HU190845B - Removable apparatus for precise supplying aluminium oxide into electrolite bath with the aim of producing aluminium - Google Patents

Description

A találmány tárgya eltávolítható berendezés alumíniumoxid pontos betáplálására elektrolit fürdőbe Hall-Héroult-eljárással történő alumínium gyártása céljából.

Az utóbbi évek folyamán fokozatosai, .„utornntizálták az alumíniumgyártó kádak működését, régben azért, hogy az energetikai mérleget és a működés pontosságát javítsák, részben, hogy csökkentsék az emberi beavatkozást és növeljék a kiáramló fluor tartalmú anyagok csapolási hozamát.

Egy lényeges tényező ahhoz, hogy az olvadt kriolitban oldott alumíniumoxid elektrolízise útján alumíniumot gyártó kád üzemének szabályosságát biztosítsuk az, hogy milyen üzemben vezetjük be az alumíniumoxidot az elektrolit fürdőbe.

Mind a mai napig az alumíniumoxid betáplálása úgy történt, hogy az alumíniumoxidot ráhelyezték a megdermedt elektrolit kérgére, amely befedte a kádat és ezt a kérget pikírozók segítségével szakaszosan megtörték, ami az alumíniumoxidot nagy mennyiségben és rosszul ellenőrizhetően vitte be a fürdőbe.

Ilyen eljárásokat ismertet pl. a Pechiney cég

245 598 sz., 1 526 766 sz. és 2 036 896 sz. francia szabadalma.

Jelenleg arra törekszenek, hogy az alumíniumoxid betáplálását szabályozott és pontos módon végezzék, hogy ily módon az elektrolit fürdő alumíniumoxid koncentráltságát állandóan egy előre meghatározott tartományban tartsák annak érdekében, hogy jobb teljesítményt érjenek el.

Ebből a célból az alumíniumoxidot ellenőrzött súlyú, egymást követő adagokban vezetik be egy vagy több állandóan nyitva tartott nyíláson keresztül az elektrolit kérgébe. Ezt a rendszert pontszerű betáplálásnak nevezzük. Ilyen rendszereket ismertet a 2 099 434 sz. francia, 2 264 098 sz. francia, 3 400 062 sz., 3 689 229 sz. USA, 2 465 016 és

483 964 és 2 483 965 sz., továbbá a 2 487 286 sz. francia szabadalmi leírás. Ezek a berendezések általában egy tárolóeszközből és egy elosztóeszközből állnak, amely az alumíniumoxidot egy vagy több ponton a kádakban osztja el és ez az elosztóeszköz gyakran kombinálva van az elektrolit megdermedt kérgét átszúró eszközökkel.

A tárolóeszköz központosítva lehet és az elosztást az egyes kádak felé csúszdákkal, pneumatikus szállítókkal vagy fluidizációval lehet megoldani, vagy helyi tároló lehet kádanként egy vagy több tölcsérrel, amit szakaszosan táplálnak.

Ezeknek a rendszereknek a hiányossága - különösen, ha a tölcsér rövid - hogy a kérget átszűrő eszközök nehezen közelíthetők meg és az alumíniumoxid elosztása és adagolása bonyolult. Mível az alumíniumoxid erősen koptató közeg, ezért ezeket gyakran kell karbantartani és ezt a munkát közvetlenül a kádon kell elvégezni, nagyon nehéz körülmények között, tekintettel a hőre, a fluortartalmú gázok kibocsátására, a felépítmény elektromos potenciáljára és a n.agy mágneses mezőkre, ami a szerszámok vonzását okozza és a műveletek elvégzését megnehezíti.

Ezeknek a problémáknak a kiküszöbölésére azt javasolták, hogy a tölcsért, vagy a tölcsérből és az átszúróból és az adagolóból álló egységet a felépít2 ménnyel összeépített sínen mozgathatóvá vagy elwolíthatóvá kell tenni.

Az eltávolítható adagoló-tölcséres rendszernek azonban számos hátránya van. Nagyon költséges a megvalósítása, mivel nagyméretű darabok cserélhetőségét kell biztosítani, ahol a gyártási tűrések nagyon kicsik. Azonkívül meg kell valósítani - a kádakon kívül - a cseretölcsérek tárolását és a javítás alatt álló tölcsérek elhelyezését, ami megfelelő hordozóeszközt tesz szükségessé és az épületben sok helyet foglal el.

Azonkívül az adagoló tölcsér acélszerkezete nem javítja a kádak felépítményének szilárdságát, sem pedig a gázok elszívó kürtőinek megvalósítását. Az eltávolítható adagoló tölcsérek befogadóképessége nagyon lecsökken (30%-ig) a cseréhez szükséges játék miatt. Az adagolótölcsérek töltési művelete tehát nagyon gyakorivá vált és a működési biztonság csökkent.

Amikor a használaton kívüli adagolótölcsért ki kell cserélni vagy le kell szerelni, hogy az átszúró és adagolóeszközöket meg lehessen közelíteni, le kell üríteni az alumíniumoxidot, majd meg kell tölteni vele a helyére tett adagolótölcsért, hogy ismét üzembe lehessen helyezni. Az alumíniumoxid ilyen átöntései annak káros megszökését okozzák, ami a kád mechanizmusának jó működését és az üzemi viszonyokat hátrányosan befolyásolja. Azonkívül növeli a beavatkozás időtartamát, aminek következtében a kád alumíniumoxiddal történő ellátása akadozik.

Ezen túlmenően az eltávolítható adagolótölcsér és a kád felépítménye közötti kapcsolatnak olyan tömitettnek kell lennie, amilyen tömített csak lehet, hogy a kádból a gázok ne tudjanak megszökni és a csapolás teljesítménye javuljon. Ezt a tömítettséget ilyen hatalmas méretű darabokon nagyon nehéz megvalósítani.

Végül az eltávolítható adagolótölcsér következménye elkerülhetetlenül az, hogy a karbantartó műhelyben alumíniumoxid van jelen, mert a tölcsérek tökéletes kiürítése nem valósítható meg. Ezért tehát különleges óvintézkedéseket kell foganatosítani, hogy a szerszámok, gépek és egyéb alkatrészek szennyeződését az alumíniumoxiddal, amely nagyon koptató hatású, megakadályozzák.

A találmány ezeket a hiányosságokat kívánja kiküszöbölni. A találmány feladata olyan berendezés létesítése alumíniumoxid pontos betáplálására egy kádba, olvadt kriolitban oldott alumíniumoxid elektrolízise útján történő alumínium előállítása céljából, amelynek rögzített, fémből készült tartálya van és ez a kádból kilépő gázokkal szemben tömített kapcsolattal a kád felépítményéhez van erősítve, továbbá amelynek az elektrolit - normál üzemben a kád felületét befedő - megdermedt kérgébe nyílást áttörő eszköze, és a nyílásba meghatározott adagú alumíniumoxidot betápláló eszköze van. Ezt a berendezést az jellemzi, hogy a rögzített tartály az alumíniumoxid kibocsátására egy alsó nyílással van ellátva és tömített, fémből készült burkolata van, amelynek felső része nyitott és legalább a tartály felső részének szintjéig ér és amelynek alsó része két párhuzamos ágra van osztva, az első ág a tartályon kívül végződik és a második ág

190 845 alsó része a kiömlőnyílás tengelyében, annak közvetlen közelében a tartály belsejében végződik.

Előnyösen a szúrófej a burkolat első ágában és az aluminiumoxidot betápláló adagoló a burkolat második ágában van elhelyezve és felső részüknél többek között közös tartóhoz vannak erősítve, amely tömítetten a burkolat felső nyílására támaszkodik. A tartály kiömlőnyílása csővel van meghosszabbítva, amely az elektrolit kérgében lévő nyílás közvetlen közelében, a fölött végződik.

Az aluminiumoxidot betápláló adagoló adagolóedénye térfogatméréses típusú és előre meghatározott térfogatú csőalakú teste van, amely felső és alsó részénél vezérelt elzárószervvel van ellátva. A csőalakú test felső része a burkolat második ágának alsó vége és a tartály kiömlőnyílása közötti térbe, míg a test alsó része a kiömlőnyíláshoz rögzített csőbe torkollik.

A találmányt részletesebben a rajzok alapján ismertetjük, amelyek a találmány szerinti berendezés példakénti kiviteli alakját tüntetik fel.

Az 1. ábra a tartály függőleges hosszmetszete.

A 2. ábra az adagolóedény függőleges hosszmetszete.

A 3. ábra a tartály hosszmetszete, az eltávolítható szúrófejjel és a pontos betáplálást biztosító adagolóval együtt.

Az aluminiumoxidot tároló 1 tartály a kád felépítményét képező vízszintes 2 gerendával van öszszeépítve. A 2 gerendák belső felületei képezik az 1 tartály 3 oldalfalait. A 2 gerendák hordozzák az anódokat és azok magasságszabályozó rendszerét, valamint a villamosvezetékeket.

Az 1 tartály acéllemezből készült burkolatot tartalmaz, amely a tetejétől az aljáig átmegy rajta. A 4 burkolat a tartály középpontjában van elhelyezve, előnyösen a legalacsonyabb pont fölött, de támaszkodhat az egyik falra is.

A 4 burkolat 5 felső része 6 kerethez van kapcsolva, amely egyrészt arra szolgál, hogy azt a kádhoz rögzítse, másrészt a szúrófej, az adagoló és az elosztó kezeléséhez szükséges szabályozó csavarok elhelyezésére szolgál. Azonkívül biztosítja az 5 felső rész és az 1 tartály belseje közötti tömítettséget.

A 7 alsó rész két párhuzamos 8 és 9 ágra van osztva. A 8 ág fogadja be az elektrolit kérgét átszűrő eszközt. A 8 ág egy egyszerű cső, amely az 1 tartályhoz képest tömített és amely a teljesen összeszerelt 10 szúrófej áthaladását lehetővé teszi. A második 9 ág fogadja be a 11 adagolót. A 9 ág közvetlenül az 1 tartály 12 kiömlőnyílása közelében, annak tengelyében végződik. A néhány centiméteres 13 rés szerepe az, hogy ezen keresztül az 1 tartályban lévő alumíniumoxid a 15 adagoló edény 14 beömlőnyílásához jusson. A 15 adagoló edény 16 kiömlőnyílásához 17 cső van hegesztve, amelynek felső vége egy kissé az 1 tartály feneke fölött van. A 17 csőnek az alja a 18 kifolyócsőbe torkollik, amely az aluminiumoxidot a 10 szúrófej által az elektrolit kéregben képezett nyílások felé vezeti.

A 11 adagoló a következő elemeket tartalmazza; a pneumatikusan működtetett 19 csavarorsót, amely 20 rugó közbeiktatásával, egyik végénél fogva, a 6 kerethez van rögzítve. A 20 rugó rugalmas kapcsolatot létesít a 11 adagoló és a keret között és lehetővé teszi, hogy a 11 adagolót az 1 tartály aljára nyomjuk. Tartalmaz továbbá egy 21 csötoldatot, amely a 22, 23 elzárószerveket hordozza és amely légtelenítőként is szolgál, továbbá a 15 adagolóedényt. Ez utóbbi egy csőalakú 26 testből áll, amelyben a 19 csavarorsóval mozgatott 27 szár mozog ide-oda. A 27 száron két kúpos 22, 23 elzárószerv van, amelyek két kúpos 28, 29 felülettel dolgoznak együtt úgy, hogy váltakozva tömített módon ezekre támaszkodnak.

A csőalakú 26 test és a 9 ág több 30 borda útján van egymással koaxiálisán egyesítve, nagy tereket hagyva maguk között, amelyek között az aluminiumoxid a nehézségi erő hatására spontán folyik lefelé, amikor a 23 elzárószerv felső helyzetben van, hogy ily módon megtöltse a csőalakú 26 testet, amelynek befogadóképessége egy adag alumíniumoxidnak felel meg.

A 19 csavarorsó hatására a 27 szár a 23 elzárószervet a 29 felületen felső helyzetbe viszi, míg a 22 elzárószerv elhagyja a 28 felületet és ily módon lehetővé teszi, hogy egy adag alumíniumoxid a 17 csövön és 18 kifolyócsövön át közvetlenül a 36 szúrótüskével az elektrolit kéregbe képzett nyílásba folyjék.

A 15 adagolóedényen 31 gallér van, amely a 11 adagoló ráhelyezését az 1 tartály 12 kiömlőnyilásának belső 32 peremére megkönnyíti és amely ütközőelemet képez és megakadályozza, hogy az alumíniumoxid itt áthaladjon, amikor all adagoló a helyén van.

A 10 szúrófej pneumatikusan működő 33 csavarorsót tartalmaz, amely egyik végénél fogva 34 csavarok segítségével a 6 kerethez van rögzítve, továbbá egy 35 csőtoldatot, amelyen az elektrolit kérgét átszúró 36 szúrótüske, a 38 szigetelőpofa és a 39 kaparófej van. Amikor a 36 szúrótüskét kihúzzuk, ezek az esetleg rátapadt elektrolit héjakat eltávolítják.

A csavarorsókat vezérlő pneumatikus központ a 40 házban van elhelyezve, amely a berendezés tetejénél található. A 10 szúrófejhez és 11 adagolóhoz tartozó elosztócsatlakozások a berendezés belsejében vannak elhelyezve. A villamos és pneumatikus csatlakozások vége a kád oldalán van elhelyezve oly módon, hogy azokat kezelni lehessen anélkül, hogy a kádra fel kelljen menni.

A sűrített levegő távozását a 41 hangtompítón keresztül a 40 házból irányítjuk.

Végül az 1 tartály felső részénél egy lezárható nyílás van, amelyet nem ábrázoltunk, amelyen keresztül azt egy központi tárolótérből vagy pneumatikus vagy fluidizált szállítással, vagy légi csúszdával, vagy a szokásos módon görgős híddal hordozott tartály segítségével szakaszosan alumíniumoxiddal lehet újra feltölteni.

A találmány szerinti berendezés a következőképpen működik: Amikor egy adagoló szúrófej egységet ki akarunk cserélni, akkor a kádon lévő egységet üzemen kívül kell helyezni, a villamos vezérléseket meg kell szakítani és a sűrített levegő betáplálást meg kell szüntetni. Egy speciális állványt helyezünk a kádba, a szóbanforgó egység fölé, és a 6 keretre helyezett 42 gyűrűre egy automatikus kilincsmű rögzítődik. Ez az állvány egy pneumatikus

190 845 nyomógombot is tartalmaz, amely a felépítményen lévő reteszelést oldja.

A kezelőszemély, szemben a betápláló berendezéssel a kádon lévő fedelet kinyitja. Egy toldat segítségével a 18 kifolyócső alá helyez egy tartályt, amely egy rövid csatlakozás segítségével a kifolyócső alatt tartható.

Az adagoló-szúrófej-egységet ekkor el lehet távolítani. Az alumíníumoxid a 12 kiömlőnyíláson keresztül az 1 tartály aljáról a 18 kifolyócsövön át addig folyik a tartályba, amíg az tele nem lesz. Ekkor egy alumíníumoxid dugó képződik, amely a kifolyást természetes módon lezárja. így a tartály tele marad.

A hibás berendezést egy speciális állványra helyezzük, hogy a karbantartó műhelybe vigyük. Egy működőképes berendezést helyezünk az állványra és az üres helyre vezetjük, mindaddig, amíg az adagoló alja nekiütközik az alumíniumoxidnak, amely ekkor a tartály aljánál található a kiömlőnyílásban. Ekkor elvesszük a kifolyócső alá helyezett tartályt. Az alumíníumoxid folyni kezd és ezzel egyidejűleg a 11 adagoló elfoglalja helyét a 12 kiömlőnyílásban az 1 tartály aljánál. Az egész egység súlya ekkor a 20 rugó segítségével rányomja a 11 adagolót a 32 peremre és az alumíníumoxid kifolyása leáll. Ily módon a kádban maximálisan 2-5 kg alumíniumoxidot hagyunk lefolyni. Ezután megszorítjuk a berendezés reteszelését. A pneumatikus és villamos összekötéseket visszaállítjuk, a rendszert ismét üzem behelyezzük. Az elektrolit fürdő megzavarása a csere miatt elhanyagolhatónak mondható.

A találmány szerinti megoldásnak egy további előnye van: lehetőség van arra, hogy pl. az 1 tartály felső részénél egy 43 szűkületet hozzunk létre, amely a vízszintes 2 gerendák belső falaival egy 44 tartót képez és ezt a kádból kibocsátott gázok fő gyűjtő tartályaként lehet felhasználni. Ily módon megtakarítható a fele annak az acéllemez mennyiségnek, amely ilyen gyűjtőtartály létesítéséhez kellene.

Claims (8)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Eltávolítható berendezés alumíniumoxid pontos betáplálására elektrolit fürdőbe, olvadt kriolitban oldott alumíniumoxid elektrolízise útján történő alumínium előállítása céljából, amelynek rögzített, fémből készült tartálya van és ezt a kád felépítményét képező vízszintes fém gerendák hordozzák, továbbá normál üzemben a kád felületét befedő, az elektrolit megdermedt kérgét áttörő eszköze és a nyílásba meghatározott adagú alumíniumoxidot betápláló eszköze van, azzal jellemezve, hogy a rögzített tartály (1) a vízszintes fém gerendákkal (2) egy darabból van kialakítva, a belső felületek legalább részben e szerkezet oldalfalait (3) képezik és a tartály (1) az alumíniumoxid kibocsátására egy alsó kiömlőnyílással (12) van ellátva és belső részében tömített, fémből készült burkolat (4) van, amelynek felső része (5) nyitott és a tartály (1) felső részének szintjéig ér és amelynek alsó része (7) két párhuzamos ágra (8, 9) van osztva és az első ág (8) a tartályon (1) kívül végződik és a második ág (9) alsó része a kiömlőnyílás (12) tengelyében, annak közvetlen közelében a tartály belsejében végződik.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy kérgét áttörő eszköz a szúrófej (10) eltávolíthatóan a burkolat (4) első ágában (8) van elhelyezve és az adagoló (11) ugyancsak eltávolíthatóan a burkolat (4) második ágában (9) van elhelyezve.
3. 3. A 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a szúrófej (10) és az adagoló (11) felső részüknél a fémből készült burkolat (4) felső nyílására tömítetten ráhelyezett kerethez (6) vannak erősítve.
4. 4. A 3. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az adagolónak (11) és a szúrófejnek (10) közös tartókerete van.
5. 5. Az 1—4. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a tartály (1) kiömlőnyílása (12) közvetlenül az elektrolit fürdő kérgében lévő nyílás fölött, annak közelében végződő esővel (17) és kifolyócsővel (18) van meghosszabbítva.
6. 6. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az alumíniumoxidot betápláló adagoló (11) térfogatméréses típusú adagolótartályt (15) tartalmaz, amelynek meghatározott térfogatú, csőalakú teste (26) van, és ennek alsó és felső részénél vezérelt elzárószervek (22, 23) vannak elhelyezve és a csőalakú test (26) felső része a burkolat (4) második ágának (9) alsó vége és a tartály (1) kiömlőnyílása (12) közötti térbe, míg a csőalakú test (26) alsó része a kiömlőnyíláshoz (12) erősített csőbe (17) torkollik.
7. 7. A 6. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a csőalakú testen (26) külső gallér (31) van, amely rugalmas elem, előnyösen rugó (20) révén a tartály (1) kiömlönyílásának (12) belső peremére (32) támaszkodik.
8. 8. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzaljellemezve, hogy a tartály (1) felső részén szűkület (43) van, amely a vízszintes gerendák (2) oldalfalaival (3) az elektrolit fürdőből kilépő gázok tömített gyűjtőtartályát (44) képezi.