DE3908087A1 - Verfahren und vorrichtung zur nachregulierung des polabstandes zum ausgleich des anodenabbrandes bei elektrolysezellen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur nachregulierung des polabstandes zum ausgleich des anodenabbrandes bei elektrolysezellenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Nachregulierung des Polabstandes bei Elektrolysezellen, insbe
sondere für die Aluminiumschmelzflußelektrolyse, bestehend aus
beweglichen Anodenbalken, an denen einzelne Anodenblöcke über
Anodenstangen elektrisch leitend befestigt sind.
Aus Winnacker/Küchler, Chemische Technologie, Band 4, 4. Auflage
1986, Seite 273, ist es bekannt, die Anodenbalken entsprechend
dem Verbrauch der Kohlenstoffanode abzusenken. Wird die Tief
stellung der Anodenbalken erreicht, müssen alle Anodenstangen
einzeln an einer Hilfstraverse, die auf die endseitigen Stütz
rahmen der Anodenkonstruktion aufgesetzt wird, befestigt werden.
Nach Lösen der Schlösser für Anodenstangen wird der Anodenbalken
unter schleifendem Kontakt in seine Hochstellung zurückgefahren.
Bei diesem Verfahren weist der Anodenbalken große Positions
unterschiede in der oberen und unteren Stellung auf. Dadurch
wird der Stromweg und der Leistungsverlust groß. Ferner ergeben
sich erhebliche Schwankungen im Magnetfeld und andere verfah
renstechnische Nachteile. Das bei der Beseitigung des Anoden
effektes erforderliche Absenken der Anoden führt zu einem
Anstieg des Badspiegels, wodurch es zum Überfluten der Anoden
kohlen und ggf. sogar zum Auslaufen von Schmelze kommen kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die erwähnten Nach
teile bei dem bekannten Verfahren zur Nachregulierung des Polab
standes und Beseitigung des Anodeneffektes zu vermeiden und eine
genaue Anpassung der Einzelanoden an den jeweiligen Anoden
abbrand zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird dies durch die in den Patentansprüchen
angegebenen Merkmale erreicht. Es hat sich gezeigt, daß durch
alternierendes Umklemmen der Anodenstangen an die gegenläufig-
synchron bewegten Anodenbalken eine kontinuierliche Abwärts
bewegung zum Ausgleich des Anodenabbrandes möglich ist. Mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren ist es auch möglich eine Einzel
regelung der Anodenkohlen durchzuführen, wenn die betreffende
Anodenstange in geeigneter Weise von dem einen auf den anderen
Anodenbalken umgeschaltet wird, der in vertikaler Richtung
gegenläufig-synchron eine Hub- bzw. Senkbewegung ausführt.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann der Anstieg des
Badspiegels bei der Beseitigung des Anodeneffektes vermieden
werden. Dies geschieht durch gleichzeitiges Absenken und Abheben
jeweils eines Teils der Anoden in der Weise, daß das zusätzlich
verdrängte Volumen der Badschmelze durch das Volumen der heraus
gezogenen Anodenkohlen kompensiert wird.
Durch die geringe Hub- bzw. Senkbewegung der Anodembalken wird
es erstmalig möglich, eine weitgehend starre Steigleitung zum
Nachbarofen beim Anschluß Anode/Kathode zu verwenden und auf
eine Hilfstraverse zu verzichten, die bisher zu erheblichem
Arbeitsaufwand bei der Bedienung der einzelnen Elektrolysezellen
führte. Ferner kann die Anodenstange im Vergleich zur bisherigen
Technik sehr viel kürzer gehalten werden, was zu erheblicher
Material- und Gewichtsersparnis führt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei
spieles näher beschrieben. Die Fig. 1 und 2 zeigen eine
schematische Darstellung der Elektrolysezelle im Querschnitt.
Die Anodenbalken 1, 2 sind über die Anodenstangen 3 mit den
Anodenkohlen 4 verbunden. Das ganze wird in einer Tragkon
struktion 5 gehalten, an der auch ein Spindelgetriebe 6 zum
Antrieb der Spindel 7 angeordnet ist. Die Spindel 7 weist in der
oberen und unteren Hälfte je eine gegenläufige Steigung auf.
Im unteren Bereich der Fig. 1 u. 2 ist eine Elektrolysezelle im
Teilquerschnitt dargestellt. Man erkennt die Ofenwanne 8, die
feuerfeste Bodenisolierung 9 und den Kohlenstoffboden (Katho
de) 10. Im seitlichen Bereich ist die Randzustellung (Kohlen
stoff) 11 sowie die kathodische Stahlschiene 12 zu erkennen. Das
flüssige Metall ist mit 13 und das Elektrolysebad mit 14 be
zeichnet.
Man unterscheidet folgende Betriebsweisen:
- 1. Nachregulierung zum Ausgleich des Anodenabbrandes
In Fig. 1 ist die Position des Anodenbalkens 1 kurz vor Erreichen der unteren Endstellung dargestellt. Um eine weitere Absenkung der abgebrannten Anodenkohle 4 zu ermög lichen, muß jetzt eine Umschaltung der Anodenstange 3 von dem unteren Anodenbalken 1 auf den oberen Anodenbalken 2 erfolgen.
Hierzu wird zunächst das Spindelgetriebe 6 stillgesetzt. Dann wird die Anodenstange 3 über das Schloß 15 mit dem oberen Anodenbalken 2 verbunden. Dann wird das Schloß 16 am unteren Anodenbalken 1 gelöst.
Nun erfolgt die Abwärtsbewegung der Anodenkohlen über den oberen Anodenbalken 2 bis dieser seine untere Endstellung erreicht hat (s. Fig. 2). Dann wird das Spindelgetriebe 6 wiederum stillgesetzt und der untere Anodenbalken 1 mit der Anodenstange 3 über das Schloß 17 verbunden. Nach dem Lösen des oberen Anodenbalkens 2 von der Anodenstange 3 mittels Schloß 18 kann die Absenkbewegung der Anodenkohle 4 fort gesetzt werden. - 2. Einzelregulierung der Anodenkohlen
Im folgenden soll eine Vergrößerung des Polabstandes anhand von Fig. 2 näher beschrieben werden, eine Verkleinerung er folgt in entsprechender Weise in umgekehrter Reihenfolge.
Die zu hebende Anodenkohle 4 wird beim Stillstand des Spindelgetriebes 6 am oberen Anodenbalken 2 über Schloß 18 angeklemmt. Während alle übrigen Anodenkohlen am unteren Anodenbalken 1 befestigt bleiben.
Nach Einschalten des Spindelgetriebes 6 vergrößert sich der Polabstand der einzustellenden Anodenkohle, da sich oberer und unterer Anodenbalken 1, 2 gegenläufig bewegen. Sobald die gewünschte Polabstandsänderung erreicht ist, wird der obere Anodenbalken über das Schloß 18 wieder von der Anoden stange 3 getrennt, die dann über Schloß 17 mit dem unteren Anodenbalken 1 verbunden wird.
Da der Anodenabbrand ca. 0,5 bis 2 cm pro Tag beträgt reicht ein
Hub der Anodenbalken von weniger/gleich 5 cm aus um alle denk
baren Hub-Senkbewegungen auszuführen. Die Anodenstangen können
deshalb sehr kurz ausgeführt werden und ebenso kann der Abstand
des Gerüstes von dem Elektrolysebad sehr klein gehalten werden,
was zu einer Verringerung der gesamten Bauhöhe der Elektrolyse
zelle führt.
In den beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Hub-Senk
bewegung der Anodenbalken 1, 2 über eine Spindel 7 mit gegen
läufiger Steigung eingeleitet. Dazu müssen in den Anodenbalken
1, 2 entsprechend ausgebildete Spindelmuttern angeordnet sein.
Es ist aber auch möglich, die Hub-Senkbewegung durch andere
mechanische, pneumatische, hydraulische oder elektromechanische
Antriebsmittel auszuführen. Beispielsweise kann jeder Anoden
balken 1, 2 mit einem getrennten Antrieb über einen Elektromotor
oder einen Hydraulikzylinder angesteuert werden.
Claims (10)
1. Vorrichtung zum Verstellen von Anoden zur Einstellung des
Polabstandes bei Elektrolysezellen, insbesondere für die
Aluminiumschmelzflußelektrolyse, bestehend aus beweglichen
Anodenbalken, an denen einzelne Anodenblöcke über Anoden
stangen elektrisch leitend befestigt sind, dadurch gekenn
zeichnet, daß parallel zu und in einem veränderlichen Ab
stand von den ersten Anodenbalken (1) mindestens ein wei
terer Anodenbalken (2) beweglich angeordnet ist, wobei die
Anodenstangen (3) entweder am ersten oder zweiten Anoden
balken befestigt sind und die Anodenbalken (1, 2) jeweils
mit einem gegenläufigen Antrieb verbunden sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Anodenstangen (3) an den Anodenbalken (1, 2) mechanisch,
hydraulisch oder pneumatisch und elektrisch leitend be
festigt sind und über eine Steuereinheit von dem ersten auf
den zweiten Anodenbalken (1, 2) umschaltbar sind.
3. Verfahren zum Einstellen des Polabstandes, insbesondere zum
Ausgleich des Anodenabbrandes bei Elektrolysezellen, vor
zugsweise für die Aluminiumschmelzflußelektrolyse, wobei die
Anodenstangen (3) nach Erreichen einer Endstellung von dem
Anodenbalken gelöst und vorübergehend in dieser Position
gehalten werden, der Anodenbalken hochgefahren und danach
die Anodenstange (3) erneut an dem Anodenbalken befestigt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenstangen (3) an
in vertikaler Richtung untereinander angeordneten Anoden
balken (1, 2) befestigt sind, die kontinuierliche und gegen
läufige Hub-Senkbewegungen ausführen, und die Anodenstangen
wechselweise entweder an dem einen oder anderen Anodenbalken
(1, 2) angeklemmt werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Anodenstangen (3) in der oberen oder
unteren Stellung der Anodenbalken (1, 2) umgeklemmt werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Anodenstange (3) nachdem einer der
Anodenbalken (1, 2) seine untere Endstellung erreicht hat,
an den anderen Anodenbalken (1, 2) umgeklemmt wird, wenn
dieser seine obere Endstellung erreicht hat.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bewegung der übereinander angeord
neten Anodenbalken (1, 2) gegenläufig-synchron ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Vergrößerung oder Verkleinerung des
Polabstandes einzelner Anodenkohlen (4) die zugehörigen
Anodenstangen (3) auf den gegenläufig bewegten Anodenbalken
umgeklemmt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Beseitigung von Anodeneffekten
gleichzeitig mit der Absenkbewegung eines Teils der Anoden
kohlen der andere Teil der Anodenkohlen angehoben wird,
wobei die anzuhebenden Anodenkohlen mit ihren zugehörigen
Anodenstangen an den zur Absenkbewegung gegenläufigen
Anodenbalken angeschlossen werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß beim Umschalten der Anodenstangen (3)
von dem einen Anodenbalken auf den anderen Anodembalken der
Antrieb für die Hub-Senkbewegung kurzzeitig angehalten wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Hubstrecken der Anodenbalken auf
kleiner/gleich 5 cm begrenzt werden.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: VAW ALUMINIUM AG, 53117 BONN UND 1000 BERLIN, DE |
|
8130 | Withdrawal |