NO853401L - Fremgangsmaate for kontinuerlig anrikning av elektrodemateriale og innretning for anvendelse av denne fremgangsmaate. - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte for kontinuerlig anrikning av. elektrodemateriale som består av bek, koksstøv og koksmasse med varierende kornstørrelse for bearbeiding i en blande- og elteinnretning (1). Denne innretning er over en fallsjakt (7) etterfulgt av et ekstruderingsanlegg (9). Ekstruderingsanleggets (9) omdreiningstall påvirkes av et overvåkningsorgan (17) i fallsjakten (7). En sidestilt utkastmunning (10) på fallsjakten (7) lukkes av et utkastspjeld (11) under påvirkning av et styreorgan (39) som styrer ekstruderingsdriften. Formgivningen av den anrikede elektrodemasse er adskilt fra blande- og elteprosessen slik at det ikke kan oppstå noen gjensidig påvirkning.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for kontinuerlig anrikning av elektrodemateriale som består av bek, koksstøv og koksmasse med varierende korn-størrelse for dannelse av en kullformasjon ved blande- og eltepåvirkning under varmetilførsel. Videre vedrører oppfinnelsen en innretning for anvendelse av denne fremgangsmåte. Fremgangsmåten egner seg særlig for fremstilling av elektrodemasse for aluminiumindustrien, hvor elektrodemassen tar del i en elektrokjemisk fremstillingsprosess for aluminium og anvendes i særdeles store mengder. For hvert kilo aluminium anvendes ca. 1/2 kg anodemasse i en Soderbergovn. Soderbergovnene er utstyrt med en kontinuerlig anode som bestykkes periodisk med ubrente elektrodebriketter. Derved er fremstillingen av grunnmasse for dannelsen av slike elektroder med korrekt korn-sammensetning særdeles viktig. Av oljekoks, enten oppstykket på forhånd og om nødvendig tørket, malt, silt og siktet, frem-kommer ulike koksmassetyper som klassifiseres etter kornstør-relsen og blandes med bek av steinkulltjære. Beken virker som bindemiddel ved at kokskornene omhylles og forbindes med hverandre til en krem- eller grøtaktig masse. Den således bearbeidede, blandede og eltede masse formes ved enden av blande- og elteprosessen slik at det dannes sammenpressede blokker eller briketter. Den briketterte masse føres så direkte til de kontinuerlige anoder i elektrolyseovnene av Soderberg-typen.

Det er allerede foreslått at anrikningen av elektrodematerialet ikke skulle gjennomføres med de tradisjo-nelle diskontinuerlig arbeidende dobbelstøpeblandere, men å anvende i tillegg til disse en blande- og elteinnretning i kontinuerlig drift og som fremviser en roterende og samtidig frem- og tilbakegående eltesnekke. Det er derved viktig at driftsbetingelsene for innretningen kan holdes konstante. Kun da oppnås et homogent produkt. Trykkforholdene i blande- og elteinnretningen bestemmes av det tilgjengelige utløpstverr-snitt ved innretningens utgang. For endring av disse trykk-forhold benyttes dyser og bevegelige spjeld hvis innstilling for det meste foregår manuelt av betjeningspersonellet. En utløpsdyse som er innstillbar med motordrift og reagerer i avhengighet av trykket i blande- og eltehuset er likeledes

kjent. Ved endring av dysetverrsnittet ved enden av blande-

og eltehuset påvirkes imidlertid formgivningen av den ferdig eltede masse på en uheldig måte.

Hensikten med denne oppfinnelse er å skaffe til veie en fremgangsmåte hvor formgivningen av den anrikede masse ikke påvirker blande- og elteprosessen lenger. Den fremgangsmåte som således er foreslått ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved de trekk som fremgår av det etterfølgende selvstendige krav 1. På denne måte adskilles formgivningen fra blande- og elteprosessen og det muliggjøres en økning av gjennomstrømningen i blande- og eltemaskineriet. Dette med-fører bedret økonomi og gir. mulighet for å danne et større antall mindre strenger av den anrikede blande- og eltemasse, noe som vil være velegnet for fremstilling av forskjellige, vilkårlige profiler. Dette gjelder særlig ved fremstillingen av Soderbergmasse, som fremviser 24 - 40% bindemiddelandel (bek), og hvor massen skal formes i mindre briketter. Av økonomiske grunner og forurensningsavveininger går tendensen nå mot at mengden bindemiddel reduseres. Dermed blir imidlertid viskositeten av den ferdige masse større og formningen blir vanskeligere. Ved å adskille det formgivende uttrekk fra blande- og elteprosessen muliggjøres anvendelsen av fler-kanals ekstruderingsenheter og dette forenkler formningen vesentlig.

Innretningen for utførelse av den foreslåtte fremgangsmåte kjennetegnes ved de trekk som fremgår av det selvstendige krav 2. Oppfinnelsesgjenstanden utgjøres videre av samtlige av de beskrevne og illustrerte trekk, både enkeltvis og i kombinasjon.

Et utførelseseksempel av den foreslåtte innretning er vist i de ledsagende tegninger, hvor fig. 1 viser en skjematisk fremstilling av et komplett anlegg, fig. 2 viser et totalt oppriss av den formgivende uttrekksinnretning sett fra siden, og fig. 3 viser et horisontalsnitt gjennom uttrekks-innretningen.

Det anlegg som i det etterfølgende skal be-skrives og som er egnet for å utføre fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, omfatter en blande- og elteinnretning 1 for kontinuerlig drift og som inkluderer en snekkeskrue 2 som er dreibart anordnet i huset 3 for blande- og elteinnretningen og som samtidig er innrettet for frem- og tilbakegående be-vegelse i dette hus. Snekkeskruen 2 er videre utstyrt med blande- og elteskovler 4 i samvirke med radiale, innoverret-tede elteorganer 5 på husets innervegger. I denne kontinuerlig virkende blande- og elteinnretning bearbeides intensivt koksstøv og kornpartikler i sammenblanding med bek for fremstilling av masse for Soderbergelektroder, slik at kornpartiklene omhylles av bindemiddel. Kornpartiklene lagres så i adskilte siloer og påfylles huset 3 via påfyllingsåpningen 6. Tilslaget av bek skjer i fast eller flytende form i den

samme påfyllingsåpning eller via innbyggede innsprøytnings-dyser i elterommet.

På blande- og elteinnretningen 1 er ved utløps-siden anordnet en vertikal forbindelsessjakt som nederst ender i kapslingen 8 til et skjematisk antydet ekstruderingsanlegg 9. I forbindelsessjakten befinner det seg en utkastmunning 10 med et utkastspjeld 11 som i normalstilling lukker forbindelsen mellom utkastmunningen 10 mot forbindelses-sjaktens 7 indre og da danner en del av sjaktens 7 innervegg, mens utkastspjeldet 11 i sin andre stilling frigir utkastmunningen 10 og lukker den nedre del av sjakten 7 (vist stiplet på fig. 1). En sjaltemotor 38, betjenbar over et styreorgan 39, utfører omskiftingen av utkastspjeldet 11.

Ved forbindelsesjaktens 7 øvre ende finnes en muffe 12 til hvilken en sugeledning 14 fra et dampavsug 13

er tilkoblet.

Den automatiske sjalting til utkaststilling av utkastspjeldet 11 i forbindelsessjakten 7 ved hjelp av sjaltemotoren 38 foregår fcade ved overskridelse av en på forhånd gitt verdi for det nominelle dreiemoment for akselen i blande- og elteinnretningen 1 for kontinuerlig drift, såvel som i forbindelse med overvåking av ekstruderingsprosessen. Ekstruderingsenheten 8 som drives av en motor 16 er utført med flere aksler og har med- eller motløpsdrevne roterende snekker anordnet for kamvirkning, dertil styres omdreiningstallet av ekstruderingsakselene i avhengighet av material-nivået i forbindelsessjakten 7. For dette formål befinner det seg et nivåmåleapparat 17 i sjakten 7, og derved kan nivået for det utløpende materiale som kommer fra blande- og elteinnretningen 1 måles løpende og påvirke motoren 16 for varierende drift av dette ekstruderingsanlegg. Det finnes videre en måleinnretning 37 på ekstruderingsanleggets 9 aksel, og denne måleinnretning 37 måler driftseffekten og/eller dreiemomentet og/eller ekstruderingsenhetens trykk. Målever-diene føres til styreorganet 39. Dette organ påvirker sjaltemotoren 38 for utkastspjeldet og/eller drivmotoren 16 for ekstruderingsanlegget 9. Bak dette anlegg er ekstruderings-dysen 24 tilkoblet i et kjølebad 43 og i dette er et første fremføringsbånd 44 samt et andre fremføringsbånd 45 noe for-skjøvet i forhold til det første. Det første fremføringsbånd 44 er et gummibånd på hvilket formstykkene som kommer ut av dysen 24 blir avkjølt. Disse formstykker er ennå ikke formbestandige og har behov for en understøttelse som i dette tilfelle gis av fremføringsbåndets 44 gummioverflate. På dette gummi- eller stålbånd kuttes strengene ved hjelp av et tverr-kutteverk 44a. Deretter føres formstykkene over på det andre fremføringsbånd 45 som har utsparinger og er utformet som et gitterbånd. Denne utformning muliggjør at de formstykker som nå begynner å bli formbestandige også kan avkjøles fra under-siden. Således kan den nødvendige kjøle.tiden for fullstendig kjøling kortes betydelig ned.

Nærmere enkelheter i ekstruderingsanlegget kan betraktes på fig. 2 og 3. Ekstruderingsanlegget 9 har et chassis 19 utstyrt med hjul 20 som løper langs skinner 21.

På chassiset 19 hviler ekstruderingsanleggets 9 hus 22, og dette hus 22 er mest hensiktsmessig utført todelt i horison-talplanet og oppsvingbart. Overdelen av dette hus 22 er forsynt med innfyllingsmunninger 23 og husets 22 ene flankeside har en utløpsdyse 24 som kan være anordnet forskyvbar.

Motoren 16, vist skjematisk på fig. 1, er festet på chassiset 19 og står direkte i forbindelse med ekstruderingsanleggets 9 drivaksel ved hjelp av kileremdrift 25 eller en annen kobling, og drivakselen for ekstruderingsanlegget finnes i kapseldelen 26 på motsatt side av utløpsdysen 24 i huset 22.

Fra fig. 3 fremgår at huset 22 dessuten har en løsbar sidevegg 27 på sin ene ende, og denne sidevegg bærer kapseldelen 26 hvor ekstruderingsanleggets drivaksel finnes. Kapseldelen 26 har så igjen en ytre sidevegg 28.

I ekstruderingsanleggets 9 hus 22 finnes fire ekstruderingsaksler 29, anordnet ved siden av hverandre i det horisontale midtplan i huset 22 og opplagret i bærelagre 30, 31 i endeveggene 27, 28. Selve ekstruderingsakslene 29 er forbundet med hulaksler 32 på hvilke spiralsnodde snekkeskov-ler 33 er festet og hvilke står i innbyrdes inngrep. Hulakslene 32 er forbundet med den tilhørende akselende 29 over en innstikkforbindelse med sikring ved hjelp av låsestifter og bolter. Tap av blandeprodukt langs ekstruderingsakslene hindres ved hjelp av labyrinttetninger 34. I kapseldelen 26 er videre tannhjul 35 anordnet i forbindelse med akselendene 29 og disse tannhjul utgjør sammen selve drivinnretningen og står direkte tilknyttet motoren 16.

Husets 22 andre side, som står motsatt sideveggen 27, er åpen og er forsynt med utløpsdysen 24, hvorved hulakslene 32 har utstrekning sammen med snekkeskovlene 33 helt frem til utløpsdysens 24 indre munning. Formgivningselementer 41 i dysen som fortrinnsvis er utført todelt, er enten støpt sammen med dysens øvre eller nedre del eller ut-ført som skinner som så er skrudd til dysens øvre eller nedre del. I dysen 24 dannes strenger med et antall som kan bestemmes ut fra konstruktive hensyn. Opp til femti strenger kan dannes selv om det mest hensiktsmessige er dyser som frem-bringer mellom fire og tretti strenger i formingskanalene.

En del av formingskanelen 42 som kan være utført med rektan-gulært, sirkelformet eller ovalt tverrsnitt avhengig av den ønskede strengform, er fortrinnsvis utført lukkbar, idet en skyver eller lukkedor anvendes for denne lukking. Betjenin-gen av skyveren kan være utført mekanisk, pneumatisk, hydraulisk eller elektrisk. Dysens 24 overdel er utformet oppsvingbar, hvorved denne overdel beveges ved hjelp av svingearmer 36. En oppsvingning kan utføres automatisk eller manuelt, eksempelvis ved hjelp av en ventilstyring som settes igang ved dannelsen av overtrykk i dysens 24 indre og da også utløser en alarm, eller styringen kan skje direkte med en åpningsmekanisme.

En annen mulighet består i at nivåmåleren 17 i forbindelsessjakten 7 benyttes for betjening av en åpnings-

og lukkemekanisme for dysespjeldet 24. Samtidig kan en optisk visning eller en alarminnretning påvirkes for indikasjon av en forstyrrelse i bearbeidingsprosessen.

Ifølge den beskrevne innretning skjer ikke

selve formgivningen lenger i blande- og elteinnretningen,men adskilt fra denne i ekstruderingsanlegget. Blande- og elteprosessen blir frakoblet formgivningen og derved kan gjennom-løpningen i elteenheten økes vesentlig og dette er økonomisk fordelaktig. Videre har man muligheten av å ekstrudere et større antall mindre strenger samtidig, hvorved det kan frem-stilles profiler med vilkårlig valgt tverrsnitt. For Soderbergmasse ønskes briketter med lik størrelse og bindemidlet kan reduseres betydelig ved benyttelse av flerakslede ekstruderingsanlegg. Selv om man da har høyere viskositet og vanskeligere forming kan bearbeidelsen i flerakslede ekstruderingsanlegg utføres uten vanskeligheter.

Utkastspjeldet 11 i forbindelsessjakten 7 danner en gren og kommer først med i prosessen når spjeldet sjaltes over til utkaststilling. Spjeldet 11 sjaltes altså

om slik at utkastmunningen 10 lukkes. Det er videre mulig å bygge inn en sikkerhetsinnretnihg i tillegg som påvirker dreiemomentopptaket i blande- og elteinnretningen når dreiemomentet øker over den tillatte grense. I dette tilfelle an-ordnes et kraftmåleapparat 37 tilknyttet akselen 2 i blande-og elteinnretningen, og dette kraftmåleapparat står så i forbindelse med sjaltemotoren 38 for utkastspjeldet 11 over en styring 39. Hvis et unormalt forløp på grunn av tilfeldig overdose av koksstøv eller et uønsket utfall av tilførselen av bek skulle finne sted, øker eltemassens viskositet og derved det nødvendige dreiemoment på elteakselen i blande- og elteinnretningen. Måleinnretningen 37 for dreiemomentmåling registrerer da denne utillatelige økning og påvirker via styringen 39 en eventuelt forsinket åpning av spjeldet 11, hvorved det materiale som ikke er i henhold til forskriftene blir ført ut av prosessen.

Også overvåkingen av ekstruderingsakslene 32

kan kombineres med betjening av utkastspjeldet 11. I dette

tilfelle påvirkes drivmotoren 16 som en tilleggsstyring over styreinnretningen 39 som er tilknyttet motoren over forbin-delseslinjen 40 (fig. 1).

Omdreiningstallet for ekstruderingsakselen 32 styres ved hjelp av nivåmåleren 17 slik at når et bestemt materialnivå nås i forbindelsessjakten 7, påvirkes motoren 16 og dermed utløpseffekten av ekstruderingsanlegget til en økning. Omdreiningstallet for ekstruderingsakselen overvåkes ved drivinngangen.

Det skal videre omtales at huset 22 helst er utformet dobbelvegget, hvorved husets indre kan oppvarmes eller avkjøles. Derved kan det være hensiktsmessig å inn-rette separate, adskilte kretsløp for oppvarmings- eller kjølemediet, slik at huset kan holdes på ulike temperaturer på de forskjellige partier. Da huset også er todelt, lettes rengjøring og vedlikehold av husets indre og snekkegangen vesentlig.

Med den beskrevne innretning kan den foreslåtte fremgangsmåte for kontinuerlig drift gjennomføres lett og enkelt. Anlegget kan gjøres helautomatisk og med fjernstyring, hvorved de beskrevne sikkerhetsinnretninger garanterer en forstyrrelsesfri drift. Selve ekstruderingsanlegget som er utført som en separat enhet, er mobil på hjul, noe som let-ter vedlikeholdet betydelig.

Claims (18)

1. Fremgangsmåte for kontinuerlig anrikning av elektrodemateriale som består av bek, koksstøv og koksmasse med varierende kornstø rrelse for dannelse av en kullformasjon ved blande- og eltepåvirkning under varmetilførsel, karakterisert ved at det formgivende material-uttrekk foregår adskilt fra den da avsluttede blande- og elteprosess og blir styrt av i det minste ett overvåkningsorgan .

2. Innretning for kontinuerlig anrikning av elektrodemateriale som består av bek, koksstøv og koksmasse med varierende kornstø rrelse og som formes i en kontinuerlig blande- og elteinnretning (1) ved hjelp av en utløpsdyse (24), karakterisert ved at blande- og elteinnretningen (1) er anordnet bak et ekstruderingsanlegg (9) som står i forbindelse med blande- og elteinnretningen (1) via en fallsjakt (7) som har i det minste ett overvåkningsorgan (17) for påvirkning av ekstruderingsanleggets (9) omdreiningstall.

3. Innretning ifølge krav 2, karakterisert ved at fallsjakten (7) på siden har en utkastmunning (10) i samvirke med et svingbart utkastspjeld (11) som i en normalstilling forbinder utkastmunningen (10) med fallsjaktens (7) indre i lukkende forbindelse og derved danner en del av denne fallsjakts innervegg, mens utkastspjeldet (11) i utsvingt stilling frigir utkastmunningen (10) og lukker fallsjaktens (7) nedre del.

4. Innretning ifølge krav 3, karakterisert ved at en sjaltemotor (38) er innrettet for omsjalting av utkastspjeldet (11) og er betjenbar over et styreorgan (39).

5. Innretning ifølge krav 4, karakterisert ved at overvåkningsorganet (17) i fallsjakten (7) er utformet som et nivåmåleapparat som påvirker ekstruderingsdriften over styreorganet (39).

6. Innretning ifølge krav 5, karakterisert ved at det på ekstruderingsanleggets (9) aksel befinner seg et måleapparat (37) for driv-effekten og/eller for dreiemomentet og/eller for trykket, idet dette måleapparat står i forbindelse med sjaltemotoren (38) for utkastspjeldet (11) og/eller med en motor (16) for drift av ekstruderingsanlegget (9) over et styreorgan (39).

7. Innretning ifølge krav 6. karakterisert ved at ekstruderingsanlegget (9) er anordnet på et chassis (19) og har en mobil konstruksjon.

8. Innretning ifølge krav 7, karakterisert ved at det i det delbare ekstrude-ringshus (22) og i dettes horisontale midtplan finnes minst to ekstruderingsaksler (29, 32, 33) som er anordnet parallelt og ved siden av hverandre og står i forbindelse med en driv-anordning hvis drivelementer (35) ligger i en sideveis påsatt kapslingdel (26) utenfor huset (22).

9. - Innretning ifølge krav 8, karakterisert ved at ekstruderingsakselene hver har en akselende (29) på hver av hvilke en hulaksel (32) med snekkegang (33) er montert og sikret.

10. Innretning ifølge krav 9, karakterisert ved at ekstruderingsakslene (29, 32, 33) er opplagret kun på drivsiden i sideveggen (27) av huset (22) og i den ytre kapslingsdel (26).

11. Innretning ifølge krav 10, karakterisert ved at ekstruderingshuset (22) på den side som ligger motsatt drivelementene (35) har en todelt utløpsdyse (24) som omfatter formgivningselementer (41) for samtidig forming av parallelle strenger.

12. Innretning ifølge krav 11, karakterisert ved at formkanaler (42) som dannes ved formgivningselementene er forsynt med lukkeelementer som kan lukke formkanalene enkeltvis eller i fellesskap.

13. Innretning ifølge krav 12, karakterisert ved at dysen (24) er utformet oppsvingbar.

14. Innretning ifølge krav 13, karakterisert ved at dysen (24) omfatter innret-ninger for trykk- og temperaturbestemmelse og overvåkning av dreiemomentet i forhold til forhåndsbestemte, innstilte grenseverdier, idet innretningene står i forbindelse med en motor for åpning av dysen og med en alarminnretning slik at når en av de innstilte grenseverdier overskrides bevirkes en åpning av dysen og en påvirkning av alarminnretningen.

15. Innretning ifølge krav 14, karakterisert ved at nivåmåleapparatet (17) i sjakten er tilkoblet både motoren (16) for driften av ekstruderingsanlegget og bevirker en økning av omdreinings-hastigheten for ekstruderingsanlegget når et forhåndsbestemt nivå oppnås i sjakten, såvel som med sjaltemotoren (38) som står i forbindelse med utkastspjeldet (11) , slik at disse bevirker et andre forhåndsbestemt nivå ved hjelp av omsjalting til utkaststilling.

16. Innretning ifølge krav 15, karakterisert ved at det bak dysen (24) er tilknyttet et kjølebad (43) med totrinns fø ringsbåndanordning (44, 45), hvorved et første føringsbånd (44) fremviser en lukket overflate og et andre bånd (45) fremviser et bånd med åpninger.

17. Innretning ifølge krav 16, karakterisert , ved at det første føringsbånd (44) omfatter en tverrkutteinnretning (44a) for oppkutting av de endeløse strenger til briketter.

18. Innretning ifølge krav 16, karakterisert ved at det første føringsbånd (44) har et bånd av gummi eller stål og at det andre førings-bånd (45) har et bånd utført som et gitter.