DE4344036A1 - Verfahren und Einrichtung zum Anodenwechsel bei der Aluminium-Schmelzflußelektrolyse unter Wärmerückgewinnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wechsel der an Anodenstangen angeordneten Kohleanoden bei der Aluminium- Schmelzflußelektrolyse unter Wärmerückgewinnung. Ferner ist die Erfindung auf eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gerichtet.

Die bei der Aluminium-Schmelzflußelektrolyse verwendeten, an Anodenstangen angeordneten Kohleanoden (Anodenblöcke) unter­ liegen bekanntlich einem Abbrand, der einen periodischen Aus­ tausch der Kohleanoden erforderlich macht. Die verbrauchten Kohleanoden, die sogenannten Restanoden, die auf ihrer Ober­ seite Anbackungen aus einem Gemisch von Aluminiumoxyd und Ofenschmelze tragen, weisen bei ihrer Entnahme aus dem Schmelz­ bad der Elektrolyseofen außerordentlich hohe Temperaturen auf, die zu starken Emissionen von Schadstoffen, insbesondere Fluorgasen, führen.

Die den Elektrolyseöfen entnommenen heißen Restanoden werden zu einer mehr oder weniger weit entfernt liegenden Aufarbeitungs­ stätte befördert, wo die genannten Anbackungen entfernt, die Restanoden zur Wiedergewinnung des wertvollen Kohlematerials von den Nippeln der Anodenstangen abgestreift und letztere, ggf. nach Wiederaufarbeitung, mit neuen Kohleanoden bestückt werden.

Beim Anodenwechsel wird neben den abgebrannten Restanoden auch ein Aushub an Badmaterial dem Elektrolyseofen entnommen. Die Menge des je Restanode dem Elektrolyseofen entnommenen Badmaterials entspricht mindestens der Menge des Badmaterials, welches sich beim Abbrennprozeß oberhalb der Kohleanode als Anbackung ansammelt. Beim Entnehmen des Ofenaushubs wird zum Teil noch flüssige Schmelze aus dem Bad entnommen. Die dabei auftretenden Emissionen sind beträchtlich.

Die Kohleanoden, die bei der Schmelzflußelektrolyse zum Einsatz kommen, werden bekanntlich aus sogenannten grünen Kunstkohle­ körpern hergestellt, die anschließend in einem Ofen bei hoher Temperatur gebrannt werden müssen. Es ist dabei aus der DE-OS 35 38 151 bekannt, die grünen Kohleanoden unter Ausnutzung der Wärme, die beim nachfolgenden Abkühlen der fertiggebrannten Kohleanoden zurückgewonnen wird, vorzuwärmen und anschließend induktiv fertigzubrennen. Die auf diese Weise hergestellten neuen Kohleanoden werden nach Abkühlung mit den Anodenstangen bestückt und anschließend als Ersatz für die abgebrannten Restanoden dem Elektrolyseofen zugeführt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, mit dem bzw. der beim Anodenwechsel eine für den Arbeitsprozeß vorteilhaft nutzbare Wärmerückgewinnung erreich­ bar ist, wobei zugleich auch Schadenstoffemissionen weitgehend unterdrückt werden können.

Die vorgenannte Aufgabe wird nach dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren dadurch gelöst, daß die an den Anodenstangen angeordne­ ten neuen Kohleanoden unter Ausnutzung der Wärme der dem Schmelzbad entnommenen Restanoden und/oder des dem Elektrolyseofen entnommenen heißen Badmaterials vorgewärmt und dann vorgewärmt dem Schmelzbad zugeführt werden. Vorzugsweise wird das Ver­ fahren so durchgeführt, daß die neuen Kohleanoden zusammen mit den sie tragenden Anodenstangen in die Vorwärmkammer eines Wärmetauschers eingebracht werden, dessen Kammerluft durch die dem Schmelzbad entnommenen heißen Restanoden und/oder des dem Elektro­ lyseofen entnommenen heißen Badmaterials erhitzt ist bzw. wird.

Nach der Erfindung werden die als Ersatz für die abgebrannten Restanoden dem Schmelzbad zugeführten neuen Kohleanoden nach ihrer Verbindung mit den Anodenstangen aufgeheizt bzw. vorge­ wärmt, und zwar unter Ausnutzung des erheblichen Wärmepotentials der dem Schmelzbad entnommenen heißen Restanoden und/oder des zur Auffrischung des Schmelzbades als Ofenaushub entnommenen Badmaterials. Durch die unter Ausnutzung der Restwärme der Restanoden bzw. des Ofenaushubs erfolgte Vorwärmung der Neu­ anoden ergibt sich der Vorteil, daß beim Einbringen der vorge­ wärmten Neuanoden der Arbeitsvorgang im Schmelzofen im Ver­ gleich zum Einbringen der Neuanoden im Kaltzustand erheblich schneller anläuft. Der Temperaturschock beim Einsetzen der Neu­ anoden in den Elektrolyseofen wird deutlich gemildert, dem Schmelzbad wird weniger Wärmeenergie entzogen (Aufheizen der neuen Anode) und es wird zugleich die Stromaufnahme der eingebrachten Neuanoden in deren Aufheizphase be­ schleunigt. Es ist mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne weiteres möglich, die Neuanoden unter Ausnutzung des Wärmepotentials der Restanoden und/oder des Ofenaushubs auf etwa 200°C oder deutlich darüber aufzuheizen. Der Vorwärmprozeß läßt sich in einer geschlossenen Kammer eines Wärmetauschers oder dgl. ohne übermäßigen technischen Aufwand durchführen, wobei sich auch die durch die Emissionen bewirkten Schadstoff-Umweltbelastungen weitgehend unterdrücken lassen.

Im einzelnen läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren mit Vor­ teil so durchführen, daß die dem Schmelzbad zusammen mit ihren Anodenstangen entnommenen Restanoden, vorzugsweise zusammen mit dem Schmelzbad entnommenen Badmaterial, in eine Kühlkammer überführt werden, die zum Wärmetausch mit einer Vorwärmkammer für die Vorwärmung der neuen Kohleanoden in Verbindung steht. Die Kühlkammer und die Vorwärmkammer bilden hierbei einen Wärme­ tauscher. Die an den Anodenstangen angeordneten vorzuwärmenden neuen Kohleanoden werden dabei zweckmäßig im Durchlaufbetrieb durch die Vorwärmkammer hindurchgeführt, während die dem Schmelzbad entnommenen, an ihren Anodenstangen angeordneten heißen Restanoden hierzu in Gegenrichtung im Durchlaufbetrieb durch die Kühlkammer hindurchtransportiert werden. Das erfindungsge­ mäße Verfahren bietet dabei in vorteilhafter Weise die Mög­ lichkeit, auch die Abreinigung der Restanoden von den anhaften­ den Badbestandteilen zumindest als Grobreinigung in den Ver­ fahrensprozeß einzubeziehen, d. h. die Abreinigung in einer ge­ schlossenen Kammer durchzuführen, die von der Kühlkammer bzw. dem Kühltunnel oder einer Vorkammer gebildet wird. Hierbei kann die für die Wärmerückgewinnung ohnehin erforderliche Verweil­ zeit der Restanoden auf der Abkühlseite des Wärmetauschers zu­ mindest zur Grobreinigung der Restanoden genutzt werden.

Um die der Elektrolysezelle entnommenen heißen Restanoden und/oder den weiteren Schmelzbadaushub ohne schädliche Emissionen rasch dem Wärmetauschsystem zuzuführen und auch die vorgewärmten Neuanoden ohne nennenswerte Abkühlung rasch in die Elektrolysezelle einzubringen, empfiehlt es sich, Transportcontainer einzusetzen, die zweckmäßig mittels eines Transportfahrzeuges, wie vor allem eines Gabelstaplers oder dgl., transportiert werden. Solche Transportcontainer, die zweck­ mäßig als Mehrkammer-Container ausgeführt werden, sind bereits mit der älteren, nicht-vorveröffentlichten DE-Patentanmeldung P 42 21 882.9 der Anmelderin vorgeschlagen worden, auf deren Offenbarungsinhalt hier Bezug genommen wird. Für den Einsatz der Transportcontainer bei der Durchführung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens werden diese zweckmäßig so ausgeführt, daß sie neben mindestens einer Aufnahmekammer für eine Restanode min­ destens noch eine weitere Aufnahmekammer für das als Ofenaus­ hub dem Elektrolyseofen entnommene Badmaterial aufweisen. Wie erwähnt, werden die Transportcontainer zweckmäßig auch für den Transport der vorgewärmten Neuanoden vom Wärmetauscher zum Schmelzofen verwendet.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in Wärmetauscher­ systemen unterschiedlicher Ausgestaltungen durchführen. Eine für die Verfahrensdurchführung bevorzugt vorgesehene erfindungs­ gemäße Einrichtung kennzeichnet sich dadurch, daß sie von einem nach außen hin abgeschlossenen Wärmetauscher gebildet wird, der einerseits eine Kühlzone für die Kühlung der dem Schmelzbad mit ihren Anodenstangen entnommenen Restanoden und/oder des dem Schmelzbad entnommenen heißen Badmaterials und anderer­ seits eine Vorwärmzone für die Vorwärmung der dem Schmelzbad zuzuführenden, an den Anodenstangen angeordneten neuen Kohle­ anoden versehen ist. Vorzugsweise weist der Wärmetauscher, zweckmäßig in Parallelanordnung zueinander, einen die Kühlzone bildenden Kühltunnel und einen die Vorwärmzone bildenden Vor­ wärmtunnel auf, wobei die beiden Tunnel zum Wärmeaustausch ihrer Kammerluft untereinander verbunden sind. Der Wärmetauscher mit dem Kühltunnel und dem Vorwärmtunnel wird zweckmäßig so ausge­ führt, daß die mit den neuen Kohleanoden bestückten Anoden­ stangen in Gegenrichtung zur Transportrichtung, mit der die mit den Restanoden bestückten Anodenstangen durch den Kühltunnel hindurchlaufen, den Vorwärmtunnel durchlaufen. Im übrigen em­ pfiehlt es sich, im Wärmetauscher oder in einer Vorkammer des­ selben ein Abreinigungsgerät für die Abtrennung der an den Restanoden anhaftenden Badbestandteile anzuordnen. Der Kühl­ tunnel und der Vorwärmtunnel werden zweckmäßig über eine Schleuse an eine gemeinsame Vorkammer angeschlossen, der die Restanoden und das als Ofenaushub entnommene Badmaterial, vor­ zugsweise im Transportcontainer, zugeführt werden und aus der die vorgewärmten Neuanoden entnommen und vorzugsweise mittels Transportcontainer zum Elektrolyseofen transportiert werden. Der Kühltunnel und der Vorwärmtunnel weisen die erforderlichen Transporteinrichtungen auf. Vorzugsweise erfolgt der Transport mit Hilfe von Transportpaletten und eines Palettenförderers. Die Anlage wird im übrigen zweckmäßig so ausgeführt, daß sie mit ihren verschiedenen Betriebseinrichtungen von geschützter Stelle aus gesteuert werden kann.

Weitere Gestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den einzel­ nen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend im Zusammen­ hang mit dem mit der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 den Verfahrensablauf in Verbindung mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung;

Fig. 2 und 3 im Längs- und Querschnitt eine Ausführungs­ form eines bei der Verfahrensdurchführung verwendbaren Transportcontainers.

Die Fig. 1 zeigt in schematischer Vereinfachung den Arbeits­ ablauf beim Anodenwechsel mit Wärmerückgewinnung sowie beispiel­ haft die zur Verfahrensdurchführung verwendeten Geräte und Be­ triebseinrichtungen des Wärmetauschersystems. Dabei ist in den Bilddarstellungen A, C und D eine erfindungsgemäße Einrichtung in verschiedenen vertikalen Querschnitten durch ihre Vorkammer bzw. in einem vertikalen Längsschnitt durch den Kühltunnel (Bild C) und den Vorwärmtunnel (Bild D) gezeigt, während Bild B die Vorkammer im vertikalen Längsschnitt wiedergibt. Die durch die Pfeile angegebenen Verbindungslinien dienen zur Erläuterung des Verfahrensablaufs.

In Fig. 1 ist mit 1 das Ofenhaus bezeichnet, wo sich die Schmelzbader für die Aluminium-Schmelzflußelektrolyse befinden. Die Einrichtung zur Wärmerückgewinnung und zur Vorwärmung der dem Schmelzbad im Ofenhaus 1 zuzuführenden neuen Kohleanoden weist ein geschlossenes System auf, das einen Wärmetauscher bil­ det. Dieser umfaßt eine nach außen geschlossene bzw. schließ­ bare Vorkammer 2 auf,die in den Bildern A, C und D in verschie­ denen vertikalen Querschnitten und im Bild B im vertikalen Längsschnitt gezeigt ist. An die Vorkammer 2 schließen sich ein Kühltunnel 3 (Bild C) und in Parallelanordnung zu diesem ein Vorwärmtunnel 4 an. Zwischen dem Kühltunnel 3 bzw. dem Vorwärmtunnel 4 und der gemeinsamen Vorkammer 2 befindet sich jeweils eine Schleusen 5 bzw. 6, die mit einer Durchführung für die mit den Restanoden bzw. den Neuanoden bestückten Anodenstangen versehen ist. Der Transport der mit den Rest­ anoden bestückten Anodenstangen 7 von der Vorkammer 2 durch die Schleuse 5 und den Kühltunnel 3 hindurch in Pfeilrichtung X erfolgt mit Hilfe eines Palettenförderers 8. Dabei sind die mit den Restanoden bestückten Anodenstangen 7 in aufrechter Lage auf Paletten 9 gehalten, wobei im gezeigten Ausführungs­ beispiel jede Palette 9 eine Gruppe von zum Beispiel drei Anodenstangen 7 trägt. Die mit den Restanoden bestückten Anodenstangen 7 durch­ laufen somit den Kühltunnel 3, in dem sie ihre vom Schmelzbad herrührende Wärme abgeben. Die gekühlten Restanoden mit den Anodenstangen, die den Kühltunnel 3 verlassen, werden in Pfeil­ richtung X′ der nicht-dargestellten Anodenaufbereitungsanlage zugeführt.

Die von der Anodenaufbereitungsanlage ankommenden, mit den neuen Kohleanoden 10 bestückten Anodenstangen 7 werden, wie im Bild D gezeigt, in Pfeilrichtung Y, also in Gegenrichtung zur Transportrichtung X der heißen Restanoden, durch den Vorwärm­ tunnel 4 und die Schleuse 6 zur Vorkammer 2 hintransportiert, und zwar ebenfalls gruppenweise auf Paletten 11 stehend mittels eines Palettenförderers 12.

In der Vorkammer 2 befindet sich ein sich in deren Längsrichtung erstreckender Siebrost 13 und ein unterhalb des Siebrostes an­ geordneter, in dessen Längsrichtung fördernder Förderer 14, der z. B. aus einem Kettenförderer, einem Plattenband oder dgl. besteht. Außerdem sind in der Vorkammer 2 Manipulatoren 15 angeordnet, die um eine Vertikalachse schwenkbar sind und einen Gelenkarm 16 mit einem Greifer 17 aufweisen. Die Manipulatoren 15 dienen zum Umsetzen der mit den Restanoden und den neuen Kohleanoden bestückten Anodenstangen 7, wie dies weiter unten näher beschrieben wird. Wie Bild B zeigt, sind oberhalb des Rostes 13 eine Zerkleinerungsvorrichtung 18 und ein Abreini­ gungsgerät 19 angeordnet. Letzteres besteht z. B. aus einem Schlaghammer einer Presse oder dgl. Es dient zur Grobreinigung der heißen Restanoden von den an ihrer Oberseite anhaftenden Schmelzbadbestandteilen Diese anhaftenden Badbestandteile sind im Bild A für die hier gezeigte Restanode 21 bei 20 angedeutet. Schließlich ist in der Vorkammer 2 noch ein Palettenförderer 23 angeordnet, der die Förderverbindung zu den Palettenförderern 8 und 12 des Kühl­ tunnels und des Vorwärmtunnels herstellt.

Der Transport der im Ofenhaus 1 dem Schmelzbad mit ihren Anoden­ stangen 7 entnommenen heißen Restanoden 21 zur Vorkammer 2 des Wärmeaustauschsystems sowie der in der Vorwärmzone 4 vorgewärm­ ten neuen Kohleanoden von der Vorkammer 2 zum Schmelzbad im Ofenhaus 1 erfolgt, wie durch die Pfeile 24 und 25 angegeben mit Hilfe eines Transportfahrzeuges 26 in Gestalt eines Gabel­ staplers, Plateauwagens oder dgl., der im Pendelverkehr zwischen dem Ofenhaus 1 und der Wärmetauscheinrichtung bzw. deren Vorkammer 2 arbeitet. Auf der Transportstrecke zwischen Ofenhaus und Vorkammer 2 befinden sich die heißen Restanoden 21 und auch die vorgewärmten Neuanoden 10 in Aufnahmekammern eines Transportcontainers 27. Dabei ist die Arbeitsweise der beschriebenen Einrichtung wie folgt:
Die abgebrannten Anoden, also die heißen Restanoden 21 werden im Ofen­ haus mittels eines nicht-dargestellten Greifers oder dgl. mit ihren Anodenstangen 7 dem Schmelzbad entnommen und in den Transport­ container 27 abgesetzt, der zweckmäßig mehrere verschließbare Aufnahmekammern für mehrere Restanoden aufweist, die an ihrer Oberseite die Badanbackungen 20 tragen. Beim Anodenwechsel wird das im Umgebungsbereich und auch unterhalb der entfernten Rest­ anode befindliche Badmaterial 30 (Fig. 2) als Ofenaushub aus dem Elektro­ lyseofen entnommen, wobei dieser Ofenaushub zum Teil auch noch heiße Schmel­ ze enthält. Der Ofenaushub 30 wird in eine gesonderte, ebenfalls verschließ­ bare Aufnahmekammer des Transportcontainers 27 (Fig. 2) eingebracht. Der beladene Transportcontainer 27 wird dann vom Transportfahrzeug 26 mit dessen Transportgabel aufgenommen und in Pfeilrichtung 24 zur Vorkammer 2 transportiert. Fig. 1 zeigt im Bild A die Übergabeposition des Transportfahrzeuges 26 an der Vorkammer 2, die hier an ihrer Seitenwand eine Ein­ führungsöffnung 28 für die Transportgabel und den darauf ruhenden Transportcontainer 27 aufweist, so daß dieser bei außenbleibendem Transportfahrzeug 26 in die Vorkammer 2 ge­ bracht werden kann. Die Einführungsöffnung 28 ist zweckmäßig mittels eines Verschlußelementes, z. B. eines Schiebetors, Rolltores oder dgl. verschließbar, das zum Einführen des Transportcontainers in die Vorkammer 2 geöffnet wird. Auch kann, wie dargestellt, das Transportfahrzeug 26 eine Schließplatte 29 aufweisen, die in der Übergabeposition die Einführungsöffnung 28 schließt. Der so in die Vorkammer 2 eingebrachte Transportcontainer 27 wird geöffnet, worauf mit Hilfe des Manipulators 15, der mit seinem Greifer 17 an der aufragenden Anodenstange 7 angreift, die Anodenstange mit der heißen Restanode 21 aus der Aufnahmekammer des Transportcontainers 27 herausgenommen und, wie in Bild B gezeigt, flach auf den Rost 13 abgelegt wird, und zwar positi­ oniert gegenüber dem Abreinigungsgerät 19. Der Manipulator 15 hält mit seiner gelenkigen Greiferzange 17 die Anodenstange während des Heißabreinigungsvorgangs. Hierbei wird mit Hilfe des Abreinigungsgerätes 19 das auf der Restanode abgelagerte heiße Badmaterial 20 abgetrennt. Es fällt durch den Rost 13 auf den Förderer 14.

Anschließend wird der in einer gesonderten Aufnahmekammer des Transportcontainers 27 befindliche Ofenaushub ( Badmaterial 30) auf den Rost 13 abgeworfen, wie dies im Bild B bei 30 gezeigt ist. Dieser Ofenaushub 30 wird mit Hilfe des Zerkleinerungs­ gerätes 18 auf dem Rost 13 zerkleinert und gelangt somit eben­ falls auf den Förderer 14. Das Zerkleinerungsgerät 18 kann mit einer angetriebenen Druckplatte versehen sein, die den heißen Ofenaushub 30 durch den Rost 13 drückt. Das gesamte auf den Förderer gelangende heiße Badmaterial wird vom Förderer zur Kühlung in eine Kühlzone befördert, die, wie im Bild B gezeigt, sich an die Stirnwand der Vorkammer 2 anschließt und zweck­ mäßig aus einer rotierenden Kühltrommel 31 besteht. Das sich hier abkühlende Badmaterial 32 wird schließlich aus der Kühl­ zone bzw. der Kühltrommel 31 in Pfeilrichtung Z zur Aufberei­ tung abgeführt.

Die Entleerung des Ofenaushubs 30 aus dem Transportcontainer 27 kann, wie im Bild C angedeutet, durch Kippen des Containers erfolgen, so daß der Ofenaushub auf den Rost 13 fällt. Die Ent­ leerung könnte aber auch in anderer Weise erfolgen, z. B. da­ durch, daß eine die betreffende Aufnahmekammer des Transportcon­ tainers an der Unterseite schließende Bodenklappe geöffnet wird.

Die in der beschriebenen Weise grob abgereinigte Restanode 21 wird anschließend von dem Manipulator 15 aus der im Bild B ge­ zeigten Bearbeitungsposition aufgenommen und, wie im Bild C gezeigt, in eine auf dem Palettenförderer 23 stehende Transport­ palette 9 abgesetzt, die dann nach ihrer Beladung mit Hilfe des Palettenförderers 8 über die Schleuse 5 durch den Kühltunnel 3 hindurchtransportiert wird. Bild c zeigt, daß die Länge des Kühltunnels 3 so bemessen ist, daß er gleichzeitig mehrere beladene Transportpaletten aufnehmen kann. Nach entsprechender Abkühlung der Restanoden werden diese mit ihren Anodenstangen in Pfeilrichtung X′ aus dem Kühltunnel 3 herausgeführt und zur Wiederaufarbeitungsanlage befördert. Es versteht sich, daß auch an der äußeren Stirnwand 33 eine verschließbare Durchführungs­ öffnung für die Anodenstangen bzw. die Transportpaletten 9 vorge­ sehen ist. Gleiches gilt in Bezug auf die Stirnwand 34 des Vorwärmtunnels 4. Auch hier können Schleusen vorgesehen sein.

Die mit den neuen Kohleanoden 10 bestückten Anodenstangen 7 werden auf den Paletten 11 abgestellt, in Pfeilrichtung Y über die Einführungsöffnung an der Stirnwand 34 in den Vorwärm­ tunnel 4 eingeführt und mit Hilfe des Palettenförderers 12 durch die Vorwärmzone und schließlich durch die Schleuse 6 in die Vorkammer 2 transportiert, wobei sie sich auf dem Pa­ lettenförderer 23 befinden. Mit Hilfe eines zweiten Manipula­ tors 15 werden dann die Anodenstangen 7 mit den vorgewärmten Neuanoden 10 aufgenommen und, wie im Bild D gezeigt, in den auf der Transportgabel des Transportfahrzeuges 26 stehenden Transportcontainer 27 gestellt, worauf dessen Aufnahmekammer geschlossen wird. Der Transportcontainer 27 mit den vorgewärm­ ten neuen Kohleanoden 10 wird dann mit Hilfe des Transport­ fahrzeuges 26 in Pfeilrichtung 25 zum Ofenhaus gefahren, worauf die vorgewärmten Neuanoden dem elektrolytischen Schmelzbad als Ersatz für die zuvor entnommenen Restanoden zugeführt wer­ den.

Die Vorwärmung der Neuanoden 10 beim Durchlauf durch den Vor­ wärmtunnel 4 erfolgt mit Hilfe der Wärme, die die heißen Rest­ anoden beim Durchlauf durch den Kühltunnel 3, also bei ihrem Kühlvorgang, abgeben. Der Wärmeübergang zwischen Kühltunnel 3 und Vorwärmtunnel 4 läßt sich in unterschiedlicher Weise be­ werkstelligen. Dieses kann in einfacher Weise dadurch gesche­ hen, daß der Kühltunnel 3 an den Vorwärmtunnel 4 angeschlossen wird, so daß die sich im Kühltunnel bildende heiße Kammerluft in den Vorwärmtunnel 4 gelangt bzw. dessen Kammerluft ent­ sprechend aufheizt. Kühltunnel 3 mit Schleuse 5 und Vorwärm­ tunnel 4 mit Schleuse 6 werden zweckmäßig parallel zueinander angeordnet und für den Wärmeübergang quer miteinander verbunden. Auch kann es zweckmäßig sein, beide Tunnel 3 und 4 mit ihren Schleusen Wand-an-Wand bzw. mit gemeinsamer Trennwand parallel anzuordnen, so daß auch ein Wärmeübergang über die Zwischen­ wand möglich ist. Auch kann so verfahren werden, daß die heiße Kammerluft aus dem Kühltunnel 3 und der Schleuse 5 abgesaugt wird und der Vorwärmtunnel 4 mit Schleuse 6 zwangsweise mit dieser heißen Kammerluft belüftet wird.

Die sich beim Abkühlen des losen Badmaterials 32 in der Kühlzone bzw. der Kühltrommel 31 einstellende Wärme wird zweckmäßig ebenfalls zum Aufheizen der Vorwärmezone bzw. zum Vorwärmen der Neuanoden 10 nutzbar gemacht. Zu diesem Zweck kann auch die Kühltrommel 31 mit ihrem Innenraum des Vorwärme­ tunnels 4 angeschlossen werden. Durch die Rückgewinnung der Wärme aus den dem Schmelzbad entnommenen Restanoden und dem sonstigen Ofenaus­ hub läßt sich energiesparend eine Vorwärmung der dem Schmelzbad zuzuführenden Neuanoden erreichen, und zwar auf Temperaturen, die auch weit oberhalb von 200°C liegen können. Dadurch wird beim Einsetzen der Neuanoden in die Elektrolyse­ zelle bzw. deren Schmelzbad der sonst entstehende Temperatur­ schock erheblich gemildert und es wird vor allem auch die Strom­ aufnahme in der Aufheizphase der Neuanoden beschleunigt; ebenso wird dem Schmelzbad keine unnotige Wärmeenergie entzogen, um die neue Anode 10 auf­ zuheizen. Das beschriebene Verfahren verhindert auch, daß bei der Ent­ nahme der Restanoden und des sonstigen Ofenaushubs aus dem Schmelzbad die unvermeidlichen Fluremissionen in die Außen­ luft gelangen können.

In den Fig. 2 und 3 ist beispielhaft ein einzelner Transport­ container 27 gezeigt, der bei dem beschriebenen Verfahren und der beschriebenen Einrichtung verwendet werden kann. Der Trans­ portcontainer 27 weist hier drei nebeneinander angeordnete Auf­ nahmekammern 35 auf, von denen die beiden äußeren Aufnahme­ kammern 35 jeweils mindestens eine dem Schmelzbad entnommene heiße Restanode 21 aufnehmen, die an ihrer Oberseite die Ab­ lagerung 20 aus dem heißen Badmaterial trägt. Die mittlere Aufnahmekammer 35 kann hierbei zur Aufnahme des vorgenannten Ofenaushubs (heißes Badmaterial) 30 dienen. Die Aufnahmekammern 35 werden jeweils von einem Gehäuse gebildet, das an seiner Oberseite eine die Einführungsöffnung dicht verschließende Abdeckung 36 aufweist. Dabei sind die Aufnahmekammern 35 auf einem gemeinsamen Unterbau 37 zu einer Bau- und Transportein­ heit verbunden. Dieser Unterbau ist nach Art einer Transport­ palette ausgeführt, so daß der Transportcontainer 27 mittels eines Gabelstaplers aufgenommen und transportiert werden kann. Im Bodenbereich der die Restanoden aufnehmenden Aufnahmekammern befindet sich eine nach Art eines Rostes ausgebildete Ablage, auf die die Restanode 21 abgesetzt wird. Bei geschlossenen Auf­ nahmekammern 35 ragen die Anodenstangen 7 nach oben aus den Aufnahmekammern heraus, wobei sie Stangendurchführungen an den betreffenden Abdeckungen 36 dicht durchfassen.

Jeder Aufnahmekammer 35 ist eine Filtervorrichtung 39 (Fig. 3) zugeordnet, die in einer die Aufnahmekammer mit der Außen­ atmosphäre verbindenden Abluftöffnung 40 an der Wandung der betreffenden Aufnahmekammer angeordnet ist, wodurch verhindert wird, daß sich in den Aufnahmekammern aufgrund der hohen Temperaturen ein schädlicher Innendruck aufbaut. Zugleich wird durch die Filtervorrichtungen der Austritt der Fluremissionen in die Außenatmosphäre verhindert.

Die Abdeckungen 36 sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Klappdeckel ausgeführt. Sie weisen jeweils zwei in Schar­ nieren 41 schwenkbar gelagerte Deckelklappen 42 und 43 auf, die in der gezeigten Schließlage nach oben konvergieren, wo­ bei an der einen Deckelklappe 43 oben eine Schließleiste 44 angeordnet ist, die mit einer der Querschnittsform der Anoden­ stange 7 angepaßten, die genannte Stangendurchführung bilden­ den randoffenen Ausnehmung versehen ist und die die andere Deckelklappe 42 an der Oberseite übergreift, wobei zwischen den Schließflächen der beiden Deckelklappen eine nachgiebige Dich­ tung 45 angeordnet ist, so daß die Aufnahmekammer hier nach außen abgedichtet sind. In der Schließlage können die Deckel­ klappen 42 und 33 mittels einer nicht-dargestellten Verriege­ lungsvorrichtung miteinander verriegelt werden. Bei gelöster Verriegelung lassen sie sich zu den entgegengesetzten Seiten hin in den Scharnieren 41 ausschwenken, um die Anodenstangen mit den Restanoden von oben in die Aufnahmekammern 35 einzufüh­ ren bzw. aus den Aufnahmekammern herauszuheben.

Anstelle des gezeigten zweiteiligen Deckelklappenverschlusses kann an jeder Aufnahmekammer 35 für die Abdeckung 36 aber auch eine einteilige Schwenkklappe vorgesehen werden, beispiels­ weise der Art, daß die eine Deckelklappe 42 etwas kürzer aus­ geführt und feststehend angeordnet wird, während die andere Deckelklappe 43 im Scharnier 41 schwenkbar gelagert wird. Selbstverständlich muß hier die Anordnung so getroffen werden, daß im Öffnungszustand die Restanoden unbehindert in die Auf­ nahmekammern eingeführt bzw. aus diesen herausgenommen werden können.

Es versteht sich, daß auch Transportcontainer 27 anderer Bau­ arten verwendbar sind und daß die Anzahl der Aufnahmekammern an jedem Transportcontainer unterschiedlich sein kann. Es empfiehlt sich aber, bei dem beschriebenen Verfahren Transport­ container einzusetzen, die mindestens zwei Aufnahmekammern auf­ weisen, wobei die eine Aufnahmekammer der Aufnahme einer Rest­ anode und die andere Aufnahmekammer der Aufnahme des zusätz­ lichen Ofenaushubs dient.

Auch die Ausgestaltung des Wärmeaustauschsystems läßt sich ab­ weichend von der Anordnung nach Fig. 1 ausführen. Beispiels­ weise kann der Wärmetausch zwischen den heißen Restanoden und dem heißen Badmaterial und den vorzuwärmenden Neuanoden auch dadurch erfolgen, daß mit Hilfe der Restwärme der Restanoden bzw. des Badmaterials eingasförmiges oder flüssigen Heizmedium auf­ geheizt wird, das dann zur Beheizung des Vorwärmtunnels ver­ wendet wird. Bei dem beschriebenen Wärmetauschsystem ist es nicht unbedingt erforderlich, daß sich in der Vorkammer 2 Be­ dienungspersonal befindet. Alle Betriebseinrichtungen können von außen oder von einer wärmeisolierten bzw. gekühlten Steuerkabi­ ne her gesteuert durchgeführt werden.

Um zu vermeiden, daß es zu einer Aufnahme von Eisen durch die Vorwärmung der Neuanoden kommt, was unerwünschte Auswirkungen auf die Aluminiumschmelze haben kann, kann es sich empfehlen, die verschiedenen Betriebseinrichtungen, nämlich den Rost 13, den zugeordneten Förderer 14, die Kühltrommel 31 und/oder die Transportcontainer mit Aluminium auszukleiden.

Claims (21)

1. Verfahren zum Wechsel der an Anodenstangen angeordneten Kohleanoden bei der Aluminium-Schmelzflußelektrolyse unter Wärmerückgewinnung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die an den Anodenstangen ange­ ordneten neuen Kohleanoden (10) unter Ausnutzung der Wärme der dem Schmelzbad entnommenen Restanoden (21) und/oder des dem Schmelzbad entnommenen heißen Badmate­ rials (30) vorgewärmt und dann vorgewärmt dem Schmelzbad zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die neuen Kohleanoden (10) zu­ sammen mit den sie tragenden Anodenstangen (7) in die Vorwärmkammer eines Wärmetauschers eingebracht werden, dessen Kammerluft durch die dem Schmelzbad entnommenen Restanoden (21) und/oder das dem Schmelzbad entnommene Badmaterial (30) erhitzt ist bzw. wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die dem Schmelzbad zu­ sammen mit ihren Anodenstangen (7) entnommenen Restanoden (21), vorzugsweise zusammen mit dem im Schmelzbad ent­ nommenen Badmaterial (30), in eine Kühlkammer gebracht werden, die zur Aufheizung der Kammerluft mit der Vor­ wärmkammer für die Vorwärmung der neuen Kohleanoden (10) verbunden ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die vorzuwärmenden neuen Kohleanoden (10) mitsamt ihren Anodenstangen (7) im Durchlaufbetrieb durch die Vorwärmkammer hindurchge­ führt werden, während die dem Schmelzbad entnommenen Restanoden mitsamt dem Badmaterial hierzu in Gegen­ richtung im Durchlaufbetrieb durch die Kühlkammer hin­ durchtransportiert werden.

5. ) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die im Schmelzbad entnommenen, an den Anodenstangen (7) angeordneten Rest­ anoden (21) innerhalb der Kühlkammer oder einer ihr vor­ geschalteten Vorkammer (2) von den Schmelzbadanbackungen (20) zumindest grob abgereinigt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Schmelzbad entnommenen Restanoden (21) in einen Transportcontainer (27) eingebracht werden, der mittels einer Transportvor­ richtung, z. B. eines Transportfahrzeuges (26), der Kühl­ kammer oder einer Vorkammer zugeführt wird, wo die Rest­ anoden dem Transportcontainer entnommen werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Schmelzbad entnommene heiße Badmaterial in einen Transportcontainer (27) eingebracht wird, der mittels einer Transportvor­ richtung, z. B. eines Transportfahrzeuges (26) dem Wärme­ tauscher bzw. einer Vorkammer zugeführt wird, wobei das Badmaterial dem Transportcontainer zur Weiterbeförderung in bzw. durch eine Kühlzone (31) entleert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß für die Überführung der dem Schmelzbad entnommenen Restanoden (21) und des dem Schmelzbad als Ofenaushub entnommenen Badmaterials Transportcontainer mit mehreren Aufnahmekammern verwendet werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Anoden­ stangen angeordneten vorgewärmten neuen Kohleanoden (10) mittels eines Transportcontainers (27) zu dem Schmelzofen transportiert werden.

10. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, gekenn­ zeichnet durch einen Wärmetauscher für einerseits die Kühlung der dem Schmelzbad mit ihren Anoden­ stangen entnommenen Restanoden (21) und/oder des dem Schmelzbad entnommenen heißen Badmaterials (Ofenaushub 30) und andererseits für die Vorwärmung der dem Schmelzbad zuzuführenden an den Anodenstangen (7) angeordneten neuen Kohleanoden (10).

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wärmetauscher, vorzugsweise in Parallelanordnung zueinander, einen Kühltunnel (3) und einen Vorwärmtunnel (4) aufweist, wobei die beiden Tunnel (3, 4) zum Wärmeaustausch untereinander verbunden sind.

12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Schmelzbad mit ihren Anodenstangen (7) entnommenen Restanoden (21) und die dem Schmelzbad zuzuführenden, an den Anodenstangen (7) angeordneten neuen Kohleanoden (10) in Gegenrichtung zueinander durch den Kühltunnel (3) bzw. den Vorwärm­ tunnel (4) transportierbar sind, vorzugsweise mittels Palettenförderer (8, 12).

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß im Wärme­ tauscher oder in einer Vorkammer (2) desselben ein Ab­ reinigungsgerät (19) für die Abtrennung der Badanbackungen (20) der Restanoden (21) angeordnet ist.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß im Wärme­ tauscher oder einer Vorkammer (2) desselben mindestens ein Manipulator (15) für die mit den Restanoden (21) bzw. den neuen Kohleanoden (10) bestückten Anodenstangen (7) angeordnet ist.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß im Wärme­ tauscher bzw. in einer Vorkammer (2) desselben ein Rost (13) für die Ablage der mit den Restanoden (21) bestückten Anodenstangen in der Abreinigungsposition und/oder für die Zerkleinerung des auf ihn aufgebrachten losen Bad­ materials (30) mittels eines Zerkleinerungsgerätes (18) angeordnet ist.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß unterhalb des Rostes (13) ein Förderer (14) für die Abförderung des Badmaterials zu einer Kühlzone, z. B. einer Kühltrommel (31), angeordnet ist.

17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, daß im Kühl­ tunnel (3) und im Vorwärmtunnel (4) jeweils ein Paletten­ förderer (8, 12) für den Transport der mit den Restanoden (21) bzw. der Neuanoden (10) bestückten Anodenstangen (7) angeordnet ist.

18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß der Kühl­ tunnel (3) und der hierzu parallel verlaufende Vorwärm­ tunnel (4) jeweils über eine Schleuse (5, 6) an die Vor­ kammer (2) angeschlossen sind.

19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, da­ durch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher bzw. seine Vorkammer (2) mit mindestens einer verschließbaren Einführungsöffnung für den Transport der mit den Restanoden (21) oder den Neuanoden (10) be­ stückten Anodenstangen (7) und ggf. dem Ofenaushub die­ nenden Transportcontainern (27) versehen ist.

20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Transportcontainer (27) mehrere verschließbare Aufnahmekammern (35) aufweisen.

21. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 20, da­ durch gekennzeichnet, daß Betriebs­ teile des Wärmetauschers, mit denen die Neuanoden (10) in Berührung kommen, mit einer Aluminiumbeschichtung oder dgl. versehen sind.