JPS6210314B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、エルー・ホール法によるアルミニウ
ム製造用電解槽にアルミナを定時的に供給するた
めの取外し可能な装置に係る。

最近の数年間にアルミニウム製造用電解槽の操
作は、エネルギ収支及び作動の容易性を改良し、
人手を要する作業を減らし、フツ素廃棄物の捕集
効率を向上させるためにも段々と自動化されてき
た。

氷晶石溶液中に溶解したアルミナ電解質による
アルミニウム製造用電解槽の円滑な作動を確保す
るに要する条件の一つは溶液中へのアルミナの補
給テンポである。

最近までアルミナの補給は電解槽を覆う凝固電
解質の殻状体上にアルミナを付着させ穴あけ手段
を用いて殻状体を周期的にこわすという方法がと
られてきたが、この方法では溶液中に多量の管理
の及ばないアルミナが落下するという結果にな
る。

このような方法は例えばペシネ
（PECHINEY）社を出願人とするフランス特許公
開第1245598号、第1526766号及び第2036896号
（米国特許第3216918号、第3372106号及び第
3679557号にそれぞれ対応する）中に記載されて
いる。

次に可能な限り最高の効率を得るためアルミナ
電解質におけるアルミナの濃度を絶えず所定範囲
内におさめるようにして管理した規則的な方法で
アルミナの供給を行うことが試みられ、このため
アルミナはアルミナ電解質の殻状体内に常時あい
ている１又は数個の穴に、アルミナの重量を管理
し定量に分けて次々に導入するいわゆる定時間供
給方式がとられてきた。

このような方法は特にフランス特許公開第
2099434号（ALCOA）、第2264098号（NIPPON
LIGHT METALS）及び米国特許第340062号
（ALCOA）、第3689229号（ALCOA）及びフラン
ス特許公開第2465016号（ALUSUISSE）、第
2483964号（ALUMINIUM DE GRECE）、第
2483965（ALUMINIUM DE GRECE）、及び第
2487386号（ALUMINIUM PECHINEY）に記載
されている。これらの方法は、通常の場合、アル
ミナの貯蔵手段と、電解槽上でアルミナを１又は
数個所に分配及び供給する供給手段とから成り、
このアルミナの供給手段は電解質の凝固した殻状
体に穴をあける穴あけ手段としばしば結合されて
いる。

貯蔵手段は、各電解槽に対して空気搬送式の空
気圧輸送即ち流体圧運搬方式などによつてアルミ
ナが分配及び供給される集中供給型であつてもよ
く、あるいは１つの電解槽ごとに１又は数個のホ
ツパを備えこれらに対して周期的にアルミナが供
給される個別供給型であつてもよい。

これらの方法の欠点は、とくにホツパが固定さ
れているとき殻状体の穴あけ手段とアルミナの供
給手段への接近のむずかしさにある。アルミナの
摩耗性のために電解槽等に備えられた機器のかな
りひんぱんな保守作業を必要とし、しかもこれら
の保守作業は熱、フツ素ガスの遊離及び上部構造
の電位、及び工具の接着をひきおこしその取扱い
を困難にする磁場など困難な条件のもとで電解槽
上で直接的に行わざるを得ない。

この問題を解決するため、上部構造に組み込ま
れた軌条上でホツパ、又はホツパと穴あけ手段と
供給手段とからなるホツパ装置を取外し可能また
は可動にすることが提案された。

しかし、取外し可能のホツパ装置には数多くの
欠点がある。大寸法の互換性を確保しなければな
らないために非常に厳密な製造公差管理を必要と
し具体化に費用がかかる。電解槽外には交換用ホ
ツパや修理中のホツパを貯蔵しておかなければな
らず、又、ホツパのために適当な支持部材が必要
であると共にホツパが構造物内の場所を塞ぐこと
にもなる。

さらにホツパを構成する鋼製の支持部材は、電
解槽の上部構造及びガスの吸気フードの構造とは
別体であり、それらの強度増強には関与しない。
取外し可能なホツパの容量は交換作業に必要な遊
隙を確保するためにかなりの程度減少する（30％
まで）。故にホツパを満たす作業がひんぱんにな
り作業の安全性が減る。

使い古しのホツパを交換する際、もしくは穴あ
け手段及び供給手段に接近するためにホツパを取
外す際にはホツパを空にし、次にホツパを機能で
きるように取付けてアルミナを満たす。このよう
なホツパの移動は電解槽の良好な機能と作業条件
にとつて害になるアルミナの吹き飛ばしを誘発す
る。そのため交換作業の時間が増加し、それ故電
解槽へアルミナを供給し得る時間が減少する。

さらに取外し可能のホツパと電解槽の上部構造
の間の結合は捕集効率を向上させるため電解槽の
ガスに対して可能なかぎり密閉性を有しなければ
ならない。この密閉性は同様に大きな寸法の部品
については確保するのが困難である。

最後に、取外し可能なホツパを考える場合には
どうしても修理工場内へのアルミナの残留が避け
がたい。理由はホツパを完全に空にするのが不可
能だからである。故に非常に摩耗性が高いアルミ
ナによる工具、機械並びに部品の汚染を防ぐため
特別な注意を払う必要がある。

本発明の目的は以上の欠点を解消すると共に、
１度の操作で穴あけ手段及び供給手段をホツパか
ら取外し得、穴あけ手段及び供給手段の交換作業
時間を短縮化し得るアルミナ製造用電解槽の中に
アルミナを供給する装置を提供することにある。

前記本発明の目的は以下の構成によつて達成さ
れる。即ち、アルミニウム製造用電解槽の上方に
配設されるように構成されており、アルミナを保
持するためのホツパと、このホツパの上方に配設
されており、上端部が開口していると共に下端部
が閉鎖されたスリーブと、一端がスリーブの下端
部に連結していると共に他端が前記ホツパの底を
貫通している第１の枝管と、前記第１の枝管に沿
つて配設されており、一端が前記スリーブの下端
部に連結していると共に他端が前記ホツパの底に
近接している第２の枝管と、前記第２の枝管の他
端に対向する位置において前記ホツパの底に設け
られた排出口と、前記第１の枝管の中に取外し可
能に収容されており、前記電解槽内の電解質の表
面を覆う殻状体に穴をあける穴あけ手段と、前記
第２の枝管の中に取外し可能に収容されており、
前記排出口を介して前記穴内に所定量のアルミナ
を供給する供給手段と、前記開口したスリーブの
上端部に係止されており、前記穴あけ手段及び前
記供給手段を懸吊するサポートとからなるアルミ
ニウム製造用電解槽の中にアルミナを供給する装
置である。

以下、本発明の１具体例を図にしたがつて詳細
に説明する。

アルミナの貯蔵用ホツパ１は電解槽の上部構造
を形成する水平ビーム２に組み込まれており、ビ
ーム２の内側の２つの面３はホツパの側壁を構成
する。ビーム２は特に陽極と、陽極の高さを調節
しかつ給電する装置とを支持している。ホツパ１
はそれを上下に貫通する鋼板製のスリーブ４を含
んでおり、このスリーブ４はホツパ１の中心に向
かつて配置され、さらに好ましくはホツパ１の底
部の排出口１２の直上に位置するのがよい。スリ
ーブ４はさらに水平ビーム２の壁の１つに支承さ
れることもできる。スリーブ４の上部５は、電解
槽への取付けのためあるいは電解槽の補修のため
に、穴あけ手段及び供給手段のサポートとして作
用するフレーム６に結合される。さらにこのフレ
ーム６はスリーブ４の上部５とホツパ１の内部と
の間の密閉性を確保する。スリーブ４の下部７は
２つの平行な第１の枝管８及び第２の枝管９に分
岐している。第１の枝管８は殻状体の穴あけ手段
を受容する。この第１の枝管８は、基本的には、
ホツパ１に対して密閉していると共に組立て調整
が完了した穴あけ手段１０の通過を許容すべく、
ホツパ１の底部を貫通して開口している管からな
る。第２の枝管９は第１の枝管８と同様に管形状
をなしており、供給手段としての分配計量計１１
を受容する。この第２の枝管の先端は、ホツパ１
の軸線に沿つてホツパ１の排出口１２の近傍に位
置する。第２の枝管９の先端とホツパ１の排出口
１２との間の数センチメートルのスペース１３は
計量計１５の入口１４に向かつてホツパ１内のア
ルミナを移動させる機能を持つ。計量器１５の出
口１６にはホツパ１の底部の排出口１２と僅かに
重なり合う上端部を有する管１７が溶接されてい
る。この管１７の下端部には、穴あけ手段１０に
よつて殻状体の中にあけられた穴の中にアルミナ
を誘導する注ぎ口１８が連結されている。

分配計量計１１は、フレーム６と計量計１１の
弾性結合を確保しさらにホツパ１の底部に向かつ
て計量計１１の付勢を可能ならしめるばね２０に
よつて計量計１１を下方に付勢していると共に、
上端がフレーム６に固定された空気圧ジヤツキ１
９と、空気圧ジヤツキ１９から延長していると共
に計量計１１の弁２２，２３を支持し通気路とし
ても機能する延長軸２１と、２個の円錐形支え面
２８，２９と協働しこれらの面にほぼ密閉式に交
互に当接することができる２個の円錐形の弁２
２，２３、これらの弁２２，２３を備える軸であ
つてジヤツキ１９により駆動される中心軸２７及
び内部を中心軸２７が摺動する管状部材２６を有
する容量測定式の計量計１５とから成る。ここ
に、本発明の好ましい特徴による第１の開閉手段
は弁２３と支え面２９とからなり、第２の開閉手
段は弁２２と支え面２８とからなる。なお、弁２
３と支え面２９はホツパ１内のアルミナを筒状部
材２６の中に導入する通路を規定しており、弁２
２と支え面２８は、筒状部材２６の中のアルミナ
を筒状部材２６から排出する通路を規定してい
る。

管状部材２６は、互いの間に広いスペースを有
する複数のリブ３０によつて第２の枝管９の下端
に同軸的に一列となつて連結しており、弁２３が
高位置にある時アルミナが自量によつて自然にリ
ブ３０の間を流れかつ管状部材２６を満たす。こ
の管状部材２６の容量はアルミナの注入単位量に
対応する。

中心軸２７はジヤツキ１９によつて弁２３を下
げて支え面２９上に当接させ、一方では弁２２は
支え面２８を離れ、管１７及び注ぎ口１８を介し
て単位量のアルミナをドリル３６によりアルミナ
電解質の殻状体にあけられた穴の中に直接的に流
し込み得る。

計量器１５はホツパ１の排出口１２のフランジ
３２に対して計量器１５を当接させると共に計量
計１１が組み付けられている時にアルミナが通過
しないようにする邪魔板の役割を果すカラー３１
を上部に有している。

穴あけ手段１０は、上端が絶縁ボルト３４によ
つてフレーム６上に固定された空気圧ジヤツキ３
３と、このジヤツキ３３に連結しており、殻状体
に穴をあけるドリル３６を支持する延長軸３５
と、ドリル３６が上昇した際にドリル３６に付着
している電解質殻状体をはがし得るスクレーパ３
９と、絶縁シユー３８及びスクレーパ３９を支持
する延長軸ガイドとから成る。

ジヤツキ１９，３３を制御する図示しない空気
圧ユニツトは装置の頂上部に設けられて収容室４
０内に置かれており、ジヤツキ１９及びジヤツキ
３３と空気圧ユニツトとを接続する配管が適宜に
設けられている。空気圧ユニツトと電解槽とを空
気圧的及び電気的に結合するための結合手段は、
操作者が電解槽に登つて操作しなくとも済むよう
に電解槽の側面に配置されている。圧縮空気の排
出はマフラ４１を用いて収容室４０内で行われ
る。最後に、ホツパ１は、図示されていない密封
可能な注入口を上部に備えており、この注入口を
介してホツパは定期的に貯蔵センタからアルミナ
の補給を受ける。なお、この補給は、空気搬送式
の空気圧輸送即ち流体圧運搬方式によつて、ある
いは天井クレーンによつて運搬されるコンテナか
ら通常の方法によつて行なわれてもよい。

本発明による装置は次のように作動する。

サポートに固定された穴あけ手段１０及び計量
計１１のアセンブリを交換する時、電解槽上に位
置決めされたアセンブリは使用を止められ、電気
制御系が中断され、圧縮空気の供給が断たれる。
リフトが電解槽上に本装置の上側に位置決めさ
れ、リフトに設けられた自動ラチエツト装置がフ
レーム６上に設けられたリング４２上に鎖錠され
る。このリフトはさらに上部構造上へのサポート
の鎖錠をはずす空気圧キーを支持している。

操作者はアルミナ供給装置の面前で電解槽のキ
ヤツプを開く。次に延長棒を用いてアルミナの注
ぎ口１８の下側に容器が取り付けられ、この容器
は簡単な手掛け手段によつてこの注ぎ口１８の下
に保持されている。

次に、穴あけ手段１０及び計量計１１のアセン
ブリを取外す。この時、アルミナはホツパ１の底
部の排出口１２及び注ぎ口１８を通つて注ぎ口１
８の下側に配置された容器が満たされるまで流れ
る。ホツパはアルミナで満たされた状態を保つ。

欠陥のあるアセンブリは修理工場に運ぶため特
殊な棚上に保管される。作動状態を維持し得るア
センブリは同じリフトによつて固定され、アセン
ブリは空のスリーブ４内に計量計１１の底部が管
１７及び注ぎ口１８の内に入つているアルミナに
衝止するまで挿入される。次に注ぎ口１８の下側
に取付けられた容器を取外すと、アルミナは流れ
始め、同時に計量計１１はホツパ１の底部の排出
口１２内に位置を占める。従つて計量計１１全体
の重量及びばね２０の付勢力によつて計量計１１
がフランジ３２上に向かつて押圧され、カラー３
１とフランジ３２が当接することによつてアルミ
ナの流れが止まる。この結果、電解槽内に２Kg乃
至５Kgのアルミナが流されることになる。続い
て、サポートが上部構造上に鎖錠される。空気圧
及び電気的結合が回復され、アルミナ供給装置は
作動状態を回復する。本発明の装置によれば、１
度の操作でサポートに懸吊された穴あけ手段及び
供給手段をホツパから取外し得、穴あけ手段及び
供給手段の交換作業時間を短縮化し得る。

本発明の好ましい特徴によれば別の利点が得ら
れる。例えばホツパの上部に仕切り４３を設け、
これと水平ビーム２の内壁とによつて電解槽から
遊離されるガスの主要な捕集手段として使用し得
るダクト４４を形成することが可能である。この
ようにして、この捕集手段の具体化に必要な鋼板
の半分を節約することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はホツパの側面からみた縦断面図、第２
図は計量計の縦断面図、第３図は本発明による穴
あけ手段と計量計とのアセンブリを含むホツパの
縦断面図である。 １……ホツパ、２……水平ビーム、４……スリ
ーブ、８，９……枝管、１１……計量計、１２…
…排出口、１８……注ぎ口、１０……穴あけ手
段、３９……スクレーパ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アルミニウム製造用電解槽の上方に配設され
   るように構成されており、アルミナを保持するた
   めのホツパと、このホツパの上方に配設されてお
   り、上端部が開口していると共に下端部が閉鎖さ
   れたスリーブと、一端がスリーブの下端部に連結
   していると共に他端が前記ホツパの底を貫通して
   いる第１の枝管と、前記第１の枝管に沿つて配設
   されており、一端が前記スリーブの下端部に連結
   していると共に他端が前記ホツパの底に近接して
   いる第２の枝管と、前記第２の枝管の他端に対向
   する位置において前記ホツパの底に設けられた排
   出口と、前記第１の枝管の中に取外し可能に収容
   されており、前記電解槽内の電解質の表面を覆う
   殻状体に穴をあける穴あけ手段と、前記第２の枝
   管の中に取外し可能に収容されており、前記排出
   口を介して前記穴内に所定量のアルミナを供給す
   る供給手段と、前記開口したスリーブの上端部に
   係止されており、前記穴あけ手段及び前記供給手
   段を懸吊するサポートとからなるアルミニウム製
   造用電解槽の中にアルミナを供給する装置。 ２ 前記排出口に、前記第１の枝管の他端の近傍
   まで延長された注ぎ口が取付けられていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ３ 前記供給手段は、上端が前記第２の枝管の他
   端と前記排出口の間に位置しており、下端が前記
   注ぎ口の中に収容されている筒状部材と、前記筒
   状部材の上端に配設されており、前記ホツパ内の
   アルミナを前記筒状部材の中に導入するための通
   路を開閉する第１の開閉手段と、前記筒状部材の
   下端に配設されており、前記筒状部材の中のアル
   ミナを前記筒状部材から排出するための通路を、
   前記第１の開閉手段の開閉動作と反対の開閉動作
   を行なうように開閉する第２の開閉手段と、前記
   第１の開閉手段及び前記第２の開閉手段の間にお
   いて前記筒状部材の外周面に配設されており、前
   記排出口を規定する前記ホツパの底に当接するカ
   ラーとからなることを特徴とする特許請求の範囲
   第２項に記載の装置。 ４ 前記カラーが、前記排出口を規定する前記ホ
   ツパの底に向かつて弾性的に押圧されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の装
   置。 ５ 前記ホツパの壁部材の一部が、前記電解槽か
   ら放散されるガスを導くダクトの一部を構成する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第４
   項のいずれかに記載の装置。