DE19949868B4

DE19949868B4 - Process for producing carbon bodies

Info

Publication number: DE19949868B4
Application number: DE1999149868
Authority: DE
Inventors: Werner K. Fischer
Original assignee: R & D Carbon Ltd
Current assignee: R & D Carbon Ltd
Priority date: 1999-10-15
Filing date: 1999-10-15
Publication date: 2005-01-20
Anticipated expiration: 2019-10-16
Also published as: DE19949868A1; CH694271A5; FR2800099A1; FR2800099B1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Kohlekörpern, insbesondere von Anoden für die Aluminium-Schmelzflusselektrolyse durch Aufbereitung eines Trockenstoffes, Zugabe von Pech als Bindemittel, Vermischung von Trockenstoff und Bindemittel zu grüner Anodenmasse, Formgebung der grünen Anodenmasse zu Anoden gleicher Höhe vermittels einer senkrechten Presskraft, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung von Anoden gleicher Höhe und Dichte
a) die Verdichtung und Formgebung der grünen Anodenmasse zu Anoden durch Einwirkung einer variablen Presskraft erfolgt, wobei
b) auf die Anodenmasse von Arbeitsspiel zu Arbeitspiel die Anodenhöhe exakt wiederholende in einem Größen-Toleranzbereich liegende variierend angepasste Presskräfte aufgebracht werden, und dass
c) Presskräfte außerhalb des Toleranzbereiches als Korrektursignale für Änderungen der Konsistenz der Anodenmasse angezogen werden.Process for the production of carbon bodies, in particular of anodes for aluminum fused-salt electrolysis by treatment of a dry substance, addition of pitch as binder, mixing of dry substance and binder to green anode mass, shaping of the green anode mass to anodes of the same height by means of a vertical pressing force, characterized that for obtaining anodes of the same height and density
a) the densification and shaping of the green anode mass to anodes takes place by the action of a variable pressing force, wherein
b) on the anode mass of working cycle to work the anode height exactly repeating in a size-tolerance range lying variably adjusted pressing forces are applied, and that
c) pressing forces outside the tolerance range are used as correction signals for changes in the consistency of the anode mass.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kohlekörpern insbesondere von Anoden für die Aluminium-Schmelzflusselektrolyse nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The The invention relates to a process for the production of carbon bodies in particular from anodes for the aluminum fused-salt electrolysis according to the preamble of claim 1.

Die Herstellung von Aluminium erfolgt grosstechnisch in einer Schmelzflusselektrolyse, bei der Aluminiumoxid (Al₂O₃) bei Temperaturen um 950°C in einer Schmelze von Fluorsalzen gelöst wird. Dieser Schmelze wird üblicherweise kontinuierlich Gleichstrom in einer Stärke von 100 bis 300 kA vermittels Kohle-Anoden (auch Anoden genannt) zugeführt. Unter Bildung von metallischem Aluminium verbindet sich der Sauerstoff aus dem Aluminiumoxid (auch Tonerde genannt) mit dem Kohlenstoff der Anode zu gasförmigem Kohlendioxid (CO₂), wobei sich bei diesem Vorgang die Anode verbraucht. Da verbrauchte Anoden durch neue Anoden zu ersetzen sind, gehen die damit einhergehenden Kosten merklich in die Gesamtkosten der Schmelzflusselektrolyse (kurz auch Elektrolyse genannt) ein. Diesen Verbrauch zu reduzieren- ist Gegenstand fortdauernder technischer Entwicklungsanstrengungen von Elektrolyse-Betreibern und Anodenherstellern.The production of aluminum is carried out on a large scale in a fused-salt electrolysis in which aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ) is dissolved at temperatures around 950 ° C. in a melt of fluorine salts. This melt is usually continuously fed direct current in a thickness of 100 to 300 kA by means of carbon anodes (also called anodes). With the formation of metallic aluminum, the oxygen from the alumina (also called alumina) combines with the carbon of the anode to gaseous carbon dioxide (CO ₂ ), which consumes the anode in this process. Since spent anodes are to be replaced by new anodes, the associated costs are noticeably included in the overall costs of fused-salt electrolysis (also known as electrolysis for short). Reducing this consumption is the subject of continuing technical development efforts by electrolysis operators and anode manufacturers.

Der Anodenverbrauch bestimmt sich nach Bruttoanodenverbrauch (Bruttoverbrauch) und Nettoanodenverbrauch (Nettoverbrauch), wobei der Nettoverbrauch aus Bruttoverbrauch abzüglich Anodenresten resultiert. Anodenreste sind Reste abgebrannter Anoden, die aufgearbeitet und als Bestandteil des sogenannten Trockenstoffes bei der Herstellung neuer Anoden wiederverwendet werden. Der Nettoverbrauch setzt sich aus drei Komponenten zusammen und zwar dem stöchiometrischen Verbrauch als erste Komponente, einem zur ersten Komponente zusätzlichen Verbrauch, der aus der Führung der Elektrolyse resultiert als zweite Komponente, und einem weiteren zusätzlichen Verbrauch, der aus der Qualität von Anoden resultiert, als dritter Komponente. Die Erfindung setzt an der Senkung des anodenqualitätsbedingten Verbrauches an. Dieser Verbrauch wird u.a. beherrscht durch die Dichte einer Anode, der sogenannten Grünanodendichte. Wesentlich für die wirtschaftliche Führung eines Elektrolyseprozesses ist, dass letzterem Anoden mit in engen Grenzen gleichbleibender Dichte angeboten werden.Of the Anode consumption is determined by gross anode consumption (gross consumption) and net anode consumption (net consumption), where net consumption from gross consumption minus Anode remains results. Anode residues are residues of spent anodes, the worked up and as part of the so-called dry matter be reused in the production of new anodes. The net consumption consists of three components, namely the stoichiometric Consumption as the first component, an additional to the first component Consumption, out of the lead the electrolysis results as a second component, and another additional Consumption, from the quality of Anodes results as the third component. The invention begins lowering of anode quality related Consumption. This consumption is u.a. dominated by the Density of an anode, the so-called green anode density. Essential for the economic guide an electrolysis process is that the latter anodes in close Limits of constant density are offered.

Anoden bestehen aus kalziniertem Petrolkoks und in der Regel rezirkuliertem Anodenmaterial mit Pech als Bindemittel. Petrolkoks ist ein Rückstand der Erdöldestillation während das rezirkulierte Anodenmaterial aus Anodenresten resultiert. Als Pech kommt ein Steinkohlenteerpech oder ein Petrolpech oder eine Mischung beider zur Verwendung. Hergestellt werden Anoden üblicherweise, indem Koks und Reste einer mechanischen Zerkleinerung (Brechen und Mahlen) unterzogen werden, das zerkleinerte Material einer Sichtung in mehrere Korngrössenfraktionen unterworfen und anschliessend nach einer vorgegebenen Rezeptur ein sogenanntes Trockenstoffgemisch (Koks und Reste) aus den verschiedenen Korngrössenfraktionen zusammengeführt wird. Das Trockenstoffgemisch wird dann auf 140°C bis 180°C aufgeheizt, mit Pech als Bindemittel versetzt, in einem ein- oder mehrstufigen Verfahren unter Eintrag von Energie in das Gemisch gemischt, worauf die Anodenmasse (folgend kurz Masse) bei Temperaturen von 100°C bis 160°C in einer Formeinrichtung zu sogenannten grünen Anoden, d.h. ungebrannten Anoden geformt wird. Die Formgebung (auch Abformung genannt) erfolgt entweder durch Vibrieren oder Pressen, gegebenenfalls unter Einsatz eines Vakuums, um bei der Verdichtung eine Entgasung der Anodenmasse zu erleichtern. Anschliessend werden die grünen Anoden bei Temperaturen in der Größenordnung von 1100°C bis 1200°C während einer bestimmten Zeit gebrannt. Nach Abschluss des Brennvorganges und Abkühlen stehen die Anoden für den Einsatz in der Elektrolyse bereit. Dies vorstehend umrissene Verfahren, das grundsätzlich in allen Anodenfabriken abläuft, kennzeichnet sich dadurch, dass alle Betriebsparameter der vorstehend umrissenen Verfahrensschritte zur Herstellung grüner Anoden, von der Trockenstoffmischung bis zur Formung der grünen Anode konstant gehalten werden, so beispielsweise die Leistung eines ersten Mischers nach der Trockenstoff- und Pechzusammenführung. Dieser Mischer wird meistens als Kneter bezeichnet, wobei die Leistungskonstanz durch Regelung der Stellung der Ausgangsklappen am Kneter in Abhängigkeit von der Leistungsaufnahme des Kneterantriebs erreicht wird, was auch bedeutet, dass so der Energieeintrag in das Mischgut gleich bleibt. Ebenso wird über einen entsprechenden Regelkreis bei einer dem ersten Mischer nachgeordneten Homogenisierungsstufe der Energieeintrag in die Anodenmatte und deren Temperatur am Austritt einer die Homogenisierungsstufe darstellenden Mischeinrichtung/Massekühlers durch Festeinstellung von Mischerbetriebsgrössen und Variation einer in die Einrichtung eingebrachten Wassermenge konstant gehalten. Auch die Betriebsparameter von Formmaschinen, wie Pressdruck und Haltezeit bei Pressen, Vibrationsfrequenz, Unwucht, Deckgewicht und Vibrationsdauer bei Vibrationsformmaschinen werden wie die Betriebsgrössen der Anodenmassenherstellung konstant gehalten. Die bei den bekannten Verfahren erfolgende Dosierung der Anodenmasse zur Formmaschine erfolgt gravimetrisch, wobei – auch dies ist spezifisch für die bekannten Verfahren – die Höhe des Formlings (Anode) nach Abschluss des Formgebungsvorganges gemessen wird. Die Messung dient dem Zweck, Anoden auf gleiche Höhe zu regeln, wobei bei Höhenabweichungen (Abweichung zwischen Soll- und Ist-Höhe) die Menge der Charge angepasst wird. Liegt die Ist-Höhe einer Anode über der festgelegten Sollhöhe, wird die Menge entsprechend reduziert, liegt die Ist-Höhe unterhalb der Sollhöhe, wird die Menge der Charge erhöht. Die Höhenmessung dient bei der bekannten Verfahrensführung einzig dem Zweck, die der Formmaschine zugeführte Menge Anodenmasse der Höhe der ausgeformten Anode entsprechend anzupassen, d.h. zu erhöhen oder zu verkleinern. Der praktizierte Stand der Technik führt zu Anoden gleicher Höhe (eine geforderte Bemessung), dafür wird seitens des Standes der Technik jedoch hingenommen, dass damit Änderungen des Gewichtes bzw. der Dichte der Anoden einhergehen. Diese Änderungen der Dichte, d.h. Dichteschwankungen (Schwankungen der Grünanodendichte) ist eine Ursache, die den qualitätsbedingten Zusatzverbrauch einer Anode nachteilig beeinflussen.Anodes consist of calcined petroleum coke and usually recirculated anode material with pitch as binder. Petroleum coke is a residue of petroleum distillation while the recirculated anode material results from anode residues. As pitch comes a coal tar pitch or a petrol pitcher or a mixture of both for use. Anodes are usually produced by subjecting coke and residues to mechanical comminution (crushing and milling), subjecting the comminuted material to a classification into several particle size fractions, and then combining a so-called dry substance mixture (coke and residues) from the various particle size fractions according to a given recipe. The dry material mixture is then heated to 140 ° C to 180 ° C, mixed with pitch as a binder, mixed in a single or multi-step process with the entry of energy in the mixture, whereupon the anode mass (hereinafter mass shortly) at temperatures of 100 ° C. to 160 ° C in a molding device to so-called green anodes, ie, unfired anodes is formed. The molding (also called impression) takes place either by vibration or pressing, optionally with the use of a vacuum to facilitate degassing of the anode mass during compression. Subsequently, the green anodes are fired at temperatures in the order of 1100 ° C to 1200 ° C for a certain time. After completion of the firing process and cooling, the anodes are ready for use in electrolysis. The process outlined above, which basically takes place in all anode factories, is characterized by the fact that all operating parameters of the process steps outlined above for the production of green anodes, from the dry substance mixture to the formation of the green anode, are kept constant, for example the performance of a first mixer after Dry matter and pitch combination. This mixer is usually referred to as a kneader, the constancy of performance is achieved by regulating the position of the outlet flaps on the kneader as a function of the power consumption of the kneader drive, which also means that the energy input into the mix remains the same. Likewise, the energy input into the anode mat and its temperature at the outlet of a mixing device / mass cooler representing the homogenization stage is kept constant by a fixed setting of mixer operating variables and variation of an amount of water introduced into the device via a corresponding control circuit in a homogenization step downstream of the first mixer. Also, the operating parameters of molding machines, such as pressing pressure and holding time in presses, vibration frequency, imbalance, cover weight and vibration duration in vibration molding machines are kept constant as the operating variables of the anode mass production. The taking place in the known methods metering of the anode mass to the molding machine is carried out gravimetrically, which - this is specific to the known methods - the height of the molding (anode) is measured after completion of the molding process. The purpose of the measurement is to regulate anodes to the same height, with the amount of the batch being adjusted in the case of height deviations (deviation between desired and actual height). If the actual height of an anode is above the specified target height, the quantity is correspondingly reduced; if the actual height is below the desired height, the quantity of the batch is increased. The height measurement is used in the known process management only the purpose of the molding machine supplied amount of anode mass of the height of the molded anode to adjust accordingly, ie to increase or decrease. The prior art practice leads to anodes of the same height (a required design), but it is accepted by the prior art that this is accompanied by changes in the weight or density of the anodes. These changes in density, ie density fluctuations (variations in the green anode density) are a cause that adversely affect the quality-related additional consumption of an anode.

Aus der deutschen Patentschrift DE 41 09 464 C2 ist ein Verfahren zur Herstellung von Anodenblöcken beschrieben, bei dem die Anodenblöcke aus körnigen Rohmassen mit Bindemittel in einer Rüttelmaschine unter Verdichtung geformt werden. Zur Sicherstellung einer im Wesentlichen gleichbleibenden Dichte der Anoden wird während der Formgebung durch Rütteln die Höhe des Blocks gemessen und die Rüttelzeit entsprechend verkürzt oder verlängert.From the German patent DE 41 09 464 C2 A method for producing anode blocks is described in which the anode blocks are formed from granular raw materials with binder in a vibratory compactor. To ensure a substantially constant density of the anodes, the height of the block is measured during the shaping by shaking and the shaking time is shortened or lengthened accordingly.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Kohlekörpern, insbesondere von Anoden für die Aluminium-Schmelzflusselektrolyse zu schaffen, mit denen Kohlekörper insbesondere Anoden gleichbleibender Höhe und gleichbleibender Dichte herstellbar sind und diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.outgoing From this prior art, it is an object of the invention, a method for the production of carbon bodies, in particular of anodes for the Aluminum fused electrolysis to create, with which coal body in particular Anodes of constant height and consistent density can be produced and this task is by a method having the characterizing features of the claim 1 solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemässen Verfahrens kennzeichnen die dem Anspruch 1 folgenden Ansprüche.advantageous Characterize embodiments of the inventive method the claims following claim 1.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten des erfindungsgemässen Verfahrens ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens und der Zeichnung, es zeigtFurther Advantages, features and details of the inventive method will be apparent from the following description of a preferred embodiment of the procedure and the drawing, it shows

1 das Verfahrensschema einer bekannten Anodenmassefabrik, ergänzt um die zur Lösung der erfindungsgemässen Aufgabe beanspruchten Massnahmen. 1 the process scheme of a known anode mass factory, supplemented by the claimed for solving the inventive task measures.

Folgend wird das dargestellte Verfahrensschema gemäss der Erfindung in seiner konstruktiven Ausbildung (Vorrichtung) näher erläutert. Die Vorrichtung 10, vermittels der das erfindungsgemässe Verfahren dargestellt wird, besteht aus einer Einrichtung zur Petrolkoksaufbereitung 11, einer Einrichtung zur Petrolkoksstaubaufbereitung 12 und einer Einrichtung zur Aufbereitung von Rezirkulationsmaterial 13 (Anodenreste). Petrolkoksaufbereitung 11 (folgend kurz Koksaufbereitung), die Petrolkoksstaubaufbereitung 12 (folgend kurz Staubaufbereitung) und Aufbereitung von Rezirkulationsmaterial 13 (kurz Resteaufbereitung) umfassen Brecher, Mühlen und Feinmühlen (nicht gezeigt), die Petrolkokse zerkleinern, Petrolkokse zu Staub zermahlen und Reste zerkleinern. Die Zerkleinerungsprodukte werden Rohstoffen und Korngrößen entsprechend in Silos (nicht gezeigt) gefördert. Mit den Silos, Staubsilos über eine Einrichtung zur Kontrolle der Staubfeinheit 34, in Förderverbindung steht eine Dosiereinrichtung 14, die ihrerseits auf einen Trockenstoffvorwärmer 15 fördert. Der Trockenstoffvorwärmer 15 steht mit dem Einlauf 16 eines ersten Mischers, des Kneters 17, in Verbindung, in welchen Einlauf 16 auch die Pechdosierung 18 Pech als Bindemittel chargiert. Dem mit Klappen 28 versehenen Auslaufende 19 des Kneters 17 ist ein auch als Massekühler (Anodenmassekühler) wirkender Mischer 20 nachgeordnet. Im Mischer 20 ist ein angetriebener Wirbler 21 vorgesehen, dessen Mischarme 22 an der Wirblerwelle über einen Verstellantrieb 23 während des Betriebes des Wirblers 21 verstellbar, d.h. um ihre Längsachse verstellbar (winkelverstellbar) sind. Der Mischer 20 steht über seinen Auslauf 24 in Förderverbindung mit einem Massesilo 25 mit Waage, das seinerseits mit einer Chargiereinrichtung 26 verbunden ist. Die Chargiereinrichtung 26 fördert ihrerseits in eine Formmaschine, vorzugsweise in eine Presse 27. Auf der Auslaufseite 29 der Presse 27 ist eine grüne Anode 33 dargestellt.The illustrated process scheme according to the invention in its structural design (device) is explained in more detail. The device 10 , by means of which the inventive method is shown, consists of a device for petroleum coke preparation 11 , a device for petroleum coke dust treatment 12 and a device for the treatment of recirculation material 13 (Anode residues). Petrolkoksaufbereitung 11 (hereinafter coke preparation), the petcoke dust treatment 12 (hereinafter referred to as dust preparation) and preparation of recirculation material 13 (Restoration for short) include crushers, mills and fine mills (not shown), crush the petroleum cokes, crushed petroleum cokes to dust and crush the remains. The crushed products are conveyed according to raw materials and grain sizes in silos (not shown). With the silos, dust silos on a device to control the dust fineness 34 , in conveying connection is a metering device 14 , in turn, on a Trockenstoffvorwärmer 15 promotes. The drier preheater 15 stands with the enema 16 a first mixer, the kneader 17 , in connection, in which enema 16 also the pitch dosage 18 Pitch charged as a binder. The one with flaps 28 provided outlet end 19 of the kneader 17 is also a mixer acting as a mass cooler (anode mass cooler) 20 downstream. In the mixer 20 is a powered swirler 21 provided, whose mixing arms 22 at the swirl shaft via an adjusting drive 23 during the operation of the swirler 21 adjustable, ie adjustable about its longitudinal axis (angle adjustable). The mixer 20 stands over his spout 24 in conveying connection with a bulk silo 25 with Libra, in turn, with a charging facility 26 connected is. The charging facility 26 in turn promotes in a molding machine, preferably in a press 27 , On the outlet side 29 the press 27 is a green anode 33 shown.

Die vorstehend dargestellte Vorrichtung 10 umfasst im wesentlichen drei Funktionsstufen. Die erste betrifft Aufarbeitung der Rohmaterialien für den Trockenstoff durch Brechen und Aufmahlen von Petrolkoks (einschliesslich Aufmahlen eines Anteiles des Petrolkokses zu Staub) und von Anodenresten, Absieben der Mahlgüter nach Korngrössen und Lagerung der separiert gehaltenen Mahlgüter nach Korngrössenfraktionen sowie Zusammenführen der Rohmaterialien nach gewissen Rezepturen, die Anteile von Petrolkoks, Staub und Anodenresten nach Granulometrien (Korngrössenverteilungen) festlegen. An dieser ersten Funktionsstufe sind die Einrichtungen zu Petrolkoksaufbereitung 11, Staubaufbereitung 12 und die zur Aufbereitung von Rezirkulationsmaterial (Anodenreste) 13 für jedes Rohmaterial gesondert wirkend beteiligt. Die Einrichtungen 11, 12 und 13 fördern ihre Aufbereitungsprodukte in Silos (nicht gezeigt). Von der Dosiereinrichtung 14 werden aus den Silos die Rohmaterialien nach Art (Petrolkoks, Petrolkoksstaub, Anodenreste) und Korngrössenverteilung abgezogen und als sogenannter Trockenstoff zusammengeführt. Typischerweise ist der Trockenstoff aus 70–85% kalziniertem Petrolkoks einschliesslich Petrolkoksstaub und 15–30% rezyklierten Anodenresten zusammengesetzt. Die zweite Funktionsstufe ist folgende. Von der Dosiereinrichtung 14 wird der Trockenstoff einem Trockenstoffvorwärmer 15 zugeleitet, den er ausgehend von einer Eintrittsöffnung bis zur Austrittsöffnung durchläuft. Im Vorwärmer 15 wird der Trockenstoff auf eine Temperatur von 140°C bis 180°C aufgeheizt. Der erwärmte Trockenstoff wird von der Austrittsöffnung dem Einlauf 16 einer ersten Mischmaschine vorzugsweise einem Kneter 17 zugeleitet. Dem Einlauf 16 des Kneters wird auch Pech aus der Pechsdosierung 18 zugeleitet und die Aufgabe des Kneters 17 besteht darin, Trockenstoff und Pech zu grüner Anodenmasse (folgend Masse genannt) zusammenzuführen und als Masse zu homogenisieren. Das von dem Antriebsmotor 30 des Kneters 17 während seines Betriebes entwickelte Drehmoment wird vermittels einer Anzeigeeinrichtung 31 überwacht, und über die Drehmomentüberwachung und Klappenstellung wird der Energieeintrag in die Masse kontrolliert. Die Masse tritt aus dem mit Klappen 28 versehenen Auslaufende 19 des Kneters 17 aus und tritt folgend in den Mischer 20 ein. Bei dem Mischer 20 handelt es sich um einen die Masse kühlenden und auch homogenisierenden Mischer 20, wobei die Kühlung durch Einspritzen von Wasser in die Masse erfolgt, die die Temperatur der Masse normalerweise auf 110°C bis 170°C absenkt. Die Temperatur wird über ein Anzeigegerät 32 zwischen Mischer 20 und Massesilo 25 überwacht und entsprechend seiner Anzeige (Solltemperatur-Abweichung) wird mehr oder weniger Wasser eingespritzt. Mit Ablage der Masse im Silo 25 ist der zweite Fertigungsschritt beendet. Der dritte Fertigungsschritt hat die Formung einer grünen Anode 33 aus Masse zum Gegenstand. Die Masse wird chargenweise, d.h. nach Gewicht bemessen aus dem Massesilo 25 abgezogen und einer Formmaschine, bevorzugt einer Presse 27, zugeführt. In der Presse 27 wird unter Anwendung von Presskräften die Masse zu einer Anode bestimmter Bemessung kompaktiert und nach Abschluss des Formvorganges aus der Presse 27 abgefördert, wonach die nächste Charge Masse der Presse 27 zugeleitet wird.The device shown above 10 essentially comprises three functional levels. The first relates to the processing of raw materials for the dry matter by breaking and grinding petroleum coke (including grinding a fraction of petroleum coke to dust) and anode residues, screening the ground material by grain sizes and storage of separated ground material by particle size fractions and merging the raw materials according to certain recipes, Determine the proportions of petroleum coke, dust and anode residues by granulometry (particle size distributions). At this first stage of operation, the facilities are petroleum coke processing 11 , Dust treatment 12 and for the treatment of recirculation material (anode residues) 13 involved separately for each raw material. The facilities 11 . 12 and 13 promote their treatment products in silos (not shown). From the dosing device 14 are deducted from the silos, the raw materials by type (petroleum coke, petroleum coke dust, anode residues) and particle size distribution and as so-called Tro combined substance. Typically, the drier is composed of 70-85% calcined petroleum coke, including petcoke dust and 15-30% recycled anode residues. The second function level is the following. From the dosing device 14 the drier becomes a desiccant preheater 15 fed, he goes through, starting from an inlet to the outlet opening. In the preheater 15 the dry matter is heated to a temperature of 140 ° C to 180 ° C. The heated dry matter is from the outlet opening to the inlet 16 a first mixing machine, preferably a kneader 17 fed. The enema 16 the kneader will also pitch out of the pitch dosing 18 fed and the task of the kneader 17 is to combine dry matter and pitch to green anode mass (called mass below) and to homogenize as a mass. That of the drive motor 30 of the kneader 17 Torque developed during its operation is transmitted by means of a display device 31 monitored, and via the torque monitoring and damper position, the energy input is controlled in the mass. The mass comes out of the with flaps 28 provided outlet end 19 of the kneader 17 and enters the mixer below 20 one. At the mixer 20 it is a mass-cooling and also homogenizing mixer 20 , wherein the cooling is carried out by injecting water into the mass, which normally lowers the temperature of the mass to 110 ° C to 170 ° C. The temperature is via a display device 32 between mixer 20 and mass silo 25 monitored and according to its display (set temperature deviation) more or less water is injected. With storage of the mass in the silo 25 the second production step is finished. The third manufacturing step has the formation of a green anode 33 from mass to the object. The mass is measured in batches, ie by weight from the mass silo 25 subtracted and a molding machine, preferably a press 27 , fed. In the press 27 the mass is compacted to an anode of specified design using pressing forces and, after completion of the molding process, compacted from the press 27 carried off, after which the next batch mass of the press 27 is forwarded.

Die Erfindung geht zur Lösung der ihr zugrunde liegenden Aufgabe, d.h. Herstellung grüner Anoden gleicher Höhe und gleicher Dichte (d.h. konstanten Gewichtes) davon aus, Presskräfte insbesondere deren Abweichungen von Sollwerten als Korrektursignal zur Einflussnahme auf Betriebsparameter einzelner oder aller Einrichtungen der drei Fertigungsstufen zu nutzen, um so Einfluss auf den Dichtezustand der grünen Anodenmasse (auch Dichte oder Konsistenz genannt) vor ihrer Verpressung zu nehmen. Die Einflussnahme auf die Konsistenz leitet sich dabei von der Erkenntnis des direkten Zusammenhanges von Konsistenz und Presskraft zur Erreichung einer bestimmten Formkörperhöhe ab. Erfindungsgemäss wird in der dritten Fertigungsstufe die in einem Grössentoleranzbereich liegende Presskraft (vertikale Presskraft auch Soll-Presskraft genannt) bei jedem Arbeitsspiel der Presse 27 seitens der Presse 27 selbsttätig, derart angepasst, dass bei vorgegebener Konsistenz die exakte Soll-Anodenhöhe erreicht wird. Wird zur Erreichung der Soll-Anodenhöhe eine höhere oder tiefere Kraft als die Soll-Presskraft (auch Ist-Presskraft genannt) benötigt, so dient die Ist-Kraft als Signal, die Konsistenz der Masse in Richtung höherer oder niedrigerer Werte zu verändern und zwar in dem Ausmass bis die Soll-Anodenhöhe wieder mit der Soll-Presskraft erreicht wird. Die Konstanz der Massendichte kann gemäss 1 beeinflusst werden durch die einzeln oder gemeinsam einsetzbaren Grössen des Energie-Eintrages in die Masse in den beiden Misch-Stufen 17 und 20 (mit Wirbler 21), wobei diese Verfahrensführung, d.h. die Beeinflussung, vorteilhaft weitergebildet ist wenn wie im erfindungsgemässen Verfahren Masse kontinuierlich gefördert und auf gleichbleibende Dichte (Gewicht pro Volumeneinheit) d.h. Konsistenz geregelt wird.The invention is based on solving the problem on which it is based, ie producing green anodes of the same height and density (ie constant weight) from utilizing pressing forces, in particular their deviations from nominal values, as a correction signal for influencing operating parameters of individual or all devices of the three production stages. so as to influence the density state of the green anode mass (also called density or consistency) prior to its compression. The influence on the consistency is derived from the knowledge of the direct relationship between consistency and pressing force to achieve a certain shape height. According to the invention, in the third manufacturing stage, the pressing force (vertical pressing force also called nominal pressing force) lying in a size tolerance range is generated at each working cycle of the press 27 from the press 27 automatically, adjusted in such a way that, given a given consistency, the exact target anode height is achieved. If a higher or lower force than the desired pressing force (also called actual pressing force) is required to achieve the desired anode height, then the actual force serves as a signal to change the consistency of the mass in the direction of higher or lower values, namely the extent until the target anode height is reached again with the desired pressing force. The constancy of the mass density can according to 1 be influenced by the individually or jointly usable sizes of the energy input into the mass in the two mixing stages 17 and 20 (with swirly 21 ), this process control, ie the influence, advantageously further developed when as in the inventive method mass continuously conveyed and to constant density (weight per unit volume) ie consistency is controlled.

Gemäss der Erfindung können Energieinhalte generell an jeder Stelle entlang der Verfahrensstrecke beginnend mit Kneter 17 und endend am Einlauf in das Massesilo 25 durch Einrücken und Beeinflussen einer Energie in die Masse einbringenden, von Kneter 17 und Mischer 20 separaten Einrichtung variiert werden. Dazu eignen sich Mischer, Rührwerke, Wirbler und dgl. Einrichtungen, die durch ihre Wirkungsweise der Masse einen gewissen Energieinhalt und damit eine spezifische Konsistenz vermitteln. Diese Einrichtungen wären zu bestehenden Knetern 17 und Mischern 20 als Zusatzeinrichtungen zu verstehen zu dem Zweck, den der Masse durch Kneter 17 und Mischer 20 vermittelten normalerweise konstanten Energieinhalt von letzteren (Kneter, Mischer) ganz oder teilweise unabhängig zu variieren. Gemäss der Erfindung wird im Zusammenhang mit 1 vorgeschlagen, die Möglichkeiten des Kneters 17 und/oder Mischers 20 zur Variation des Energieinhaltes, d.h. der Konsistenz der Masse zu nutzen. Dies kann bezüglich des Kneters 17 dadurch erreicht werden, dass die Leistungsaufnahme seines Antriebsmotors 30 durch die Stellung seiner Klappen 28 verändert wird. Durch diese Massnahme lässt sich der Energieeintrag in die Masse verändern. Gleiches ist möglich durch Variation der Schüssel- und/oder Mischwerkzeugdrehzahlen des Mischers 20. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass der Mischer 20 mit einem Mischwerkzeug 35 und einem Wirbler 21 ausgerüstet ist. Eine erfindungsgemässe Ausführung kennzeichnet sich dadurch, dass der Wirbler 21 so ausgebildet ist, dass nicht nur seine Drehzahl im Betrieb, sondern auch seine Geometrie, vorzugsweise durch Verstellung seiner Mischarme 22 vermittels des Verstellantriebes geändert werden kann.According to the invention, energy contents generally at any point along the process route starting with kneader 17 and ending at the inlet into the mass silo 25 by introducing and influencing an energy into the mass, by kneader 17 and mixers 20 can be varied. These are mixers, agitators, whirler and the like. Facilities that convey a certain energy content and thus a specific consistency by their mode of action of the mass. These facilities would be to existing kneaders 17 and mixers 20 to be understood as ancillary equipment for the purpose of mass by kneader 17 and mixers 20 mediated normally constant energy content of the latter (kneader, mixer) to vary in whole or in part independently. According to the invention is associated with 1 suggested the possibilities of the kneader 17 and / or mixer 20 to use the variation of the energy content, ie the consistency of the mass. This may be with respect to the kneader 17 be achieved by the power consumption of its drive motor 30 by the position of his flaps 28 is changed. By this measure, the energy input can be changed into the mass. The same is possible by varying the bowl and / or mixing tool speeds of the mixer 20 , Another embodiment of the invention is characterized in that the mixer 20 with a mixing tool 35 and a swirly 21 equipped. An inventive embodiment is characterized in that the swirler 21 is designed so that not only its speed during operation, but also its geometry, preferably by adjusting its mixing arms 22 by means of adjustment can be changed.

Das erfindungsgemässe Verfahren vorteilhaft fortbildend ist vorgesehen, die Regelung der Kneter und Mischer so vorzunehmen, dass bei Wegfall der Notwendigkeit zur Durchführung von Korrekturmassnahmen (d.h. wenn die Soll-Anodenhöhe mit Soll-Presskraft erreicht wird) die Kneter 17 und Mischer 20 mit ihren Zusatzaggregaten (beispielsweise Wirbler 21) auch wieder mit ihren ursprünglichen Betriebsparametern betrieben werden.Advantageously, the method according to the invention is designed to regulate the kneaders and mixers in such a way that, if the necessity for carrying out corrective measures (ie when the setpoint anode height is reached with desired pressing force) is eliminated, the kneaders are eliminated 17 and mixers 20 with their additional aggregates (for example swirler 21 ) are also operated again with their original operating parameters.

Das erfindungsgemässe Verfahren vorteilhaft weiterbildend kann eine Regelung vorgesehen werden derart, dass der Massedurchsatz bis zu einem vorgegebenen Wert vermindert wird, wenn auch bei maximal möglichem Energie-Eintrag über Kneter 17 und Mischer 20 die zur Erreichung der verlangten Dichte erforderliche Massekonsistenz ohne Durchsatzreduktion nicht erreicht werden kann (Pos. E). Das erfindungsgemässe Verfahren vorteilhaft weiterbildend wird eine quasi-kontinuierliche Kontrolle der Dosiermenge aller Komponenten vorgenommen dadurch, dass der Ausstoss grüner Anoden pro Zeiteinheit identisch sein muss mit der voreingestellten Summe des Durchsatzes jeder Komponente pro Zeiteinheit. (Pos. C und E). Der Staubzusatz wird vorzugsweise kontinuierlich bezüglich Staubmenge und Staubfeinheit vermittels der Einrichtung zur Kontrolle der Staubfeinheit 34 gemessen (siehe Position D). Durch diese Kontrollen können erforderliche Korrekturmassnahmen eingeleitet oder Alarme ausgelöst werden.Advantageously, the method according to the invention can be further developed in such a way that the mass flow rate is reduced up to a predetermined value, albeit with the maximum possible energy input via kneader 17 and mixers 20 the mass consistency required to achieve the required density can not be achieved without throughput reduction (item E). The method according to the invention advantageously further develops a quasi-continuous control of the dosing of all components is made in that the output of green anodes per unit time must be identical with the preset sum of the throughput of each component per unit time. (Pos. C and E). The dust additive is preferably continuous in terms of dust and dust by means of the device for controlling the dust count 34 measured (see position D). These checks can be used to initiate necessary corrective actions or trigger alarms.

Folgend wird anhand des Verfahrensschemas gemäss 1 eine Art der Verfahrensführung dargestellt, bei der vorausgesetzt ist, dass für Konsistenzänderungen die Möglichkeiten der Variation der Energieeinträge ausreichen. Masse wird nach Gewicht abgemessen der Presse 27 zugeleitet und dort zu einer grünen Anode 33 vorbestimmter Höhe (Soll-Anodenhöhe) verpresst. Damit alle einander im Fertigungsablauf folgenden Anoden die gleiche Soll-Anodenhöhe erreichen, ist die Presse 27 so ausgestattet, dass sie bei jedem Arbeitsspiel (von Anode zu Anode) selbsttätig die Presskraft entwickelt (Istpresskraft), die zur Erreichung der gleichbleibenden Soll-Anodenhöhe notwendig ist. Übersteigt beim Pressvorgang die Ist-Presskraft einen oberen zulässigen Grenzwert (Soll-Presskraft plus Toleranzband) wird als eine erste Massnahme die Geometrie und/oder Drehzahl des Wirblers 21 im Mischer 20 geändert derart, dass – während der Mischer 20 seine normale Mischfunktion ausübt, zusätzlich soviel Energie in die Masse eingebracht wird, dass ihre damit einhergehende Konsistenzänderung eine Rückführung der Ist-Presskraft auf die Sollpresskraft gestattet. Für diese Variation des Energieeintrages seitens des Wirblers 21 werden für die Geometrieänderung die Winkelstellungen seiner Mischarme 22 vermittels des Verstellantriebes 23 verändert. Vorstehend beschriebene erste Massnahme wird durch Position A dargestellt. Die Temperatur der Masse wird dabei ständig überwacht. Sollte der Energieeintrag gemäss Position A gegebenenfalls unter Steuerung des Leistungseintrages des Mischers 20 nicht ausreichen, wird als zweite Massnahme der Energieeintrag des Kneters 17 durch Verstellen der Klappen 28 in die Masse erhöht, siehe dazu Position B. Dieser Vorgang wird durch die Drehmomentanzeige überwacht. Ist die Ist-Presskraft zur Erzielung der Soll-Anodenhöhe kleiner als die Soll-Presskraft minus Toleranzband, so ist der Energie-Eintrag in die Masse zu reduzieren. Dies erfolgt wiederum als erstes durch Anpassung von Geometrie und/oder Drehzahl des Wirblers im Mischer 20 (Pos. A) Reicht dies, wie auch eine eventuelle Anpassung der Schüsseldrehzahl nicht aus, kann zusätzlich der Energieeintrag in die Masse seitens des Kneters 17 (verstellen der Klappen) vermindert werden (Position B). Vorteilhaft für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist bei Wegfall der Korrekturmassnahmen also zum Beispiel Veränderung der Betriebsparameter des Mischers 20, Zuschaltung des Wirblers 21 und Veränderung der Betriebsparameter des Kneters 17, dies bei kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Massendurch-satzkontrolle die Abschaltung der energieeintragenden oder energiereduzierenden Einrichtungen in umgekehrter Reihenfolge ihrer vorherigen Aufschaltung vorzunehmen.The following is based on the process scheme according to 1 presented a kind of process management, which is assumed that for consistency changes, the possibilities of variation of energy inputs sufficient. Mass is measured by weight of the press 27 and there to a green anode 33 predetermined height (target anode height) pressed. So that all following each other in the manufacturing process anodes reach the same target anode height, the press 27 equipped so that it automatically develops the pressing force (actual pressing force) at each working cycle (from anode to anode), which is necessary to achieve the constant target anode height. If the actual pressing force exceeds an upper permissible limit value during the pressing process (desired pressing force plus tolerance band), the geometry and / or rotational speed of the turbulizer is used as a first measure 21 in the mixer 20 changed such that - while the mixer 20 his normal mixing function exerts, in addition, so much energy is introduced into the mass that their concomitant consistency change allows a return of the actual pressing force to the target pressing force. For this variation of the energy input by the swirler 21 become the angular positions of its mixing arms for the geometry change 22 by means of the adjusting drive 23 changed. The first measure described above is represented by position A. The temperature of the mass is constantly monitored. If the energy input according to position A, if necessary, under the control of the power input of the mixer 20 not sufficient, as a second measure, the energy input of the kneader 17 by adjusting the flaps 28 increased to ground, see position B. This process is monitored by the torque indicator. If the actual pressing force to achieve the target anode height is less than the setpoint pressing force minus the tolerance band, the energy input into the mass must be reduced. This is again done first by adjusting the geometry and / or speed of the swirler in the mixer 20 (Pos. A) If this, as well as a possible adjustment of the bowl speed is not sufficient, the energy input into the mass on the part of the kneader can be added 17 (adjusting the flaps) are reduced (position B). For the implementation of the method according to the invention, it is advantageous, for example, if the correction measures are omitted, for example, to change the operating parameters of the mixer 20 , Connection of the swirler 21 and changing the operating parameters of the kneader 17 to do this in continuous or discontinuous mass flow rate control to shut down the energy input or energy reducing devices in the reverse order of their previous energization.

Claims

Process for the production of carbon bodies, in particular of anodes for aluminum fused-salt electrolysis by treatment of a dry substance, addition of pitch as binder, mixing of dry substance and binder to green anode mass, shaping of the green anode mass to anodes of the same height by means of a vertical pressing force, characterized in that, to obtain anodes of the same height and density a), the densification and shaping of the green anode mass into anodes is effected by the action of a variable pressing force, b) varying the anode height from working cycle to work cycle to exactly the anode height with varyingly adapted pressing forces lying within a size tolerance range and that c) pressing forces outside the tolerance range are used as correction signals for changes in the consistency of the anode mass.

Method according to claim 1, characterized in that that when crossing of the size tolerance range the pressing force, the consistency of the anode mass is reduced.

A method according to claim 1, characterized gekenn records that the consistency of the anode mass is increased when falling below the size tolerance range of the pressing force.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized that the increase Consistency by increase and the reduction of consistency by reducing the energy input takes place in the anode mass.

A method according to claim 4, characterized in that the increase of the energy input by means of a mixer 20 and / or in the mixer 20 recorded swirly 21 he follows.

A method according to claim 5, characterized in that a further increase of the energy input by means of a kneader 17 is made.

A method according to claim 4, characterized in that the reduction of the energy input by means of the mixer 20 and / or in the mixer 20 recorded swirly 21 he follows.

A method according to claim 7, characterized in that the further reduction of the energy content by the kneader 17 is made.

Method according to one of claims 1-8, characterized if the energy input is not reached, the process continuous mass flow rate per unit time is reduced.

Method according to one of claims 1 to 9, characterized that a quasi-continuous control of the throughput of all Components (dry matter, binder) is made by that the emission greener Anodes per unit time from the press with the preset sum the throughputs each component is compared per unit of time.

Method according to one of Claims 1-10, characterized that the fineness of the dust component (s) is measured continuously by measuring the Dust bulk density is checked.

Method according to one of claims 1 to 11, characterized that the shutdown of corrective actions in the reverse Order of their connection takes place.