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Schmeizfluss-Elektrolysezel le mit Abdeckung Die Erfindung betrifft
eine Schmeizfluss-Elektrolysezelle zur Herstellung von Aluminium mit einer Wanne,
mehreren vorgebrannten Anoden, einer Abdeckung und einem an die Abdeckung angeschlossenen
Absaugrohr, bei welcher die Abdeckung eine Abdeckplatte umfasst, die an ihren aussehen,
in Längsrichtung der Wanne verlaufenden Enden schwenkbar angelenkte und zur Auflage
auf der Wanne bestimmte Seitenwände aufweist.
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Zur Vermeidung von Umweltschäden ist es bekannt, die Abluft von Aluminium-Schmelzfluss-Elektrolysezellen
enthaltenden Hallen zu reinigen, um sie dann anschliessend umgebungsneutral in die
Atmosphäre auszustossen. Hierzu wird unter Ausnutzung einer in der Halle hernchenden
natürlichen Kaminwirkung die Hallenluft unter Aufwand zusdtzlicher mechanischer
Mittel, wie beispielsweise von Gebläsen in den Dachfirst und einer dort installierten
Reinigungseinrichtung zugeleitet. Die Reinigungseinrichtung besteht im wesentlichen
aus flussigkeitsbenetzten Filteranlagen, zwischen denen ein Flüssigkeitsnebel aufrechterhalten
wird. Staub- und gasförmige Bestandteile-werden an die Filter und an Flussigkeitspartikel
zum Ausstoss gereinigter Hallenabluft gebunden.
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Die Mittel zur Reinigung von Hallenluft gestatten, Aluminiumhütten
umgebungsneutral zu betreiben, jedoch werden die arbeitshygienischen Bedingungen
innerhalb der Hallen hierdurch nicht entscheidend verbessert. Damit Konzentrationen
von gesundheitswidrigen
llallenabluft-Bestandteilen innerhalb eines
tragbaren Rahmens zu halten sind, ist es bekannt, bei mit 50-genannten Söderberganoden
betriebenen Aluminiumschmelzfluss-Elektrolysezellen, die während des selbsttätigen
Kalzinierens entwickelten Gase 5 wie Kohlenmonoxid, -dioxid und flüchtigen -wasserstoffe
durch eine Sammeleinrichtung aufzufangen und direkt an der Aluminiumschmelzfluss-Elektrolysezelle
abzufackeln.
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Die übrigen aus dem Bad aufsteigenden Gase werden durch diese Massnahme
nicht erfasst, sondern sie vermischen sich mit den Rückständen des Abbrennvorganges.
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Ferner ist eine mit vorgebrannten Anoden betriebene Aluminiumschmelzfluss-Elektrolysezelle
mit einer Abdeckung bekannt. Die Abdeckung besteht aus einem in Längsrichtung der
Zelle und zwischen den Anodenstangen verlauienden Sammelrohr, an dessen Besseren
Umfang zwei schräg abwärts in Richtung auf die Ldngsseite der Wanne verlaufende
Abdeckbleche angeordnet sind. Die Anodenstangen durchgreifen die Abdeckbleche und
die zu den Längssciten der Wanne gerichteten Seiten der Bleche Ubergreifen knapp
die Anodenblöche so dass zwischen innerem Wannenumfang und äusserem Ende der Abdeckbleche
eine unabgedekte Zeilenfläche zur Bedienung derselben verbleibt. An die Saugleitung
ist ein Lüfter angeschlossen, der Zellenabgas vermischt mit Umgebungsluft in Schlitze
der Absaugleitung unterhalb der Bleche absaugt. Zur gleichmässigen Beschickung der
Zellenoberfläche ist die bekannte Einrichtung heb- und senkbar an einem Gestell,
das auch gleichzeitig die Stromleiter trägt, angeordnet. Die bekannte Einrichtung
ist mit verschiedenen Mängeln behaftet.
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Während der Beschickung der Zelle ist sie anzuheben, so dass durch
die veränderten Strömmungsquersct,,tte ihre Wirksamkeit entfällt. Während des Wechsels
von Anoden ist die Sinrichtung zu demontieren; die Zelle arbeitet also während des
Anodenwechsels unter Anreicherung der Hallenabluft mit schädlichen Bestandteilen
ohne wirksame Absaugung.
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Ferner ist eine Ausgestaltung der vorstehend beschriebenen Einrichtung
bekannte, bei der die Abdeckbleche auf einem in LEngsrichtung halbierten Rohr angeordnet
sind, das seinerseits mit dem oberen Umfang der zylindrischen Abgas-Sammelleitung
in Eingriff steht. Die Abdeckbleche können somit gleichzeitig um einen Teil des
Umfanges der Abgas-Sammelleitung verschwenkt werden. An den aussehen Enden der Abdeckbleche
sind Klappen angeordnet, die auf dem Rand der Wanne zur Herstellung einer gasdichten
Haube aufliegen. Diese Weiterbildung vermindert den in die Halle austretenden Abgasanfall
während des Beschickungsvorganges der Zelle mit Tonerden aber auch diese Einrichtung
muss zum Wechsel von Anoden unter Preisgabe einer wirksamen Verbesserung der Hallenluft
in der flähe der Zellen vollständig demontiert werden Hiervon geht die Erfindung
aus, und sie hat sich die Aufgabe gestellt, eine Abdeckung, insbesondere für eine
Aluminiumscnmeizfluss-Elektrolysezeiie, zu scnarfen, aie nur zur i3"eschickung des
Bades und Entnahme elekt.rolytisch abgeschiedenen Aluminiums zu öffnen ist und die
Aufgabe wird bei einer Vorrich-tung der eingangs genannten hrtsdadurch erreicht,
dass die Abdeckplatte die Anoden längs ihren senkrecht verlaufenden Seiten umschliesst,
an der Abdeckplatte auf den kurzen Seiten' der Wanne zur Auflage bestimmte Querwände
angeordnet und die Anoden als kontinuierlich betreibbare Anoden ausgebildet sind.
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Durch die erfindungsgemäss Ausführungsform sind die dem Stand der
Technik eigenen Mängel wirksam beseitigt. Zum Bedienen, der Aluminiumschmelzflss-Elektrolysezelle,
wie Einschlagen der Kruste zur Speisung von Tonerde in den Elektrolyten, Auffüllen
des Tonerde-Vorrates auf der Kruste und Entnahme abgeschiedonen Aluminiums sind
nur noch die Seitenwände zu öfflien. Bei den klassischen Aluminiumschmelz Muss-Elektrolysezellen
werden abgebrannte Anoden einschliesslich ihre Anodenstangen ersetzt.
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Dies löst die Schwierigkeit aus, bei abgedeckten Aluminiumschmelzfluss-Elektrolysezellen
zum Anodenwechsel entweder die Abdeckung ganz oder zumindest teilweise unter Freisetzung
von Zellenabgasen in die Arbeitsatmosphäre demontieren zu mUssen.
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Die Demontage wird durch die Verwendung kontinuierlich betreibbarer
Anoden ausgeschlossen, da bei kontinuierlich betreibbaren Anoden kein Wechsel der
Anodenstangen mehr vorzunehmen ist, sondern Anodenblöcke lediglich entlang einer
Anodenstange ständig in Richtung auf das Bad zur Nachförderung gelangen.
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Ferner wird durch die Verwendung nachförderbarer Anodenbl8cke der
Vorteil erreicht, dass stAndig eine gute Abdichtung zwi.-schen Abdeckplatte und
den senkrecht verlaufenden Seiten jeder Anode erreichbar ist.
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Zum Zwecke einer guten Abdichtlmg zwischen den Kanten der Ausnehmungen
in der Abdeckplatte und den Seitenwandtingen jeder Anode durch Bildung von möglichst
kleinen Ausnehmungen ist die Erfindung dahingehend vorteilhaft ausgestaltet, dass
die Abdeckplatte horizontal zur Wanne verlaufend angeordnet ist.
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Nach einer anderen vorteilhaften Weiterbildung.der Erfindung bestehen
die Seitenwände aus mehreren Seitenwandabschnitten.
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Es gibt eine Reihe von Bedienungsoperationen an einer Aluminiumschmelzfluss-Elektrolysezelle,
die es. nicht erforderlich machen, eine gesamte Seitenwand aufklappen zu müssen.
Es genügt beispielsweise, zur Entnahme von Aluminium lediglich einen Seitenwandabschnitt
zur Einleitung der Entnahme-Vorrichtung in die Wanne zu öffnen. Hierdurch wird ein
Austritt der in der Abdeckung gesammelten Zellenabgase in die die Zelle umgebende
Atmophäre auf ein Mindestmass reduziert. Ferner ist es auch zur Ueberwachung der
Anoden, Kontrolle des Tonerde-Vorraes oder Beseitigung eines Anodeneffektes ausreichend,
lediglich Seitenwandabschnitte zu öffnen.
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Periodisch ist die auf der Kruste aurgehäufte Tonerde zur Eintragung
in den Elektrolyten bestimmt. Dazu muss, um Durchtrittsöffnungen für die Tonerde
durch die Kruste zu schaffen, die Kruste eingeschlagen werden. Hierzu verwendet
man auf Fahrzeuge montierte Krustenbrecher, die die Längsseiten der Zeilen abfahren
und dabei die Kruste einschlagen. Um den Bewegungsspielraum dieser Fahrzeuge an
den Enden der Zelle nicht zu beeinträchtigen, ist die Erfindung dahingehend vorteilhaft
ausgestaltet, dass die Querwände an der Abdeckplatte schwenkbar angelenkt sind.
So können die Fahrzeuge bei aufgerichteten Querwänden mit ihren Krustenbrechern
den gesamten Bereich der Längsseiten der Zellen bestreichen.
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Die zum Zusammenwirken mit der Abdeckung gemäss der Erfindung bestiramten
kontinuirlich betreibbaren knoden sind in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung
längs ihrer Anodenstangen bewegbarer und mittels einer Spanneinrichtung an der Anoden
stange festlegbar ausgebildet. Vorteilhafterweise bestehen die Anoden aus mehreren
aufeinander gesetzten und miteinander verklebten vorgebrannten Kohleblöcken. Entsprechend
dem Abbrand der"; Anode findet ein stufenloses Nachschieben der Anode längs der
feststehenden Anodenstange statt. Die.Anode wandert also praktisch durch die Abdeckhaube
hindurch und ist ein Abbrand erreicht der keine Dichtung zwischen den Ausnehr0ungen
in der Abdeckung und dem äusseren Umfang jeder Anode gewährleistet, as dann eintritt,
wenn die obere Seite der Anode durch die Abdedeckplatte hindurchtauchen würde, so
wird ein neuer vorgebrannter Xohleblock auf die obere Seite einer Anode aufgesetzt,
so dass eine stete Dichtung elhalten bleibt.
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Eine in-den Zeichnungen dargestellte be,vorzuste Ausführungsform der
Erfindung wird im £'olgenqen näher erläutert, und, es atellen dar:
Fig.
1 eine Seitenansicht einer gemäss der Erfindung .ausgebildeten Aluminiumschmelzfluss-Elektrolysezelle
in verkürzter Darstellung und töilweise im Schnitt Fig. 2. einen Schnitt entlang
der Linie I1 - II in Fig. 1 Fig. 3 einen Schnitt durch eine kontinuierlich betreibbare
Anode nebst Spanneinrichtung Fig. 4 einc Anode gemäss Fig. 3 in der Draufsicht Gemäss
Fig. 1 besteht die Aluminiumschmelzfluss-Elektrolysezelle aus einer Wanne 10 und
kontinuierlich betreibbaren Anoden 11, die mittels Anodenstangen 13 an Stromleiterba"lken
12 angeschlossen sind. Fig. 2 zeigt, dass in Längsrichtung der Wanne 10 zwei Reihen
nebaneinander angeordnotor kontinuierlicher Anoden vorgesehen sind, wobei die Anodenstangen
13 jeder Reihe an getrennten Stromleiterbalken 12 angeordnet sind. Bin Stellmotor
14 mit Hubgetriebe 15, die gleiche Anordnung findet sich am anderen nicht gezeigten
Ende der Zelle, bewirkt eine besondere der Zellenführung bestimmte vertikale Bewegung
der Stromleiterbalken 12 mit daran angeordneten Anodenstangen 13 und kontinuierlich
betreibbaren Anoden 11.
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Die Wanne 10 umfasst eine metallische Wannen-förmig auseebildete Verschalung
16, die auf ihrer Innenseite eine Isolierschicht 17 trägt. Eine aus Kohle bestehende
Wanne 18 ist auf der Isolierschicht 17 abgesetzt und Kathodenbarren 19 sind im Boden
der Wanne 18 zur Leitung elektrischer Energie aufgenommein.
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Die Wanne enthält auf ihrem Boden elektrolytisch abgeschiedenes Aluminium
20 und auf dem Aluminium schwimmt eine Schicht 21.
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aus Kryolith auf, die an ihrer der Atmosphäre zugewandten Seite zu
einer Kruste 22 erstarrt ist. Die Kruste 22 trägt Tonerdeschicht 23, die entsprechend
der elektrolytischen Abscheidung des Aluminiums aus dem Kryolith zur zeitweisen
Nachspeisung in den Elektrolyten bestimmt ist.
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Mittels einer Abdeckung 24 ist' die Wanne 10 zur Verbesserung der
ärbeitshygienischen Bedingungen in der Ofenhalle abgekapselt. Die Abdeckung 24 umfasst
eine horizontal zur Wanne verlaufend angeordnete ebene Abdeckplatte 25, an deren
in Längsrichtung der Wanne 10 verlaufenden freien Ende Seitenwände 2Q schwenkbar
ange:lenk'c Sind. Die schwenkbare Anlenkung erfolgt mittels Scharnieren 27. Die
Breite der Audeckplatte 25 entspricht nicht der Breite der Wanne 10, so dass die
Seitenwände 26 in einem Winkel zum äussehen Umfang der Wanne 10 verlaufen. Auf der
Oberseite der Abdeckplatte 25 sind Arretierungen 28 angcbracht, die wie Fig. 2 zR
die Seitenwände 26 in einer bestimmten Schwenkstellung stützen. Vorzugsweise sind
die freien Enden der Seitenwände 26 mittels einer Ausbuchtung zur Anlage an die
metallische Verschalung der Wanne 10 ausgebildet. Die kurzen Wände der Wanne 10
sind gleichermassen durch Querwände 29 abgedeckte die ebenfalls mittels Scharnieren
an den jeweils entsprechenden Seiten der Abdeckplatte 25 angelenkt sind. Auch die
Querwände 29 sind unter einem Winkel von der Abdeckplatte 25 zur Verschalung 16
verlaufend ausgebildet und schwenkbar an der Querseite der Abdeckplatte 25 angebracht.
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Scharniere 27 gestatten die Schwenkbewegung und eine Arretic.-rune-28
lässt jede Querwand bzw. Teile von ihr in einer besonderen Schwenkstellung verharren.
Es ist nicht unbedingt notwendig, die Querwände 29 in ihrer Gesamtheit schwenkbar
auæzu.-gestalten, sondern es reicht, nur die äußeren Abschnitte der
Querwände
29 bewegbar anzulenken, damit eine ungehinderte Bewegungsfreiheit eines Krustenbrechers
im Eckenbereich der Wanne lO gewährleistet ist.
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Die Abdeckung 24 ist mittels Streben 30 an einer Tragkonstruktion
31 aufgehängt, die ihrerseits mit den Säulen 32, die die Stromschienen 12 tragen,
in Eingriff steht.
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In der Abdeckplatte 25 sind Ausnehmungen 33 vorgesehen, welche die
senkrecht verlaufenden Seiten jeder kontinuierlich betreibbaren Anode 11 umschliessen.
Vorzugsweise sind zwischen den äusseren senkrecht verlaufenden Seiten der Anoden
11 und dem inneren Umgang der Ausnehmungen 33 Isoli,erungen 34 vors,esehen, um Kriechstrome
in der Abdeckplatte 25 bzw. in der Abdeckung 24 auszuschliessen. Gleichzeitig ist
die Isolierung 34 so auszugestalten, dass sie zur Gasdichtigkeit der Abdeckung 24
beiträgt.
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Gemäss Fig. 2, 3 und 4 besteht jede Anode 11 aus mindestens zwei aufeinandergesetzten
vorgebrannten Kohieblöcken. Die Verbindung der Kohleblöcke miteinander erfolgt durch
eine Schicht 35 aus ungebrannter Elektrodenmasse, die eine Verklebung der Kohleblöcke
dadurch herbeiführt, dass sie unter Wärmeeinwirkung aushärtet. Vorzugsweise ist
die Elektrodenmasse 50 ZU-sammenzusetzen, dass sie ohne Beeinträchtigung der elektrischen
Leitfähigkeit bereits bei einer niedrigen Isothermen auszuhärten beginnt.
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Fig. 3 veranscilaulicht, wie eine kontinuierlich betreibbare Anode
mit, der Anodenstange 13 verbunden ist. Das untere Ende der Anodenstange 13 ist
als ein zylindrischer Spreizkörper 36 ausgebildet, der gemäss Fig. 4 aus drei in
gleichmässiger Teilung angeordneten Segmenten 37 gebildet ist. Die unteren Enden
der
Segmente 37 verlaufen kegelig und mit den Kegelflächen steht ein Keil 38 in Eingriff.
Der Keil-38 ist an seiner Spitze mit einer Zugstange 39 verbunden, die durch die
Mitte der Anodenstange 13 verläuft und an deren oberen Ende als eine Gewindestange
mit einer Schraubeinrichtung 40 ausmündet. Wird die Schraubeinrichtung 40 gelöst,
so vermindern die Segmente 37 ihren Reibeingriff mit der Wandung der Ausnehmung
41 i der kontinuierlich betreibbaren Anode ll, so dass sich die Anode 11 je nach
verbleibender Reibung mehr oder minaer schnell selbsttätig in Richtung auf das Bad
bewegt. Zusätzlich können an der Anode noch Einrichtungen zur Anbringung eines Halteseiles
eines Kranes, der eine genaue Absenkung der Anode unterstützt, vorgesehen werden.
Zum Scliutze gcgcc die zerstörenden Einwirkungen des Elektrolyten ist der Spreizkörper
in einem benügenden Abstand vom Elektrolyten angeordnet Gemäss Fig. 4 mündet ein
von einer Seite der Anode ausgehender, die Anode in ihrer Höhe durchgreifender Schlitz
42 in die Ausneug 41. Der Schlitz 42 Weist eine Breite auf, die der Breite einer
Anodenstange 13 entspricht. Nur der Spreizkörper 5Ó.
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ist zylinderförmig ausgestaltet und mit einer Anodenstange rechteckigen
oder quadratischen Querschnittes verbunden, so dass die Breite des Schlitzes 42
wesentlich geringer gehalten werden kann als der, Durchmesser des Spreizkörpers
36.. Iti.erdurch wird eine minimale Schwächung der für die Klemmung wichtigen Querschnitte
der Anode erreicht. Nach Aufsetzen eines Kohleblockes auf den anderen wird der Schlitz
mit einem Kohleblock 43 unter Einbringung grüner, zur Aushärtung bestimmter Elektrodenmasse
verschlossen.
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Die Seitnwände 26 können auch aus nebeneinander angeordneten Türen
26a gebildet sein, die über Scharniere an der Abdeckplatte 25 angelenkt sind. Es
besteht auch die Möglichkeit, die Seitenwinde aus einem an der Abdeckplatte gelenkig
befestigten Rahmen mit an den Rahmen angelenkten Türen herzustellen. Das Absaugrohr
44 rührt zu eine Unterflursammelleitung.