DE3431148A1

DE3431148A1 - Verfahren und vorrichtung zum entfernen von badmaterialresten an anodenresten

Info

Publication number: DE3431148A1
Application number: DE19843431148
Authority: DE
Inventors: Bodo Dr. 5064 Rösrath Block
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1984-08-24
Filing date: 1984-08-24
Publication date: 1986-03-06
Also published as: NO853325L; FR2569428A1

Description

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Anlage zum Patentgesuch der

Klöckner-Humboldt-Deutz

Aktiengesellschaft

vom 21. August 1984

Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von Badmaterialresten an Anodenresten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von Anodenresten, die beim Betrieb einer Schmelzflußelektrolyse nach dem Auswechseln gegen neue Anoden anfallen und die noch mit Badmaterialresten bedeckt an den Anodenstangen hängen, wobei die Anodenstange und eine mit Werkzeug versehene Vorrichtung relativ zueinander bewegt und die Badmaterialreste von dem Anodenrest abgetragen werden.

Bei der Gewinnung von Aluminium mittels der Schmelzflußelektrolyse fallen verbrauchte Kohlenstoffanöden an, die Anodenreste. Von den eingesetzten Anoden bleibt ein Rest von etwa 20 bis 30 % übrig. Dieser Rest ist besonders auf seiner Oberseite von einer mehr oder weniger dicken Schicht von Badmaterialresten des Elektrolysebades überzogen. Der Kohlenstoff der Anoaenreste ist ein guter Rohstoff zur Erzeugung neuer Anoaen. Vor seiner Wiederverwendung muß allerdings der nicht verbrannte Kohlenstoff von den Badmaterialresten vollstänaig gesäubert werden. Die Badmaterialreste werden ebenfalls wiederverwertet und in die Elektrolysewanne zurückgegeben.

Zur Reinigung der Anodenreste werden bereits automatisch arbeitende Maschinen eingesetzt.

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Aus der DE-PS 30 32 525 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Reinigung von Anodenresten auf maschinellem Wege bekannt. Ein Anodenrest wird mit seiner Anodenstange auf einer Transportpalette mittels einer Einspannvorrichtung an einem Fahrtisch in definierter Lage fest eingespannt und über einen Sammeltrichter transportiert. Anodenrest und Palette werden mit samt der Einspannvorrichtung um ca. 90° so geschwenkt, daß ein oder mehrere oberhalb und/oder seitlich des oder der geschwenkten Anoaenreste angeordnete spatenförmige Meißel Aluminiumoxid und Ofenschmelze jeweils von dem Anodenrest abreinigen können. Nachteilig ist, daß der vorrichtungsmäßige Aufwand für das Verspannen, Verfahren und Kippen des Anodenrestes sehr groß ist und daß die Abreinigung durch die Meißel nach einem festen Schema geschieht und nicht der inaividuellen Form eines Anodenrestes angepaßt werden kann. Badmaterialreste, die sich in Rissen und Abbruchen angesammelt haben, können mit dieser Vorrichtung nicht entfernt werden, so daß eine Nacharbeit von Hand unvermeidlich ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das Abreinigen der Anodenreste so zu automatisieren, daß ein vollständiges Abtragen der Badmaterialreste möglich wird, ohne ein unkontrolliertes Mitabtragen des Kohlenstoffs der Anodenreste und ohne aufwendige manuelle Nacharbeit.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Abtragen der Badmaterialreste von dem Anodenrest mit Hilfe wenigstens einer optoelektronischen Vorrichtung, insbesondere einer Fernsehkamera, überwacht und in Abhängigkeit von noch anhaftenden Badmaterialresten an dem Anodenrest gesteuert wird. Die Reinigung der Anodenreste erfolgt damit vorteilhaft ohne jeden menschlichen Eingriff. Weil alle Badmaterialreste erkannt und vollautomatisch abgetragen

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werden, wird die manuelle Abreinigung und sonstige Nacharbeit überflüssig.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfanrens wird jeweils ein mit Badmaterialresten bedeckter Anodenrest von der optoelektronischen Vorrichtung durch schrittweises .Drehen der Anodenstange abschnittsweise aufgenommen, das aufgenommene Bild mit in einer elektronischen Vorrichtung gerastert und das Rasterbild mit einer weiteren elektronischen Vorrichtung auf das Vorhandensein von Badmaterialresten überprüft und von dieser elektronischen Vorrichtung werden Steuerbefehle an eine Fördereinrichtung und an eine Drehvorrichtung für die Anodenstange sowie an eine Steuereinrichtung der mit dem Werkzeug versehenen Vorrichtung zur Reinigung des Anodenrestes gegeben. Das Verfahren zur Erkennung der Badmaterialreste und der Steuerung einer Vorrichtung anhand der dabei ermittelten Daten ist mit Hilfe elektronischer Vorrichtungen möglich, die Hell- und Dunkelstellen eines optoelektronisch aufgenommenen Bildes, vorzugsweise das Bild einer Fernsehkamera, unterscheiden können. Das beispielsweise von der Fernsehkamera in Schwarz-Weiß aufgenommene BiIa aer Fläche eines noch mit Badmaterialresten bedeckten Anodenrests zeigt dort Hellstellen, wo noch Badmaterialreste vorhanden sind, Dunkelstellen signalisieren reines Kohlenstoffmaterial des Anodenrestes. Durch die Rasterung wird vorteilhaft ein Koordinatensystem über das aufgenommene Bild gelegt, wobei die Hellstellen als Ansammlung heller Rasterpunkte erscheinen. Jeder helle Rasterpunkt kann aufgrund der bekannten Koordinaten von der mit dem Werkzeug versehenen Vorrichtung erreicht werden und das Werkzeug die Badmaterialreste gezielt abtragen. Der Reinigungsvorgang wird vorteilhaft auf die erforderlichen Stellen beschränkt und nur so lange fortgesetzt, bis daß eine vollständige Abreinigung erfolgt ist.

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Während der Reinigung der Anodenreste wird die Kontur des mit Badmaterialresten bedeckten Anodenrestes mit einem Sensor abgetastet und die mit dem Werkzeug versehene Vorrichtung gesteuert. Der Sensor verhindert vorteilhaft eine unkontrollierte Annäherung des Werkzeugs an den Anodenrest und steuert gleichzeitig durch vorgegebene Werte die Dicke der durch das Werkzeug abzutragenden Schicht.

Im folgenden wird anhand eines in einer Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles die erfindungsgemäße Vorrichtung in ihrer vorteilhaften Ausgestaltung näher erläutert.

An einer an sich bekannten Fördereinrichtung 16, beispielsweise an einem power-and-free-system, wird ein mit Badmaterialresten 6 bedeckter Anodenrest 1 an einer Anodenstange 2 hängend in die Reinigungsstation für die Anodenreste transportiert. Dort übernimmt eine an sich bekannte Drehvorrichtung 17 die Anodenstange 2 mit dem Anodenrest 1.

In der Zeichnung ist der ursprüngliche Umriss der im Schnitt aargestellten Anode gestrichelt angedeutet. Mit einer optoelektronischen Vorrichtung 3 wird von einer Fläche des mit Badmaterialresten 6 bedeckten Anodenrestes elektronisch ein Bild erzeugt. In optoelektronischen Vorrichtungen werden optisch erzeugte Bilaer in elektrische Signale umgewandelt, wie beispielsweise in einer Fernsehkamera. Das Bild der Fläche, das von der Fernsehkamera 3 aufgenommen wird, wird mit einer elektronischen Vorrichtung 4 in ein Raster zerlegt. Dieses Raster bildet ein Koordinatensystem, wobei jeder Rasterpunkt einen Punkt auf der Fläche des mit Badmaterialresten 6 bedeckten Anodenrests 1 darstellt und demzufolge angesteuert werden kann.

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Mit einer weiteren, an der elektronischen Vorrichtung 4 angeschlossenen elektronischen Vorrichtung 5, wird das Rasterbild auf Hell- und Dunkelstellen überprüft. Hellstellen als Ansammlung heller Rasterpunkte signalisieren die zu entfernenden Badmaterialreste 6, Dunkelstellen als dunkle Rasterpunkte abgereinigtes Kohlenstoffmaterial des Anodenrests 1. Vorrichtungen zur Rasterung eines Fernsehbildes und zur Umsetzung der HeIl- und Dunkelwerte in Steuerbefehle sind allgemein bekannt. Ein Beispiel nichtindustrieller Anwendung ist die Umsetzung der von einer Fernsehkamera aufgenommenen Porträtbilder in ein von einem Drucker ausgedrucktes Hell- Dunkelbild aus grafischen Zeichen. Geräte dieser Art werden beispielsweise in Kaufhäusern für Werbezwecke benutzt.

Nach der Erfindung werden die durch die hellen una dunklen Rasterpunkte erzeugten Signale zur Steuerung einer Vorrichtung 7 verwendet, wie sie beispielsweise in der Automobilindustrie als Roboter zum Schweißen Verwendung findet. Diese Vorichtung 7 trägt als Werkzeug 8 zur Abreinigung der Badmaterialreste 6 von dem Anodenrest 1 einen Meißel. Es können stoßende, schabende oder fräsende Werkzeuge, aber auch Wasser- oder Druckluftstrahlen zur Abreinigung eingesetzt werden. Der dargestellte Meißel 8 kann in bekannter Weise als druckluftbetriebener oder elektrisch angetriebener Meißel ausgebildet sein.

Aufgrund der von der elektronischen Vorrichtung 5 festgestellten Badmaterialreste 6 werden Signale an die Steuereinrichtung 13 der Vorrichtung 7, den Roboter, zur Abreinigung der Badmaterialreste gegeben. Der Roboter 7 steuert mit seinem Meißel 8 einen vorgegebenen Rasterpunkt auf dem mit Badmaterialresten 6 bedeckten Anodenrest 1 an. Der Sensor 9 signalisiert, daß der Meißel die Badmaterialreste auf dem Anodenrest erreicht hat. Der

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Meißel trägt die Badreste mit einem vorgegebenen, auf Erfahrung beruhenden Vorschub ab. Mit Druckluft 10 aus einer Düsenvorrichtung 11 werden die abgetragenen Badmaterialreste weggeblasen und die von der Fernsehkamera 3 aufgenommene Bildfläche von Staub freigehalten. Nach dem Abtragen der Badmaterialreste an dem angesteuerten Rasterpunkt fährt der Meißel 8 zurück und es wird der nächstliegende, als weißer Rasterpunkt erkannte Badmaterialrest angesteuert.

Sind alle weißen Rasterpunkte der von der Fernsehkamera 3 aufgenommenen Fläche von dem Meißel 8 angesteuert worden und die Badmaterialreste 6 dort von dem Anodenrest 1 abgetragen, wird das aufgenommene Bild der Fläche von der elektronischen Vorrichtung 5 zur Ermittlung der Hell- und Dunkelstelleh des Rasterbildes und damit der noch anhaftenden Badmaterialreste überprüft. Ist noch eine Hellstelle vorhanden, wird der Meißel an diese Stelle mit dem verbliebenen Badmaterialrest dirigiert und es beginnt ein erneuter Abtragungsvorgang. Dieser Vorgang wird so oft wiederholt, bis die Überprüfung der Flache nur nocn dunkle Rasterpunkte ergibt. Das ist ein Zeichen dafür, daß der Anodenrest 1 auf dieser Fläche vollständig von anhaftenden Badmatericlresten 6 befreit ist. Erst jetzt wird von der elektronischen Vorrichtung 5 ein Signal an die Drehvorrichtung 17 für die Anodenstangen gegeben und die Anodenstange 2 mit dem Anodenrest 1 um einen zuvor festgelegten Winkel gedreht, damit die nächste Fläche gereinigt werden kann. Auch diese Fläche wird, wie oben beschrieben, abgereinigt. Wenn der Anodenrest 1 vollständig abgereinigt ist, also vollkommen schwarz erscheint, erhält die Drehvorrichtung 17 von der elektronischen Vorrichtung zur Ermittlung der Hell- und Dunkelstellen des Rasterbildes ein Signal zur Übergabe der Anodenstange 2 an die Fördereinrichtung 16, die daraufhin ein Signal zum

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Abtransport der Anodenstange mit dem abgereinigten Anodenrest erhält.

Die abgetragenen Badmaterialreste 6 fallen durch einen Schacht 12 auf ein nicht dargestelltes, an sich bekanntes Fördersystem, das sie zu einer Aufbereitungsanlage transportiert. Der anfallende Staub kann durch eine ebenfalls nicht dargestellte und beschriebene Absaugvorrichtung aus der Reinigungsstation für die Anodenreste entfernt werden. Damit aas Objektiv der Fernsehkamera 3 nicht verschmutzt, wird es mit Druckluft aus Düsen 14 vom Staub freigeblasen.

In einer Ausgestaltung der Vorrichtung und des Verfahrens können auch, wie zeichnerisch nicht dargestellt, zwei optoelektronische Vorrichtungen, insbesondere zwei Fernsehkameras, zur Erfassung der Fläche eines Anodenrests von zwei nebeneinanderliegenden Standorten aus eingesetzt werden. In diesem Fall werden zunächst die beiden aufgenommenen Bilder in einer zusätzlichen elektronischen Vorrichtung zur Deckung gebracht, wie sie beispielsweise bei der topographischen Auswertung von Geländeaufnahmen in der Geographie üblich ist. Der besondere Vorteil einer so ausgestalteten Vorrichtung liegt darin, daß der in der Abbildung dargestellte Sensor 9 nicht benötigt wird, da ■alle Daten zur Steuerung der Vorrichtung zur Reinigung der Anodenreste bei der Auswertung des räumlich erscheinenden Bildes anfallen. Die Rasterung des Bildes aer aufgenommenen Fläche, die Überprüfung und Auswertung der Hell- und Dunkelstellen sowie das Abreinigen der Badmaterialreste erfolgt bei dieser Vorrichtung wie bereits beschrieben.

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Eine Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist auch ohne Steuerung der Fördereinrichtung 16 und der Drehvorrichtung 17 durch die elektronische Vorrichtung 5 zur Ermittlung der noch anhaftenden Badmaterialreste 6 denkbar. Dabei könnte beispielsweise die Anodenstange 2 mit dem Anodenrest 1 feststehen und die Vorrichtung 7 zur Reinigung der Anodenreste um diese herumgeführt werden.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Reinigung von Anodenresten, die beim Betrieb einer Schmelzflußelektrolyse nach dem Auswechseln gegen neue Anoden anfallen und die noch mit Badmaterialresten bedeckt an den Anodenstangen hängen, wobei die Anodenstange und eine mit Werkzeug versehene Vorrichtung relativ zueinander bewegt und die Badmaterialreste von dem Anoaenrest abgetragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtragen der Badmaterialreste (6) von dem Anodenrest (1) mit Hilfe wenigstens einer optoelektronischen Vorrichtung (3), insbesondere einer Fernsehkamera, überwacht und in Abhängigkeit von noch anhaftenaen badmaterialresten an aem Anodenrest gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein mit Badmaterialresten (6) Dedeckter Anodenrest (l).von der optoelektronischen Vorrichtung (3) durch schrittweises Drehen der Anoaenstange (2) abschnittsweise aufgenommen, das aufgenommene Bild mit einer elektronischen Vorrichtung (4) gerastert und aas Rasterbild mit einer weiteren elektronischen Vorrichtung (5) auf oas Vorhandensein von Badmaterialresten überprüft wird und von dieser elektronischen Vorrichtung (5) Steuerbefehle an eine Fördereinrichtung (16) und an eine Drehvorrichtung (17) für die Anodenstange (2) sowie an eine Steuereinrichtung (13) der mit dem Werkzeug (8) versehenen Vorrichtung (7) zur Reinigung des Anodenfestes (1) gegeben werden.

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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur des mit Badmaterialresten (6) bedeckten Anodenrestes (1) mit einem Sensor (9) abgetastet und die mit dem Werkzeug (8) versehene Vorrichtung (7) gesteuert wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprüchen 1 dis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine optoelektronische Vorrichtung (3), insbesondere eine Fernsehkamera, mit einer elektronischen Vorrichtung (4) zur Rasterung der von dem mit Badmaterialresten (6) bedeckten Anodenrest (1) aufgenommenen Flächen verbunden ist, wobei die elektronische Vorrichtung (4) mit einer weiteren eleKtronischen Vorrichtung (5) zur Ermittlung der noch anheftenden Badmaterialreste (6) in Verbindung steht, die inrerseits wiederum mit einer Fördereinrichtung (16) und mit einer Drehvorrichtung (17), an der die Anodenstange (2) hängt, verbunden ist, sowie mit einer Steuereinrichtung (13) einer in einem dreidimensionalen Koordinatensystem frei Dewecjiichen, armförmigen Vorrichtung (7), die ein WerKzeug (c), beispielsweise einen Meißel, zur Reinigung der Anodenreste trägt.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (7) zur Reinigung von Anodenresten mit einem Sensor (9) zur Abtastung der Kontur des mit Badmaterialresten (6) bedeckten Anodenrestes (1) ausgestattet ist, oder daß das Werkzeug (8) selbst als Sensor ausgebildet ist.