NO168542B - Anordning for gassoppsamling i ovner for smelteelektrolytisk fremstilling av aluminium. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning for gassoppsamling i ovner for smelteelektrolytisk fremstilling av aluminium, hvilke ovner er utstyrt med såkalt Søderberganode hvor strømmen tilføres anoden ved hjelp av vertikale kontaktbolter som samtidig tjener til opphenging for anoden. Slike ovner er utstyrt med en permanent jernmantel som elektroden senkes gradvis ned igjennom etterhvert som den forbrukes under elektrolysen.

Ved ovner av den ovenfor nevnte type oppsamles ovnsgassene vanligvis i en gassoppsamlingskappe som omgir Søderberg-elektroden. Gasskappen er festet til mantelens nedre del, og dens nedre ende rager ca 5 -10 cm over badoverflaten. Etter at det har dannet seg en kruste på badoverflaten vil tetningen mellom gasskappens nedre kant og krusten foregå ved at aluminiumoksid legges på krusten. Fra gasskappen føres gassen vanligvis til en brenner hvor dens innhold av CO forbrennes med luft til CO2.

Ved ovner med Søderberg-anoder vil ovnsgassen inneholde en del tjæredamper som også forbrennes i brenneren. Fra brenneren ledes forbrenningsgassene til et renseanlegg hvor de enten underkastes våtrensing med vann eller en oppløsning som inneholder alkalier eller jordalkalier eller tørrensing ved absorbsjon på aluminiumoksid. Hensikten med rensingen er å fjerne støv og fluordamper fra gassen slik at denne kan slippes ut i atmosfæren uten å skade omgivelsene. Det gjenvundene fluor kan opparbeides videre til fluorforbindelser som kan returneres til elektrolyseovnene.

Den beskrevne anordning for gassoppsamling har imidlertid en rekke ulemper. En av svakhetene består i at når krusten på utsiden av gasskappen fra tid til annen slås ned for tilføring av aluminiumoksid til badet, vil gasskappen bli stående mer eller mindre åpen og ovnsgasser og støv vil trenge ut i ovnshallen. Ved punktmating av aluminiumoksid gjennom gasskappen vil man lett få en opphopning av oksid under gasskappen som vil hindre fri passasje av gassen i gasskanalen og man risikerer at gasstrykket i kanalen blir så stort at den fluorholdige ovnsgassen presses ut under gasskanalen og ut i ovnshallen. En slik blokkering av gasskanalen kan også forekomme ved skvalping og spruting av elektrolysebad slik at denne på enkelte steder kan gro igjen av størknet bad. I tillegg til at man også da får presset gass ut i ovnshallen vil man kunne få et forsterket sug i et område hvor punktmating foregår. Dette vil medføre at oksidstøv trekkes ut i avsugssystemet. Å rense en gasskanal som er tilstoppet er et omstendelig og tidkrevende arbeid som dessuten er ubehagelig å utføre på grunn av de fluorholdige gasser og varme. Skvalping og spruting forekommer spesielt når ovnen får en anodeeffekt også kalt bluss. Anodeeffekten gir seg tilkjenne ved at ovnsspenningen stiger fra 5 til 15 - 60 V. Ved bluss dannes det en isolerende gassfilm som må fjernes for at spenningen skal falle til normalt nivå. Gassfilmen fjernes ved at enten trestaur stikkes under anoden eller ved at gassfilmen blåses bort med luftlanser eller rør gjennom anoden. Den sterke effektøkningen kan medføre at sidekrusten smelter ut og badnivået stiger. Dette sammen med skvalpingen medfører at gasskappene kommer i kontakt med badet noe som medfører tæring av disse og forurensing av metallet. For å opprettholde et forsvarlig miljø må derfor gasskappene skiftes i intervaller på 2 - 3 år.

Det har også vist seg at det er vanskelig å holde laskene mellom de enkelte gasskappeseksjonene tett slik at falsk luft trenger inn under gasskappen og forbrenner. Denne forbrenningen medfører at anoden tæres og masseforbruket stiger.

Det har videre vist seg at aluminiumsoksidlaget rundt gass-kappenes nedre kant aldri er helt gasstett. I tillegg er det nødvendig at krusten åpnes for prøvetaking, tapping av metall og inspeksjoner av anoden. Ved konvensjonell Søderbergdrift vil hele sidekrusten bli slått opp regelmessig, for eksempel i intervaller på 2 til 4 timer for tilførsel av oksid og en ny kruste vil bli dannet. Ved punktmating vil denne regelmessige krustebrekkingen være unødvendig. Derimot vil det være vanskelig å tette igjen hull i krusten som har vært benyttet til prøvetaking, tapping etc. da oksiden renner rett igjennom uten å danne kruste som tetter hullene. Dette fører til at arbeidsatmosfæren blir forurenset og at man taper fluor som ellers ville blitt fanget opp i gassanlegget og bli tilbakeført til ovnene.

Ved den foreliggende oppfinnelse er man kommet frem til en anordning for gassoppsamling i ovner for smelteelektrolytisk fremstilling av aluminium utstyrt med Søderberg-anoder hvor gasskappene overflødiggjøres samtidig som utslipp av ovnsgasser reduseres vesentlig i forhold til den kjente teknikk ved denne type aluminiumovner.

Foreliggende oppfinnelse vedrører således en anordning for gassoppsamling i ovner for smelteelektrolytisk fremstilling av aluminium utstyrt med Søderberg anode, hvilken anordning er kjennetegnet ved at den utgjøres av et flertall løftbare deksler som dekker hele overflaten mellom ovnens sidekanter og anodemantelen, hvor minst ett av dekslene er utstyrt med minst en luke, hvilke deksler ved hjelp av tetningselementer danner en gasstetning mot anodemantelens omkrets og mot ovnens sidekanter.

Fortrinnsvis er det anordnet fire deksler, en for hver av ovnens sidekanter. Ytterligere trekk ved anordningen fremgår av kravene.

En utførelsesform av anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse vil nå bli nærmere beskrevet i forbindelse med de etterfølgende tegninger hvor, Figur 1 viser en aluminiumovn med Søderbergelektrode sett ovenfra utstyrt med anordning for gassoppsamling i henhold til foreliggende oppfinnelse.

Figur 2 viser et snitt tatt langs linjen I-l i figur 1,

Figur 3 viser et snitt gjennom en andre utførelsesform av dekselet og hvor,

Figur 4 viser dekslet i løftet stilling og hvor,

Figur 5 viser et snitt tatt langs linjen H-n i figur 1.

På figurene er det vist en elektrolyseovn for aluminium utstyrt med en Søderberganode 1 med anodemantel 2. Anodemantelen vist på figur 1 er utstyrt med innsving 3,4, i hvilke punktmatere for aluminiumoksid 5, 6 er plassert. Mellom anodemantelen 2 og sidekanten 7 av ovnen er det anordnet fire deksler 8 -11 for lukking av elektrolysecellens overflate. Selv om det på figur 1 er vist fire deksler ligger det innenfor rammen av oppfinnelsen å dele dekslene slik at antallet deksler kan være større enn fire, f.eks. seks, åtte eller flere. Dekslene er utstyrt med en eller flere luker 28 som kan åpnes når metall skal tappes fra ovnen, ved inspeksjon etc.

På grunn av faren for gasslekkasjer i skjøtene mellom dekslene er det imidlertid foretrukket å benytte fire deksler, et for hver langside og et for hver kortside av elektrolyseovnen. Tetningen mellom dekslene 8, 11 og anodemantelen 2 og mellom dekslene 8 - 11 og ovnens sidekanter 7 utgjøres fortrinnsvis ved hjelp av et partikulært materiale så som f.eks. aluminiumoksid.

Selve oppbygningen av dekslene 8 -11 vil nå bli nærmere beskrevet i forbindelse med figurene 3 og 4.

På figurene 3 og 4 er det vist et deksel 8. Dekselet 8 er fortrinnsvis fremstilt av stål. På oversiden av dekselet 8 er det ved sveising festet et flertall ribber 12 av stål. I utsparinger i ribbene 12 er det innført en kanal 13 av stål. Kanalen 13 utgjøres av en nedre plate 14, en skråplate 15 og en øvre plate 16. Den nedre plate 14 av kanalen 13 holdes på plass av utsparinger i ribbene 12 og er slik dimensjonert at dekselet 8 kan ekspandere i utsparingene. Selve dekselet 8 kan således bevege seg i utsparingene i forhold til kanalen 13. Varmeutvidelse av dekselet 8 kan således skje fritt uten vesentlig deformasjon av dekselet. Kanalen 13 er mindre varmepåkjent enn dekselet 8 og er solid oppbygget slik at kanalen 13 danner en stiv bæreprofil som vil hindre at dekslet 8 blir deformert på grunn av varmepåkjenningen. Lukene 28 i dekslene 8 - 11 er nærmere vist på figur 5. Som vist på figur 5 består lukene 28 av et rør 33 som er ført gjennom dekselet 8 og den nedre plate 14 og den øvre plate 16 i kanalen 13. Røret 33 er normalt lukket ved hjelp av et lokk 34 som plasseres i mellomrommet mellom to sylindre 35, 36 som er sveiset til den øvre plate 16 av kanalen 13. For å sikre gasstetning fylles mellomrommet mellom sylindrene 35 og 36 med et elektrisk isolerende finpartikulært materiale, fortrinnsvis aluminiumoksid. Røret 33 tjener også som et fast punkt mellom kanalen 13 og dekselet 8.

Til den øvre plate 16 av kanalen 13 er det ved hjelp av bolter 17,18 festet en holde- og løftearm 19. Løftearmen 19 er elektrisk isolert fra dekselet 8 ved hjelp av et isolasjons sjikt 32. Løftearmen 19 er svingbart festet til anodemantelen 2 ved 20. Løftearmen 19 er utstyrt med en anordning 21 som begrenset løftearmens 19 nedadgående bevegelse. Når: dekslene er i lukket tilstand vil de således ha den posisjon som er vist i figur 3. I denne posisjon vil øvre og indre del 22 av dekselet 8 være i en avstand av 3 -10 mm fra en brakett 23 som er anordnet rundt anodemantelens 2 omkrets. Dekselet 8 tettes mot anodemantelen 2 ved påfylling av aluminiumoksid i braketten 23 som vist ved 24. I den nedre;stilling vil dekselets 8 nedre kant 25 være i en avstand av 3

- 10 mm fra toppen av ovnens sidekant 7. Dekselet 8 tettes mot ovnens sidekant 7 ved

hjelp av påfylt aluminiumoksid vist ved 26. Når alle dekslene 8 - 11 er i den posisjon som vist på figur 3 vil ovnens overflate være effektivt tettet. Reaksjonsgassene som oppstår under elektrolysen suges ut gjennom et gassavløp 27, og brennbare komponenter i gassen forbrennes hvoretter gassen renses på konvensjonell måte før den slippes ut.

Normalt er dekslene 8 -11 i lukket posisjon. Tapping av metall, prøvetaking, inspeksjon osv. foretas gjennom lukene 28 i dekslene 8-11. Fra tid til annen er det imidlertid nødvendig å ha adgang til ovnsoverflaten, f.eks. for fjerning av sotpartikler etc. Dekslene kan da løftes til en øvre, åpen posisjon som vist på figur 4. Løftingen foretas fortrinnsvis ved hjelp av hydrauliske eller pneumatiske sylindre 29,30 som vist på figur 1. For å låse dekslene i åpen stilling er det på anodemantelen 2 anordnet en svingbar brakett 31 for inngrep med en åpning i skråplaten 15 av kanalen 13.

Anordningen i henhold til foreliggende oppfinnelse er kompakt og enkel å betjene. Videre har dekslene lang levetid da de ikke er direkte utsatt for smelte. På grunn av det kraftig økte volum under dekslene i forhold til volumet under de konvensjonelt brukte gasskapper er faren for gjentetning på grunn av groing eliminert.

Claims (10)

1. Anordning for gassoppsamling i ovner for smelteelektrolytisk fremstilling av aluminium utstyrt med Søderberg anode, karakterisert ved at anordningen utgjøres at et flertall løftbare deksler (8-11) som dekker hele overflaten mellom ovnens sidekanter (7) og anodemantelen (2), hvor minst ett av dekslene (8-11) er utstyrt med minst en luke (28), hvilke deksler (8 - 11) ved hjelp av tetningselementer danner en gasstetning mot anodemantelens (2) omkrets og mot ovnens sidekanter (7).

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at dekslene (8-11) på sin overside er utstyrt med et flertall ribber (12) og at en kanal(13)bestående av en nedre plate (14), en skråplate (15) og en øvre plate (16) er innført i utsparinger i ribbene (12).

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at minst en løftearm (19) er festet til den øvre plate(16)av kanalen (13).

4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at løftearmen (19) er svingbart festet til anodemantelen (2).

5. Anordning ifølge krav 3 - 4, karakterisert ved at løftearmen (19) er elektrisk isolert fra kanalen (13) ved hjelp av en isolerende plate (32).

6. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at dekslene (8 -11) kan løftes ved hjelp av pneumatiske eller hydrauliske sylindre (29,30).

7. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at dekslene (8-11) danner en gasstetning mot anodemantelen (2) ved hjelp av et finpartikulært elektrisk isolerende materiale (24) anbragt på en brakett (23).

8. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at dekslene (8-11) danner en gasstetning mot ovnens sidekanter (7) ved hjelp av et finpartikulært elektrisk isolerende materiale (24) anbragt på ovnens sidekant (7).

9. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at lukene (28) utgjøres av et rør (33) som er ført gjennom dekslene (8 - 11), den nedre plate (14) og den øvre plate (16) i kanalen (13).

10. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved at lukene (28) er utstyrt med et avtagbart lokk (34) som anbringes i mellomrommet mellom sylindre (35, 36) festet til den øvre plate (16) av kanalen (13).