NO154172B - Slaginnretning for skorpebryting i en smelteelektrolysecel le. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse gjelder en meiselføring for en slaginnretning for bryting av den størknede skorpe i en elektrolysecelle, særlig for fremstilling av aluminium.

For utvinning av aluminium ved elektrolyse av aluminiumoksyd oppløses denne oksyd i en fluoridsmelte, som for størstedelen består av kryolitt. Det katodisk utskilte aluminium samler seg under fluoridsmelten på cellens kar-bonbunn, således at overflaten av det flytende aluminium danner katode. I smeiten er det ovenfra neddykket anoder, som ved vanlige fremstillingsprosesser består av amorft karbon. Ved den elektrolytiske spalting av aluminium-

oksyd utvikles ved karbonanodene oksygen, som forbinder seg med anodenes karbonmaterial til C02 og CO. Elektrolysen finner sted i et temperaturområde omkring 940 - 970°C.

Under elektrolysen utarmes elektrolytten på aluminiumoksyd. Ved en nedre konsentrasjon på 1 - 2 vektprosent aluminiumoksyd i elektrolytten vil det opptre anodeeffekt, som gir seg til kjenne ved en spenningsøkning fra f.eks. 4 - 4,5 V til 30 V og høyere. Senest ved dette tidspunkt må da skorpen gjennombrytes og aluminiumoksyd konsentra-sjonen økes ved tilsats av nytt aluminiumoksyd (oksydleire).

I normal drift betjenes cellen vanligvis periodisk, også

når det ikke opptrer noen anodeeffekt. Utover dette må badets skorpe gjennombrytes ved hver anodeeffekt og oksyd-leirekonsentrasjonen økes ved tilsats av nytt aluminiumoksyd, hvilket tilsvarer en cellebetjening.

I mange år er smelteskorpen ved cellebetjeningen rutine-messig blitt gjennombrudt mellom anodene og elektrolyse-cellens sidekant, hvorpå nytt aluminiumoksyd tilsettes. Denne praksis, som ennå anvendes i omfattende grad, møter imidlertid nå tiltagende kritikk pga. forurensning av luften i elektrolysehallen og den ytre atmosfære. Kravet om innkapsling av elektrolyseceller og behandling av deres avgasser er i de senere år i tiltagende grad blitt til en tvingende nødvendighet. En maksimal tilbakeholding av elektrolysegasser ved innkapsling kan imidlertid ikke sikres når det benyttes en vanlig langsidebetjening mellom anodene og ovnens sidekant. I den senere tid har derfor aluminiumfremstillerne i stadig større grad gått over til betjening i ovnens lengdeakse. Etter gjennom-brudd av skorpen følger tilsats av oksydleire enten lokalt og kontinuerlig i henhold til punktmatingsprinsippet eller ikke-kontinuerlig og fordelt over hele ovnens lengdeakse. I begge tilfeller er en forrådsbunker for oksydleire anordnet på elektrolysecellen. Tilsvarende gjelder for den tverrbetjening av elektrolyseceller som er foreslått i den senere tid (DE-patent nr. 27 31 908).

For å bryte den størknede smelteskorpe anvendes i kjente anordninger meisler med rektangulært eller rundt tverrsnitt .

Disse meisler har en tendens til fordreining når de trenger gjennom den harde skorpe av størknet smelte.

For å hindre sådan fordreining av meisler med rektangulært tverrsnitt er det i litteraturen beskrevet spesielle innretninger, nemlig: En føring i trykksylinder uten sentreringsruller for en slaginnretning med liten slaglengde.

En føring både i trykksylinder og ds undersiden av denne, hvilket tilsvarer en såkalt dobbeltføring.

En føring av stempelstangen.

Disse kjente utførelsesformer har den ulempe at såvel føring som meisel må fremstilles på sådan måte at de til en viss grad blir tunge og vanskelig håndterbare. Foruten dette foreligger det fare for at de opplagringsinnretninger som skal motvirke den nevnte fordreining eroderes av inn-trengende oksydleirekorn og derved hindres i sin arbeids-funksjon .

Det er derfor et formål for oppfinnelsen å frembringe en slaginnretning med meisel innrettet for å bryte den størknede skorpe i en elektrolyseovn, og som er utført slik at meiselen tross enklere og forholdsvis lettere oppbygning av slaginnretningen sikres mot fordreining og med små driftsforstyrr-elser sikres lang levetid.

Oppfinnelsen gjelder således en slaginnretning for å bryte den størknede skorpe i en smelteelektrolysecelle for

fremstilling av aluminium, idet slaginnretningen omfatter en trykksylinder, en stempelstang og en meisel med en avstryker for flytende elektrolytt, og hvor meiselen i hvilestilling er omgitt av et hus.

På denne bakgrunn av kjent teknikk har så slaginnretningen i henhold til oppfinnelsen som særtrekk at: nevnte hus som strekker seg fra undersiden av meiselen i hvilestilling frem til stempelstangen, er utført som et mekanisk stabilt føringshylster,

meiselen oppviser minst en vertikalt forløpende førings-flate,

minst en føringsrull, som over rullelager er festet til før-ingshylsteret, står i inngrep med føringsflaten, og

avstrykeren, som er festet til føringshylsteret, strekker seg på undersiden av føringsrullen over føringsflatens samlede bredde.

Føringsrullene består fortrinnsvis av en slitetast mekanisk støpedel, f.eks. støpestål eller grått støpejern. De er uten kulelager e.l. anordnet på et rulleføringslager. Førings-rullene som har et tverrmål på noen cm, ligger ikke direkte an mot meiselens føringsflate, men har i forhold til denne flate et lite spillerom, som imidlertid er mindre enn 1 mm.

I prinsipp kan den konstruktive utførelse og anordningen av føringsrullene finne sted etter fagmanns skjønn, alt etter arten av den meisel som skal føres.

Hvis meiselen bare oppviser en eneste vertikal føringsflate, slik som f.eks. ved en meisel med halvsirkelformet tverrsnitt, så kan det anvendes en rulle som strekker seg over en del av eller hele føringsflaten, eller eventuelt to mindre ruller anordnet ved endene av denne føringsflate. På denne måte kan imidlertid bare en fordreining av meiselen forhind-res, men ikke dens avvik i sideretningen.

Særlig ved meisler med smalt tverrsnitt er det derfor hensiktsmessig å forsyne meiselen med to parallelle plane før-ingsflater i vertikal retning, således at et par av innbyrdes motstående ruller, eller eventuelt to rullepar ved hver sin ende av føringsplaten, kan hindre fordreining og sideavvik.

I tilfelle et rullepar er anordnet midt på føringsflaten, bør disse strekke seg oppover størstedelen av føringsflatens bredde. Uavhengig av antallet og anordningen av føringsrull-ene forløper deres lengdeakser alltid horisontalt. Fortrinnsvis bør disse lengdeakser ligge i samme horisontalplan i den nederste del av føringshuset.

Ved tilbaketrekning av meiselen fra arbeidsstilling til hvilestilling trekkes størknet elektrolytt på meiselen med denne oppover. For å hindre at denne smelteskorpe kommer inn mellom meisel og føringsruller, er det på undersiden av før-ingshuset anordnet en flussavstryker som strekker seg over

den samlede bredde av føringsflåtene. Den nedre kant av avstrykeren, som med mindre spillerom enn føringsrullene ligger

an mot meiselens føringsflater, er fortrinnsvis ikke horisontalt utført, men forløper f.eks. skrått eller har V-form.

Motvirknigen av fordreining eller sideavvik ved meisler med smalt tverrsnitt, som ved stor slaglengde bare kan anvendes når de i henhold til oppfinnelsen er stabilt montert, er av vesentlig betydning, da dette ved eksisterende ovner tillater omstilling til midtbetjening eller punktformet oksydleire-tilførsel, uten at derved anodeavstanden i ovnens lengdeakse i vesentlig grad behøver å forandres.

Slaginnretningen, som i prinsipp består av trykksylinder, stempelstang, meisel og føringshus, er direkte eller indirekte festet til celleoppbygningen eller en bestanddel av et betjeningskjøretøy eller en ovnsmanipulator. Den stabilitet som er oppnådd i henhold til oppfinnelsen ved meiselføring ved hjelp av føringshus og ruller er sammen-lignet med den kjente stempelføring betraktelig mindre kom-pliserte og har likevel bedre virkning. En spesiell utfør-elsesform av foreliggende oppfinnelsesgjenstand vil nå bli nærmere beskrevet under henvisning til den vedføyde skjema-tiske tegning, hvorpå: Fig. 1 viser et vertikalt lengdesnitt gjennom den nedre del av slaginnretning med meiselføring i hvilestilling. Fig. 2 viser et horisontalsnitt langs linjen II-II i fig. 1, sett ovenfra.

I fig. 1 er det vist et firkantformet føringshus 10 av stål-plater. Gjennom dette føringshus føres meiselen 12 som i foreliggend tilfelle har fiskehaleform. To innbyrdes motstående, paralleltløpende føringsflater 13 som utgjør bredsider av meiselen med rektangelformet tverrsnitt, står i inngrep med et sideanordnet par av føringsruller 14. Ved den forholdsvis massive oppbygning av meiselen 12 hindres at den annen side av meiselen, som ikke står i inngrep med førings-rullene 14, avbøyes. Ved andre, ikke viste utførelsesvari-anter kan imidlertid et ytterligere par føringsruller være anordnet på den annen side, eller føringsrullene, som da fortrinnsvis er anordnet midt på meiselen, kan strekke seg over størstedelen av meiselbredden.

Rulleføringslagrene 16 er festet på oversiden av førings-husets bunnplater, f.eks. ved sveising.

På undersiden av bunnplatene er flussavstrykeren 18 anordnet. Denne avstrykerinnretning, som strekker seg over førings-flatenes samlede bredde, hindrer ved tilbaketrekning av meiselen at størknede smelterester trenger frem til føringsrull-ene. På smalsidene av meiselen 12 er det imidlertid ikke anordnet noen avstryker.

Flussavstrykeren 18 har V-form i lengdesnitt, idet vinkelenæ hensiktsmessig ligger mellom 90 og 150°.

Føringshuset 10 rager gjennom ovnens tildekning 20, og for å oppnå en mer effektiv innkapsling er det videre anordnet tet-ningsplater 22.

Claims (4)

1. Slaginnretning for å bryte den størknede skorpe i en smelteelektrolysecelle for fremstilling av aluminium, idet slaginnretningen omfatter en trykksylinder, en stempelstang og en meisel med en avstryker for flytende elektrolytt, og hvor meiselen i hvilestilling er omgitt av et hus, karakterisert ved at: nevnte hus som strekker seg fra undersiden av meiselen (12) i hvilestilling frem til stempelstangen, er utført som et mekanisk stabilt føringshylster (10), meiselen (12) oppviser en vertikalt forløpende føringsflate (13) , minst en føringsrulle (14), som over rullelager (16) er festet til føringshylsteret (10), står i inngrep med førings-flaten, og avstrykeren (18), som er festet til føringshylsteret (10), strekker seg på undersiden av føringsrullen (14) over før-ingsflatens samlede bredde.

2. Slaginnretning som angitt i krav 1, karakterisert ved at meiselen (12) oppviser to parallellt forløpende føringsflater (13), mens minst et par innbyrdes motstående føringsruller (14) står i inngrep med disse føringsflater (13) med et spillerom på mindre enn 1 mm.

3. Slaginnretning som angitt i krav 2, karakterisert ved at et par føringsruller (14) er anordnet ved den ene side av føringsflåtene (13).

4. Slaginnretning som angitt i krav 1-5, karakterisert ved at den nedre kant av avstrykeren (18) er utført i V-form, fortrinnsvis med en åpningsvinkel (or) på 90-150°.