158890. lajstromszámú szabadalom • Bélés olvasztott témeket egymagukban vagy olvasztott sókkal együtt tartalmazó elektrolizáló, újraolvasztó és egyéb hasonló kemencékhez

3 158890 4 A találmánynak az a feladata, hogy ezeket a hátrányokat teljesen vagy legalábbis messzemenően korlátozza és alumínium elektrolitikus előállítására és újraolvasztására használt, nevezett típusú kemenoék szerkesztésénél olyan intézkedéseket tegyen, melyek a folyékony fém elszivárgását megakadályozzák. A találmány szerint a feladatot úgy oldjuk meg, hogy az olvasztókádak inkoherens állapotú szilíciumkarbidból álló védőrétegekkel rendelkeznek, amelyeket az építőanyagrétegek között helyezünk el. Meglepő módon azt találtuk, hogy az inkoherens állapotú, azaz por- vagy szemcsealakú szilíciumkarbid kötőanyag nélkül, még nagyon vékony rétegben és a szokásos szemcsenagyságban is, az oldott fém, különösen oldott alumínium számára áthatolhatatlan akadályt jelent, mégha az elektrolitikus fürdővel, pl. olvasztott kriolitsókkal össze is van keverve. Elegendő a mindenkori olvasztókádat felépítő rétegek közé ebből az anyagból álló rétegeket helyezni és/ vagy a szilíciumkarbidot a téglák és/vagy széntömbök közötti résekbe tölteni, hogy az alumínium átszivárgását és az ezzel járó veszteségeket elkerüljük. A gyakorlatban ilyen rétegek előállítását inkoherens szilíciumlkarbidnak a kemencefenék rétegei közé szórásával és az olvasztókád oldalfalaiban erre a célra hagyott résekbe töltésével végezzük. Azt találtuk, hogy 1 cm-es vagy vastagabb rétegek egyértelműen hatásosak, ám kitűnt, hogy már nagyon vékony rétegek (pl. 1 mm-es vagy vastagabb) is ugyanolyan meglepő hatást fejtenek ki. A kétpólusú elektródos többcellás elektrolizálókemencék esetében, amelyek szénolvasztókádja teljesen különleges anyagból, mint pl. szilíciumnitriddel kötött szilíciumkarbidból álló tűzálló téglákkal van kibélelve, a poralakú vagy granulált szilíciumkarbidréteget előnyösen a belsőbélést képező tűzálló téglákból álló réteg és a szomszédos szénréteg közé helyezzük. A szokásos katódos olvasztókádas elektrolizálókemencéknél a por alakú és szemcsés szilíciumkarbidból álló réteget a széntömbökből vagy döngölőmasszából álló réteg körül és alatt helyezzük el, ügyelve arra, hogy a katód vasrudakat elektromosan ne szigeteljük. Ez azonban könnyen elérhető, mivel a tapasztalat szerint azok a zónák, amelyekben az alumíniumveszteség a legnagyobb és amelyek ezért a kemencében leginkább védelemre szorulnak, az olvasztókád fenekének peremén elhelyezkedő zónák, azaz azok a helyek, amelyek a fenékrészt az oldalfalakkal kötik össze. Például az alumíniumot újraolvasztó kemencékben a szilíciumkarbidporból vagy -granulátumból álló védőréteget a tűzálló téglák első rétegének külső oldalára helyezzük, azaz arra az oldalra, amely az olvasztott fémmel közvetlenül érintkezik. A csatolt rajzokon a találmány két kiviteli alakját ábrázoljuk sematikusan csupán nemkorlátozó példák gyanánt, ahol az 1. ábra egypólusú elektródokkal (anódok) és katód fenékkel dolgozó, szokásos alumínium elektrolizálókemence olvasztókádjának a hosszirányú tengelynek megfelelő hosszmetszete, 2. ábra az 1. ábra szerinti katódos olvasztókád keresztmetszete nagyobb léptékben, 3. ábra többcellás kemence olvasztókádjának axiális hosszmetszete, 4. ábra a 3. ábra szerinti olvasztókád keresztmetszete. Az 1. és 2. ábra jelölései a következők: (1) a külső vasköpeny, (2) az előégetett antracittömbök, (3) az olvasztókád oldalfalai, ugyancsak előégetett antracitból, (4) „in situ" égetett antracitdöngölőmassza, (5) vas katódrudak, (6) szilíciumkarbidporból vagy -szemcsékből álló közbenső réteg, amelyet a jobb megértés kedvéért nem léptékhelyesen ábrázolunk, hanem nyilvánvalóan vastagabban, mint kellene. Az 1. és 2. ábrákon ábrázolt típusú, alumíniumot előállító, szokásos elektrolizálókemencéknél célszerű a szilíciumkarbidport vagy -granulátumot az egyes széntömbök között, azok legalsó részén, azaz a rajzon (7) jelű helyen is elhelyezni, és azt a (4) széndöngölőmasszával lefedni úgy, hogy a tartó rendelkezzen a szénből készült rész kívánt folytonosságával. (8) a széntömbök és a döngölőmassza kötési helye, míg (9) az agyagtéglából készült alap és oldalszegély. A 3. és 4. ábrákon (10) a szilíciumkarbidporból vagy -granulátumból álló réteg, (11) a különleges tűzálló anyagból álló belső bélés, (12) az olvasztókádat magában képező, döngölőmasszából vagy tömbökből álló szénréteg, (13) a külső szigetelőréteg (tűzálló és/vagy hőszigetelő), (14) vasköpeny. Példa A találmány szerinti védőréteggel és a 3. és 4. ábrák szerinti olvasztókáddal felszerelt, alumínium elektrolitikus előállítására szolgáló többcellás kemence több hónapon keresztül üzemelt. Ezután a munkaperiódus után fenékrepedéseket állapítottunk meg, a kemence szétszedésénél még bizonyos elektrolitveszteség is mutatkozott. Ám kiderült, hogy ez utóbbi a szénréteg és a külső sziegetelés között megdermedt, míg az olvadt alumínium meglepő módon nem szivárgott keresztül a granulált szilíciumkarbidrétegen. További hasonló vizsgálatokat végeztünk katódos olvasztókádban egypólusú elektródokkal dolgozó, szokásos elektrolitikus alumíniumkemencékkel és újraolvasztó kemencékkel, sőt hibás szerkezetű kemencékkel is, a kapott eredmények minden esetben igazolták a találmány tárgyának kifogástalan hatásosságát. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2