NO132437B

NO132437B -

Info

Publication number: NO132437B
Application number: NO741714A
Authority: NO
Inventors: T G E Waenerlund
Original assignee: T G E Waenerlund
Priority date: 1973-05-14
Filing date: 1974-05-13
Publication date: 1975-08-04
Also published as: NO741714L; FR2229778B3; US3919058A; SE373163B; NO132437C; FR2229778A1

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for chargering av aluminium-elektrolyseovner av den art som omfatter et kar som danner katoden og som inneholder et smeltebad som består av aluminium dannet ved elektrolyse av aluminiumoksyd, og smeltet elektrolytt, f.eks. kryolitt, med opplost aluminiumoksyd, og en skorpe av storknet elektrolytt og aluminiumoksyd over badet, samt minst en anodeanordning som kan beveges i det minste i hoyderetningen og med en anode som rager ned i elektrolytten. Fremgangsmåten er forst og fremst beregnet for bruk i forbindelse med ovner som arbeider med anoder av Soderberg-typen og med loddrette kontaktbolter, men kan også brukes i forbindelse med elektrolyseovner med andre anode-typer, f.eks. forhåndsbrent anodeblokk. The present invention relates to a method for charging aluminum electrolysis furnaces of the kind which comprises a vessel which forms the cathode and which contains a molten bath consisting of aluminum formed by electrolysis of aluminum oxide, and molten electrolyte, e.g. cryolite, with dissolved aluminum oxide, and a crust of congealed electrolyte and aluminum oxide above the bath, as well as at least one anode device that can be moved at least in the vertical direction and with an anode that protrudes into the electrolyte. The procedure is primarily intended for use in connection with furnaces that work with anodes of the Soderberg type and with vertical contact bolts, but can also be used in connection with electrolysis furnaces with other anode types, e.g. pre-fired anode block.

Hensikten med- oppfinnelsen er å oppnå en ny og fordelaktig fremgangsmåte for automatisk chargering av aluminiumoksyd, The purpose of the invention is to achieve a new and advantageous method for automatically charging aluminum oxide,

uten behov for kostbart, og komplisert tilleggsutstyr.. without the need for expensive and complicated additional equipment..

For å oppnå denne hensikt går oppfinnelsen ut på en fremgangsmåte av den art som er angitt ovenfor, hvor aluminiumoksyd tilfores skorpen langs i det minste en side av anodeanordningen fra et magasin med minst en- tilforselsledhing som. strekker seg: nedover fra magasinet og munner, ut i, en forut, bestemt avstand over skorpen, idet aluminiumoksyd: fores; inn. i smeiten: gjennom åpninger i skorpen hvilke åpninger er dannet ved delvis bryting, av skorpen ved heving og senking av anodeanordningen under opprettholdelse av kontakten mellom anoden og den smeltede elektrolytt og hvor det særegne består i at det under normal drift av elekrolyseovnen opprettholdes stadig fri kommunikasjon mellom magasinet og skorpen langs den nevnte side av anodeanordningen og at det derved bevirkes automatisk tilstromning av aluminiumoksyd til skorpen i en takt som på hvert enkelt sted langs den nevnte side av anodeanordningen tilsvarer den mengde aluminiumoksyd som lokalt opptas av smeltebadet, og stadig opprettholdes et forut bestemt forråd av aluminiumoksyd som skal elektrolyseres og som dekker skorpen langs den nevnte side av anodeanordningen. In order to achieve this purpose, the invention is based on a method of the kind indicated above, where aluminum oxide is supplied to the crust along at least one side of the anode device from a magazine with at least one supply line which. extends: downwards from the magazine and mouths, out into, a previously determined distance above the crust, being aluminum oxide: lined; in. in the smelting: through openings in the crust, which openings are formed by partial breaking, of the crust by raising and lowering the anode device while maintaining contact between the anode and the molten electrolyte and where the distinctive feature is that during normal operation of the electrolysis furnace, free communication is constantly maintained between the magazine and the crust along the aforementioned side of the anode device and that thereby an automatic flow of aluminum oxide is caused to the crust at a rate which at each individual location along the aforementioned side of the anode device corresponds to the amount of aluminum oxide that is locally taken up by the molten pool, and that an advance is constantly maintained particular supply of aluminum oxide to be electrolysed and which covers the crust along said side of the anode arrangement.

Oppfinnelsen skal nu beskrives nærmere under henvisning til vedfoyde tegning, idet herunder ytterligere trekk og fordeler ved fremgangsmåten vil fremgå. The invention will now be described in more detail with reference to the attached drawing, as further features and advantages of the method will appear below.

Eig. 1 viser skjematisk et loddrett snitt gjennom en smelte-elektrolyseovn som egner seg for gjennomfbring av fremgangsmåten. Own. 1 schematically shows a vertical section through a melting electrolysis furnace which is suitable for carrying out the method.

Fig. 2 viser et sideriss av et parti av den ovn som er vist i fig. 1. Fig. 2 shows a side view of a part of the furnace shown in fig. 1.

På tegningen betegner 10 et kar som inneholder et smeltet bad In the drawing, 10 denotes a vessel containing a molten bath

som består av et nedre lag 11 av aluminium som er oppnådd ved elektrolyse av aluminiumoksyd, og et ovre lag 12 av en elektrolytt som inneholder aluminiumoksyd og som eksempelvis hovedsakelig kan bestå av smeltet kryolitt. I bunnen av karet er det bygget inn kontaktinnretninger, som ikke er vist, som er tilsluttet den negative klemme på en stromkilde, som heller ikke er vist, slik at bunnen i karet danner katode under elektrolysen. which consists of a lower layer 11 of aluminum obtained by electrolysis of aluminum oxide, and an upper layer 12 of an electrolyte containing aluminum oxide and which may for example mainly consist of molten cryolite. Contact devices, not shown, are built into the bottom of the vessel, which are connected to the negative terminal of a current source, which is also not shown, so that the bottom of the vessel forms the cathode during electrolysis.

I den smeltede elektrolytt som inneholder aluminiumoksyd, rager det ned en elektrode 14 som er omgitt av en kappe 13. Elektroden, som forbrukes under elektrolysen, er av Soderberg-typen og påbygges på vanlig måte under elektrolysen ved tilforsel ovenfra av ny elektrodemasse. Elektroden 14 bæres av flere kontaktbolter 15 som er stukketinn i elektroden og som er hengt opp i en anodebjelke 16 som er tilsluttet den positive klemme på en stromkilde som ikke er vist. Ved hjelp av donkrafter eller innstillbare holdere 17 er kappen 13 likeledes opphengt i anode-bjeiken 16. Langs kappen 13 strekker det seg en gassoppsamlingshette 18 for oppsamling av de gasser som utvikles under elektrolysen. Ved hjelp av en ledning, som ikke er vist, er hetten 18 forbundet med en passende anordning for behandling eller forbrenning av de gasser som samles opp i hetten. In the molten electrolyte containing aluminum oxide, an electrode 14 protrudes which is surrounded by a sheath 13. The electrode, which is consumed during the electrolysis, is of the Soderberg type and is built up in the usual way during the electrolysis by supplying new electrode mass from above. The electrode 14 is supported by several contact bolts 15 which are inserted into the electrode and which are suspended from an anode beam 16 which is connected to the positive terminal of a current source which is not shown. By means of jacks or adjustable holders 17, the jacket 13 is likewise suspended in the anode beam 16. Along the jacket 13 extends a gas collection cap 18 for collecting the gases that are developed during the electrolysis. By means of a line, which is not shown, the cap 18 is connected to a suitable device for treating or burning the gases collected in the cap.

Anoden 13, 14 samt kontaktboltene 15, anodebjelken 16, holderne The anode 13, 14 as well as the contact bolts 15, the anode beam 16, the holders

17 og hetten 18 danner en sammenhengende anodeanordningen som ved hjelp av skjematisk viste donkrafter 19 er hev- og senk-bart opphengt ved endene av bjelken 16 i et stativ 20 som bare delvis er vist. Anodeanordningen 13 - 18 bærer også et par magasiner 21 som inneholder en mengde aluminiumoksyd som er tilstrekkelig for drift av elektrolyseovnen i en betydelig tid, f.eks. et dogn. Magasinene 21 bæres av kappen 13, men de skal også 17 and the cap 18 form a continuous anode device which, by means of jacks 19 shown schematically, is suspended at the ends of the beam 16 in a stand 20 which is only partially shown, so that it can be raised and lowered. The anode device 13 - 18 also carries a pair of magazines 21 which contain a quantity of aluminum oxide which is sufficient for operating the electrolytic furnace for a considerable time, e.g. a day. The magazines 21 are carried by the cover 13, but they should also

kunne bæres av en eller annen passende del av anodeanordningen eller også av stativet 20 eller en annen faststående bæreanordning. Fra magasinene 21, som hensiktsmessig og som vist, er anordnet could be supported by some suitable part of the anode device or also by the stand 20 or another fixed support device. From the magazines 21, as appropriate and as shown, are arranged

i avstand fra kappen 13, strekker det seg nedover et antall ledninger 22 hvorigjennom det pulverformede aluminiumoksyd im magasinene kan renne fritt ned på den skorpe (23) som er dannet over smeltebadet og som består av aluminiumoksyd og stbrknet elektrolytt. at a distance from the jacket 13, a number of lines 22 extend downwards through which the powdered aluminum oxide in the magazines can flow freely down onto the crust (23) which is formed over the molten bath and which consists of aluminum oxide and broken electrolyte.

I henhold til oppfinnelsen munner ledningene 22 ut i en slik avstand over skorpen og ledningsmunningene har en slik vannrett utstrekning langs den nærliggende side av anodeanordningen, og/eller ledningen 22 er anbragt så tett at skorpen 23 langs siden av anodeanordningen stadig holdes dekket med et forråd 24 av aluminiumoksyd. According to the invention, the lines 22 open at such a distance above the crust and the line mouths have such a horizontal extent along the near side of the anode device, and/or the line 22 is arranged so closely that the crust 23 along the side of the anode device is constantly kept covered with a supply 24 of aluminum oxide.

Under gjennomforingen av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen under bruk av den elektrolyseovn som er vist på tegningen blir anodeanordningen 13 - 18 hevet og senket ved hjelp av donkraftene 19 under bibehold av kontakten mellom elektrolytten 12 og elektroden 14. Herunder brytes skorpene 23 ved hetten 18, hvorved deler av skorpen samt en del av det forråd av aluminiumoksyd som ligger på skorpen passerer ned i elektrolytten 12 og loses opp der under dkning av innholdet av aluminiumoksyd i elektrolytt ten. Ved at aluminiumoksyd kan stromme fritt fra magasinene 21 gjennom ledningene 22, slik at det på skorpen stadig opprettholdes en forutbestemt mengde som avhenger av den innbyrdes avstand mellom ledningsmunningene og munningenes avstand fra skorpen og av rasvinkelen for det aluminiumoksyd som tilfores fra magasinene, tilføres en mengde som alltid på hvert enkelt sted langs den eller de sider av anodeanordningen som er forsynt med magasin 21 svarer til den mengde aluminiumoksyd som lokalt mottas av smeltebadet. During the carrying out of the method according to the invention using the electrolysis furnace shown in the drawing, the anode device 13 - 18 is raised and lowered by means of the jacks 19 while maintaining the contact between the electrolyte 12 and the electrode 14. During this, the crusts 23 are broken at the cap 18, whereby parts of the crust as well as part of the supply of aluminum oxide lying on the crust pass down into the electrolyte 12 and are dissolved there while covering the content of aluminum oxide in the electrolyte. As alumina can flow freely from the reservoirs 21 through the conduits 22, so that a predetermined quantity is constantly maintained on the crust which depends on the mutual distance between the conduit mouths and the mouths' distance from the crust and on the slope angle of the alumina supplied from the reservoirs, a quantity is added which always at each individual location along the side(s) of the anode arrangement which is provided with magazine 21 corresponds to the amount of aluminum oxide that is locally received by the molten pool.

Det har vist seg at skorpen 23 ved hevning og senkning av anodeanordningen har lett for å brytes mere på de steder hvor skorpen er tynn og hvor det folgelig foreligger en viss lokal overopphetning av elektrolysebadet. Slik lokal overopphetning elimineres imidlertid raskt ved hjelp av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, da det ved chargeringen fores en forholdsvis stor mengde aluminiumoksyd ned i elektrolytten på de steder som er overopphetet, og derved senkes temperaturen. It has been shown that when the anode device is raised and lowered, the crust 23 tends to break more in the places where the crust is thin and where there is consequently a certain local overheating of the electrolytic bath. However, such local overheating is quickly eliminated by means of the method according to the invention, as during charging a relatively large amount of aluminum oxide is introduced into the electrolyte in the places that are overheated, thereby lowering the temperature.

Chargeringen gjennomfores i henhold til oppfinnelsen hensiktsmessig så ofte og med tilforsel av så små mengder aluminiumoksyd at innholdet av opplost aluminiumoksyd i elektrolytten 12 holdes på en nær konstant verdi som er gunstig for elektrolysen, hvorved det kan oppnås et maksimalt stromutbytte. Det har vist seg gunstig å chargere 1-2 ganger pr. time, idet anodeanordningen hensiktsmessig heves og senkes bare en eller få ganger, slik at skorpen 23 bare brytes i området nærmest anodeanordningen., Hvis anodeanordningen er av den type som er forsynt med et ytterligere sett donkrafter for å holde anodekappen stille i loddrett retning under reguleringsinngrep, According to the invention, the charging is suitably carried out so often and with the supply of such small amounts of aluminum oxide that the content of dissolved aluminum oxide in the electrolyte 12 is kept at an almost constant value which is favorable for the electrolysis, whereby a maximum current yield can be achieved. It has proven beneficial to charge 1-2 times per hour, the anode device being conveniently raised and lowered only once or a few times, so that the crust 23 is only broken in the area closest to the anode device., If the anode device is of the type provided with a further set of jacks to hold the anode cap stationary in a vertical direction during regulation intervention ,

må disse ytterligere donkrafter koples ut under chargeringen i henhold til oppfinnelsen. Den samlede bevegelse i loddrett retning av anodeanordningen ved chargering er avhengig av hvor langt anodén rager ned i den smeltede elektrolytt og dreier seg vanligvis om mellom 5 og 20 mm. Av kontrolltekniske grunner er det iblant, f.eks. en eller et par ganger pr. dogn, hensiktsmessig å la innholdet av aluminiumoksyd i elektrolytten 12 synke i en slik grad at det opptrer anodeeffekt, dvs. en markert spenningsforhdyelse mellom elektrodene 10, 14. I denne hensikt kan magasinene 21 eller ledningen 22 være forsynt med organer som gjor det mulig kortvarig å bryte forbindelsen mellom magasinene 21 og forrådene 24 når så onskes. must these additional jacks be disconnected during charging according to the invention. The overall vertical movement of the anode device during charging depends on how far the anode protrudes into the molten electrolyte and is usually between 5 and 20 mm. For technical control reasons, it is sometimes, e.g. once or twice per however, it is appropriate to allow the content of aluminum oxide in the electrolyte 12 to decrease to such an extent that an anode effect occurs, i.e. a marked voltage increase between the electrodes 10, 14. For this purpose, the magazines 21 or the line 22 can be provided with organs that make it possible for a short time to break the connection between the magazines 21 and the stores 24 when desired.

Chargeringsbevegelsen av anodeanordningen 13 - 18 kan oppnås enten ved manuell styring av driften av donkraftene 19 eller automatisk under utnyttelse av f.eks. programverk eller dataanordninger, The charging movement of the anode device 13 - 18 can be achieved either by manually controlling the operation of the jacks 19 or automatically using e.g. software or computer devices,

som med visse mellomrom fremkaller chargeringsbevegelsen. which at certain intervals induces the charging movement.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen krever liten manuell betjening ved at magasinene 21 bare trenger å fylles noen få ganger pr. dogn og ved at riktig mengde aluminiumoksyd automatisk stadig opprettholdes på skorpen 23. Dette medforer en betraktelig innsparing av arbeidskraft, og miljomessige ulemper som folge av lekkasje-gass unngås ved en fri tilstromning av aluminiumoksyd fra magasinene 21. Magasinene utgjor samtidig en beskyttelse mot varmestråling fra anoden 13, 14, slik at det blir- lettere å utfore arbeide som må utfores i nærheten av ovnen. The method according to the invention requires little manual operation in that the magazines 21 only need to be filled a few times per carefully and by the fact that the right amount of aluminum oxide is automatically constantly maintained on the crust 23. This leads to a considerable saving of labor, and environmental disadvantages as a result of leakage gas are avoided by a free flow of aluminum oxide from the magazines 21. The magazines also form a protection against heat radiation from the anode 13, 14, so that it becomes easier to carry out work that must be carried out near the furnace.

Claims

1. Method for charging aluminum electrolysis furnaces of the kind comprising a vessel (10) which forms the cathode and which contains a molten bath consisting of aluminum (11), formed by electrolysis of aluminum oxide, and molten electrolyte (12), e.g. e.g. cryolite, with dissolved alumina, and a crust (23)

of solidified electrolyte and aluminum oxide over the bath, as well as at least one anode device (13 - 18) which can be moved at least in the vertical direction and with an anode (14) projecting down into the electrolyte, where aluminum oxide is supplied to the crust (23) along at least one side of the anode device from a magazine (21) with at least one supply line (22) which extends downwards from the magazine and opens at a predetermined distance above the crust, aluminum oxide being fed into the smelt through openings in the crust which openings is formed by partial breaking of the crust by raising and lowering the anode device while maintaining contact between the anode (14) and the molten electrolyte (12), characterized by the fact that during normal operation of the electrolysis furnace free communication is constantly maintained between the magazine (21) and the crust (23) along the mentioned side of the anode device and that thereby an automatic flow of aluminum oxide is caused to the crust at a rate that at each individual location along the mentioned s idea of the anode device corresponds to the amount of aluminum oxide that is locally taken up by the molten pool, and a predetermined supply (24) of aluminum oxide to be electrolyzed and which covers the crust along the aforementioned side of the anode device is constantly maintained.

2. Method as stated in claim 1, characterized in that several supply lines (22) are used which extend downwards from the magazine (21), the distance between the mouths of lines which are close to each other and the crust (23) being adjusted so that the bottom surfaces of the piles (24) of aluminum oxide which have flowed out of the wires partially overlap each other and without interruption cover the crust along the side of the anode device.

3. Method as stated in claim 1 or 2, using a gas collection cap (18) which extends along the side of the anode device, characterized in that the aluminum oxide (24) is supplied outside the gas collection cap.

4. Method as stated in any of claims 1-3, for use where the anode device comprises an anode cover (13) which can be moved relative to the anode itself (14), characterized in that movement of the anode cover relative to the anode itself is prevented during charging.