NO850749L - Apparat til aa fjerne stoerknet elektrolyttbad. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår generelt apparater

som anvendes ved elektrolytisk produksjon av metaller, og mer spesielt angår den et apparat til å fjerne badrester som samler seg og hefter til en elektrode under produksjonen av metallet.

Ved elektrolytisk fremstilling av et metall som f.eks. aluminium, ledes elektrisk strøm gjennom et smeltet saltbad,

og en i dette oppløst aluminiumforbindelse reduseres under dan-nelse av aluminium. En av de elektroder som anvendes ved sli-

ke prosesser, er typisk et karbonlegeme festet til en elektrisk ledende metallstang eller -stav som er opphengt i det smeltede saltbad og funksjonerer som anode. Under fremstillingen av metallet blir faste partikler av salt plassert oppå det smeltede salt og karbonet for å hindre varmetap og hindre luftforbrenning av karbonet. De faste partikler smelter delvis og danner en hard skorpe av størknet salt langs overflaten av det smeltede bad, og den skorpe som befinner seg nær karbonlegemet hefter til dette. Karbon forbrukes i prosessen, og karbonlegemet må derfor fornyes fra tid til annen. For å oppnå dette blir den ledende metallstav løsgjort fra strømkilden, og det brukte karbonlegeme med staven løftes ut av badet, og en ny anode med stav innsettes i badet.

En betydelig mengde av karbonlegemet blir tilbake på staven og kalles nedenfor anodestumpen. Denne må fjernes fra staven for at staven skal kunne anvendes på ny, og det er også ønskelig å utnytte anodestumpen for fremstilling av ytterligere karbonlegemer såvel som å utnytte det størknede saltbad som hefter til anodestumpen. Før karbonet kan utnyttes må ansamlin-gen av saltbad som er størknet fast på anodestumpen, fjernes slik at karbonet ikke forurenses. Det størknede bad kan fjernes manuelt ved hjelp av pneumatiske hammere, men en slik meto-de er ineffektiv, kostbar og forårsaker støy- og støvproblemer. Det er foreslått i US-patent 4 119 505 å montere en pneumatisk hammer på et apparat som kan opereres fra en fjerntliggende stasjon. Apparatet er innrettet til selektivt å bevege den pneumatiske hammer til posisjoner nær en anodestump omgitt av skorpe og deretter starte hammeren for at denne skal bryte størknet bad bort fra anodestumpen. Skjønt dette er en forbedring i forhold til den manuelle bruk av en pneumatisk hammer, elimine-res ikke støy- og støvproblemet. Andre apparater som er foreslått for fjerning av den størknede skorpe, er beskrevet i britisk patent 2 100754, hvor skorpen fjernes ved hjelp av fresere. Anvendelse av dette foreslåtte apparat medfører og-så betydelig støvdannelse og støy.

Det er derfor ønskelig å tilveiebringe en effektiv, økonomisk fremgangsmåte til å fjerne størknet saltbad fra en elektrode og eliminere støy- og støvproblemet som har gjort seg gjeldende ved de hittil kjente metoder.

Ved en innretning ifølge foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en klemanordning til å holde, og holde på plass, en metallstav til hvilken det er festet en salt-omgitt anodestump, i en sentrert fast posisjon i innretningen. Skorpebrytende anordninger plassert slik at de berører toppen, siden og endene av den saltomgitte anodestump, aktiveres maskinelt for å bryte gjennom skorpen, sundbryte skorpen til stykker og løsgjøre stykkene fra anodestumpen.

Det er et formål med denne oppfinnelse å tilveiebringe en effektiv, økonomisk innretning til å fjerne størknet badmateri-ale fra en elektrodestump.

Det er også et formål med denne oppfinnelse å skille badmaterialet fra elektrodestumpen uten å frembringe støy eller støv.

Det er et ytterligere formål med denne oppfinnelse å be-virke en hovedsakelig fullstendig separasjon mellom badmaterialet og elektrodestumpen, slik at det fraskilte badmaterialet og elektrodestumpen kan gjenvinnes for fornyet bruk.

Disse og andre formål og fordeler med denne oppfinnelse skal forklares nærmere i den følgende beskrivelse av en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen i forbindelse med teg-nings figurene . Fig. 1 er et sideriss av en typisk anordning av et karbon-anodelegeme og en metall-lederstav før anvendelse i en elektrolytisk prosess for fremstilling av aluminium. Fig. 2 viser anordningen på fig. 1 etter anvendelse i en elektrolytisk prosess for fremstilling av aluminium. Fig. 3 er et enderiss av apparatet ifølge oppfinnelsen, med en venstre side og et tverrsnitt gjennom den høyre side av en anodestump anordnet i apparatet. Fig. 4 er et sideriss av apparatet ifølge oppfinnelsen som vist på fig. 3. Fig. 5 er et grunnriss av apparatet ifølge oppfinnelsen, hvor topprammeplater ikke er vist av hensyn til klarheten.

Den høyre side av apparatet er vist med deler av apparatet vist bare delvis av hensyn til klarheten. Fig. 6 er et endesnitt gjennom apparatet ifølge fig. 5 etter snittlinjen 6-6 bortsett fra at apparatet på høyre side av fig. 6 er vist i en fullstendig tilbaketrukket posisjon hel-ler enn den lukkede posisjon som er vist på fig. 5. Fig. 7 er et grunnriss av den venstre skorpebryterarm med skorpebryterne og endeforbindelsesplatene festet til armen. Fig. 8, 9 og 10 er grunnriss av skorpebrytere i apparatet ifølge oppfinnelsen sammenstilt med skorpebryterarmen. Fig. 11 er et grunnriss av en typisk skorpebryterspiss i apparatet ifølge oppfinnelsen. Fig. 12 er et enderiss av den skorpebryterarm som er vist på fig. 7. Fig. 13 viser skjematisk bevegelsen av ledd-innretningen og skorpebryteren i apparatet ifølge oppfinnelsen fra en tilbaketrukket til en lukket posisjon.

Beskrivelse av en foretrukket utførelsesform

Fig. 1 er et sideriss av en typisk karbonanodeanordning til bruk ved fremstilling av aluminium ved elektrolyse. Kar-bonanodelegemet 10 har et deri innleiret tverrstykke 12, og tverrstykket er forbundet med en oppover-ragende elektrisk ledende stav 14 som benyttes som en elektrisk leder mellom strøm-kilden og anodelegemet, såvel som til opphengning av anodelegemet i en smeltet elektrolytt i hvilken et aluminiumsalt er opp-løst. Under aluminiumproduksjonsprosessen forbrukes karbon,

og en hard, seig skorpe 16 av størknet elektrolytt dannes ved de øvre overflatedeler av anode-legemet. Denne skorpe må fjernes fra den gjenværende del av anodelegemet for at karbonet skal kunne utnyttes og anvendes på ny. Fig. 2 viser anodeanordningen ifølge fig. 1 slik den typisk kan være etter anvendelse i og fjerning fra elektrolytten.

For fjerning av skorpe fra en anodestump med apparatet ifølge denne oppfinnelse beveges anordningen ved hjelp av en overliggende transportør til badfjerningsapparatet ifølge oppfinnelsen. Som vist på fig. 3 og 4 er badfjerningsapparatet 18 montert på en bærende ramme 20. En trakt 2 2 strekker seg ned-over fra apparatet 18 og rammen 20 til en beltetransportør 24 som transporterer saltskorpefragmenter som er fjernet fra anodestumpen. Føringsskinner 26 er anordnet over apparatet for å føre anodeanordningen inn i apparatet 18, og en stavstopper 28 er forbundet med den ene av føringsskinnene for å posisjonere anordningen i apparatets senter. Fig. 3 viser et enderiss av apparatet med anodeanordningen sentrert deri, og fig. 4 viser et sideriss av apparatet og anodeanordningen.

Apparatrammen innbefatter motstående endeplater 30 som er forbundet med den bærende ramme 20 og topprammeplater 32 som er festet til endeplatene. En hydraulisk selektivt bevegelig klemanordning 34 er montert på erL_av topprammeplatene 32 på senterlinjen av apparatet. Klemanordningen 34 innbefatter en munn 36

som er innrettet til delvis å omgi anodeanordningsstaven 14.

Et klemanordning-motstykke 38 er montert på senterlinjen av apparatet på topprammeplaten 32 like overfor den topprammeplate som klemanordningen 34 er montert på. Når anodeanordningen stop-pes i den ønskede posisjon i apparatet, påvirkes den hydrauliske klemanordning 34 slik at den delvis omgir staven 14 og holder staven mot klemanordning-motstykket 38. Anodeanordningen blir således holdt i en fiksert posisjon i forhold til apparatet for fjerning av skorpen.

Detaljer i badfjerningsapparatet 18 skal nå forklares i forbindelse med fig. 5 og 6. I grunnrisset på fig. 5 er apparatet vist uten topprammeplatene 32 av hensyn til klarheten. Apparatet består generelt av en flerhet skorpebrytere 40 montert på roterende armer 4 2 som strekker seg i lengderetningen på venstre og høyre side av apparatet. Startutløsning av apparatet bringer skorpebryterne 40 til å bevege seg langs en vandringslinje på tvers av lengden av anodestumpen og hovedsakelig i samsvar med overflatekonturen av anodestumpen fra en posisjon nær sidene av den skorpeomgitte anodestump til en posisjon ved toppen av anodestumpen som vist på fig. 5. Skorpebryterne føres frem med tilstrekkelig kraft til at de river opp skorpen, hvorved denne brytes opp til fragmenter. Praktisk talt hele skorpen brytes opp til adskilte stykker som enten faller av eller kan børstes bort fra anodestumpens overflate og ned i trakten 22.

Det generelle arrangement av skorpebryterne 40 på den venstre roterende arm 4 2 skal nå forklares i forbindelse med fig. 7, 8, 9, 10, 11 og 12. Skorpebryterne 40 består av form-gitte platearmer 44 og bryterspisser 46. Formen av platearmene og plasseringen på den roterende arm 4 2 varierer med formen på anodelegemet 10 som skal renses for skorpe. I denne foretrukne utførelsesform er den ytterste skorpebryter 40a, som vist på fig. 7, anordnet på den roterende arm 42 med skorpebryterspissen 46 i en større avstand fra senterlinjen enn spissene på de øvrige skorpebrytere, slik at spissen kan følge en vandringslinje langs den skrånende overflate 11 (fig. 1) på endene av anoden. Bryterspissene 46 (fig. 11) har en generelt pyramidefor-met bryterende 48 og en tapp 50. Spissen er festet til platearmen 44 ved presspasning av tappen 50 inn i et hensiktsmessig dimensjonert hull i enden av platearmen, idet spissen holdes på plass med settskruer 52 gjennom armen og under press mot tappen 50. Alternative festeanordninger for spissen 46 til platearmen 44 kan anvendes, men det foretrekkes at spissene er festet på en slik måte at de kan erstattes når de er slitt. Platearmene 44 er festet til den roterende arm 42 ved sveising, og i denne foretrukne utførelsesform er de innpasset i maskiner-te spalter i armen, hvilket letter sammenstillingen og gir god støtte, men platearmene kan også utformes slik at de passer rundt den roterende arm 42, idet de sveises direkte til denne. Det skal bemerkes at platearmen 44c avviker fra armene 44a og 44b for så vidt som den er forsynt med et boret hull 54. Det borede hull 54 er anordnet for forbindelse med et hydraulisk drivsystem for igangsetting av den roterende arm 42, hvilket vil bli forklart senere.

Som det fremgår av fig. 5 er den venstre og den høyre roterende arm 4 2 og skorpebryterne 40 anordnet slik at skorpebryterne griper inn i hverandre i sin lukkede posisjon ved slutten av skorpebrytingssyklusen, med unntagelse av skorpebryterne 40c. Skorpebryterne 40c er anordnet på armen 4 2 slik at de ligger an mot anodetverrstykket 12 (vist ved stiplede linjer). Den foregående beskrivelse av den venstre roterende arm 4 2 og skorpebryterne 40 passer også på den høyre roterende arm 4 2 med tilhørende skorpebrytere.

Energien til å drive skorpebryterne gjennom skorpen på ano-deoverflaten tilveiebringes av fire hydrauliske enheter 56. Disse enheter er roterbart forbundet med bunnrammeplater 58 anordnet mellom de motstående endeplater 30 på den venstre og den høyre side av apparatet. To drivenheter 56 er anordnet for hver side av apparatet og er plassert på rammeplaten 58 for innrett-ing med og forbindelse med bryterarmene 44c på de roterende armer 42. De hydrauliske drivenheter 56 omfatter en hydraulisk sylinder 60 med et hydraulisk bevegelig stempel som er forbundet med en stempelstang 62. En sjakkel 64 er forbundet med den frie ende av stangen 62 og er forbundet med bryterarmen 44c ved hjelp av en bolt 66 som strekker seg gjennom sjakkelen 64 og det borede hull 54 i bryterarmen 44c. Bolten 66 er forbundet med hver arm på sjakkelen 64 og er fri til å rotere i en bøssing i bry-terarmhullet 54.

Til å forbinde den hydrauliske enhet 56 roterbart med den nedre rammeplate 58 er en vuggetappanordning 68 forbundet med platen, og drivenheten understøttes deri med vuggetapper 70 festet til drivenheten.

Bevegelse av skorpebryterne 40 langs den ønskede vandringslinje ved overflaten av anoden 10 tilveiebringes av et fire-akslet leddinnretningssystem. Leddinnretningsakslene er en øv-re aksel 72, en nedre aksel 74 og akselforbindelsesboltene 76, 76. Leddinnretningssystemet omfatter ennvidere en øvre svingarm 78, en nedre svingarm 80 og et bindeledd 82. Den øvre svingarm 78 er et vinkelformet plateorgan som på sin øvre ende har et boret hull med tilstrekkelig størrelse til å oppta den øvre aksel 72 og er festet nær enden av akselen, fortrinnsvis ved sveising. Den nedre svingarm 80 er et hovedsakelig rett plateorgan som i sin øvre ende har et boret hull med tilstrekkelig størrelse til å oppta den nedre aksel 74, og som er festet nær enden av akselen, fortrinnsvis ved sveising. Svingarmene 78

og 80 er sveiset til sine respektive aksler ved hovedsakelig den samme posisjon i forhold til akselendene, slik at armene ligger hovedsakelig i det samme plan. Bindeleddet 82 er et

hovedsakelig rett plateorgan som i hver ende har et hull til å oppta presspasningsbøssinger dimensjonert til å motta akselforbindelsesboltene 76. For sammenbinding av de frie ender av svingarmene 78 og 80 er de frie ender boret og presspasset med bøssinger, og akselforbindelsesboltene 76 blir deretter innsatt gjennom bøssingene i begge ender av bindeleddet 82 og bøssinge-ne i armene 78 og 80, hvorved det oppnås en fritt roterbar forbindelse mellom armene. De sammenleddede øvre og nedre aksler 72 og 74 er forbundet med endeplaten 30 ved hjelp av en lageran-ordning 84. Lageranordningen 84 er en rektangulær plate forsynt med lågere 86,86 til å oppta endene av akslene 72 og 74 og er forbundet med endeplaten 30. Ovennevnte leddinnretning-sammenstilling av de øvre og nedre aksler 72 og 74 og svingarmene 78 og 80 og bindeleddet 82 er forbundet med den roterende skorpebryterarm 42 med skorpebryterarm-endeforbindelsesplater 88 (fig. 7 og 12). Endeforbindelsesplaten 88 er forsynt med et boret hull 90 til å oppta en ende av skorpebryterarmen 42, og platen er festet til denne, fortrinnsvis ved sveising. Platen 88 er generelt trekantet av form og borede hull 92 er anordnet i en nedre del av platen og er dimensjonert og innbyrdes distan-sert tilstrekkelig til å komme i inngrep med forbindelsesbolte-ne 76,76. Etter at forbindelsesplaten 88 er kommet i inngrep med boltene 76,76, festes platen til boltene, fortrinnsvis ved sveising.

Den foregående beskrivelse av sammenstillingen av de øvre og nedre aksler 72 og 74, svingarmene 78 og 80, bindeleddet 82 og skorpebryterarmen 4 2 gjelder den ene ende av en side av apparatet. Det vil forstås at de samme bemerkninger også kan anvendes på sammenstillingen av de andre endene av de respektive venstre og høyre organer.

Det vises nå til fig. 6. Apparatet ifølge denne oppfinnelse er her vist på den høyre side med skorpebryterne 40 i fullstendig tilbaketrukket posisjon. Anodestumpen 10 er anordnet i den ønskede posisjon i apparatet og holdes i dette av kleman-ordningsmunnen 36 som presser anodestaven 14 mot klemanordning-motstøtten 38. Anodestumpen 10 er vist med et skorpelag 16 på den høyre side av anodestumpen slik den kan være før fjerningen. For å fjerne skorpen 16 startutløses de hydrauliske drivenheter 56, hvorved stempelstengene 62 virker på bryterarmene 44c og den ovenfor beskrevne leddinnretning, slik at bryterspissene 46 drives langs en vandringslinje ved overflaten av anodestumpen inntil spissene er kommet forbi senterlinjen av anodestumpen, som vist på venstre side av fig. 6. Bryterspissene 46 bevirker at skorpen brytes sund til adskilte stykker som skilles fra anodestumpen og gir en praktisk talt støvfri overflate. Det kan bemerkes at bryterarmen 44a har avansert på en vandringslinje under den som bryter-armen 4 4b har vandret, av hensyn til den avskrånende overflate 11 på anodelegemet 10.

Bevegelsen av skorpebryterne kan bekvemt reguleres ved anvendelse av grensebrytere 94 ved den øvre aksel 72. Grensebry-ter-startutløsere 96 er forbundet med akselen ved de hensikts-messige posisjoner for å bryte energitilførselen til de hydrauliske enheter 56 etter at bryterspissene 46 er blitt ført frem eller trukket tilbake til den ønskede vandringsgrad.

Fig. 13 illustrerer skjematisk hvordan bevegelsen av skorpebryterne i apparatet ifølge oppfinnelsen reguleres. En anodestump 10 er vist i den ønskede posisjon i apparatet. Bare anodestumpen er vist av hensyn til klarheten, idet det vil forstås at anodestumpen holdes i apparatet på en måte som beskrevet ovenfor. Ved stiplede linjer er den øvre svingarm 78, den nedre svingarm 80, bindeleddet 82, skorpebryterarmen og forbindelsesplaten 88 og en skorpebryterspiss 46 på en skorpebryterarm 40b vist skjematisk i fullstendig tilbaketrukket posisjon.

De samme foregående elementer er vist med heltrukne linjer i den fullstendig fremførte posisjon, og skorpebryterspissen 46 er vist i en rekke posisjoner langs sin vandringslinje fra den tilbaketrukne til den fremførte posisjon ved hjelp av strek-punktlinjer.

Etter at apparatet ifølge oppfinnelsen er anvendt på den beskrevne måte for sundbryting av skorpen på anodestumpeover-flaten, styres apparatet til å returnere skorpebryterne til den tilbaketrukne posisjon. Selv om skorpen er hard og ikke lett å bryte sund, er bindingen mellom skorpen og anodestumpen relativt svak, og ved sundbryting av skorpen vil praktisk talt hele skorpen sundbrytes til adskilte stykker som skilles fra anodestumpen. De løse stykker som blir tilbake på anodestumpen etter at skorpebryterne er trukket tilbake, kan børstes bort slik at de faller ned i trakten. Det kan forekomme iso-lerte steder på anodestumpen som fremdeles har vedheftende skorpe, og sådan tilbakeværende skorpe kan fjernes manuelt ved anvendelse av en pneumatisk hammer ved denne eller en senere stasjon.

Etter at praktisk talt hele skorpen er fjernet fra anodestumpen, transporteres den fra apparatet til en annen stasjon for gjenvinning av karbonet fra staven, og en annen brukt anodestump-anordning kan føres inn i apparatet for skorpefjerning.

Claims (9)

1. Apparat for fjerning av størknet elektrolyttbad fra et elektrodelegeme, karakterisert ved en ramme, skorpebrytende anordninger forbundet med nevnte ramme ved leddinnretninger som er innrettet til å bevege de skorpebrytende anordninger langs en forhåndsbestemt vandringslinje, hvilKe skorpebrytende anordninger er innrettet til å trenge inn i og bryte sund elektrolyttbad som er størknet på en elektrodeover-flate, ved anvendelse av en ensrettet kraft på nevnte skorpebrytende anordninger, og drivanordninger til å starte leddinnretningen og utøve tilstrekkelig, ensrettet kraft på de skorpebrytende anordninger til å trenge inn i og bryte sund skorpe som er størknet på nevnte elektrodelegeme, når de skorpebrytende anordninger beveges langs vandringslinjen.

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at rammen innbefatter en høyre og en venstre side med en senterlinje og et rom derimellom, hvilket rom er tilstrekkelig til å oppta elektrodelegemet, og at de skorpebrytende anordninger er tilveiebrakt på hver side av rammen.

3. Apparat ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved klemanordninger til å holde elektrodelegemet i et fiksert forhold med hensyn til apparatet.

4. Apparat ifølge et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved stoppanordninger til å avbryte kraften til de skorpebrytende anordninger etter en forhåndsbestemt vandringsdistanse av nevnte anordninger.

5. Apparat ifølge et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at leddinnretningen er innrettet til å bevege den skorpebrytende anordning langs en forhåndsbestemt vandringslinje hovedsakelig ved overflatedelene av elektrodelegemet.

6. Apparat ifølge et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at den skorpebrytende anordning innbefatter en avsmalnende endedel til å lette penetrering av skorpen.

7. Apparat ifølge et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at den skorpebrytende anordning er en flerhet av skorpebrytende elementer med innbyrdes avstand i lengderetningen langs en arm.

8. Apparat ifølge krav 6 og 7, karakterisert ved at det er tilveiebrak t en avsmalnende endedel på hvert av de skorpebrytende elementer.

9. Apparat ifølge krav 7 eller 8, karakterisert ved at de skorpebrytende elementer er tilstrekkelig i antall og har innbyrdes avstand som er hensiktsmessig for sundbryting av hovedsakelig hele skorpen i et område som omfat-tes av den longitudinelle utstrekning av armen og den distanse som elementene vandrer langs vandringslinjen.