NO162202B - Fremgangsmaate for gjeninnsetting av en anodespiss. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for gjeninnsetting av en anodespiss. Mer spesielt angår oppfinnelsen en fremgangsmåte for å danne en tilfredsstillende sekundær anode i den spissgrop som dannes etter at spissen er dratt ut. Dette gjelder spesielt anoder av den type som brukes i Soder-bergs elektrolytiske ovner for aluminiumsfremstilling, og hvor anoden er av en vertikal type og blir forbrukt fra bunnen, hvorved det er nødvendig å gjeninnsette spissen.

Det er velkjent at en vertikal Soderberg elektrolytisk ovn for aluminiumsfremstilling opererer ved slike betingelser at man holder den smeltede elektrolytt og det smeltede aluminiums-metall mellom en karbonkatode som danner selve ovnslegemet,

og en karbonanode (primær anode) som holdes oppe ved hjelp av anodespisser.

I en stor elektrolytisk ovn så kan en slik karbonanode holdes oppe ved hjelp av en rekke anodespisser, det vil si opptil 50

og 60 i antall, og nevnte anode blir gradvis forbrukt fra bunnen av (f.eks. opptil 14 - 15 mm pr. døgn) etterhvert som elektrolysen skrider frem. Når den nedrec enden av en spiss kommer til en forutbestemt høyde over bunnoverflaten på karbonanoden, så blir spissen trukket ut og så satt ned igjen i en justert høyde som tilsvarer forbrukshastigheten av anoden. Ettersom det dannes en grop i anodelegemet etter at man har trukket ut spissen, så er det nødvendig å fylle gropen med en pakningspasta som er fremstilt på forhånd ved å blande koks og bek, hvorved man får dannet en sekundær karbonanode før man gjeninnsetter spissen.

Ettersom man får en rask herdning av den pakningspasta som er fylt ned i nevnte grop, så vil den karbonanode som dannes (sekundær anode) lett bli porøs og sprø, foruten at den har dårlig bindeevne i forhold til den primære anoden. Den kan således i enkelte tilfeller falle ned under drift av ovnen,

noe som fører til anodproblemer eller øker kontaktmotstanden

mellom spissen og den primære anoden, noe som skyldes dårlig festeevne. For videre å unngå den uønskede effekt som oppstår ved at det dannes hulrom etter at den sekundære karbonanode er falt ned, så må spissen holdes i en stilling som er betyde-lig over bunnoverflaten av den primære anode, hvorved man øker spenningsfallet gjennom anoden.

Fremgangsmåter for å. unngå nevnte ulemper er blant annet og henholdsvis beskrevet i japansk patent nr. 2724/1980 og 34682/ 1980 .

Førstnevnte patent foreslår en sekundær anodepasta som kan brukes i en vertikal Soderberg elektrolytisk ovn for fremstilling av aluminium, og hvor mengden av finere partikler som forefinnes i aggregatet og mengden av bindemiddel som tilsettes aggregatet, er blitt øket henholdsvis i forhold til det som forefinnes i den primære anodepastaen. I den primære anodepastaen vil vanligvis finere partikler som går igjennom en Tyler standard sikt nr. 200 utgjøre 30 - 40 vekt-% av aggregatet og bindemidlet utgjøre 25 - 35 vekt-% av den totale mengde av pasta, så vil de finere partiklene i den sekundære anodepastaen utgjøre 40 - 60 vekt-% av aggregatet mens binde-middelinnholdet er 35 - 55%, fortrinnsvis 40 - 50 vekt-%

av pastaens totale vekt. Det er også beskrevet i nevnte patent at en slik sekundær anodepasta blir flytende i et kort tids-rom etter at den er tilsatt spissgropene, og at den flytende pastaen vil stige opp selv i de meget små hulrom som dannes rundt spissens periferi, hvorved man får god elektrisk kontakt mellom spissen og den primære anoden når spissen innsettes, foruten av man får dannet en- tilfredsstillende sekundær anode rundt og under spissen.

Japansk patent nr. 34682/1980 beskriver en fremgangsmåte for innsetting av en herdet blokk med en konfigurasjon som tilsvarer toppenden på en spiss, inn i hver av de groper som dannes i anoden etter at spissen er gravd ut, hvoretter man innsetter spissen igjen. Den herdede blokk som brukes i denne fremgangsmåten fremstilles ved at man går utfra en sekundær anodepasta som råmateriale, og hvor dette inneholder et aggregat som har en partikkelstørrelsesfordeling som i alt vesentlig gir den samme nedbrytningsegenskap som i den primære anode,

og et bindemiddelinnhold som er på mindre enn 20 vekt-%.

Dette er lavere enn det innhold på ca. -30 vekt-% som forefinnes i den primære anodepastaen, hvoretter man støter råmaterialet i den forønskede konfigurasjon og deretter header produktet ved temperaturer mellom 500 og 1100°C. I de tilfeller hvor anoden har en øvre lag som ikke blir flytende, så er det fore-slått at man bruker en fremgangsmåte med nevnte herdede blokk i kombinasjon med en sekundær anodepasta av den type som er beskrevet i japansk patent nr. 2724/1980.

Man har nå gjort undersøkelser for å få fremstilt en ønskelig sekundær anode i spissgropene når man erstatter anodespissen, og funnet at foreliggende fremgangsmåte gir ønskelige effekter sammenlignet med de man oppnår ved den fremgangsmåte som er beskrevet i japansk patent nr. 34682/1980. Dette kan oppnås ved at man tilsetter en formet pakningspasta inn i spissgro<p>en, og dette gir en langt mer økonomisk løsning enn det som tidligere var mulig.

Det er følgelig en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte for gjeninnsetting for en anodespiss i en elektrolytisk ovn for fremstilling av aluminium.

Videre er det en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte for gjeninnsetting av en anodespiss i en Soderberg elektrolytisk ovn av den vertikale typen for fremstilling av aluminium, hvor en ønskelig og fordelaktig sekundær anode kan fremstilles med økonomiske fordeler i den grop som dannes etter at man drar ut anodespissen.

Ifølge foreliggende o<p>pfinnelse er det således tilveiebragt en fremgangsmåte for gjeninnsetting av en anodespiss i en vertikal, elektrolytisk Soderberg-ovn for aluminiumfremstilling, og denne fremgangsmåten er kjennetegnet ved at man innsetter minst en pastablokk fremstilt ved støping av en pakningspasta inneholdende 85-75 vekt-% av et aggregat av koks inneholdende 20-40 vekt-% fine partikler som passerer gjennom en Tyler standard sikt nr. 200, og 15-25 vekt-% av et bindemiddel av bek, til en konfigurasjon sem tilsvarer den til toppenden av nevnte spiss med en bindingspasta inneholdende 70-60 vekt-% av et aggregat av koks inneholdende 20-40 vekt-% av fine partikler som passerer gjennom en Tyler standard sikt nr. 200, og hvor resten av partiklene har en diameter på mindre enn 5 mm, men holdes tilbake på en Tyler standard sikt nr. 200, og 30-40 vekt-% av et bindemiddel av bek, inn i en spiss grop som dannes etter uttrekking av nevnte spiss fra en anode forsynt med et øvre lag uten vesentlig flytbarhet og gjeninmsetter nevnte spiss.

F%j- 1 er. et skjematisk tverrsnitt av en anodedel i en elektrolytisk ovra for- aluminiumfremstilling som illustrerer den1 vanlige kjente frem-gari<g>smate for. gjeninnsetting av en' anodespiss.. Fig. 2 er eni sftjgmafciiak. skisse av en! utførelse av pastablokk-konfigurasjonen ifølge foreliggende oppfinnelse, og hvor A viser blokken fra siden, mens B viser blokken fra bunnen. Fig. 3 er et skjematisk tverrsnitt som viser hvorledes man kan gjeninnsette en spiss ifølge foreliggende oppfinnelse, og hvor man bruker både pastablokken og en bindepasta.

Foreliggende oppfinnelse vil nå bli mer detaljert beskrevet.

Figur 1 er et tverrsnitt gjennom en anodedel som viser den fremgangsmåte som vanligvis blir brukt for gjeninnsetting av en anodespiss. Tegningen viser en primær anode (karbonanode), en spiss 2, en sekundæranode (pakningspasta) 3, en grop 4 på bunnen av den sekundære anode, smeltet elektrolytt 7, og smeltet aluminiummetall 8.

Den pastablokk som skal innsettes i en grop som dannes etterat man har dratt ut spissen, fremstilles ved å støpe en pakningspasta i den konfigurasjon som tilsvarer toppenden av spissen. Pakningspastaen vil innbefatte et aggregat av koks som vanligvis utgjør 20 - 40 vekt-% av fine partikler som passerer igjennom en Tyler standard sikt nr. 200, og som fortrinnsvis i alt vesentlig har samme innhold som i den karbonholdige pasta som brukes for fremstillingen av den primære anoden, og bek som et bindemiddel i en mengde på 15 - 25%, fortrinnsvis 18 - 23 vekt-% av den totale

mengde av pastaen. Innholdet av bindemidlet vil være variabelt avhengig av fordelingen på partikkelstørrelsen på koksaggregatet. Det trykk som er nødvendig for å støte pastaen vil også være avhengig av fordelingen på partiklene i koksaggregatet, sammensetningen på bindemidlet og lignende, men vil vanligvis ligge i området fra 50 - 500 kg/cm<2>, fortrinnsvis 100 - 300 kg/cm<2.>

Figurene

2A og B viser konfigurasjonen på pastablokken 5 henholdsvis fra siden og bunnen.

Ifølge foreliggende oppfinnelse kan man få dannet en tilfredsstillende sekundær anode under spissen, ved å innsette en pastablokk fremstilt som beskrevet ovenfor, i spissgropen som dannes etter at man har dratt ut spissen, hvoretter man gjeninnsetter spissen. Spesielt i de tilfeller hvor anoden har en øvre lag uten vesentlig flytbarhet, så er det foretrukket å redusere kon-tanktmotstanden mellom spissen og den sekundære karbonanoden ved at man innsetter pastablokken sammen med bindingspasta til spissenden, hvoretter man gjeninnsetter spissen.

Fig. 3 er et snitt som viser hvordan man gjeninnsetter spissen ifølge foreliggende oppfinnelse, og hvor pastablokken 5 og bindingspastaen 6 er brukt sammen.

En foretrukken partikkelstørrelsesfordeling på koksaggregatet i bindingspastaen er 20 - 40 vekt-% av finere partikler som passerer igjennom en Tyler standard sikt på nr. 200 og hvor resten av partiklene har en diameter på mindre enn 5 mm, men som imidlertid holdes tilbake på Sikt nr. 200. Vektforholdet mellom bekbindemiddel til totallmengde av pasta må bestemmes avhengig av det tids-rom under hvilket bindingspastaen kan holdes i flytende form etter at den er tilsatt spissgropen, og bindemid-delinnholdet vil vanligvis være 30 - 40%, skjønt det kan være ønskelig å begrense innholdet til så lite som mulig på grunn av miljøhensyn. Bruken av en slik bindingspasta med lavere innhold av finere partikler (som går gjennom sikt nr. 200 og høyere innhold av partikler med en diameter på mindre enn 5 mm, men som holdes tilbake på sikt nr. 200, gjør det mulig å oppnå en sekundær karbonanode med bedret styrke, mindre forekomst av sprekker og utmerket festeevne. I de tilfeller hvor innholdet av partikler som går gjennom sikt nr. 200 er lavere enn ca. 20%, så vil man få en bemerkelsesverdig reduksjon av styrken på den sekundære karbonanoden,

Hvis på den annen side innholdet av partikler som går gjennom sikt nr. 200 overstiger 40%, så vil man få en merkbar krymping av blokken, noe som gjør at det langt lettere oppstår sprekker. Et økende innhold av bindemiddel har lett for å øke forekomsten av damp og røyk, noe som skyldes en rask herding av bindingspastaen når denne innsettes i spissgropen.

Som nevnt ovenfor vil man kunne få fremstilt en ønskelig og fordelaktig sekundæranode, i spissgropene ved hjelp av foréliggende fremgangsmåte. Ettersom man oppnår de samme effekter som når man bruker en herdet blokk som når man bruker en uherdet pastablokk ifølge foreliggende oppfinnelse, så vil oppfinnelsen gi en økonomisk fordel.

En konkret fremgangsmåte for gjennomføringen av foreliggende oppfinnelse vil nå bli mer spesifikt beskrevet med henvisning til de etterfølgende eksem-pler .

Sammenlignende eksempel:

Anodespisser ble innsatt ved hjelp av foreliggende fremgangsmåte. Det ble fremstilt en pastablokk ved å støpe en pakningspasta

som inneholdt 79 vekt-% av et koksaggregat med sarrrne partikkelstør-relsesfordeling som i den primære anode, og 21 vekt-% av et bekbindemiddel, under et støpetrykk på 250 kg/cm . Man fikk der-ved fremstilt en blokk med samme konfigurasjon som toppenden på anodespissen. Pastablokken ble brukt sammen med en bindingspasta som besto av 6 3 vekt-% av et koksaggregat inneholdende 35 vekt-

% av partikler som passerte gjennom en Tyler standard sikt nr. 200, og 65 vekt-% av partikler med diameter på mindre enn 5 mm, men som dog ble holdt tilbake på sikt nr. 200. Innholdet av bekbindemiddel var 37 vekt-%. Som en sammenligning gjennomførte man også en gjeninnsetting av anodespisser ved hjelp av en tidligere kjent fremgangsmåte. I dette tilfellet brukte man en pakningspasta som besto av 60 vekt-% av et aggregat som inneholdt 40 vekt-% av partikler som passerte gjennom sikt nr. 200 og 60 vekt-% som ble holdt tilbake på sikt nr. 200. Man brukte videre 40 vekt-% av et bekbindemiddel, og pastaen ble brukt uten støping til en blokk.

Resultater ved drift av den elektrolytiske ovn med begge

typer gjeninnsetting av anodespissene er vist i tabell 1. Be-grepet "grop på bunnen av den sekundære anode" refererer seg til den type grop som er vist med tallet 4 på fig. 1.

Det fremgår av tabellen at man oppnår betydelige forbedringer ved hjelp av foreliggende fremgangsmåte. Videre kunne man bekrefte at anodespenningsfallet kunne reduseres med ca.50 mV på grunn av forbedringer i bindingspastaen (noe som skyldes en raskere strømgjennomgang fra spissen p.g.a. en kortere selv-herdingsperiode, noe som igjen skyldes en nedsatt mengde av bindemiddel), og med ca. 40mV p.g.a. en lavere spiss-stilling, noe som igjen skyldes at man har eliminert gropene på bunnen på den sekundære anoden.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte for gjeninnsetting av en anodespiss i en vertikal elektrolytisk Søderberg-ovn for aluminiumfremstilling, karakterisert ved at man insetter minst en pastablokk fremstilt ved støping av en pakningspasta inneholdende 85-75 vekt-% av et aggregat av koks inneholdende•20-40 vekt-% fine partikler som passerer gjennom en Tyler standard sikt nr. 200, og 15-25 vekt-% av et bindemiddel av bek, til en konfigurasjon som tilsvarer den til toppenden av nevnte spiss sammen med en bindingspasta inneholdende 70-60 vekt-% av et aggregat av koks inneholdende 20-40 vekt-% av fine partikler som passerer gjennom en Tyler standard sikt nr. 200 og hvor resten av partiklene har en diameter mindre enn 5 mm, men holdes tilbake på en Tyler standard sikt nr. 200, og 30-40 vekt-% av et bindemiddel av bek, inn i en spiss grop som dannes etter uttrekking av nevnte spiss fra en anode forsynt med et øvre lag uten vesentlig flytbarhet og gjeninnsetter nevnte spiss.