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Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Aufgabe von Tonerde in Elektrolyseöfen Gegenstand des Stammpatentes ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Aufgabe der Tonerde in Elektrolyseöfen für die Herstellung von metallischem Aluminium, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Tonerde in das Elektrolytbad des Aluminiumofens mit mechanischen Schubmittel unter einem solchen Druck eingeführt wird, der imstande ist, die oberflächliche Kruste des Elektrolytbades einzustossen bzw. die Krustenbildung an der Badoberfläche zu verhindern.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine Verbesserung vorzusehen, um die Gefahr von verschiedenen Unzukömmlichkeiten zu beseitigen, die bei einem derartigen Verfahren auftreten können.
Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren nach dem Stammpatent, welches dahingehend verbessert ist, dass die Lage der Zufuhrstelle der Tonerde in das Bad während des Verlaufes der Elektrolyse sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung verändert wird. Erfindungsge- mäss wird weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgesehen, bei welcher eine Einrichtung zur horizontalen Verschiebung der Zufuhreinrichtung längs der Seite der Elektrode des Ofens und eine Einrichtung zur vertikalen Verschiebung der Zufuhreinrichtung, welche unabhängig von der Einrichtung für horizontale Verschiebung ist, vorhanden sind ; diese seitliche Verschiebung wird vorzugsweise durch Schneckengetriebe oder Führungsrollen bewirkt.
Mit einer derartigen Verbesserung können die Gefahren der folgenden Nachteile sicher vermieden werden.
1. Eine Anhäufung von Aluminiumoxyd über der obersten Kruste, welche das Elektrolytbad bedeckt (Haufenbildung) unter dem Auslass der Zuführungseinrichtung (Schneckenförderer). Diese nachteilige Erscheinung tritt auf, wenn sich der Unterteil des Schneckenförderers einige Zentimeter über dem Schmelzbad befindet.
2. Festfressen des Schneckenförderers. Dies tritt dann auf, wenn ein Teil des Schneckenförderers in das Schmelzbad eintaucht, welches sich dann bei Berührung mit dem Schneckenförderer verfestigt und so das ganze Gerät blockiert.
3. Irregulärer Verbrauch der Anoden. Dadurch, dass die Zufuhr zum Ofen immer an der gleichen Stelle in unmittelbarer Nachbarschaft der Elektrode stattfindet, wird letztere durch die kontinuierliche Zufuhr von kaltem Aluminiumoxyd an der Zuführungsstelle abgekühlt. Der abgekühlte Teil der Anode besitzt einen höheren Widerstand, leitet daher den Strom schlechter und brennt weniger als normal ab.
Es bilden sich daher am Boden der Elektrode Unebenheiten.
Es wurde nun gefunden, dass diese Nachteile durch Anwendung der erfindungsgemässen Verbesserung beseitigt werden können, welche zur besseren Erläuterung im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen beispielsweise beschrieben wird, ohne dass der Gegenstand der vorliegenden Erfindung jedoch darauf beschränkt werden soll.
Fig. 1 ist ein vereinfachter Längsschnitt durch einen Elektrolyseofen mit Anode und zeigt eine eri findungsgemässe Vorrichtung zum Anbringen des Zufuhrmechanismus am Anodengehäuse und seine Ein-
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richtung für horizontale und vertikale Verschiebung. Fig. 2 ist eine vergrösserte Ansicht teilweise im Schnitt eines Teiles von Fig. 1 und zeigt diese Vorrichtung detaillierter. Fig. 3 ist eine Ansicht teilweise im Schnitt der Vorrichtung von Fig. 2.
Fig. 4 ist eine teilweise Ansicht ähnlich Fig. 3, zeigt aber eine andere Ausführungsform der Vorrichtung zur transversalen Bewegung des Zufubsmechanismus. Fig. 5 ist eine vergrösserte perspektivische Ansicht von Einzelheiten der Ausführungsform nach Fig. 4 und die Fig. 6 und 7 zeigen, wie getrennte Träger an jeder Seite des Anodengehäuses beweglich montiert werden können, wobei Fig. 7 eine Ansicht in Richtung A - A von Fig. 6 ist.
Der in Fig. 1 gezeigte Elektrolyseofen ist in der Wanne 33, die durch den Innenteil seiner Auskleidung gebildet wird, mit einer bestimmten Menge eines Bades aus geschmolzenem Fluorid 24 gefüllt. In das Bad taucht teilweise eine Elektrode 31 ein, die sich in einem Anodengehäuse 7 befindet. Das Bad wird mit zerkleinertem Aluminiumoxyd aus einem Tank oder Zufuhrtrichter 5 beschickt. Das Aluminiumoxyd wird aus dem Trichter 5 mit einer Dosierschnecke 6 in ein Rohr 6a gebracht und von dort mit Hilfe einer Zuführung 1 mit Schubschnecke 25 in das Bad gepresst. Die Fördereinrichtungen werden durch einen Elektromotor 3 betätigt, der die Dosiereinrichtung 6 und die Schnecke 25 über einen Getriebekasten 4 und eine Transmissionskette oder Kupplung 29 antreibt.
Ein metallisches Zufuhrrohr 30, in welchem sich die Schnecke 25 befindet, erstreckt sich nach unten bis zu einer Höhe h (Fig. 3) etwa einige Zentimeter über dem höchstenOberflächenspiegel des Bades 24, unter Berücksichtigung der Schwankungen des Badspiegels.
Dieser Abstand h, etwa 4 cm, genügt, um eine Verunreinigung des Bades durch das Rohr 30 zu verhindern und ist auch klein genug, dass die Schnecke (oder eine andere Schub-oder Zufuhreinrichtung) das zuge- führte Material mit dem notwendigen Druck, um es durch die Kruste des Bades zu pressen, zuführen kann.
Der Spiegel des Schmelzbades 24 kann während des Betriebes des Elektrolyseofens aus verschiedenen Gründen schwanken, wie etwa wegen Temperaturschwankungen, Erhöhung des Ofenboden usw. Um derartige Schwankungen des Badspiegels zu ermöglichen, ist das Rohr 30, welches die Schnecke 25 enthält, anhebbar bzw. in seiner Höhe verstellbar angeordnet. Zusätzlich zu dieser Verschwenltbarkeit in der Höhe kann auch die Zufuhrstelle in der Ebene, d. h. in Längs-und/oder QuerrichtUEg, veränderlich angeordnet werden.
Gemäss der Ausführungsform nach den Fig. 1- 3 ist die Einrichtung zur kontinuierlichen Beschickung, bestehend aus dem Motor 3, dem Reduktionsgetriebe 4, dem Zufuhrtrichter 5 für das Aluminiumoxyd, der Dosierschnecke 6 und dem Schubschneckenförderer 1 auf einem Tragrahmen oder Träger 2 montiert.
Dieser Rahmen 2 ist aber nicht fest am Anodengehäuse 7 befestigt, sondern wird erfindungsgemäss durch vier kleine Räder 8 getragen, die am Rahmen 2 gelagert sind und in zwei Führungsschienen 9 rollen, wodurch die gesamte auf dem Träger 2 montierte Zufuhreinrichtung verschoben werden kann. Die entsprechenden Enden der Führungsschienen 9 sind vertikal in der Höhe verstellbar und werden von zwei Schraubspindeln zum Heben und Senken getragen, die aus zwei Gewindestangen 10 bestehen, die zur Aufund Abwärtsbewegung mit entsprechenden Muttern 11 zusammenarbeiten. Ein Handrad 12 ist fixierbar an jeder Mutter 11 befestigt, welche von der oberen Fläche eines Widerlagers 10a getragen wird, in welchem die Gewindestange 10 zur vertikalen Auf- und Abwärtsbewegung geführt wird.
Die Widerlager 10a sind in entsprechenden Trägern 13 fix montiert, welche ihrerseits wiederum am Anodengehäuse 7 befestigt sind. Die Schiene 9 ist mittels eines Verbindungsteiles 14 mit der Gewindestange 10 verbunden. Eine gemeinsame Drehung des rechten und linken Handrades 12 und 12a bewirkt somit, dass sich die entsprechenden Enden der Führungsschienen 9 heben oder senken, wodurch die ganze Zufuhreinrichtung, die über den Rahmen 2 von den Schienen 9 getragen wird, gehoben oder gesenkt wird. Auf diese Art kann das untere oder Zufuhrende des Schubschneckenförderers 1 leicht auf seine Optimalhöhe gebracht werden und dieser kann den Schwankungen des Schmelzbadspiegels 24 während des Betriebes des Elektrolyseofens folgen.
Ausserdem können die Führungsschienen 9 durch verschiedene Einstellung der rechten und linken Handräder zueinander in der einen oder andern Richtung geneigt werden, wodurch der Träger mit dem Rahmen 2 und die gesamte Einrichtung, die von den Rädern 8 getragen wird, gemäss Fig. 1 der Länge nach entweder nach rechts oder nach links verschoben wird. Auf diese Art kann die Zufuhrstelle oder die Öffnung am unteren Teil des Schubförderers 1 nach Wunsch entlang der Elektrode 31 verschoben werden, indem der Träger, der die Zufuhreinrichtung trägt, entlang der Schiene 9 bewegt wird.
Gemäss einer andern Ausführungsform, wie sie in den Fig. 4 und 5 dargestellt wird, ist auch eine transversale Bewegung des Trägers möglich. Bei dieser Ausführungsform sind die Widerlager 10a'nicht fix auf Trägern 13 montiert, wie dies in den Fig. 1-3 dargestellt wird, sondern quer zu den Schienen 9 auf Schienen 18 beweglich, welche ihrerseits an den Trägern 13 befestigt sind. Die Räder 16 laufen zwangsweise in einer Hohlschiene 18 und Räder 17 führen den Teil 10a'und verhindern ein Festklemmen desselben durch ihren Lauf entlang der äusseren Kante der Querschienen 18.
In Fig. 5 ist die Ge-
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windestange mit einer Vorrichtung gezeigt, die ihre Abwärtsbewegung verhindert ; es ist dies ein Ringstück 19, welches zwar die Abwärtsbewegung der Gewindestange verhindert, aber ihre Drehung relativ
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von welchen das Ende der Schiene 9 unterstützt wird.
Auf diese Weise können, wie oben beschrieben, Bedingungen geschaffen werden, wie sie für den regulären und kontinuierlichen Betrieb des Ofens nötig sind. Für einen derartigen regulären Betrieb und eine kontinuierliche Beschickung ist es vorzuziehen, das Endstück des Schubschneckenförderers ungefähr 4 cm ober dem Schmelzbadspiegel (Abstand h) anzuordnen und die Zufuhrstelle nicht immer am gleichen Platz zu. belassen. Da, wie oben beschrieben, der Schmelzbadspiegel während des Betriebes des Elektrolyseofens aus verschiedenen Gründen schwankt, können diese Bedingungen durch die oben beschriebene Vorrichtung und das oben beschriebene Verfahren leicht erreicht und beibehalten werden.
Wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt wird, können zwei separate Träger 2 an gegenüberliegenden Seiten des Elektrodengehäuses 7 montiert werden, um das Aluminiumoxyd an verschiedenen Stellen des Bades 24 zuzuführen.
Es wird dem Fachmann auf diesem Gebiet nach Kenntnis der obigen Ausführungen klar sein, dass die vorliegende Erfindung verschiedener Modifikationen mit bezug auf Einzelheiten, die für die Erfindung nicht kritisch sind, fähig ist und es gibt daher auch andere Ausführungsformen als sie hierin illustriert und beschrieben werden, ohne dass diese jedoch von den Grundzügen der Erfindung, wie sie in den folgenden Ansprüchen gekennzeichnet wird, abweichen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur kontinuierlichen Aufgabe der Tonerde in Elektrolyseöfen für die Herstellung von metallischem Aluminium durch Einführung der Tonerde in das Elektrolytbad mit Hilfe von mechanischen Schubmitteln, beispielsweise mit Hilfe eines Schneckenförderers, mit einem derartigen Druck, dass sie imstande ist, die Oberflächenkruste des Elektrolytbades zu durchbrechen, gemäss Stammpatent Nr. 174212, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der Zufuhrstelle des Aluminiumoxyds in das Bad während des Verlaufes der Elektrolyse sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung verändert wird.