PL143780B1 - Carbon anode in particular for electrolytic aluminium producing baths - Google Patents
Carbon anode in particular for electrolytic aluminium producing baths Download PDFInfo
- Publication number
- PL143780B1 PL143780B1 PL1985253648A PL25364885A PL143780B1 PL 143780 B1 PL143780 B1 PL 143780B1 PL 1985253648 A PL1985253648 A PL 1985253648A PL 25364885 A PL25364885 A PL 25364885A PL 143780 B1 PL143780 B1 PL 143780B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- anode
- steel
- section
- carbon
- cross
- Prior art date
Links
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 17
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 17
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 27
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims description 18
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 title abstract 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 56
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 56
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000009626 Hall-Héroult process Methods 0.000 claims abstract description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 229910001610 cryolite Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical group O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- CYUOWZRAOZFACA-UHFFFAOYSA-N aluminum iron Chemical compound [Al].[Fe] CYUOWZRAOZFACA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 aluminum-titanium-iron Chemical compound 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- IYRDVAUFQZOLSB-UHFFFAOYSA-N copper iron Chemical compound [Fe].[Cu] IYRDVAUFQZOLSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GPWDPLKISXZVIE-UHFFFAOYSA-N cyclo[18]carbon Chemical compound C1#CC#CC#CC#CC#CC#CC#CC#CC#C1 GPWDPLKISXZVIE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000009916 joint effect Effects 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
- C25C3/08—Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
- C25C3/12—Anodes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
- C25C3/16—Electric current supply devices, e.g. bus bars
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
- C25C3/08—Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
- C25C3/12—Anodes
- C25C3/125—Anodes based on carbon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Discharge Heating (AREA)
- Motor Or Generator Current Collectors (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest anoda weglowa, zwlaszcza dla wanien do produkcji aluminium na drodze termoelektrolizy.Wynalazekjest szczególnie dostosowany do wanien elektrolitycznych o anodach wypalanych, lecz moze byc takze stosowany do wanien elektrolitycznych o anodach ciaglych, zwanych anodami Sódeberga.Aluminium jest produkowane glównie na drodze elektrolizy tlenku glinu, rozpuszczonego w stopionym kriolicie. Urzadzenie elektrolityczne, które pozwala na przeprowadzenie tego procesu, sklada sie z weglowej katody, umieszczonej w skrzyni ze stali i izolowanej cieplnie ogniotrwalymi materialami izolacyjnymi, ponad która znajduje sie anoda, lub pewna ilosc anod weglowych zanurzonych w stopionym kriolicie, które sa stopniowo utleniane tlenem pochodzacym z rozkladu tlenku glinu.Przeplyw pradu nastepuje z góry do dolu. Dzieki wydzielanemu, zgodnie z prawem Joula, cieplu, kriolit jest utrzymywany w stanie cieklym, w temperaturze bliskiej jego temperatury krzepniecia. Stosowane zwykle temperatury pracy wanien zawieraja sie miedzy 930°C a 980°C.Wytwarzane aluminium jest wiec ciekle i osadza sie, dzieki sile ciezkosci, na katodzie, która jest szczelna. Wytworzone aluminium lub czesc wytworzonego aluminium jest zasysana do kadzi i przelewana do pieców odlewniczych, a anody sa wymieniane na nowe.Natezenia robocze tych elektrolizerów zawieraja sie obecnie miedzy 100000 a 300000 ampe- rów. Przewody laczace i doprowadzajace prad sa wiec dobierane sposród metali o duzej przewod¬ nosci elektrycznej, na przyklad czystej miedzi lub aluminium oraz ich stopów.Weglowe czesci elektrolizerów pracuja w temperaturach, które sa bliskie temperaturze cie¬ klego kriolitu. Polaczenie anody i katody z przewodami doprowadzajacymi prad musi byc realizo¬ wane za pomoca czesci posredniej, która jest odporna na te wysokie temperatury. Czesc ta zwykle jest wykonana ze stali. Stosowana konstrukcja zawiera szereg elementów: a/polaczenie miedzy przewodem a stala. Moze to byc zwykly styk dociskowy, styk ulepszony róznymi srodkami /przewodzacymi smarami, srodkami szlifujacymi, cynowaniem, zaciskami,2 143 780 itp./, bimetal lub element spojony z trzech warstw metalowych, wytwarzany przez walcowanie, laczenie wybuchowe, sprasowanie, laczenie sposobem ciernym, w ukladzie miedz-zelazo, alumi- nium-zelazo, aluminium-tytan-zelazo i podobne; b/czesc przewodzaca ze stali wchodzaca w czesc weglowa. Wystepuje ona w postaci okraglych pretów, plyt, pretów o przekroju kwadratowym, prostokatnym lub ksztaltowym; c/polaczenie miedzy czescia stalowa a czescia weglowa anody lub katody. Polaczenie to moze stanowic zamocowanie na zeliwo, wegiel, mase weglowa lub na sucho.Czesc stalowa i polaczenia znajduja sie w obszarze temperatur, które maleja w kierunku od czesci weglowej do przewodów miedzianych lub aluminiowych. Przenosza wiec one znaczny strumien cieplny, który odpowiada stratom energetycznym, niezbednym w procesie elektrolizy.Bardzo trudno jest zmniejszyc straty termiczne stosujac klasyczne sposoby izolowania ciepl¬ nego. Izolowanie cieplne czesci stalowej prowadzi do nadmiernego wzrostu jej temperatury. To doprowadza do nieodwracalnego uszkodzenia polaczenia miedzy przewodem a czescia stalowa, lub nawet uszkodzenia przewodu aluminiowego lub miedzianego. Istnieje niebezpieczenstwo, ze uszkodzenie tych elementów doprowadzi do przerwania ciaglosci elektrycznej, czyli do czescio¬ wego lub calkowitego wstrzymania elektrolizy.Mozna takze zmniejszyc przekrój tego stalowego odcinka przewodzacego, aby zmniejszyc strumien cieplny powstaly przez przewodzenie. Jednak na skutek zmniejszenia przekroju czesci stalowej, zwieksza sie spadek napiecia na rezystancji w stali, co podwaza cel zmniejszenia zuzycia energii przez elektrolizer. Poza tym zmniejszajac przekrój czesci stalowej, podwyzsza sie tempera¬ ture, a w zwiazku z tym równiez i straty cieplne powstale na skutek przewodzenia i promieniowania tej czesci elementu stalowego, która znajduje sie na wolnym powietrzu. Stad tez przewidywany zysk, zwiazany z przenoszeniem ciepla na skutek czystego przewodzenia, znacznie sie zmniejsza.Ponadto, uszkodzeniu ulega polaczenie miedzy stala a przewodem aluminiowym lub miedzianym, które jest kruche w wysokiej temperaturze. Przy zmniejszaniu przekroju czesci stalowej, wlasci¬ wosci polaczenia miedzy czescia stalowa a weglowa ulegaja pogorszeniu. Stad tez stata energii, powstala wskutek spadku napiecia na rezystancji styku w tym miejscu, zmniejsza przewidywany zysk.Wynikiem takiego postepowania jest uszkodzenie polaczenia miedzy stala a aluminium lub miedzia, bez znacznego zysku na zuzyciu energii.Dla rozwiazania tego zagadnienia nie mozna ograniczac sie do zastosowania rozwiazan zaproponowanych we francuskich opisach patentowych nr 2 088 263 /Alusuisse/ i nr 1 125 949 /Pechiney/, gdzie prety katodowe w wiekszej czesci sa zamkniete w blokach katodowych i oto¬ czone boczna okladzina. Natomiast prety anodowe stykaja sie z wolnym powietrzem na prawie calej swej dlugosci, z wyjatkiem czesci osadzonej w anodzie i czesci lezacej bezposrednio powyzej anody. Warunki równowagi termicznej sa wiec bardzo rózne.Polaczenie elektryczne stali z weglem, pracujace w temperaturach ponad 700°C, wywoluje na drodze przeplywu pradu szkodliwa, bardzo duza rezystancje, która sklada sie z rezystancji styku i rezystancji miejscowej w weglowej czesci anody.Mierzona w rzeczywistych warunkach polaczenia, osiaga ona wartosc 30 do 50% rezystancji calkowitej anody. Wykorzystuje sie rózne sposoby obnizenia rezystancji styku. Skutecznym sposobem jest zwiekszenie powierzchni styku, przez zwiekszenie liczby lub wielkosci gniazd wykonywanych w anodzie, aby zmiescic przewodzace czesci stalowe. Niestety, zwiekszajac liczbe i rozmiar stalowej czesci przewodzacej, strumien cieplny przenoszony przez te elementy na drodze przewodzenia, zwieksza sie proporcjonalnie do prze¬ kroju. Równowaga termiczna wanny elektrolitycznej zostaje wiec zaklócona i niezbedna jest kompensacja energetyczna. Bilans calkowity jest niekorzystny, zwiekszenie strat cieplnych prze¬ wyzsza zysk powstaly na skutek zmniejszenia rezystancji, uzyskany w polaczeniu anodowym.Zasadniczym jego celem jest zmniejszenie spadku napiecia na rezystancji w polaczeniu weglo¬ wej czesci anody, przy zmniejszeniu strat cieplnych w ukladzie anodowym tych wanien i zwieksze¬ niu trwalosci polaczen aluminium-stal.Rozwazajac wreszcie rozwiazanie znane z patentu polskiego nr. 124 869 dotyczace wynalazku pt. "anoda samospiekajaca z górnym doprowadzeniem pradu elektolizera do wytwarzania alumi¬ nium" nalezy najpierw zwrócic uwage na to, ze chodzi tu o anody wstepnie wyzarzone, które sa wsparte na trzpieniach umieszczonych na nosniku majacym polaczenie z biegunem dodatnim143 780 3 zródla pradu. Owe trzpienie maja na calej swojej dlugosci jednakowa srednice, a wiec jak we wszystkich klasycznych wannach z wszystkimi ich zaletami i wadami, które zostaly omówione wyzej.Celem wynalazku jest zmniejszenie rezystancji stykowej w polaczeniach anod weglowych wanien do elektrolitycznego wytwarzania aluminium, bez jednoczesnego zwiekszania strat ciepl¬ nych wanny elektrolitycznej poprzez elementy przewodzace ze stali, które wchodza w weglowa anode.Cel ten zostal osiagniety w rozwiazaniu wedlug wynalazku przez to, ze czesc górna przewodu stalowego ma na co najmniej 30% swej dlugosci przekrój poprzeczny co najwyzej równy 60% przekroju poprzecznego czesci dolnej.Korzystnie, przewód stalowy stanowi pret osadzony w wydrazeniu znajdujacym sie w górnej czesci anody i polaczonym z nia za posrednictwem pierscienia zeliwnego, a stalowa czesc przewo¬ dzaca stanowi sworzen o zwezonym koncu dolnym, wcisnietym w mase weglowa Sódeberga, tworzaca wymieniona anode.Anoda wedlug wynalazku korzystnie ma czesc górna stalowego przewodu o zmniejszonym przekroju poprzecznym w postaci ksztaltownika pelnego.Korzystnie tez, anoda wedlug wynalazku ma czesc górna stalowego przewodu o zmniejszonym przekroju poprzecznym w postaci ksztaltownika rurowego.Anoda wedlug wynalazku korzystnie stanowi wypalony w wysokiej temperaturze blok masy weglowej, który ma w swej czesci co najmniej jedno wydrazenie mocujace, przy czym dolna czesc przewodu stalowego osadzonego za pomoca pierscienia zeliwnego w wydrazeniu, ma wysokosc co najmniej równa glebokosci zamknietego wydrazenia.Przedmiot wynalazkujest przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia pret anodowy czesciowo przewezony wedlug wynalazku, w przekroju pionowym z jednoczesnym pokazaniem rozkladu temperatur; fig. 2-pret anodowy znany ze stanu techniki, w przekroju pionowym, z jednoczesnym pokazaniem rozkladu temperatur; fig. 3 do 5 - anody zwane wypalonymi, w róznych przykladach wykonania wedlug wynalazku, fig. 6 - osadzenie preta anodowego w anodach ciaglych, zwanych anodami Sódeberga, w dwóch przykladach wykonania, w przekroju pionowym, wedlug wynalazku.Na fig. 1 pokazana jest anoda wypalona 1 zawierajaca wydrazenie 2, w którym znajduje sie pret 3, najczesciej osadzony w pierscieniu zeliwnym 4. Przekrój preta 3 zostal zmniejszony w miejscu 5. Wiadomo, ze w wannach z anodami wypalonymi 1 okolo polowa strumienia cieplnego przechodzacego przez anody jest odprowadzana przez czesc stalowa. Sposób przenoszenia ciepla nastepuje glównie przez przewodzenie. Linia kreskowa XX' oznacza granice miedzy czescia dolna elementu przewodzacego, która jest osadzona w czesci weglowej, a czescia górna.W przypadku rozwiazania pokazanego na fig. 1, dotyczacego rozwiazania wedlug wynalazku, stwierdzono, ze czesciowe zmniejszenie przekroju czesci stalowej w jej czesci górnej pozwala na uzyskanie miejscowych duzych gradientów temperatury. Pozwala to na dokladne rozmieszczenie strefgoracych i chlodnych w czesci stalowej. W doswiadczeniu pokazanym na fig. 1 uzyskuje sie na dlugosci 10 cm spadek temperatury z 650°C do 320°C.Na figurze 2 pokazane sa temperatury ustalajace sie w tych samych warunkach w ukladzie anodowym, wedlug dotychczasowego stanu techniki, gdy pret 8 ma przekrój staly.Stwierdzonojednoczesnie, ze gestosc pradu mogla byc miejscowo zwiekszona bez wystepowa¬ nia efektu elementu topikowego. Bliskosc duzej masy stali o temperaturze stosunkowo niskiej, pow7oduje szybkie pochlanianie wydzielanego, zgodnie z prawem Joula, ciepla w przypadku zbytniego wzrostu natezenia pradu w precie 3.Z figury 1 wynika, ze przy zwiekszeniu temperatury czesci stalowej, zródlo strat cieplnych powstalych na drodze przewodzenia i promieniowaniajest umiejscowione wlasnie powyzej anody.Wystarczy wiec izolowac cieplnie te strefe za pomoca klasycznych izolatorów cieplnych, takich jak ' tlenek aluminium lub rozdrobniona kapiel elektrolityczna, lub ziarna masy weglowej, aby zmniej¬ szyc wieksza czesc strat cieplnych, które tu powstaja. Natomiast czesci srodkowe i górne preta oraz jego polaczenia 6, 7 z przewodami 9 moga swobodnie stykac sie z wolnym powietrzem, poniewaz posiadaja umiarkowana temperature, rzedu 300°C lub nizsza.4 143 780 Zwiekszenie spadku napiecia na rezystancji w czesci przewezonej 5 moze byc skompensowane, a nawet mozna uzyskac sumaryczny bilans dodatni, zwiekszajac przekrój czesci zimnej elementu stalowego, gdzie rezystancja elektryczna jest duza; wspólczynnik temperatury rezystancji zelaza wynosi 0,0147 w 500°C, co jest wartoscia wyjatkowo wysoka wsród metali i osiaga maksimum przy okolo 500°C.Ponadto styk miedzy czescia stalowa a weglowa zostaje polepszony przez zwiekszenie przekroju czesci dolnej 3 wykonanej ze stali, która wchodzi w czesc weglowa oraz przez zwiekszenie temperatury tej strefy i wywolanie dodatkowego rozszerzenia sie czesci metalowej, co przyczynia sie do poprawienia styku. Zysk na rezystancji stykowej w ten sposób osiagniety wynosi blisko 30% w stosunku do konstrukcji, wedlug dotychczasowego stanu techniki /fig.2/.Dobór wymiarów czesci przewezonych i nie przewezonych preta nie jest dowolny.Przekroje i dlugosci tych dwóch czesci powinny byc takie, by uzyskana calkowita opornosc cieplna byla równa lub korzystnie nieco wieksza od opornosci konstrukcji wedlug znanych rozwiazan. Wynika z tego wymóg, aby dlugosc czesci przewezonej 5 byla tym wieksza, im pole jej przekroju jest blizsze przekrojowi poczatkowemu preta 3. Wynika z tego takze zaleznosc miedzy dlugoscia czesci 5, polem przekroju czesci 5 i polem przekroju preta 3.Stwierdzono, ze wynalazek okazal sie szczególnie korzystny, jesli stosunek miedzy polem przekroju strefy 5 a polem przekroju strefy 3 byl równy lub mniejszy od 0,6. Dlugosc czesci przewezonej powinna byc co najmniej równa 35% dlugosci calkowitej górnej czesci preta.Pozwala to na zrównowazenie calkowitej rezystancji cieplnej, osiagajac zysk na rezystancji stykowej, o 30% lepszy od wartosci poczatkowej.Na figurze 3 do 5 przedstawiono anody w róznych przykladach wykonania.W przykladzie wykonania pokazanym na fig. 3 anoda 1 posiada cztery otwory mocujace 2.Kazdy pret sklada sie z czesci dolnej 10 o wysokosci 200 mm i srednicy 150 mm, osadzonej w pierscieniu zeliwnym 4 w anodzie 1, czesci górnej 11, która posiada na wysokosci 170 mm przekrój poprzeczny zmniejszony do 36% przekroju czesci dolnej /srednica 90 mm/.Cztery czesci górne 11 sa polaczone prostokatna belka poprzeczna 12 o duzym przekroju /l50x80 mm/. Belka poprzeczna 12 jest polaczona poprzez bimetal aluminium-zelazo 13 z pretem 14 wykonanym z aluminium, który zapewnia polaczenie elektryczne z szyna zbiorcza anodowa /anodic bus bar//nie pokazana/.Izolacje cieplna strefy goracej zapewnia tlenek glinu lub rozdrobniony material stanowiacy kapiel, którym pokryta jest strefa goraca az do poziomu, pokazanego w przyblizeniu linia przery¬ wana AA' /2 do 3 centymetrów powyzej polaczenia z czescia przewezona preta/.Wykorzystanie tej konstrukcji w prototypowej wannie na natezenie 280000 amperów pozwo¬ lilo stwierdzic, ze pokrycie preta o duzym przekroju kilkoma centymetrami tlenku glinu wystar¬ czylo do bardzo silnego izolowania cieplnego anod. Wykorzystywane natezenia pradu wynosily w tym przypadku: - belka poprzeczna 12 /strefa chlodna/: 15 A/cm2, - pret /strefa przewezona11/: 28 A/cm2, - /strefa goraca10/: 10 A/cm2.Uruchamiajac te wanne przy natezeniu 280000 A, posiadajaca poprzednio prety anodowe wedlug stanu techniki, o stalej srednicy równej 120 mm, a obecnie wyposazona w anody, wedlug wynalazku, uzyskano zysk 30 mV na spadku anodowym. Wyraza sie to obnizeniem zuzycia energii wanny o 100 kWh na tone, /360 KJ/kg/, przy czym napiecie robocze elektrolizera moze byc obnizone o 0,03 V, bez zmiany natezenia. Opornosc cieplna calkowita preta ijego przewezeniajest wyzsza o 50% od opornosci cieplnej preta o srednicy 120 mm. Pozwala to na dodatkowe izolowanie cieplne wanny umozliwiajace obnizenie mocy dostarczanej do wanny.W innym przykladzie wykonania anody wedlug wynalazku /fig. 4/ spilowano czesc górna preta w taki sposób, by zmniejszyc go do plaskiej plytki prostokatnej 16, której pole przekroju poprzecznego nie stanowi wiecej niz na przyklad 40% pola przekroju poczatkowego.W kolejnym przykladzie wykonania anody wedlug wynalazku /fig. 5/, czesc przewezona stanowi rura 15, która przy jednakowym natezeniu daje te korzysc, ze w przypadku nadmiernego przeciazenia lepiej rozprasza cieplo przez promieniowanie. Moze ona miec na przyklad zewnetrzna srednice 150 mm i wewnetrzna srednice 120 mm, na dlugosci 150 mm. Konstrukcje taka mozna143 780 5 wykonac przez spawanie elektryczne jej czesci, ale równiez przez odlewanie, poniewaz duza liczba elementów niezbednych do szeregu jednej lub kilku setek wanien elektrolitycznych, z których kazda zawiera kilka dziesiatek anod, pozwala latwo obnizyc koszty odlewów.Wreszcie, w przypadku anod Sódeberga /fig.6/, doprowadzanie pradujest dokonywane przez okragle prety stalowe zwane sworzniami 17, które sa osadzone bezposrednio w masie weglowej 18.Sworznie 17 wyciaga sie i ponownie osadza nieco wyzej, o wielkosc, o która anoda zuzywa sie przez spalanie, w taki sposób, by uniknac zetkniecia sie dolnego punktu sworznia 17 z elektrolitem. W taki sam sposób, jak w przypadku pretów anod wypalonych, mozna zmniejszyc srednice czesci górnej sworznia 17, która zwykle jest rzedu 100 do 150 mm. Zmniejsza sie srednice ponizej strefy styku sworznia 17 w szynie zbiorczej anodowej, a zwieksza sieja w czesci dolnej. Izolacje cieplna górnej czesci anody zapewniaja w tym przypadku ziarna masy weglowej 19, która okresowo dodaje sie celem odtwarzania anody, w miare jej zuzywania w czesci dolnej. Dla umozliwienia latwego wyciagania sworznia z masy, zalecana jest konstrukcja wykorzystujaca rure o tej samej srednicy zewnetrznej, co czesc dolna.Towykonanie wynalazku pozwala uzyskac korzysci rzedu 200 do 300 kWh na tone /720 do 1080 KJ/kg/ aluminium i znaczne podwyzszenie trwalosci elementów spajanych aluminium-stal, która jest co najmniej równa trwalosci samych elementów stalowych.Zastrzezenia patentowe 1. Anoda weglowa, zwlaszcza dla wanien do produkcji aluminium na drodze termoelektrolizy soli stopionych, wedlug procesu Hall-Heroult'a, której polaczenie z dodatnim doprowadzeniem pradu jest realizowane za pomoca co najmniej jednego stalowego przewodu, zawierajacego czesc dolna zamknieta w weglowej anodzie oraz czesc górna polaczona z dodatnim doprowadzeniem pradu, znamienna tym, ze czesc górna przewodu stalowego (5) ma na co najmniej 30% swej dlugosci, przekrój poprzeczny co najwyzej równy 60% przekroju poprzecznego czesci dolnej (3). 2. Anoda wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze przewód stalowy stanowi pret (3) osadzony w wydrazeniu (2) znajdujacym sie w górnej czesci anody (1) i jest polaczony z nia za posrednictwem pierscienia zeliwnego (4). 3. Anoda wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze stalowa czesc przewodzaca stanowi sworzen (17), o zwezonym koncu dolnym, wcisnietym w mase weglowa Sódeberga (18), tworzaca wymie¬ niona anode. 4. Anoda wedlug zastrz. 1 lub 2 lub 3, znamienna tym, ze ma czesc górna stalowego przewodu o zmniejszonym przekroju poprzecznym w postaci ksztaltownika pelnego (16). 5. Anoda wedlug zastrz. 3, znamienna tym, ze ma czesc górna stalowego przewodu o zmniej¬ szonym przekroju poprzecznym w postaci ksztaltownika rurowego (15). 6. Anoda wedlug zastrz. 2, znamienna tym, ze stanowi wypalony w wysokiej temperaturze blok masy weglowej, który ma w swej górnej czesci co najmniej jedno wydrazenie mocujace (2), przy czym dolna czesc (3) przewodu stalowego osadzonego za pomoca pierscienia zeliwnego (4) w wydrazeniu (2) ma wysokosc co najmniej równa glebokosci zamknietego wydrazenia (2).143 780 7-^9 FI6.1 H6,2143 780 frvsk*jfri143 780 FI6.6 Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz.Cena 220 zl PL PL PL
Claims (7)
1. Zastrzezenia patentowe 1. Anoda weglowa, zwlaszcza dla wanien do produkcji aluminium na drodze termoelektrolizy soli stopionych, wedlug procesu Hall-Heroult'a, której polaczenie z dodatnim doprowadzeniem pradu jest realizowane za pomoca co najmniej jednego stalowego przewodu, zawierajacego czesc dolna zamknieta w weglowej anodzie oraz czesc górna polaczona z dodatnim doprowadzeniem pradu, znamienna tym, ze czesc górna przewodu stalowego (5) ma na co najmniej 30% swej dlugosci, przekrój poprzeczny co najwyzej równy 60% przekroju poprzecznego czesci dolnej (3).
2. Anoda wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze przewód stalowy stanowi pret (3) osadzony w wydrazeniu (2) znajdujacym sie w górnej czesci anody (1) i jest polaczony z nia za posrednictwem pierscienia zeliwnego (4).
3. Anoda wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze stalowa czesc przewodzaca stanowi sworzen (17), o zwezonym koncu dolnym, wcisnietym w mase weglowa Sódeberga (18), tworzaca wymie¬ niona anode.
4. Anoda wedlug zastrz. 1 lub 2 lub 3, znamienna tym, ze ma czesc górna stalowego przewodu o zmniejszonym przekroju poprzecznym w postaci ksztaltownika pelnego (16).
5. Anoda wedlug zastrz. 3, znamienna tym, ze ma czesc górna stalowego przewodu o zmniej¬ szonym przekroju poprzecznym w postaci ksztaltownika rurowego (15).
6. Anoda wedlug zastrz. 2, znamienna tym, ze stanowi wypalony w wysokiej temperaturze blok masy weglowej, który ma w swej górnej czesci co najmniej jedno wydrazenie mocujace (2), przy czym dolna czesc (3) przewodu stalowego osadzonego za pomoca pierscienia zeliwnego (4) w wydrazeniu (2) ma wysokosc co najmniej równa glebokosci zamknietego wydrazenia (2).143 780
7. -^9 FI6.1 H6,2143 780 frvsk*jfri143 780 FI6.6 Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz. Cena 220 zl PL PL PL
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8408816A FR2565258B1 (fr) | 1984-05-29 | 1984-05-29 | Anode carbonee a rondins partiellement retrecis destinee aux cuves pour la production d'aluminium par electrolyse |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL253648A1 PL253648A1 (en) | 1986-04-08 |
| PL143780B1 true PL143780B1 (en) | 1988-03-31 |
Family
ID=9304740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL1985253648A PL143780B1 (en) | 1984-05-29 | 1985-05-27 | Carbon anode in particular for electrolytic aluminium producing baths |
Country Status (24)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4612105A (pl) |
| EP (1) | EP0167461B1 (pl) |
| JP (1) | JPS60258490A (pl) |
| KR (1) | KR850008192A (pl) |
| CN (1) | CN85104086A (pl) |
| AT (1) | ATE28904T1 (pl) |
| AU (1) | AU564143B2 (pl) |
| BR (1) | BR8502538A (pl) |
| DE (1) | DE3560463D1 (pl) |
| ES (1) | ES296536Y (pl) |
| FR (1) | FR2565258B1 (pl) |
| GB (1) | GB2159538B (pl) |
| GR (1) | GR851303B (pl) |
| HU (1) | HU195261B (pl) |
| IS (1) | IS1291B6 (pl) |
| NO (1) | NO852120L (pl) |
| OA (1) | OA08025A (pl) |
| PH (1) | PH20844A (pl) |
| PL (1) | PL143780B1 (pl) |
| RO (1) | RO91393B (pl) |
| SU (1) | SU1419522A3 (pl) |
| TR (1) | TR22577A (pl) |
| YU (1) | YU88885A (pl) |
| ZA (1) | ZA854050B (pl) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NO162083C (no) * | 1986-06-06 | 1989-11-01 | Norsk Hydro As | Anodehenger for fastholdelse av karbonholdig anode i celler for fremstilling av aluminium. |
| US5380416A (en) * | 1993-12-02 | 1995-01-10 | Reynolds Metals Company | Aluminum reduction cell carbon anode power connector |
| US5538607A (en) * | 1995-04-12 | 1996-07-23 | Pate; Ray H. | Anode assembly comprising an anode bar for the production of molten metal by electrolysis |
| AUPQ218899A0 (en) | 1999-08-13 | 1999-09-02 | Jakovac, Vjekoslav | Anode assembly comprising separation of electrical and mechanical functions of the assembly |
| NO315090B1 (no) * | 2000-11-27 | 2003-07-07 | Servico As | Anordninger for å före ström til eller fra elektrodene i elektrolyseceller,fremgangsmåter for fremstilling derav, samt elektrolysecelle forfremstilling av aluminium ved elektrolyse av alumina löst i en smeltetelektrolytt |
| RU2196193C1 (ru) * | 2001-06-05 | 2003-01-10 | Открытое акционерное общество "Объединенная компания "Сибирский Алюминий" | Обожженный анод алюминиевого электролизера |
| US7118666B2 (en) * | 2001-08-27 | 2006-10-10 | Alcoa Inc. | Protecting an inert anode from thermal shock |
| RU2210634C1 (ru) * | 2002-01-15 | 2003-08-20 | ОАО "Производственное объединение Усольмаш" | Кронштейн анододержателя |
| RU2221903C1 (ru) * | 2002-04-15 | 2004-01-20 | Леонов Виктор Васильевич | Анодное устройство алюминиевого электролизера с верхним токоподводом |
| RU2239005C2 (ru) * | 2002-11-25 | 2004-10-27 | Открытое акционерное общество "Саяногорский алюминиевый завод" | Обожженный анод алюминиевого электролизера |
| AU2004200431B8 (en) * | 2003-02-25 | 2009-03-12 | Alcoa Usa Corp. | Protecting an inert anode from thermal shock |
| EP2006419A1 (en) * | 2007-06-22 | 2008-12-24 | Sgl Carbon Ag | Reduced voltage drop anode assembly for aluminium electrolysis cell |
| WO2012100340A1 (en) * | 2011-01-28 | 2012-08-02 | UNIVERSITé LAVAL | Anode and connector for a hall-heroult industrial cell |
| CN102108525B (zh) * | 2011-04-11 | 2012-07-25 | 商丘市鑫科节能技术服务有限公司 | 电解铝阳极免浇注连接方法 |
| RU2485216C1 (ru) * | 2012-02-21 | 2013-06-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Электролизер для производства алюминия |
| RU2509831C1 (ru) * | 2012-12-11 | 2014-03-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Анододержатель алюминиевого электролизера |
| RU2535438C1 (ru) * | 2013-06-24 | 2014-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Кронштейн анододержателя |
| FR3016897B1 (fr) * | 2014-01-27 | 2017-08-04 | Rio Tinto Alcan Int Ltd | Ensemble anodique et procede de fabrication associe. |
| US10443140B2 (en) | 2014-07-04 | 2019-10-15 | Rio Tinto Alcan International Limited | Anode assembly |
| WO2016039978A1 (en) * | 2014-09-08 | 2016-03-17 | Alcoa Inc. | Anode apparatus |
| CN110257860B (zh) * | 2019-07-25 | 2020-09-25 | 山西双宇新能源有限公司 | 一种复合成型的阳极导电装置及其制造方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3236753A (en) * | 1961-03-21 | 1966-02-22 | Aluminium Lab Ltd | Prebake anodes for electrolytic production of aluminum and coating therefor |
| DE1251962B (de) * | 1963-11-21 | 1967-10-12 | The British Aluminium Company Limited, London | Kathode fur eine Elektrolysezelle zur Herstellung von Aluminium und Verfahren zur Herstellung derselben |
| FR1536838A (fr) * | 1967-09-15 | 1968-08-16 | Huta Aluminium | Goujon anodique dans les cuves électrolytiques de fabrication de l'aluminium |
| AU543106B2 (en) * | 1980-05-23 | 1985-04-04 | Swiss Aluminium Ltd. | Cathod for aluminium production |
| US4526669A (en) * | 1982-06-03 | 1985-07-02 | Great Lakes Carbon Corporation | Cathodic component for aluminum reduction cell |
-
1984
- 1984-05-29 FR FR8408816A patent/FR2565258B1/fr not_active Expired
-
1985
- 1985-05-21 HU HU851912A patent/HU195261B/hu unknown
- 1985-05-27 RO RO118943A patent/RO91393B/ro unknown
- 1985-05-27 PH PH32314A patent/PH20844A/en unknown
- 1985-05-27 PL PL1985253648A patent/PL143780B1/pl unknown
- 1985-05-28 DE DE8585420101T patent/DE3560463D1/de not_active Expired
- 1985-05-28 NO NO852120A patent/NO852120L/no unknown
- 1985-05-28 KR KR1019850003670A patent/KR850008192A/ko not_active Withdrawn
- 1985-05-28 US US06/738,395 patent/US4612105A/en not_active Expired - Fee Related
- 1985-05-28 OA OA58601A patent/OA08025A/xx unknown
- 1985-05-28 EP EP85420101A patent/EP0167461B1/fr not_active Expired
- 1985-05-28 JP JP60115178A patent/JPS60258490A/ja active Pending
- 1985-05-28 ZA ZA854050A patent/ZA854050B/xx unknown
- 1985-05-28 GB GB08513425A patent/GB2159538B/en not_active Expired
- 1985-05-28 ES ES1985296536U patent/ES296536Y/es not_active Expired
- 1985-05-28 BR BR8502538A patent/BR8502538A/pt unknown
- 1985-05-28 IS IS3013A patent/IS1291B6/is unknown
- 1985-05-28 YU YU00888/85A patent/YU88885A/xx unknown
- 1985-05-28 SU SU853900952A patent/SU1419522A3/ru active
- 1985-05-28 AT AT85420101T patent/ATE28904T1/de not_active IP Right Cessation
- 1985-05-28 AU AU43040/85A patent/AU564143B2/en not_active Ceased
- 1985-05-28 GR GR851303A patent/GR851303B/el unknown
- 1985-05-29 CN CN198585104086A patent/CN85104086A/zh active Pending
- 1985-05-29 TR TR26658/85A patent/TR22577A/xx unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES296536U (es) | 1987-10-16 |
| DE3560463D1 (en) | 1987-09-17 |
| SU1419522A3 (ru) | 1988-08-23 |
| PH20844A (en) | 1987-05-08 |
| GB2159538B (en) | 1988-01-13 |
| BR8502538A (pt) | 1986-02-04 |
| FR2565258B1 (fr) | 1986-08-29 |
| IS3013A7 (is) | 1985-11-30 |
| JPS60258490A (ja) | 1985-12-20 |
| FR2565258A1 (fr) | 1985-12-06 |
| HU195261B (en) | 1988-04-28 |
| OA08025A (fr) | 1987-01-31 |
| PL253648A1 (en) | 1986-04-08 |
| TR22577A (tr) | 1987-02-02 |
| ES296536Y (es) | 1988-04-16 |
| ATE28904T1 (de) | 1987-08-15 |
| US4612105A (en) | 1986-09-16 |
| GB8513425D0 (en) | 1985-07-03 |
| NO852120L (no) | 1985-12-02 |
| EP0167461A1 (fr) | 1986-01-08 |
| KR850008192A (ko) | 1985-12-13 |
| AU4304085A (en) | 1985-12-05 |
| RO91393A (ro) | 1988-03-30 |
| RO91393B (ro) | 1988-03-31 |
| GB2159538A (en) | 1985-12-04 |
| IS1291B6 (is) | 1987-07-07 |
| GR851303B (pl) | 1985-11-25 |
| ZA854050B (en) | 1986-01-29 |
| YU88885A (en) | 1988-04-30 |
| HUT37963A (en) | 1986-03-28 |
| EP0167461B1 (fr) | 1987-08-12 |
| AU564143B2 (en) | 1987-07-30 |
| CN85104086A (zh) | 1986-11-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| PL143780B1 (en) | Carbon anode in particular for electrolytic aluminium producing baths | |
| RU2449058C2 (ru) | Электролизер для производства алюминия, содержащий средства для уменьшения падения напряжения | |
| RU2239007C2 (ru) | Катодный коллекторный стержень для улучшения теплового баланса | |
| US6294067B1 (en) | 3 component cathode collector bar | |
| EP2080820B1 (en) | Device and method for short-circuiting one or more cells in an arrangement of electrolysis cells intended for the production of aluminium | |
| US8273224B2 (en) | Composite collector bar | |
| US11286574B2 (en) | Cathode current collector/connector for a Hall-Heroult cell | |
| US6551473B1 (en) | Electrolytic cell arrangement for production of aluminum | |
| US3434957A (en) | Aluminum reduction cell with aluminum and refractory layered bottom construction | |
| WO2017168310A1 (en) | Cathode block with copper-aluminium insert for electrolytic cell suitable for the hall-héroult process | |
| RU2209856C1 (ru) | Катодное устройство алюминиевого электролизера | |
| RU2149925C1 (ru) | Катодное устройство алюминиевого электролизера | |
| HU186006B (en) | Elctrode for arc furnace | |
| CA2457363C (en) | Component cathode collector bar | |
| RU2064533C1 (ru) | Секция подины электролиза | |
| NO349098B1 (en) | An anode hanger | |
| GB2098839A (en) | Electrode for arc furnace and method of producing steel | |
| PL143716B1 (en) | Electrode of electrolyser | |
| CA3179900A1 (en) | Cathode assembly for a hall-heroult cell for aluminium production and method for making same |