166536. lajstromszámú szabadalom • Elektrolizáló cella olvadt fémek előállítására
MAGYAR N ÉPKÖZTÁRS ASÁG ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS Bejelentés napja: 1973. I. 25. (AU—293) Bejelentés elsőbbsége: Amerikai Egyesült Államok: 1972. III. 24. (237 728) Közzététel napja: 1974. X. 28. Megjelent: 1976. VIII. 31. 166536 Nemzetközi osztályozás: C 22 d 3/12 /> •. \ Feltaláló: Robert Fredrick Robi tudományos kutató, Monroeville, Amerikai Egyesült Államok Tulajdonos: Aluminum Company of America, Pittsburgh, Pennsylvania állam, Amerikai Egyesült Államok Elektrolizáló cella olvadt fémek előállítására i A találmány tárgya általában az olvadt fémeket, például alumíniumot fémvegyületekből előállító elektrolizáló cella. Szűkebb értelemben pedig a találmány azon eszközökre vonatkozik, amelyek a cellán belül fellépő mágneses tereknek az olvadt fémre gya- 5 korolt káros hatásait lényeges mértékben csökkentik. Ismeretes, hogy pl. az alumínium előállításánál egy elektrolizáló cellában ömlesztett sófürdőben feloldott alumíniumoxidot elektrolizálnak, és ennek 10 eredményeképpen olvadt alumíniumréteg jelenik meg a cella fenekén. Ismeretes az is, hogy a cellán belüli mágneses terek és az átfolyó áram közti kölcsönhatás elektromechanikus erőket ébreszt az olvadt alum'miumréteghen, amely ennek következtében 15 örvénylő mozgást végez. Az olvadt alumíniumnak ez a keringése a cella belsejében a bélés kiterjedt erózióját okozza. Ez az erózió különösen a cellabélés repedéseinél a cella íalának átlyukadását is eredményezheti. Ilyen esetben a cellát vagy cellákat ki kell 20 kapcsolni a bélés javítása és/vagy kicserélése céljából. Belátható, hogy a cella kikapcsolása és javítása, valamint a cella bélésének kicserélése nagyon költséges művelet, mivel ezalatt a cella nem termel fémet, és a javításra, ..ill, béléscserére tekintélyes 25 mennyiségű időt, munkát és anyagot kell fordítani. Ehhez járul még, hogy az olvadt fémréteg mozgása miatt a cella anódjait túlzott mértékben távol kell helyezni a cella bélésétől, amely egyben a cella katódja. Ugyanis a mozgó fémréteg a cellán belül az 30 anódok alatt egyenetlen függőleges elmozdulásra hajlamos. A cella anódjainak ez a nagy távolsága a katódjaként szereplő béléstől megnöveli a cellán átfolyó áram útját, azaz a cella villamos ellenállását. Ez az elektrolizáló cella kedvezőtlen villamos hatásfokában mutatkozik meg, mivel növelni kell a feszültséget a katód és az anód között, és így többlet-teljesítményt kell bevezetni. Mindenegyes cellát figyelembe véve, az áram átlagértéke gyakran 150 000 amper nagyságrendű. Ugyanakkor a cellasor celláinak száma gyakran 150 nagyságrendű, s így elképzelhető, hogy az elektromos energia költségében mutatkozó növekedés milyen nagy lehet. Ha a javítás és a cella bélésének csereköltségét hozzáadjuk az áramköltséghez, akkor láthatjuk, hogy a folyékony fém szabálytalan mozgása nagyon költséges. A fémréteg mozgását okozó mágneses terek mind a cellán belül, mind azon kívül egyaránt keletkeznek. A kívül keletkező mágneses tér fő forrásai a cella anódjaihoz áramot vezető sínek és a cellához villamosan kapcsolódó katódsínek cellához közeli szakaszai. A mágneses tér cellán belüli forrása maga a cellaáram. Az utóbbi, vagyis az elektrolizáló áram az anódtól a katódig a sófürdőn és a fémrétegen keresztül, valamint a bélésen át a katód-gyűjtőrudak felé folyik. Általában megállapítható, hogy a fémet mozgató erőket a mágneses térerő csökkentésével mérsékelhetjük oly módon, hogy a cellában és a csatlakozó 166536 1
