NO154401B - Forraadsbunker for en skorpebryter. - Google Patents

Abstract

Forrådsbunker for en gjennomslags-. innretning for brytning av den størknede skorpe i en elektrolyseovn. Forrådsbunkeren er oppdelt i en stor beholder (12) for oksydleire og en liten beholder (14) for tilsatsstoffer. Under beholderne (12,14) er det anordnet et utløpsspjeld (20), en doseringsinnretning (24) og et felles utlpsrør (26) som fører til gjennomslagsstedet på skorpen.Ved behov av tilsatsstoffer kan disse føres igjennom tilførs-elsledningen (30) for oksydleire i lukket materialstrøm direkte til den lille beholder (14), hvorfra disse stoffer i doserte mengder og eventuelt blandet med oksydleire kan tilsettes smeltebadet.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en forrådsbunker som inneholder aluminiumoksydleire og tilsatsstoffer for en skorpebryter for gjennomslag av den størknede smelte i en elektrolysecelle,

for fremstilling av aluminium.

For utvinning av aluminium ved elektrolyse av aluminiumoksyd oppløses dette oksyd i en fluoridsmelte, som for størstedelen består av kryolytt. Det katodisk utskilte aluminium samler seg under fluoridsmelten på cellens karbonbunn, således at overflaten av det flytende aluminium danner katode. I smeiten er det ovenfra neddykket anoder, som ved konvensjonell frem-stillingsprosess består av amorft karbon. Ved karbonanodene ut-vikles oksygen ved elektrolytisk spalting av aluminiumoksyd, som forbinder seg med anodenes karbonmaterial til CC>2 og CO. Elektrolysen finner sted i et temperaturområde på ca. 940 - 970°C.

I løpet av elektrolysen utarmes elektrolytten på aluminiumoksyd. Ved en nedre konsentrasjon på 1 - 2 vektprosent aluminiumoksyd i elektrolytten oppstår det plutselig anodeeffekt,

som frembringer en spenningsøkning fra f.eks. 4 - 4,5 V til 30 V og høyere. Senest ved dette tidspunkt må skorpen gjennombrytes og aluminiumoksydkonsentrasjonen økes ved tilsats av nytt aluminiumoksyd (oksydleire).

Vanligvis betjenes cellen periodisk under normal drift, også når det ikke foreligger noen anodeeffekt. Utover dette må badets skorpe gjennombrytes ved hver anodeeffekt og oksydleire-konsentrasjonen økes ved tilsats av nytt aluminiumoksyd, hvilket tilsvarer en cellebetjening. Ved en sådan cellebetjening har det i mange år vært vanlig å bryte igjennom skorpen av størknet smelte mellom anodene og elektrolysecellens sidekant samt derpå tilsette nytt aluminiumoksyd. Denne praksis,-som ennå er i omfattende bruk, møter imidlertid tiltagende kritikk på grunn av at den medfører forurensning av luften i elektro-lysehallen og den ytre atmosfære. Krav om innkapsling av elektrolyseovner og behandling av deres avgasser er i løpet av de siste år i tiltagende grad blitt til en tvingende nød-vendighet. En maksimal tilbakeholding av elektrolysegasser ved innkapsling kan imidlertid ikke sikres når cellebetjeningen på tidligere vanlig måte finner sted mellom anodene og ovnens sidekant.

I den senere tid har derfor aluminiumfremstillerne i stadig større grad gått over til betjening i ovnens lengdeakse. Etter gjennombrudd av skorpen tilføres oksydleire enten lokalt og kontinuerlig i samsvar med punktmatingsprinsippet eller ikke-kontinuerlig og fordelt over hele ovnens lengdeakse. I begge tilfeller er det anordnet en forrådsbunker for oksydleire på elektrolysecellen. Tilsvarende gjelder for den tverrbetjening av elektrolyseovner som i den senere tid er forslått (DE-Patent Nr. 27 31 908) .

Kjente forrådsbunkere eller oksydleiresiloer som er anordnet på elektrolyseovner er utført i form av lagringstrakter eller beholdere med traktformet nedre del. Innholdet i den eller de beholdere som er anordnet på ovnen dekker vanligvis oksyd-behovet for 1 - 2 dager.

Under elektrolyseprosessen utarmes smelteelektrolytten ikke bare med hensyn til aluminiumoksyd, men også med hensyn til tilsatsstoffer, f.eks. kryolitt og/eller aluminiumfluorid, hvilket vil si flussmidler. I dette tilfellet er det kjent tre måter hvorpå badet kan tilføres de nødvendige tilsatssto-f fer: Ovnskapslingen åpnes og tilsatsstoffene tilføres manuelt eller ved hjelp av bevegelige betjeningsinnretninger etter gjennomslag av skorpen.

Tilsatsstoffene føres over tilførselsledningen for oksydleire inn i forrådsbunkeren.

Tilsatsstoffene tilføres gjennom en separat tilførselsledning til en hult hylster som ligger over slagmeiselen, hvorfra de kan overføres til badet (DE-AS 2.135.485).

Alle kjente utførelsesformer for tilførsel av tilsatsstoffer oppviser imidlertid visse ulemper: Hver ytterligere åpning av ovnskapslingen belaster elektro-lysehallens atmosfære og innebærer derfor en dårligere arbeidsplasshygiene.

Hvis tilsatsstoffene oppbevares i en forrådsbunker i lukket system, så kan det ta opptil en dag eller ,enda lengere tid, til de blir tilført badet. En optimal ovnsdrift kan da ikke lenger sikres.

Anordning av separate tilførselsledninger, trykkbeholdere doseringsinnretninger og utløp medfører en betydelig økonomisk og teknisk tilleggsinvestering.

Det er derfor et formål for oppfinnelsen å frembringe en forrådsbunker for en skorpebryter for gjennomslag av den størk-nede skorpe i en elektrolyseovn samt angi en fremgangsmåte for tilførsel av oksydleire, som uten vesentlig høyere omkost-ninger tillater tilførsel av tilsatsstoffer i lukket material-strøm uten tidsforsinkelse.

Oppfinnelsen gjelder således en forrådsbunker for en skorpebryter innrettet for gjennomslag av den størknede skorpe i en elektrolysecelle for fremstilling av aluminium, idet forrådsbunkeren er oppdelt i en stor beholder for oksydleire og en liten beholder til tilsatsstoffer, samt kan stenges ved hjelp av et utløpsspjeld. På denne bakgrunn av kjent teknikk oppnås da det ovenfor angitte formål i henhold til oppfinnelsen ved at skilleveggen mellom nevnte store og lille beholder er innrettet for å trekkes opp, mens en doseringsinnretning såvel som et felles utløpsrør som fører til gjennomslagsstedet på skorpen, er anordnet på undersiden av beholderne.

Hensiktmessig forgrener den tilførselsledning som tilføres oksydleire og/eller tilsatsstoffer seg kort før eller umiddelbart etter sitt innløp inn i en forrådsbunker som er forsynt med et deksel. Den ene utløpsende av den forgrenede utløps-ledning befinner seg over den store beholder for oksydleire og er forsynt med flere utløpsstusser. Den annen gren av til-førselsledningen ender over den lille beholder for tilsatsstoffer og er, alt etter størrelsen av den lille beholder, ut-styrt med en eller flere utløpsstusser. I forgreningen eller kort etter denne er det anordnet egnede avlednings- eller sperreorganer, som tillater følgende tilførselsmuligheter: Den tilførte materialmasse strømmer gjennom begge endestykker inn i begge beholdere.

Den tilførte materialmasse strømmer gjennom det ene endestykke inn i den store eller i den lille beholder.

Begge endestykker er avsperret for tilførsel av materialmasse.

I følge en annen utførelsesvariant av oppfinnelsen er det i den øvre del av en forrådsbunker forsynt med deksel anordnet en utløpsende av en tilførselsledning med flere utløpsstusser for tilførsel av oksydleire eller tilsatsstoffer. Den lille beholder for tilsatsstoffer ligger direkte under tilførsels-rørets siste utløpsstuss i strømningsretningen. I utløpsstus-senes avgrening eller i selve stussene er det anordnet avlednings- eller sperreorganer.

Ved alle utførelsesvarianter er det hensiktsmessig å anordne rørstykker med trykkluftfremdrift og forgreninger av disse, slik som angitt i offentliggjort EPO-patentansøkning nr. 26.735. I dette tilfellet kan i det minste en del av omled-nings- og sperreorganene i tilførselsledningen erstattes med sådanne organer i trykkluftledningen.

Volumet av den lille beholder utgjør fortrinnsvis 0,5-25 volumprosent og helst 5-20 volumprosent av forrådsbunkerens samlede volum.

Skilleveggen mellom den store og lille beholder er fortrinnsvis anordnet vertikalt, oq kan ha form av en plan vegg eller et rør. Den rørformede beholder kan da anordnes vertikalt eller lett skråstilt i forrådsbunkeren. Dette har følgende fordeler:

Stedsuavhengig anordning i bunkeren,

bedre romutnyttelse,

ved høydeinnstillbart rør kan blandeforholdet innstilles

ved å trekke opp røret.

Prosesstyringen kan finne sted ved hjelp av et sentralt EDB-anlegg, som også utløser og styrer tilførselen av tilsatsstoffer, fortrinnsvis ved hjelp av den trykkbeholder som også anvendes for oksydleirebeskikningen. Tilsatsstoffene kan imidlertid også tilføres ved hjelp av en vesentlig mindre trykkbeholder som munner ut i tilførselsledningen for oksydleire.

Tilsatsstoffene er bedre løselig i smelteelektorlytten når de ikke tilføres utelukkende som sådanne, men tilsettes blandet med oskydleire, f.eks. 2 deler tilsatsstoff og 1 del oksydleire.

Oppfinnelsen vil nå bli nærmere beskrevet ved help av utførel-seseksempler og under henvisning til den vedføyde skjematiske tegning, hvorpå: Fig. 1 viser en skisse av en beskikningsinnretning med vertikal, plan skillevegg i forrådsbunkeren. Fig. 2 viser en skisse av en beskikningsinnretning med en rør-formet liten beholder i forrådsbunkeren.

I fig. 1 er det vist en forrådsbunker 10 med en stor beholder 12 for oksydleire og en liten beholder 14 for tilsatssiof f er slik som f.eks. kryolitt, aluminiumfluorid og malte smelte-skorper. De to beholdere er innbyrdes adskilt ved hjelp av en vertikal anordnet, plan skillevegg 16. Det utløpsspjeld 20 som avgrenser forrådsbunkeren på undersiden, kan være ut-ført i en eller to deler. Et utløpsspjeld 20 som er delt i to i skilleveggens plan, kan anvendes som blandeorgan, idet de to spjeldhalvdeler alt etter ønsket andel kan trekkes ut i forskjellig grad.

På undersiden av forrådsbunkeren er det utformet en flens 22, som er forbundet med doseringsinnretningen 24. Denne doseringsinnretning er f.eks. i henhold til en utførelsesform som er beskrevet i D£-Of f enle.gungschrif t nr. 29 14 238, utfart som skyveskuff for oksydleire. I et begrenset doseringsrom støtes ved hjelp av et stempelsystem en bestemt mengde oksydleire eller hjelpestoff, f.eks. en kilo, inn i utløpsrøret 26 pr. stempel-slag. Over den nedre skrå del av utløpsrøret faller så det utstøtte material på det sted hvor skorpen er gjennombrutt av meiselen.

I den øvre del av forrådsbunkeren er det inntegnet en ende av tilførselsledningen 30 fra trykkbeholderen til forrådsbunkeren 10. Utløpsstussene 34 på dette endestykket munner alle ut i den store beholder 12 for oksydleire. Det annet endestykke som ligger i samme horisontale plan og over utløpsstussen 32 munner ut i den lille beholder 14, er tegnet inn i fig. 2, hvor imidlertid det rørstykket som ender i den store beholder er utelatt.

Den oksydleirebunker 10 som er vist i fig. 2 skiller seg fra utførelsen i fig. 1 utelukkende ved den anderledes utformede oppdeling i en stor beholder og en mindre beholder 14, også

med hensyn til tilførsel og bortføring av oksydleire eller til-satsstof f er. Denne lille beholder er avgrenset av en rørvegg 18. Den siste utløpsstuss 32 på tilførselsledningen 30 anordnet over den rørformede beholder 14. Et eventuelt blandings-forhold som skal innstilles mellom oksydleire og tilsatsstoffer, kan ikke bare oppnås ved hjelp av et todelt utløpsspjeld 20 men også ved hevning av røret 14.

Hvis elektrolytten er utarmet og f.eks. er blitt alkalisk

eller for sur, og begge beholdere er fyllt med oksydleire,

så innstilles utløpsspjeldet 20 på sådan måte at oksydleire bare strømmer ut fra den lille beholder. Innløpsrørstykket for oksydleire med utløpsstussene 34 avsperres så, de nødvend-ige tilsatsstoffer innføres i trykkbeholderen og overføres gjennom tilførselsledningen 30 og utløpsstussen 32 til den lille beholder. Ved åpent utløpsspjeld 20 for denne lille beholder ledes så tilsatsstoffene, eventuelt sammen med en andel oksydleire, gjennom doseringsinnretningen 24 og utløps-røret 26 ned i smeiten. Denne fremgangsmåte er imidlertid bare hensiktsmessig når volumet av den lille beholder er lite sammenlignet med forrådsbunkerens samlede volum, da det ellers kan ta for lang tid til beholderen er tømt.

Ved innføring av oksydleire kan derfor utløpsstussen 32 eller innløpsåpningen for den lille beholder 14 lukkes, således at all oksydleire føres inn i den store beholder 12. Den lille beholder 14 forblir tom og kan til en hver tid anvendes for rask tilførsel av tilsatsstoffer til badet.

Den avskrånede beholdervegg 28 må i det minste tilsvare ras-vinkelen for det mest tungtflytende material.

Ved alle utførelsesformer av forrådsbunkeren utløses og styres fortrinnsvis alle prosesstrinn for tilførsel av oksydleire og tilsatsstoffer, innstilling av utløpsspjeldet 20 og betjening av doseringsinnretningen 24 ved hjelp av et sentralt EDB-anlegg.

Claims (7)

1. Forrådsbunker for en skorpebryter innrettet for gjennomslag av den størknede skorpe i en elektrolysecelle for frem-stiIling av aluminium, idet forrådsbunkeren eroppdelt i en stor beholder (12)for oksydleire og en liten beholder (14) til tilsatsstoffer, samt kan stenges ved hjelp av et utløps-spjeld (29) karakterisert ved at skilleveggen (16) mellom nevnte store og lille beholder (12, 14) er innrettet for å trekkes opp, mens en doseringsinnretning (24) såvel som et felles utløpsrør (26) som fører til gjennomslagsstedet på skorpen, er anordnet på undersiden av beholderne.

2. Forrådsbunker som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte skillevegg (16) er anordnet vertikalt.

3. Forrådsbunker som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at skilleveggen (16) er utformet med plan overflate.

4. Forrådsbunker som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at skilleveggen (16) er utformet som et rør som er stilt ned i forrådsounkeren (10)

5. Forrådsbunker som angitt i krav 1-4, karakterisert ved at volumet av den lille beholder (14) utgjør 0,5 - 25 volum%, fortrinnsvis 5-20 volum'/, av det samlede volum av f orrådsbunkeren (10).

6. ' Forrådsbunker som angitt i krav 1-5, karakterisert ved at bunkeren er lukket av et deksel, og tilførselsledningen (30) for oksvdleire og tilsatsstoffer er anordnet under dette dekselscm ut i fra en for-grening umiddelbart før eller etter sin innføring i forrådsbunkeren (10) ender blindt i to ytterender, som er forsynt med utløpsstusser for henholdsvis den store og den lille beholder (12, 14) idet minst en utløpsstuss (32) er anordnet i den lille beholder ,( 14) , og flere utløpsstusser (34) er anordnet i den store beholder .( 12 ) .

7. Forrådsbunker som angitt i krav 1-5, karakterisert ved at bunkeren (10) er lukket av et deksel, og tilførselsledningen (30) for oksydleire og tilsatsstoffer ender blindt i forådsbunkeren på undersiden av dette deksel samt er forsynt med utløpsstusser, idet den ytterste utløpsstuss (32) er anordnet i den lille beholder (14) og de øvrige utløpsstusser (34) er anordnet i den store beholder (12) .