DE2263348A1 - Aluminium electrolysis plant operating in fused salts - has segmented half hoods with individual drive for telescopic contraction - Google Patents
Aluminium electrolysis plant operating in fused salts - has segmented half hoods with individual drive for telescopic contractionInfo
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Abstract
Description
Anlage zur Zerlegung des Aluminium-Oxyds in der Schmelzflußelektrolyse Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur Zerlegung des Amminium-Oxyds in der Schmelzflußelektrolyse, bestehend aus mehreren in Reihe hintereinander angeordneten, wannenartigen und mit die Kathode bildenden Kohlenstoffsteinen ausgekleideten Elektroöfen, in die von oben an einem Tragbalken absenkbar befestigte Anoden ragen und die jeweils zusammen mit den Anoden durch eine sich auf der Ofenwanne abstützende Schutzhaube mit Absaugeinrichtung abgedeckt sind.Plant for the decomposition of aluminum oxide in the fused metal electrolysis The invention relates to a plant for the decomposition of the ammonium oxide in the Melt flow electrolysis, consisting of several one behind the other arranged in series, tub-like electric furnaces lined with carbon bricks forming the cathode, protrude into the anodes, which can be lowered from above on a supporting beam, and each of them together with the anodes through a protective hood supported on the furnace pan are covered with a suction device.
Bei der Herstellung von Aluminium wird fast ausschließlich von Bauxitausgegangen, der in zwei voneinander getrennten Arbeitsgängen aufgearbeitet wird. Dabei wird zunächst reines Aluminium-Oxyd hergestellt, das dann durch Schmelzflußelektrolyse in Aluminium und Sauerstoff zerlegt wird. Zur Zerlegung des Aluminium-Oxyds sind Anlagen bekannt, die aus mehreren in Reihe hintereinander angeordneten Elektrolyseöfen bestehen, die jeweils aus einer mit Rohlenstoffsteinen ausgekleideten eisernen Wanne gebildet sind, in die die an einem absenkbaren Tragbalken befestigten, aus Rohleelektroden bestehenden Anoden von oben hineinragen, wobei der Kohleboden der Wanne die Kathode bildet. In einen derartigen Ofen wird Aluminium-Oxyd mit ca. 3 % Kryolith - eine leicht schmelzende Natrium-Aluminium-Fluor-Verbindung, die als Flußmittel dient - vermischt in regelmäßigen Abständen aufgegeben und unter Einwirkung des elektrischen Stromes bei einer Temperatur von 950 bis 970°C in Aluminium und Sauerstoff zerlegt.The production of aluminum is almost exclusively based on bauxite, which is processed in two separate operations. It will initially pure aluminum oxide is produced, which is then produced by fused-salt electrolysis is broken down into aluminum and oxygen. To decompose the aluminum oxide are Systems known that consist of several electrolysis furnaces arranged in series one behind the other consist of an iron tub lined with raw material stones are formed, in which the attached to a lowerable support beam, made of raw electrodes Existing anodes protrude from above, with the carbon bottom of the tub being the cathode forms. In such a furnace, aluminum oxide with approx. 3% cryolite - a Easily melting sodium-aluminum-fluorine compound that serves as a flux - mixed at regular intervals and abandoned under the action of the electric Streams decomposed into aluminum and oxygen at a temperature of 950 to 970 ° C.
Auf dem Boden des Ofens bzw. der Wanne sammelt sich das Aluminium und wird von Zeit zu Zeit abgestochen oder abgesaugt und vergossen. Bei dieser Elektrolyse setzt sich der Sauerstoff mit der Anodenkohle zu CO und C02 um, die zusammen mit dem Fluorgas nach oben steigen.The aluminum collects on the bottom of the furnace or pan and is tapped or sucked off and poured from time to time. In this electrolysis the oxygen reacts with the anode carbon to CO and C02, which together with to the Fluorine gas rise to the top.
Um diese schädlichen Gase aus dem Ofenbereich entfernen zu können, ist es bekannt, über jeden Elektroofen eine abnehmbare Abdeckhaube vorzusehen, an die eine Absaugeinrichtung angeschlossen ist. Diese Abdeckhauben müssen sowohl bei der Zugabe von Aluminium-Oxyd als auch beim Nachstellen der Anoden, aber auch beim Krustenbrechen und der Probeentnahme durch einen Kran abgehoben werden, was umständlich und zeitraubend ist. Darüber hinaus wird für das Absetzen der Abdeckhauben verhältnismäßig viel Platz benötigt.In order to be able to remove these harmful gases from the furnace area, it is known to provide a removable cover over each electric furnace which is connected to a suction device. These hoods must be used for both the addition of aluminum oxide as well as when adjusting the anodes, but also when Crust breaking and sampling are lifted by a crane, which is cumbersome and is time consuming. In addition, it is proportionate for the removal of the covers requires a lot of space.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur Zerlegung des Aluminium-Oxyds in der Schmelzflußelektrolyse zu schaffen, die bei einfachster Gestaltung die Zugabe von Aluminium-Oxyd, das Nachstellen und Erneuern der Anoden, das Krustenbrechen und die Probeentnahme ermöglicht, ohne daß die Hauben von dem Ofen abgehoben werden müssen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei der eingangs beschriebenen Anlage vorgeschlagen, daß sich jede Abdeckhaube mittels Laufrollen auf sich über alle Ofen erstreckende Laufschienen verfahrbar abstützt und einen stufenartigen, in breite und Höhe abgesetzten Haubenabschnitt besitzt, der sich etwa über die halbe Haubenlänge erstreckt. Diese Ausbildung ermöglicht es, daß die Abdeckhauben zur Durchführung der erforderlichen Arbeiten in kürzester Zeit und ohne großen Aufwand teleskopartig zusammengefahren werden können.The invention is therefore based on the object to provide a system for To create decomposition of the aluminum oxide in the fused metal electrolysis, which at simplest design the addition of aluminum oxide, readjustment and renewal the anodes, the crust breaking and the sampling allows without the hoods must be lifted off the oven. To solve this problem is at the beginning described system proposed that each cover by means of rollers movably supported on running rails extending over all furnace and one has step-like hood section offset in width and height, which extends about half the length of the hood. This training makes it possible that the Cover hoods to carry out the necessary work in the shortest possible time and can be telescoped together without great effort.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist jede Abdeckhaube senkrecht zur Ofen-Längsachse unterteilt und jedes Haubenteil stützt sich über Laufrollen auf dem Anovden-Tragbalken und seitliche Führungsrollen ab. Dadurch ist es möglich, für die erforderlichen Arbeiten nur eine Seite der Elektroöfen durch entsprechendes Verfahren der Haubenteile freizugeben. Die beiden stufenartig abgesetzten Haubenteile eines Elektroofens sind entweder spiegelbildlich zueinander angeordnet - dies ergibt ungleiche Haubenteile - oder gleich ausgebildet, was das Auswechseln defekter Haubenteile erleichtert aber eine versetzte Anordnung notwendig macht.According to a further feature of the invention, each cover is vertical divided to the longitudinal axis of the furnace and each hood part is supported by rollers on the anovden girder and lateral guide rollers. This makes it possible for the necessary work only one side of the electric furnace through the corresponding Procedure to release the hood parts. The two stepped hood parts of an electric furnace are either arranged in mirror image to each other - this results unequal hood parts - or the same design, which means replacing defective hood parts but makes a staggered arrangement necessary.
Um eine gute Führung der zu verfahrenden Hauben bzw. Haubenteile zu gewährleisten, besitzt jeder stufenartig abgesetzte Haubenabschnitt Laufschienen für die benachbarte Haube bzw.To ensure good guidance of the hoods or hood parts to be moved ensure, each stepped hood section has running rails for the adjacent hood or
das Haubenteil. Weiterhin ist jeder Haube bzw. jedem Haubenteil ein Fahrantrieb zugeordnet, so daß dieselben nach Belieben verfahren werden können. Jede Haube bzw; jedes Haubenteil ist zu Materialeinsparung und zur Vermeidung von Verstärkungsrippen aus Trapezblech gebildet. Zwischen den benachbarten Hauben bzw. Haubenteilen sind Dichtungen angeordnet.the hood part. Furthermore, each hood or each hood part is a Travel drive assigned so that the same can be moved at will. Each hood or; each hood part is to save material and to avoid Reinforcing ribs formed from trapezoidal sheet metal. Between the adjacent hoods or Hood parts are arranged seals.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dabei zeigt Figur 1 eine aus mehreren Ofen bestehende Anlage gemäß der Erfindung, Figur 2 eine Aurißdarstellung zweier benachbarter Abdeckhauben, Figur 3 einen Schnitt gemäß der Linie III-III durch die Abdeckhauben gemäß Fig. 2 und Figur 4 eine Ausbildungsform der Abdichtung.The invention is illustrated below with reference to one in the drawing Embodiment explained in more detail. Figure 1 shows one of several ovens existing system according to the invention, Figure 2 shows an outline of two adjacent Cover hoods, Figure 3 shows a section along the line III-III through the cover hoods according to FIG. 2 and FIG. 4, an embodiment of the seal.
In der Fig. 1 der Zeichnung ist eine Anlage 1 zur Zerlegung des Aluminium-Oxyds in der Schmelzflußelektrolyse in vereinfachter Weise dargestellt. Diese Anlage 1 besteht in diesem Ausfdhrungsbeispiel aus 5 in Reihe mit Abstand hintereinander angeordneten Elektroöfen 2, denen je eine mit den benachbarten Hauben überlappende Abdeckhaube 3 zugeordnet ist.In Fig. 1 of the drawing is a system 1 for breaking down the aluminum oxide shown in a simplified manner in the fused metal electrolysis. This Annex 1 consists in this exemplary embodiment of 5 in a row at a distance one behind the other arranged electric furnaces 2, each of which has one overlapping with the adjacent hoods Cover hood 3 is assigned.
Jeder Ofen 2 ist aus einer Stahlwanne 4 gebildet, die mit I<ohle 5 ausgekleidet ist. An jeder Stirnseite der Stahlwanne 4 sind zwei mit Abstand voneinander angeordnete, senkrechte Stützen 6, 7 vorgesehen, die an ihrem oberen Ende einen sich bis über die Stahlwanne 4 erstreckenden Kragarm 8,9 besitzen. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Kragarme 8,9 der Stützen 6 zweier benachbarter Stahlwannen 4 miteinander verbunden (Fig. 2).Each furnace 2 is formed from a steel tub 4 denoted by I <ohle 5 is lined. On each end face of the steel tub 4 are two spaced apart arranged, vertical supports 6, 7 provided, which at its upper end a have cantilever arm 8.9 extending over the steel tub 4. In this embodiment are the cantilever arms 8.9 of the supports 6 of two adjacent ones Steel tubs 4 connected to each other (Fig. 2).
Diese Kragarme 8,9 dienen zur Abstützung von aus zwei U-Profilen gebildeten Tragbalken lo, die sich quer über die Wanne 4 erstrecken. An den Tragbalken lo sind die Verstelleinrichtungen 11 für die Anodenhalterungen 12 und damit für die Anoden 13 befestigt.These cantilever arms 8, 9 are used to support two U-profiles Supporting beams lo, which extend across the tub 4. Are on the support beam lo the adjustment devices 11 for the anode holders 12 and thus for the anodes 13 attached.
Die Fig. 3 läßt erkennen, daß jede Abdeckhaube 3 in diesem Ausführungsbeispiel senkrecht zur Ofen-Längsachse unterteilt und aus zwei spiegelbildlich zueinander angeordneten Haubenteilen 14, 15 besteht. Ferner ist jedes Haubenteil 14, 15 mit einem stufenartigen, in Breite und Höhe abgesetzten Abschnitt 14a, 15a versehen, dessen Breite und Höhe so bemessen ist, daß dieser Abschnitt 14a, 15a in das Haubenteil 14, 15 des benachbarten Ofens 2 gefahren werden kann.3 shows that each cover 3 in this embodiment Divided perpendicular to the longitudinal axis of the furnace and two mirror images of each other arranged hood parts 14, 15 consists. Furthermore, each hood part 14, 15 is with a step-like section 14a, 15a that is offset in width and height, whose width and height is dimensioned so that this section 14a, 15a in the hood part 14, 15 of the neighboring furnace 2 can be driven.
Alle Tragbalken lo dienen zur Abstützung eines Trägers 16, der sich in Längsrichtung über alle Öfen 2 erstreckt. Dieser Träger 16 nimmt vier mit Abstand voneinander angeordnete, parallel zueinander verlaufende Schienen 17 auf, die zur Führung von mit Spurkränzen ausgerüsteten Laufrollen dienen. In diesem Ausführungsbeispiel ist jedes Haubenteil 14, 15 mit sechs gleich ausgebildeten Laufrollen bestückt, von denen drei Laufrollen 18 sich in dem größeren Haubenabschnitt befinden, während die anderen drei Laufrollen 18a von dem stufenartig abgesetzten Haubenabschnitt 14a aufgenommen werden. Alle Laufrollen 18, 18a sind an der oberen Innenseite der Haubenteile 14, 15 gelagert.All support beams lo are used to support a carrier 16, which extends in the longitudinal direction over all ovens 2. This carrier 16 takes four at a distance mutually arranged, parallel rails 17, which for Serve guidance of equipped with wheel flanges rollers. In this embodiment each hood part 14, 15 is equipped with six identically designed rollers, of which three rollers 18 are located in the larger hood section, while the other three rollers 18a from the stepped hood section 14a. All rollers 18, 18a are on the upper inside of the Hood parts 14, 15 stored.
Dabei wirken die Laufrollen 18 des Haubenteiles 14 mit der Schiene 14b, die Laufrollen 18a des abgestuften Abschnittes 14a mit der Schiene 17a, die Laufrollen 18 des Haubenteiles 15 mit der Schiene 17c und die Laufrollen 18a des abgesetzten Haubenabschnittes 15a mit der Schiene 17b zusammen (Fig. 1).The rollers 18 of the hood part 14 act with the rail 14b, the rollers 18a of the stepped portion 14a with the rail 17a, the Rollers 18 of the hood part 15 with the rail 17c and the rollers 18a of the remote hood section 15a with the rail 17b together (Fig. 1).
An den äußeren Seitenflächen der Kragarme 8,9 sind mehrere Führungsrollenpaare 19 mit Abstand voneinander vorgesehen, in die eine Führungsschiene 20 eingreift. Diese Führungsschiene 20 ist an der Innenseite des abgesetzten Haubenabschnittes 14a, 15a mit Abstand von der Innenwand befestigt. Weiterhin ist im unteren Bereich an der Innenseite des abgesetzten Haubenabschnittes 14a, 15a eine Führungsleiste 21 befestigt, auf der Rollen 22 gleiten, die an den Außenflächen der Stützen 6, 7 gelagert sind. Über die Laufrollen 18, 18a und die Schienen 17a bis 17d, die Führungsrollenpaare 19 mit den Führungsschienen 20 und die Führungsleisten 21 mit den Rollen 22 ist eine einwandfreie Führung und damit eine Verschiebung der Haubenteile 14, 15 sichergestellt.There are several pairs of guide rollers on the outer side surfaces of the cantilever arms 8, 9 19 provided at a distance from one another, in which a guide rail 20 engages. This guide rail 20 is on the inside of the detached hood section 14a, 15a attached at a distance from the inner wall. Furthermore is in the lower area on the inside of the offset hood section 14a, 15a a guide bar 21 is attached, on which rollers 22 slide on the outer surfaces the supports 6, 7 are mounted. About the rollers 18, 18a and the rails 17a to 17d, the pairs of guide rollers 19 with the guide rails 20 and the guide strips 21 with the rollers 22 is a perfect guide and thus a shift of the Hood parts 14, 15 ensured.
Jedem Haubenteil 14, 15 ist ein eigener Antrieb zugeordnet, der in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Elektromotor 23 besteht.Each hood part 14, 15 is assigned its own drive, which is shown in FIG This exemplary embodiment consists of an electric motor 23.
Zur Aufnahme des Elektromotors 23 ist ein Tragbügel 24 vorgesehen. Der Elektromotor 23 ist mit einem Kettenritzel 25 ausgerüstet, das in eine endlose Kette 26 eingreift. Diese Kette 26 wird von zwei Kettenrädern 27 getragen, die auf den Wellen zweier benachbarter Laufrollen 18a befestigt sind. Bei der Anschaltung des Elektromotors 23 werden über das Ritzel 25 die Kettenräder 27 und damit die Laufrollen 18a angetrieben.A support bracket 24 is provided to accommodate the electric motor 23. The electric motor 23 is equipped with a chain pinion 25, which is in an endless Chain 26 engages. This chain 26 is carried by two sprockets 27 on the shafts of two adjacent rollers 18a are attached. When connecting of the electric motor 23, the sprockets 27 and thus the Rollers 18a driven.
Die Haubenteile 14, 15 bestehen in diesem Ausführungsbeispiel aus Trapezblech. An den unteren Stegenden der etwa L-förmig gebogenen Trapezbleche schließen sich unter einem Winkel von 900 nach außen gerichtete Deckbleche 28, 28a bzw. 29, 29a aus Trapezblech an, die eine verhältnismäßig schmale Bauweise der Abdeckhaube 3 ermöglichen. Die Deckbleche 28a, 29a tragen an ihrer Obrseite eine Führungsleiste 30, auf denen Rollen 31 gleiten, die über Stützbügel 32 in den Deckblechen 28, 29 gelagert, sind. An die freie Längsseite der Deckbleche 28, 29 schließt sich ein senkrechtes Schutzblech 32 an.The hood parts 14, 15 are made in this embodiment Trapezoidal sheet. Close at the lower web ends of the approximately L-shaped curved trapezoidal sheets cover plates 28, 28a and 29, which are directed outwards at an angle of 900, 29a made of trapezoidal sheet metal, which has a relatively narrow design of the cover 3 enable. The cover plates 28a, 29a have a guide strip on their upper side 30, on which rollers 31 slide, which via support brackets 32 in the cover plates 28, 29 are stored. The free long side of the cover plates 28, 29 is closed vertical fender 32 on.
Wie die Fig. 4 erkennen läßt, ist die größere Stirnfläche jedes Abdeckhaubenteiles 14, 15 mit einer umlaufenden Dichtung 33 ausgerüstet, die in der geschlossenen Stellung aller Abdeckhauben 3 auf einer erhabenen Fläche 34 des abgesetzten Haubenabschnittes 14a, 15a anliegt. Die jeweils an den Enden der Anlage 1 befindlichen äußeren Stirnflächen der Ofen 2 weisen senkrechte Wände 35 auf. Auch zwischen einzelnen Öfen können bedarfsweise derartige wände 35 vorgesehen sein. Diese Wände 35 tragen ebenfalls umlaufende Dichtungen 36, die mit einer nach innen erhabenen Fläche der Abdeckhaube 14a, 15a bzw. 14, 15 zusammenwirken. Zwischen den einzelnen Ofen münden von unten in der Zeichnung nicht dargestellte Absaugleitungen, über die das CO-, das CO2- und das Fluor-Gas abgesaugt werden können.As can be seen from FIG. 4, the larger end face is each cover part 14, 15 equipped with a circumferential seal 33, which in the closed position all hoods 3 on a raised surface 34 of the detached hood section 14a, 15a is applied. The outer end faces located at the ends of the system 1 the furnace 2 has vertical walls 35. Can also be used between individual ovens as required such walls 35 may be provided. These walls 35 also carry circumferential seals 36, which with an inwardly raised surface of the cover 14a, 15a or 14, 15 interact. Between the individual ovens open from below in the drawing Extraction lines, not shown, through which the CO, CO2 and fluorine gas can be extracted.
Bei der Zugabe von Alwminium-Oxyd, beim Nachstellen oder Erneuern der Anoden und beim Krustenbrechen wird nur das entsprechende Haubenteil 14 oder 15 über den Antrieb in der Richtung verfahren, daß es mit seinem abgesetzten Haubenabschnitt 14a oder 15a unter das benachbarte Haubenteil 14, 15 gleitet.When adding aluminum oxide, adjusting or renewing the anodes and when the crust is broken, only the corresponding hood part 14 or 15 move over the drive in the direction that it is with its detached hood section 14a or 15a slides under the adjacent hood part 14, 15.
Zur Entnahme von Proben ist jedes Haubenteil 14, 15 mit einer Klappe 37 versehen. Es ist ferner möglich, alle Haubenteile 14, 15 teleskopartig zusammenzufahren, so daß die Hälfte aller Ofen 2 freigegeben wird. In Abänderung des erläuterten Ausführungsbeispieles ist es möglich, die beiden Haubenteile 14, 15 gleich auszubilden, wobei sich die abgesetzten Abschnitte 14a, 15a an entgegengerichteten Enden befinden. Weiterhin ist es möglich, jede Abdeckhaube 3 einstückig auszubilden.Each hood part 14, 15 has a flap for taking samples 37 provided. It is also possible to telescope all hood parts 14, 15 together, so that half of all furnace 2 is released. In modification of the illustrated embodiment it is possible to design the two hood parts 14, 15 the same, with the offset sections 14a, 15a are located at opposite ends. Farther it is possible to form each cover hood 3 in one piece.
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