DE2308565A1 - Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von metallen - Google Patents

Description

Metallen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nebst einer Vorrichtung für die Kontrolle einer Elektrolysezelle oder von Elektrolysezellen zur Gewinnung geschmolzener Metalle, insbesondere für die Kontrolle solcher Elektrolysezellen, worin eine Metallverbindung oder der in Lösung befindliche Bestandteil eines geschmolzenen Elektrolyten in der Zelle ein geschmolzenes Metall liefert, etwa Aluminium.

Bei der Herstellung von Aluminium durch elektrolytische Reduktion in einem Bad von geschmolzenem Kryolith gelösten Aluminiumoxids ist eine noch immer nicht befriedigend gelöste Aufgabe eine wirksame Kontrolle der Konzentration des gelösten Aluminiumoxids. Wenn nämlich die Konzentration dieses gelösten Aluminiumoxids, deren Maximum etwa zwischen 7 und 10 °/> liegt, unter eine kritische Grenze, die man allgemein als bei annähernd 2.0 $ liegend betrachtet, sinkt, tritt eine unliebsame und störende Erscheinung auf, die man als "Anodeneffekt" kennzeichnet. Dieser

409818/0725

Effekt hat bekannte Nachteile und führt zu. verringerter Wirksamkeit des Verfahrens. Der Anodeneffekt ist vor allem kennzeichnend für die Herstellung von Aluminium durch Elektrolyse eines Bads, das aus einer Schmelze von Aluminiumoxid und Kryolith besteht. Man kann dem Anodeneffekt begegnen und die normalen Elektrolysebedingungen wieder herstellen, indem man die Kruste, die sich in der das Bad speisenden Schmelze auf der Oberfläche bildet, immer wieder bricht und die Bildung größerer Schollen verhindert. Dieses Verfahren bringt jedoch große Schwierigkeiten technischer Art mit sich, weil dabei häufig zu viel Aluminiumoxid in die Elektrolysezelle gerät, denn jeder Überschuß an Aluminiumoxid bleibt ungelöst, wenn dessen Menge die spezifische Lösefähigkeit des Elektrolyten bei der Arbeitstemperatur - üblicherweise bei etwa 970° C - überschreitet. Tritt dies ein, das heißt, wenn der Elektrolyt nicht alles zugegebene Aluminiumoxid zu lösen vermag, dann sinkt ein mehr oder v/eniger hoher Anteil davon durch den Elektrolyten und das sich am Boden der Reduktionszelle, der zugleich die Kathode ist, sammelnde geschmolzene Aluminium, mit der höchst nachteiligen Wirkung, daß der Widerstand der Kathode sich erhöht, wodurch das Ergebnis empfindlich beeinträchtigt wird, eine Erscheinung, die man als überbeschickte oder "kranke" Reduktionszelle bezeichnet.

Sowohl der An-odeneffekt, der bei einer kritischen, unter 0,2 % liegenden Grenze, also einer Verarmung des Bads an Aluminiumoxid, als auch der bei einem Überschuß als "kranke" Zelle auftretende Effekt haben zur Folge, daß die Zelle unter nicht mehr betriebsgerechten Bedingungen arbeitet und die Leistung beträchtlich sinkt. Es ist festgestellt worden, daß der Anoden · effekt der deutlich geringere Nachteil ist und leichter behoben werden kann als die Erscheinung der kranken Zelle. Man hat daher schon vorgeschlagen, diese Erscheinung dadurch zu vermeiden, daß

A09818/0725

man fortlaufend oder in Anteilen Aluminiumoxid einträgt. Dafür mußte man aber in Kauf nehmen, daß trotz vorsichtiger und genau dosierter Zugabe immer wieder, mitunter schon jeden Tag, ein · Anodeneffekt auftrat. Man war zu diesem Zugeständnis gezwungen, weil man auf andere V/eise die zufällige Bildung eines Überschusses an Oxid, sei es durch Überdosierung, sei es durch übermäßige Krustenbildung und deren Lösung nach dem Aufbrechen im Bad, nicht erkennen konnte.

Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Gewinnung von Metallen, vorzugsweise Aluminium, durch Reduktion eines Metalloxids durch Elektrolyse in einem Bad, wobei Gleichstrom durch die Lösung des Oxids in einem Elektrolyten geschickt und das am Boden der Zelle, der zugleich die Kathode bildet, abgeschiedene Metall abgetrennt wird. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Spannung in der Zelle ununterbrochen überwacht und einen durch überhöhte Spannung angezeigten Anodeneffekt beseitigt. Eine vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß man die Menge des zugegebenen Metalloxids so bemißt, daß sie nicht ausreicht, um die Oxidkonzentration auf einer Höhe zu halten, bei der ein Anodeneffekt überhaupt nicht eintreten kann. Man nimmt einen solchen lieber in Kauf als die bei Überbeschickung mit Oxid auftretende Gefahr der "kranken" Zelle. Der besondere Vorzug der Erfindung liegt nämlich darin, daß man hie und da einen Anodeneffekt bewußt auftreten läßt, der sich leicht beseitigen läßt, aber zugleich gewährleistet, daß die Zelle nicht "krank" werden kann.

Die Erfindung umfaßt auch eine Ausführungsform, bei der man den Anodeneffekt dadurch vermeidet, daß der Abstand der Kathode zur Anode durch eine entsprechende Bauart der Elektroden verringert wird, ferner die sich auf der Oberfläche des Bads bildende Kruste

409818/0725

aufbricht und zusätzliches Metalloxid in die Zelle einträgt.

Zu der Erfindung gehört auch eine Apparatur, bei der ein Detektor für den Anodeneffekt eingebaut ist. Der Apparat besteht aus mindestens einer Zelle mit Elektroden für die direkte Lieferung von Strom in das Bad. Der Detektor besteht aus mindestens einer Zelle mit Elektroden für die direkte Lieferung von Strom in das Bad. Der Detektor jfür den Anodeneffekt ist so angeordnet, daß er die Spannung der Reduktionszelle mißt jund anzeigt, wenn die Spannung ein bestimmtes Maß überschreitet und dadurch das Auftreten eines Anodeneffekts angibt. Man kann auch Geräte vorsehen, die auf den Anodeneffekt-Detektor ansprechen und einen auftretenden Anodeneffekt beseitigen.

Die beigegebene Zeichnung ist eine schematische Erläuterung eines Apparates zur Gewinnung von Metallen in einem Elektrolysebad und bildet eine Anweisung für die zweckmäßige Ausführung der Erfindung.

Die eigentliche Reduktionszelle 9 besteht aus einem Stahlmantel mit einem Kohlefutter 11. Dieses leitende Futter enthält am Boden eine Schicht von geschmolzenem Aluminium 12 und darüber das Elektrolysebad 13 aus Aluminiumoxid, gelöst z. B. in einer Schmelze von Kryolith. Leitende, in die gleichfalls leitende Ausfütterung 11 eingebettete Metallruten sind mit einem Kathodeleiter 14 verbunden. Es ist selbstverständlich, daß man für das Bad, also den Behälter für das geschmolzene Aluminium 12 und die zu elektrolysierende Schmelze 13, auch andere Werkstoffe für die Innenauskleidung verwenden kann. Für die Verbindung der Kathode mit dem geschmolzenen Aluminium kann man auch andere übliche Mittel statt der gezeigten Metallruten benutzen. Aufgehangen über dem Bad und teilweise darin eintauchend ist die Kohlenstoffanode 15 (im Diagramm gezeichnet). In der Praxis kann die Kohleanode 15 auch aus mehreren Stäben bstehen, die sich an

409818/0725

einer passenden Aufhängung befinden, oder man kann eine herkömmliche senkrechte oder waagerechte Söderberg-Anode anordnen. Beispielsweise kann die Anode 15 aus 18, je etwa eine Tonne schweren Kohlenstoffbarren bestehen. Das geschmolzene Elektrolysebad ist mit einer harten Kruste 16 bedeckt, die aus erhärteten Bestandteilen des Elektrolyten und zusätzlichem Aluminiumoxid bsteht. Die Anode ist mit einer positiven Schiene 17 über den Leiter 18 verbunden. Ein Messgerät 20 für den Strom stellt die Spannung ein zu dem direkt in den Leiter 18 fließenden Strom. Er soll am besten aus einem Typ bestehen, der keine Serienschaltung zum Leiter 18 braucht.

An der Entnahmeseite der Zelle 9 befindet sich ein erster, herkömmlicher Zugeber für das Aluminiumoxid 24. In dessen Nachbarschaft ist ein erster Brecher 25 für die Kruste angebracht. Ein zweiter Zugeber für das Oxid 26 befindet sich an der Zuführungsseite der Zelle 9, und in dessen Nachbarschaft ist der zweite Brecher 27 angeordnet. Zur Hebung und Senkung der Anode 15 dienen pneumatisch oder elektrisch bewegbare Antriebe 28 und 30, die mechanisch mit der Anode 15 verbunden sind. Zwischen der negativen Schiene 14 und dem Leiter 18 ist ein Voltmeter eingebaut.

Ein impulsgebender Regler 32 dient zur Erzeugung von zwei Impulsfolgen mit je einer identischen Zahl von Impulsen, zum Beispiel sechs Impulsen in der Minute. Die beiden Impulsfolgen sind phasenungleich dergestalt, daß ein Impulsstoß von dem anderen von dem halben Impulsintervall verschoben ist, zum Beispiel um fünf Sekunden, Eine der Impulsfolgen aus dem Regler 32 bedient den Stromgeber 34. Der Arizeigekreis des Stromgebers 33 ist mit dem Meßgerät 20 verbunden und empfängt von dort ein Spannungssignal im direkten Verhältnis zu dem im Leiter 18 fließenden Strom. Der Anzeigekreis des Stromgebers ist mit dem Leiter 18 verbunden und empfängt von diesem eine

409818/0725

Spannung, die derjenigen über die Reduktionszelle 9 entspricht.

Die Energiemengen des Stromgebers 33 und des Stromgebers 34 sind gekoppelt mit der Energie eines begrenzenden Verstärkers 35, der zweckmäßigerweise so arbeitet, daß die Spannung auf annähernd zehn Volt begrenzt wird. Der Verstärker 35 hat zweckmäßigerweise einen Zuwachs von eins. Die Energie des Verstärkers 35 ist an einen Druckschalter 36 angeschlossen, der binäre Signale gibt, die zu wechselnden Zeiten der Energie entsprechen, die der Reduktionszelle 9 zugeführt wird, und dem Spannungsabfall über die Reduktionszelle hinweg, und bestimmt durch den der beiden Stromgeber 33 und 34, der jeweils an den Verstärker 35 Energie gibt.

Die Energie des Druckschalters 36 ist gekoppelt mit dem ersten Stromstoß eines AIiD Stroms 37 und dem ersten Stromstoß eines AND Stroms 38, zweite Stromstöße an die AND Ströme 37 und 38; sie sind verbunden mit dem Impulsregler 32, der die jeweiligen Impulse von ihnen empfängt. Auf diese Weise gibt der AND Strom 37 intermittierend binäre Signale, die anzeigen, wie innerhalb der Reduktionszelle 9 Strom fließt; dies gilt sinngemäß auch für den AND Strom 38.

Die Strommenge des AND Stroms 38 ist an die eines Subtraktors 39 gekoppelt. Ein zweiter ist an einen Signalgeber 29 angeschlossen, den man einstellen kann und der als Signal ein vorbestimmtes binäres Signal gibt, das den EMF der Reduktionszelle wiedergibt. Dieser liegt nominal bei 1,6 Volt für ein Bad aus Aluminiumoxid und einer Kryolithschmelze. Das Snergiesignal des Subtraktors 39 wird an den arithmetischen Verteiler 40 gegeben. Der AND Strom 37 ist an einen zweiten Punkt des Verteilers 40 angeschlossen über einen Drucktastensammler 41, der die binären

409818/0725

verschlüsselten Signale, die er vom AND Strom empfängt, so lange speichert, um zu gewährleisten, daß der Verteiler 40 an seinen "beiden Aufnahmestellen die von den AlTD Stromgebern 37 und 38 ausgehenden Impulse gleichzeitig empfangen kann.

Der Verteiler 40 erzeugt ein verschlüsseltes binäres Signal, das der Quotient ist aus dem gemessenen Signal der Grobspannung über die überwachte Reduktionszelle hinweg und verringert um den EMP Strom geteilt durch das Drucksignal, das den Strom anzeigt, sodaß dieses binäre Signal dem Widerstand der Reduktionszelle 9 einschließlich der Elektroden und der Zuleitungen zu ihnen entspricht.

Der Verteiler 40 ist mit einem Subtraktor 43 gekoppelt, der ein vorbestimmtes binäres Signal von einem entsprechenden Signalgeber 42 aufnehmen kann. Dieses entspricht dem bekannten fixierten Widerstand der elektrischen Verbindungen zur Reduktionszelle. Polglich liefert der Signal gebende Subtraktor 43 ein binäres Signal, das im wesentlichen dem wechselnden Widerstand des Bades 13 entspricht.

Der Subtraktor 43 ist an die beiden Komparatoren 43 und 44 angeschlossen. Eine zweite Verbindung zum Komparator 44 verläuft zu einem oberen Schwellenstromkreis 46, der ein Signal gibt zur Aufrecht erhaltung eines oberen Widerstandwertes für das Bad 13, da die Konzentration an Aluminiumoxid in direktem Verhältnis steht zum Widerstand des Bades 13. Entsprechend ist ein zweiter Komparator angeschlossen an einen unteren Schwellenstromkreis 47. Der Komparator 44 gibt einen Stromstoß, wenn das vom Strom-| kreis 46 kommende Signal anzeigt, daß der Widerstand im Bad 13 zu hoch ist. Die Anzeige im Komparator 45 erscheint, wenn das vom Subtraktor 43 empfangene Signal niedriger ist als das vom Stromkffiis 47 empfangene, wodurch angezeigt wird, daß der Wider-

409818/0725

stand im Bad 13 zu niedrig ist. Die Signalquelle 42 und der Subtraktor 43 sind nicht unbedingt nötig. Vierraehr kann der Verteiler 40 direkt an die Komparatoren 44 und 45 angeschlossen werden, vorausgesetzt, daß die Schwellenstromkreise so eingestellt sind, daß sie den feststehenden Widerstand der Verbindungen zur Reduktionszelle einbeziehen.

Der Verstärker 35 ist ferner mit einem Detektor für den Anodeneffekt 48 verbunden. Dieser ist eine ZENER-Diode mit einer Schwelle für die Spannungsänderung von ungefähr 7,5 Volt. Deshalb liefert er so lange kein Signal, als die Spannung in der Zelle unterhalb 7,5 Volt bleibt. Der erwartete Bereich liegt zwischen etwa 3,5 und 6,5 Volt. Dabei werden 5.0 Volt bei normalen Badbedingungen selten überschritten. Steigt die Spannung der Reduktionszelle über die Grenze von 7,5 Volt, erscheint im Anodeneffekt-Detektor ein Signal, das anzeigt, daß in der Zelle ein Anodeneffekt aufgetreten ist, also die Konzentration an Aluminiumoxid im Bad für eine wirksame Elektrolyse viel zu gering ist. Da der Anodeneffekt bei 30 oder gar 40 Volt liegen kann und oft dabei auch wirklich liegt, wird der Verstärker 35 auf eine Spannungsgrenze von etwa 10 Volt eingestellt, sodaß Schäden am Konverter 36 und am Detektor 48 vorgebeugt wird, ohne die Empfindlichkeit des Stromlaufs zu vermindern.

Wie oben ausgeführt, regelt die Anordnung den Widerstand in der Reduktionszelle alle zehn Sekunden. Wenn man sich damit begnügen will, kann man aber auch die selbsttätige Einstellung des Widerstands in Abständen von etwa einer Minute anordnen.

Drei Drucksignalquellen 50, 51 und 52 sind vorhanden. Zu jeder gibt es einen Sammler, mit je einem regulären normalen Programm für Unterbrechung und Zufuhr, einer Kontrolle für den Widerstand, die Einstellung der Anode und die Verhinderung und die Beseiti-

409818/0725

gung eines Anodeneffekts. Sie können in Parallel- oder in Serienschaltung vorliegen.

Der Signalgeber 50 sorgt nacheinander für das Aufbrechen der Kruste 16 an der Entnahmeseite vermittels der Brechstange 25, für die Zugabe von neuem Aluminiumoxid an der Entnahmeseite aus dem Behälter 24, für das Zerbrechen der Kruste 16 an der Zufuhrseite mittels der Brechstange 27 und für die Zugabe zusätzlichen Aluminiumoxids an der Zufuhrseite aus dem Behälter. 26. Die Brechstangen 25 und 27 werden aus praktischen Gründen mehrfach auf- und abbewegt, sodaß die Kruste 16 mit Sicherheit gebrochen ist. Diese mehrfachen Bewegungen v/erden von dem Signalgeber 50 gesteuert.

Bei der praktischen Ausführung der Elektrolyse bev/irken die vom Geber 50 stammenden Signale erst das Aufbrechen der Kruste an der Entnahmeseite unter vorbestimmbarem späterem Zugeben von Oxid, sodann, etwa 90 Minuten später, das Aufbrechen der Kruste und Oxidzugabe an der Zufuhrseite. Da die Kruste 16 hauptsächlich aus Oxid besteht, wird bei deren Zerkleinern das Bad damit angereichert, woraus eine Verringerung des Badwiderstandes resultiert. Man kann dur-rchaus eine Zugabe zusätzlichen Oxids vorsehen, doch läßt man vorher so viel Zeit vergehen, daß erst die Krustenteile im Bad auf genommen sind und das neu zugegebene Oxid sich mit der wieder sich bildenden Kruste verbindet oder zunächst auf deren Oberfläche ablagert. Die Signale werden von dem Geber 50 geliefert, um einen Dekoder 55 über die Kreise 56, 57 und 58 zu steuern.

Die Signalquelle 51 wird vom Komparator 44 uns dem Komparator versorgt. Wenn der Komparator 44 anzeigt, daß der obere Grenzpunkt für den V/iderstand in der Zelle überschritten worden ist,

409818/0725

gibt der Signalgeber 51 den Befehl zum Dekoder 54, die Anode 15 oder Teile davon zu senken. Dadurch wird der V/iderstand in der Zelle, erniedrigt, bis das Signal vom Komparator 45 verschwindet. Wenn der Komparator 45 anzeigt, daß die untere Schwelle des Widerstands unterschritten ist, wird entsprechend die Anode oder werden Teile davon gehoben, bis eine Anzeige im Komparator 45 angibt, daß der Widerstand wieder hoch genug geworden ist.

Die Signalquelle 51 wird zweckmäßigerweise so konstruiert, daß sie sich nach jedem Befehl für fünf Minuten selbst hemmt, damit inzwischen erst die befohlene Bewegung ausgeführt werden kann.

Ebenso wie bei der normalen Beschickung und dem normalen Aufbrechen der Kruste bewirkt man die Zugabe von Oxid vorteilhaft während der Beseitigung eines Anodeneffekts und nach der Bildung der Kruste 16. Um die Unterdrückung des Anodeneffekts zu bewirken, genügt es mitunter, nur auf einer Seite der Zelle die Operationen des Krusisbrechens und der Oxidzugabe vorzunehmen.

Die Kreise 61 bis 66 und 67 bis 72 sind Hilfskreise zu Lieferung von Energie an die Solenoide 73 bis 78. Die Solenoide 74 und 77 versorgen die beiden pneumatisch oder elektrisch betriebenen Gewichte 80 und 81, die zum Zweck der Bewegung der Brecher 25 und mit diesen mechanisch verbunden sind. Entsprechend versorgen die Solenoide 75 und 76 die Teile, die das Heben und Senken der Anode bewirken.

Um den Apparat für die Ausführung der Elektrolyse in Gang zu setzen, werden entsprechende Programme in die Speicher 53/ 54 und 55 gefüttert, also für das Aufbrechen der Kruste, die Oxidzuführung, die Kontrolle des Badwiderstands und die Beseitiprung etwa auf-

409818/0725

tretenden Anodeneffekts. Der Widerstand im Bad liegt bei einer Obergrenze von 20,1 χ 10 Ohm. Dieser Fixpunkt entspricht dem Punkt, bei dem die Spannung querüber die Zelle bei einer normalen Stromstärke von 150 000 Amp. 0,02 Volt übersteigt. Für die untere Grenze des Widerstands, nämlich 19,9 x 10" 0hm, stellt man die Kontrollinstrumente ensprechend ein.

Die Reduktionszelle 9 wird mit der geeigneten Menge Kryolith und Aluminiumoxid beschickt. Die Elektrolyse wird dann durch Einschaltung des Stroms von Hand eingeleitet, gegebenenfalls unter Zufuhr von Wärme aus anderen Heizvorrichtungen, und unter Einstellung der Anode ebenfalls von Hand - bis die vom Voltmeter 31 ablesbare Spannung die an sich bekannte, für eine befriedigende Ausführung der Elektrolyse geeignete Große erreicht hat.

Sobald die normale Elektrolyse in Gang gekommen ist, wird der Signalgeber 50 eingeschaltet und sorgt für regelmäßige Signale für das Krustenbrechen und die Oxidzugabe über den Kommandodekoder 55» der seinerseits diese Signale beantwortet durch anschließende Weitergabe über die Kreise 68, 67, 71 und 72 an die Solenoide 74, 73, 77 und 78, die ihrerseits dann die Bewegungen der Brechstangen under Oxidzubringer steuern.

Bei normalem Betrieb wird die Entnahmeseite der Zelle alle 180 Minuten aufgebrochen und beschickt, wobei man zwischen Aufbrechen der Kruste und Oxidzugabe eine Pause einschaltet. Lasselbe geschieht auf der Zugabeseite mit einer Verschiebung von Aufbrechen und Zugabe von 90 Minuten.

Im weiteren Ablauf der Elektrolyse regelt der elektrische Überwachungskreislauf automatisch den Widerstand des Elektrolysebads 13; dabei liefern die Komparatoren 44 und 45 entsprechende

409818/0725

Signale, die über den Signalleiter 51 zum Dekoder 55 gelangen, sobald der Widerstand des Bads zu hoch oder zu niedrig wird. Der Dekoder 55 gibt je nachdem zu den Kreisen 69 oder 70 Signale, die bewirken, daß die Anode gesenkt oder höher gestellt wird. Dies wird bewirkt durch die Bewegungsauslöser 28 und 30, die von den Solenoiden 75 und 76 kontrolliert werden und ansprechen auf die in den Kreisen 70 und 69 gespeicherten Signale. Immer wenn der Signalgeber 51 ein Signal geliefert hat, wird die Wirkung des Signalgebers 50 unterbrochen und gelangt so nicht zum Steuerdekoder 55, weil die Signalquelle 51 gekoppelt ist mit Kreis 57.

Während des Betriebs wird die Spannung über die Zelle 9 intermittierend gemessen durch Kreis 34. Dabei wird das Spannungssignal durch den Verstärker 36 weitergegeben, der einen Gewinn von 1 Volt hat, dann wird sein Ergebnis an den Anodeneffektdetekt>-or geliefert, der den Zener Unterbrecher anspricht, sobald die Spannung auf über 7,5 Volt steigt. Der Detektor für den Anodeneffekt spricht innerhalb weniger MikroSekunden an, also viel rascher als die Antwortzeit des Umwandlers 36, die zwischen 20 und 50 Millisekunden beträgt. Hierdurch wird an die Signalquelle 52 eine Signalserie gegeben, und zwar an den Dekoder 55» der nacheinander das Aufbrechen der Kruste 16 im Bad 13, möglichst auf beiden Seiten auslöst und eine Senkung der Anode bewirkt und anschließend die Zugabe neuen Oxids. Hierbei werden die mechanischen Bewegungen von den Solenoiden 75, 74, 73, 77 und 78 bewirkt. Um die Anode in ihre frühere Stellung zurückzuführen, gibt die Signalquelle 52 über den Dekoder 55 und das Solenoid 76 ein entsprechendes Signal über den Kreis 70.

Ein vom Signalgeber 52 an die Kreise 56 und 60 gehender Impuls gewährleistet, daß keine Kommandosignale von den Signalquellen 50 und 51 an den Dekoder 55 gehen, wenn er gerade solche Signale von

409818/0725

der Signalquelle 52 empfängt.

Das vorliegende Verfahren zur Gewinnung von Metall, insbesondere Aluminium, umfaßt in seinem weitesten Gedanken die Schritte der Beschickung eines Elektrolysebads mit einem in einer Reduktionszelle in Lösung, beziehungsweise in einer Schmelze enthaltenen Metalloxids, das Abziehen des erzeugten Metalls, das sich am Boden der Zelle sammelt, die fortlaufende Überwachung der Spannung über die Zelle und die unverzügliche Peststellung einer überhöhten Spannung über das betriebsgerechte Maß als Anzeichen eines Anodeneffekts. Die Erfindung zeigt ferner, wie man solche Anodeneffekte unschädlich macht.

Weiterhin sieht die Erfindung eine Beschickungsweise der Zelle dergestalt vor, daß die zugegebene Menge des Metalloxids nicht ausreicht, um die Konzentration im Bad auf einer Höhe zu halten, bei der ein Anodeneffekt überhaupt nicht eintreten kann. Dadurch wird nämlich mit Sicherheit die weit größere Gefahr vermieden, daß durch eine ÜberbeSchickung der Zustand einer "kranken" Zelle hervorgerufen wird.

Das Verfahren ist vor allem technisch wichtig und fortschrittlich auf dem Gebiet der Gewinnung von Aluminium durch Elektrolyse einer mit Aluminiumoxid beschickten Kryolithschmelze.

Die Erfindung ist vorstehend erläutert an der Betriebsart für eine einzige Elektrolysezelle. Man kann abeir auch in der erfundenen Weise aus vielen Zellen bestehende Anlagen betreiben und steuern, indem man die wesentlichen elektrischen Ausrüstungsteile entsprechend vermehrt und zweckmäßigerweise die steuernden Signale synchronisiert.

409818/0725

Insofern ist auch die in der Zeichnung wiedergegebene Anlage nur als ein Muster zu betrachten, in dem der Sachverständige für den jeweiligen Fall sich anbietende Änderungen und Ergänzungen vornehmen kann.

/•09818/0725

Claims (14)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Gewinnung von Metallen durch Elektrolyse eines Metalloxids, das in einem Elektrolyten in einer Reduktionszelle gelöst ist, wobei das Metall an dem die Kathode bildenden Boden der Zelle sich abscheidet und dort abgetrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die Spannung in der Zelle ununterbrochen überwacht und einen durch überhöhte Spannung angezeigten Anodeneffekt beseitige.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickung der Reduktionszelle aus einer Lösung von Aluminiumoxid in Kyrolith besteht.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Entfernung der Elektroden zueinaucr verringert und die oxidische Kruste auf der Bädoberfläche aufbricht und so zerkleinert, daß der Bruch sich im Bad verteilt und sich darin auflöst.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man nach dem Aufbrechen der Kruste zusätzliches Metalloxid zuführt.

5. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Menge des zusätzlich, augeführten Metalloxids so bemißt, daß sie nicht ausreicht, im die Oxidkonzentration auf einer Höhe zu halten, bei der ein Anodeneffekt nicht eintreten kann.

409818/0725

6. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, .daß die Messung der Spannung in der Reduktionszelle intermittierend erfolgt.

7. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand des Bads bestimmt und der Elektrodenabstand in festgelegten Grenzen gehalten wird, um diesen Widerstand während der Elektrolyse beizubehalten.

8. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Reduktionszelle vorhanden ist, die zur Betreibung der Zelle mit Gleichstron dienende Elektroden auf v/eist, bei denen ein Detektor für einen Anodeneffekt auf Grund von ihm angezeigter Überspannung angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor für den Anodeneffekt eine Diode ist, die oberhalb etwa 7,5 Volt leitend wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodeneffektdetektor mit der Elektrode durch einen Verstärker verbunden ist, der bis etwa 10,0 Volt anspricht und ein Verstärkungsmaß von 1 aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Geräten ausgestattet ist, die zur Beseitigung des Anodeneffekts den Elektrodenabstand zu verringern woA das Auf brechen der oxidischen Kruste zu be v/i rice η vermöijeu.

12. Vorrichtung nanh Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß γ·λι:3ογ den Ge rut en für die Beseitigung des Anodenei.'..' "i:t^ Kitv.el zur ζ■;:-·>':'■ i ::i i oh.'rri .-.'.;_.,-.!.)e wn O-.-ii-i ^n^eordnet sind.

ORIGINAL INSPECTED

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe von Oxid so geregelt wird, daß die zugegebene Menge nicht ausreicht, um jeden Anodeneffekt auszuschließen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung zur Zugabe des dort "vorgesehenen Oxidanteils von dem Gerät für die Peststellung des Anodeneffekts gesteuert v/ird.

409818/0725

ftf

Leerseite