DE2510400C2 - Schmelzflußelektrolysezelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schmelzflußelektrolysezelle zur Herstellung von metallischem Aluminium mit einer einen Kohleboden aufweisenden isolierten Wanne, einer auf jeder Seite eines in Längsachse verlaufenden Anodenträgers vorgesehenen Reihe von Anodenstangen, einem zwischen den Anodenstangenreihen an- t>o gebrachten Abgassammeikanal und einer von der Außenseite einer jeden Anodenstangenreihe sich bis zum Längsrand der Wanne erstreckenden deckelartigen Abdeckung, die an ihrem wannenseitigen Längsrand sowie an ihren Querrändern jeweils eine bis auf den Wannenrand reichende Schürze aufweist, wobei die Abdeckung im Bereich ihres anodenseitigen Längsrandes an einem entlang der Anodenstangenreihe verlaufenden Tragprofil angelenkt ist, an dessen Endbereichen jeweils ein Tragarm befestigt ist

Die Abgase aus dem elektrochemischen Prozeß der Gewinnung von Aluminium aus Tonerde enthalten von der Umsetzung des Kryoliths in der Elektrolysezelle herrührendes Fluor sowie fein verteilten Kohlenstoff, der von den aus Kohlenstoff bestehenden Anoden freigesetzt wird. Um keine Auswirkungen auf die Nachbarschaft und die Umwelt entstehen zu lassen muß insbesondere der Fluorgehalt in den Abgasen auf ein absolutes Minimum beschränkt werden, bevor man die Abgase an die Atmosphäre freigibt

Zu diesem Zweck ist es bekannt die aus den Hallen von Schmelzflußelektrolyseanlagen entweichende. Abgase enthaltende Abluft zu reinigen und anschließend umweltneutral an die Atmosphäre abzugeben. Hierzu wird unter Ausnutzung der in den Hallen herrschenden natürlichen Kaminwirkung die Elektrolyseabgase enthaltende Hallenluft zu dpn auf den Hallendächern angebrachten mechanischen Anlagen wie Gebläse. Reinigungsvorrichtungen od. dgl. zur Beseitigung der Emission geleitet Die Reinigungsvorrichtung besteht im wesentlichen aus flüssigkeitsbenetzten Filtereinrichtungen, zwischen dene.T ein Flüssigkeitsnebel aufrechterhalten wird, so daß staub- und gasförmige Bestandteile an die Filter und an die Flüssigkeitspartikel abgeschieden werden und die gereinigte Luft an die Atmosphäre abgegeben wird.

Die heute zur Verfügung stehenden mechanischen Anlagen erlauben zwar, die gesamte Hallenluft zu erfassen und zu reinigen, dadurch werden jedoch nicht die arbeitshygienischen Bedingungen innerhalb der Hallen entscheidend verbessert.

Um die Konzentration der aus den Schmelzflußelektrolysezellen entweichenden gesundheitsschädlichen Abgase innerhalb eines tragbaren Rahmens zu halten, wurde bereits vorgeschlagen, die Schmelzflußelektrolysezellen mit einer Abdeckung zu versehen; diese besteht aus einem in Längsrichtung und zwischen den Anodenstangenreihen verlaufenden Sammelrohr und zwei an dessen äußerem Umfang schräg abwärts in Richtung auf die Längsseite der Wanne hin verlaufenden Abdeckblechen. Die Anodenstangen durchsetzen die Abdeckbleche, und die zu den Längsseiten der Wanne gerichteten Abdeckblechränder übergreifen knapp die Anodenblöcke, so daß zwischen dem inneren Wannenumfang sowie dem äußeren Rand der Abdeckbleche eine unabgedeckte Elektrolysezellenfläche zur Bedienung derselben frei bleibt. Die Zellenabgase können nur zu einem vergleichsweise geringen Teil abgesaugt werden.

Zur Beseitigung dieses Mangels ist eine Schmelzflußelektrolysezelle bekannt, bei der die Abdeckbleche auf einem in Längsrichtung halbierten Rohr angeordnet sind, das seinerseits mit dem oberen Umfang der zylindrischen Abgas-Sammelleitung in Eingriff steht. An den äußeren Rändern der Abdeckbleche vorgesehene Klappen liegen auf dem Längsrand der Wanne; der in der Halle austretende Abgasanfall wird hierdurch wesentlich reduziert.

Zur Behebung des Nachteils, daß beim Wechsel der Anoden diese Einrichtung vollständig demontiert werden muß, soll nach der DE-OS 22 51 898 die Abdeckung nur zur Beschickung der Zelle und Entnahme der Aluminiumschmelze zu öffnen sein. Hierzu umschließt die Abdeckung die kontinuierlich ausgebildeten Anoden längs ihrer senkrecht verlaufenden Seiten, und an der Abdeckung sind auf den kurzen Seiten der Wanne zur Auflage bestimmte Querwände angeordnet. Eine derar-

tige Einrichtung ist jedoch wenig geeignet für den Einsatz sog. Ofenmanipulatoren, die z. B. selbsttätig die Schiackenkruste aufbrechen und die Tonerde der Zelle zuführen, und setzt zudem den Einsatz kontinuierlicher Anoden voraus.

Die DE-OS 23 30 557 beschreibt eine Elektrolysezelle mit an den Längsseiten parallel zu den Anodenträgern verlaufenden Tragkörpern, an denen — die Abdeckung bildende — Abdeckplatten angelenkt sind, die über eine Kolben/Zylinder-Einheit geschwenkt werden können, to Diese Zefienkapselung ist i. w. nur schwenkbar.

Angesichts dieses Standes der Technik hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt eine Elektrolysezelle der eingangs erwähnten Art so auszugestalten, daß sie in einfacher Art und Weise durch einen Ofenmanipulator bedient, die Schmelze unbehindert entnommen werden und das Auswechseln der Anoden ohne besondere Schwierigkeiten erfolgen kann. Zugleich soll eine besonders dichte Abdeckung erreicht werden.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß der Tragarm in einem auf dem Anodenträger angebrachten Lagerbock schwenkbar gelagert ist, daß sich zumindest im Bereich der Mitte des Tragprofils ein Widerlager befindet, an dem das Ende eines hydraulisch oder pneumatisch betriebenen Zylinders befestigt ist, dessen KoI-benstange zur Erzeugung einer ersten Schwenkbewegung an der Abdeckung angreift und daß ein Bedienungsgestänge den Tragarm mit der Kolbenstange eine? auf dem Anodenträger angebrachten hydraulisch od^r Dneumatisch betriebenen Zylinders verbindet, wodurch eine zweite Schwenkbewegung zum Hochklappen der Abdeckung in den oberhalb der Elektrolysezelle Hegenden Bereich ausführbar ist. Diese Maßgabe erlaubt es, die Zellenkapselung zweistufig einzusetzen.

Da der gesamte Anodenträger entsprechend dem Abbrand der Anoden sich langsam absenkt, ist durch die erfindungsgemäß beschriebene Befestigung am Anodenträger gewährleistet, daß keine Relativbewegungen zwischen Anodenträger und Abdeckung auftreten; damit ist die Konstruktion in hohem Maße dicht.

Wenigstens im Bereich der Mitte des Tragkörpers ist ein pneumatischer Zylinder an einem auf dem Tragkörper angeordneten Widerlager angelenkt, wobei die Kolbenstange mit der Abdeckung beweglich verbunden ist. Dieser Zylinder dient dazu, bei der Beschickung der Schmelzflußelektrolysezelle bzw. bei der Entnahme der Aluminiumschmelze die Abdeckung entsprechend weit hochzuschwen.ken. Da an jedem Tragarm das mit der Kolbeinstange des auf dem Anodenträger befestigten Zylinders verbundene Bedienungsgestänge angreift, ist es möglich, beim Anodenwechsel die bereits hochgeschwenkte Abdeckung noch weiter hochzuschwenken, so daß die Anoden in einfacher Weise zugänglich sind.

Die Abdeckung ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung an dem vorzugsweise rohrförmigen Tragkörper mittels mehrerer Konsolen angelenkt. Dabei kann der die Bewegung der Abdeckung bewirkende im Bereich der Mitte des Tragkörpers angeordnete Zylinder mit seiner Kolbenstange an einer solchen Konsole angeschlagen sein.

Im Rahmen der Erfindung sind anodenseitig am Tragprofil die Anoden formschlüssig umgreifende U-förmige Anodenabdichtungen befestigt, die U-förmig die Anodenstangen umgreifen sowie an diesen formschlüssig anliegen und sich somit der jeweiligen, nicht genau fi- b5 xierten Anodenstangenposition anpassen können.

Die Anodenstangenabdichtungen bestehen jeweils vorteilhafterweise aus einem die Anodenstange formschlüssig umgreifenden Schiebeelement das in einer auf einem Grundblech angebrachten Führung horizontal verschiebbar gelagert ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten AusführungsHeispiels näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Schmelzflußelektrolysezelle mit Abdeckung in Schließstellung;

Fig.2 eine teilweise geschnittene Stirnansicht zu Fig. 1:

F i g. 3 eine verschiebbare Anodenstangenabdichtung der Abdeckung in gegenüber Fig. 1, 2 vergrößerter Wiedergabe;

F i g. 4 eine Seitenansicht der Anodenstangenabdichtung.

Über einer Schmelzflußelektrolysezelle 1 ist ein — Anodenstangen 2 tragender — Anodenträger 3 längsmittig angeordnet wobei sich zwischen den beiden Anodenreihen ein rechteckiger Abgassammelkanal 4 — Fig.2 — befindet Von jeder Anodenstangenreihe aus erstreckt sich schräg abwärts bis zum Längsrand der Elektrolysezelle 1 eine plattenförmige Abdeckung 5.

Am Längsrand und an den Seitenrändern der Abdekkung 5 sind aus Asbest bestehende Schürzen 6 angebracht die am Längsrand und den Seitenrändern der Elektrolysezelle 1 aufliegen und verhindern, daß in diesem Bereich Abgase austreten können. Am anodenseitigen Längsrand der Abdeckung 5 sind jeweils Konsolen 7 befestigt mit der die Abdeckung 5 an einem Tragprofil oder Tragrohr 8 drehbar angelenkt ist.

An den Endbereichen des Tragrohres 8 ist jeweils ein Tragarm 9 befestigt, dessen anderes Ende in einem auf dem Anodenträger 3 angebrachten Lagerbock 10 schwenkbar lagert. Am Tragarm 9 greift ein mit der Kolbenstange eines auf den Anodenträger 3 angebrachten pneumatischen Zylinders 12 verbundenes mehrgliedriges Bedienungsgestänge 11 an.

In der Mitte des Tragrohres 8 befindet sich ein Widerlager 14, an dem das Ende eines pneumatischen Zylinders 13 schwenkbar befestigt ist. Dessen Kolbenstange ist mit einer auf der Abdeckung 5 befindlichen Konsole 7 schwenkbar verbunden. Durch den Zylinder 13 wird eine Schwenkbewegung in Pfeilrichtung I und durch den Zylinder 12 eine Schwenkbewegung in Pfeilrichtung 11 (F i g. 2) der Abdeckung bewirkt.

Durch die beschriebene Vorrichtung wird die Abdekkung 5 in der Weise gesteuert, daß zur allgemeinen Bedienung der Elektrolysezelle etwa beim Krustenbrechen, Chargieren von Tonerde, Schöpfen der Metallschmelze und zur Kontrolle die Abdeckung 5 mit Hilfe des pneumatisch gesteuerten Zylinders 13 hochgeschwenkt wird. Für den Anodenwechsel wird die hochgeschwenkte Abdeckung 5 im Drehpunkt des Tragarmes 9 nochmals über die senkrechte Stellung hinaus hochgeschwenkt.

Die Fig. 3 und 4 verdeutlichen die Abdichtung zwischen den Anodenstangen 2 einerseits und der Abdekkung 5 anderseits; die Anodenstange 2 wird von einem Schiebeelement 15. das sich horizontal verschieben läßt, formschlüssig umfaßt. Dieses Schiebeelement 15 ist seinerseits verschiebbar in einer Führung 16 eines Grundblechs 17 gelagert, welches am Tragrohr 8 befestigt ist und unmittelbar an den Anodenträger 3 stößt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schmelzflußelektrolysezelle zur Herstellung von metallischem Aluminium mit einer einen Kohleboden aufweisenden isolierten Wanne, einer auf jeder Seite eines in Längsachse verlaufenden Anodenträgers vorgesehenen Reihe von Anodenstangen, einem zwischen den Anodenstangenreihen angebrachten Abgassammeikanal und einer von der Außenseite einer jeden Anodenstangenreihe sich bis zum Längsrand der Wanne erstreckenden deckelartigen Abdeckung, die an ihrem wannenseitigen Längsrand sowie an ihren Querrändern jeweils eine bis auf den Wannenrand reichende Schürze aufweist, wobei die Abdeckung im Bereich ihres anodenseitigen Längsrandes an einem entlang der Anodenstangenreihe verlaufenden Tragprofil angelenkt ist, an dessen Endbereichen jeweils ein Tragarm befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragarm (9) in einem auf dem Anodenträger (3) angebrachten Lagerbock (10) schwenkbar gelagert ist daß sich zumindest im Bereich der Mitte des Tragprofils (8) ein Widerlager (14) befindet, an dem das Ende eines hydraulisch oder pneumatisch betriebenen Zylinders (13) befestigt ist, dessen Kolbenstange zur Erzeugung einer ersten Schwenkbewegung (1) an der Abdeckung (S) angreift, und daß ein Bedienungsgestänge (11) den Tragarm mit der Kolbenstange eines auf dem Anodenträger angebrachten hydraulisch oder pneumatisch betriebenen Zylinders (12) verbindet, wodurch eine zweite Schwenkbewegung (II) zum Hochklappen der Abdeckung in den oberhalb der Elektrolysezelle liegenden Bereich ausführbar ist.

2. Schmelzflußelektrolysezelle nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (5) am Tragprofil (8) mittels mehrerer Konsolen (7) angelenkt ist.

3. Schmelzflußelektrolysezelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß anoaenseitig am Tragprofil (8) die Anoden (2) formschlüssig umgreifende U-förmige Anodenabdichtungen (15) befestigt sind.

4. Schmelzflußelektrolysezelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenabdichtung aus einem Schiebeelement (15) besteht, welches in einer Führung (16) horizontal verschiebbar ist, die auf einem mit dem Tragprofil (8) verbundenen Grundblech (17) angebracht ist.