155724. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés oxidok olvadék elektrolízisére

155724 8 va. Az elektródatömbök összes elektromosan nem aktív részei, úgymint a keskeny- és a homloklapok, a 22 szigetelőanyaggal, pl. bórnitriddel vannak védve. A 16 elektródatömbökbe természetesen az oxi- 5 génionokat vezető réteg — segédelektrolit — nem porózus anód kombinációját is be lehet építeni. Az ismert sokcellás kemencékkel ellentétesen ez a sokcellás kemence abszolút állandó pólusok 10 közötti távolsággal dolgozik. Ezt úgy lehet kiszámítani, hogy a folyékony elektrolitban éppen annyi áramból származó hő keletkezik, mint amennyi a timföld elektrolízis hasznos hőjének, és a kályha hőveszteségének fedezésére szüksé- 15 ges. Mivel az anódgázok a folyékony elektrolittal többé nem kerülhetnek érintkezésbe, így ennél a konstrukciónál, mint ahogy egész általánosságban minden e találmány szerinti berendezés- 20 nél, az áram kihasználása majdnem 100%. Ennek megfelelően a pólusok közötti távolságot kizárólag technikai-gazdaságossági szempontok szerint lehet optimalizálni. Ugyanebből az okból a sokcellás kemencében az elektródatömböknek a 25 függőlegeshez való hajlásszöge nem kritikus többé; a katódot és az oxigénionokat vezető réteget függőlegesen is lehet elrendezni. Az ismert sokcellás kemencéknek további lehetőségeit, mint pl. az elektrolitnak e cellákon 30 keresztül való keringtetését, az anódrész találmány szerinti változtatása nem határolja, hanem éppen technikailag ésszerűen alkalmazhatóvá teszi. A P = di — J — n 35 formula szerint egy cella termelését egy elektródapár (n = 1) esetében is növelni lehet azzal, hogy a J kemenceáramot megnöveljük. Ehhez azonban a katód és az anód felületeit a kemenceárammal egyforma mértékben meg kell növel- 40 ni abból a célból, hogy optimális áramsűrűséget tudjunk fenntartani. Ezt a szokásos elektrolíziskemencéknél úgy hozzuk létre, hogy az olvadékba bemerülő anód alsó síkjai, valamint az oldalfelületei rögzített katóddal szemben helyezked- 45 nek el, amely az említett felületekhez képest lehetőleg mindenütt azonos távolságban helyezkedik el, amely távolság az optimális pólusok közötti távolságnak felel meg. Ilyen kemencéket ír le pl. az 1 092 215 és 1 115 467 számú német sza- 50 badalmi leírás. A találmányt ilyen elektrolízis celláknál is előnyösen lehet alkalmazni, ahogy azt az 5. ábra mutatja, amelyen a katódot képező kemenceteknő úgy van kialakítva, hogy annak felülete az 55 anódnak az olvadékba bemerülő, az oxigénionokat vezető réteggel befedett részének mind alsó síkjával, mind az oldalfalaival szemben helyezkedik el. A gázt áteresztő anódot előnyösen több, párhuzamosan kapcsolt 23 anódrészből ké- 60 pezzük ki, amelyeket az oxigénionokat vezető 17 réteggel fedünk be. A katódot képező 28 kemence-teknő felületét 24 kiemelkedő részekkel látjuk el úgy, hogy az eddigiekkel ellentétben nemcsak az alsó rész, hanem az anód oldalfalai is katódfe- 65 lülettel szemben helyezkednek el. A kivált alumíniumot a 21 gyűjtőcsatornákban fogjuk fel, amelyeket 25 szigetelőréteggel, pl. bórnitriddel fedünk be. Hasonló 25 réteg szolgál a kemence lefedésére. Ennek az építési módnak az az előnye, hogy a köbtartalom egységére vonatkoztatva, nagyobb aktív anód-, ill. katódfelület áll rendelkezésre. Ennek következtében a veszteségenergiának a hasznos energiára vonatkoztatott relatív része kisebb lesz. A ma szokásos építési mód nem mutatja fel hasonló mértékben ezt az előnyt, mivel az aktív felületeknek a megnagyobbítását csupán a kemencék alapterületének megnagyobbításával lehet elérni, az alumínium folyós halmazállapota miatt, amely katódként szerepel, és amelyet ellentétben a szilárd katóddal, nem lehet felfelé emelni. A katód leírt felépítése helyett, amelynél a kemence teknő jenek bélése egyidejűleg mint katód működik, a 6. ábra szerint a katódot a kemence teknőjének bélésétől elektromosan el is lehet választani. A gázáteresztő anódát előnyösen ismét több, párhuzamosan kapcsolt 23 anódrészből lehet kialakítani, amelyeket oxigénionokat vezető 17 réteggel fedünk be. Ezeket az anódrészeket lehetőleg minden oldalról katóddal veszünk körül, amely az anód részeihez képest mindenütt azonos távolságban helyezkedik el, ami az optimális pólusok közötti távolságnak felel meg. Ezt a katódot különféle elemekből lehet felépíteni, amelyeket a 27 teknőbéléstől elektromosan elválasztva, egyenként, kívülről, az olvasztótérbe lehet bevezetni. A katódelemek tetszőleges, elektront vezető és a kriolitnak ellentálló anyagokból állhatnak. Ennek az elrendezésnek az az előnye, hogy a kemencebélésnek többé semmilyen áramvezető feladata sincs. Ennek következtében a kemencebélésnek nem kell elektromosan vezető, hanem csak a kriolitnak ellenálló anyagból lennie. Ezáltal a kemence teknőjének hőszigetelését jelentősen meg lehet növelni, ami a fajlagos energiafelhasználást jelentősen csökkenti. Az 5. és 6. ábrákon bemutatott berendezése-^ ket természetesen akkor is lehet alkalmazni, ha az anód nincs az oxigénionokat vezető réteggel közvetlen érintkezésben, hanem az anód és az oxigénionokat vezető réteg közé segédelektrolitot kapcsolunk be. Ha az elektródapárok számának, vagy a J áramerősségnek a növelése nélkül az anód, ül. a katód felületeit a leírt módon növeljük, ez az anód és a katód áramsűrűségének csökkentését jelenti, aminek következtében a fajlagos energiafelhasználás csökken. A cellák felépítésének ilyen konstrukciós változásainak az ezzel együtt járó gazdasági előnyökkel technikailag csak akkor van értelmük, ha oxigénionokat vezető anyagok felhasználásával nem elhasználódó anódot alkalmazunk. A találmányt mindazokhoz az olvadékokhoz lehet alkalmazni, amelyek olvadék elektrolízis szempontjából tekintetbe jönnek. Az olvadékhoz olyan anyagokat lehet adagolni, amelyek az oxi-4