DE2855103A1

DE2855103A1 - Replacing complete cathode vessels by transporter wagon - in row of large cells contg. molten electrolyte for mfg. aluminium

Info

Publication number: DE2855103A1
Application number: DE19782855103
Authority: DE
Inventors: Njal Saemund Dvergsdal; Knut Rolfsen; Nils Waersted
Original assignee: Ardal og Sunndal Verk AS
Current assignee: Ardal og Sunndal Verk AS
Priority date: 1977-12-22
Filing date: 1978-12-20
Publication date: 1979-07-05
Also published as: NO774412L

Abstract

The cathode vessel is removed and replaced in a direction (T) which is at 90 degrees to the row of furnace cells, the movements of the vessels occurring near their working height. The worn vessel is moved esp. by a transport wagon into a service gangway free from maintenance equipment and/or consisting of easily removable platforms and walls so an opening can be provided for the wagon. The pref. wagon has a height to match the distance between the vessels and their cathode rails carrying electric current; and the wagon has several pairs of wheels sepd. by hoists which lift the vessel by a small amt. In very large works producing Al, where each cell uses e.g. 150 kA, and the carbon cathode vessel must be replaced every 3-5 years; each vessel can weigh up to 100 tonnes.

Description

Verfahren zum Austausch ganzer Kathodengefäße Procedure for replacing entire cathode vessels

in Elektrolysezellen für die Herstellung von Aluminium Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Austausch ganzer Kathodengefäße in Elektrolysezellen für die Herstellung von Aluminium in Ofenreihen mit nebeneinander angeordneten Öfen, in denen Aluminium nach dem Hall-Heroult-Verfahren der Schmelzfluß-Elektrolyse hergestellt wird. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Ofenreihe mit nebeneinander angeordneten Öfen und den Transport der Kathodengefäße in und aus der Elektrolysehalle. in electrolytic cells for the production of aluminum The invention relates to a method for replacing entire cathode vessels in electrolysis cells for the production of aluminum in rows of furnaces with adjacent furnaces, in which aluminum is produced by the Hall-Heroult process of melt flow electrolysis will. The invention relates in particular to a row of ovens side by side arranged furnaces and the transport of the cathode vessels in and out of the electrolysis hall.

Bei dem Hall-Heroult-Prozeß findet die Elektrolyse bei 975 C in einem Kryolith-Schmelzbad statt, in welches Aluminium und andere Materialien eingegeben sind. Dieses aggressive Bad befindet sich in einem Kohlegefäß mit einer feuerfesten Hülle, die ihrerseits in einem großen Stahlmantel angeordnet ist.In the Hall-Heroult process, the electrolysis takes place at 975 C in one Cryolite weld pool takes place, into which aluminum and other materials are entered are. This aggressive bath is in a charcoal vessel with a fireproof Shell, which in turn is arranged in a large steel jacket.

Durch Öffnungen in der Seite des Stahlmantels sind starke Stahlschienen eingeschoben und diese Schienen führen den Elektrolysestrom zum Boden des Kohlegefäßes, das auf diese Weise als Kathode wirkt.Through openings in the side of the steel jacket are strong steel rails inserted and these rails lead the electrolysis current to the bottom of the charcoal vessel, which acts as a cathode in this way.

Während des Betriebs eines Elektrolyseofens wandern verschiedene Chemikalien in die Kohleauskleidung, wodurch diese und folglich auch der Stahlmantel sich ausdehnt. Dieser Ausdehnung muß entgegengewirkt werden und daher sind die Ofenmäntel durch Stahlträger in verschiedener Weise verstärkt. Trotz alledem führt der Elektrolyseprozeß schießlich zur Zerstörung der Kathode, die aus diesem Grunde nach 3 bis 5 Jahres des Einsatzes ausgewechselt werden muß. In einer großen moderen Elektrolysezelle, ,bzw. einem Ofen, der 150 kA oder mehr verbraucht, kann die ,Ofenauskleidung allein, die ausgewechselt werden soll, bis zu ioo t wiegen. Der Abbruch und Abtransport der alten Auskleidung ist eine mühsame und schwierige Operation, bei der darüberhinaus unangenehme und schädliche Gase frei werden können. Der Abbruch und Abtransport der alten und die Erstellung der neuen Auskleidungen sollte daher nicht in der Elektrolysehalle vorgenommen werden, wie das früher üblich war, sondern das ganze Gefäß ist zu entfernen und das Auswechseln der Auskleidung ist außerhalb der Elektrolysehalle vorzunehmen. Ein weiterer Vorteil dabei ist, daß Produktionsausfälle durch Abschalten eines Ofens reduziert werden können, da ein neuer Ofen den alten schneller ersetzen und so die Produktion schneller wieder aufgenommen werden kann.Various chemicals migrate during the operation of an electrolytic furnace into the coal lining, which expands it and consequently also the steel jacket. This expansion must be counteracted and therefore the furnace shells are through Steel beams reinforced in various ways. In spite of all this, the electrolysis process works finally to the destruction of the cathode, which for this reason after 3 to 5 years of the insert must be replaced. In a large modern electrolysis cell, ,respectively. a furnace that consumes 150 kA or more, the furnace lining alone can to be replaced weigh up to 100 tons. The demolition and removal The old lining is a laborious and difficult operation in addition to which unpleasant and harmful gases can be released. The demolition and removal the old and the creation of the new linings should therefore not be in the electrolysis hall can be made, as was customary in the past, but the entire vessel must be removed and the lining is to be changed outside the electrolysis hall. Another advantage is that production downtimes are caused by switching off a furnace can be reduced, since a new furnace can replace the old one faster and so the Production can be resumed more quickly.

Im norwegischen Patent Nr. 958 84 ist beschrieben, wie die Erneuerung der Auskleidung früher vorgenommen wurde und wie das dort vorgeschlagene Verfahren das Auswechseln ganzer Elektrolysegefäße ermöglicht. Dieses Verfahren hat gegenüber den früheren sein Vorzüge. Was die Durchführung der Arbeiten betrifft, so ist es vorzuziehen in der Lage zu sein, den Abbruch und Wiederaufbau einer Kathode außerhalb der Elektrolysehalle vorzunehmen, da diese Arbeit so in einer besseren Atmosphäre und ohne Störungen durch andere Operationen vorgenommen werden kann. Trotzdem erfordert dieses Verfahren einen Kellerraum mit hoher Decke, da die Elektrolysegefäße unter den anderen der Ofenreihe transportiert werden müssen. Ferner ist der herzustellende Transportweg verhältnismäßig lang und erfordert feste Fundamente.The Norwegian patent no. 958 84 describes how the renewal the lining was made earlier and like the method proposed there the replacement of entire electrolysis vessels enables. This method has its advantages over the previous ones. As for the execution of the work, so it is preferable to be able to demolish and rebuild a cathode outside of the electrolysis hall, as this work is done in a better way Atmosphere and without interference from other operations. Nevertheless, this process requires a basement room with a high ceiling, as the electrolysis vessels must be transported under the others in the oven row. Furthermore, the one to be produced is Transport route relatively long and requires solid foundations.

Außerdem findet der Transport in einem heißen Keller statt, unter im Einsatz befindlichen Öfen, und es befinden sich geladene Stromschienen in unmittelbarer Nähe. In addition, the transport takes place in a hot cellar, under ovens in use, and there are charged busbars in the immediate vicinity Vicinity.

Im Hinblick auf das große Gewicht moderner Elektrolysezellen oder öfen müssen besondere Maßnahmen getroffen werden, wenn ein abgeschalteter Ofen aus dem Eletrolyseraum transportiert und ein neu ausgekleideter in den Elektrolyseraum gebracht werden muß. Wegen des hohen Gewichts ist es kaum zweckmäßig,einen Kran zu benutzen. In view of the great weight of modern electrolysis cells or ovens special measures must be taken when a switched off oven is off transported to the electrolysis room and a newly lined one into the electrolysis room must be brought. Because of its heavy weight, it is hardly practical to have a crane to use.

Der Transport stellt hohe Anforderungen an den Transportweg, der soweit wie möglich ein von anderen Bauelementen unabhängiges Fundament haben sollte.The transport places high demands on the transport route that goes so far should have a foundation that is independent of other structural elements as much as possible.

I Um den hohen Anforderungen an die Sicherheit eines Arbeitsplatzes gerecht zu werden, sind nach Möglichkeit alle Arbeiten aus den schmalen Kellergängen herauszuverlagern, wo stets die Gefahr besteht, daß geschmolzenes Material aus den Öfen auf das Personal herabrieselt und selbst bei größter Sorgfalt besteht die Möglichkeit gefährlicher Kurzschlüsse zwischen den Stromschienen. Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Reduzierung der Kellerarbeit im Zusammenhang mit dem Transport von Kathodegefäßen vorgeschlagen. Dadurch wird auch die Zeit verkürzt, während der in der Elektrolysehalle besondere Rücksicht auf die im Keller stattfindende Arbeit zu nehmen ist.I To meet the high demands on job security If possible, all work from the narrow cellar corridors must be done justice to relocate wherever the There is a risk of molten Material trickles down from the ovens onto the staff, even with the greatest care there is a possibility of dangerous short circuits between the busbars. According to the invention will be a method of reducing basement work related to transportation suggested by cathode vessels. This will also shorten the time during which In the electrolysis hall special consideration for the work taking place in the basement is to be taken.

Der Transportweg kann ohne Berücksichtigung der Elektrolyse-;halle oder von deren Fundamenten ausgelegt werden und der Transport kann durchgeführt werden ohne Berücksichtigung der Arbeit der anderen heißen Öfen. The transport route can be carried out without taking into account the electrolysis hall or from their foundations and the transport can be carried out will be without taking into account the work of the other hot ovens.

Es wurde gefunden, daß ein als Schienenweg ausgebildeter Transportweg von jedem einzelnen Ofen direkt aus der Elektrolysehalle gelegt werden kann, wo in bekannter Weise die einzelnen Schienen in ein längsgerichtetes Schienensystem einmünden können. It has been found that a transport route designed as a railroad from each individual furnace can be placed directly from the electrolysis hall, where in a known manner the individual rails in a longitudinal rail system can flow into.

Zusätzlich zu den bereits genannten Vorteilen wird durch die Verlegung des längsgerichteten Schienensystems außerhalb der Elektrolysehalle die Gefahr des Auftretens von Hochspannungs-Kurzschlüssen in der Ofenreihe gemindert. In addition to the advantages already mentioned, the laying of the longitudinal rail system outside the electrolysis hall the risk of The occurrence of high-voltage short circuits in the furnace row is reduced.

Das vorgeschlagene Verfahren kann in Elektrolysehallen angewendet werden, in denen die öfen nebeneinander anstatt, wie das früher üblich war, hintereinander angeordnet sind.Eine solche Ofenanordnung ist als Nebeneinanderanordnung bekannt. The proposed method can be used in electrolysis halls in which the ovens are next to each other instead of one behind the other, as was common in the past Such a furnace arrangement is known as a side-by-side arrangement.

Eine weitere Voraussetzung ist, daß die Öfen selbsttragendsind, d.h., daß kein Elektrolysegefäß von den benachbarten Öfen gestützt wird. Wie aus der norwegischen Patentanmeldung 78 oo 99 hervorgeht, wurde gefunden, daß das eine Ende von nebeneinander 1 angeordneten Öfen von Stromschienen freigehalten werden kann.Another requirement is that the ovens are self-supporting, i.e. that no electrolysis vessel is supported by the neighboring ovens. Like from the Norwegian Patent application 780099 shows, it was found that one end of the other 1 arranged ovens can be kept free of busbars.

Das ist ein Faktor, der in der praktischen Anwendung die Vorteile der Erfindung erhöht. That is a factor that has advantages in practical application of the invention increased.

Es wurde ferner gefunden, daß bei einer Nebeneinanderanordnung der Ofenbetrieb so durchgeführt werden kann, daß der Bedienungsgang an der Ofenreihe von dichtem Verkehr freigehalten werden kann. Das wird auf einfache Weise durch entsprechende zweckmäßige Einzelheiten der Konstruktion des Gebäudes erreicht. It has also been found that when the Oven operation can be carried out in such a way that the operating aisle on the oven row can be kept free of heavy traffic. That is done in an easy way achieved appropriate functional details of the construction of the building.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ersetzen ganzer Kathoden in Aluminium-Elektrolysezellen in Elektrolysehallen, in denen die Öfen nebeneinander angeordnet sind und in denen die oben beschriebenen Bedingungen gegeben sind, daß nämlich der Boden im Bereich der Ofenenden aus einfachen, auseinandernehmbaren Elementen besteht und daß die Gebäudewand in diesem Teil in ähnlicher Weise aus leicht entfernbaren Elementen besteht. The invention relates to a method for replacing entire cathodes in aluminum electrolysis cells in electrolysis halls in which the ovens are next to each other are arranged and in which the conditions described above are met that namely the floor in the area of the furnace ends made of simple, detachable elements and that the building wall in this part is similarly made of easily removable Elements.

Durch Ausbildung des Gebäudes und Verlegung der Stromschienen in der angegebenen Weise ist es möglich, die Elektrolysegefäße ohne Rücksicht auf die übrigen Öfen aus dem Gebäude zu schaffen, indem man die auseinandernehmbaren Teile des Bodens und der Wand entfernt und so einen Transportweg aus dem Gebäude hinaus schafft. By training the building and laying the power rails in the way indicated, it is possible to use the electrolysis vessels regardless of the Remove remaining stoves from the building by removing the disassemblable parts of the floor and the wall and thus a transport route out of the building creates.

Es ist auch möglich, den Bedienungsgång in der Elektrolysehalle an dem der Transportrichtung zugewandten Ofenende höher anzulegen, wodurch es möglich wird, den Ofen ohne Abbau des Bodens und der Wand zu entfernen.It is also possible to use the service corridor in the electrolysis hall the furnace end facing the transport direction to be placed higher, which makes it possible will allow you to remove the stove without dismantling the floor and wall.

Für die Durchführung dieses Transports ist jedoch ein Spezialwagen notwendig.However, a special wagon is required to carry out this transport necessary.

Der Transportwagen besteht im Prizip aus zwei starken Längsbalken oder der Trägern, die die Längsseiten eines Rechtecks bilden. Der Träger kann die Form eines Kastenprofils mit rechteckigen Öffnungen für in Rahmen angeordnete Räderpaare haben. Diese Rahmen sind ihrerseits im Kastenprofilträger angeordnet. Sie sind nicht am Träger befestigt, jedoch vom Träger und im Träger so gehalten, daß dieser angehoben werden kann, ohne daß sich die Rahmen verschieben.The transport trolley basically consists of two strong longitudinal beams or the beams that form the long sides of a rectangle. The wearer can use the Shape of a box profile with rectangular openings for pairs of wheels arranged in frames to have. These frames are in turn arranged in the box section carrier. you are not attached to the carrier, but held by the carrier and in the carrier so that it is raised without moving the frame.

An jedem Rad ist eine Hebevorrichtung, z.B. eine Winde ange-|ordnet. Mit der Winde kann der Stützträger gegen den Boden des Elektrolysegefäßes angehoben werden und seinerseits diesen so weit anheben, daß er vom Ofenfundament abgehoben wird. Der notwendige Hub kann dabei zwischen 1 - 20 cm betragen.A lifting device, e.g. a winch, is arranged on each wheel. The support beam can be raised against the bottom of the electrolysis vessel with the winch and in turn raise this so far that it is lifted from the furnace foundation will. The necessary stroke can be between 1 and 20 cm.

Die Räderpaare laufen auf Schienen, die unter den Stützträgern und in der gleichen Richtung wie diese verlaufen.The pairs of wheels run on rails that are under the support beams and run in the same direction as this.

Der Wagen wird in bekannter Weise angetrieben, z.B. durch eine Drahtseilwinde.The trolley is propelled in a known manner, for example by a wire rope winch.

Eine derartige Anordnung hat eine Reihe von Vorteilen. Zur Optimierung der elektromagnetischen Bedingungen in einem Ofen ist ein gegebener Abstand zwischen der Oberfläche der Kathodenkohle und den Stromschienen unter dem Ofen erforderlich ( siehe die obenerwähnte norwegische Patentanmeldung aus dem Jahre 1977). Such an arrangement has a number of advantages. To optimize the electromagnetic conditions in a furnace is a given distance between the surface of the cathode carbon and the bus bars under the furnace (See the above mentioned Norwegian patent application from 1977).

Dieser Abstand entspricht der Höhe der Kathodenkohle, zzgl.This distance corresponds to the height of the cathode carbon, plus

der der thermischen Isolierung und des Ofenmantels mit den mechanischen Verstärkungen. In der vorgeschlagenen Konstruktion können die Stützträger des Transportwagens eine maximale Höhe aufweisen, da die Hebevorrichtungen an den Räderpaaren im Träger einen niedrigen Angriffspunkt haben.that of the thermal insulation and the furnace jacket with the mechanical ones Reinforcements. In the proposed construction, the support beams of the trolley have a maximum height, as the lifting devices on the pairs of wheels in the carrier have a low point of attack.

.Wenn die Winde das Elektrolysegefäß anhebt, wirkt der Stützträger wegen der Reibung zweichen den sich berührenden Oberflächen als längsgerichteter Verbindungsbalken. Dieser Verstärkungseffekt durch den Träger ist lediglich während des Transportes notwendig und durch Verwendung von losen, d.h. nicht an einem anderen Teil befestigten Trägern braucht dieses Teil nicht als ein Teil der Ofenkonstruktion ausgebildet zu sein.When the winch lifts the electrolysis vessel, the support beam works Because of the friction, the touching surfaces turn out to be more longitudinal Connecting bars. This reinforcing effect by the wearer is only during of transport necessary and by using loose, i.e. not on another Part attached beams do not need this part as part of the furnace structure to be trained.

IDas Teil, das die parallelen Träger verbindet, kann sehr leicht ausgeführt sein, da dessen Hauptfunktion ist, die Träger in ihrer Position zu halten. Wenn der Transportwagen den Ofen trägt, wird durch Letzteren der Wagen zusammengehalten.The part that connects the parallel beams can be done very easily as its main function is to hold the carriers in place. if the transport carriage carries the furnace, the carriage is held together by the latter.

IDer Stützträger kann jede gewünschte Anzahl von Räderpaaren mit Hebevorrichtungen aufweisen. Die Hebevorrichtungen werden in bekannter Weise synchron betätigt. Auch die Schienenbahn ist in üblicher Weise ausgebildet.The support beam can accommodate any number of pairs of wheels with lifting devices exhibit. The lifting devices are operated synchronously in a known manner. Even the rail track is designed in the usual way.

Die Anordnung ist in den Zeichnungen wiedergegeben. Es zeigt: Fig. 1 die Ansicht eines Elektrolysegefäßes 1 mit Fundamenten 2, Stromschienen 3 (nicht mit der Kathode verbunden) und Transportwagen 4. The arrangement is shown in the drawings. It shows: Fig. 1 the view of an electrolysis vessel 1 with foundations 2, busbars 3 (not connected to the cathode) and trolley 4.

Fig. 2 zeigt ein Räderpaar im Transportwagen; Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf den Gegenstand der Tig. 2, Fig. 4 den gesamten Transportwagen in kleinerem Maßstab. Fig. 2 shows a pair of wheels in the trolley; Fig. 3 shows a plan view on the subject of the tig. 2, Fig. 4 shows the entire trolley on a smaller scale.

In den Zeichnungen des Transportwagens bedeutet 5 die Räder der Räderpaare, 6 die Hebevorrichtungen und 7 den Stützträger, der in Fig. 2 in angehobener Positon dargestellt ist. 8 ist der Rahmen für die Räderpaare und 9 der für diese notwendige Schlitz.In the drawings of the trolley, 5 denotes the wheels of the pairs of wheels, 6 the lifting devices and 7 the support beam, which in FIG. 2 is in the raised position is shown. 8 is the frame for the pairs of wheels and 9 is the one necessary for them Slot.

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Claims

Claims l 1. A method for replacing entire cathode vessels in electrolysis cells for the production of aluminum in rows of furnaces next to each other arranged furnaces, characterized in that the cathode vessels from and into the Electrolysis hall can be moved across the row of ovens and at an approximate working height.

2. Arrangement for performing the method according to claim 1, characterized characterized in that the furnace end pointing in the direction of movement is free of busbar connections is.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the operating passage at the exit end of the ovens is free of all operator operations.

4. Arrangement for performing the method according to claim 1, characterized characterized in that the service corridor of the electrolysis hall and its in the exit direction located outer wall consists of easily detachable elements, around a transport opening to accomplish.

5. Trolley for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the total height of the car in adaptation to the electromagnetic Requirements regarding the distance between the cathode surface and the SbDm rail, as well as the requirements resulting from the construction is selected.

6. Transport trolley according to claim 5, characterized in that between Lifting devices are arranged on the carriers of the car and its wheel trusses.

7. Transport trolley according to claim 5, characterized in that the Pairs of wheels are arranged in frames, which are in the carriers of the trolley through Guides are held without being attached to these.