NO129964B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for mekanisert fjernelse av slam fra elektrolyseceller, samt innretning for gjennomføring av fremgangsmåten.

Denne oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for mekanisert fjernelse av slam fra elektrolyseceller, som er særlig egnet for slamming av elektrolyseceller anvendt ved smelteelektrolytisk fremstilling av magnesiummetall. Spesielt ved smelteelektrolytisk fremstilling av magnesium har slamdannelsen representert et alvorlig problem. Hvis det ikke sørges for at det dannede slam fjernes, vil slammet kunne skape vanske-ligheter for gjennomføring av en effektiv elektrolyseprosess. Det slam som dannes består i alt vesentlig av magnesiumoksyd i forskjellige partikkelstørrelser, og i tillegg en del andre forurensninger i form av Si02~, Fe^- og Al203~partikler m.v., såvel spm fremmedlegemer dannet ved korrosjon og nedbryting av materialet i cellevegger, elektroder m.m.

Det er i den senere tid forsøkt utviklet flere forskjellige apparattyper og metoder som skal muliggjøre mekanisert slamming av magnesiumelektrolyseceller under rådende drifts-forhold. En av de mest kjente innretninger er bygget opp ved hjelp av en såkalt vakuumdigel, og er beskrevet i USSR-patent nr. 13 8,751. Innretningen består av en metall-beholder med nedre konisk bunnparti. Et sugerør er forbundet med metallbeholderen, og dette rør er igjen forsynt med et horisontalt sugemunnstykke som er bevegelig i horisontalplanet og kan vippes opp ved hjelp av et vektarm-system. Under drift blir vakuumdigelen tilsluttet en vakuumkilde, og det suges opp en blanding av slam og smelte som samles opp i beholderen, mens sugestussen hele tiden beveges frem og tilbake i en sirkelbue ved badets bunn.

Når oppsamlingsbeholderen er full, kjøres blanding av smelte og slam bort for videre setling, eller blandingen avkjøles, hvoretter den oppmales og benyttes som gjødsel.

Denne innretning er benyttet med tilsynelatende godt resultat for slamming av elektrolyseceller som mates med karnalitt. I dette tilfelle er det nødvendig å ta ut store mengder elektrolytt fra cellen for å opprettholde det ønskede forhold mellom komponentene. Samtidig fjernes slammet. Operasjonen foretas hyppig, og den slammengde som dannes i mellomperiodene, er liten. Oppsugingen går derfor forholdsvis lett. Når . det benyttes andre typer utgangsmateriale, eksempelvis magnesiumklorid fremstilt ved sjaktovnklorering av MgO eller inndampning av magnesiumklorid og inneholdende vel 90 vekt-prosent magnesiumklorid, er behovet for å fjerne overskudds-elektrolytt vesentlig mindre. Når cellene er i drift gjennom lengre tid uten slamming, vil det derfor dannes et meget fast og kompakt slamsjikt ved bunnen som i praksis ikke uten videre lar seg suge opp ved hjelp av den kjente vakuumdigel. Enten suges, opp i det vesentlige bare smelte inneholdende små slammengder, eller det faste, tette slam med relativt stor partikkelstørrelse tetter igjen sugestussen og umuliggjør en effektiv slamming. Den kjente innretning for mekanisert slamming er således ikke egnet for alle råstofftyper.

Det er videre kjent en rekke andre innretninger beregnet for mekanisert slamming, som teoretisk skulle kunne ta hånd om også fast, kompakt slam med relativt stor kornstørrelse. Således har man vært inne på å benytte en sentrifugalpumpe, en innretning i form av en roterende snekkeskrue, og videre en skovlanordning som løfter eller heiser slammet ut av cellen. Disse innretninger blir imidlertid kompliserte i mekanisk henseende og har bevegelige deler og sammensatte komponenter som ikke står mot de høye driftstemperaturer og de meget korrosive betingelser i cellen forøvrig. Slike innretninger har derfor hittil ikke vist seg brukbare i praksis.

Man har på grunn av disse forhold i vesentlig utstrekning fremdeles vært nødt til å foreta manuell slamming av elektrolyseceller med de ulemper og kostnader som er forbundet med dette. Manuell slamming er tungt og arbeidskrevende. Hvis denne operasjonen mekaniseres, vil arbeidet bli lettere, og operatøren vil heller ikke være så utsatt for varme. Dessuten vil bemanningen kunne reduseres vesentlig, slik

at man også oppnår en kostnadsreduksjon. Ved manuell slamming vil av praktiske grunner en del rent metall tapes i slammet, og undersøkelser som er utført, indikerer at dette tapet kan reduseres vesentlig ved en mekanisering av 8lamme-prosessen.

Selv om oppfinnelsen er beskrevet i forbindelse med fjernelse av slam fra elektrolyseceller for fremstilling av magnesium, er den ikke begrenset til anvendelse bare i forbindelse med slike celler. Apparatet utgjør en selv-stendig konstruktiv enhet, og fremgangsmåten så vel som apparatet vil også kunne benyttes for mekanisert fjernelse av slam ved smelteelektrolytisk fremstilling av metaller hvor man står overfor tilsvarende slamdannelser, f.eks.

ved elektrolytisk fremstilling av aluminium på basis av aluminiumklorid.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse er tilveiebrakt en metode for mekanisert slamming som muliggjør slamming av bad hvor slammet eksisterer i form av tette, hårde avsetninger.

Videre tilveiebringer oppfinnelsen en metode hvor den mekaniserte slamming kan foretas uten vesentlig forbruk av elektrolytt, hvilket muliggjør en mer økonomisk håndtering enn ved de tidligere kjente metoder. Alle disse fordeler oppnås ved bibehold av de fordeler 6om forøvrig følger med en mekanisering av slammeprosessen.

Oppfinnelsen vedrører således en fremgangsmåte for mekanisert fjemel8e av slam fra elektrolyseceller, spesielt celler for smelteelektrolyse av magnesium, hvor en blanding av smelte og slam ved hjelp av et i elektrolysebadet neddykket sugerør suges opp til en oppsamlingsbeholder som står under redusert trykk, og fremgangsmåten er spesielt kjennetegnet ved at blandingen av slam og smelte ved hjelp av sugerøret innføres i oppsamlingsbeholderen på en slik måte at slammet ved settling blir adskilt fra smeiten, og at smeiten, etter at vakuumet er opphevet,- føres tilbake til elektrolysebadet gjennom sugerøret, mens slammet kontinuerlig utskilles og fritt synker ned mot beholderens bunnparti.

I denne forbindelse skal påpekes at tilbakeføring av smeiten gjennom samme rør som oppsugingen foregår i, utgjør et meget vesentlig trekk ved fremgangsmåten. Tilbakeføringen av smelte gjennom sugerøret medvirker til å rense både røret og spesielt selve sugemunnstykket for eventuelle partikler og avsetninger som kan forårsake tetning av systemet. Samtidig har smeltestrømmen ned i badet mot slamoverflaten en viss mekanisk omrøringseffekt som sørger for å holde noe slam suspendert i smeiten for oppsuging gjennom sugemunnstykket når sugesekvensen starter opp. På denne måten vil etter hvert det meste av det avsatte slam bringes i suspensjon og suges opp. Det er overraskende at det er mulig å oppnå en tilfredsstillende adskillelse av smelte og slampartikler bare gjennom et kortvarig opphold i oppsamlingsbeholderen. Enda mer overraskende er det at den langsomme tilbakestrømning gjennom sugerøret, etter at vakuumet er opphevet, er tilstrekkelig til å rense opp sugerøret og sugemunnstykket samt å medvirke til å bringe det kompakte slamskikt i suspensjon.

Oppfinnelsen vedrører videre et apparat egnet for gjennom-føring av fremgangsmåten. Apparatet består av en oppsamlingsbeholder som kan settes under vakuum, hvilken beholder er forbundet med et sugerør med et i enden anordnet sugemunnstykke, og apparatet er spesielt kjennetegnet ved at suge-røret er forbundet med beholderen i avstand fra såvel ^beholderens bunn som topp, hvorved beholderen deles i to hovedpartier, et nedre parti for oppsamling av slam og et Øvre parti for oppsamling av ren smelte.

Andre fordeler og kjennetegn ved oppfinnelsen vil fremgå

av den etterfølgende beskrivelse med tilhørende tegninger, som viser en foretrukket utførelsesform av et apparat for gjennomføring av fremgangsmåten. Figur 1 viser et oppriss av innretningen hvor halve beholderen er vist i snitt. Figur 2 viser et grunnriss hvor beholderen er vist i et snitt rett over inntaket for sugerøret.

Sugebeholderen (1) er sylindrisk og har et konisk bunnparti.

Beholderen er med ledningen (3) og treveisventilen (4)

koblet til et vakuumnett.

I bunnen av beholderen er det en ventil (5) som ved hjelp

av en stang (6), ført gjennom en pakkboks (7) er forbundet til en vektstang (8) for betjening av ventilen.

På toppen av beholderen er en inspeksjonsluke (14) hvori

det er anbrakt et varmefast glass.

Under beholderen er anbrakt en slampøs (15).

Sugerøret (9- 10) er koblet til et inntaksrør (2), som er ført gjennom beholderens sidevegg. Røret (2) fører smelte-strømmen tangensielt inn i beholderen. Rørmunningen står

i en viss avstand fra toppen av beholderen og fra beholderens sidekant.

Sugerøret består av et enkelt rør (9) og et dobbeltvegget

rør (10). Rørene er bundet sammen med vribare koblinger (11) og (12). Håndtaket (17) benyttes til å bevege sugemunnstykket (16) langs bunnen av elektrolysebadet (18). Suge-røret er opplagret i et lager (13).

Beholderen med tilhørende utstyr kan transporteres på en

vogn fra celle til celle, i stedet for å løftes i kran slik som beskrevet i det ovennevnte russiske patent. I forbindelse med inntaksrøret (2) kan man tenke seg å anordne en skive som er hengslet ved den øverste kant og som dekker en viss prosent av rørtverrsnittet. Skiven kan være sirkelformet med en diameter som er mindre enn den innvendige rørdiameter. Når slam/smelteblandingen suges inn i beholderen, skyves skiven vekk hvorved det blir full tverrsnitt gjennom rør-åpningen, men idet smeiten renner tilbake, blir tverrsnittet redusert. Smeiten vil da kunne få en lengre oppholdstid i beholderen, og utskillingseffekten kan bli tilsvarende for-bedret.

Ved hjelp av arrangementet med bunnventilen (5) og slam-pøsen (15) under beholderen muliggjøres et rasjonelt opp-legg, samtidig som en kort periode mellom hver slamtømning hindrer frysing og groing av slam på beholderens vegger.

De spesielle leddforbindelser av sugerøret gjør at sugemunnstykket hele tiden kan beveges langs elektrolysecellens bunn. Sugerørets to ledd må være tette og lett bevegelige, samtidig som de må tåle smeltetemperaturen (700-800°C).

Den detaljerte konstruksjon av rør, koblinger og opplagring, fremgår ikke av tegningene.

Når beholderen ved hjelp av ventilen (4) åpnes til vakuum-anlegget og det suges en blanding av slam og smelte gjennom sugerøret, bevirker den tangensielle innføring at blandingen blir satt i rotasjon. Blandingen roterer fremdeles når trykket i beholderen nøytraliseres og smeiten, renner tilbake til badet gjennom sugerøret. Slammet, som er litt tyngre enn smeiten, vil presses ut mot veggene og synker langs disse mot beholderens bunn. Smeiten blir videre avbøyd 180° idet den etter avslutning av sugesekvensen går inn i suge-røret og tilbake til cellen. Dette medvirker til en effektiv utskillelse av slam. Under hele den beskrevne periode foregår en slamsetling med slampartikler som synker mot bunnen langs beholderens vegger.

Det skal i det etterfølgende gis et praktisk eksempel på gjennomføring av operasjonen: Før slammingen kan begynne må beholderen (1) forvarmes. Bunnventil (5) og inspeksjonsluke (14) åpnes og en propan-brennér plasseres under bunnventilen.

Slammeinnretningen kjøres så frem til badet som skal slammes, og vakuumet kobles fra et vakuumnett og frem til treveisventilen (4) ved hjelp av en vakuumslange. Under beholderen anbringes en slampøs (15).

Sugerøret føres så ned i badet slik at sugemunnstykket kommer under metallnivået, men over slamnivået. Bunnventilen stenges og vakuumet kobles til beholderen. Når smeltestrømmen er kommet så godt i gang at sugerøret er gjennomvarmet, føres sugemunnstykket ned i slammet. Munnstykket beveges fra den ene til den andre side av badet, samtidig som det hele tiden beveges i vertikal retning fra overkant av slamnivå og ned til bunnen av badet.

Når beholderen er full, stenges det for vakuumet, samtidig

som trykket nøytraliseres ved hjelp av treveisventilen (4).

For å unngå overfylling kontrolleres nivået i beholderen

gjennom hele sugeperioden visuelt ved hjelp av det ild-

faste glasset i inspeksjonsluken (lt).

Smelte som er over nivået i beholderen hvor sugerøret føres

inn, renner så tilbake til badet gjennom sugerøret (2.10.9).

Nevnte syklus gjentas inntil slamnivået i beholderen nærmer

seg inntaksrøret (2). For det utstyr som er prøvet, vil antall sykluser vanligvis variere mellom 3 og 10.

Når den ønskede mengde slam er suget opp i beholderen, åpnes bunnventilen (5), og slammet renner ned i slampøsen (15).

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for fjernelse av slam fra elektrolyseceller, spesielt celler for smelteelektrolyse av magnesium, hvor en blanding av smelte og slam ved hjelp av et i elektrolysebadet neddykket sugerør suges opp til en oppsamlingsbeholder som står tilsluttet en vakuumkilde, karakterisert ved at blandingen av slam og smelte ved hjelp av sugerøret innføres i beholderen, at slammet ved settling blir atskilt fra smeiten og at smeiten, etter at vakuumet er opphevet, føres tilbake til elektrolysecellen gjennom det samme sugerør, mens slammet kontinuerlig utskilles fra blandingen og fritt synker ned mot beholderens bunnparti.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det foretas en sentrifugalutskillelse av slammet, idet blandingen av slam og smelte gis en roterende bevegelse inne i beholderen ved at blandingen innføres tangensielt i forhold til og i en viss avstand fra beholderens vegg.

3. Apparat for utførelse av fremgangsmåten ifølge et hvilket som helst av kravene 1-2, omfattende en oppsamlingsbeholder med en ventil i bunnen og en koblingsinnretning for til-slutning av beholderen til en vakuumkilde, hvilken beholder er forbundet med et sugerør med et i enden anordnet sugemunnstykke, karakterisert ved at sugerøret (9, 10) er forbundet med beholderen (1) i avstand fra såvel beholderens bunn som topp, hvorved beholderen deles i to hovedpartier, et nedre parti for oppsamling av slam og et øvre parti for oppsamling av den smelte som føres tilbake til elektrolysebadet. H.

Apparat ifølge krav 3, karakterisert ved at beholderen er sylindrisk, fortrinnsvis med konisk bunnparti og at sugerøret (9, 10) er forbundet med beholderen ved hjelp av et inntaksrør (2) som strekker seg inn i beholderen og er avbøyd tangensialt i forhold til beholderens yttervegg.

5. Apparat ifølge krav f,karakterisert ved at inntaksrørets (2) munning er anordnet i en viss avstand fra beholderens innerflate.

6. Apparat ifølge krav 5,karakterisert ved at det i overkant av rørmunningen er hengslet en skive som delvis dekker munningen.

7. Apparat ifølge krav 3, 4, 5 eller 6,karakterisert ved at sugerøret består av to hoveddeler, den ene del i form av et enkelt rør (9) som ender i et sugemunnstykke (16) og den annen del i form av et dobbeltvegget rør (10), hvilke deler er loddbart forbundet ved hjelp av en første vribar kobling (11) og hvor det dobbeltveggede rør (10) er forbundet med inntaksrøret (2) over en annen vribar kobling (12).