140967. lajstromszámú szabadalom • Eljárás elektróda előállítására

Megjelent 1952. évi január hó 15-én. ' —• "• m-i li • i •••/,. i ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 140967. SZÁM. 40 c. S~6. OSZTÁLY. — EE-23. ALAPSZÁM. Eljárás elektróda előállítására. Elektrokemisk A/S cég, Oslo. * A bejelentés napja: 1949. október 21. Norvégiai elsőbbsége: 1948,. november 20. Az elektroiitos alummiumelőállításhoz használt redlukálószer maga az anódszén, mely a villanyáramot a fürdőbe vezeti. Az elektrolízis folyamán a szén oxidálódik, miközben CO és C02 keveréke képződik, mely gázalakban távozik. Az anódszén ezért az eljárásban olyan mennyiségben használódik el, amely az előállított alumínium mintegy 50—60%-ának felel meg. Az anódszenet külön elektródjagyárakban készítik, ahol azt általában 1400—1500 C°-ú hőmérsékleten sütik. Ezek készresütött darabelektródák. A folytonos (önsülő) elektródát abban a kemencében, amelyben az elektródát alkalmazzák, az ú. n. Söderberg-rendszer szerint sütéssel állítják elő. Úgy az elsőnek említett készresült darabelektródákat, mint az önsülő Söder-Jberg-elektródákat olyan elektródamasszából készítik, amely petrolkokszból, szurokkokszból, antracitból, vagy hasonló rendeltetésű anyagból álló ú. n. szárazanyagot és megfelelő arányú szénhidrogénekből, pl. kátrányból vagy szurokból álló kötőszert tartalmaz; a szárazanyagot kalcinálják és alkalmas szemcsenagyságra aprítják. A sütés következtében a kötőszer elkokszosodik, úgyhogy a szárazkeverék egyes szemcséi összekötődnek és szilárd elektróda jön létre. Ez az elektróda általában' betonszerű szerkezetet mutat amennyiben különböző nagyságú szemcsékből áll, melyeket a kötőszerköksz köt össze. Az alumíniumgyártásban nagyon »kis hamutartalmú elektródákat kell' alkalmazni, hogy az előállított fémhez ne jusson több szennyeződés, mint amennyi elkerülhetetlen. Ezért vagy petrolkokszot, vagy szurokkokszot, vagy esetleg tisztított antracitot használnak. Alumíniumkemencékben az elektróda alkalmazásakor gyakran az a hátrány mutatkozik, hogy az elektródaszén egyes alkatrészei könynyen lemorzsolódnak. Ilyképen szénpor keletkezik, mely az elektroiitos fürdőben lebeg és ezt szennyezi. Ennek elkerülésére a fürdőt időnkint habtalanítani kell, ami azonban az értékes fluorsók elvesztését okozza, melyek az elektroiitos fürdőnek részei. Következőleg fontos feladat az, hogy olyan minőségű elektródákat állítsunk elő, melyek használatakor a lehető legkevesebb szénlemorzsolődlás keletkezik. A felvetett kérdést behatóan megvizsgáltuk és megtaláltuk a szénlemorzsolódás keletkezésének egyik fontos okát. Ezt abban jelöljük meg, hogy a megsült elektróda különféle alkatrészei,, nevezetesein a kötőszer elkokszolásából adódó koksz és a szárazanyag — melyek különben az elektródamasszát alkotják — lényeges fizikai és vegyi tulajdonságaik tekintetében egymástól különböznek. Ez különösen áll önsülő elektródák esetében, amikor is a sütőhőmérséklet azonos az elektroiitos kemencében uralkodó hőmérséklettel, mely az alumíniumgyártásban, pl. mintegy 950 C°. Ha pl. az alkalmazott kokszot 1450 C°-on izzították, míg a kötőszerkoksz készítéséhez a hőmérséklet csak 950 C°-ot ért el, akkor az elektrolitosan leváló oxigén és a szekunder módon előálló C02

könynyebben támadja meg a kötőszerkokszot, mint a többi kokszot, melyet 1400—1500 C°-on előzetesen kalcináltak. Ennek az a következménye, hogy főleg a kötőszerkoksz oxidálódik, minthogy azok a szemcsék, amelyek a tömeg egyéb részéből származnak, az elektróda alsó részén változatlanul megmaradnak, míg végül leesnek. Állításunk helyességéről könnyen meg ' lehet győződni, ha a habtalanítással eltávolított szénport megvizsgáljuk, mely éppen azokat a szemcsenagyságokat tartalmazza, amelyekből az elektródamassza áll. - Kimutattuk továbbá, hogy az elkokszolt kötőszer szelektív oxidációja az elektródában abban leli a magyarázatát, hogy az elektródakoksz reaktivitása, továbbá az elektrokémiai túlfeszültség, valamint az elektroiitos fürdő és az "elektróda közti nedvesedést viszonyok a koksz kalcináló hőmérsékletétől függnek. Az elektródakészítéshez rendesen használt kalctoált petrolkoksz és' szurokkoksz reaktivitása 0.1-5—0.30 körzetben fekszik; 950 C°-on kalcinált, majd elkokszolt kötőszer a reaktivitás mérésekor mintegy 0.40 értéket mutatott. Labo-