SE467359B - Foerfarande och anordning foer punktmatning av aluminiumoxid, samt anodmantel foer soederberganoder i elektrolysceller foer framstaellning av aluminium - Google Patents

Description

40 Åš67 359 inom ifrågavarande smala spalt mellan anodens sidokant och katodtanken. Nomalt genomföres detta därigenom att skorpan på elektrolyten mellan anoden och ugnens sidokant med vissa mell- anrum genombrytes med skorpbrytare, varefter aluminium charge- ras. Denna metod att tillföra aluminiumoxid uppvisar en rad olägenheter.

På grund av den satsvisa tillförseln av oxid kommer elektrolytens oxidinnehåll att variera kraftigt, och detta kommer i sin tur att inverka på strömutbytet jämte KWh-för- brukningen per ton producerat aluminium.

I elektrolysceller med så kallade försintade anoder an- vändes ett antal mindre i förväg sintrade kolanoder, vilka placerats med inbördes mellanrum. Denna celltyp har under det senaste decenniet varit föremål för utvecklingsarbete beträff- ande så kallad punktmatning av oxid. Vid punktmatning till- föres aluminiumoxid genom ett i det närmaste kontinuerligt förlopp till en eller flera punkter, vilka vanligen är place- rade med inbördes mellanrum mellan försintrade anoder. Genom kontrollerad punktmatning erhålles en optimalare drift av cellen, eftersom elektrolytens oxidinnehàll kan hållas vid optimal nivå. Likaså reduceras gas- och stoftutsläpp påtag- ligt, eftersom oxidmatningen genom punktmatning vidtas i en fullständigt sluten ugn.

I motsats till ugnar med försintrade anoder vid vilka punktmatningsanordningar kan placeras mellan de separata anod- kolet torde det beträffande konventionella Söderberganoder endast ställa sig möjligt att placera punktmatningsanordningen mellan anoden och ugnens sidokant.

Ifràgavarande placering är dock ytterst ogynnsam och har utgjort en bidragande orsak till att punktmatning icke kommer till användning i större utsträckning beträffande elektrolys- celler med Söderberganoder.

Den viktigaste orsaken till att angivna placering av punktmatningsanordningen för celler med Söderberganoder ställ- er sig ogynnsam består i att cellens värmeavgivning är störst vid sidorna. Då punktmatningsanordningarna placeras nära sido- kanterna kommer därigenom för låg värmekapacitet att råda i badet omkring punktmatningsanordningarna varigenom det ställer sig komplicerat att uppnå kontinuerlig energitillförsel för oxidens upplösning. Av den anledningen förorsakas det slam- 10 15 20 25 30 35 467 3559 bildning under punktmatningsanordningarna och detta kan resul- tera i blockering av ytterligare oxidtillförsel.

Enligt föreliggande uppfinning har man sökt framta ett tillvägagångssätt jämte anordning som möjliggör punktmatning av aluminiumoxid i aluminiumelektrolysceller med Söderberg- anoder, varvid angivna olägenheter kan övervinnas. Enligt föreliggande uppfinning söker man likaså framta en förbättrad anodmantel för Söderberganoder, varvid anodmanteln möjliggör punktmatning av aluminiumoxid samt även möjliggör att anodens yta kan ökas utan att katodkarsts yta ökar.

Föreliggande uppfinning avser således ett förfarande vid punktmatning av aluminiumoxid till elektrolysceller för alumi- nium försedda med Söderberganoder, varvid förfarande utmärkes därigenom att aluminiumoxid tillföres med hjälp av minst en punktmatningsanordning, som är placerad i minst en inbuktning på anodmanteln.

Med utgångspunkt från ett tillvägagångssätt som speci- ellt föredras enligt uppfinningsföremålet tillföras aluminium- oxid med hjälp av två punktmatningsanordningar, varvid den ena punktmatningsanordningen är placerad i en inbuktning på anod- matelns ena långsida, medan den andra punktmatningsanordningen är placerad omvänt symmetriskt i förhållande till den första punktmatningsanordningen i en inbuktning på mantelns andra långsida.

Enligt föreliggande uppfinning innefattas även en anord- ning för frammatning av aluminiumoxid till elektrolysceller för framställning av aluminium, varvid elektrolysoellerna är försedda med Söderberganoder, och anordningen innefattar minst en punktmatningsanordning för aluminiumoxidtillförsel placerad i minst en inbuktning på anodmanteln.

Ytterligare detaljer beträffande anordningen framgår av de efterföljande kraven.

Slutligen hänför sig uppfinningsföremålet till en anod- mantel för Söderberganoder, varvid anodmanteln har ett i huvudsak rekangulärt tvärsnitt med minst en inbuktning.

Ytterligare detaljer beträffande anodmanteln framgår av de efterföljande kraven.

Genom föreliggande uppfinning uppnås flera fördelar.

Således tillföras oxiden i tillräckligt stor badvolym och på 10 15 20 30 467 359 tillräckligt stort avstånd från elektrolyscellens sidokanter, så att den tillförda oxiden snabbt och kontinuerligt kan upp- lösas av elektrolyten. Punktmstningsanordningarna kan även tillföra material innanför gasskyddsanordningen, som är place- rad runt anoden, varigenom avståndet mellan anod och gas- ~ skyddsanordning kan göras större i inbuktningarna än eljest.

Detta resulterar i sin tur i en väsentlig minskning av gasut- släpp och stoft fràn elektrolycellerna.

Det har även oväntat visat sig att inbuktningarna för anodmanteln icke förorsakar olägenheter beträffande rörlighet- en hos den sintrade anoden i förhållande till anondmanteln.

Beträffande anodmanteln kan med utgångspunkt från föreliggande uppfinning tillsyn av elektrolyscellen genomgående vidtas i anodmantelns inbuktningar. Sålunda kan förutom oxidmätning vidtas inspektion, metallavtappning, bränningsmoment, prov- tagning, tillsats av fluorid etc via inbuktningarna. Därvid avses att anodytan kan ökas utan att man ökar katodkarets yta, varvid det icke ställer sig nödvändigt att tillsynen av elek- trolyscellen vidtas i mellanrummet mellan katodkarets sidokant och anoden. Därigenom möjliggöres ökning av cellens engergi- tillförsel utan ökning av strömtätheten på anoden.

En konstruktion på basis av uppfinningsföremàlet beskri- ves som följer med hänvisning till ritningarna, varvid figur 1 uppifrån visar en aluminiumelektrolyscell med Söderberganod och figur 2 avser ett vertikalsnitt längst linjen I-I enligt figur 1.

Av figur ett framgår en elektrolyscell med rektangular katodbox 1 samt med Söderberganod 2. Söderberganoden 2 omges av en anodmantel 3. Till skillnad från en gängse rektangulär anodmantel är anodmanteln 3 med utgångspunkt från föreliggande uppfinning försedd med minst en inbuktning 4. Den enligt figur 1 visade anodmanteln 3 är totalt försedd med 6 inbuktningar 4 f symmetriskt fördelade utefter omkretsen till anodmanteln 3.

Inbuktningarna 4 på anodmanteln 4 uppvisar företrädesvis ett * halvcirkelformigt tvärsnitt. I vardera inbuktningen 4 finns anordnad en punktmatningsanordning 5 för aluminiumoxid. Punkt- matningsanordningen 5 kan uppvisa en valfri ändamålsenlig upp- byggnad och kan exempel utgöras av kända punktmatningsanord- 10 20 30 40 ningar. som användes i samband med aluminiumelektrolysceller med försintrade anoder. En punktmatningsanordning 5 med före- dragen uppbyggnad beskrives som följer i anslutning till figur 2. I figur 1 visas även en gasskyddsanordning 6 som är anord- nad pà utsidan av anodmanteln 3. Gasskyddsanordningen är av den gängse typ som användes vid uppsamling av de gaser som bildas under elektrolysprocessen. Det framhálles att i figur 1 för tydlighetens skull utelämmnats strömskenor samt anodbultar.

I figur 2 visas en föredragen utformning av punktmat- ningsanordningen 5 jämte motsvarande placering. Punktmatnings- anordningen 5 består av ett rör 7, som anordnats i det när- maste vertikalt i en av inbuktningarna 4 pà anodmanteln 3.

Röret 7 är fastsatt vid anodmanteln 3 med hjälp av konsolen 8.

Till röret 7 är ansluten en rörstuds 9 för tillförsel av alu- miniumoxid. Rörstudsen 9 är i sin tur ansluten till ett matar- rör 10 för tillförsel av aluminiumoxid frán icke visat silo.

Aluminiumoxidtillförseln äger företrädesvis rum genom pneuma- tisk frammatning. Inuti röret 7 finns anordnad en skorpbryt- ningsanordning 11 med rörlighet i vertikal riktning med hjälp av en pneumatisk eller hydraulisk cylinder 12. I figur 2 är skorpbrytningsanordningen 11 utritad i ett motsvarande övre läge samt med streckade linjer i det nedre läget. I den övre änden av röret 7 finns tätningsanordningar 13 anordnade mellan röret 7 och den pneumatiska cylindern 12. Da punktmatningsan- ordningen skall användas neddrives skorpbrytningsanordningen 11 med hjälp av cylindern 12, varigenom den nedre änden av skorpbrytningsanordningen 12 genombryter skiktet 14 på ytan av elektrolytbadet 15. Efter det att skorpbrytningsanordningen bringats àtergà till det ursprungliga övre läget tillfördes en liten mängd aluminiumoxid via rören 10, 9 och in i röret 7 och införlivas därigenom i elektrolyten 15. Detta upprepas i till- räckligt tempo för att erforderlig aluminiumoxidmängd skall tillföras elektrolytbadet 15. Det framställda aluminiet upp- samlas i botten av katodtanken 1 och motsvaras av hänvisnings- beteckningen 16 pà figuren 2.

Såsom framgår av figurerna är punkmatningsanordningen 5 placerad innanför anodens yttre rektangulära omkrets. Avstän- det mellan sidokanten 2 pà katodtanken 1 och punktmatningsan- ordningen 5 har därför ökats betydligt jämfört 467 359 med gängse teknik. Detta resulterar i att aluminiumoxid till- föres elektrolyten på sådant ställe där värmeenergin är till- räcklig för snabb upplösning av oxiden. Likaså genomföres oxidtillsatsen på insidan av gasskyddsanordningen 6 varigenom miljöskadliga stoft- och gasutsläpp icke uppkommer.

Förfarandet och anordníngen enligt föreliggande uppfin- ning erbjuder även den påtagliga fördelen att installering av punktmatningsanordningen lätt kan vidtas med utgångspunkt från redan befintliga elektrolysceller med Söderberganoder.

Claims (9)

G1 10 20 30 467 359 PATENTKRAV

1. Förfarande vid punktmatning av aluminiumoxid i elek- trolysceller för framställning av aluminium, varvid elektro- lyscellerna försett med Söderberganoder k ä n n e t e c k- n a t av att aluminiumoxid tillföres elektrolytbadet med hjälp av minst en punktmatningsanordning, som placerats i minst en inbuktning pà anodmanteln.

2. Förfarande enligt krav 1 k ä n n e t e c k n a t av att alwmnimmmid tillföres med hjälp av tva punktmatningsan- ordningar, varvid den ena punktmatningsanordningen placerats i en inbuktning pá anodmantelns ena làngsida, medan den andra punktmatningsanordningen placerats omvänt symmetriskt i för- hållande till den första punktmatningsanordningen i en inbukt- ning på anodmantelns andra làngsida.

3. Anordning för tillförsel av ahmfinimmmid i elektro- lysceller för framställning av aluminium, varvid elektrolys- cellerna är försedda med Söderberganoder (2), k ä n n e- t e c k n a d av att minst en punktmatningsanordning (5) för aluminiumoxidtillförsel anordnats i minst en inbuktning (4) pà anodmanteln (3).

4. Anordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att en första punktmatningsanordning (5) placerats i en in- buktning (4) pà ena långsidan av anodmanteln (3) och att en andra punktmatningsanordning (5) anordnats omvänt symmetriskt i förhållande till den första punktmatningsanordningen (5) i en inbuktning (4) pá den andra långsidan till anodmanteln (3).

5. Anordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att punktmatningsanordningen (5) utgöres av ett rör (7) som anordnats i det närmaste vertikalt i inbuktningen (4) pá anod- manteln (3) samt är fastsatt vid anodmanteln (3) med hjälp av konsoler (8), varvid röret (7) är anslutet till en rörstuds (9) för tillförsel av aluminiumoxid i röret (7) samt att en skorpbrytningsanordning (11), vilken är rörlig i vertikal riktning, finns placerad inuti röret (7).

6. Anodmantel för Söderberganoder avsedda för alumini- av att anodman- umelektrolysceller k ä n n e t e c k n a d teln (3), som uppvisar ett huvudsakligen rektangulärt tvär- snitt, har försetts med minst en inbuktning (4). 10 467 559

7. Anodmantel enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att anodmanteln är försedd med en första inbuktning (4) pà ena långsidan av anodmanteln (3) samt en andra inbuktning (4) pà andra långsidan av anodmanteln <3), varvid den andra in- buktningen (4) är omvänt symmetrisk i förhållande till den första inbuktningen (4).

8. B. Anodmantel enligt krav 6 eller 7, k ä n n e t e c k- n a d av att inbuktningen eller inbuktningarna (4) pà anod- manteln (3) uppvisar halvcirkelformat tvärsnitt.

9. Anodmantel enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att anodmanteln försetts med sex inbuktningar (4). S"