NO328467B1

NO328467B1 - Method and apparatus for encapsulating an electrolysis cell

Info

Publication number: NO328467B1
Application number: NO20055865A
Authority: NO
Inventors: Frank Ovstetun; Helge Kleiva
Original assignee: Norsk Hydro As
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2010-02-22
Also published as: AU2006323329A1; WO2007067061A8; WO2007067061A1; AU2006323329B2; ZA200804972B; IS8739A; MY143375A; CA2630912A1; CN101326311B; CN101326311A; IS2772B; NO20055865L; RU2008127848A; RU2404293C2; DK200800945A

Abstract

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og anordning ved elektrolysecelle av Hall-Héroult typen for fremstilling av aluminium. Fremgangsmåten relateres til håndtering av deksler i et overbygg i en elektrolysecelle, hvor cellen omfatter ett eller flere avtakbare deksler anbrakt side ved side. Slike deksler fjernes ved operasjoner på cellen, og settes tilbake når operasjonen er avsluttet. Ved fremgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen, fjernes dekslene ved at den samlede sideveis utstrekning av dekslene reduseres ved at disse utsettes for en samlende bevegelse i sideretning, for så å bli løftet vekk. Anordningen i samsvar med oppfinnelsen er relatert til deksling av elektrolysecelle hvor minst ett deksel er utformet med minst én sidekant som er overlappende relativt et tilstøtende fast eller bevegelig deksel, og videre anbrakt med en innbyrdes sideveis klaring til nevnte faste eller bevegelige deksel, slik at det tillates en viss innbyrdes sideveis bevegelse mellom dekslene.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method and apparatus for Hall-Héroult type electrolysis cell for the production of aluminum. The method relates to the handling of covers in a superstructure of an electrolytic cell, the cell comprising one or more detachable covers placed side by side. Such covers are removed during operations on the cell and reset when the operation is completed. In the method according to the invention, the covers are removed by reducing the overall lateral extent of the covers by subjecting them to a unifying lateral movement, and then being lifted away. The device according to the invention is related to electrolysis cell cover wherein at least one cover is formed with at least one side edge overlapping relative to an adjacent fixed or movable cover, and further disposed with a mutually lateral clearance to said fixed or movable cover, allowed some lateral movement between the covers.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og en anordning for innkapsling av en elektrolysecelle av Hall-Héroult type for fremstilling av aluminium, hvor prosessgasser som utvikles under elektrolyseprosessen hindres i å strømme ut i cellens omgivende luft samtidig som vedlikehold som utføres på cellen ikke blir hindret i unøding omfang. The present invention relates to a method and a device for encapsulating an electrolysis cell of the Hall-Héroult type for the production of aluminium, where process gases developed during the electrolysis process are prevented from flowing out into the cell's surrounding air while maintenance carried out on the cell is not prevented in unnecessary scope.

Det er allerede kjent å kle inn overbygget på elektrolyseceller av Hall-Héroult typen for å samle opp og fjerne prosessgasser på en kontrollert måte. It is already known to cover the superstructure of electrolysis cells of the Hall-Héroult type in order to collect and remove process gases in a controlled manner.

Søkerens eget amerikanske patent, US 6,790,337 omhandler en celle med et overbygg som kan ha ett eller flere avtakbare deksler. Slike deksler er normalt arrangert på en slik måte at de danner en inndeksling av overbyggets langsider, ved at flere deksler er anbrakt side om side hvilende på en rammestruktur. The applicant's own US patent, US 6,790,337 deals with a cell with a superstructure which can have one or more removable covers. Such covers are normally arranged in such a way that they form a covering of the superstructure's long sides, in that several covers are placed side by side resting on a frame structure.

US 4 043 892 beskriver en aluminiumsreduksjonscelle med flere avtakbare deksler anbrakt side ved side. Dekslene er sammensatt av to typer paneler hvor den ene typen har sidekanter rettet utover (underdeksel), mens den andre typen har korresponderende innover rettet flenser (overdeksel), slik at deksler anbrakt side ved side overlapper alternerende og derved gir en tettende forbindelse når de er plassert på cellen. Dekslene er hengslet ved deres nedre ende på en felles akse og posisjonert slik at de kan åpnes ved hver anodeposisjon ved at to overdeksler og ett underdeksel fjernes. Underpanelene kan videre utstyres med håndtak og være laget av aluminium. US 4,043,892 describes an aluminum reduction cell with several removable covers placed side by side. The covers are composed of two types of panels where one type has side edges directed outwards (lower cover), while the other type has corresponding flanges directed inward (upper cover), so that covers placed side by side overlap alternately and thereby provide a sealing connection when they are placed on the cell. The covers are hinged at their lower end on a common axis and positioned so that they can be opened at each anode position by removing two upper covers and one lower cover. The lower panels can also be equipped with handles and be made of aluminium.

Med den foreliggende oppfinnelse er det utviklet en ny løsning vedrørende avtakbare deksler for elektrolyseceller, basert på overlapping mellom dekslene for a) å oppnå en bedre kapsling og b) gjøre dekslene mer håndteringsvennlige for fjerning og pålegging. Slik håndtering kan utføres ved hjelp av en kran eller tilsvarende med en manipulatorarm innrettet for å skifte anoder eller utføre andre operasjoner på elektrolysecellen. Prinsippet i henhold til oppfinnelsen kan benyttes både ved enkelskift (skifte av én og én anode) og dobbelskift av anoder (skifte av to og to anoder). With the present invention, a new solution has been developed regarding removable covers for electrolysis cells, based on overlapping between the covers to a) achieve a better enclosure and b) make the covers easier to handle for removal and application. Such handling can be carried out by means of a crane or equivalent with a manipulator arm arranged to change anodes or perform other operations on the electrolytic cell. The principle according to the invention can be used both for single change (change of one and one anode) and double change of anodes (change of two and two anodes).

Disse og ytterligere fordeler kan oppnås ved oppfinnelsen slik den er definert i de vedføyde patentkrav. These and further advantages can be achieved by the invention as defined in the appended patent claims.

I det etterfølgende skal oppfinnelsen beskrives ytterligere ved figurer og eksempler hvor: In what follows, the invention will be described further by means of figures and examples where:

Fig. 1 viser et utsnitt av et overbygg for en elektrolysecelle sett fra siden, Fig. 1 shows a section of a superstructure for an electrolysis cell seen from the side,

Fig. 2 viser et delvis snitt av overbygget som vist i Fig. 1, sett fra enden, Fig. 2 shows a partial section of the superstructure as shown in Fig. 1, seen from the end,

Fig. 3 viser hvordan dekslene er utformet, plasseres og fjernes ved dobbeltskift av anoder, i et delvis snitt B-B av et overbygg (sett ovenfra), Fig. 4 viser hvordan dekslene er utformet, plasseres og fjernes ved enkeltskift av anoder, i et delvis snitt B-B av et overbygg sett ovenfra. Fig. 3 shows how the covers are designed, placed and removed with a double change of anodes, in a partial section B-B of a superstructure (viewed from above), Fig. 4 shows how the covers are designed, placed and removed with a single change of anodes, in a partial section B-B of a superstructure seen from above.

Som det fremgår av Fig. 1, så er det vist et utsnitt av et overbygg 1 hvor flere anodeblokker 2 er opphengt ved hjelp av en anodehenger 3. Anodehengeren er festet med en klemme 4 til en anodebjelke 5 på . konvensjonelt vis. I dette tilfellet er noen av dekslene fjernet, mens dekslene 6, 7, 8, er anbrakt på overbygget. As can be seen from Fig. 1, a section of a superstructure 1 is shown where several anode blocks 2 are suspended by means of an anode hanger 3. The anode hanger is attached with a clamp 4 to an anode beam 5 on . conventionally. In this case, some of the covers have been removed, while the covers 6, 7, 8 are placed on the superstructure.

Fig. 2 viser et delvis snitt av overbygget som vist i Fig. 1, sett fra enden, hvor en anodeblokk 2 er opphengt i en anodehenger 3, idet et deksel 6 hviler mot en rammestruktur i overbygget. Fig. 2 shows a partial section of the superstructure as shown in Fig. 1, seen from the end, where an anode block 2 is suspended in an anode hanger 3, a cover 6 resting against a frame structure in the superstructure.

Som det fremgår av Figurene 3 og 4, så er ett sett av deksler på hver side av elektrolysecellen sammensatt av overdeksler 10, 12, 14, 20, 22, 24 og underdeksler 11, 13, 19, 21, 23, 25 med like eller forskjellige bredder som overlapper hverandre og derved gir en tett forbindelse mellom hvert deksel når de er plassert på cellen. Samtidig er denne overlappingen slik at tetningen opprettholdes selv om dekslene skyves sammen eller trekkes fra hverandre innenfor en gitt lengde. Dekslene ut mot hjørnedekslene er alltid et overdeksel. As can be seen from Figures 3 and 4, one set of covers on each side of the electrolysis cell is composed of upper covers 10, 12, 14, 20, 22, 24 and lower covers 11, 13, 19, 21, 23, 25 with equal or different widths that overlap each other thereby providing a tight connection between each cover when placed on the cell. At the same time, this overlapping is such that the seal is maintained even if the covers are pushed together or pulled apart within a given length. The covers towards the corner covers are always an upper cover.

Ved skifte av anoder, enten dobbeltskift av anodene 15 og 16 eller anodene 17 og 18 (se When changing anodes, either double change of anodes 15 and 16 or anodes 17 and 18 (see

Fig. 3), eller enkeltvis anodene 27, 28, 29, 30 (se Fig. 4), skal alltid ett underdeksel og to overdeksler fjernes. Disse vil alltid ligge slik at underdekslet er i midten, med ett overdeksel på hver side, se Fig. 3 og 4. På den måten vil det alltid være et underdeksel som blir liggende igjen på cellen, på hver side av de tre dekslene som fjernes. De tre dekslene som fjernes kan dermed løftes rett av. Fig. 3), or individually the anodes 27, 28, 29, 30 (see Fig. 4), one lower cover and two upper covers must always be removed. These will always lie so that the lower cover is in the middle, with one upper cover on each side, see Fig. 3 and 4. That way, there will always be a lower cover left on the cell, on each side of the three covers that are removed . The three covers that are removed can thus be lifted straight off.

Overlappingen er slik utformet at dekslene kan skyves sammen manuelt eller ved hjelp av en dekselgriper anbrakt på kranen, for derved å oppnå bedre plass mot gjenliggende deksler på cellen når de fjernede dekslene skal legges tilbake på plass. Bredden på overlappen og nominell klaring A (se Fig. 4) mellom dekslene bestemmer hvor stor sammenskyvingen kan være uten å miste tetningsfunksjonen. The overlap is designed in such a way that the covers can be pushed together manually or with the help of a cover gripper placed on the crane, thereby achieving better space against remaining covers on the cell when the removed covers are to be put back in place. The width of the overlap and nominal clearance A (see Fig. 4) between the covers determine how large the pushing together can be without losing the sealing function.

Dette prinsippet med å skyve dekslene sammen i forbindelse med kranbetjent skifting er viktig da det bevirker at det oppnås større klaring tii de dekslene som blir liggende igjen på cellen under operasjonen og derved oppnås et redusert krav til nøyaktighet for kran betjeningen når dekslene settes ned på plass igjen. Etter at de er lagt ned blir de skjøvet fra hverandre. This principle of pushing the covers together in connection with crane-operated changing is important as it causes greater clearance to be achieved for the covers that are left on the cell during the operation and thereby achieves a reduced requirement for accuracy for the crane operation when the covers are put down in place again. After they are laid down, they are pushed apart.

Det skal forstås at håndteringen av nevnte deksel(-ler) kan utføres under assistanse av et posisjoneringssystem. Et slik posisjoneringssystem kan baseres på avstandsmåling ved hjelp av laser eller tilsvarende mellom minst ett punkt på manipulatorarmen og ett eller flere referansepunkt som fortrinnsvis er anbrakt på cellen. Slike systemer er som sådan kjent, og beskrives derfor ikke nærmere her. It should be understood that the handling of said cover(s) can be carried out with the assistance of a positioning system. Such a positioning system can be based on distance measurement using a laser or equivalent between at least one point on the manipulator arm and one or more reference points which are preferably placed on the cell. Such systems are known as such, and are therefore not described in more detail here.

Fordeler med oppfinnelsen er: Advantages of the invention are:

-Forenklet betjening av deksler med en gripemekanisme montert på en manipulatorarm på en kran eller på et kjøretøy ved at dekslene forut for utløfting trekkes sammes slik at spalten til de dekslene som blir liggende igjen på celle blir større. Dette gjør at kravet til nøyaktighet i posisjoneringen / håndteringen ved uttak og pålegging kan reduseres. -Forbedret kapslingsgrad ved at spalten mellom nabodeksler erstattes med overlappende deksler (labyrinttetning) -Løsningen er tilpasset både fjernbetjent håndtering ved hjelp av en gripermekanisme på en kran eller et kjøretøy samt manuell betjening av operatør på hallgulv. -Simplified operation of covers with a gripping mechanism mounted on a manipulator arm on a crane or on a vehicle by pulling the covers together prior to lifting so that the gap for the covers that remain on the cell becomes larger. This means that the requirement for accuracy in positioning/handling when removing and applying can be reduced. -Improved degree of enclosure by replacing the gap between neighboring covers with overlapping covers (labyrinth sealing) -The solution is adapted to both remote handling using a gripper mechanism on a crane or a vehicle as well as manual operation by an operator on the hall floor.

Claims

1. Procedure for handling covers in a superstructure in an electrolysis cell, where the cell comprises several removable covers placed side by side, with at least two covers being removed during operations on the cell, and put back when the operation is finished, since the covers can be shifted laterally, characterized by that the covers are designed with at least one side edge which is overlapping relative to a second adjacent cover with a cooperating side edge and where, upon removal of the covers, the total lateral extent of the cover and at least one or more adjacent covers is initially reduced by subjecting them to a collective movement sideways, and so that a clearance is achieved between the covers to be removed and the cover(s) that will remain, after which the covers are then lifted away.

2. Procedure in accordance with claim 1, characterized by that when putting the covers back, these are held in such a way that their overall lateral extent is smaller than when they are placed back in the cell's superstructure, as the covers are spread laterally outwards after placement in the superstructure.

3. Procedure in accordance with claim 1, characterized by that the covers are handled using a manipulator arm on a crane, wheeled vehicle or equivalent.

4. Procedure in accordance with claim 3, characterized by that the handling of said covers is carried out with the assistance of a positioning system.

5. Procedure in accordance with claim 4, characterized by that the positioning system is based on distance measurement using a laser or equivalent between at least one point on the manipulator arm and one or more reference points which are preferably placed on the cell.

6. Device for a cover for an electrolysis cell of the Hall-Héroult type, where the cell comprises several removable covers placed side by side, at least two of which are removed during operations on the cell, and put back when the operation is finished, characterized in that the covers are designed with at least one side edge which is overlapping relative to a second adjacent cover with a cooperating side edge, and further provided with a mutual lateral clearance (A) to said adjacent cover, so that a certain mutual lateral movement between the covers is permitted for the removal of the covers.

7. Device in accordance with claim 6, characterized by that the covers' side edges are designed so that at least one side edge of a cover has an underlying fold, while the other adjacent cover's side edge has an overlying fold.

8. Device in accordance with claim 6, characterized by that the movable covers are equipped with at least one hoop, a handle or equivalent for handling the same.

9. Device in accordance with claim 6, characterized by that in that a heat-resistant gasket is placed between said covers.

10. Device in accordance with claim 6, characterized by that the covers are made of aluminum or an aluminum alloy.

11. Device in accordance with claim 6, characterized by that the covers are equipped with step boards.

12. Device in accordance with claim 6, characterized by that the seal between the covers is made up of a labyrinth seal.