NO310731B1 - Fremgangsmåte og anordning for mating av en elektrolysecelle - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og en anordning for punktmating av en elektrolysecelle, fortrinnsvis en elektrolysecelle for fremstilling av aluminium etter Hall-Héroult prosessen.

Punktmatere for dosering av aluminiumoksid eller alumina, fluorid og andre materialer som skal tilføres en elektrolysecelle for fremstilling av aluminium er i dag veletablert teknologi. I kombina-sjon med en skorpebrekker eller et spett kan en punktmater med rimelig god presisjon tilføre ønsket mengde av tilsatsmateriale til et på forhånd definert punkt i cellen. En celle kan ha flere punktmatere, som for eksempel 2 - 6 matere. Hensynet til anskaffelses- og vedlikeholdskostna-der gjør at matingen utføres i et begrenset antall punkter. Over tid vil mating av materialer til cellen via noen få enkeltpunkter kunne medføre oppbygning av slam (overskuddsmateriale) under og i nærheten av matepunktene. I elektrolyseceller med forbakte (prebaked) anoder i to rekker, er det vanlig å mate langs en senterlinje som befinner seg mellom anoderekkene. Over tid vil det kunne legge seg opp en rygg av slam på cellens bunn, orientert i cellens lengderetning. En slik mer eller mindre sammenhengende forhøyning av forholdsvis store mengder slam vil kunne påvirke cellens driftsbetingelser og gi ustabil drift.

DE 3047533 omhandler en bjelke for montering over en elektrolysecelle, hvor bjelken kan under-støtte en mobil punktmaterenhet. En ulempe med denne løsningen er at den omfatter en rekke bevegelige deler utover selve punktmaterenheten, noe som kan medføre omfattende vedlikehold og driftsforstyrrelser grunnet høye temperaturer samt støvete og korrosivt miljø.

NO 128226 viser et doseringsanlegg for fremføring av aluminiumsoksyd til en elektrolyttisk celle, hvor et reservoar og et doseringsapparat er anordnet ved siden av cellen. Videre omfatter anleg-get en tilførselsledning som er innvendig utstyrt med fluidiseringsorganer slik at aluminiumsoksyd kan strømme som fluidium langs tilførselsledningen. I tilførselsledningens sidevegger er det anordnet åpninger med regulerbare, perforerte plater innrettet for innføring i cellen av aluminiumsoksyd i tilnærmet like porsjoner. I henhold til figur 1, finner matingen sted i et sentralt område mellom to langsgående rekker av anoder.

NO 154525 viser en løsning for mating av aluminiumsoksyd fra et forråd til en elektrolysecelle. Forrådet er ved begge langsider forsynt med en doseringsinnretning som tillater å tilføre aluminiumsoksyd porsjonsvis gjennom fallrøret ned i badet.

De ovennevnte løsnininger angir intet i retning av å mate i punkter beliggende slik det er beskrevet i foreliggende løsning.

Med foreliggende oppfinnelse tas det utgangspunkt i at matingen skal skje i områder slik at driften av cellen forbedres, samtidig som investerings- og vedlikeholdskostnadene ikke blir prohibitivt høye. Med foreliggende oppfinnelse kan det mates mindre doser i flere punkter. På denne måten blir oksiden i all hovedsak løst direkte i kryolittsmelten og det bygger seg ikke opp slam på katoden. Driften av cellen blir mer stabil, noe som gir mindre arbeid for cellepasserne og metall-tapperne. En annen fordel er at matehullene kan holdes åpne uten at spettene opereres hver gang oksidmating foretas dels grunnet mindre dosering i hvert hull, dels grunnet at det mates i områder hvor utstrømming av anodegass er fremtredende hvilket medfører besparelser vedrø-rende slitasje og redusert energibehov (trykkluft) for å operere spettene. Videre vil det kunne erholdes forbedringer vedrørende cellens strømutbytte, grunnet mer stabil og optimal drift.

Disse og andre fordeler kan oppnås med oppfinnelsen slik den er definert i krav 1 og 2.

Oppfinnelsen skal i det etterfølgende beskrives nærmere ved hjelp av eksempel og figurer hvor: Fig. 1 viser, sett fra siden, en punktmater i samsvar med foreliggende

oppfinnelse,

Fig. 2 viser, sett forfra, en punktmater i samsvar med foreliggende

oppfinnelse,

Fig. 3 viser, sett forfra, en skorpebryter for benyttelse i forbindelse med en

punktmater i samsvar med foreliggende oppfinnelse,

Fig. 4 viser, sett ovenfra, en første skjematisk angivelse av fordeling av

matepunkter i en elektrolysecelle,

Fig. 5 viser, sett ovenfra, en andre skjematisk angivelse av fordeling av matepunkter i en elektrolysecelle.

I figur 1 er det fra siden vist en punktmater 1 i samsvar med oppfinnelsen. Materen omfatter en oksidsilo 2 og en fluoridsilo 3 innfestet i cellens øvre rammestruktur 4, 5. De viste siloer er trakt-formete og smalner av ned mot et utløp 6, 7. Ved utløpet er det i denne utførelsen anordnet doseringsanordninger som utgjøres av skuffematere 8,9, men også andre typer matere kan benyt-tes så som fluidiserte matere eller skruematere. Oksidmateren 8 er i dette eksempelet utstyrt med to utløp 10, 11, som mater oksid direkte i badet mellom anoder 12, 13. Anodene er beliggende delvis nede i badskorpen (ikke vist) og et dobbeltspett 14 innrettet for vertikal bevegelse kan skyves gjennom skorpen for å opprettholde hull for mating (matehull) i skorpen. Fluoridsiloen 3 som vist i figuren er utstyrt med én utløpsåpning 18, hvor fluorid kan mates gjennom et av de nevnte matehull. Figur 2 viser, sett forfra, en punktmater i samsvar med oppfinnelsen, hvor en oksidsilo 20 med et traktformet nedre parti 21 er utstyrt med en utløpsstuss 22. Utløpstussen 22 er tilordnet et horisontalt beliggende fordelerrør 23 som er tilordnet utløpssrør 24, 25 med tilhørende utløpsåp-ninger 26, 27. Det skal forstås at fordelerrøret 23 kan utstyres med flere enn to utløpsrør for fordeling av materiale til flere punkter (ikke vist). I utførelsen som vist i figur 2 er det videre vist en motordreven skruemater med motor 28 som driver mateskruens ende 30 via transmisjonselement 29. Skruematere er velkjent for fagmannen, slik at dette beskrives ikke nærmere her. Figur 3 viser en spettanordning 40 som utgjøres av et multippelspett bestående i denne utførelsen av to spett 41, 42 (dobbeltspett) tilordnet et åk 43 som er forbundet med en aktuator 44 eller sylin-der via en stang 45. Det skal forstås at ytterligere spett kan tilordnes åket for opprettholdelse av flere matehull i badskorpen. Stangen 45 kan være kapslet inn av et hus 46 for beskyttelse mot korrosjon og støv, samt sidekrefter i stempelstangen 45. Aktuatoren kan være luftdrevet, men også andre typer aktuatorer kan være aktuelle i en slik anvendelse, f. eks. hydrauliske, mekaniske eller elektriske. Aktuatorens øvre ende kan være festet til en silo 47. I figur 1 er en tilsvarende spettanordning vist fra siden med aktuator 15, stang 16, og hus 17.

I figur 4 er det vist en skjematisk fordeling av matepunkter i en elektrolysecelle 60, sett ovenfra. I denne utførelsen er tyve anoder 63 anordnet i to rekker 61, 62. Videre er anodene innenfor hver rekke ordnet i tre grupper hvor det er tilordnet en spalte mellom hver gruppe, i alt to spalter. I spaltene er det i samsvar med oppfinnelsen anordnet matehull 64, 65, 66, 67. Matingen skjer parvist av to sentralt plasserte matere eller grupper av matere 68, 69 for eksempelvis oksid, fluorid eller soda, og fordeles ut til hullene 64, 65 og 66, 67 respektivt.

Figur 5 viser skjematisk en fordeling av matepunkter i en elektrolysecelle 80, sett ovenfra. I denne utførelsen er cellen utstyrt med trettito anoder 83 fordelt på to rekker 81, 82. I hver rekke er anodene inndelt i fire grupper slik at det er tildannet en spalte mellom hver gruppe, ialt tre spalter. I disse spaltene er det anbrakt matehull 84, 85, 86, 87, 88, 89, for tilførsel av materialer for drift av cellen, så som oksid, fluorid, soda etc. På samme måte som i foregående eksempel kan matehullene (84, 85), (86, 87), samt (88, 89) parvist betjenes av tre matere eller tre grupper av matere (ikke vist).

Det skal forstås at den beskrevne teknologi også kan ha andre anvendelser hvor det er av betyd-ning å erholde en god spredning av det doserte materialet. Således kan oppfinnelsen ha sin anvendelse innenfor andre elektrolyseprosesser, som for eksempel fremstilling av aluminium ved Søderberg-prosessen.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for punktmating av materialer så som aluminiumsoksid, kryolitt, etc, til en elektrolysecelle (60), fortrinnsvis en elektrolysecelle for fremstilling av aluminium etter Hall-Héroult prosessen hvor materiale anbrakt i et forråd eksempelvis en silo (2), fordeles til to eller flere punkter (64,65) i cellens badskorpe, karakterisert ved at punktene som tilføres materiale er beliggende i spalter tildannet mellom grupper av anoder (63).

2. Anordning for punktmating av materialer, så som aluminiumsoksid, kryolitt, etc, til en elektrolysecelle (60), fortrinnsvis en elektrolysecelle for fremstilling av aluminium i samsvar med Hall-Héroult prosessen hvor anoder (63) er anordnet i rekker, og hvor anordningen videre omfatter et forråd (2) for materiale, en doseringsanordning (8) med utløp, samt et spett (14) eller skorpebryter for opprettholdelse av matehull i cellens badskorpe, idet doseringsanordningen videre omfatter et fordelerrør (23) med minst to utløp (10,11) for fordeling av materiale til to eller flere punkter (64,65) i cellen (60), karakterisert ved at anodene er videre anordnet i grupper innenfor hver rekke, og hvor fordelerrøret (23) er anbrakt i en tverretning i forhold til anoderekkene, i det utløpene (10,11) rager inn i hver rekke og er videre plassert i spalter tildannet mellom anoder eller grupper av disse.

3. Anordning i samsvar med krav 2, karakterisert ved at spettet utgjøres av et multippelspett (40) med to eller flere spett (41,42) innbyrdes forbundet med et åk (43) som beveges av en aktuator (44).

4. Anordning i samsvar med krav 2-3, karakterisert ved at doseringsanordningen utgjøres av en skuffemater (8).

5. Anordning i samsvar med krav 2-3, karakterisert ved at doseringsanordningen utgjøres av en fluidisert mater.

6. Anordning i samsvar med krav 2-3, karakterisert ved at doseringsanordningen utgjøres av en skruemater.