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Verfahren zur Beschickung von Öfen für die elektrolytische Herstellung von Aluminium
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschickung von Öfen für die elektrolytische Herstellung von Aluminium, die mit einer Gasaufsammelvorrichtung versehen sind. Das Verfahren eignet sich insbesondere für Öfen, bei denen der Strom der Anode mit Hilfe von vertikalen Kontaktbolzen zugeführt wird, die gleichzeitig zur Aufhängung der Anode dienen. Die Gasaufsammelvorrichtung besteht gewöhnlicherweise aus einem Ring, der den unteren Teil der Anode nahe an der Badoberfläche umgibt.
Je nach dem Fortschreiten der Elektrolyse sinkt der Gehalt des Bades an AI, 0.. Ist dieser auf einen gewissen Wert, in der Regel etwa 1, 5%, gesunken, so steigt die Badspannung, was meist durch das Läuten einer Glocke oder das Aufleuchten einer Lampe angezeigt wird. Diese Spannungserhöhung nennt man
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08zu-geführt werden. Dies erfolgt im allgemeinen dadurch, dass zunächst die Kruste an einer oder mehreren Stellen entlang jeder Längsseite des Ofens gebrochen wird und danach das Aluminium-Oxyd durch diese Löcher in das Bad eingebracht wird. Beim Brechen der Kruste entweicht selbstverständlich ein Teil des Ofengase durch die Öffnungen in der Kruste und geht verloren.
Dieses Gas ist reich sowohl an CO als auch an Fluor Verbindungen, und in einer grossen Halle, wo viele Öfen in Reihen aufgestellt sind, gehen dadurch beträchtliche Werte, sowohl in Form von CO-Gas als auch in Form wertvoller Fluorverbindungen, verloren. Die Fluorgase wirken ausserdem schädigend auf die Vegetation der Umgebung.
Es ist daher wünschenswert, das andauernde Durchstossen der Kruste zu vermeiden, z. B. durch gleichmässige und kontinuierliche Beschickung mit Aluminiumoxyd. Es sind mehrere Verfahren für derartige Beschickungen entwickelt worden, von denen aber die meisten zu Betriebsschwierigkeiten geführt haben, da das Oxyd so feucht ist, dass es sich leicht in den Silos und Beschickungsrohren staut.
Gemäss den gewöhnlichen Verfahren werden die Ofengase in einem Brenner im Anschluss an den Ofen verbrannt und danach an eine Waschanlage geleitet, in der ihr Gehalt an Fluor als Kryolith od. dgl. zurückgewonnen wird. Der Kryolith wird dem Ofen wieder zugeführt. Hiedurch wird das Fluor zurückge- wonnen, aber die Verbrennungswärme der CO-Gase geht verloren.
Die Erfindung bezweckt die Ausnutzung dieser Verbrennungswärme, indem die heissen Ofengase durch eine Schicht von dem Ofen zuzuführende Aluminiumoxyd im Gegenstrom geleitet werden und dieses fluidisieren. Hiedurch wird das Oxyd getrocknet und die oben beschriebenen Nachteile vermieden, wobei gleichzeitig eine gewisse Vorwärmung des Oxydes erzielt wird. Warmes Oxyd löst sich auch leichter im Kryolith als kaltes.
Die Gase können gegebenenfalls vor dem Brenner auch einen Trockenzyklon durchlaufen, in dem mitgerissener Staub und kondensierte Teerpartikeln ausgeschieden werden. Ein solcher Zyklon ist sehr wirksam, weil der Staub infolge des Teeres agglomeriert wird, so dass sich die Staubpartikeln zusammenballen.
Bei der Verfahrensweise gemäss der Erfindung wird auch der Gehalt des Gases an F und HF an der Oberfläche des Aluminiumoxydes adsorbiert und gleichzeitig wird noch vorhandener mitgerissener fluorhaltiger Staub abgesetzt. Das Gas wird in solcher Weise durch den Aufgabeapparat und bzw. oder den Silo geleitet, dass es gleichzeitig das Oxyd in Richtung gegen den Ofen fördert. Dies wird dadurch erzielt, dass das Gas durch Schlitze oder Löcher in den schrägen Bodenwänden des Silos in denselben eingeführt wird. Eventuell können auch perforierte oder poröse Platten verwendet werden. Das Gas wird dann durch die
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Beschickung hindurchsickern und diese trocknen.
Das getrocknete Oxyd wird im Gasstrom teilweise fluidi- siert, d. h. feine Partikel schweben im Gasstrom, und man erzielt infolge der vorhandenen Wirbelbewe- gungen eine enge Berührung zwischen dem Gas und der Beschickung, welcher die Adsorption von Fluor- verbindungen erleichtert. Der Gasstrom kann auch zur Förderung des Oxydes vom Hauptsilo an die Silos der einzelnen Öfen herangezogen werden. Die Silos müssen dann miteinander in Verbindung stehen, wo- bei jeder Silo mit einem Überlauf versehen ist. Wenn ein Silo gefüllt ist, wird das überschüssige Oxyd zum nächsten Silo weitergefördert usw. In dieser Weise können stets sämtliche Ofensilos gefüllt gehalten werden.
Trockenes, vorerwärmtes Aluminiumoxyd ist, wie erwähnt, in der Kryolithschmelze leichter löslich als feuchtes, nicht vorerwärmtes Oxyd und weist auch eine geringere Tendenz zur Krustenbildung auf.
Dadurch wird die Gefahr herabgesetzt, dass der Ofen unterhalb der Beschickungsapparatur verstopft wird, und es genügt eine einfache mechanische Vorrichtung zum Einbringen der Beschickung in das Bad.
Die oben beschriebene Fluor-Adsorption macht die verwickelten Fluorrückgewinnungsanlagen über- flüssig, indem das ausgefällte Fluor von selbst wieder in den Ofen gelangt. Der Fluorverlust wird bedeu- tend verringert und die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens erhöht.
Ein Beispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch veranschaulicht. Sie zeigt einen Schnitt durch einen Aufgabesilo, der in unmittelbarer Nähe der Anode an der Längsseite eines Ofens angebracht ist. Der Gasstrom-Verlauf ist durch Pfeile angedeutet. 1 ist der Silo, der mit Aluminiumoxyd 2 gefüllt ist. Das verbrannte Ofengas wird von einem nicht dargestellten Brenner zum Rohr 3 geleitet, das mit einer Regelklappe 4 versehen ist. Der Silo 1 hat doppelten Boden, der innere Boden 5 ist mit Schlitzen oder Öffnungen versehen, durch die das Ofengas strömen kann. Der Boden kann auch aus perforierten Platten bestehen. 6 ist ein Füllrohr, das vom Silo 1 in den Schmelzraum führt. Das Rohr kann gegebenenfalls mit einer Anordnung zur Regelung der Zufuhr der Beschickung ausgerüstet sein.
Im Rohre 6 wandert die Beschickung im Gegenstrom zu den Gasen, die durch die Beschickungsöffnung in der Kruste 8 entweichen.
Dieser Durchbruch muss stets mit Hilfe eines Stochers 7, der gleichzeitig zum Einpressen des Oxydes in das Bad 9 dient, offen gehalten werden. 10 bezeichnet jenes Aluminiumoxyd, das zwischen der Kruste und dem Beschickungsrohr die Abdichtung besorgt.
Um eine gute Gasverteilung durch den Siloboden zu sichern, ist es vorteilhaft, ein Verbindungsrohr 11 zwischen dem Gasrohr 3 und dem Füllrohr 6 anzuordnen. Auch dieses Rohr soll mit einer Regelklappe 12 versehen sein.
Das Oxyd wird dem Silo 1 vom Silo des vorhergehenden Ofens oder vom Hauptsilo durch ein Rohr 13 zugeleitet. Wie erwähnt, wird zur Förderung Ofengas verwendet. Es ist jedoch auch möglich, Druckluft für die Förderung in diesem Teil der Anlage anzuwenden. Wenn der Silo 1 voll ist, wird das nicht aufgenommene Oxyd durch das Rohr 14 an den Silo des nächsten Ofens weitergeleitet.
Die Zeichnung stellt nur ein Ausführungsbeispiel gemäss der Erfindung dar, die sich nicht auf diese beschränkt.
Wie oben erwähnt, werden die Fluoride der Ofengase vom Aluminiumoxyd (Alps) zurückgehalten und gelangen mit diesem in den Ofen zurück. Es ist noch nicht festgestellt worden, ob die Fluoride mit dem Oxyd unter Bildung von AU'reagieren, wenn die heissen Gase mit dem Oxyd in Berührung kommen, oder ob sie nur an der Oberfläche des Oxydes adsorbiert werden Das wichtigste ist jedoch, dass die Fluoride in den Ofen zurückgelangen, wodurch grosse Werte gewonnen und schädliche Wirkungen vermieden werden.
Während der mit dieser Methode ausgeführten Versuche wurde gefunden, dass mehr als 90% des Fluorgehaltes der Ofengase mit der AI 0-Beschickung in den Ofen zurückgeführt werden. während nur 10% des Schwefelgehaltes der Gase in entsprechender Weise zurückgelangen. Die Adsorption ist somit sehr selektiv.
Diese selektive Adsorption ist selbstverständlich davon unabhängig, ob die Beschickung des Ofens kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgt. Falls der Ofen diskontinuierlich unter Brechen der Kruste bei Anodeneffekt beschickt wird, können die Ofengase ganz einfach durch einen ausserhalb des Ofens angebrachten Behälter durchgeleitet werden, der das zur Beschickung gelangende Al-Oxyd enthält.