203133. lajstromszámú szabadalom • Inert kompaund-elektróda olvasztottsó-elektrolízishez
1 HU 203 133 B 2 A találmány tárgya inert kompaund-elektróda, amely elsősorban olvasztottsó-elektrolízisnél alkalmazható mint anód, azaz például alumínium, magnézium, nátrium, lítium előállításánál. Ha a kompaund elektróda tartalmaz egy aktív részt, amely egy sor rúdalakúan kiképezett aktív elemet foglal magában, előnyösen oxidkerámiából, és az aktív elemek csoportosítva vannak, ahol egy-egy sor aktív elemcsoport mindig egy vonalba esően van elrendezve. A kompaund-elektróda tartalmaz még ezenkívül elektróda tartóelemet, amely áramvezető lemezként van kiképezve, és amelynek fő felülete az elektróda elemek homlokfelületével erőzáró kapcsolatban van, továbbá tartalmaz még a kompaundelektróda egy kapcsoló szerkezetet is, amely az aktív elemeket - amelyek egy-egy csoportot képeznek - egymással összeköti, és az áramvezető lemezzel érintkezteti. Olvasztottsó-elektrolízisnél, például alumínium előállításánál igen jelentős fejlődés és fejlesztés tapasztalható annak érdekében, hogy a fogyó és szénből kiképezett anódok helyett ún. inert anódokat lehessen beépíteni, amelyek elsősorban oxidkerámiából vannak kiképezve. Az ilyen irányú fejlesztés egy sor előnyt kínál, amelyeket az alábbiakban sorolunk fel:- inert anódok előállítása és üzemeltetése esetén igen jelentős lesz az energia megtakarítás;- igen nagy nyersanyagmegtakarítás is tapasztalható, mivel az előállításnál nem kell visszanyúlni a fosszilis nyersanyaghoz, azaz a nyersolajhoz, amelyből azután benzint, kokszot és szurkot nyernek. Az inert anódok alkalmazása esetén gyakorlatilag semmi, illetőleg nagyon kevés anódanyag-fogyás tapasztalható. Ezzel együtt igen komoly beruházási és működési költségek is kiesnek.- Mivel a fogyó anódokat feltétlenül időszakonként cserélni kell, így a zárt rendszerű celláknak az alkalmazása mindezideig nem volt lehetséges. Inert anódok alkalmazása esetén azonban zárt rendszerű cellákat lehet alkalmazni, és ezáltal javulni fognak a munkafeltételek is.- A cellákból elvezetett levegő nem tartalmaz sem kéndioxidot, sem pedig poliaromás szénhidrogéneket. A zárt szellőztető rendszerből a fluoridok könnyebben visszanyerhetők, mint az ismert megoldásoknál.- Végül igen nagy előnye az inert anódok alkalmazásának, hogy sokkal nagyobb áramsűrűségre méretezhető, mint a szénből készített anódok. Ezáltal a termelékenység nagymértékben növekszik, azaz kisebb felületen és kevesebb idő alatt lehet ugyanazt az elektrolízist megvalósítani. Az inert elektródák konstrukciós kialakításánál figyelembe kell venni, hogy a még meglévő és szén anódokkal kiképezett cellák esetén is alkalmazni lehessen. Ezt különösen ott kell figyelembe venni, ahol az árambevezetés van megvalósítva, illetőleg az anód aktív részének a méretezésénél és elrendezésénél. Másrészt természetesen azokat a követelményeket is figyelembe kell venni, amelyek abból az anyagból adódnak, amelyből az inert anódként kiképezett aktív rész a találmány értelmében ki van alakítva. Ez elsősorban a fizikai paraméterekre vonatkozik, másodsorban az előállítási technológiára. Inert kompaund-elektróda ismeretes a DE 30 03 922 találmányból is többek között. Ez a kompaund-elektróda lényegében egy aktív részből, elektróda tartóelemből és a két előbb említett alkatrész összekötő kapcsoló elrendezésből áll. Az aktív rész egy sor rúdalakúan kiképezett aktív elemből áll. Ezek az aktív elemek hossztengelyükkel párhuzamosan vannak egymás mellett elhelyezve, csoportosítva vannak, és az egyes csoportok minden esetben egy-egy vonalban vannak elhelyezve. Az aktív elem hossztengelyére merőleges teljes keresztmetszete megfelel a szokásos és ismert szénanód keresztmetszetének, amely szén anódot természetesen olvasztottsó-elektrolízisnél alkalmazott cellákban alkalmaznak. Az egyes aktív elemek oxidkerámiából vannak kiképezve. Az aktív elemeknek a befogására és az áramnak a bevezetésére csőalakú tartóelemek vannak kiképezve. Ezekben a tartóelemekben koncentrikusan egy további cső van elhelyezve, amelynek alsó vége egy talplemezzel van ellátva. Ez a talplemez egy centrikus furattal van ellátva, amelyen keresztül rúdalakú áramvezető van keresztülvezetve, amelynek alsó, a talplemez alatti vége áramvezető nyomólemezzel van ellátva. Ezzel a nyomólemezzel az aktív elemek felső homlokfelületeit erőzáró módon mechanikusan és villamosán érintkeztetjük. Ebből a célból a csoportosan egymás alatt elhelyezkedő aktív elemek felső részében egy-egy furat van kiképezve, amely furatok szintén egy vonalba kell essenek. Az egy vonalba eső furatokon keresztül minden egyes csoportnál egy-egy függesztőrúd van keresztülvezeteve, amely függesztőrúd végénél egy helyezőlemez van, amely helyező lemezen a függesztőrúd vége felfekszik. Ez a helyezőlemez és az előbb említett talplemez csavarosán van egymással összeerősítve, és ezáltal az aktív elemek felső homlokfelületei az áramvezető nyomólemezzel érintkezésbe vannak hozva. Adott esetben az aktív elemek homlokfelületei és a nyomólemez között egy villamosán jól vezető anyagból kiképezett közbenső részek is kialakíthatók. Ez az elektróda-elrendezés azonban egy sor hátrányos tulajdonságot mutat. Elsősorban hiányosság és hátrány, hogy az elrendezésnek a kialakítása összességében véve bonyolult, különösen ami a függesztő-rudaknak az aktív elemek fejrészében kiképezett furatokon történő keresztülvezetését illeti, azon túlmenően pedig a függesztőrudakat megfelelően csapágyazni és megfelelően befogni is szükséges. Az ismert anódok aktív része keresztmetszetének a csökkenése egyúttal az aktív elemnek a mechanikai szilárdságát is csökkenti, mégpedig éppen abban a tartományban, ahol egyrészt a mindenkori függesztőrúd annak előfeszítése következtében az aktív elem anyagára nyomófeszültséget fejt ki, másrészt pedig ahol a legnagyobb az aktív elem súlya következtében fellépő 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
