DE3227441C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen der aus dem Elektrolyt am Anoden-Stummel gebildeten Krusten bei der Aluminium-Schmelzflußelektrolyse - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen der aus dem Elektrolyt am Anoden-Stummel gebildeten Krusten bei der Aluminium-SchmelzflußelektrolyseInfo
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Abstract
Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen der Elektrolyt-Rückstände von verbrauchten vorgebrannten Anoden bei der Aluminium-Schmelzflußelektrolyse. Von Anoden-Stummeln werden die Krusten mit Hilfe von rotierenden Fräsen (9) abgesplittert. Die Stummel (5) weisen eingebettet Bolzen (3) auf, welche über Verbindungsteile (2) an einer Hängestange (13) montiert sind, deren Achse im wesentlichen parallel zur Fräsen-Achse (12) ist. Die Hängestange wird durch Greifer in Position gebracht.
Description
Bei der Schmelzfluß-Elektrolyse in Hall-Heroultöfen
zur Aluminiumgewinnung umfaßt jedes Anoden-Bauelement einen vorgebrannten Kohleblock, der eine
Anzahl von geschlossenen Hohlräumen enthält, in denen mit Hilfe eines Spezialgusses oder einer
Spezialschmelze oder manchmal auch mit Hilfe einer kohlehaltigen Paste Bolzen zum Aufhängen und für den
elektrischen Anschluß fest verankert sind. Diese Bolzen sind im allgemeinen Rundstäbe aus Stahl — meistens 2
bis 6 —, die gemeinsam über eine Verbindung an einer Stange angeschweißt sind, welche an einer Anodenstange
montiert wird (FR-PS 15 19 475 entsprechend US-PS 51 546 oder FR-PS 23 50 407 entsprechend US-PS
19 505).
Wenn eine Anode verbraucht ist, so wird das gesamte Anoden-Bauelement ausgetauscht; es enthält 4 wieder
verwertbare Einzelelemente und zwar
a) die Kombination von Stange und Verbindung, die in einer neuen vorgebrannten Anode befestigt
werden kann;
b) den Kohle-»Stummel«, der nach entsprechender Behandlung für die Anodenpaste Verwendung
findet;
c) die am Kohle-Stummel angewachsene Elektrolyt-Ilruste,
die in das Bad zurückgeführt werden kann und
d) die Einbettmasse, mit der die Bolzen im Kohle-ο
Stummel fixiert sind und die sich wieder verwenden läßt
Die Entfernung der Elektrolyt-Kruste vom Kohle-Stummel
erfolgt üblicherweise mehr oder weniger mechanisch und zwar mit Messern, Hämmern, gegebenenfalls
vibrierenden Meißeln u. dgl. Derartige mechanische Werkzeuge erfordern die ständige Anwesenheit
und Tätigkeit von Personal unter häufig durch Hitze, Lärm und Staub erschwerten Bedingungen.
In der FR-PS 23 50 407 wird eine Vorrichtung zum Brechen von Krusten durch Stoß und Schlag beschrieben,
die an eine Transporteinrichtung beispielsweise einen Halbportalkran, angepaßt werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Entfernen der aus dem Elektrolyt am Anoden-Stummel gebildeten Krusten bei der Schmelzflußelektrolyse zur Aluminiumgewinnung nach dem Hall-H6rouli-Verfahren bereitzustellen, wobei in den Stummel Bolzen eingekittet sind, welche miteinander über eine Hängestange an Verbindungsteilen montiert sind und die Achsen der Bolzen parallel zur Achse der Hängestange sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Entfernen der aus dem Elektrolyt am Anoden-Stummel gebildeten Krusten bei der Schmelzflußelektrolyse zur Aluminiumgewinnung nach dem Hall-H6rouli-Verfahren bereitzustellen, wobei in den Stummel Bolzen eingekittet sind, welche miteinander über eine Hängestange an Verbindungsteilen montiert sind und die Achsen der Bolzen parallel zur Achse der Hängestange sind.
Die gestellte Aufgabe wird mit der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahme
gelöst. Dazu kann das Anoden-Bauelement feststehend und das Fräse-Werkzeug bewegbar sein oder vice versa.
Im Anspruch 2 ist eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens nach Anspruch 1 angegeben. In den Unteransprüchen 3 bis 8 sind weitere vorteilhafte
Ausbildungen der Vorrichtung gemäß Anspruch 2 angegeben.
Das Anoden-Bauelement ist in der Höhe verstellbar und gestattet entweder die Bewegung des Fräswerkzeugs
in bezug auf das Anoden-Bauelement oder die Bewegung des Anoden-Bauelements in einer senkrecht
zur Achse der Hängestange verlaufenden Ebene in bezug auf das Fräswerkzeug.
Die Vorrichtung ist für ein vollprogrammiertes und vollautomatisiertes Arbeiten besonders gut geeignet.
Die Erfindung wird in den Zeichnungen weiter erläutert.
F i g. 1 zeigt, im Schnitt, im linken Teil ein Anoden-Bauelement aus einer Hängestange 1 und
Verbindungsteilen 2 zu in Vertiefungen 4 einer Anode 5 mit Hilfe einer Vergußmasse 6 befestigten Bolzen 3. Die
unterbrochene Linie 7 deutet die ungefähren Konturen einer neuen Anode an.
Der aus der Elektrolysewanne herausgehobene Anoden-Stummel 5' ist mit einer dicken Kruste 8 des
Elektrolyten auf der Basis von Kryolith bedeckt, der in das Verfahren rückgeführt werden soll.
Im rechten Teil der F i g. 1 ist ein als Fräse zu bezeichnendes rotierbares Werkzeug 9 gezeigt, das mit
einem Werkzeughalter 10 gehalten und von einem üblichen Antrieb 11, beispielsweise einem Elektromotor,
hydraulisch oder pneumatisch in Rotation versetzt wird, wobei die Rotationsachse 12 in Arbeitsstellung praktisch
parallel zur Achse 13 der Hängestange und aus
diesem Grunde auch zur Achse 14 der Bolzen 3 ist
Die Fräse 9 umfaßt zahlreiche Schneidzähne 15, vorzugsweise lösbar und austauschbar. Diese Schneidzähne
können aus Stahl oder einem anderen harten Werkstoff sein, der verschleißfest und schlagfest ist, wie
bestimmte Metallcarbide, oder aus Stahl mit carbonitrierten Schneideinsätzen odei solchen aus Carbiden,
Nitriden oder Diamant Eine Ketten-Schrämmaschine wäre ein äquivalentes Werkzeug für das Abbrechen und
Austragen der Elektrolyt-Krusten.
Der Außendurchmesser d der Fräse, gemessen über
die Schneidzähne, ist praktisch gleich oder nur geringfügig (um wenige mm) kürzer als der Abstand
zwischen den Bolzen 3. Der Werkzeughalter 10 ist in der Höhe verstellbar.
Die Höhe h der Fräse 9 kann kleiner sein als der zwischen den Verbindungsteilen 2 und dem oberen Teil
des Stummels verfügbare Abstand. In diesem Fall erfolgt die Entfernung der Elektrolyt-Kruste beispielsweise
in zwei aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen, wobei nach dem ersten Arbeitsgang die Fräse in ihrer
Höhe verstellt wird.
Das Abfräsen der E'ektrolyt-Krusten 8 mit Hilfe der Fräse 15 erfolgt aufgrund einer Relativ-Bewegung des
Anoden-Bauelements zu der (den) Fräse(n), wie oben bereits gesagt. 1st das Anoden-Bauelement bewegbar,
bleibt die Achse der Hängestange 13 parallel zu sich selbst und zur Rotationsachse 12 der Fräse(n). Möglich
ist auch eine kombinierte Bewegung von Anoden-Bauelement und Fräse(n) zueinander.
F i g. 2 zeigt im Längsschnitt und F i g. 3 in der Draufsicht eine praktische Ausführungsform nach der
Erfindung, bei der das Anoden-Bauelement fest ist und die Fräsen bewegbar sind.
Das Anoden-Bauelement hat im dargestellten Falle 6 Bolzen 3 und wird von Greifarmen 16 unbeweglich
gehalten, die ihrerseits gelenkig mit den Achsen 17 verbunden und mittels Zylinder 18 betätigbar sind, wenn
sie mit Hilfe einer (nicht gezeigten) Transporteinrichtung in Stellung gebracht worden sind.
Die Fräsen 9 — im gezeigten Falle 8, angeordnet in 2 Reihen zu je 4 — sind mit ihrem Rotations-Antrieb auf
einer Positioniereinrichtung angeordnet, die hier aus Armen 19 besteht, die gelenkig um eine Achse 20
angeordnet und von Zylindern 21 betätigbar sind.
Die unterbrochenen Linien in Fig. 2 zeigen die Stellung der Arme 19 beim in-Position-bringen oder
Abnehmen des Anoden-Bauelements.
Bei Inbetriebsetzung läßt man die Arme 19 fortschreitend kippen, während die Fräsen in Rotation
versetzt werden. Bei dieser. Bewegung sind die Rotationsachsen der Fräsen nicht streng parallel zur
Hängestange 13 in dem Moment, in dem sie in Arbeitsstellung gelangen und das Fräsen beginnt. Die
Winkelabweichung ist jedoch relativ gering und zwar in der Größenordnung von 10° oder darunter, so daß man
sagen kann, daß sich in Arbeitsstellung die Rotationsachse »praktisch parallel zur Hängestange 13« befindet.
Die Bruchstücke der Elektrolyt-Kruste und die Blöcke, die unter dem Aufschlag der Schneidzähne 15
abspringen, fallen entweder in einen Kübel oder auf ein Förderband 22. Haubenartige Ablenkbleche 23 verhindern,
daß Staub und Bruchstücke der Elektrolyt-Krusten in die Werkhalle gelangen. Die Haube ist vorzugsweise
mit einem üblichen (nicht gezeigten) Absaug-System verbunden, das durch den Stutzen 25 schematisch
angedeutet ist. Die Haube 25 kann fest sein oder bilde
mindestens zwei voneinander getrennte Teile, die mi den Greifarmen 16 fest verbunden sind.
Die Draufsicht F i g. 3 zeigt die Stellung der Fräsen
-, und deren Halterung in der Endstellung, also am Ende eines Fräse-Arbeitsganges.
Die Draufsicht F i g. 4 zeigt anhand der unterbrochenen
Linien die verschiedenen möglichen Wege, die das (die) Fräse- Werkzeug(e) zurücklegen kann (können).
ι,, Nach der Erfindung sind verschiedene Varianten möglich.
ι,, Nach der Erfindung sind verschiedene Varianten möglich.
Entsprechend der Variante 4a (entsprechend F i g. 3) durchlaufen die Fräsen den Bereich A. Theoretisch
bleiben die Bereiche B der Wirkung der Fräsen π entzogen, aber die Praxis zeigte, daß die Stoßeinwirkung
der Schneidzähne 15 ein Zersplittern der Elektrolyt-Krusten bewirkt und daß infolgedessen auch
die Bereiche B nach beendeter Arbeit krustenfrei sind.
Entsprechend der Variante 4b kann eine einzige in Fräse, die in der Ebene zwischen den Koordinaten O—x
und O—y bewegbar ist, mit Hilfe beliebiger bekannter Einrichtungen nacheinander in den Bereichen Ai, Ai, A3,
A4, B\, Bi, Bi, Bt, arbeiten. Man kann auch vorsehen, daß
sich zwei Fräsen synchron bewegen und die eine die 2; Bereiche A1A2A3A4 und die andere die Bereiche
B] BiB3Ba bearbeitet. Die Bewegung kann durch Versetzung
entlang den Koordinaten O—x und O—y — wie
durch die ausgezogenen Pfeile angegeben — oder entlang gekrümmten Bahnen durch ein Zusammenwir-Jn
ken von Bewegungen in Richtung der Koordinaten O—x und O—y — wie durch die gestrichelten Pfeile
angegeben — erfolgen, wobei die Fräsen den gesamten Raum zwischen den Bolzen und um diese herum ohne
toten Winkel erfassen.
Der Mechanismus für die Versetzung der Fräsen in der Ebene 0—xlO—y findet in dem oberen Teil 24 der
Gelenkarme 19 leicht Platz.
Jede Kombination von Versetzungen einer oder mehrerer Fräse(n) in bezug auf die Bolzen 3 und den
Raum zwischen diesen — begrenzt unten von der Oberfläche des Stummels 5' und oben dem Verbindungsteil
ist nach der Erfindung möglich.
Die Signale für die Betätigung des (der) Arme(s)
erfolgen vorzugsweise programmgesteuert durch eine mechanische, hydraulische, pneumatische, elektrische,
elektronische, elektromechanische Vorrichtung oder eines Mikroprozessors, um die Fräsen an die von
Elektrolyt-Krusten bedeckten Bereiche des Stummels zu bringen, ohne daß das Anoden-Bauelement aus
Bolzen und Verbindungsteil(en) hindern würde.
Da die Anoden-Bauelemente mit relativ engen Toleranzen montiert sind, ergeben sich bei der
Programmierung dieser Verschiebungen oder Versetzungen auch in einer Anlage, in der Zellen mit Anoden
nebeneinander vorhanden sind, die 6 und 2, 3 oder 4 Bolzen haben, keine besonderen Schwierigkeiten.
Die Greifarme 16 können auch zur Höheneinstellung der Anoden-Bauteile eingerichtet sein.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens und der bo erfindungsgemäßen Vorrichtung kann eine schnelle und
vollständige Entfernung der Elektrolyt-Krusten unter ausgezeichneten gewerbehygienischen und Sicherheits-Bedingungen
gewährleistet werden und die Kohlestummel, Kittmassen, Bolzen u. dgl. können wieder verwenb5
det werden.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Verfahren zum Entfernen der aus den Elektrolyten am Anoden-Stummel gebildeten Krusten
bei der Schmelzflußelektrolyse zur Aluminiumgewinnung nach dem Hall-Heroult-Verfahren, wobei
in den Stummel Bolzen eingekittet sindr welche miteinander über eine Hängestange an Verbindungsteilen
montiert sind und die Achsen der Bolzen parallel zur Achse der Hängestange sind, dadurch
gekennzeichnet, daß man durch Rotationsfräsen die Krusten im Raum zwischen den Bolzen und
um diese herum aufbricht, wobei die Rotationsachse der Fräse(n) praktisch parallel zur Achse der
Hängestange ist
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Greifarme
(16) und eine oder mehrere Rotationsfräse(n) (9) mit Rotationsachse (12) praktisch parallel zur Achse
einer Hängestange (13).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich eine Ablenkhaube (23)
und eine Absaugung (25) für den Staub aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifarme (16)
zwei Gelenkarme mit Klemmbacken sind, die an die Hängestange (13) angreifen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Möglichkeit für die Einstellung der Höhe der Anoden-Bauelemente in bezug auf die
Präse(n) vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fräse(n) (9) an der
Außenfläche zahlreiche Schneidzähne (15) aus einem harten verschleißfesten und schlagfesten
Werkstoff aufweist (aufweisen).
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidzähne lösbar und ersetzbar
sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidzähne aus Kohlenstoffstahl,
ligiertem Stahl, harten, warmfesten Werkstoffen wie Carbide, Nitride, Carbonitride oder
Diamante bestehen bzw. mit Schneidplättchen aus diesen Werkstoffen versehen sind.
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