177269. lajstromszámú szabadalom • Berenezés aluminium elektorlizáló kemencében történő előállításához
3 177369 4 elektrolizáló cella középrészétől a szélei felé csökkenően van kialakítva, ugyanakkor a villamos ellenállás ugyanezekben az irányokban növekvően van kialakítva. A fenti kialakítás következtében mind az alumíniumolvadékban, mind az elektrolitban azonos nagyságú erők lépnek fel, aminek eredményeképpen a fémolvadékban nem jelentkeznek sem felboltozódások, sem káros áramlások. Ezek megszűnése, illetve nagymértékű csökkentése az alumíniumolvadék bar fellépő kifelé irányuló vízszintes komponensek kiküszöbölésének köszönhető. A találmány szerint az elektrolizáló cella középrészétől a szélei felé csökkenő mértékű áramátvezetés nem csupán a villamos kapcsolat folyamatos csökkentésével valósítható meg, hanem lépcsőzetesen is oly módon, hogy a katódtömb és a katódtüskék között villamos kapcsolatot biztosító részek szakaszosan vannak kialakítva, és ezek hossza az említett irányban csökken, a köztük lévő tér szélessége pedig ugyanebben az irányban növekszik. Ha a katódtömb és a katódtüskék közötti villamos kapcsolatot az elektrolizáló cella középrészétől a szélei felé folyamatosan akarjuk csökkenteni, akkor ez úgy oldható meg, hogy a katódtömb és a katódtüskék között egy választótér van kialakítva, amely az elektrolizáló cella szélei felé fokozatosan csökkenő vastagságú villamos vezetőréteggel van feltöltve. Ez a réteg előnyösen öntöttvasból készülhet. Az elektrolizáló cella alján lévő katódtömb célszerűen külön darabokból van összeállítva, és a katódtömbben elhelyezett katódtüskéktől jó villamos vezetőképességű döngölőmasszából vagy öntöttvasból készült réteggel úgy van villamosán összekapcsolva, hogy az érintkezési ellenállás az elektrolizáló cella részei felé fokozódik. Ennek következtében a katódtömb áramfelvétele a cella középrésze felé fokozódik, illetve szélei felé csökken, sőt szükség esetén teljesen megszüntethető. Ily módon, a választóréteg megfelelő kialakításával olyan érintkezési ellenállás-eloszlás alakítható ki, amely az aiumíniumolvadékban teljesen egyenletes függőleges áramvezetést biztosít A vízszintesen kifelé irányuló áramkomponensek megszüntetésével az alumíniumolvadékban csökken a már kivált alumíniumnak az anódgázok által történő oxidálódása, minthogy a káros felboltozódások és/vagy áramlások jelentős mértékben csökkennek vagy teljes mértékben eltűnnek. Ezen túlmenően csökken a hőveszteség is a berendezésben, minthogy a villamos ellenállás fokozódásával együtt a bővezetési ellenállás is növekszik, tehát a katódtüskéken keresztül kevesebb hő áramolhat kifelé. A találmány további részleteit kiviteli példákon, rajz segítségével ismertetjük. A rajzon az 1. ábra egy hagyományos alumínium elektrolizáló kemence hosszmetszete, a 2. ábra az 1. ábrán bemutatott elektrolizáló kemence II—IV metszete, a 3. ábra a 2. ábra egy részének nagyított képe, a 4. ábra a 3. ábrán bemutatott részlet egy másik kiviteli alakja, az 5. ábra mutatja egy hagyományos elektrolizáló kemencében kialakuló áramvonalakat, és a 6. ábra mutatja a találmány szerint kialakított berendezésben fellépő áramvonalak eloszlását. Az 1. és 2. ábrákon látható a hagyományos alumínium elektrolizáló kemence felépítése. Az elektrolizáló 1 acélkád belső része 2 hőszigetelő béléssel van ellátva, és a 2 hőszigetelő bélés fölött helyezkedik el a 3 katódszéntömb. Az 1 acélkád fölött 4 anódtartó állvány van kialakítva. A 4 anódtartó állvány 5 talpakon áll, és 6 menetes orsók segítségével emelhető, illetve süllyeszthető. A 6 menetes orsókhoz 7 csigakerekek csatlakoznak, amelyek a 4 anódtartó állványt Y irányba mozgatják. A 4 anódtartó állványhoz 8 rögzítőelemek segítségével 9 anódtüskék vannak erősítve. A 9 anódtüskék alsó részéhez kapcsolódnak a IC anócok, amelyek amorf szénből készülnek . Az egyes 1 (l anódok a hozzájuk csatlakozó 9 anódtüskék és a 8 rögxitőeleroek segítségével ugyancsak Y irányba mozdíthatók el. Ezzel a 10 anódok 11 alsó lapja és a 3 katódszéntömb 12 belső oldala között kialakítható a szükséges h távolság. A 2. ábrán bemutatott metszeten látható, hogy a 4 anódtartó állvány 13 kereszttartóval van ellátva, és ehhez ugyancsak 8 rögzítőelemek segítségével csatlakoznak a 9 anódtüskék, az alsó részükön lévő 10 anóddal, A 2. ábrán az is megfigyelhető, hogy az 1 acélkád alján lévő 3 katódszéntömb teljes szélességében acélból készült 14 katódtüskék vannak elhelyezve. A 14 katódtüskék 15 végeihez 16 flexibilis árambevezetők csatlakoznak. A 16 flexibilis árambevezetők másik vége 17 áramvezető sínekhez van erősítve. Az 1 acélkád, illetve 3 katódszéntömb J belső terében található az S fluoridolvadék, amely az elektrolitét alkotja. Az S fluoridolvadék nagyrészt kriolitból áll, és ennek segítségével lehet az alumíniumoxidból elektrolízis útján alumíniumot előállítani. A katodikus úton leváló A alumínium a 3 katódszéntömb 12 belső oldalára rakódik le, és 20 felszíne kátédként működik az elektrolízis során. A 10 anódok az A alumíniumréteg 20 felszíne fölött d távolságra vannak felfüggesztve. A 4 anódtartó állványon és a 9 anódtiiskéken keresztül a 10 anodokhoz egyenáramot vezetünk, amely az S elektrolitén, az A alumíniumrétegen és a 3 katódszéntömbön keresztül a 14 katódtüskékhez áramlik, onnan pedig a következő E elektrolizáló cella anódjához vezetjük. Az 1 acélkádEan lévő S elektrolitot 30 kéreg fedi. A 30 kéreg megdermedt fluoridolvadékból áll, hasonlóan a 3 katódszéntömb 29 oldala mellett kialakuló 31 szegélykéreghez. A 31 szegélykéreg vastagsága határozza meg az A alumíniumréteg és az S elektrolit f szélességét. A 30 kérget az alumíniumelektrolizáló kemencében 32 alumíniumoxid réteg fedi. A 30 kéreg és az S elektrolit között 33 üreg alakul ki. Az A alumíniumréteg 20 felszíne és a 10 anód 11 alsó lapja közötti d távolság, amelyet egyébként pólustávolságnak is neveznek, a 4 anódtartó állvány Y irányban történő elmozdításával, azaz valamennyi IC anód egyidejű mozgatásával vagy a 8 rögzítőelemek útján az egyes 9 anódtüskék egyenként történő beállításával szabályozható. A berendezésben az elektrolízis során felszabaduló oxigén a 10 anódok 1 i alsó lapját folyamatosan oxidálja, és ennek eredményeképpen a 10 anódok vastagsága naponta mintegy 15—20 mm-t csökken. Ugyanezen idő alatt az E elektrolizáló cellában lévő A alumíniumréteg 20 felszíne 15—20 mm-rel emelkedik. Amikor egy 10 anód teljesen elhasználódott, újabb 10 anódra kell kicserélni. A gyakorlatban az E elektrolizáló cellák üzemelése során a különböző 10 anódok már néhány nap elmúltával megfigyelhető módon különböző mértékben használódnak el. A 10 anódokat így több hetes intervallumban egymástól függetlenül cserélni kell. Az 1. ábrán jól megfigyelhető, hogy az I E elektrolizáló cellában elhelyezett különböző 10 anódok különböző mértékben használódnak el. 5 10 1 s 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
