Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Zufuhr von Aluminiumoxyd in Elektrolyseöfen zur Aluminiumherstellung Gegenstand des Hauptpatentes ist ein Verfahren zur Aufgabe der Tonerde in Elektrolyseöfen f !ür die Herstellung von metallischem Aluminium, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die Ton erde in das Elektrolytbad des Aluminiumofens kon tinuierlich mit das Bad selbst nicht berührenden Schubmitteln unter einem solchen Druck eingeführt wird, der imstande ist,
die ooberflüchliche Kruste des E'lektrolytbades einzustossen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun eine Weiterbildung dieses Verfahrens, -um die Ge fahr von verschiedenen Unzulänglichkeiten zu besei tigen, die bei einem derartigen Verfahren; auftreten können.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch ge kennzeichnet, d'ass die Zufuhrstelle des Aluminium oxyds in das Bad während des Verlaufs. der Elek trolyse sowohl vertikal als auch horizontal verändert wird.
Zur Durchführung dieses Verfahrens ist ferner eine Vorrichtung vorgesehen, die eine Einrichtung zur horizontalen Verschiebung der Zufuhreinrichtung entlang den Seiten der Elektrode im Elektrolyseofen und eine Einrichtung zur vertikalen Bewegung der Zufuhreinrichtung, welche unabhängig von der Ein richtung für horizontale Verschiebung ist, aufweist, wobei diese seitliche Verschiebung vorzugsweise durch Schneckengetriebe oder Führungsrollen, be wirkt wird.
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 Zuführungs einrichtung (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 Be rührung mit dem Schneckenförderer verfestigt und so dass ganze Gerät blockiert.
3. Irregulärer Verbrauch der Anoden. Dadurch, d:äss die Zufuhr zum Ofen immer an der gleichen Stelle in unmittelbarer Nachbarschaft der Elektrode stattfindet, wird letztere durch die kontinuierliche Zu fuhr von kaltem Aluminiumoxyd an der Zuführungs stelle abgekühlt. Der abgekühlte Teil der Anode be sitzt einen: höheren Widerstand, leitet daher den Strom schlechter und: brennt weniger als normal ab. Es bilden sieh daher am Boden der Elektrode Un ebenheiten.
Nachstehend wird mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung der Gegenstand der Erfindung beispiels weise beschrieben. Es zeigen: Fig.1 einen vereinfachten Längsschnitt durch einen Elektrolyseofen mit Anode und zeigt eine Vor richtung zurr;
Anbringen des Zufuhrmechanismus am Anodengehäuse und seine Einrichtung für horizon tale und vertikale Verschiebung, Fig.2 eine vergrösserte Ansicht teilweise im Schnitt eines Teils von Fig. 1 und zeigt diese Vor richtung detaillierter, Fig. 3 eine Ansicht teilweise im Schnitt der Vor richtung von Fig. 2, Fig. 4 eine teilweise Ansicht ähnlich Fig. 3,
zeigt aber eine andere Ausführungsform der Vorrichtung zur transversalen Bewegung des Zufuhrmechanismus, Fig.5 eine vergrösserte perspektivische Ansicht von Einzelheitern der Ausführungsform nach Flor. und Fig. 6 und 7, wie getrennte Träger an jeder Seite des Anodengehäuses beweglich montiert werden kön nen, wobei Fig.7 eine Ansicht in Richtung A-A1 von Fig. 6 ist.
Der in Fig. 1 gezeigte Elektrolyseofen ist die Wanne 33, die durch den Innenteil seiner Ausklei dung gebildet wird, mit einer bestimmten Menge eines Bades ausgeschmolzenem 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 Aluminium oxyd wird aus dem Trichter 5 mit einer Dosier schnecke 6 in ein Rohr 60. gebracht und von dort mit Hilfe einer Schubschnecke 1 in das Bad gepresst.
Die Fördereinrichtungen werden durch einen Elek tromotor 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 höchsten Oberflächenspiegel des Bades 24, un ter Berücksichtigung der Schwankungen des Bad spiegels.
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 Zufuhrein- richtung) das zugeführte Material mit dem notwen digen 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 Temperatur- schwankungen, Erhöhung des Ofenbodens usw. Um derartige Schwankungen des Badspiegels zu ermög lichen, ist das Rohr 30, welches die Schnecke 25 enthält, anhebbar bzw. in seiner Höhe verstellbar an geordnet.
Zusätzlich zu dieser Verschwenkbarkeit in der Höhe ist die Zufuhrstelle in der Horizontal ebene, das heisst in Längs- und/oder Querrichtung, stellbar angeordnet.
Gemäss der Ausführungsform nach den Fig.l bis 3 ist die Einrichtung zur kontinuierlichen Be schickung, bestehend aus dem Motor 3, dem Reduk tionsgetriebe 4, dem Zufuhrtrichter 5 für das Alu miniumoxyd, der Dosierschnecke 6 und dem Schub- schneckenförderer 1 auf einem Tragrahmen oder Träger 2 montiert. Dieser Rahmen 2 ist aber nicht fest am Anodengehäuse 7 befestigt, sondern wird durch vier kleine Räder 8 getragen, die am Rahmen 2 gelagert sind und in zwei Führungsschienen 9 rol- len.,
wodurch die gesamte auf dem Träger 2 montierte Zufuhreinrichtung verschoben werden kann. Die ent sprechenden Enden der Führungsschienen 9 sind ver tikal in der Höhe verstellbar und werden von zwei Schraubspindeln zum Heben und Senken getragen, die aus zwei Gewindestangen 10 bestehen, die zur Auf- und Abwärtsbewegung mit entsprechenden Muttern 11 zusammenarbeiten. Ein Handrad 12 ist fixierbar an jeder Mutter<B>11</B> befestigt, welche von der oberen Fläche eines Widerlagers 10a getragen wird, in welchem,
die Gewindestange 10 zur verti kalen Auf- und Abwärtsbewegung geführt wird. Die Widerlager 10a sind in entsprechenden Trägern 13 fix montiert, welche ihrerseits wiederum am Anoden gehäuse 7 (siehe Fig. 4) befestigt sind. Die Schiene 9 ist mittels. eines Verbindungsteiles 14 mit der Ge windestange 10 verbunden. Eine gemeinsame Dre hung des rechten und linken Handrades 12 bewirkt somit, dass sich die entsprechenden Enden der Füh rungsschienen 9 heben oder senken, wodurch die ganze Zufuhrein:richtung, die über den Rahmen 2 von den Schienen 9 getragen wird, gehoben oder ge senkt wird.
Auf diese Art kann das untere oder Zu fuhrende des Schubschneckenförderers 1 leicht auf seine Optimalhöhe gebracht werden, und dieser kann denn Schwankungen des Sch:melzbadspiegels 24 wäh rend des Betriebes des Elektrolyseofen.s folgen.
Au sserdem können, die Führungsschienen 9 durch ver schiedene Einstellung der rechten und linken Hand räder zueinander in der einen oder anderen Rich tung 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 verscho ben 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 Zufuhreinrich- tung trägt, entlang der Schiene 9 bewegt wird.
Gemäss einer anderen Ausführungsform, wie sie in den Fig. 4 und 5 dargestellt wird., ist auch eine transversale Bewegung des Trägers möglich. Bei die ser Ausführungsform sind die Widerlager 10a' nicht fix auf Trägern 13 montiert, wie dies in den Fig. 1 bis 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 Festklem men dessen durch ihren Lauf entlang der äusseren Kante der Querschienen 18. In Fig.5 ist die Ge windestange mit einer Vorrichtung gezeigt, die ihre Abwärtsbewegung verhindert; es ist dies ein Ring stück 19, welches zwar die Abwärtsbewegung der Gewindestange verhindert, aber ihre Drehung relativ zum Widerlager 10a' gestattet. Die Gewindestangen mutter 11' bewegt sich beim Drehen des Handrades 12' entlang der Gewindestange 10' auf und ab und nimmt die Laschen 14' und die Bolzen 15 mit, von welchen das Ende der Schiene 9 unterstützt wird.
Auf diese Weise können, wie oben beschrieben, Bedingungen geschaffen werden, wie sie für den re gulären und kontinuierlichen Betrieb des Ofens nötig sind:. Für einen derartigen regulären Betrieb und eine kontinuierliche Beschickung ist es wichtig, das End stück des Schubschneckenförderers ungefähr 4 cm ober dem Schmelzbadspiegel (Abstand h) anzuord nen und die Zufu!hrstelle nicht immer am gleichen Platz zu belassen.
Da, wie oben beschrieben, der Schmelzbadspiegel während des Betriebs des Elek- trollyseofens aus verschiedenen Gründen schwankt, können diese Bedingungen durch die oben beschrie bene Vorrichtung und das oben beschriebene Ver fahren leicht erreicht und beibehalten werden.
Wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt wird, können zwei separate Träger 2 an gegenüberliegenden Seiten dies 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 Modifika tionen mit Bezug auf Einzelheiten, die für die Er findung nicht kritisch sind, fähig ist, und es gibt daher auch andere Ausführungsformen, als sie hierin illustriert und beschrieben werden, ohne da'ss diese jedoch von den Grundzügen der Erfindung abwei chen.
Process and device for the continuous supply of aluminum oxide in electrolytic furnaces for aluminum production The subject of the main patent is a process for the application of alumina in electrolytic furnaces for the production of metallic aluminum, which process is characterized in that the clay in the electrolyte bath of the aluminum furnace is continuously is introduced with pushing means not in contact with the bath itself under such a pressure that is capable of
to poke in the superficial crust of the electrolyte bath.
The subject of the present invention is a further development of this method -to eliminate the risk of various inadequacies that occur in such a method; may occur.
The inventive method is characterized in that the supply point of the aluminum oxide in the bath during the course. electrolysis is changed both vertically and horizontally.
To carry out this method, a device is also provided which has a device for horizontal displacement of the feed device along the sides of the electrode in the electrolysis furnace and a device for vertical movement of the feed device, which is independent of the device for horizontal displacement, this lateral Displacement preferably by worm gears or guide rollers, be acts.
With such an improvement, the dangers of the following disadvantages can be safely avoided: 1. An accumulation of aluminum oxide over the uppermost crust which covers the electrolyte bath (pile formation,) under the outlet of the feed device (screw conveyor). This disadvantageous phenomenon occurs when the lower part of the screw conveyor is a few centimeters above the weld pool.
2. The screw conveyor seizes up. This occurs when part of the screw conveyor is immersed in the molten bath, which solidifies when it comes into contact with the screw conveyor and blocks the entire device.
3. Irregular consumption of the anodes. Because the supply to the furnace always takes place at the same point in the immediate vicinity of the electrode, the latter is cooled by the continuous supply of cold aluminum oxide at the supply point. The cooled part of the anode has a: higher resistance, therefore conducts the current less well and: burns less than normal. There are therefore bumps on the bottom of the electrode.
The object of the invention will be described, for example, with reference to the accompanying drawings. They show: FIG. 1 a simplified longitudinal section through an electrolysis furnace with an anode and shows a device in front of the back;
Attaching the feed mechanism to the anode housing and its device for horizon tal and vertical displacement, Fig. 2 is an enlarged view partially in section of a part of Fig. 1 and shows this device in more detail, Fig. 3 is a view partially in section of the device of Fig FIG. 2, FIG. 4 a partial view similar to FIG. 3,
but shows another embodiment of the device for the transverse movement of the feed mechanism, FIG. 5 shows an enlarged perspective view of details of the embodiment according to pile. and Figs. 6 and 7 illustrate how separate supports can be movably mounted on each side of the anode housing, Fig.7 being a view in the direction A-A1 of Fig.6.
The electrolytic furnace shown in Fig. 1 is the tub 33, which is formed by the inner part of its lining, filled with a certain amount of a bath of molten fluoride 24. An electrode 31, which is located in an anode housing 7, is partially immersed in the bath. The bath is charged with crushed aluminum oxide from a tank or feed funnel 5. The aluminum oxide is brought from the funnel 5 with a metering screw 6 into a tube 60 and from there pressed into the bath with the aid of a screw screw 1.
The conveyors are operated by an electric motor 3, which drives the metering device 6 and the screw 25 via a gear box 4 and a transmission chain or coupling 29. A metal feed pipe 30, in which the screw 25 is located, extends down to a height h (Fig. 3), about a few centimeters above the highest surface level of the bath 24, taking into account the fluctuations of the bath level.
This distance h, about 4 cm, is sufficient to prevent the bath from being contaminated by the pipe 30 and is also small enough that the screw (or another pushing or feeding device) pushes the material fed in with the necessary pressure, to press it through the crust of the bath.
The level of the molten bath 24 can fluctuate during the operation of the electrolytic furnace for various reasons, such as temperature fluctuations, elevation of the furnace floor, etc. In order to enable such fluctuations in the bath level, the tube 30 containing the screw 25 can be raised or lowered adjustable in height.
In addition to this pivotability in height, the feed point is arranged to be adjustable in the horizontal plane, that is to say in the longitudinal and / or transverse direction.
According to the embodiment according to Fig.l to 3, the device for continuous loading, consisting of the motor 3, the reduction gear 4, the feed hopper 5 for the aluminum miniumoxyd, the metering screw 6 and the screw conveyor 1 on a support frame or Carrier 2 mounted. However, this frame 2 is not firmly attached to the anode housing 7, but is carried by four small wheels 8 which are mounted on the frame 2 and roll in two guide rails 9.
whereby the entire feed device mounted on the carrier 2 can be displaced. The corresponding ends of the guide rails 9 are vertically adjustable in height and are supported by two screw spindles for lifting and lowering, which consist of two threaded rods 10 which work together with corresponding nuts 11 for up and down movement. A hand wheel 12 is fixably attached to each nut 11 which is carried by the upper surface of an abutment 10a in which,
the threaded rod 10 is guided for vertical up and down movement. The abutments 10a are fixedly mounted in corresponding carriers 13, which in turn are attached to the anode housing 7 (see FIG. 4). The rail 9 is means. a connecting part 14 connected to the threaded rod 10 Ge. A common Dre hung of the right and left handwheels 12 thus causes the corresponding ends of the guide rails 9 to raise or lower, whereby the entire feeder: direction, which is supported by the rails 9 via the frame 2, is raised or lowered .
In this way, the lower or leading end of the screw conveyor 1 can easily be brought to its optimum height, and this can follow fluctuations in the molten bath level 24 during the operation of the electrolytic furnace.
In addition, the guide rails 9 can be inclined to one another in one direction or the other by different settings of the right and left hand wheels, whereby the carrier with the frame 2 and the entire device carried by the wheels 8, according to FIG 1 is shifted lengthwise either to the right or to the left. In this way, the feed point or the opening at the lower part of the pusher conveyor 1 can be shifted along the electrode 31 as desired by moving the carrier carrying the feed device along the rail 9.
According to another embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, a transverse movement of the carrier is also possible. In this embodiment, the abutments 10a 'are not fixedly mounted on supports 13, as shown in FIGS. 1 to 3, but. Movable transversely to the rails 9 on rails 18 ′, which in turn are fastened to the supports 13.
The wheels 16 run forcibly in a hollow rail 18, and wheels 17 lead the part 10a 'and prevent Festklem men its by running along the outer edge of the cross rails 18. In Figure 5, the Ge threaded rod is shown with a device that their Prevents downward movement; it is a ring piece 19, which prevents the downward movement of the threaded rod, but allows its rotation relative to the abutment 10a '. The threaded rod nut 11 'moves when the handwheel 12' is turned up and down along the threaded rod 10 'and takes the tabs 14' and the bolts 15 with which the end of the rail 9 is supported.
In this way, as described above, conditions can be created as they are necessary for the regular and continuous operation of the furnace. For regular operation of this kind and continuous loading, it is important to arrange the end piece of the screw conveyor approximately 4 cm above the level of the melt pool (distance h) and to not always leave the feed point in the same place.
Since, as described above, the molten bath level fluctuates during the operation of the electric trollyse furnace for various reasons, these conditions can easily be achieved and maintained by the device and method described above.
As shown in FIGS. 6 and 7, two separate supports 2 can be mounted on opposite sides of this electrode housing 7 in order to supply the aluminum oxide to different points of the bath 24.
It will be apparent to those skilled in the art after knowledge of the above teachings that the present invention is capable of various modifications with respect to details that are not critical to the invention, and there are therefore embodiments other than those herein illustrated and described without, however, deviating from the principles of the invention.