DE2135485A1

DE2135485A1 - Vorrichtung zum Zuführen von Aluminium oxid

Info

Publication number: DE2135485A1
Application number: DE19712135485
Authority: DE
Inventors: Richard Lobben Glenshaw Pa Lowe (V St A) P
Original assignee: Aluminum Company of America
Current assignee: Howmet Aerospace Inc
Priority date: 1970-07-17
Filing date: 1971-07-15
Publication date: 1972-01-20
Also published as: GB1308884A; FR2099434B1; NL166283B; ES393284A1; NL166283C; DE2135485C3; NL7109743A; DE2135485B2; AU3127471A; CA947236A; FR2099434A1; JPS5421291B1; US3681229A; NO128226B

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL-ING-W-WJTLIi · I»R. RER. NAT. K. HOFFMANN

FATB NTANWlliTB

D-ίΟβΟ MDNCHENiI · ARABEUASTKASSE 4 · TELEFON (0811) 911087

Aluminum Company of America, Pittsburgh, Pa,/USA

Vorrichtung zum Zuführen von Aluminiumoxid

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zuführen von Aluminiumoxid zu einer Aluminium herstellenden elektrolytischen Zelle zum Herstellen von Aluminium.

Ss ist aus der US-PS 3 4oo 062 bekannt* Zufuhr- und Steuereinrichtungen zum Zuführen von Rohstoffen au einer elektrolytischen Zelle zu schaffen, um ein geschmolzenes Metall herzustellen, wie es bei der elektrolytischen Her-

stellung von Aluminium der Fall ist. Eins der bei der elektrolytisehen Herstellung von Aluminium auftretenden Probleme ist die Steuerung der gelösten Konzentration von Aluminiumoxid in dem Elektrolyten oder Bad. Wenn die Konzentration des Aluminiumoxids verringert wird oder unter eine bestimmte kritische Grenze sinkt, oder wenn in der Zelle eine Überkonzentration von Aluminiumoxid vorhanden ist, vollbringt die Zelle keine Höchstleistung, woraus sich ein sogenannter Anodeneffekt für verringerte Aluminiumoxidkonzentration und eine sogenannte "kranke Zelle" für zu hohe

otfid

AluminiumTkonzentration ergibt. Außerdem ist es wünschenswert, das Aluminiumoxid gleichmäßig in der Zelle zu verteilen, um Höchstleistung zu erzielen. Bisher war es üblich. Aluminiumoxid von einem Fülltrichter und einer Meßeinrichtung in eine elektrolyt is ehe Zelle zu führen, welche oberhalb der Zelle liegen, wie es in der zuvor genannten US-Patentschrift gezeigt ist, und einen Tauchkolben in der Nähe der Zuführeinrichtung vorzusehen zum Aufbrechen der Kruste, die sieh auf der Oberfläche der Zelle bildet* Bei größeren Zellen ist es erwünscht, die Zellen von einer Vielzahl von Zuführungspunkten zu beliefern und ein verbessertes Zuführsystem mit verbesserter Zuführsteuerung zu schaffen.

Das Zitl der Erfindung wird mit einer Vorrichtung zum Zuführen von Metallerz zu einer Metall herstellenden elektrolytischen Zelle mit einem Behälter zum Speichern des Metallerzes, einer Einrichtung zum Abmessen einer Menge von Metallerz aus dem Behälter und Einrichtungen zum Fördern des Erzes von der Abmeßeinrichtung zu der Zelle dadurch gelöst, daß Behälter und die Abmeßeinrichtung seitlich von und nahe der Zelle angeordnet sind und daß die Fördereinrichtung Einrichtungen zum unterteilen

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des Erzes und zu dessen Zufuhr in einer Anzahl etwa gleicher Teile an einer Anzahl von Zufuhrstellen in die Zelle aufweist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind im folgenden näher erläutert und beschrieben, wobei auf die beigefügte Zeichnung bezug genommen ist. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf die elektrolytische Zelle mit einer verbesserten Vorrichtung zum Zuführen,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Ansicht der elektrolytischen Zelle nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt des Förderers nach Linie IH-III,

Fig. 4 einen Querschnitt eines Krustenaufbrechers nach Linie IV-IV in Fig. 1,

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Ansicht der Meßeinrichtung und Ventile nach Fig. 1 und 2,

Fig. 6 einen Querschnitt durch die Haube nach Linie IV-IV in Fig. 5.

In Fig. 1 und 2 bezeichnet die Zahl Io eine bekannte Zelle oder ein Gefäß zur Reduktion von Aluminium zur Herstellung von geschmolzenem Aluminium. Solch eine Zelle Io hat normalerweise eine Kathodenauskleidung 12 aus festem Kohlenstoff, ein Becken 14 für geschmolzenes Aluminium, und einen geschmolzenen Elektrolyten oder ein Bad 16, welches im wesentlichen aus gelöstem Aluminiumoxid und Kryolith zusammen mit Zusatzstoffen wie sie normalerweise

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im bekannten Hallverfahren verwendet werden, besteht. Die Zelle weist weiterhin zwei Reihen von Anoden 18 aus Kohlenstoff auf, die in das Bad 16 tauchen und die periodisch vertikal in einen geeigneten Arbeitsabstand mit Bezug auf das obere Ende der Kathode 12 eingestellt werden zur Erzielung einer wirksamen Arbeitsweise der Zelle. Sammelschienen verbinden Anode und Kathode mit einer Energiequelle, die hier nicht gezeigt ist. Durch die elektrischen Eigenschaften der Zelle ist sie elektrisch isoliert von ihrem geerdeten Überbau oder dem Gebäude, in dem sie eingeschlossen ist.

In der bekannten elektrolytischen Zelle vollzieht sich die Elektrolyse, indem Strom durch den Elektrolyten von der Anode zur Kathode fließt, wobei das Aluminiumoxid in metallisches Aluminium zersetzt wird und Gase sich an der Anode entwickeln, die schließlich von der Zelle entweichen. Ein Deckel des Topfes und ein Auspuffleitungssystem, beides nicht gezeigt, beseitigen diese Gase auf sicherem Weg. Während des Arbeitsvorgangs der Zelle bildet sich eine Kruste 2o normalerweise auf der Oberfläche des Bades 16 aufgrund der Tatsache, daß das Bad den kühleren umgebenden Temperaturen um die Zelle herum ausgesetzt ist. Um Erz oder andere Stoffe dem geschmolzenen Bad zuzuführen, muß die Kruste eLO aufgebrochen werden, so daß solche Stoffe in das Bad 16 gelangen können, und zu diesem Zweck sind normalerweise Krustenaufbrecher wie hin- und herbewegliche Tauchkolben Jo vorgesehen.

, Die Zuführvorrichtung für solche Zellen wurde immer direkt über der Zelle angebracht und führte von einer oder mehreren Stellen oberhalb der Zelle das Aluminiumoxid dem Bad zu. Der Zufuhrtrichter solch einer Zuführeinrichtung

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befand sich normalerweise über der Zelle und wurde mit Hilfe von Eimern gefüllt, die von einem Kran oder ähnlichem getragen wurden. Solche Zuführanordnungen eignen sich nicht gut für automatische Steuerungen und bilden einen zusätzlichen Teil zu der Anhäufung über der Zelle, zu der schon die Anoden, Anodenschienen, Ausleger, Deckel, Auspuff leitungen, Tauchkolben, Laufbrückengitter etc. zählen. Die Erfindung schafft ein System, welches für die Verwendung mit automatischen Steuerungen zum Zuführen von Aluminiumoxid in die Zelle an einer Vielzahl von Stellen bestimmt ist. Zu dem System gehören ein verflüssigender ^y Förderer 22, welcher sich von einer Aluminiumoxidquelle in der Nähe der Zelle in eine Lage Über der Oberfläche der Zelle erstreckt, wobei die Aluminiumoxidquelle eine Leitung 32 zum Zuführen, einen Behälter oder Tank J54, und eine Meßvorrichtung j36 zur Steuerung der Aluminiumoxidzufuhr in den Förderer 22 umfaßt. Da der Behälter und die Meßvorrichtung seitlich von der Zelle liegen und nicht über ihr, sind sie leicht zugänglich und wirken nicht störend auf die Vorrichtung oberhalb der Zelle ein.

In Fig. 3 und 4 hat der Förderer 22 im wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt, ohne jedoch auf einen solchen begrenzt zu sein und hat vorzugsweise zwei oder mehr Öffnungen 24 in seiner Seitenwand mit verstellbaren kreisförmigen Platten 46 über den Öffnungen, die in die Leitungen 26 führen, welche mit den hohlen Gehäusen 29 um die Tauchkolben J>o in Verbindung stehen. Der Förderer 22 weist einen luftdurchlässigen Schlauch 4o auf, welcher längs in ersterera angeordnet 1st zum Verflüssigen des festen Aluminiumoxids 42 im Förderer 22, so daß das Aluminiumoxid als Strömungsmittel ciuruu u<m iöx'ucrtsr xließt. Ein starres durchlöchertes Rohrfüllstück 4l ist vorzugsweise in dem Schlauch 4o angeordnet u» dessen Zusammenfallen zu verhin-

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dem, obwohl solch ein Füllstück für die Arbeitsweise des Förderers nicht wesentlich ist. In den Schlauch 4o werden von einer nicht gezeigten Versorgungseinrichtung Luft oder andere Gase gepumpt, und die Luft entweicht durch die Poren in dem Schlauch in das Aluminiumoxid 42. Wulste 23 sind im Gehäuse des Förderers 22 vorgesehen, um den Schlauch daran zu hindern, aufgrund des Schwimmauftriebs nach oben zu treiben. Auch andere Verflüssigungseinrichtungen wie z.B, ein luftdurchlässiger falscher Boden, können in dem Förderer 22 vorgesehen sein, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, obgleich der Schlauch 4o

" wegen seiner Einfachheit vorgezogen wird. Vorzugsweise ist der Förderer eben, aber er kann auch nach unten in Richtung auf die Zelle Io geneigt sein. Wenn das Aluminiumoxid verflüssigt ist, fließt es ebenso wie Wasser oder andere Flüssigkeiten längs entlang dem Förderer 22 und dann durch die öffnungen 48 in den Platten 46 auf der Seitenwand des Förderers. Die Platten sind vertikal verstell» bar zum Regulieren des relativen Flusses von Aluminiumoxid durch die Öffnungen 48 und in die Leitung 26. Durch richtige Einstellung der vertikalen Höhe jeder der kreisförmigen Platten 46 und der entsprechenden Höhe der öffnungen 48 darin fließt etwa die gleiche Menge von Aluminiumoxid durch jede der öffnungen in jedes der Rohr 26 an den beiden oder mehreren Zuführungsstellen. Die Regulierung des Aluminiumoxidflusses kann entweder durch ein vertikal verstellbares Hindernis oder andere Einrichtungen zum Verstellen der Höhe oder Größe der öffnungen 48 in der Seitenwand des Förderers 22 erreicht werden·

Das Rohr 26 führt Aluminiumoxid in das Gehäuse 29 und um die Führung 33* die Tauchstange 31 und den Tauchkolben 3o zu, so daß das Aluminiumoxid unmittelbar unter dem Tauchkolben in die Zelle gelangt. Ein strömungsmittel-

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betriebener, vorzugsweise pneumatischer Zylinder 28, der durch nicht gezeigte Elemente getrennt vom Förderer 22 angebracht ist, bewegt den Tauchkolben j5o auf ein Signal hin auf und ab. Ein zusätzliches Einlaßrohr 35 kann auf dem Gehäuse 29 vorgesehen sein zum Zuführen anderer Stoffe wie Fluorid in die Zelle und den Stellen, an denen sich der Tauchkolben befindet. Fig. 5 zeigt die Meßvorrichtung 56 zum Zuliefern abgemessener Mengen von Aluminiumoxid 42 von einem Behälter oder Tank 34 in den Förderer 22 und von dort in die Zelle. Die Meßvorrichtung 36 umfaßt ein oberes Zufuhrventil 50 zum Regulieren des Aluminiumflusses in den Behälter 52 der Meßvorrichtung sowie ein unteres Ablaßventil 38 zum Ablassen des Aluminiumoxids aus dem Behälter 52 der Meßvorrichtung und zum Weiterleiten in den Förderer 22. Das Zufuhrventil 5° zum Zuführen weist ein kastenförmiges Ventilgehäuse 56 auf, welches mit einem Einlaß 58 von dem Tank 34 sowie einem kreisförmigen Auslaß 59 in den Behälter 52 der Meßvorrichtung versehen ist. Ein kreisförmiges Abflußrohr 60 ist in dem Gehäuse 56 angeordnet und weist einen unteren Teil auf, der sich nach unten in den Fülltrichter oder Behälter 52 erstreckt, sowie einen oberen Teil, der sich in das Ventilgehäuse 56 erstreckt. Das Ventil weist außerdem ein verflüssigendes Bett auf, das im Einzelnen in dem weggeschnittenen Teil der Figur gezeigt ist und eine luftdurchlässige Membran 68 aus Leinen, Asbesttuch, Drahtgitter, Metallfilz, Filterstein oder ähnlichem besteht, das sich in einem Abstand oberhalb der undurchlässigen Luftkammer 7o des Ventilgehäuses 56 befindet. Die deckende Platte 57 ist über der Membran 68 angeordnet und erstreckt sich zu einem Punkt unmittelbar unter dem Ablenkblech 76, wodurch die Verflüssigung des Aluminiumoxids 42 in diesem Bereich verhindert wird. Eine Einrichtung wie ein Luftrohr 72, das mit einer nicht gezeigten Luftversorgung in Verbindung steht, wird dazu verwendet,

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Luft in die Luftkammer Jo zu fördern, so daß sie durch die Membran entweicht. Das obere Zuführventil 5° hat auch ein Ablenkblech J6, welches von der Oberseite des Ventilgehäuses 56 herabhängt und über die Breite des Ventils in der Nähe des Einlasses 58 des Ventils angeordnet ist. Der obere Abzug 78.» der mit der Leitung bzw. dem Förderer 22 durch nicht gezeigte Einrichtungen in Verbindung steht, fördert Staub und Luft vom Zuführventil 50 zum Zuführen in den Förderer.

Der Behälter 52 der Meßvorrichtung, welcher Aluminiumoxid aus dem oberen Zuführventil 50 empfängt, hat einen zusammenlaufenden unteren Abschnitt 80, der in das Ablaßventil 58 führt, sowie eine innere Haube 82 mit einem zylindrischen oberen Ende, welches gleitbar über den unteren Teil des Abflußrohres gepaßt ist, um das Volumen des abgegebenen Aluminiumoxides einzustellen. Die Höhe der Haube 82 wird durch eine Stange 84 zum Einstellen eingestellt, welche durch Abstandhalter 85 an der Haube 82 befestigt ist und sich durch den oberen Teil des Ventilgehäuses 56 erstreckt. Eine Stiftschraube 90 hält die Stange 84 in ihrer Stellung. Eine geeichte Skala 86 ist vorgesehen, um die Volumeneinstellung der inneren Haube 82 anzuzeigen. Der untere Abzug 79 steht mit dem oberen Abzug 78 und dem Gehäuse des Förderers 22 in Verbindung, um Verdrängungslu-ft zum Behälter 52 der Meßvorrichtung während des Entleerens zu liefern.

Das Ablaßventil 38 reguliert den Aluminiumoxidfluß durch das Auslaßende des Fülltrichters oder Behälters 52. Dieses Ablaßventil 58 umfaßt eine Luftkammer 88 mit einer Mittelöffnung und eine mit öffnungen versehene, luftdurchlässige, scheibenförmige Membran 9^{2 aus} Leinwand, Metallfilz oder ähnlichem, die durch einen Flansch 94 über der

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Luftkammer befestigt ist. Ein Abflußrohr 96 mit einem .sich nach oben von der Oberfläche der Membran 92 erstrekkenden Ende und einem unteren, sich nach unten in den Förderer 22 erstreckenden Ende hat ein konisches Dach 98> das durch eineneinstückig mit ihm geformten herabhängenden, an seinem Umfang befindlichen Rand loo über dem Abflußrohr befestigt ist. Das Dach 98 ist an die Oberseite des Abflußrohres 96 durch geeignete üinriuni/unöeu wie Stiftschrauben oder ähnlichem befestigt, die den Aluminiumoxidfluß unter dem Rand loo und über dem oberen Ende des Abflußrohres 96 nicht störend beeinflussen. Das konische Dach 98 hat einen wesentlich größeren Durchmesser als das Abflußrohr 96 und der am Umfang befindliche Rand loo erstreckt sich in die Ebene der oberen Kante des Abflußrohres 96 oder darunter.

Eine Einrichtung wie das Rohr Io2 ist vorgesehen, um Luft oder andere Gase in die Luftkammer unter der durchlässigen Membran 92 zu führen,so daß die Luft durch die Membran 92 entweicht, um das Aluminiumoxid auf der Membran zu verflüssigen. In verflüssigtem Zustand fließt das Aluminiumoxid über das obere Ende des Abflußrohres 96 und in die darunterliegende Leitung bzw. den Förderer 22.

Es wird bemerkt, daß die erfindungsgemäße Meßvorrichtung besonders dafür konstruiert ist, daß sie eine fast genau gleiche Menge von Aluminiumoxid für jeden Zyklus schafft. Um diese wiederholte Meßgenauigkeit der Aluminiumoxidmengen herzustellen, sind alle nach unten abfallenden Flächen in der Meßvorrichtung von der Horizontalen in einem Winkel von mindestens 55° vorzugsweise 4-5° geneigt. Es ist bekannt, daß der natürliche AbIagerungswinkel von Aluminiumoxid etwa 35° beträgt. Dementsprechend ist, wenn der Winkel der nach unten abfallenden Wände der Haube 82 um ^5° von der

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Horizontalen geneigt sind, es sicher, daß das Aluminiumoxid die Haube immer ganz füllt, anstatt einen leeren Raum darunter herzustellen. Die Schaffung eines Winkels von 45 auf den oberen Randflächen der Abflußrohre 60 und 96 und auf dem unteren Abschnitt 80 des Fülltrichters sorgt auch dafür, daß sich das Aluminiumoxid nicht auf diesen Oberflächen sammelt. Durch Sicherstellen, daß das Aluminiumoxid den Fülltrichter für jeden Zyklus füllt und daß es sich nicht auf den nach unten abfallenden Flächen der Meßvorrichtung sammelt, wird wiederholte Meßge-" nauigkeit erzielt.

Bei der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Zuführvorrichtung werden die geeichte Skala 86 und die Stange zum Verstellen dazu benutzt, die Haube auf das erwünschte Volumen einzustellen, das das Gefäß aufnehmen soll. Der Behälter oder Tank 34 liefert einen Kopf von Aluminiumoxid zu dem oberen Zufuhrventil 50 der Meßvorrichtung, um die Zelle zu füllen. Zum Füllen des Fülltrichters oder Behälters 52 vor dem Füllen einer Aluminiumoxidzelle, öffnen nicht gezeigte, automatische Steuerungen ein Luftventil zum Luftrohr 72, so daß die Luft durch die luftdurchläs-} sige Membran 68 entweicht, um das darauf befindliche Aluminiumoxid zu verflüssigen und zu veranlassen, daß es über die obere Kante des Abflußrohres 60 in den zum Messen bestimmten Fülltrichter oder Behälter 52 fließt und ihn bis zum oberen Ende des Abflußrohres 60 füllt. Die Höhe des Aluminiumoxids steigt in der Kammer, bis der Strömungsmitteldruck des verflüssigten Teils in der Kammer des Zuführventils dem Strömungsmitteldruck des nicht verflüssigten Teils in der Kammer entspricht. Die Höhe, bei welcher solch eine Gleichheit auftritt, hängt teilweise von der Lage der Kante der abdeckenden Platte 57 unter dem Ablenkblech 76 ab. Wenn die Kante der abdeckenden Platte

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57 fast direkt unter dem Ablenkblech 76 liegt, wie es hier gezeigt ist, hebt sich der Stand des Aluminiumoxids im verflüssigten Teil bis zu einem Punkt auf der gleichen Höhe oder etwas höher als die untere Kante des Ablenkbleches 76.-Obgleich die·Verflüssigung fortgesetzt wird, ist der Pegel auf diesen Punkt begrenzt und die Verflüssigungsluft und Staub entweichen durch den oberen Abzug 78. Die Versorgung mit Verflüssigungsluft wird etwas länger als notwendig fortgesetzt, um den Behälter der Meßvorrichtung zu füllen und das Pullen der Meßvorrichtung zu garantieren. Die Erfahrung hat z.B. gezeigt, daß sich die Meßvorrichtung in 2o Sekunden füllt, aber die Zufuhr von Verflüssigungsluft weitere Io Sekunden oder Jo Sekunden im ganzen fortgesetzt wird. Die Meßvorrichtung 36 ist jetzt auf ein Signal hin in der Lage, seine vorbestimmte abgemessene Menge von Aluminiumoxid dem Förderer 22 zuzuführen.

Der Förderer 22 dient als ein Strömungsmittelbett, in welchem ein konstanter Pegel oder "Kopf" von Aluminiumoxid aufrechterhalten wird. Während des Zuführvorgangs hat der Pegel des Aluminiumoxids an der Einlaufseite ein Maximum (12 1/2 cm) erreicht und vermindert sich leicht in Richtung des Flusses, der analog zu der hydraulischen Drucklinie ist, die man bei durch eine Rinne fließendem Wasser beobachtet hat. Durch diese Drucklinie wird es notwendig, die Öffnungen einzeln zu verstellen, um einen einheitlichen "Kopf" über jeder Öffnung zu erhalten, wodurch ein gleichmäßiger Fluß durch die Öffnungen zustande kommt. Der Förderer 22 leert sich nie, obwohl sein Gesamtpegel um den Bruchteil eines Zentimeters schwanken kann. Das gesteuerte Abmessen des AlumlniUnoxidflusses in das Gefäß ist das Ergebnis der Wechselwirkung der Meßvorrichtung 36, des Förderers 22 und der Öffnungen 48.

in

Wenn eine Abtasteinrichtung, wie siel der US-PS

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3 4oo o62 beschrieben ist, oder eine andere Signaleinrichtung anzeigt, daß die Zelle gefüllt werden muß, werden die Tauchkolben 32 gleichzeitig mehrere aufeinanderfolgende Male ab und auf gestoßen, um die Kruste 2o auf der Zelle Io aufzubrechen. Die Zahl der Stöße des Tauchkolbens kann von einem auf fünf oder mehr Stöße eingestellt werden. Die Stöße des Tauchkolbens drängen auch das Aluminiumoxid in das Bad, welches sich noch von dem vorausgegangenen Zuführvorgang über dem Loch befand. Zwischen den Zuführvorgängen bleibt das Aluminiumoxid über dem Loch und auf dem geschmolzenen Bad. Die hohe Temperatur verdrängt die Feuchtigkeit in dem Aluminiumoxid, bevor es in das geschmolzene Bad eingeführt wird und schränkt dadurch das Entweichen von Fluoridgas ein.

Unmittelbar nach den letzten Stößen der Tauchkolben beginnt der Zufuhrzyklus Luft in das Ablaßventil 38 und in den Förderer 22 'einzuführen, um das Aluminiumoxid in dem Ventil und dem Förderer zu verflüssigen. Die Dauer

Kann

dieses Zuführzyklus ist willkürlich, z.B./sie 60 Sekunden betragen. Während dieser ganzen Zeit wird Aluminiumoxid gleichmäßig durch die Öffnungen 48, Leitungen 26 und Gehäuse 29 abgegeben und in dem Loch in der Kruste 2o gelagert.

Gleichzeitig wird der gesamte Inhalt der Meßvorrichtung 36 in den Förderer 22 abgegeben, was dazu dient, den Aluminiumoxidpegel im Förderer 22 aufrechtzuerhalten. Die Meßvorrichtung 36 wird etwa 45 Sekunden vom Start des Zyklus an entwässert, wobei ein Spielraum von I5 Sekunden gelassen wird, um vollständiges Abfließen zu sichern. Am Ende des Zuführzyklus stellen automatische Steuerungen die Luftzufuhr zum Ablaßventil 38 undzum Förderer 22 ab. Die Steuerungen betätigen dann wieder das obere Zuführventil 5o_/

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Indem sie Luft durch die Membran 68 zwingen, um den Fülltrichter oder Behälter 52 in Vorbereitung auf den nächsten Zuführzyklus zu füllen. Nachdem der Fülltrichter oder Behälter 52 gefüllt und das obere Zuführventil 5o geschlossen ist, bleibt die Meßvorrichtung außer Betrieb, bis die Zelle Io wieder gefüllt werden soll.

Es sei bemerkt, daß die Verflüssigungszeit für die Ventile 50, 38 und den Förderer 22 nicht kritisch sind. Wie oben erklärt, beeinflußt der Betrieb des oberen Zuführventils 50, nachdem der Fülltrichter oder Behälter 52 voll ist, die Menge des Aluminiumoxids in dem Fülltrichter oder Behälter 52 nicht, aufgrund dessen Fähigkeit, selbst eine Grenze zu setzen. Was das Abflußventil 38 betrifft, wird es nur so lange betätigt, bis der Fülltrichter oder Behälter 52 ganz geleert ist. Nachdem der Behälter 22 anfangs gefüllt worden ist und das System genügend Zyklen durchfahren hat, um im Gleichgewicht zu sein, weist es anschließend stets einen konstanten Aluminiumoxidpegel auf. Nachdem das anfängliche Gleichgewicht erreicht ist, zeigt es sich, daß der Gesamtbetrag des Aluminiumoxids, welches während einer Zeitspanne von 24 Stunden in den Topf abgegeben worden ist, fast genau dem Produkt aus dem Durchschnittsbetrag, welcher von der Meßvorrichtung pro Arbeitsvorgang abgegeben wird, der Gesamtanzahl von Arbeitsvorgängen während der Zeitspanne von 24 Stunden entspricht. Es wird auch deutlich, daß die Gesamtgenauigkeit des Zuführens hauptsächlich von der Wiederholbarkeit des Vorgangs in der Meßvorrichtung 36 abhängt. Es ist anhand von Versuchen gezeigt worden, daß sich mit der Meßvorrichtung 36 statistisch ein Fehler von etwa +_ 225g pro Arbeitsvorgang bei einem Durchsatz von l8,l kg ergibt. Aus diesem Fehler während einer Zeitspanne von 24 Stunden ergibt sich eine Wiederholbarkeit, die für die genaue Steuerung eines Schmelzgefäßes sehr annehmbar ist.

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Alle "weiteren Einzelheiten, wie die Größe der öffnung, Zeitelemente, die Länge des Förderers etc. sind willkürlich gewählt und sollten in keinem Fall die Gesamtgenauigkeit beeinflussen. Eine Vergrößerung des Volumens der Meßvorrichtung durch die Stange 84 zum Einstellen erzeugt einen etwas höheren Pegel des Aluminiumoxids im Förderer 22. Dieser höhere Pegel oder "Kopf" erzeugt wiederum ein entsprechendes Anwachsen des Flusses von der öffnung. Es_: wird deutlich, daß das System sich selbst ausgleicht und " einen neuen Gleichgewichtszustand ohne Beeinflussung der Genauigkeit erreicht. Ein Abnehmen des Volumens der Meßvorrichtung erzeugt eine ähnliche Situation, wobei lediglich der Aluminiumoxidpegel im Förderer 22 reduziert ist.

Die vorliegende Erfindung ßoll daher eine Zuführvorrichtung schaffen, welche Aluminiumoxid einer elektrolytischen Zelle von einer geeigneten Versorgungsstelle aus zuführt, die entfernt von der Zelle liegt und die an einer Vielzahl von Zuführungsstellen in der Zelle im wesentlichen gleiche Mengen von Aluminiumoxid in das elektro- ^ lytische Bad einführt. Die Zuführvorrichtung ist sehr geeignet für die Verwendung automatischer Steuerungen und für fortlaufenden Betrieb der Zelle bei ausgedehnten Zeitspannen.

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Zuführen von Metallerz zu einer Metall herstellenden elektrolytischen Zelle mit einem Behälter zum Speichern des Metallerzes, einer Einrichtung zum Abmessen einer Menge von Metallerz aus dem Behälter und Einrichtungen zum Fördern des Erzes von der Atomeßeinrichtung zu der Zelle, dadurch gekennzeichnet , daß Behälter und die Abmeßeinrichtung seitlich von und nahe der Zelle angeordnet sind und daß die Fördereinrichtung Einrichtungen zum Unterteilen des Erzes und zu dessen Zufuhr in einer Anzahl etwa gleicher Teile an einer Anzahl von Zufuhrstellen in die Zelle aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung hu ein verflüssigender Förderer mit einer Vielzahl von Zufuhröffnungen in seiner Seitenwand zum Aufteilen des Erzes und dessen Zufuhr in die Zelle ist.

J. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein verflüssigendes Ventil zwischen der Abmeßeinrichtung und dem Förderer aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine. Einrichtung zum Einführen von verflüssigender Luft in das Ventil beim Einführen von verflüssigender Luft in den Förderer aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallerz

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Aluminiumoxid ist und die Zelle Aluminium herstellt, daß die Abmeßeinrichtung eine Meßvorrichtung für das Aluminiumoxid nahe der Zelle aufweist mit einem Fülltrichter zum Abmessen einer vorbestimmten Menge von Aluminiumoxid, sowie einem Ventil am Eingang zu dem Fülltrichter zum füllenden Einführen von Aluminiumoxid in den Fülltrichter, und einem Ventil am Ausgang des Fülltrichters zum Entleeren des Fülltrichters, nachdem er gefüllt worden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß die nach unten abfallenden Oberflächen in der Meßvorrichtung in einem Winkel von mindestens 55° von der Horizontalen nach unten zur Sicherung genauen Abmessens des Aluminiumoxids in der Meßvorrichtung geneigt sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile in der Meßvorrichtung eine horizontale Wand mit einer durch sie verlaufenden öffnung aufweisen, sowie Einrichtungen zum Hindern des nicht verflüssigten Aluminiumoxids am Fallen durch die öffnung, und Einrichtungen zum Verflüssigen des Aluminiumoxids auf der Wand im Bereich der öffnung, so daß das Aluminiumoxid durch die öffnung fließt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie Einrichtungen ,zum Einführen der verflüssigenden Luft in das Ventil am Ausgangsende des Fülltrichters beim Einführen von verflüssigender Luft in den Förderer enthält.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Förderer horizontal ist und Einrichtungen zum Einstellen der ver-

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tikalen Stellung jeder der vielen ZuführungsÖffnungen in Wand vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung zum Verflüssigen für den Förderer aufweist, wel che einen luftdurchlässigen Schlauch enthält, der längs verlaufend in dem Förderer angeordnet ist und mit einer unter Druck stehenden Luftquelle in Verbindung steht.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zum Aufbrechen der Kruste auf der Zelle zum Einführen des Erzes in die Zelle durch die Kruste vorgesehen sind.

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