NO822211L - Elektrolysecelle. - Google Patents

Abstract

Smelteelektrolyseceller for fremstilling av aluminium og av vanlig utførelse er utstyrt med innbyrdes adskilte anodelederprofiler (42), som er anordnet for strømtilførsel til anodene (28) over anodestenger (32).En elektrisk isolert gangbro (46) anordnet over cellen (10) mellom anodelederprofilene (42) gjør det mulig å gå over cellen. Et hylster (50) med et svakt overtrykk frembragt ved tilførsel av frisk luft til det indre av hylsteret,. er fortrinnsvis anordnet over denne gangbro (46).Tverrstilte smelteelektrolyseceller (10) er anordnet asymmetrisk i en elektrolysehall (56). På innsiden eller utsiden av en langvegg (58) i hallen er det anordnet en lufttett lukkbar gangtunnel (64). Forlengelser av cellehylsterne (50) hører til tilsvarende åpninger i hallens langvegg (58). eller langveggen av en eventuelt innvendig anordnet gangtunnel (64). Friskluften tilføres gjennom gangt(64). og strømmer ut gjennom de åpne ytterender av cellehylsterne (50) .

Description

Foreliggende oppfinnelse angår anodeoppbygningen for en kapslet smelteelektrolysecelle for fremstilling av aluminium og med anodebasrende anodestenger som tilføres elektrisk strøm over innbyrdes adskilte anodelederprofiler, samt en elektrolysehall; med sådanne celler. For utvinning av aluminium ved smelteelektrolyse av aluminiumoksyd oppløses dette oksyd i en fluoridsmelte, som for størstedelen består av kryolitt.

Det katodisk utskilte aluminium samler seg under fluorid-smelteni på cellens karbonbunn, således at overflaten av det flytende aluminium danner cellens katode. I smeiten er det ovenfra neddykket anoder, som ved den almindelig anvendte elektrolyseprosess består av amorft karbon. Ved den elektro-lyttiske spalting av aluminiumoksyd utvikles ved karbonanodene oksygen, som forbinder seg med anodenes karbonmaterial til CC>2og CO. Elektrolysen finner sted i et temperaturområde

på ca. 940 - 970°C.

I løpet av elektrolysen utarmes elektrolytten på aluminiumoksyd. Ved en nedre konsentrasjon på 1 til 2 vektprosent aluminiumoksyd i elektrolytten oppstår anodeeffekt, som gir seg til kjenne ved en spenningsstigning fra f.eks. 4-5

volt til 30 volt eller mer. Senest ved dette tidspunkt må skorpen av fast elektrolyttmaterial på elektrolysebadet gjennombrytes og aluminiumkonsentrasjonen økes ved tilsats av ny oksydleire.

Ytelseevnen ved moderne smelteelektrolyseceller for fremstilling av aluminium økes stadig og derved også den gulv-plass vedkommende celle opptar. De anvendte strømstyrker har allerede overskridet 220 kA og nærmer seg 300 kA. Ved sådanne større cellerrmed øket ytélseevne og helautomatisk styring blir anodeoppbygningen tilsvarende mer komplisert.

I den senere tid er det derfor stadig blitt mer vanlig å tilføre aluminiumoksyd til cellen ved anvendelse av minst to punktmatingsenheter som hver består av en oksydsilo samt en doseringsinnretning og en en skorpebryter. Videre er det

ø

en tendens til ikke lenger å heve og senke alle anoder sammen, men utføre dette med hver anode for seg.

Den nødvendige inspeksjon av cellenes anodeoverbygning på oversiden av innkapslingen medfører herunder arbeidshygie- . niske og sikkerhetsmessige problemer.

Det er derfor et formål for foreliggende oppfinnelse å frem-bringe en anordning for lett tilgang til alle vesentlige steder på anodeoppbygningen, samtidig som det oppnås sikre og hygienisk godtagbare arbeidsforhold ved utførelse av nødvendig inspeksjon og mindre reparasjonsarbeider på moderne smelteelektrolyseceller for aluminiumfremstilling.

Dette oppnås i henhold til oppfinnelsen ved hjelp av en elektrisk isolert gangbro anordnet mellom anodelederprofilene over hele cellens lengdeutstrekning samt tilgjengelig i det minste fra den ene ytterende av smelteelektrolysecellen.

I det enkleste tilfelle er en passende gangsbar platekonstruk-sjon, som samtidig gjør tjeneste som gangbro og en del av celleinnkapslingen, anordnet mellom anodelederprofilene som vanligvis ligger 1-2 meter fra hverandre og har rektangulært tverrsnitt. Særlig ved større avstander mellom anodeleder-prof ilene, er det imidlertid nødvendig i tillegg å anvende forsterkningsprofiler. Gangbroens overflate er videre fortrinnsvis varmeisolert for at den kan benyttes som gangbane ved anvendelse av normalt industrielt skotøy. For besiktigelse av cellens midtområde kan lukkbare åpninger være anordnet i gangbroen.

Gangbroen er hensiktsmessig anordnet slik at de to anode-ledeprofiler kan gjøre tjeneste som beskyttelserekkverk.

Ved en foretrukket utførelseform er et cellehylster i det minste i mannshøyde anordnet over gangbroen. Dette hylster kan nedentil være godt avtettet og hensiktsmessig ventilert. Tilførselsrørene for aluminiumoksyd og flussmiddel samt utløpsrøret for cellegass er fortrinnsvis anbragt i dette hylster, som liksom gangbroen strekker seg over hele cellens lengdeutstrekning. Hvis en skorpebryterinnretning er montert i området omkring cellens lengdeakse, vil denne likeledes være ført gjennom hylsteret.

I det tilfelle ikke alle viktige funksjonelle deler av cellens anodeoppbygning er tilgjengelig inne i hylsteret, kan det på passende steder være anbragt lukkbare utgangsluker.

Tilgang til det. indre av .hylsteret kan finne sted fra en celleende. En tilsvarende ventilasjonsledning sørger for at det alltid foreligger et lite overtrykk i hylsteret. Overvåknings- og reparasjonsarbeider kan således alltid utføres i absolutt uklanderlig atmosfære. Et^sådant lite overtrykk, som passende kan være lik eller større enn 1 mm vannsøyledg som er oppnådd ved tilførsel av frisk luft, sikrer et tilstrekkelig antall luftutskifninger pr. time.

Den friske luft som strømmer gjennom hylsteret gjør det samtidig mulig å kjøle de elektriske anodeledere, hvilket er en fordel med hensyn til deres ledningsevne.

<

Den øvre del av hylsteret kan være av gjennomsiktig material, f.eks. pleksiglass. Dette gjør det mulig å utføre mange arbeider i naturlig dagslys, og tillater samtidig besiktigelse av de ytre deler av elektrolysecellen og deres omgivelser.

For å hindre at gangbroen eller eventuelt hele hylsteret antar anodepotensial, påføres anodelederprofilene et isolerende belegg før gangbroenmonteres. Av sikkerhetsgrunner kan de deler av gangbroen som befinner seg over vertikalt utragende deler av cellen være utført i elektrisk isolerende material.

Oppfinnelsen gjelder også en elektrolysehall med en asymme trisk anorfdnet rekke av tverrstilte smelteelektrolyseceller for fremstilling av aluminium og utstyrt med et innvendig tilgjengelig hylster med gulv som i det minste stedvis er forsynt med lukkbare åpninger. En sådan elektrolysehall i henhold til oppfinnelsen omfatter en løsbar forlengelse av cellenes hylster frem til den nærmest liggende langvegg av elektrolysehallen, i en åpning i vedkommende langvegg tilsvarende det indre hylstertverrsnitt for hvert cellehylster, samt en lufttett gangtunnel med frisklufttilførsel anordnet i nivå med åpningene i veggen langs hele utsiden eller innsiden av den nærmest liggende langvegg for cellerekken.

Den nærmest liggende langvegg av elektrolysehallen befinner seg normalt 1-2 meter fra ytterendene av cellen. Den gang^tunnel som strekker seg langs hele veggens lengde kan være anordnet på innsiden eller utsiden av elektrolysehallen. I det førstnevnte tilfelle vil åpningene være i gangtunnelens langvegg, mens de i det sistnevnte tilfelle vil være i elektrolysehallens langvegg. Forlengelsen av cellehylstrene til en gangtunnel som strekker seg over hele elektrolysehallens lengde tillater arbeidere å utføre tallrike kontroll- og betjeningsarbeider uten innåndning av elektrolysehallens luft. Ved hjelp av en trapp kan man komme inn i gangtunnelen og kan derfra begi seg inn i vedkommende elektrolysecelle i beskyttet atmosfære. Friskluften blåses direkte inn i gangtunnelen og holder hele det innelukkede område under overtrykk, hvilket hindrer inntrengning av luft fra elektrolysehallen.

For å medgi en hvis fleksibilitet mellom elektrolyscellen og hallens lengdevegg, kan det mellom disse anordnes en løsbar belganordning av syntetisk material, eller cellehylsterets forlengelse kan strekkes teleskopisk inn i foringer som omgir vedkommende åpning i elektrolysehallens vegg.

Oppfinnelsen vil nå bli nærmere forklart ved hjelp av ut-førelseseksempler og under henvisning til de vedføyde, skjemtiske perspektivtegninger, hvorpå: Fig. 1 viser en smelteelektrolysecelle for fremstilling av aluminium og med åpen endevegg, og

fig. 2 viser, en elektrolysehall med en asymmetrisk anordnet rekke av elektrolyseceller.

Katodedelen av en elektrolysecelle 10 for fremstilling av aluminium i -et smeltebad omfatter et stålkar 12 med en for-sterkningsprofil 14 langs cellekanten-.- Den nedre del av stål-karet 12 er belagt med et isolasjonsskikt 16, mens karets sidevegger er påført kantblokker 18. Katodeblokkene 22 som inneholder katodestavene 24 er forankret i cellen ved hjelp av en stampemasse 20 som hovedsakelig består av karbon.

I elektrolysebadet, som nedentil utgjøres av flytende aluminium-26 og oventil av elektrolytt 27 er det neddykket karbonanoder 28 som ved hjelp av bærestifter 30 er opphengt i andodestenger 32.

I foreliggende utførelseeksempel innstilles anodenes høyde-nivå parvis, idet anodestangene 32 parvis er festet til en og samme anodebærer 34. Disse anodebærere 34 kan forskyves i vertikal retning ved hjelp av et jekkdrev 36. Dette jekkdrev består hovedsakelig av et reduksjonsdrev 38 som virker på en spindel, som ikke er synlig på tegningen men er anordnet i et spindelhus 40.

I stedet for det viste dobbeltanodedrev kan det anvendes en anodebjelke som strekker seg over hele lengdeutstrekningen,

og ved hjelp av en sådan anodebjelke kan alle anodestenger 32 heves og senkes samtidig. Alternativt kan også anodene hver for seg være utstyrt med et drivaggregat.

Tilførsel av elektrisk likestrøm finner sted over stivt anordnede anodelederprofiler 42. Fra disse anodelederprofiler 42 fører ikke viste bøyelige strømlederstrimler til anode-bærerne 34.

Ved anodeutskifting erstattes samtidig begge de anoder 28 som er opphengt i samme anodebærer 3 4, idet anodelåsene 44 åpnes. Ved igangsetting av drivmotorer 46 heves anode-bæreren 34, inntil de nye anoder kan settes inn i riktig høydenivå.

Mellom anodelederprofilene 42 er det anordnet en gangbro 46 dannet av platestål som også utgjør den sentrale del av cellekapslingen. Sideområdene av cellen er lukket ved hjelp av deksler 48 som kan heves.

Over gangbroen 46 er det anordnet et cellehylster 50 som

gir beskyttelse mot elektrolysehallens atmosfære. Den nedre del av cellehylsteret 50 utgjøres av minst to langsgående bærebjelker 52, mens den øvre del 54 utgjøres av pleksiglass-plater understøttet av to vinkelprofiler 53.

Ved mindre elektrolyseceller kan anodelederprofilene 42 også utgjøre de bærende deler av anodeoppbygningen. Ved større elektrolyseceller overtas denne bærefunksjon av de nevnte langsgående bærebjelker. De tilførselsledninger for oksydleire og flussmiddel som er anordnet i hylsteret 50, samt de pneumatiske og elektriske ledninger og kanalen for rågass-avsug er for oversiktens skyld ikke inntegnet.

Den elektrolysehall 56 som er angitt i fig. 2 inneholder asymmetrisk anordnede tverrstilte elektrolyseceller 10. Cellehylstrene 50 er forlenget i retning av hallens langvegg som befinner seg i en avstand på 1 - 1,5 m og fører til en veggåpning med samme tverrsnitt som hylsterne 50. Et utragende tilpasningsstykke 60 som er montert i åpningen inn-over mot elektrolysehallen, er overmen belglignende anordning 62 av elastisk plastmaterial løsbart forbundet med celle - hylsteret 50, som er åpent ved denne ende av celle. Hylsteret 50 er også åpent i den motsatte ende. En gangtunnel 64 som strekker seg over hele elektrolysehallens lengde er anordnet på utsiden av hallens vegg 58. Gulvet i denne gangtunnel 64 er anorndet i samme nivå som de åpninger i veggen 58 som fører til hylsterne 50. Friskluftblåsere munner ut i denne gangtunnel 64 og frembringer et lite overtrykk i cellehylsterne 50. Den innblåste friske luft unnslipper gjennom de åpne hylsterender og hindrer derved elektrolysehallens atmosfære fra å trenge inn i hylstrene 50.

Hver elektrolysecelle er utrustet med en dagssilo 66, som

i det foreliggende tilfelle er anordnet i det indre av elektrolysehallen. En gravimetrisk eller volumetrisk arbeid., dende doseringsinnretning 68 av kjent utførelse kan forsyne elektrolysecellen 10 med nødvendig oksydleire og flussmiddel. Elektolysecellen 10 mates på tre steder og en fordeler 70 av kjent utførelse sørger for ensartet materialtilførsel til alle tre steder ved hjelp av tre fordelingsrør 72.

Ved ytterligere utførelsevarianter som ikke er vist kan dagssiloen 66 være anordnet innvendig, mens doseringsinnretningen 68 og fordeleren 79 er anordnet utvendig, eller også kan såvel dagssiloen 66 som doseringsinnretningen 68 og fordeleren 70 være anordnet utvendig. Doseringsinnretningen 68 og for - deleren 70 bør være betjénbar fra gangtunnelen 64, som fortrinnsvis er tilgjengelig fra det indre av hallen.

Claims (10)

1. Anodeoppbygning for en kapslet smelteelektrolysecelle (10) for fremstilling av aluminium og med anodebærende anodestenger (32) som tilføres elektrisk strøm over innbyrdes adskilte anodelederprofiler (42), karakterisert ved at en elektrisk isolert gangbro (46) er anordnet mellom anodelederprofilene (42) over hele cellens lengdeutstrekning samt tilgjengelig i det minste fra den ene ytterende av smelteelektrolysecellen (10).

2. Anodeoppbygning som angitt i krav 1, karakterisert ved at anodelederprofilene (42) ligger i en avstand på 1 - 2. m fra hverandre.

3. Anodeoppbygning som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at i det minste de deler av gangbroen (46) som befinner seg direkte vertikalt over elektrolysekaret, består av elektrisk isolerende material.

4. Anodeoppbygning som angitt i krav 1-3, karakterisert ved at det over gangbroen (46) er anordnet et cellehylster (50), som i det minste er åpent i den ene ende.

5. Anodeoppbygning som angitt i krav 4, karakterisert ved at lukkbare utgangsluker er anordnet i sideveggene av cellehylsteret (50), mens gangbroen (46) er utstyrt med lukkbare åpninger.

6. Anodeoppbygning som angitt i krav 4 eller 5, karakterisert ved at den øvre del (54) av cellehylsteret (50) består av pleksiglass.

7. Elektrolysehall med en asymmetrisk anordnet rekke av tverrstilte smelteelektrolyseceller (10) for fremstilling av aluminium og hvor elektrolysecellene utstyrt med anodebærende anodestenger (32) som tilfø res elektrisk strøm over innbyrdes adskilte anodelederprofiler, og utført slik som angitt i minst ett av kravene 4-6, karakterisert ved at en lø sbar forlengelse (60, 62) av cellehylsteret (50) frem til den nærmest liggende langvegg (58) av elektrolysehallen, en åpning i vedkommende langvegg tilsvarende det indre hylstertverrsnitt for hvert cellehylster, samt en lufttett gangtunnel (64) med friskluft-tilførsel og anordnet i nivå med åpningene i veggen langs hele utsiden eller innsiden av den nærmest liggende langvegg for cellerekken.

8. Elektrolysehall som angitt i krav 7, karakterisert ved at det 1 - 2 m brede mellomrom mellom cellehylsteret (50) og den nærmest liggende langvegg (58) av hallen eller den innvendige anordnede gangtunnel er utfylt av et tilpasningsstykke (60) som innrammer åpningen, og et elastisk belglignende arrangement (62) eller en teleskopisk forlengelse av hylsteret (50) som kan skyves inn i tilpasningsstykket (60).

9. Elektrolysehall som angitt i krav 8, karakterisert ved at belgen (62) eller tetningen mellom de innbyrdes tilpassede deler av teleskop-forlengelsen foreligger i form av elektrisk isolasjon mellom hylsteret (50) og tilpasningsstykket (60).

10. Elektrolysehall som angitt i krav 7 - 9,. karakterisert ved at gangtunnelen (64) er tilgjengelig fra det indre av elektrolysehallen.