channel 37, which passes through the longitudinal wall, which the two branches of the furnace of the "string of pearls" type separates. At the opposite end of the "string of pearls" is the lifting device 32 and 33 switched on, which is shown in FIG. 6 is shown.

Die Badzirkulation durch die oben beschriebenen Kanäle verlangt, daß die Temperatur in denselben sich in bezug auf diejenige des Bades in der anodischen Zone nur wenig vermindert, mindestens so lange, wie die Hauptzirkulation aufrechterhalten bleiben soll. Es ist ferner nötig, daß das Badniveau in den verschiedenen Zellen sich frei einstellen kann mit einer Niveaudifferenz, wie sie nötig ist, um die gewünschte Strömung zu gewährleisten, unabhängig von den geringen Veränderungen des mittleren Niveaus, die während des Betriebs des Ofens eintreten können. Dies kann erfolgen durch Schließen des Oberteils 36 der Zeil-Lücken mittels der Platten aus isolierendem Material und die auf dem Oberteil der Querwände zwischen je zwei Zellen ruhen und vorzugsweise solche Abmessungen aufweisen, daß die freie Badoberfläche bei einer höheren Temperatur gehalten wird als der Erstarrungstemperatur des Bades, so daß auf diese Weise die Möglichkeit der Krustenbildung vermieden wird. Wie festgesetzt, erfolgt der Gasaustritt aus den einzelnen Zellen durch Poren der Platten und, wenn nötig, durch geeignet dimensionierte Löcher. Die Platten müssen nur abgehoben werden, wenn eine Ausbesserung der Anoden erfolgen soll. Sie können mit Aluminiumoxyd bedeckt oder teilweise gefüllt sein. Am anderen Ende des Ofens vom »Perlenschnure-Typ als demjenigen, in dem die obenerwähnte Querleitung angebracht ist, sind Mittel dargestellt zur Schaffung des nötigen Flüssigkeitsniveaus zur Überwindung der geringen Druckverluste infolge der Badzirkulation im gesamten Kreislauf. Auch an dieser Stelle kann zweckmäßigerweise die Beschikkung des Aluminiumoxyds erfolgen. Durch Erweiterung der Seitenwände des Ofens vom »Perlenschnure-Typ ist es möglich, beispielsweise an dessen Kopf zwei benachbarte Endkammern zu erhalten, die so breit sind wie die Zellen, mit vertikalen oder geneigten Wänden, und so tief wie es nötig ist, um den intermittierenden Betrieb der Badverschiebung zu ermöglichen oder um darin die Hebevorrichtung unterzubringen. Die Wände dieser Endkammern können höher sein als die der Zellen.The bath circulation through the channels described above requires that the temperature in the same decreases only slightly with respect to that of the bath in the anodic zone, at least as much long as the main circulation is to be maintained. It is also necessary that the bath level in the different cells can adjust themselves freely with a level difference as it is necessary to achieve the desired one To ensure flow regardless of the slight changes in the mean level, which can occur during the operation of the furnace. This can be done by closing the upper part 36 the cell gaps by means of the panels of insulating material and those on the top of the transverse walls rest between two cells and preferably have such dimensions that the free bath surface is kept at a higher temperature than the solidification temperature of the bath, so that in this way the possibility of crust formation is avoided. As stipulated, the gas is released from the individual cells through pores of the plates and, if necessary, through suitably sized Holes. The plates only need to be lifted off if the anodes are to be repaired. They can be covered with aluminum oxide or partially filled. At the other end of the oven from the »Beaded type as the one in which the above-mentioned cross line is attached, means are shown to create the necessary liquid level to overcome the low pressure losses as a result the bath circulation in the entire circuit. At this point, too, the loading can expediently of aluminum oxide. By extending the side walls of the stove from the »string of pearls type it is possible, for example, to get two adjacent end chambers at its head, which are so are wide as the cells, with vertical or sloping walls, and as deep as it is necessary to make the to enable intermittent operation of the bath displacement or to accommodate the lifting device therein. The walls of these end chambers can be higher than those of the cells.

Die Wärmeisolierung sollte so sein, daß die Temperatur der in den genannten Endkammern enthaltenen Badflüssigkeit über dem oben definierten »kritischen» Punkt gehalten werden kann. Dies wird dadurch erleichtert, daß die in den Endzellen entwikkelte Wärme größer ist wegen der Ohmschen Verluste am Eisen-Kohle-Kontakt. Die Isolierung wird merklich besser, wenn zwei »Perlenschnüre« von Zellen, d. h. zwei »Zwillings«-Öfen in einem einzigen symmetrischen Aggregat angeordnet werden, derart, daß die entsprechenden Endkammern einander gegenüberliegen, bei welcher Anordnung es auch zweckmäßig ist, die Beschickungsstelle für das Aluminiumoxyd an den beiden Kopfenden anzuordnen anstatt auf halber Länge der Zellaggregate, wie ao es in den Fig. 1, 2a und 2b gezeigt wird. Es kann auch eine kleine zusätzliche Heizquelle für diese Kammern und Beschickungsstellen vorgesehen werden.The thermal insulation should be such that the temperature of that contained in the said end chambers Bath liquid can be kept above the "critical" point defined above. This is because of this facilitates that the heat developed in the end cells is greater because of the ohmic losses at the iron-carbon contact. The insulation is noticeably better if two "strings of pearls" from Cells, d. H. two "twin" ovens in one symmetrical unit are arranged in such a way that the corresponding end chambers are opposite one another, in whichever arrangement it is also expedient to arrange the loading point for the aluminum oxide at the two head ends instead of halfway along the cell aggregates, as shown in FIGS. 1, 2a and 2b. It can a small additional heating source is also provided for these chambers and loading points will.

Mindestens an einer Stelle des Kreislaufes, vorzugsweise an einem Ende des Ofens vom »Perlenschnure-Typ, ist es notwendig, das Bad zu heben, wahlweise durch handbetriebene Vorrichtungen, jedoch vorzugsweise durch pneumatische Mittel, dergestalt, daß das Bad ein genügendes Flüssigkeitsniveau erhält, so daß es in die Zelle des Ofens eintreten kann, in welcher das Bad sich auf dem höchsten Niveau befindet. Die Rückkehr des Bades in die erste Zelle des einen Astes des Ofens als der letzten Zelle des anderen Astes, wobei diese Zellen aneinandergrenzen, erfolgt vorzugsweise durch intermittierenden Durchfluß und Kontakt zur Verhinderung eines unerwünschten Stromdurchganges, wenn zwischen diesen beiden Zellen der Spannungsabfall maximal ist, d. h. wenn dieser dem totalen Spannungsabfall des Ofens entspricht. Vorteilhafterweise verwendet man Hebesysteme, die die Kontinuität des Bades unterbrechen. Der Durchgang des Bades durch die Kammern kann beispielsweise wie in F i g. 6 dargestellt erfolgen.At least at one point in the circuit, preferably at one end of the »bead-type furnace, it is necessary to lift the bath, optionally by hand-operated devices, however preferably by pneumatic means such that the bath has a sufficient level of liquid so that it can enter the cell of the furnace in which the bath is at its highest Level is located. The return of the bath to the first cell of one branch of the furnace as the last Cell of the other branch, these cells adjoining each other, is preferably carried out intermittently Flow and contact to prevent undesired passage of current when between the voltage drop is maximum for these two cells, d. H. if this is the total voltage drop of the furnace. It is advantageous to use lifting systems that ensure the continuity of the Interrupt the bath. The passage of the bath through the chambers can, for example, as in FIG. 6 shown take place.

Jede der Endkammern wird mit den anliegenden Zellen in Verbindung gebracht mittels der längsverlaufenden Leitungen 39 und 40. Das Bad befindet sich in der der Endanode benachbarten Endkammer 33 bei einem wenig niedrigeren Niveau als demjenigen der benachbarten Zelle, während die Badflüssigkeit in der anderen Endkammer 32 bei einem (z. B. um einige Dezimeter) höheren Niveau gehalten werden muß mittels erzwungener Überführung der nötigen Badmenge. Eine zweckmäßige Art des Hebens der Badflüssigkeit aus der einen Kammer in die andere ist die folgende: Die Kammer 33 mit niedrigerem Niveau ist mit der benachbarten Zelle verbunden durch einen oder mehrere Kanäle 39, die mit einem rudimentären Rückschlagventil (z. B. einem Kugelrückschlagventil 41 [F i g. 3] aus nicht angreifbarem Htzebeständigem Material mit geringerer Dichte als derjenigen des Bades, wobei die Kugel beispielsweise aus mit elektrisch geschmolzenem Magnesium- oder Aluminiumoxyd überzogener Kohle besteht) versehen ist, welches dazu dient, nur den Ausfluß des Bades aus der letzten Zelle in die Endkammer mit niedrigem Niveau zu gestatten und den Rückfluß zu verhindern. Der Oberteil jeder Kammer ist geschlossenEach of the end chambers is brought into communication with the adjacent cells by means of the longitudinal ones Lines 39 and 40. The bath is located in the end chamber adjacent to the end anode 33 at a slightly lower level than that of the neighboring cell, while the bath liquid in the other end chamber 32 at a (z. B. a few decimeters) higher level must by means of forced transfer of the required amount of bath. A convenient way of lifting the bath liquid from one chamber to the other is the following: Chamber 33 with lower Level is connected to the neighboring cell by one or more channels 39, which with one rudimentary check valve (e.g. a ball check valve 41 [Fig. 3] made of non-vulnerable Heat-resistant material with a lower density than that of the bath, with the ball for example consists of carbon coated with electrically fused magnesium or aluminum oxide) is, which serves to only the outflow of the bath from the last cell in the end chamber with low Allow level and prevent backflow. The top of each chamber is closed

und wärmeisoliert durch einen genau passenden Deckel 10. Weiterhin sind die Endkammerpaare miteinander verbunden durch mindestens einen Kanal 34. Der vom Bad nicht eingenommene Teil der Endkammer 33 mit dem niedrigeren Niveau wird mittels einer Leitung 44 abwechselnd in Verbindung gesetzt mit einem (in der Zeichnung nicht dargestellten) Behälter, der ein inertes Gas (z. B. Elektrolysegas) enthält, das bei einem genügenden Druck gehalten wird zur Überwindung des Druckabfalls zwischen den beiden Endkammern, wobei der Druckabfall sich auf wenige zehntel einer Atmosphäre belauft, und einem Ausfluß. Durch Regulierung der Stärke und Häufigkeit der Druckwechsel und der Dauer der Perioden mit Überdruck und atmosphärischem Druck in Kammer 33 wird eine intermittierende Überführung der gewünschten Badmenge aus der Kammer 33 in die Kammer 32 bewirkt, selbst wenn die Dichtung des als Rückflußventil wirkenden Kugelventils 41 unvollkommen ist. Die Kammer 32 ist mit einer Öffnung 45 versehen.and thermally insulated by a precisely fitting cover 10. Furthermore, the pairs of end chambers are connected to one another connected by at least one channel 34. The part of the end chamber not occupied by the bath 33 with the lower level is alternately connected by means of a line 44 with a container (not shown in the drawing) that contains an inert gas (e.g. electrolysis gas), that is held at sufficient pressure to overcome the pressure drop between the two End chambers, the pressure drop being a few tenths of an atmosphere, and one Discharge. By regulating the strength and frequency of the pressure changes and the duration of the periods with overpressure and atmospheric pressure in chamber 33 is an intermittent transfer of the desired amount of bath from the chamber 33 in the chamber 32 causes, even if the seal of the as Backflow valve acting ball valve 41 is imperfect. The chamber 32 has an opening 45 provided.

Am anderen freien Ende des Ofens vom »Perlenschnur«-Typ (Fig. 7) erfolgt der Übergang des Bades aus einer Endzelle zur anderen mittels mindestens eines genügend langen Kanals 37, der die Trennwand 42 durchstößt, welche die beiden Äste des Ofens trennt. Querschnitt und Länge des Kanals oder der Kanäle 37 sind so bemessen, daß die Menge des durchtretenden elektrischen Stromes nur wenige Prozent, z. B. 2 bis 3%, des Stromes ausmacht, welcher durch den Ofen und zwischen den genannten Endzellen fließt. Ähnliche Begrenzungen gelten für die Leitungen 26 zwischen je zwei benachbarten Zellen im gleichen Ast des Ofens.At the other free end of the stove of the "string of pearls" type (Fig. 7) the transition of the bath from one end cell to the other takes place by means of at least a sufficiently long channel 37 which penetrates the partition wall 42 which separates the two branches of the furnace separates. Cross section and length of the channel or channels 37 are dimensioned so that the amount of passing electric current only a few percent, z. B. 2 to 3%, of the current makes up which flows through the furnace and between said end cells. Similar limitations apply to the Lines 26 between every two adjacent cells in the same branch of the furnace.

Die Speisung mit dem nötigen Aluminiumoxyd kann kontinuierlich oder intermittierend erfolgen durch eine oder mehrere im Kreislauf eingeschaltete Kammern oder Behälter oder Öffnungen in einer Weise, daß der Badfluß dadurch nicht behindert wird. Die Beschickungsstellen können sich beispielsweise an den Enden des Ofens vom »Perlenschnur«- Typ oder in Zwischenstellungen befinden (12 und 13 in Fig. 2a und 2b). Anodeneffekte werden dabei vermieden oder in der Zahl stark eingeschränkt. Deshalb muß die Kruste des Bades nicht mehr so häufig wie bei den herkömmlichen öfen gebrochen werden.The supply of the necessary aluminum oxide can be carried out continuously or intermittently through one or more chambers or containers or openings in one that are switched on in the circuit Way that the bath flow is not hindered. The loading points can, for example at the ends of the furnace of the "string of pearls" type or in intermediate positions (12 and 13 in Fig. 2a and 2b). Anode effects are avoided or severely limited in number. Therefore, the crust of the bath no longer has to be broken as often as in conventional ovens will.

Von der mit der Einführungsvorrichtung 13 versehenen Beschickungsstelle 12 aus gelangt das Aluminiumoxyd in den Hauptbadkreislauf, der (Fig. 2a und 2 b) unter einer Scheidewand 38 hindurch in eine benachbarte Kammer und anschließend in die der Beschickungsstelle am nächsten liegende Elektrolysezelle geleitet wird.The aluminum oxide arrives at the loading point 12 provided with the introduction device 13 in the main bath circuit, the (Fig. 2a and 2 b) under a partition 38 through into a adjacent chamber and then into the electrolysis cell closest to the loading point is directed.

Der Abstich des im Verlauf der Elektrolyse erzeugten Metalles erfolgt im Ofen vom »Perlenschnur«-Typ vorzugsweise durch vertikale Taschen 31, von denen je eine pro Zelle des im Innern hitzebeständigen Mauerwerkes zwischen den beiden Ästen des Ofens untergebracht ist, wie in Fig. 4 gezeigt wird. Jede Zelle ist in ihrem unteren Teil mit einem Stichloch 23 versehen, das nach einem kurzen horizontalen Teilstück mit einer vertikalen Tasche 31 in Verbindung steht, die sich bis zum oberen Rand der genannten Zelle erstreckt. Das flüssige Aluminium füllt diesen seitlichen Verbindungsgang und steigt in der Tasche 31 bis auf ein Niveau, das um wenige Zentimeter niedriger ist als das Niveau des flüssigen Bades in der Zelle, welches ein niedrigeres spezifisches Gewicht besitzt als das Metall. Diese Entnahmetaschen, die in der inneren Längswand des Ofens vom »Perlenschnur«Typ angeordnet sind, befinden sich auf genügend hoher Temperatur, so daß nicht nur eine Erstarrung des Metalls ausgeschlossen ist, sondern auch ein Erstarren von Badflüssigkeit, die anwesend sein könnte. Die Taschen 31 sind oben geschlossen durch schmale Deckel 46 von großer ίο Dicke zur Gewährleistung einer guten Wärmeisolierung. The metal produced in the course of the electrolysis is tapped in a furnace of the "string of pearls" type preferably by vertical pockets 31, one of which per cell of the internally heat-resistant Masonry is housed between the two branches of the furnace, as shown in FIG will. Each cell is provided in its lower part with a tap hole 23, which after a short horizontal Part with a vertical pocket 31 is in communication, which extends to the top of the named cell extends. The liquid aluminum fills this side connecting passage and rises in the pocket 31 to a level that is a few centimeters lower than the level of the liquid Bath in the cell, which has a lower specific weight than the metal. These removal pockets, which are arranged in the inner longitudinal wall of the furnace of the "string of pearls" type at a sufficiently high temperature so that not only solidification of the metal is excluded is, but also a solidification of bath liquid, which could be present. The pockets 31 are at the top closed by narrow lids 46 of great ίο thickness to ensure good thermal insulation.

Die Entnahme des Metalls erfolgt in an sich bekannter Weise mittels eines periodisch von oben in das Metall eingetauchten Saugrohres. Es ist auch die Möglichkeit einer seitlichen Entnahme vorgesehen, z. B. für das vollständige Entleeren des Ofens durch die Abzapfstellen 47 mit den hitzebeständigen Stöpseln 48, wie in F i g. 4 dargestellt. Die Wiederherstellung der Anoden wird vorzugsweise unmittelbar nach dem Abstich der betreffenden Zelle und vorzugsweise nach vorherigem Unterbrechen des elektrischen Stromes durchgeführt. Es sind bereits Verfahren beschrieben, die es ermöglichen, eine Ergänzung der Kohleanoden (die unter der Einwirkung der Elektrolyse verbraucht wurden) vorzunehmen. So z. B. durch Absenken des Badniveaus in der Zelle, bis die gesamte Oberfläche der verbrauchten Anode frei ist; danach werden auf deren Oberfläche eine Platte oder Streifen aus Anodenmaterial aufgebracht, das mit einer Bindeschicht bestrichen ist. Nach einem anderen Vorschlag werden beim Arbeiten mit voller Zelle ein neues Stück oder neue Stücke anodischer Kohle gegen die alte Anode angelehnt.The metal is removed in a manner known per se by means of a periodic from above in the metal immersed suction tube. There is also the possibility of lateral removal, z. B. for the complete emptying of the furnace through the tapping points 47 with the heat-resistant plugs 48, as in FIG. 4 shown. Restoration of the anodes is preferred immediately after tapping the cell in question and preferably after interrupting it beforehand of the electric current. Procedures have already been described that make it possible to a supplement to the carbon anodes (which were consumed under the action of electrolysis) to undertake. So z. B. by lowering the level of the bath in the cell until the entire surface of the spent anode is free; then a plate or strip of anode material is placed on its surface applied, which is coated with a binding layer. Be after another suggestion when working with a full cell a new piece or new pieces of anodic carbon against the old one Leaning against the anode.

Ein besonderes Merkmal der Erfindung besteht nun darin, daß das Verfahren zur Metallentnahme und Ergänzung der Anode in den einzelnen Zellen zu geeigneten Zeiten im Verlaufe des Ofenbetriebs ausgeführt werden kann gemäß Anzeige durch Kontrollorgane (Instrumente zum Messen der Niveaus, der Stromdichte und der Spannungen, Thermoelemente usw.), die der Einfachheit halber und weil sie nicht zur Erfindung gehören, in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Wenn in einer Zelle, wie in Fig. 3 dargestellt, die ergänzbare Dicke 18 der anodischen Schicht mindestens zum größeren Teil verbraucht ist, wird vorzugsweise der Strom abgestellt, der äußere Deckel 10 wird entfernt, um die darunterliegenden abnehmbaren Platten 11 der betreffenden Zelle freizulegen. Die dadurch herbeigeführte Abkühlung genügt für sich allein zur Erstarrung des Bades in den benachbarten Kanälen 26, wodurch der Badstrom unterbrochen wird. Andererseits, und falls vertikale Öffnungen 29 mit Stöpseln 30 vorgesehen sind, kann diese Unterbrechung der Zirkulation auch bewirkt oder unterstützt werden durch Absenken dieser Stöpsel 30 zur Drosselung des Durchflusses. Hiernach wird der Deckel 46 (F i g. 4) der mit der betreffenden Zelle in Verbindung stehenden Entnahmetaschen 31 entfernt und das erzeugte Metall und ein gewisser Überschuß abgesaugt, d. h. so viel Metall wie nötig ist, um das Badniveau in der Zelle unter das Niveau des Materialabsatzes 24' zu senken, auf welchem die Anode und insbesondere der Anodenergänzungsteil 18 ruhen. Hierauf wird der neue Anodenergänzungsteil eingeführt und auf der verbrauchten Anodenoberfläche angebracht. Dieser Anodenergänzungsteil kann entweder aus einerA special feature of the invention is that the method for metal removal and replenishing the anode in each cell at appropriate times during the furnace operation can be carried out as indicated by control bodies (instruments for measuring the levels, current density and voltages, thermocouples, etc.), for the sake of simplicity and because they do not belong to the invention and are not shown in the drawing. When in a cell, as in Fig. 3 shows the supplementable thickness 18 of the anodic layer at least for the greater part is consumed, the power is preferably turned off, the outer cover 10 is removed to the to expose underlying removable plates 11 of the cell in question. The one brought about by it Cooling alone is sufficient to solidify the bath in the adjacent channels 26, whereby the bath current is interrupted. On the other hand, and if vertical openings 29 with plugs 30 are provided, this interruption of the circulation can also be brought about or supported by lowering this plug 30 to restrict the flow. The cover 46 (Fig. 4) is then the removal pockets 31 connected to the cell in question are removed and the generated Metal and a certain excess sucked off, d. H. as much metal as is necessary to match the level in the bathroom Cell below the level of the material deposit 24 'on which the anode and in particular the anode supplement part 18 is at rest. Then the new anode extension part is introduced and on the used anode surface attached. This anode supplement part can either consist of a

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kompakten Kohlenplatte bestehen oder aus einer schrieben, ohne Unbequemlichkeiten vorgenommen Anzahl von Elementen zusammengesetzt sein und werden kann. In diesem Beispiel ist die untere wird zweckmäßig mit einem Bindemittel aufgetragen, Kammer um ein Drittel größer als das vom Bad in damit er auf der Oberfläche der die Basis bildenden der Elektrolysezelle oder -lücke maximal erreichte Anodenkohle haftet, wobei das Bindemittel Kohlen- 5 Volumen. Jede Elektrolyselücke (oder -element oder Wasserstoffe mit hohem Schmelzpunkt enthalten -zelle) hat ein horizontales Quermaß von 86 cm und kann. Ein Teil des abgesaugten flüssigen Metalls wird eine Tiefe (vertikal gemessen) der aktiven Oberfläche nun durch die Entnahmetasche wieder eingeführt, von etwa 60 cm mit einer Projektion auf die vertikale nämlich so viel wie nötig ist, um das Badniveau in Ebene der aktiven anodischen und kathodischen Oberder Zelle, deren Anode erneuert wurde, auf die Höhe io flächen von 4800 cm². Diese Projektion .y ist natürlich zwischen dem Niveau der Bäder in den beiden be- kleiner als die effektiven Oberflächen 5 (s = S-cosα), nachbarten Zellen zu bringen. Dann wird die poröse wobei α der Neigungswinkel der Elektrodenoberflächen Platte 11 wieder eingesetzt und der Strom ein- gegenüber der Vertikalen ist. Beim Betrieb des Ofens geschaltet. Hierauf wird der Deckel 10 nach oder vor mit 2500 A ist die Stromdichte an den Elektroden dem Heben der Stöpsel 30 ebenfalls wieder eingesetzt. 15 (bezogen auf die Projektion der gewöhnlichen verti-AIs Beispiel sei nachfolgend eine der vielen mög- kalen Ebene) etwa 0,5 A/cm². Für den Stromdurchlichen Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. gang sind je zwei benachbarte Zellen in Serie ge-Beim Ofen gemäß vorliegendem Beispiel handelt schaltet. Dieser Ofen von etwa 25OkW, der mit es sich um einen Einzelofen vom »Perlenschnure-Typ Spannungen um 100 V arbeitet, ergibt einen Tages-(d. h., es ist nicht ein »Zwillings«-Typ, wie er in 20 ausstoß von etwa einer halben Tonne Aluminium. F i g. 1 dargestellt ist). Er setzt sich zusammen aus Durch Erhöhung der Ausmaße und/oder der Anzahl insgesamt achtundzwanzig Elementarzellen, die der Elemente (elementaren Zellen) und/oder der Zahl unterteilt sind in zwei Äste, einen Ast mit zwölf der »Perlenschnüre« von Zellen mit einem Zwillings-(Ast α) und einen anderen Ast mit sechzehn (Ast b) ofen kann z. B. bis zu einer Tonne und mehr Alumi-Zellen. Die zwei Äste der »zusammengelegten Perlen- 25 nium pro Tag produziert werden. Die Badzirkulation schnur« werden voneinander abgetrennt durch eine benötigt gewöhnlich eine Strömung von vorzugsweise einzige Längswand zwischen denselben. Die beiden zwischen 30 und 150 cm³/Sek. Im vorliegenden Bei-Endkammern zum Heben des Bades sind eingeschal- spiel wird eine Strömungsgeschwindigkeit von 50 bis tet zwischen der sechsten und siebenten Zelle (links 100 cnvVSek. eingehalten. Das Bad zirkuliert entbeginnend) des Astes a. Die Endanode der sechsten 30 gegengesetzt zur Richtung des elektrischen Stromes. Zelle und die Endkathode der siebenten Zelle des Die beiden Beschickungsstellen zur Einführung von Astesa sind an den elektrischen Stromzuführungs- Tonerde führen zusammen 11 bis 13g Aluminiumleitungen angeschlossen. Zur Einführung des Alumi- oxyd je Sekunde in den Kreislauf ein, entsprechend niumoxyds sind zwei Beschickungsstellen vorgesehen, der Strömungsgeschwindigkeit des Bades und in Abje eine für jeden Ast. Diejenige des Astes α ist zwi- 35 hängigkeit von anderen Betriebsfaktoren. Der Metallschen der neunten und zehnten Zelle eingeschaltet, abstich erfolgt gewöhnlich alle 4 Tage für jede Zelle, diejenige des anderen Astes b der »Perlenschnur« in In diesem Beispiel werden somit täglich sieben Zellen fünf Zellen Entfernung von den entgegengesetzten angezapft. Jede Zelle ergibt dabei 65 bis 70 kg Metall. Enden des Ofens. Die Neigung der Elektrodenebenen Das Abstechen erfolgt vorzugsweise durch Abzur Vertikalen beträgt +30° für die Zellen des 40 saugen des Metalls aus Entnahmetaschen, die sich in Astesa und —30° für die Zellen des anderen Astes. der heißen Zwischenwand des Ofens befinden. Der Die geringere Ausdehnung jeder Zellenöffnung, d. h. den Oberteil der betreffenden Tasche verschließende der Abstand zwischen zwei Kohlenblockelektroden Stöpsel wird herausgezogen, und das Abzapfrohr wird (welcher üblicherweise kleiner ist als 15 cm, Vorzugs- zur Entnahme des Metalls durch Saugen vorüberweise zwischen 4 und 12 cm), beträgt im vorliegenden 45 gehend von oben eingeführt.consist of compact carbon plate or can be composed of a number of elements made without inconvenience. In this example, the lower chamber is expediently applied with a binding agent, the chamber is one third larger than that of the bath in so that it adheres to the surface of the anode carbon that forms the base of the electrolytic cell or gap, with the binding agent being carbon. Each electrolysis gap (or element or cell containing hydrogen with a high melting point) has a horizontal transverse dimension of 86 cm and can. A part of the sucked liquid metal is re-introduced a depth (measured vertically) of the active surface through the extraction pocket, of about 60 cm with a projection on the vertical namely as much as is necessary to the bath level in the plane of the active anodic and cathodic Above the cell, the anode of which was replaced, to the height of 4800 cm ² . This projection .y is of course between the level of the baths in the two smaller than the effective surfaces 5 (s = S -cosα) to bring neighboring cells. Then the porous plate 11 is inserted again, where α is the angle of inclination of the electrode surfaces, and the current is one with respect to the vertical. Switched when the furnace is in operation. The cover 10 is then reinserted after or before 2500 A, the current density at the electrodes when the stopper 30 is lifted. 15 (based on the projection of the usual verti-AIs example, let us consider one of the many possible levels below) about 0.5 A / cm ² . Described for the flow permeable embodiments of the invention. two neighboring cells are connected in series. This furnace of about 25OkW, which works with a single furnace of the "pearl-string type" voltages around 100 V, gives a day (that is, it is not a "twin" type, as it is in 20) of about half an output Ton of aluminum. Fig. 1 is shown). It is composed of By increasing the dimensions and / or the number a total of twenty-eight unit cells, the elements (elementary cells) and / or the number are divided into two branches, one branch with twelve of the "pearls" of cells with a twin (Branch α) and another branch with sixteen (branch b) oven can e.g. B. up to a ton or more aluminum cells. The two branches of the "merged pearls" are produced per day. The bath circulation cords are separated from one another by a usually requires a flow of preferably a single longitudinal wall between them. The two between 30 and 150 cm ³ / sec. In the present by-end chambers for raising the bath, a flow velocity of 50 to tet is maintained between the sixth and seventh cell (100 cnvVsec on the left. The bath circulates beginning) of the branch a. The end anode of the sixth 30 opposite to the direction of the electric current. Cell and the end cathode of the seventh cell of the The two charging points for the introduction of Astesa are connected to the electrical power supply alumina together lead 11 to 13 g of aluminum cables. To introduce the aluminum oxide into the circuit every second, corresponding to the nium oxide, two charging points are provided, one for the flow rate of the bath and one for each branch in Abje. That of branch α is dependent on other operating factors. The little metal of the ninth and tenth cells switched on, tapping usually takes place every 4 days for each cell, that of the other branch b of the "string of pearls" in In this example, seven cells are tapped daily five cells away from the opposite ones. Each cell produces 65 to 70 kg of metal. Ends of the furnace. The inclination of the electrode planes The tapping is preferably done by vertical alignment is + 30 ° for the cells of the 40 suction of the metal from extraction pockets, which are in Astesa and -30 ° for the cells of the other branch. the hot partition wall of the furnace. The spacing between two carbon block electrodes, which closes the smaller size of each cell opening, i.e. the upper part of the pocket in question, is pulled out and the tapping tube (which is usually less than 15 cm, preferably between 4 and 12 cm for the removal of the metal by suction) is removed ), is 45 introduced from above in the present case.

Fall zwischen 4 und 8 cm. Die Dicke der dazwischen- Im erfindungsgemäßen Verfahren und deshalb insliegenden Kreuztrennwand (die üblicherweise kleiner besondere auch im Falle des vorliegenden Beispiels ist als 30 cm) variiert im vorliegenden Beispiel perio- werden für das Kryolithbad die üblichen Temperadisch zwischen 22 und 26 cm, und die Länge der türen und Zusammensetzungen gewählt. Es ist mög-Kanäle in den massiven Blöcken, welche die Kopf- 50 lieh, z. B. mit einem Aluminiumoxydgehalt des Bades stücke der bipolaren Elektroden bilden (üblicherweise von 5 % in der von der Beschickungsstelle am weitelänger als 15 cm) sind im vorliegenden Beispiel etwa sten entfernten Zelle und mit einem Gehalt in der 18 cm lang, so daß der elektrische Nebenstrom ge- Größe von HVo in der Beschickungsstelle am nächringer ist als 2 ⁰Zd. Die massiven Blöcke und inneren sten gelegenen Zelle zu arbeiten. Wände der Zellen, Kammern und Taschen, die mit 55 Im vorliegenden Beispiel beträgt die Strömungsdem Bad und dem Metall in Berührung stehen, sind geschwindigkeit in den Leitungen 10 bis 20 mm/Sek. mit elektrisch geschmolzenem Al₂O₃ ausgekleidet. und die des Hauptstromes in den Zellen 1 bis Der permanente Teil der bipolaren Zwischenelek- 2 mm/Sek.Fall between 4 and 8 cm. The thickness of the cross partition wall in between (which is usually smaller, especially in the case of the present example, than 30 cm) varies in the present example, the usual temperature for the cryolite bath is between 22 and 26 cm, and the length of doors and compositions chosen. There is mög channels in the massive blocks that the head 50 borrowed, e.g. B. form with an aluminum oxide content of the bath pieces of the bipolar electrodes (usually of 5% in the from the loading point on far longer than 15 cm) are in the present example about most distant cell and with a content in the 18 cm long, so that the electrical Bypass flow size of HVo in the loading point at the next is less than 2 ⁰ Zd. The massive blocks and inner most located cell work. The walls of the cells, chambers and pockets, which are in contact with the bath and the metal in the present example, the flow velocity in the lines is 10 to 20 mm / sec. lined with electrically fused Al ₂ O _3. and that of the main flow in cells 1 to The permanent part of the bipolar interelectelec- 2 mm / sec.

troden besteht aus Graphit. Die Ergänzungsanode be- Zum Einbringen des Aluminiumoxyds ist es nicht steht aus Elektrodenkohle. Ihre ursprüngliche Dicke 60 nötig, die Deckel von den einzelnen Zellen zu entbeträgt 4 cm. Das Badvolumen in jeder der Zeil- fernen. Diese Maßnahme wird nur nötig bei der Eröffnungen erreicht periodisch einen Maximalwert von gänzung der Anode in den einzelnen Fällen. Im etwa 501, ohne Einbeziehung des Volumens des vorliegenden Beispiel erfolgt die Anodenergänzung in trichterförmigen Teils. Das Volumen der darunter der beschriebenen Art und Weise jeweils nach dem befindlichen Metallsammeikammer sollte größer sein 65 Abstich, d. h. jeweils nach einer Periode von 4 Tagen als der vorgenannte Wert, damit die Arbeit der pe- oder einem mehrfachen davon, riodischen Ergänzung der verbrauchten Anode im Indessen ist es auch möglich, folgendermaßen vorZusammenhang mit dem Abstich, wie früher be- zugehen: Die Deckel 10 werden geöffnet, und zwarTroden is made of graphite. The supplementary anode is not used to introduce the aluminum oxide is made of carbon electrodes. Their original thickness 60 is necessary to remove the cover from the individual cells 4 cm. The bath volume in each of the line distances. This measure is only necessary for openings periodically reaches a maximum value of supplementation of the anode in the individual cases. in the about 501, without taking the volume of the present example into account, the anode is supplemented in funnel-shaped part. The volume of the below the described manner in each case after the metal collecting chamber located should be larger 65 tapping, i. H. after a period of 4 days than the aforementioned value, so that the work of the pe- or a multiple thereof, In the meantime, it is also possible to periodically replenish the spent anode as follows with the tapping, as stated earlier: The covers 10 are opened, namely

nicht nur derjenige der zu ergänzenden Zelle, sondern, wenn nötig, auch diejenigen der beiden benachbarten Zellen; die wärmeisolierenden Platten 11 werden entfernt, die oberen Kanäle 26 zwischen den benachbarten Zellen mittels der Stöpsel 30 geschlossen und der elektrische Strom abgestellt. Die Entnahme durch Absaugen des Metalls aus der betreffenden Entnahmetasche, die das Bad auf das Niveau der Schwelle 24' abgesunken ist, auf der die zu ergänzende Anode ruht, wobei die Schwelle unbedeckt bleibt. Die Platte oder die Streifen der Ergänzungskohle (welche vorher auf den Kontaktoberflächen mit einem Bindemittel überzogen worden sind) wird bzw. werden auf die alte Anode aufgebracht, und das zuviel aus der Tasche entnommene Metall (d. h. der Überschuß über den effektiven Zellausstoß) wird in die Tasche zurückgegossen, so daß das Bad wiederum aus der unteren Metallsammelkammer in der Zelle ansteigt und diese auffüllt. Dann wird der Strom wieder eingeschaltet, und die Zelle ist erneuert.not only that of the cell to be supplemented, but, if necessary, that of the two neighboring cells as well Cells; the heat-insulating plates 11 are removed, the upper channels 26 between the adjacent ones Cells closed by means of the plug 30 and the electrical current is turned off. The removal by Suction of the metal from the relevant extraction pocket, which brings the bath to the level of the threshold 24 ' has sunk, on which the anode to be supplemented rests, the threshold remains uncovered. The plate or the strips of supplementary charcoal (which were previously placed on the contact surfaces with a binder have been coated) is or are applied to the old anode, and that too much out of the pocket removed metal (i.e. the excess over the effective cell output) is poured back into the pocket, so that the bath rises again from the lower metal collection chamber in the cell and this replenishes. Then the power is turned on again and the cell is renewed.

Nach einer gewissen Zeit ist die Betriebstemperatur auch in den Verbindungskanälen automatisch wieder erreicht, so daß die Stöpsel 30, welche gesenkt worden waren, durch das erstarrte Bad nicht mehr blockiert werden und leicht gehoben und in gehobener Stellung fixiert werden können. Es ist wünschenswert, daß der Querschnitt und die mittlere Länge der Verbindungskanäle 26 zwischen zwei benachbarten Zellen so bemessen sind, daß die nötige Durchflußmenge (d. h. 50 bis 100 cm³/Sek.) gewährleistet ist, ohne daß ein beträchtlicher Niveauunterschied oder eine zu große Durchflußgeschwindigkeit nötig wären. Es ist zweckmäßig, die Durchflußgeschwindigkeit des Hauptkreislaufs in den Kanälen unter 50 mm/Sek. zu halten. In den sekundären Kreisläufen zwischen Anode und Kathode einer Einzelzelle ist es schwierig, die entsprechenden Geschwindigkeiten zu messen, welche wahrscheinlich ganz oder teilweise von den Geschwindigkeiten des Hauptkreislaufs unabhängig sind. Die Überhöhung der Badflüssigkeit, welche nötig ist, um die Zirkulation durch die ganze Zellserie zu gewährleisten, ist nicht hoch, da die fluorhaltigen Bäder ziemlich dünnflüssig sind. Die Größenordnung dieser Flüssigkeitsüberfiöhung übertrifft nicht einige Dezimeter des intermittierenden Hebens des Bades aus der sechsten Zelle (der Zelle mit dem niedrigsten Niveau) in die siebenten Zelle (der Zelle mit dem höchsten Niveau) des Astes a. After a certain time, the operating temperature is automatically reached again in the connecting channels so that the plugs 30, which had been lowered, are no longer blocked by the solidified bath and can be easily lifted and fixed in the raised position. It is desirable that the cross-section and the mean length of the connecting channels 26 between two adjacent cells are dimensioned such that the necessary flow rate (ie 50 to 100 cm ³ / sec.) Is ensured without a considerable difference in level or an excessive flow rate would be necessary. It is advisable to keep the flow rate of the main circuit in the channels below 50 mm / sec. to keep. In the secondary circuits between the anode and cathode of a single cell, it is difficult to measure the corresponding speeds, which are probably wholly or partially independent of the speeds of the main circuit. The excess of the bath liquid, which is necessary to ensure the circulation through the entire cell series, is not high, since the fluorine-containing baths are rather thin. The magnitude of this overflow of liquid does not exceed a few decimeters of the intermittent lifting of the bath from the sixth cell (the cell with the lowest level) into the seventh cell (the cell with the highest level) of branch a.

Der Verlauf des elektrischen Stroms erfolgt in umgekehrtem Sinn zur Hauptzirkulation des Bades. Das letztere bewegt sich von der Kathodenoberfläche weg und auf die Anodenoberfläche der folgenden bipolaren Elektrode zu. Die im Ofen vom »Perlenschnur«-Typ vorhandenen geringen Niveauunterschiede erlauben eine leichtere Umstellung vom Betrieb des Ofens als zwei getrennte mehrzellige Öfen, in denen alle Stöpsel 30 in den Verbindungskanälen 26 gesenkt sind und die Hebevorrichtung stillsteht, zum Betrieb des Ofens als geschlossene Zellkette und umgekehrt. In der Tat können, wenn die normale Betriebstemperatur erreicht ist, die Stöpsel leicht gehoben und die Hebevorrichtung in Betrieb gesetzt werden, worauf die Hauptzirkulation des Bades durch alle einzelnen Zellen des Ofens einsetzt. Der Materialverbrauch der Einheit (Kohle und Fluorverbindungen) sowie auch der nötige Arbeitsaufwand sind niedriger oder auf alle Fälle nicht höher als bei industriellen Öfen mit horizontalen Schichten und verstellbaren Elektrodenabständen, wie sie bisher in Gebrauch waren. Der Energieverbrauch der Einheit ist um 30 bis 50% niedriger. Auch die Gestehungskosten (Konstruktion und Installation) sind bei gleicher Produktivität erheblich niedriger.The course of the electric current takes place in the opposite sense to the main circulation of the bath. That the latter moves away from the cathode surface and onto the anode surface of the following bipolar Electrode closed. The ones in the oven of the "string of pearls" type The small differences in level that are present allow an easier changeover from the operation of the furnace than two separate multi-cell ones Furnaces in which all the plugs 30 are lowered in the connecting channels 26 and the lifting device stands still to operate the furnace as a closed cell chain and vice versa. Indeed you can, though normal operating temperature has been reached, the plugs slightly lifted and the lifting device in Operation can be started, whereupon the main circulation of the bath through all the individual cells of the furnace begins. The material consumption of the unit (coal and fluorine compounds) as well as the work required are lower or in any case not higher than industrial ovens with horizontal layers and adjustable electrode spacings, as they were previously in use. The energy consumption of the unit is 30 to 50% lower. The prime costs (construction and installation) are also included same productivity significantly lower.

Der erfindungsgemäße Ofen weist erhebliche Vorteile auf, so z. B. eine bessere Möglichkeit zur wirksamen Isolierung des Oberteils und der Innenflächen des Ofens und damit die Verminderung desjenigen Teils der elektrischen Energie, welche in Ohmsche Wärme umgewandelt werden muß, höhere Ausstoßkapazität, geringerer Arbeitsaufwand, vereinfachte Anodenerneuerung, Möglichkeit des Abstichs ohne Badentnahme und ohne Berührung mit dem Bad, verbesserter Wärmeausgleich des Bades zwischen den einzelnen Zellen, geringere Neigung zur Krustenbildung, Möglichkeit der Verwendung von weniger reinen Aluminiumoxyden und zur Herstellung hochreinen Metalls durch Auswahl oder Klassifizierung b> folge Zirkulation des Bades durch Serien von Zellen mit Einzelabstich gemäß der Erfindung.The furnace according to the invention has significant advantages, such. B. a better way to be effective Insulation of the upper part and the inner surfaces of the furnace and thus the reduction of that Part of the electrical energy that has to be converted into ohmic heat, higher output capacity, less work, simplified Anode renewal, possibility of tapping without removing the bath and without touching the bath, improved Heat balance of the bath between the individual cells, less tendency to crust formation, Possibility of using less pure aluminum oxides and for the production of high purity Metal by selection or classification b> follow circulation of the bath through series of cells with individual tapping according to the invention.

Der erfindungsgemäße Ofen kann auch verwendet werden für andere Elektrolyseverfahren aus geschmolzenen Salzen, und sein Anwendungsgebiet ist nicht begrenzt auf die Herstellung von metallischem Aluminium aus seinem Oxyd. In diesen Fällen können die verwendete Aluminiumverbindung (Al₂O₃), die Elektrolysebäder (Fluoride) und das Produkt (metallisches Aluminium) variiert werden.The furnace according to the invention can also be used for other electrolysis processes from molten salts, and its field of application is not limited to the production of metallic aluminum from its oxide. In these cases, the aluminum compound used (Al ₂ O ₃ ), the electrolysis baths (fluoride) and the product (metallic aluminum) can be varied.

Claims

Patent claims:

1. Multi-cell furnace for the electrolysis of metal compounds, their density is greater than the density of the electrolyte, especially for the production of aluminum from Aluminum oxide, which is dissolved in the bath of molten salts, the furnace with bipolar intermediate electrodes includes provided cells that are stationary and inclined, anodically consumable Have surfaces that can be renewed, as well as with terminal electrodes that are live Means are provided, as well as with separate collection chambers under the electrolysis gaps to the Collecting the metal from each individual cell, characterized in that the cells (19) with individually removable covers (11)

]. - accidentally and interconnected by Channels (26) at such a level that a passage of the molten electrolyte (20) from one cell (19) to the other is possible and that at least two groups of cells (5 ', 5 ", 6 ', 6 ") connected to one another in a closed circuit (2) and electrically connected in series are both through channels (26) for the circulation of the molten electrolyte between the cells and by circulating and lifting devices (32, 33) as well as electrically by the respective ones End electrodes (14, 15) which are connected to current-carrying metal nipples (16), the row of cells in the form of a closed, folded "string of pearls" is arranged, the two branches of which on each of its Side of an elongated wall (7, 8) made of heat-resistant and electrically insulating material are arranged.

2. Furnace according to claim 1, characterized in that the cathodes made of graphite and the Anodes consist of electrode carbon.

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3. Oven according to claim 1 or 2, characterized in that at least two "strings of pearls" of cells in a housing (4) made of ■ heat insulating, electrically insulating and heat-resistant material are housed .. with the »pearl strings« (5 ', 5 ", 6', 6") under each other are preferably connected electrically in parallel and wherein the closure end of the one arranged adjacent to that of the other and by a transverse wall (9) made of heat-resistant and electrically insulating material is separated.

4. Oven according to one of the preceding claims, characterized in that the with a cover (11) made of removable panels made of heat-resistant and heat-insulating material Material and with a removable outer cover (10) is provided over the cover (11).

5. Oven according to one of the preceding claims, characterized in that the connection between the cells of the furnace, for the circulation of the bath from one cell to another, consists of channels (26) running over the electrodes, which are divided into massive blocks which form the upper part of the electrodes, arranged as are net and where the blocks are made of electrically insulating and little heat-insulating material, z. B. made of electrically fused aluminum oxide - or with such material are covered - that is impermeable and resistant to attack by the molten liquid Bathroom is.

6. Oven according to one of the preceding claims, characterized in that the bipolar Electrodes (17) and the massive blocks (25) transverse partitions between form the cells, together with partitions (24) made of heat-resistant, solid material specific electrical resistance and low porosity and which against the attack of the molten electrolyte and the liquid metal is resistant to the partitions separate the individual chambers (21) for collecting metal from one another by separating them stretch down from the bottom of the bipolar electrodes.

7. Oven according to one of the preceding claims, characterized in that for Closing or throttling the channels (26) for the circulation of the bath between adjacent ones Cells, means are arranged, which preferably consist of plugs (30) which are inserted into holes (29) in the solid blocks (25) are slidable so that they are transverse to the channels (26), and the fixed at different heights and moved from above,

8. Oven according to one of the preceding claims with at least one station (12) for the continuous supply of starting material, in particular aluminum oxide, the Station comprises a measuring and / or regulating arrangement for the starting material, thereby marked that this station is switched on in the "pearl string" of cells and with a arranged in the furnace closed chamber is connected, which is the connection of the Enables bath liquid in two adjacent cells.

9. Oven according to one of the preceding claims, comprising arrangements known per se to raise the molten bath so that the bath moves from one lower to one higher level circulates, characterized by two chambers (32, 33) at the end of the circuit in the "string of pearls," or in each of the "strings of pearls" of cells, with the bottom the one chamber (32) is higher than the bottom of the other chamber (33) and both Chambers between two neighboring cells in the «string of pearls» are switched on, with the two chambers in communication with each other and with the relevant neighboring cells stand, and the above known arrangements for lifting the molten bath with one of the chambers (32,33) are connected so that the liquid bath from a low to a higher cell can be lifted by displacement from the lower chamber (33) the higher chamber (32).

10. Oven according to claim 9, characterized in that the lower chamber (33) in two Compartments are divided by a vertical partition (43) leading from the cover of the chamber goes out and ends near its bottom, the larger compartment with the neighboring cell communicates and is provided in the upper part with an opening (44) for the supply of gas and this opening is connected to external means for introducing inert gases, preferably at regular intervals to generate a temporary moderate overpressure in the relevant part of the chamber, while the smaller compartment in its upper part with the Chamber (32) is in communication with a higher floor.

11. Oven according to claim 9 or 10, characterized in that the connection between the Chamber (33) with the lower bottom and the adjacent cell by one or more Channels (39) is carried out, the channels (39) with a simple ball check valve (41) are provided, the ball of which is made of heat-resistant material that is absorbed by the electrolyte is not attacked and has a lower specific weight than the electrolyte.

12. Oven according to one of the preceding claims, characterized in that pockets (31) in a number corresponding to the number of cells in the inner longitudinal wall (7, 8) between are attached to the branches of the "string of pearls" of cells, with these pockets (31) in their Lower part are in communication with one of the individual collection chambers (21) for the in the Cells produced liquid metal, in particular aluminum, and closed with a lid (46) that secures the thermal insulation and is removable, so that the metal by suction can be removed from the pockets.

13. Process for the production of aluminum by electrolysis of aluminum oxide, which in is dissolved in a bath of molten salts, in furnaces according to one of the preceding claims, characterized in that the aluminum produced periodically without contact with the Electrolyte is sucked out of the individual extraction pockets, with the aluminum in the

Bags is kept at a temperature that is higher than the "critical temperature" of the aluminum or preferably higher than the temperature in the cryolite bath used.

14. The method according to claim 13, characterized in that before the renewal of the Anode in a cell covers the bath in the area around the cell in question, so that one can get through Cooling restricts or prevents the circulation of the electrolyte to and from the cell in question, as well as interrupting the electric current for the electrolysis and in that one after the renewal of the anode in the cell supplies the electric current again and the covered Covering the area around the cell again so that the temperature rises, with the main circulation of the bath is made possible again by the cell in question.

15. The method according to claim 12, characterized by the step that after interruption of the electric current from the cell in question removes such an amount of aluminum that is in excess of the amount currently produced and which is so great that the bath level is in the Cell is lowered until the electrolysis gap between the electrodes is completely empty, whereby the aluminum is sucked out of the pocket connected to the cell in question, as well as by the step that you then put the excess aluminum in the relevant removal pocket returns so that the bath level in the cell rises until the space between the electrodes is refilled before renewed supply of electrical current.

16. The method according spoke 14 or 15, characterized in that the channels that the Connect the cell in which the anode is being renewed to the neighboring cell ©, see above long throttled until the anode is renewed.

17. The method according to any one of claims 13 to 15, characterized in that the allows molten bath to circulate in a closed circuit in the "string of pearls" of cells in the direction of the usual direction (anode / bath cathode) of the electric current is opposite.

18. The method according to any one of claims 13 to 17, characterized in that the Starting up or interrupting the main circulation of the electrolyte in the closed Circulation in the "string of pearls" of cells is carried out in such a way that one of the operation of not with each other communicating cells for operating communicating cells Cells run out or vice versa.

For this purpose 2 sheets of drawings