DE2263349A1

DE2263349A1 - Aluminium furnace for electrolysis in fused salts - fitted with sectional hoods over bath each with own actuating cylinder

Info

Publication number: DE2263349A1
Application number: DE19722263349
Authority: DE
Inventors: Horst Ganseuer; Klaus Simmich
Original assignee: Siemag Translift GmbH
Current assignee: Siemag GmbH
Priority date: 1972-12-23
Filing date: 1972-12-23
Publication date: 1974-07-04

Abstract

A furnace for decomposition of Al2O3 by electrolysis in fused salts is a steel pot, lined with carbon blocks into which anodes, lowered from a carrier beam, are immersed. A frame, which surrounds the anode carrier beam and is closed at its face ends, rests on the steel pot and carries an extractor. Cover plates on the longitudinal sides are hinged and are each actuated by its own power cylinder. Noxious gases are extracted both during Al2O3 charging and anode adjusting operations; and the extractors need not be removed during sampling or slag operations.

Description

Ofen zur Zerlegung des Aluminium-Oxyds in der Schmelzflußelektrolyse Die Erfindung bezieht sich auf einen Ofen zur Zerlegung desAluminium-Qxyds in der Schmelzflußelektrolyse, bestehend aus einer mit Kohlenstoffsteinen, die die Kathode bilden, ausgekleideten Wanne, in die von oben an; Tragbalken absenkbare befestigte Anoden ragen.Furnace for the decomposition of aluminum oxide in the fused metal electrolysis The invention relates to a furnace for decomposing the aluminum oxide in the Fused metal electrolysis, consisting of one with carbon stones that form the cathode form, lined tub, in from above; Retractable stringer attached Anodes protrude.

Bei der Herstellung von Aluminium wird fast ausschließlich von Bauxit ausgegangen, 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.In the production of aluminum, bauxite is used almost exclusively assumed, which is processed in two separate operations First of all, pure aluminum oxide is produced, which is then produced by melt-flow electrolysis is broken down into aluminum and oxygen.

Zur Zerlegung des Aluminium-Oxyds werden meist mehrere in-Reihe hintereinander angeordnete Elektrolyseöfen verwendet, die Jeweils aus einer mit Kohlenstoffsteinen ausgekleideten eisernen Wanne bestehen, in die die an einem absenkbaren Tragbalken befestigten und aus Kohleelektroden 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 - 9700 C in Aluminium und Sauerstoff zerlegt. Dabei sammelt sich auf dem Boden des Ofens bzw. der Wanne das Aluminium und wird von Zeit zu Zeit abgestochen oder abgesaugt und vergossen, während sich der Sauerstoff mit der Anodenkohle zu CO und CO2 umsetzt, die zusammen mit dem freiwerdenden Fluorgas nach oben steigen.In order to break down the aluminum oxide, several in a row are usually used used arranged electrolytic furnaces, each made of one with carbon bricks are lined iron tub, in which the on a lowerable support beam attached and anodes consisting of carbon electrodes protrude from above, wherein the carbon bottom of the tub forms the cathode. Aluminum oxide is placed in such a furnace with approx. 3% cryolite - an easily melting sodium-aluminum-fluorine compound, which serves as a flux - mixed at regular intervals, abandoned and under Effect of electric current at a temperature of 950 - 9700 C in aluminum and decomposed oxygen. This collects on the bottom of the Furnace or the tub, the aluminum and is tapped or vacuumed from time to time and potted while the oxygen converts with the anode carbon to CO and CO2, which rise together with the released fluorine gas.

Um diese schädlichen Gase, insbesondere das Fluorgas aus dem Ofenbereich entfernen zu könnnen, ist es zwar bekannt, über Jedem Elektrolyseofen eine abhebbare Abdeckhaube vorzusehen, an die eine Absaugleitung angeschlossen ist.About these harmful gases, especially the fluorine gas from the furnace area To be able to remove, it is known to have a removable one above each electrolysis furnace Provide a cover to which a suction line is connected.

Im Hinblick darauf, daß diese Abdeckhauben sowohl bei der Zugabe von Aluminium-Oxyd als auch beim Nachstellen der Anoden, aber auch beim Krustenbrechen und der Probeentnahme abgehoben werden müssen, haben diese Abdeckhauben in der Praxis wenig Verwendung gefunden.With a view to the fact that these hoods both when adding Aluminum oxide as well as when adjusting the anodes, but also when breaking the crust and the sampling must be lifted, these hoods have in practice found little use.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Ofen zur Zerlegung des Aluminium-Oxyds in der Schmelzflußelektrolyse so auszubilden, daß die schädlichen Gase ohne Beeinträchtigung der bei der Schmelzflußelektrolyse erforderlichen Arbeitsgänge abgesaugt werden können.The invention is therefore based on the object of a furnace for dismantling of the aluminum oxide in the fused-salt electrolysis so that the harmful Gases without impairing the operations required in the fused flux electrolysis can be extracted.

Dies wird gemäß der Erfindung bei dem eingangs beschriebenen Ofen dadurch erreicht, daß sich auf der Wanne ein die Anoden-Tragbalken umschließender, an seinen Stirriflächen geschlossener und eine Absaugeinrichtung aufweißender Rahmen abstützt, der an seinen Längsseiten schwenkbare Abdeckplatten trägt. Durch'Verschwenken einer oder beider Abdeckplatten können die erforderlichen Arbeitsgänge, wie Augeben von Aluminium-Oxyd-,Nachstellen der Anoden, Krustenbrechen und Probeentnahme ohne Eeeinträchtigung des Absaugvorganges durchgeführt werden. Um den Schwenkvorgang der Abdeckplatten zu erleichtern, ist jede Abdeckplatte mit einem pneumatisch beaurschlagbaren Schwenkantrieb ausgerüstet.This is done according to the invention in the furnace described at the outset achieved by the fact that on the tub there is a supporting beam surrounding the anode, frame closed on its stirrup surfaces and having a suction device supported, which carries pivotable cover plates on its long sides. By swiveling one or both of the cover plates can carry out the required operations, such as giving of aluminum oxide, readjusting the anodes, crust breaking and sampling without Impairment of the suction process can be carried out. To the panning process To facilitate the cover plates, each cover plate can be actuated pneumatically Swivel drive equipped.

Der die Abdeckplatten tragende Rahmen liegt entweder über eine Dichtung an den Anoden-Tragbalken an oder ist mit Abstand von den Anoden-Tragbalken angeordnet, wobei der Rahmen dann Laufschienen für eine zweiteilige, in Längsrichtung des Ofens verfahrbare, überlappende Abdeckhauben besitzt, die ein Entweichen der durch den Spalt zwischen Tragbalken und Rahmen strömenden Gase verhindert. Fur das Nachstellen der Anoden muß das entsprechende Abdeckhaubenteil über das andere Haubenteil geschoben werden.The frame carrying the cover plates is either over a seal on the anode support beams or is arranged at a distance from the anode support beams, the frame then running rails for a two-part, longitudinally of the furnace has movable, overlapping hoods that allow the escape of the Gap between the supporting beam and the frame prevents flowing gases. For readjusting of the anode, the corresponding cover part must be pushed over the other cover part will.

Um diese Verschiebung durchführen zu können, weist Jedes Abdeckhaubenteil Laufschienen zurllAbstützung des anderen Abdeckhaubenteiles auf. Die Laufschienen Jedes Abdeckhaubenteiles sind oberhalb der Laufschienen des Rahmens angeordnet und durch ein Überleitungsstück miteinander verbunden. Dadurch führt das zu verschiebende Abdeckhaubenteil bei der Einleitung des Verschiebevorganges einen der Höhendifferenz der Laufschienen entsprechenden Hub aus. Um das Verschieben der Abdeckhaubenteile zu erleichtern, ist Jedes Abdeckhaubenteil mit einem Verschiebeantrieb ausgerüstet.In order to be able to carry out this shift, each cover part Running rails to support the other cover part. The rails Each cover part are arranged above the rails of the frame and connected to each other by a transition piece. This leads to the move Cover part when initiating the shifting process one of the height difference the corresponding stroke of the running rails. About moving the cover parts To facilitate this, each cover part is equipped with a sliding drive.

Dieser Verschiebeantrieb ist aus einer antreibbaren Laufrolle und einem mit dieser mit Abstand verbundenen, in eine Zahnstange eingreifenden Ritzel gebildet. Das Ritzel kommt nur bei der Einleitung der Verschiebebewegung, also während des Hubvorganges zur Wirkung, während die weitere Verschiebung des Abdeckhaubenteiles dann ausschließlich über die angetriebene Laufrolle erfolgt.This displacement drive consists of a drivable roller and a pinion connected to this at a distance and engaging in a rack educated. The pinion only comes when the shifting movement is initiated, i.e. during of the lifting process to the effect, while the further displacement of the cover part then takes place exclusively via the driven roller.

Die beiden Abdeckhaubenteile sind durch ein abhebbares Zwischenstück miteinander verbunden. Dieses Zwischenstück, das Jeweils von dem zu verschiebenden Abdeckhaubenteil mitgenommen wird, stellt sicher, daß auch die, in Längsrichtung des Ofens gesehen, in der Mitte befindlichen Anod nachgestellt werden können.The two cover parts are through a removable intermediate piece connected with each other. This intermediate piece, the one from the one to be moved Cover part is taken along, ensures that, in the longitudinal direction of Seen in the furnace, the anod located in the middle can be readjusted.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is illustrated below with reference to the drawing Embodiments explained in more detail.

Dabei zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch einen Elektrolyseofen gemäß der Erfindung, Fig. 2 einen Schnitt durch eine weitere Ausbildung eines Elektrolyse ofens, Fig. 3 eine Seitenansicht des Elektrolyseofens gemäß Fig. 2 und Fig. 4 einen Schnitt durch einen Haubenantrieb.1 shows a section through an electrolysis furnace according to of the invention, FIG. 2 shows a section through a further embodiment of an electrolysis furnace, FIG. 3 shows a side view of the electrolytic furnace according to FIG. 2 and FIG. 4 shows a Section through a hood drive.

In der Fig. 1 der Zeichnung ist ein Elektrolyseofen dargestellt, der aus einer Stahlwanne 1 besteht, die mit Kohle 2 ausgekleidet ist. Oberhalb der Stahlwanne 1 sind Träger 3 vorgesehen, die sich in nicht dargestellter Weise an den Enden der Stahlwanne 1 beispielsweise am Fundament abstützen und zur Aurnahme der an sich bekannten Anodenhaltungen 4 mit Anoden 5 einschließlich Verstelleinrichtungen 6 dienen. In diesem AusführuJngsbeispiel nehmen die Träger 3 weiterhin einen sogenannten Anodenkasten 7 auf, der mit Briketts gefüllt ist und über Verstelleinrichtungen 8 abgesenkt und angehoben werden kann. Dieser Anodenkasten 7 erstreckt sich über die gesamte Länge der Wa;nne 1 und weist auf seinem Boden DurchtrittstSffflungen für die Anoden 5 auf.In Fig. 1 of the drawing, an electrolytic furnace is shown, the consists of a steel tub 1 which is lined with coal 2. Above the steel tub 1 carrier 3 are provided, which in a manner not shown at the ends of the Support steel tub 1, for example, on the foundation and to take on the per se known anode holders 4 with anodes 5 including adjustment devices 6 to serve. In this exemplary embodiment, the carriers 3 continue to take a so-called one Anode box 7, which is filled with briquettes and adjusting devices 8 can be lowered and raised. This anode box 7 extends over the entire length of the wall 1 and has openings on its bottom for the anodes 5.

Auf der Oberkante der Stahlwanne 1 stützt sich ein aus Profilschienen gebildeter Tragrahmen 9 mit trapezförmigem Querschnitt ab, der sich über die gesamte Länge der Stahlwanne erstreckt und an seinen beiden StlrnRlAohen geschlossen ausgebildet ist.A profile rails are supported on the upper edge of the steel tub 1 formed support frame 9 with a trapezoidal cross-section extending over the entire Extends length of the steel tub and formed closed at its two StlrnRlAohen is.

Die Seitenflächendieses Tragrahmens 9 werden durch mit Versteifungen versehene Abdeckplatten 10,11 gebild.et, die im oberen Teil des Tragrahmens 9 schwenkbar gelagert sind und über getrennte Kolben-Zylinder einheiten aus ihrer voll eingezeichneten Stellung in die strichpunktierte Stellung geschwenkt werden können. Die Kolben-Zylindereinheiten 12, 13 sind an- einem Querhaupt 14 angelenkt, das sich oberhalb des Tragrahmens 9 erstreckt und sich in nicht dargestellter Weise an den Enden der Stahlwanne 1 auf dem Fundament abstützt. Der Tragrahmen 9 liegt in seinem oberen Bereich dichtend an dem Anodenkasten 7 an, so daß die bei der Elektrolyse freiwerdenden Gase über an die Stirnflächen des Tragrahmens 9 angeschlossene Absaugleitungen abgesaugt werden können.The side surfaces of this support frame 9 are provided with stiffeners provided cover plates 10, 11 gebild.et, which can be pivoted in the upper part of the support frame 9 are stored and via separate piston-cylinder units from their fully drawn Position can be pivoted into the dot-dash position. The piston-cylinder units 12, 13 are hinged to a crosshead 14 which is located above the support frame 9 and extends in a manner not shown at the ends of the steel tub 1 supported on the foundation. The support frame 9 is sealingly in its upper area on the anode box 7, so that the gases released during the electrolysis over suction lines connected to the end faces of the support frame 9 are sucked off can.

Für die Aufgabe von Aluminium-Oxyd, das Krustenbrechen und die Probeentnahme kann jeweils die erforderliche Abdeckplatte lo bzw. 11 über die Kolben-Zylindereinheit 12 bzw. 13 kurzzeitig angehoben werden. Entsprechend der Länge der Stahlwanne 1 können die Abdeckplatten lo, 11 unterteilt sein, wobei Jedem Teilstück zumindest eine die Schwenkbewegung bewirkende Kolben-Zylindereinheit zugeordnet ist.For the abandonment of aluminum oxide, crust breaking and sampling can in each case the required cover plate lo or 11 over the piston-cylinder unit 12 or 13 are briefly raised. According to the length of the steel tub 1 the cover plates lo, 11 can be subdivided, each section at least a piston-cylinder unit causing the pivoting movement is assigned.

Bei dem in den Fign. 2 und 3 gezeigten Elektrolyseofen besitzen die Stahlwanne und die Anodenhalterungen den gleichen Aufbau wie bei dem anhand der Fig. 1 beschSiebenen Elektrolyseofen, so daß hier auch die gleichen Bezugszahlen verwendet werden. Im Gegensatz zu dem bereits beschriebenen Elektrolyseofen liegt hier der Tragrahmen 15, dessen Stirnwände ebenfalls geschlossen ausgebildet sind und dessen Seitenflächen ebenfalls schwenkbare Abdeckplatten 16,17 tragen, nichtdichtend am Änodenkasten 7 an, Die Verschwenkung der Abdeckplatten 16,17 errolgt-hier über einen elektromotorischen Stellantrieb 18. Das obere Teil des Tragrahmens 15 ist an seinen beiden Längsseiten mit je einer Konsole 19,20 ausgerüstet, auf denen eine Laufschiene 21 befestigt ist. Wie aus der Fig. 3 hervorgeht, ist diese Laurschiene 21 in der Mitte des Elektrolyseorens dachartig ausgebildet, während ihre beiden Enden 21a,21b nach unten geneigt verlaufen. Die beiden Laufschienen 21 dienen zur Aufnahme von zwei gleich ausgebildeten Abdeckhauben 22,23, die an ihrer Unterseite Je eine Tragschiene 24 besitzen, die an dem geschlossenen Stirnende der Abdeckhauben 22, 23 über die Abdeckhauben 22, 23 hinausragen. Jede Tragschiene 24 dient zur Aufnahme von zwei Laufrollen 25,26, wobei die Laufrolle 25 direkt in der Tragschiene 24 gelagert ist, während die Laufrolle 26 an einer mit der Tragschiene 24 verbundenen Nase 27 befestigt ist. Die Tragschienen 24 sind im Bereich des dachartigen Teiles 27 der Laufschiene 21 abgeschrägt und weisen eine Höhe auf, die der Höhe des dachartigen Teiles 27 der Laufschiene 21 entspricht.In the case of the one in FIGS. 2 and 3 have the electrolytic furnace shown The steel tub and the anode holders have the same structure as the one based on the Fig. 1 described electrolysis furnace, so that here also the same reference numerals be used. In contrast to the electrolysis furnace already described, lies here the support frame 15, the end walls of which are also designed to be closed and the side surfaces of which also carry pivotable cover plates 16, 17, non-sealing on the anode box 7, the pivoting of the cover plates 16,17 errolgt-here over an electromotive actuator 18. The upper part of the support frame 15 is equipped with a console 19, 20 on each of its two long sides which a running rail 21 is attached. As can be seen from FIG. 3, this is Laurschiene 21 in the middle of the electrolyzer designed like a roof, while their two ends 21a, 21b are inclined downward. The two rails 21 serve to accommodate two identically designed hoods 22,23, which are attached to their underside each have a support rail 24 that is attached to the closed front end of the hoods 22, 23 protrude beyond the hoods 22, 23. Every mounting rail 24 serves to accommodate two rollers 25,26, the roller 25 directly in the support rail 24 is mounted, while the roller 26 on one with the support rail 24 connected nose 27 is attached. The support rails 24 are in the area of the roof-like Part 27 of the running rail 21 beveled and have a height that corresponds to the height of the roof-like part 27 of the running rail 21 corresponds.

Die beiden Abdeckhauben 22, 23 weisen an ihren Stirnflächen Absaugrohre 28 und sind so geformt, daß sie die Anoden-Anstellvorrichtungen 6 mit Abstand abdecken. Ferner sind beide Abdeckhauben 22, 23 durch ein von oben eiugeh,ängtes Zwischenstück 29 dichtend miteinander verbunden.The two hoods 22, 23 have suction pipes on their end faces 28 and are shaped so that they cover the anode adjustment devices 6 at a distance. Furthermore, both cover hoods 22, 23 are provided by an intermediate piece that is attached from above 29 connected to one another in a sealing manner.

Wie aus der Fig. 4 ersichtlich, ist die Laufrolle 26 auf einer Welle 3o befestigt, die ein Kettenritzel 31 trägt. Über eine Kette 32 ist das Ritzel 31 mit einem Ritzel 33 verbunden, das auf der Welle 34 eines Antriebsmotors 35 aufgesetzt ist. Bei der Anschaltung des Motors 35 setzt sich die Welle 30 und damit die Laufrolle 26 derart in Drehbewegung, daß beispielsweise die Abdeckhaube 22 in Richtung auf die Abdeckhaube 23 verfahren wird. Bei diesem Verfahren der Abdeckhaube 22 wird dieselbe infolge des geneigten Endstückes 21a und des dachartigen Teiles 27 angehoben, wobei gleichzeitig das Zwischenstück 29 mit abgehoben wird.As can be seen from FIG. 4, the roller 26 is on a shaft 3o attached, which carries a chain pinion 31. The pinion 31 is connected via a chain 32 connected to a pinion 33 which is placed on the shaft 34 of a drive motor 35 is. When the motor 35 is switched on, the shaft 30 and thus the roller settles 26 rotating in such a way that, for example, the cover 22 in Direction of the cover 23 is moved. In this procedure the cover hood 22 becomes the same due to the inclined end piece 21a and the roof-like part 27 raised, at the same time the intermediate piece 29 is also lifted off.

Um ein Durchdrehen der Laufrolle 26 durch die Neigung der Laufschiene 21 zu vermeiden, ist auf der Welle 3o ein weiteres Ritzel 36 befestigt, das in eine Zahnstange 37 eingreift, die ortsfest und parallel zum geneigten Teil 21a der Laufschiene 21 gehalten ist. Sobald die Laufrolle 25 den höchsten Punkt des dachartigen Teiles 27 und die Laufrolle 26 das obere Ende des geneigten Teiles 21a der Laufschiene 21 erreicht hat, erfolgt ein horizontales Verfahren der Abdeckhaube 22. Dabei rollt die Laufrolle 25 auf der Oberkanteder Tragschiene 24 der Abdeckhaube 23. Für diese Bewegung ist der Antrieb über die Laufrolle 26 ausreichend, so daß in diesem Bereich keine Zahnstange erforderlich ist0 Nach dem Auswechseln der Anoden wird die Abdeckhaube 22 wieder in ihre Ausgangslage zurückbewegt. Auch beim Verfahren der Abdeckhaube 23 wird das Zwischenstück 29 von der Abdeckhaube 22 abgehoben, Das Zwischenstück 29 stellt dabei sicher, daß auch die in der Mitte des Elektrolyseofens befindlichen Anoden gut zugänglich sind. Für die Aufgabe von Aluminium-Oxyd und das Krustenbrechen werden lediglich nur die Abdeckplatten 16, 17 geöffnet.To a spinning of the roller 26 due to the inclination of the running rail To avoid 21, another pinion 36 is attached to the shaft 3o, which is in a Rack 37 engages, which is stationary and parallel to the inclined part 21a of the running rail 21 is held. As soon as the roller 25 reaches the highest point of the roof-like part 27 and the roller 26 the upper end of the inclined part 21a of the running rail 21, a horizontal movement of the cover 22 takes place. It rolls the roller 25 on the upper edge of the support rail 24 of the cover 23 Movement, the drive via the roller 26 is sufficient, so that in this area no rack is required 0 After replacing the anodes, the cover hood 22 moved back to its original position. Even when moving the cover 23, the intermediate piece 29 is lifted off the cover 22, the intermediate piece 29 ensures that the ones in the middle of the electrolytic furnace are also used Anodes are easily accessible. For the abandonment of aluminum oxide and crust breaking only the cover plates 16, 17 are opened.

Claims

Patent claims

1. Furnace for the decomposition of aluminum oxide in fused metal electrolysis, consisting of one lined with carbon bricks that make up the cathode Tub into which anodes, which can be lowered from above on supporting beams, protrude characterized in that on the tub (1) there is an anode support beam (3) enclosing, frame closed at its end faces and having a suction device (9) 15), the cover plates (10,11,16,17) which can be swiveled on its long sides wearing.

2. Oven according to claim 1, characterized in that each cover plate (io, 11,16,17) is assigned at least one swivel drive (12,13,18).

3. Oven according to claim 1 and / or 2, characterized in that the Frame (9) rests against the anode support beam (3) via a seal,

4. Oven after Claim 1 and / or 2, characterized in that the frame (15) is spaced apart by the anode support beam (3) is arranged and running rails (21) for a two-part, Has an overlapping cover hood (22, 23) which can be moved in the longitudinal direction of the furnace.

5. Oven according to claim 4, characterized in that each cover part (22,23) Laurschienen (24) for supporting the other cover hood part (22,23r having.

6. Oven according to claim 4 and 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the running rails (24) of each cover hood part (22, 23) above the running rails (2l) of the Frame (15) are arranged and connected to one another by a transfer piece (27).

7. Oven according to at least one of claims 4 to 6, d a d u r c h It is noted that each cover part (22) 23) has a displacement drive (35) is equipped. -

8. Oven according to claim 7, d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the displacement drive on a drivable roller (26) and a with this spaced-apart pinion engaging in a rack (37) (36) is formed.

9. Oven according to at least one of claims 4 to 8, characterized in that that the two cover parts (22,23) by a removable intermediate piece (29) are connected to each other.

L e r s e i t e