NO135717B

NO135717B -

Info

Publication number: NO135717B
Application number: NO3155/72A
Authority: NO
Inventors: D A Hoerlin; Ek K G Gunnarsson
Original assignee: Atlas Copco Ab
Priority date: 1971-09-08
Filing date: 1972-09-05
Publication date: 1977-02-07
Also published as: FR2152710A1; CA973165A; RO62028A; GB1375456A; USB286614I5; NO135717C; SE355840B; AU4622272A; JPS5332321B2; DE2243635B2; JPS4836003A; FI55392B; IT969416B; ZA726028B; AT323686B; DE2243635C3; BR7206183D0; FR2152710B1; AU464689B2; US3924696A

Description

Fremgangsmåte til matning av celler for smelteelektrolyse av aluminiumoxyd. Method for feeding cells for melt electrolysis of aluminum oxide.

Hovedpatentet angår en fremgangsmåte til kontinuerlig innmatning av aluminiumoxyd i elektrolyseceller for fremstilling av metallisk aluminium, og det karakteristiske hovedtrekk ved fremgangs-måten ifølge hovedpatentet er at man fører inn aluminiumoxydet i elektrolysebadet ved hjelp av påskyvningsmidler som ikke kommer i berøring med selve badet, hvilke påskyvningsmidler utøver et slikt press på aluminiumoxydsøylen at dennes trykk ale-ne er tilstrekkelig til å bryte elektrolyse-badets overflateskorpe eller til å forhindre dannelse av en slik overflateskorpe. The main patent concerns a method for continuously feeding aluminum oxide into electrolysis cells for the production of metallic aluminium, and the main characteristic feature of the method according to the main patent is that the aluminum oxide is introduced into the electrolysis bath by means of propellants which do not come into contact with the bath itself, which propellants exerts such pressure on the aluminum oxide column that its pressure alone is sufficient to break the surface crust of the electrolysis bath or to prevent the formation of such a surface crust.

Foreliggende oppfinnelse angår en forbedring med det formål å eliminere visse ulemper som kan gjøre seg gjeldende ved en slik prosess. The present invention relates to an improvement with the aim of eliminating certain disadvantages that may arise in such a process.

Spesielt tar oppfinnelsen sikte på en In particular, the invention aims at a

fremgangsmåte ifølge hovedpatentet med den forbedring at regulering foretas under driften ved at man forskyver både i høy-den og i planet stedet for innmatning av det pulver f ormige materiale (aluminiumoxyd) som tilføres badet i elektrolysecellen, og der skaffes egnede midler til å utføre reguleringen eller forskyvningen ved hjelp av horisontal translasjon av innmatningsanordningen langs sidene på cellens elek-troder og ved hjelp av organer for vertikal translasjon som er uavhengige av orga-nene for den horisontale translasjon; method according to the main patent with the improvement that regulation is carried out during operation by shifting both in height and in the plane the place for feeding in the powdery material (aluminium oxide) which is supplied to the bath in the electrolysis cell, and suitable means are obtained to carry out the regulation or the displacement by means of horizontal translation of the input device along the sides of the cell's electrodes and by means of means of vertical translation which are independent of the means of horizontal translation;

nevnte translatoriske forskyvninger foregår fortrinnsvis hovedsakelig ved skrue-transport eller ved hjelp av skinneføring. said translational displacements preferably take place mainly by screw transport or by means of rail guidance.

Ved hjelp av en slik forbedring undgåes enhver fare for de følgende ulemper: 1) Ansamling av aluminiumoxyd på skorpen som dekker det elektrolytiske bad (dannelse av små hauger) ved utstøtnings-anordningens utløp (støtmatningsanord-ning av skruetypen). Denne ulempe fåes når endepartiet ved nevnte anordning er plasert i en høyde på noen centimeter over det smeltede bad. 2) Fastklemming av nevnte matningsanordning av skruetypen. Denne ulempe opptrer når en del av støtmatningsanord-ningen rager ned i smeltebadet, som har en tendens til å størkne ved kontakt med matningsanordningen, hvorved innretnin-gen blokeres. 3) Ujevnt forbruk av anodene. Når ovnen alltid chargeres på samme sted i den umiddelbare nærhet av en elektrode, vil denne avkjøles ved innmatningsstedet på grunn av det kontinuerlig tilførte kolde aluminiumoxyd. Den. avkjølte del av ano-den har en høyere motstand og fører der-for mindre strøm slik at den får en mindre avbrenning enn normalt. Dette resulterer i dannelse av utstående partier ved elek-trodens bunn. Det er funnet at sådanne ulemper kan fjernes eller undgåes ved hjelp av foreliggende oppfinnelse. Denne skal i det følgende nærmere belyses og forklares under henvisning til den utførelsesform som er vist på tegningen. Fig. 1 er et forenklet lengdesnitt gjennom en elektrolyseovn og anode og viser en innretning ifølge oppfinnelsen til mon-tering av matningsanordningen på anodekappen, samt arrangementet for horisontal og vertikal bevegelse. Fig. 2 viser forstørret og delvis i snitt en del av fig. 1 omfattende monteringsan-ordningen mere i detalj. Fig. 3 viser samme anordning som fig. By means of such an improvement, any danger of the following disadvantages is avoided: 1) Accumulation of aluminum oxide on the crust covering the electrolytic bath (formation of small piles) at the outlet of the ejection device (screw-type impact feeding device). This disadvantage is obtained when the end part of said device is placed at a height of a few centimeters above the molten bath. 2) Clamping of said screw-type feeding device. This disadvantage occurs when part of the impact feeding device protrudes into the melt bath, which tends to solidify on contact with the feeding device, whereby the device is blocked. 3) Uneven consumption of the anodes. When the furnace is always charged in the same place in the immediate vicinity of an electrode, this will cool down at the feed point due to the continuously supplied cold aluminum oxide. It. the cooled part of the anode has a higher resistance and therefore conducts less current so that it burns less than normal. This results in the formation of protruding parts at the bottom of the electrode. It has been found that such disadvantages can be removed or avoided by means of the present invention. In the following, this will be explained in more detail with reference to the embodiment shown in the drawing. Fig. 1 is a simplified longitudinal section through an electrolysis furnace and anode and shows a device according to the invention for mounting the feeding device on the anode cover, as well as the arrangement for horizontal and vertical movement. Fig. 2 shows an enlarged and partially cross-sectional view of a part of fig. 1 comprehensive mounting arrangement in more detail. Fig. 3 shows the same device as fig.

2 sett fra enden og delvis i snitt. 2 seen from the end and partly in section.

Fig. 4 viser i likhet med fig. 3 en del av en monteringsanordning til å bevege matningsapparatet i tverr-retningen, like-ledes sett fra enden, men dog av en annen utførelsesform. Fig. 5 er et perspektivriss i forstørret målestokk av detaljer i den utførelsesform som er vist på fig. 4. Fig. 6 og 7 illustrerer hvordan forskjellige vogner kan monteres bevegelige på hver side av anodekappen, idet fig. 7 viser et snitt A—A på fig. 6. Fig. 4 shows, like fig. 3 a part of a mounting device for moving the feeding apparatus in the transverse direction, likewise seen from the end, but of a different embodiment. Fig. 5 is a perspective view on an enlarged scale of details in the embodiment shown in fig. 4. Figs. 6 and 7 illustrate how different carriages can be mounted movably on each side of the anode casing, as fig. 7 shows a section A—A in fig. 6.

Det indre rom 33 i den elektrolyse-celle som er vist på fig. 1, inneholder et bad 24 av smeltede fluorider. Delvis ned-dykket i badet er en elektrode 31 som er omsluttet av en anodekappe 7. Badet for-synes med findelt aluminiumoxyd fra en beholder eller matningstrakt 5. Aluminiumoxydet uttas fra trakten 5 ved hjelp av en måleinnretning 6 av skruetypen og føres gjennom en ledning 6a og støttes inn i badet 24 ved hjelp av en matningsanordning 1 av skruetypen. Matningsinnretningen påvirkes av en elektrisk motor 3, som driver måleinnretningen 6 og skruen 25 via en girkasse 4 og en transmisjonskjede eller kobling 29. En metallisk tilførselsledning 30 inneholdende skruen 25 rekker ned til en høyde h (fig. 3) av størrelsesorden noen centimeter over det høyeste nivå for over-flaten i badet 24, idet fluktuasjoner i badnivået taes i betraktning. Denne avstand h, omkring 4 centimeter, er tilstrekkelig til å hindre forurensning av badet på grunn av ledningen 30 og er også liten nok til at skruen (eller annen trykk- eller støt-anordning) kan gi utgangsmaterialet den nødvendige impuls eller slagkraft til å trenge gjennom skorpen på badet. The inner space 33 in the electrolysis cell shown in fig. 1, contains a bath 24 of molten fluorides. Partly submerged in the bath is an electrode 31 which is enclosed by an anode sheath 7. The bath is supplied with finely divided aluminum oxide from a container or feeding funnel 5. The aluminum oxide is withdrawn from the funnel 5 by means of a measuring device 6 of the screw type and is fed through a line 6a and is supported into the bath 24 by means of a feeding device 1 of the screw type. The feeding device is affected by an electric motor 3, which drives the measuring device 6 and the screw 25 via a gearbox 4 and a transmission chain or coupling 29. A metallic supply line 30 containing the screw 25 reaches down to a height h (Fig. 3) of the order of a few centimeters above the highest level for the surface in the bath 24, as fluctuations in the bath level are taken into account. This distance h, about 4 centimeters, is sufficient to prevent contamination of the bath due to the line 30 and is also small enough for the screw (or other pressure or shock device) to give the starting material the necessary impulse or impact force to penetrate through the crust in the bathroom.

Smeltebadets nivå kan av forskjellige grunner variere under driften av elektrolysecellen, blant annet på grunn av tempe-raturvariasjoner, heving av cellens bunn etc. Av hensyn til sådan heving av badets nivå er ledning 30 med skruen 25 reguler-bar i vertikalretningen. I tillegg til denne høyderegulering kan innmatningsstedet også reguleres i planet, dvs. i lengderetnin-gen eller i tverr-retningen eller begge deler. The level of the melting bath can vary for various reasons during the operation of the electrolysis cell, among other things due to temperature variations, raising of the bottom of the cell, etc. Due to such raising of the level of the bath, line 30 with the screw 25 is adjustable in the vertical direction. In addition to this height adjustment, the input point can also be adjusted in the plane, i.e. in the longitudinal direction or in the transverse direction or both.

Ifølge den utførelsesform som er vist på fig. 1—3 er den samlede innretning til kontinuerlig matning omfattende motoren 3, reduksjonsgearen 4, trakten 5 for aluminiumoxyd, chargeringsskruen 6 og støt-matningsanordningen 1 montert på en bæreramme eller vogn 2. Denne er imidler-tid ikke fast forbundet med anodekappen 7, men er ifølge oppfinnelsen understøttet av 4 små hjul 8 som løper på rammen 2 på føringsskinner 9, slik at hele matningsinnretningen føres med av vognen 2. En-dene på føringsskinnene 9 er regulerbare i vertikalretningen og er understøttet av 2 skruedrevne løfte- og senkeanordninger omfattende skruer 10 som samvirker med skrueføringer 11. Et håndhjul 12 er festet til hver skrueføring 11, som hviler på bøs-singer 10a. Disse er fastmontert på konsoller 13 festet til anodekappen 7. Et organ 14 tjener til å forbinde skinne 9 med skruen 10. Samtidig dreining av venstre og høyre hjul 12 bevirker således at de res-pektive ender av føringsskinnene 9 heves eller senkes, hvorved hele matningsinnretningen på rammen 2. På denne måte kan den ende av innmatningsanordningen hvorfra matingen foregår lett innstilles på det optimale eller ønskede nivå slik at den følger Variasjonene i smeltebadets nivå under driften av elektrolysecellen. Dess-uten kan føringsskinnene 9 ved innbyrdes uavhengig regulering av venstre og høyre hjul 12 skråstilles i den ene eller annen retning, hvorved vognen omfattende rammen 2 og hele den innretning som bæres av hjulene 8, beveges til venstre eller til høyre på fig. 1. På denne måte kan matnings-stedet eller åpningen nederst på matningsanordningen 1 varieres langs elektroden 31 etter ønske ved at man beveger hele vognen langs føringsskinnen 9. According to the embodiment shown in fig. 1-3, the overall device for continuous feeding comprising the motor 3, the reduction gear 4, the funnel 5 for aluminum oxide, the charging screw 6 and the impact feeding device 1 is mounted on a carrier frame or carriage 2. This is, however, not permanently connected to the anode cover 7, but is, according to the invention, supported by 4 small wheels 8 that run on the frame 2 on guide rails 9, so that the entire feeding device is carried by the carriage 2. The ends of the guide rails 9 are adjustable in the vertical direction and are supported by 2 screw-driven lifting and lowering devices comprising screws 10 which cooperates with screw guides 11. A handwheel 12 is attached to each screw guide 11, which rests on bushings 10a. These are permanently mounted on consoles 13 attached to the anode cover 7. A member 14 serves to connect the rail 9 with the screw 10. Simultaneous rotation of the left and right wheels 12 thus causes the respective ends of the guide rails 9 to be raised or lowered, whereby the entire feeding device on the frame 2. In this way, the end of the feeding device from which the feeding takes place can easily be set at the optimal or desired level so that it follows the variations in the level of the molten pool during the operation of the electrolysis cell. In addition, the guide rails 9 can be tilted in one direction or another by mutually independent regulation of the left and right wheels 12, whereby the carriage comprising the frame 2 and the entire device carried by the wheels 8 is moved to the left or to the right in fig. 1. In this way, the feeding location or the opening at the bottom of the feeding device 1 can be varied along the electrode 31 as desired by moving the entire carriage along the guide rail 9.

Ifølge en annen utførelsesform, som er vist på fig. 4 og 5, kan vognen også beveges i tverretningen. Ifølge denne utførel-sesform er bøssingene 10a, istedenfor å være fast montert på konsoller 13 som på fig. 1—3, bevegelige i en retning tvers av skinnene 9 og langs skinnene 18 som er fast montert på konsoller 13. Hjul 16 løper i kanalorganer 18, og hjul 17 gir føring for organet 10a og hindrer vridning av dette idet de løper langs ytterkanten av de tvers-gående skinner 18. På fig. 5 er skruen vist slik anordnet at den er hindret i nedover-rettet bevegelse av en krave 19, som hindrer skruen 10 i å beveges nedover men til-later den å rotere med hensyn til bøssin-gen 10a'. Skrueføringen 11' beveger seg opp eller ned på skruen 10' når håndhjulet 12' dreies, og tar med seg bæreorganet 14' og hengseltappene 15 på hvilke enden av skinne 9 er opphengt. According to another embodiment, which is shown in fig. 4 and 5, the carriage can also be moved in the transverse direction. According to this embodiment, the bushings 10a, instead of being fixedly mounted on consoles 13 as in fig. 1-3, movable in a direction across the rails 9 and along the rails 18 which are fixedly mounted on consoles 13. Wheels 16 run in channel members 18, and wheels 17 provide guidance for the member 10a and prevent twisting thereof as they run along the outer edge of the transverse rails 18. In fig. 5, the screw is shown so arranged that it is prevented from downward movement by a collar 19, which prevents the screw 10 from moving downwards but allows it to rotate with respect to the bushing 10a'. The screw guide 11' moves up or down on the screw 10' when the handwheel 12' is turned, and takes with it the carrier 14' and the hinge pins 15 on which the end of the rail 9 is suspended.

På den ovenfor beskrevne måte kan de In the way described above, they can

nødvendige betingelser for jevn og kontinuerlig drift av cellen tilveiebringes. For necessary conditions for smooth and continuous operation of the cell are provided. For

sådan jevn drift og kontinuerlig innmatning er det å foretrekke at enden av innmatningsanordningen 1 er plajsert omkring such smooth operation and continuous feeding, it is preferable that the end of the feeding device 1 is placed around

4 centimeter over smeltebadets nivå (av-standen h) og at innmatningen ikke alltid 4 centimeters above the level of the melting bath (distance h) and that the feed is not always

foregår på samme sted. Da smeltebadets takes place in the same place. Then the smelting bath

nivå som ovenfor nevnt varierer under level as mentioned above varies below

driften av elektrolysecellen av forskjellige the operation of the electrolysis cell by different

grunner, kan disse betingelser tilveiebringes eller oppnåes ved hjelp av det reasons, these conditions can be provided or achieved by means of it

apparat og den fremgangsmåte som er be-skrevet ovenfor. apparatus and the method described above.

Som vist på fig. 6 og 7 kan to sepa-rate vogner 2 monteres på motsatte sider As shown in fig. 6 and 7, two separate carriages 2 can be mounted on opposite sides

av elektrodekappen 7 for tilførsel av aluminiumoxyd til forskjellige deler av badet 24. of the electrode cover 7 for supplying aluminum oxide to different parts of the bath 24.

Claims

1. Procedure for continuous feed of aluminum oxide by electro light cells for the production of metallic aluminium, by introducing aluminum oxide into the cell bath by means of mechanical insertion devices, e.g. by means of a feeding device of the screw type, with a sufficient pressure to break the surface crust of the bath according to no. 84 448, characterized in that the place of introduction of aluminum oxide to the bath is regulated in height as well as in the plane during the electrolysis.

2. Method according to application 1, characterized in that the height regulation is carried out so that the feeding end of the insertion device is constantly held at a distance of approx. 4 cm from the surface of the bath, as fluctuations in the bath level are followed.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the place for supplying aluminum oxide to the bath is varied depending on the bath temperature at the place of supply.