DE3510523A1

DE3510523A1 - Verfahren und vorrichtung zum reinigen von abgebrannten anoden aus einem fuer die herstellung von aluminium verwendeten elektrolyse-schmelzofen

Info

Publication number: DE3510523A1
Application number: DE19853510523
Authority: DE
Inventors: Otto Utåker Alfarnes; Paul Skånevik Hovda; Ragnar Blommenholm Petlund
Original assignee: Almeq Norway A S; Sunnhordland Mek Verksted A S
Current assignee: Almeq Norway A S; Sunnhordland Mek Verksted A S
Priority date: 1984-03-26
Filing date: 1985-03-22
Publication date: 1985-10-03
Also published as: NO155893C; NO155893B; FR2561669A1; FR2561669B1; NO841195L

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie auf eine Vorrichtung zum Reinigen von abgebrannten Anoden aus einem für die Herstellung von Aluminium verwendeten Elektrolyse-Schmelzofen.

In allen Aluminium-Herstellungsbetrieben, in denen für das Elektrolyseverfahren vorgebrannte Anoden verwendet werden, wird die Anodenkohle während des Verfahrens abgebrannt, so daß die Anode ausgewechselt werden muß, was vorzugsweise dann stattfindet, wenn die Kohle vollständig abgebrannt ist und die Arbeitsfläche einen Zustand erreicht hat, in welchem die Anode nicht mehr sachgerecht arbeitet.

Die Anode ist über eine Anzahl von Nippeln mit einer metallenen Anoden-Aufhängevorrichtung verbunden. Bei wiederholter Verwendung der Aufhängevorrichtung und der Nippel muß die abgebrannte Anode einem Verfahren unterw.orfen werden, bei welchem ein erster Schritt darin besteht, den Kohlenstoff-Anodenstumpf und die Nippel zu reinigen, um erstarrte Badkruste davon zu entfernen.

Neue Technologien und die Verwendung einer sogenannten gebrochenen Kaltbadmasse als Isolierung über den Kohlenelementen während des Schmelzvorgangs (der Elektrolyse) führen dazu, daß sich am oberen Teil der Anode eine sehr feste Schicht der Badschmelze ausbildet. Diese Schicht haftet auch an den Nippeln an.
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Die auf dem Anodenstumpf und den Nippeln ausgebildete Schicht oder Kruste muß vor der weiteren Verwendung so vollständig wie möglich von der abgebrannten Anode entfernt werden. Da die Badkruste mit einer derjenigen von ausgehärtetem Beton vergleichbaren Härte und Festigkeit am Anodenstumpf anhaftet, erfordert das Entfernen der Kruste einen sehr hohen Aufwand.

Die dazu zu verwendenden Werkzeuge müssen mechanisch äußerst leistungsfähig und robust sein, so daß sie möglicht lange störungsfrei eingesetzt werden können. Im Falle einer Störung sollten sie mühelos auswechselbar und darüber hinaus für den Betrieb in einer stark abrasive und agressive Stäube enthaltenden Umgebung ausgebildet sein. Darüber hinaus sollte die Reinigung der Anoden jeweils in der kürzest möglichen Zeit mit der größtmöglichen Gründlichkeit erfolgen.

Die in den neuen Technologien verwendeten Anoden weisen eine größere Anzahl von Nippeln auf als frühere Anoden, namentlich sechs Nippel in zwei Reihen zu jeweils drei Nippeln. Dadurch ist die Reinigung zusätzlich erschwert, da die Nippel weniger leicht zugänglich sind und da die Badkruste aufgrund der größeren Kontaktfläche noch fester anhaftet.

Eine Reinigungsvorrichtung der eingangs genannten Art ist in der DE-PS 3 032 525 beschrieben. Die bekannte Vorrichtung hat ein steuerbares Stoßwerkzeug für die Grobentfernung der Badkruste vom Anodenstumpf und den Nippeln nach der Herausnahme der Anode aus dem elektrolytischen Prozess und einer Verdrehung derselben um 90° in eine Reinigungsstellung.

Eine weitere Reinigungsvorrichtung ist in der US-PS 4 119 beschrieben. Diese bekannte Vorrichtung hat Einrichtungen zum Herausheben der Anode aus dem Bad und zum waagerechten Bewegen eines Stoßwerkzeugs für die Entfernung der Badkruste vom Anodenstumpf und von den Nippeln. Das Stoßwerkzeug, z.B. ein pneumatischer Meißel, kann auch in anderen Ebenen als der Ausgangsebene zum Einsatz gebracht werden. Dabei ergibt sich jedoch eine ziemlich zeitraubende und daher teure Reinigungsprozedur selbst bei einem Anodenstumpf der vorstehend beschriebenen Art mit nur vier Nippeln.

Ein Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, bei welchen die Nachteile und Mangel bekannter Anordnungen beseitigt sind.

Die wesentlichen Merkmale des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung sind aus den beigefügten unabhängigen Ansprüchen ersichtlich.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den anschließenden Unteransprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisierte Schrägansicht einer Vorrichtung in einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine schematisierte und vereinfachte Vorderansicht der Reinigungsvorrichtung,

Fig. 3 eine teilweise im Schnitt dargestellte, schematisierte Seitenansicht der Vorrichtung,

Fig. 4 eine vereinfacte und schematisierte Draufsicht auf die Vorrichtung,

Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht eines für die Feinreinigung bestimmten Teils der Vorrichtung und

Fig. 6a, 6b und 6c Darstellungen der bei der Feinreinigung aufeinander folgenden Schritte.

In der Anordnung nach Fig. 1 bis 4 werden abgebrannte Anoden 1 mittels einer Transporteinrichtung 2 mit einer entlang Schienen 20 verfahrbaren Laufkatze 19 der Reinigungsvorrichtung zugeführt. Die Anode 1 ist mit der Laufkatze 19 über ein in Halteeingriff mit der Anode 1 bringbares, glockenförmiges Paßstück 3 und ein Verbindungsglied 21, z.B. eine Kette oder ein Seil, verbunden, welches das

Paßstück 3 mit der Laufkatze 19 verbindet. Eine hydraulische Zubringereinrichtung 4 übernimmt die Anode 1 nach Lösen derselben vom Paßstück 3 und kippt sie um 90° in eine Reinigungsstellung, in welcher der Anodenstumpf auf einer feststehenden, hoch belastbaren Stütze 5 ruht. Hydraulische Einspanneinrichtungen mit hydraulischen Zylindern und Klemmbacken 6 greifen an den Seiten des Anodenstumpfs an, um ihn während der Reinigung in seiner Stellung festzuhalten. Die metallene Anodenstange 22 wird durch eine weitere Stütze 7 in Form einer Wiege abgestützt.

Nach dem Einspannen des Anodenstumpfs in einer vorbestimmten Ausrichtung zur Reinigungsvorrichtung wird eine Grobreinigungseinrichtung in Form zweier Stoßwerkzeuge 8 derart betätigt, daß den Werkzeugen zugehörige Meißel 23 in veränderbaren Winkeln und mit steuerbarer Kraft an noch nicht gereinigten Teilen der Anode angreifen können. Die beiden Stoßwerkzeuge 8 sind vorzugsweise in einem aufrecht stehenden, hoch belastbaren Stahlrahmen 9 aufgehängt.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind alle Bewegungen sowie die Betätigung der Grobreinigungswerkzeuge hydraulisch gesteuert, um den bestmöglichen Wirkungsgrad zu erzielen.

Gemäß der Erfindung gehören zu der Grobreinigungseinrichtung vorzugsweise wenigstens zwei hydraulische Stoßwerkzeuge 8, welche senkrecht abwärts auf die auf der Stütze ruhende und von den Einspanneinrichtungen 6 und der weiteren Stütze 7 festgehaltene Anode 1 gerichtet sind.

Die für die Grobreinigung vorgesehenen Stoßwerkzeuge 8 können somit betätigt werden, um die eingangs erwähnte erstarrte Badkruste wenigstens zum größten Teil durch Schlagwirkung von der Anode und den Nippeln zu entfernen.

Zusätzlich zu den Grobreinigungswerkzeugen 8 hat die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Feinreinigungswerkzeug 10, wel-

ches zwar auf mechanische Weise arbeitet, dabei jedoch vorzugsweise hydraulisch betätigbar und steuerbar ist.

In der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform arbeitet das Feinreinigungswerkzeug 10 in einer waagerechten Richtung, welche vorzugsweise einen Winkel von 90° mit der Arbeitsrichtung der Grobreinigungswerkzeuge . bildet. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich, daß die Grobreinigungs-Stoßwerkzeuge 8 und das Feinreinigungswerkzeug im wesentlichen in der gleichen Ebene arbeiten. In der Zeichnung ist zwar nur ein einziges Feinreinigungswerkzeug 10 dargestellt, es können jedoch auch zwei oder mehr Feinreinigungswerkzeuge vorhanden sein.

Die Wirkungsweise des Feinreinigungswerkzeugs 10 ist nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1, 5 und 6 der Zeichnung anhand der Reinigung einer Anode 1 mit sechs Nippeln 27, 28, 29, 30, 31 und 32 beschrieben.

In der dargestellten Ausführungsform hat das Feinreinigungswerkzeug 10 drei Backenelemente, namentlich ein mittleres Backenelement 11 sowie ein oberes und ein unteres Backenelement 17 bzw. 18. Damit weist das Feinreinigungselement 10 zwei Mäuler 33 und 3^ auf, welche in der Bewegungsrichtung des Werkzeugs 10 um den Betrag d relativ zueinander versetzt sind. Dieses Merkmal ist im Hinblick darauf von Wichtigkeit, als es die Reinigung jeweils eines Nippels abwechselnd in den Reihen 27, 29, 31 und 28, 30, 32 ermöglicht. Das Werkzeug 10 ist mittels eines hydraulischen Zylinders 13 in Längsrichtung hin und her bewegbar, um die Nippel in einem Vorwärts- und einem Rückwärtshub zu reinigen. Gleichzeitig mit der Reinigung der Nippel wird dabei auch die Oberseite des Anodenstumpfs gereinigt. Die Abstände zwischen den Backenelementen 11, 17 und 11, 18 sind so gewählt, daß eine gründliche Reinigung gewährleistet ist.

Zur Aufbringung der.notwendigen Schließkraft sind die

Backenelemente durch eine Federanordnung 12 belastet. Um Die Reinigung der Nippel über eine ausreichende Länge derselben zu gewährleisten, haben die Backenelemente 11, 17 und 18 eine entsprechende Breite w_, wie in Fig. 4 angegeben.

Die Backenelemente 11, 17 und 18 des Feinreinigungswerkzeugs 10 haben jeweils paarweise angeordnete Schrägflächen 11a, 11b; 11c, lld; 17a, 17b; I8a, I8b, wie in Fig. 6a dargestellt.

Die Schräg- oder Reinigungsflächen sind vorzugsweise aus Hartmetall und können mit Riffelungen oder Warzen versehen sein oder eine grobem Schmirgelpapier ähnliche Oberfläche aufweisen, um eine gründliche Reinigung zu erzielen.

Die Reinigungsflächen der Backenelemente 17, 11 und 18 wirken in der Weise zusammen, daß die Reinigung der Nippel bei der Bewegung des Werkzeugs 10 auf die Nippel zu abwechselnd in der oberen und der unteren Reihe der Nippel stattfindet, wie in Fig. 6a bis 6c zu erkennen. In einer Ausführungsform der Erfindung brauchen allein die Flächen 17b, 11b, 11d und I8b mit Riffelungen od. dergl. versehen zu sein, welche beim Rückwärtshub des hydraulischen Zylinders 13 an den Nippeln zur Wirkung kommen. Die dabei von der Anode entfernten Verkrustungen können durch ein Brechsieb 16 hindurch auf ein Förderband 14 fallen. Zur Schaffung einer möglichst staubfreien Umgebung sind (nicht dargestellte) Absaugeinrichtungen vorgesehen.

Die Bedienung der Reinigungsvorrichtung erfolgt von einer geschlossenen, schallisolierten Steuerkabine 15 aus, welche vorzugsweise als getrennte Einheit aufgestellt ist, um der übertragung von Körperschall vorzubeugen.

Hydraulische oder pneumatische Druckerzeuger sind vorzugsweise an einer von der Reinigungsvorrichtung entfernten Stelle installiert, um ihre Verschmutzung möglichst gering zu halten.

Sämtliche Bewegungen der Grobreinigungswerkzeuge sowie

auch des Feinreinigungswerkzeugs können automatisch gesteuert sein, wodurch sich die für die Reinigung notwendige Gesamtzeit auf ein Mindestmaß verringern läßt. 5

Um die notwendige Beweglichkeit der Backenelemente 17, und 18 bei ihrer Bewegung entlang den Nippeln zu gewährleisten, ist das mittlere Element 11 in einem Gelenk 35 schwenkbar gelagert und mit Schwenklagerungen 36 für die beiden äußeren Elemente 17 und 18 versehen.

Um mittels des Feinreinigungswerkzeugs 10 die größtmögliche Reinigungswirkung zu erzielen, sind vorzugsweise die vorderen Reinigungsflächen 17a, 11a, 11c und I8a mit Riffelungen versehen. Dabei können die hinteren Flächen 17b, 11b, lld und I8d mit gleichartigen oder flacheren Riffelungen versehen sein, um auch beim Rückwärtshub eine Reinigungswirkung hervorzubringen.

Die dem Kohleteil der Anode 1 zugewandten Seitenflächen 17c, 11e und i8e des Feinreinigungswerkzeugs 10 sind vorzugsweise mit Einrichtungen zum Abschaben oder -bürsten von nicht durch die Grobreinigungswerkzeuge entfernten Verkrustungen versehen (Fig.. 1).

Angesichts des abzutragenden Materials ist es verständlich, daß es notwendig sein kann, das Feinreinigungswerkzeug 10 mehrfach hin und her zu bewegen, um die gewünschte Reinigungswirkung zu erzielen.

Die gereinigte Anode wird durch die Zubringereinrichtung aus der Reinigungsvorrichtung entnommen und derart angehoben, daß sie mit dem Paßstück 3 in Halteeingriff kommt, so daß die Anode dann für die weitere Bearbeitung etwa mittels eines Gabelstaplers od. dergl. abtransportiert werden kann.

Die beschriebene Reinigungsvorrichtung führt somit eine

Grobreinigung und im Anschluß daran eine Feinreinigung aus, so daß sich insgesamt eine gründlichere Reinigung ergibt als bisher erzielbar. Ferner ist die Reinigung schneller durchführbar als mittels bekannter Vorrichtungen. Im Gegensatz zu bekannten Vorrichtungen bietet die beschriebene Vorrichtung die Möglichkeit, die Anode in einer vorbestimmten Stellung auszurichten, so daß sich der Reinigungsvorgang weitgehend automatisieren läßt.

Gemäß einem weiteren wichtigen Merkmal der Erfindung ist die Anode während der Reinigung fest eingespannt, so daß Beschädigungen der Anodenstange weitgehend vorgebeugt ist.

Bei Anoden mit mehr als drei Nippeln ist es bei Verwendung bekannter Vorrichtungen nicht möglich, den Anodenstumpf und die Nippel innerhalb der vorgegebenen Höchstzeit von vorzugsweise weniger als 3 min pro Anode zu reinigen.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung eignen sich für einen kontinuierlichen Betrieb, bei welchem eine abgebrannte Anode der Reinigungsvorrichtung zugebracht wird, sobal eine voraufgehende Anode fertig gereinigt ist. Bekannte Vorrichtungen und Verfahren eignen sich dagegen nur für eine intermittierende Arbeitsweise und sind deshalb für die Verwendung in Betrieben vorgesehen, in denen nur einzelne Anoden zur Reinigung anfallen.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Reinigen von abgebrannten Anoden aus einem für die Herstellung von Aluminium verwendeten Elek-

30 trolyse-Schmelzofen, bei welcher eine Anode in eine Halterung eingesetzt und zur Grobentfernung einer erstarrten Badkruste davon in den Wirkbereich wenigstens eines Stoßwerkzeugs gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode anschließend einer Feinreinigung un-

35 terworfen wird, bei welcher wenigstens ein Feinreinigungswerkzeug in Querrichtung auf die Anodennippel zu bewegt wird, um die Nippel durch einen Vorwärts- und Rückwärtshub des Feinreinigungswerkzeugs einzeln zu reinigen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigung der Nippel in der Weise durchgeführt wird, daß der Umfang jedes Nippels nacheinander zur einen Hälfte im Uhrzeigersinn und zur anderen Hälfte im Gegenzeigersinn geschabt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Oberfläche der Nippel während des Vorwärts- und Rückwärtshubs durch das wenigstens eine Feinreinigungswerkzeug geschabt/ /gebürstet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Grobreinigung gleichzeitig zwei Stoßwerkzeuge verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenstumpf mit einem Rand auf eine feststehende, hoch belastbare Stütze aufgesetzt wird, welche einen Teil der Halterung darstellt.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Feinreinigungswerkzeug zunächst mit einem ersten Nippel in einer ersten Nippelreihe, anschließend mit einem ersten Nippel einer zweiten Nippelreihe und weiterhin abwechselnd mit Nippeln der ersten und der zweiten Nippelreihe in Kontakt gebracht wird.

7. Vorrichtung für die Feinreinigung von abgebrannten Anoden, insbesondere von Anodennippeln, gekennzeichnet durch eine Anzahl von zusammenwirkenden, jeweils geneigte Reinigungsflächen (11a, 17a, 18a; 11b, 17b, 18b) aufweisenden Profilelementen (11, 17, 18), welche derart angeordnet und ausgebildet sind, daß einander benachbarte Elemente nach Art von Backen an einem Nippel (27 ... 32) angreifen und das eine Element eine Hälfte des Umfangs des Nippels im Uhrzeigersinn und das andere Element die andere Hälfte des Umfangs des Nippels im Gegen-

zeigersinn umstreicht, wobei wenigstens eine der genannten Flächen jedes Elements mit Schabeinrichtungen zum Schaben der Oberfläche des Nippels während eines Vorwärts- und/oder Rückwärtshubs der Elemente versehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für η Nippelreihen (27 ... 31; 28 ... 32) n+1 Elemente (11, 17, 18) vorhanden sind.

9· Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie drei Profilelemente (11, 17, 18) aufweist, namentlich ein erstes und ein drittes Element (17, 18) sowie ein dazwischen angeordnetes zweites Element (11).mit zwei Paaren von Reinigungsflächen (11a, 11b; 11c, lld), von denen das eine Paar einem Paar Reinigungsflächen (17a, 17b) des ersten Elements und das zweite Paar einem Paar Reinigungsflächen (I8a, 18b) des dritten Elements in symmetrischer Anordnung zugewandte ist und von denen das eine Paar relativ zum Anderen um den Betrag

d. in Längsrichtung des zweiten Elements versetzt angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsflächen (11a, b, c, d; 17a, b; 18a, b) mit Warzen, Riffelungen od. dergl. versehen sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der EIemente (11, 17, 18) an wenigstens einem Teil der dem Anodenstumpf (1) zugewandten Oberfläche mit Einrichtungen zum Ausüben einer schabenden oder bürstenden Wirkung während des Vorwärts- und Rückwärtshubs der Elemente versehen ist.