HU190418B - Method and apparatus for removing electrolysis bath deposits from precalcined anode by chipping - Google Patents

Description

(54) ELJÁRÁS BERENDEZÉS PREKALCINÁLT ANÓDRÓL ELEKTROLITFÜRDŐ LERAKÓDÁSOK ELTÁVOLÍTÁSÁRA SZÉTTÖRDELÉSSEL (57) KIVONAT

A találmány tárgya eljárás Hall-Heroult alumíniumgyártásnál elektrolízis cellákból kiemelt, elhasználódott anódegységekről elektrolitfürdő lerakódásainak széttördeléssel való eltávolítására, ahol az anódegységek széntuskóiba felfüggesztőrúdhoz (8) hegesztett karimákat dolgozunk be.

A találmány tárgya továbbá berendezés az eljárás foganatosítására.

A találmány lényege abban van, hogy az elhasználódott anódegységeket vízszintes tengely körül elbillenthetően kialakított kereten helyezzük el, a keret billentésével a felfüggesztőrudat (8) lényegében vízszintes helyzetbe hozzuk, a karimákra és a széntuskóra tapadt elektrolitfürdő lerakódásait ütést és nyomást kifejtő szerszámmal (24) lépcsőzetesen széttördeljük; és az egyes lépcsők között az elhasználódott anódegységeket a felfüggesztőrúd (8) tengelyével (12) lényegében egybeeső tengely körül szakaszosan elforgatjuk és a gravitáció hatására lehulló fürdőmaradványokat felfogjuk.

A találmány lényege továbbá abban van, hogy legalább egy anódegység anódtartóját (5) magábafoglaló keretből, továbbá a keret vízszintes tengelye körüli elbillentésére-, az anód tartó (5) forgatására-, az elektrolitfürdő lerakódásainak széttördelésére-, valamint az elektrolitfürdő széttördelt lerakódásainak visszanyerésére szolgáló készülékből van kialakítva, ahol az elektrolitfürdő lerakódásait széttördelő szerszáma (24) ütést és nyomást szolgáltató erőforráshoz kapcsolt csákánnyal (25) van kialakítva, amely függőleges tengelye (34) mentén ezzel párhuzamosan elmozduló karral (26) és emelővel (32, 33) van összekapcsolva: továbbá az anódegység anódtartója felfüggesztőrúdhoz (8) kapcsolódó rögzítőszerkezettel van ellátva, amely állórészből (14) és ehhez csavarokkal (16) távközösen kapcsolt kettő azonos forgórészelemből (15a, 15b) készült

190 418, forgórészből (15) van kialakítva úgy, hogy lényegében a felfüggesztőrúd (8) tengelye (12) körül elforgatható, továbbá a forgórészt (15) alkotó kettő azonos forgórészelem (15,15b) lényegében a felfüggesztőrúd keresztmetszetéhez megfelelő kivágással (17) van kialakítva.

A találmány tárgya eljárás Hall-Heroult alumíniumgyártásnál elektrolízis cellákból kiemelt, elhasználódott anódegységekről elektrolitfürdő lerakódásainak széttördeléssel való eltávolítására, ahol az anódegységek széntuskóiba felfüggesztőrúdhoz hegesztett karimákat dolgozunk be.

A találmány tárgya továbbá berendezés HallHeroult alumíniumgyártásnál elektrolízis cellákból kiemelt, elhasználódott anódegységekről elektrolitfürdő lerakódások lépcsőzetes széttördeléssel való eltávolítására.

Ismeretes, hogy a Hall-Heroult alumíniumgyártásnál az elektrolízis cellákból kiemelt használt prekalcinált anódegységekről az elektrolitfürdő lerakódásainak széttördelését különböző többé-kevésbé gépesített eljárásokkal végzik.

A szóbanforgó típusú elektrolízis cellákban minden anódegységet öntött és prekalcinált széntömbből állítanak elő, amelyben üregeket alakítanak ki és ezekbe különlegesen öntött öntöttvassal, más esetekben széntartalmú pasztákkal felfüggesztő és villamoskapcsoló eszközöket dolgoznak be. Ezen eszközök többnyire acélcsapok, számuk általában

2-6 között van, karimákkal kapcsolódnak egymáshoz, amelyek a felfüggesztőrúdhoz vannak hegesztve, továbbá az anódtestben vannak rögzítve.

Ilyen típusú megoldásokat ismertet pl. az

519 475 sz. (US-PS 33 351 546 sz.) francia szabadalom és a 2 350 407 sz. (US-PS 4 119 950 sz.) francia szabadalom, amelyeket az Alumínium Pechiney jelentett be.

Ismeretes, hogy miután az anód elhasználódott a teljes anódegységet lecserélik. Az anódegység négy felújítható és újra felhasználható elemet tartalmaz:

- felfüggesztőrúd-karimaszelvény, amely az új prekalcinált anódegységbe kerül bedolgozásra,

- szénmaradék vagy a „széntuskó”, amely megfelelő kezelés után az anódpaszta egyik összetevője gyanánt kerül felhasználásra,

- az anódkéreg formájában összegyűlt elektrolitfürdő lerakódásai megfelelő kezelés után az elektrolízis cellákba visszavezethetők,

- a felfüggesztő és elektromos kapcsoló eszközök anódegységbe való bedolgozásánál használt záró öntöttvas, amely az anódok lezárására újra felhasználható.

Az elhasználódott anódegységek elektrolitfürdő lerakódásainak eltávolítását többé-kevésbé gépesítve, vagy kézi csákányozással, kaparókkal stb. oldják meg, ahol a művelet folyamán a kezelő személyzet közvetlen és állandó közreműködésével zajlik a munka gyakran nehéz munkakörülmények (hő, zaj, porhatás stb.) mellett.

A fent említett 2 350 407 sz. francia szabadalom olyan megoldást ismertet, amelynél a kéregszerű lerakódást önjáró, félportál kialakítású kiszolgáló járműről ütéssel és nyomással távolítják el oly mó2 dón, hogy a műveletet az elektrolízis cellái·?! végzik az elhasználódott anód eltávolítására.

Ez a megoldás a fluor tartalmú hatóanyagok technológiai használata esetén nem megfelelő, mivel a tördelés alatti cella érintkezésbe kerül a külső levegővel, fluor tartalmú gáz jut a levegőbe, és felborítja a cella hőegyensúlyát.

Ezen kívül a modern nagyteljesítményű elektrolízis cella technológiai jellemzőinél, mint pl. a 180 000 A-as áramerősségű elektrolízis cellák esetén, amelyeket például az Alumínium Pechiney által bejelentett alábbi francia szabadalmak ismertetnek: FR-PS 2 324 761 (US-PS No. 4 049 518), FR-PS No. 2 333 060 ( = US-PS No. 4 072 597), FR-PS No. 2 343 826 ( = US-PS No. 4 090 930), FR-PS 2 425 482 (= US-PS No. 4 169 034), FR-PS No. 2 427 760 ( = US-PS No. 4 200 513), igen kemény és különlegesen vastag kéregszerü elektrolitfürdő lerakódások jönnek létre, amelyeket a széntuskóról egyszerű vibrációs módszerrel, vagy könnyű pneumatikus szerszámokkal nem lehet könnyen eltávolítani.

A találmánnyal célunk a fenti hiányosságok kiküszöbölése, azaz az anódegységre rakódott elektrolitmaradványok eltávolításának tökéletesítése, amely lényegesen jobb .hatásfokkal jellemezhető, mint az ismert megoldások.

A találmánnyal továbbá célunk olyan berendezés tökéletesítése, amely az anódegységek elektrolitfürdő maradványoktól való megtisztítását az eddig ismert megoldásokénál jobb hatásfokkal végzi.

A találmánnyal feladatunk olyan eljárás kimunkálása, amely anódegységekről különösen nehezen eltávolítható elektrolitfürdő lerakódások gépesített eltávolítását valósítja meg.

A találmány alapja az a felismerés, hogy a kitűzött feladat megoldódik, ha az anódegységekről a lerakódásokat az anódegységek célszerű térbeli helyzetbe forgatásával és ütő-, nyomóhatást fokozott mértékben kifejtő, előnyösen hidraulikusan működtetett szerszámot alkalmazunk a széttördeléshez.

A kitűzött feladatot a bevezetőben leírt típusú berendezésnél úgy oldottuk meg a találmány szerint, hogy az elhasználódott anódegységeket vízszintes tengely körül elbillenthetően kialakított kereten helyezzük el, a keret billentésével a felfüggesztőrudat lényegében vízszintes helyzetbe hozzuk, a karimákra és a széntuskóra tapadt elektrolitfürdő lerakódásait ütést és nyomást kifejtő szerszámmal lépcsőzetesen széttördeljük; és az egyes lépcsők között az elhasználódott anódegységeket a felfüggesztőrúd tengelyével lényegében egybeeső tengely körül szakaszosan elforgatjuk és a gravitáció hatására lehulló fürdőmaradványokat felfogjuk.

Célszerű az olyan foganatosítási mód, amelynél az elektrolitfürdő lerakódásait lépcsőnként ütést és nyomást kifejtő szerszám függőleges tengelye menti, ezzel és a keret billenőtengelyével párhuzamos, valamint a keret billenőtengelyére merőleges, függőleges tengelyével párhuzamos komponensekből összetett mozgással törjük szét.

Továbbá a kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy a berendezés legalább egy anódegység anódtartóját magába foglaló keretből,

190 418.

továbbá a keret vízszintes tengelye körüli elbillentésre, az anódtartó forgatására, az elektrolitfürdő lerakódásainak széttördelésére, valamint az elektrolitfürdő széttördelt lerakódásainak visszanyerésére szolgáló készülékből van kialakítva; ahol az elektrolitfürdő lerakódásait széttördelő szerszáma ütést és nyomást szolgáltató erőforráshoz kapcsolt csákánnyal van kialakítva, amely függőleges tengelye mentén és ezzel párhuzamosan elmozduló karral és emelővel van összekapcsolva; továbbá az anódegység anódtartója felfüggesztőrúdhoz kapcsolódó rögzítőszerkezettel van ellátva, amely állórészből és ehhez csavarokkal távközösen kapcsolt kettő azonos forgórészelemből készült forgórészből van kialakítva úgy, hogy lényegében a felfüggesztőrúd tengelye körül elforgatható; továbbá a forgórészt alkotó kettő azonos forgórészelem lényegében a felfüggesztőrúd keresztmetszetéhez megfelelő kivágással van kialakítva.

Célszerű az olyan foganatosítási mód, hogy az állórész tartókarhoz csavarral van összekapcsolva és egymástól rezgéscsillapitóval van elszigetelve.

Előnyös továbbá az olyan foganatosítási mód, hogy a rögzítőeszköz állórésze tartókaron rezgéscsillapító gumiütközővel támaszkodva van elrendezve.

A találmány szerinti eljárást a továbbiakban foganatosítási példa segítségével ismertetjük. A találmány szerinti eljárásnál a Hall-Heroult alumíniumgyártás elektrolízis celláiból kiemelt elhasználódott, prekalcinált anódegységről az elektrolitfürdő lerakódásait távolítjuk el konkrétan a széntuskóról, amelybe a felfüggesztőrúdhoz hegesztett karimák, illetve az elektromos kapcsoló eszközök vannak bedolgozva.

Az elhasználódott anódegységek vízszintes tengely körül elbillenthető kereten vannak elhelyezve. A keret billentésével hozzuk a felfüggesztőrudakat lényegileg vízszintes helyzetbe. A karimákhoz és a széntuskóhoz tapadó elektrolitfürdő lerakódások eltávolítását ütő és nyomóhatást kifejtő szerszámmal végezzük, majd a lehulló elektrolitfürdő lerakódások széttöredezett részeit gyűjtőedénybe fogjuk fel.

A lerakódások széttördelését lépcsőzetesen végezzük, és minden lépcsőben az elhasználódott anódegységet a felfüggesztőrúd tengelyével lényegében egybeeső tengely körül szakaszosan elforgatjuk. A széttördelés minden egyes lépcsőjében az ütő és nyomóhatást kifejtő szerszám függőleges tengelye menti, ezzel és a keret billenőtengelyével párhuzamos, valamint a keret billenőtengelyére merőleges függőleges tengelye menti komponensekből összetett szerszámmozgást hozunk létre.

A találmány szerinti berendezést az alábbiakban rajzon, kiviteli példa segítségével ismertetjük. A rajzon az

1. ábrán látható a teljes berendezés, valamint az anódegység fogadó helyzetben (szaggatott vonal) és széttördelési helyzetben (folytonos vonal), a

2. ábra a berendezés áttekintő metszete, a

3. ábra három, egymás mellett elrendezett anódegység tartó, billentő és forgató eszközeinek felülnézete, a

4. ábra a felfüggesztőrúd rögzítőszerkezetének részletei.

A találmány szerinti berendezés különálló részekből áll, amelyek működésével hozzuk létre a ⁵ találmány szerinti feladat megoldását. A berendezés első része az anódegység billenő anódtartója a kerettel, a másik részegysége a széttördelő készülék, harmadik része az elektrolitfürdő lerakódásainak visszanyerésére szolgáló készülék.

¹ θ Az anódegység billenő anódtartója a kerettel:

Az anódegység billenő anódtartójával fogadjuk az elektrolízis cellából érkező elhasznált anódegységeket a függőleges helyzetben lévő 8 felfüggesztőrúddal, továbbá beállítjuk és központosítjuk az 15 anódegységeket. Az anódegységeket a letördelési helyzetbe billentve, az anódegységeket szakaszos elforgatásnak vetjük alá a 8 felfüggesztőrúd tengelyével lényegében egy vonalba eső tengely körül, eltávolítva, illetve visszanyerve róluk az elektrolit2θ fürdő lerakódásokat.

A billenőtartó lényegében az 1 gerendából van kialakítva, amelyet a 2 tengelye körül 3 csapágyakon forgatunk az ábrán nem jelölt hajtómotorral.

Az 1 gerenda részben tart egy vagy több 5 anód25 tartót (az ábrán három anódegységből álló kivitel látható, ahol 6 vezetékkel vannak ellátva, részben azonos számú szorító és rögzítő elemekből kialakított szerkezetet tart a 8 felfüggesztőrudak biztosítására. A szorító és rögzítő 7 szerkezet, amellyel az 30 anódrudakat a 13 tartókarokba rögzítjük, a 14 állórészből és a 15 forgórészből van kialakítva, amely utóbbi kettő azonos 15a, 15b forgórészelemből készül, amelyeket a 14 állórészhez 16 csavarokkal kapcsolunk össze hézaggal, amely lehetővé teszi 35 a 15 forgórész forgatását a 8 felfüggesztőrúd tengelyével lényegében megegyező 12 tengely körül.

A két azonos 15a és 15b forgórészelemeket 17 kivágással alakítottuk ki, amely megfelel a 8 felfüggesztőrúd keresztmetszetének. A 14 állórészt a 13 40 tartókarhoz 18 csavarral és 19 gumiból vagy más rugalmas anyagból készült rezgéscsillapitóval kapcsoltuk össze. Továbbá a 13 tartókaron támaszkodik a 14 állórész két rezgéscsillapító 20 gumiütközőn keresztül, amelyekkel a széttördelő készülék 45 által keltett vibrációnak a keretre történő átvitelét csökkentjük.

A fent ismertetett szerkezet segítségével minden egyes anódegységet eljuttatunk a széttördelő készülékhez a legkedvezőbb egymás után helyzetekben, 50 „lépcsőkben” az elektrolitfürdő lerakódások gyors és teljes eltávolításának biztosítására.

Az 1 gerendát 2 tengelye körül a 21 emelő segítségével forgatjuk. A 13 tartókar általában 90°-os szögtartományban fordulhat el úgy, hogy az anó55 dókat olyan helyzetbe billenthessük, hogy a 8 felfüggesztörudat vízszintes vagy ezzel kis szöget (20°nál kisebb) bezáró helyzetbe hozzuk.

A kiviteli példa esetében az anódegységet úgy forgatjuk el, hogy a 8 felfüggesztőrudat éppen az θθ ütő és nyomóhatást kifejtő szerszámmal szemben helyezzük el. Az elbillentett, széttördelési helyzetben lévő, széttördelés utáni anódegységről a gravitáció hatására lehulló elektrolifürdő lerakódásokat gyűjtőedényekkel fogjuk fel. Az ábrázolt kivitelnél a felfogó gyűjtőedények 22 rostéllyal vannak elren65

-3-190418, dezve, amelyek nyílásmérete átengedi az anódegységről levált azon legnagyobb méretű töredékeket, amelyek megfelelőek a feldolgozó berendezés számára.

Az említett rostély alatt helyezhető el a garat (az ábrán nincs feltüntetve), amelybe az elektrolitfürdö maradványokat az önmagában ismert visszanyerő készülékhez (mágneses vaskivonó, aprító, osztályozó) szállítószalaggal továbbítjuk. Az alapanyagvisszanyerés eszközei előnyösen kiegészíthetek egy porleválasztóval·, amelyet például az 5 anódtartó és 22 rostély közötti térben működtethetünk. A 23 cső a megfelelő porszűrőkkel ellátott porleválasztóhoz van kapcsolva.

A széttördelő készülék:

A széttördelő készülékkel látjuk el a széttördelési funkciót, azaz az anódegység felső része körül kialakított elektrolitfürdő lerakódásainak széttörését ütéssel és nyomással.

Noha elméletileg lehetséges lenne a széttörési műveleteket pneumatikus szerszámokkal megoldani, a tapasztalat alapján erre a megállapításra jutottunk, hogy a feladat jobb hatásfokkal és teljesebb mértékben oldható meg hidraulikus szabályozású ütő-, nyomó szerszámmal, amely mind nyomó mind ütőhatás kifejtésére képes, továbbá ütési lökethossza és ütési frekvenciája a konkrét munkafeltételnek megfelelően szabályozható. Általában a hidraulikus „betontörő” típusú szerszámok tökéletesen megfelelőek.

A 24 szerszámot, amelyet 25 csákánnyal láttunk el csap körül forgatható 26 karral csuklósán függesztjük fel, és a hidraulikus 32, 33 emelőkkel működtetjük, lehetővé téve a szükséges mozgásokat, miközben a szerszám 34 tengelye lényegében függőleges marad.

Az ábrázolt kiviteli alaknál a 26 karral mozgatjuk az ütő 24 szerszámot vízszintes irányban 0,5 πιes sávban és függőleges irányban mintegy 1,5 m-es sávban.

Továbbá a 26 kar és a 32, 33 emelők képesek az 1 gerendával való párhuzamos együttmozgásra, le-, hetővé téve az 5 anódtartóhoz viszonyított bármely helyzet elérését és ebben történő rögzítését.

A felsorolt három mozgáskomponens kombinációjával a 25 csákánnyal hozzáférhető a tér bármely olyan része, ahol elektrolitfürdő lerakódások keletkezhetnek az anódegységeken.

A 26 kart és a 32,33 emelőt előnyösen a 35 kezelő fülkével egységes szerkezetben alakítjuk ki, a 36 sínek menti elmozdulás lehetőségével, amelyet a berendezés kezelője határoz meg. A 35 kezelő fülke hangszigetelt és levegószűrővel van ellátva, hogy a berendezés kezelője megfelelő munkafeltételek között dolgozhasson.

A kiviteli változaton bemutatott konstrukció természetesen csupán egy a szabadalmi igénypontsorozat oltalmi körén belül megvalósítható számtalan megoldási változat közül.

A találmány előnye különösen abban nyilvánul meg, hogy lehetővé teszi nagy teljesítményű, 180 000 A áramerősséggel működő elektrolízis cellák üzemeltetése nyomán keletkező elektrolitfürdő maradványok eltávolítását, kevesebb mint 5 perces perióduson belül, tökéletesen higiénikus és biztonságos feltételek mellett.

Szabadalmi igénypontok

Claims (5)

1. Eljárás Hall-Heroult alumíniumgyártásnál elektrolízis cellákból kiemelt, elhasználódott anódegységekről elektrolitfürdő lerakódásainak széttördeléssel való eltávolítására, ahol az anódegységek széntuskóiba felfüggesztőrúdhoz hegesztett karimákat dolgozunk be, azzal jellemezve, hogy az elhasználódott anódegységeket vízszintes tengely körül elbillenthetóen kialakított kereten helyezzük el, a keret billentésével a felfüggesztőrudat (8) lényegében vízszintes helyzetbe hozzuk, a karimákra és a széntuskóra tapadt elektrolitfürdő lerakódásait ütést és nyomást kifejtő szerszámmal (24) lépcsőzetesen széttördeljük; és az egyes lépcsők között az elhasználódott anódegységeket a felfüggesztőrúd (8) tengelyével (12) lényegében egybeeső tengely körül szakaszosan elforgatjuk és a gravitáció hatására lehulló fürdőmaradványokat felfogjuk.

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az elektrolitfürdő lerakódásait lépcsőként, ütést és nyomást kifejtő szerszám (24) függőleges tengelye (34) menti, ezzel és a keret billenőtengelyével párhuzamos, valamint a keret billenőtengelyére merőleges, függőleges tengelyével párhuzamos komponensekből összetett mozgással törjük szét.

3. Berendezés az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás foganatosítására, azzal jellemezve, hogy legalább egy anódegység anódtartóját (5) magába foglaló keretből, továbbá a keret vízszintes tengelye körüli elbillentésére, az anódtartó (5) forgatására, az elektrolitfürdő lerakódásainak széttördelésére, valamint az elektrolitfürdő széttördelt lerakódásainak visszanyerésére szolgáló készülékből van kialakítva; ahol az elektrolitfürdö lerakódásait széttördelő szerszáma (24) ütést és nyomást szolgáltató erőforráshoz kapcsolt csákánnyal (25) van kialakítva, amely függőleges tengelye (34) mentén és ezzel párhuzamosan elmozduló karral (26) és emelővel (32, 33) van összekapcsolva, továbbá az anódegység anódtartója felfüggesztőrúdhoz (8) kapcsolódó rögzítőszerkezettel van ellátva, amely állórészből (14) és ehhez csavarokkal (16) távközösen kapcsolt kettő azonos forgórészelemből (15a, 15b) készült forgórészből (15) van kialakítva, úgy, hogy lényegében a felfüggesztőrúd (8) tengelye (12) körül elforgatható; továbbá a forgórészt (15) alkotó kettő azonos forgórészelem (15a, 15b) lényegében a felfüggesztőrúd keresztmetszetéhez megfelelő kivágással (17) van kialakítva.

4. A 3. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az állórész (14) tartókarhoz (13) csavarral (18) van kapcsolva és egymástól rezgéscsillapítóval (19) van elszigetelve.

5. A 3. vagy 4. igénypont szerinti berendezés, azzaljellemezve, hogy a rögzítőeszköz állórésze (14) tartókaron (15) rezgéscsiilapító gumiütközővel (20) támaszkodva van elrendezve.

4 oldal rajz

-4190 418 ..

NSZO₄: C 25 C 7/06 C 25 C 3/12 . ábra

-5190 418;.

NSZO„: C 25 C 7/06