DE2141181B2 - Verfahren zur aufarbeitung von verbrauchten kohlenstoffauskleidungen einer aluminiumreduktionszelle - Google Patents
Verfahren zur aufarbeitung von verbrauchten kohlenstoffauskleidungen einer aluminiumreduktionszelleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufrbeitung
von verbrauchten Kohlenstoffauskleidunger; iner Aluminiumreduktionszelle, die während des
slektrolysebetriebes Elektrolytbestandteile adsorbiert laben, bei dem die beim Ausbrechen anfallenden
Iruchstücke zerkleinert werden.
In solchen Fällen sind die Seitenwandungen und der Boden einer Stahlhülse mit einer dicken Kohlenstoffauskleidung
versehen. Diese Kohlenstoffauskleidung dient als Kathode der Zelle. Wenn von ein oder mehreren
Kohlenstoffanoden, die sich in das Bad erstrecken, ein Strom zur Kathode geführt wird, danis
sammelt sich geschmolzenes Aluminium am Boden der Zelle an und wird von Zeit zu Zeit abgezogen
Die Kohlenstoffauskleidung kann aus vorgeformten
ίο Kohlenstoffblöcken hergestellt sein, die mit einem
Gemisch miteinander verbunden sind, das aus teilchenförmigen! Kohlenstoff und einem geeigneten Binder
besteht, oder sie kann vollständig aus einem Kohlenstoffgemisch hergestellt sein, welches in eine vollständig
monolithische Struktur gepreßt worden ist. Alternativ kann die Auskleidung auch aus vorgeformten
Blöcken und einer monolithischen Kohlenstoffmasse zusammengesetzt sein, wobei die verschiedensten
Kombinationen möglich sind. Vor deir:
Gebrauch der Zelle erhält die Kohlenstoffauskleidung
üblicherweise eine geeignete Wärmebehandlung, so daß
das Kohlenstoffgemisch gebrannt wird und der Kohlenstoff in eine harte Masse übergeführt wird.
Während des Gebrauchs der Reduktionszelle absorbiert die Kohlenstoffauskleidung eine beträchtliche
Menge Material aus. dem Bad. Die Folge davon sind Abscheidungen und Risse in der Kohlenstoffstruktur,
welche sogar einen Ausfall der Zelle zur Folge haben können, wenn das Metall oder das Material des geschmolzenen
Bads durchsickert, die Kathodenstruktur sich beträchtlich verwirft oder Eisen in das Produktmetall
aufgenommen wird. Insbesondere treten verschiedene Materialien in verschiedenem Ausmaß in
die Kohlenstoffauskleidung ein. Dies hängt von Faktoren wie dem Alter der Zelle, dem Ort einer
bestimmten Auskleidung in den Seitenwandungen oder am Boden der Zelle und der Arbeitsweise und
der Betriebstemperatur ab.
Materialien, die in die Auskleidung eindringen, sind nicht nur geschmolzenes Metall, sondern auch
Natrium- und Aluminiumverbindungen, wie z. B. Cryolit und andere Fluoride. Das Aluminium liegt
überwiegend als Aluminiumoxid, aber auch als Metall vor. Die Bestandteile des Bads, die hauptsächlich aus
Cyrolit (Natrium-aluminium-fluorid) und Aluminiumoxid sowie kleineren Mengen anderer Salze, wie z. B.
Fluoride, Natrium und Kalzium, bestehen, werden entweder in ihrer ursprünglichen Form oder in einem
kombinierten Zustand absorbiert. Es sollte auch darauf hingewiesen werden, daß Carbide und Nitride,
insbesondere solche von Aluminium, während des Verfahiens gebildet werden, die ebenfalls in der Kohlenstoffauskleidung
abgeschieden werden. Eine Zelle arbeitet kontinuierlich gewöhnlich mindestens 1 Jahr
und oftmals noch viel langer, aber irgendwann muß sie stillgelegt werden, wobei die Kohlenstoffauskleidung
vollständig ersetzt werden muß.
Es gibt verschiedene Verfahren zur Rückgewinnung von wertvollen Materialien aus verbrauchten Zellenauskleidungen,
und zwar insbesondere der Fluoride und des Aluminiumoxids, die in den Zellen wiederverwendel
werden können. Viele dieser Verfahren sind nasse Verfahren, bei denen die zerbrochene
Auskleidung mit geeigneten wäßrigen Lösungen oder Flüssigkeiten ausgelaugt, ausgewaschen oder ausgekocht
wird. In vielen Fällen wird der Kohlenstoffrückstand verworfen. Bei einigen Verfahren wird
auch eine Erhitzung oder Röstung vorgenommen, die
Cine Oxydaiion verursachen und somit einen Verlust des Kohlenstoffs zur Folge haben.
Es ist auch bekannt, das Auskleidungsmaterial in
einen feinen Zustand zu mahlen und dann aus einer aus chemischen Wertstoffen bestehenden Fraktion
durch Flotation eine Kohlenstofffraktion abzutrennen. Diese Arbeitsweise ist hinsichtlich der Ausrüstung
und der erforderlichen Materialien ziemlich kostspielig. Außerdem werden alle Materialien, insbesontiere
der Kohlenstoff, in einem nassen Zustand erhalten, so daß mindestens eine weitere Trocknung
erforderlich ist.
Es ist auch bekannt, daß verbrauchte Kohlenstoffauskleidungen, welche einen Gehalt an Elektrolytchemikalien
von 20 bis 50% (alle Prozentangaben sind hier in Gewicht ausgedrückt) aufweisen, teilweise
auseinanderfallen, wenn sie eine Zeitlang der atmosphärischen Luft ausgesetzt werden, wobei eine Masse
a.is einem feinen grauen Pulver und Kohlenstoffklumpen
gebildet werden. In Wasser entstehen ahnliehe
Änderungen rascher, aber die Materialien sind dann nuß, was die nachfolgende Handhabung unbeculmii
macht. Dieses Auseinanderfallen hat vermutlich zumindest teilweise seinen Grund in chemischen Reak-
!ionen zwischen Wasser oder feuchter Luft und einem Teil der im Kohlenstoff anwesenden Chemikalien.
Iiiese Reaktionen lassen sich prinzipeli durch die folfccnden
Gleichungen oder folgenden Typen von Gleichungen darstellen:
AI1C1 f 12H2O -·= 3CH4 · 4AI(OH):, (1)
δι η Tun
δι η Tun
Bei einem anderen Verfahren zur Behandlung von Zellenauskleidungen wird die zerkleinerte Auskleidung
mit einer direkten Flamme geröstet, wobei gemeinsam mit dem Brennstoff Wasser oder Wasserdampf zügeführt
wird. Bei dieser Arbeitsweise wird der Kohlenstoff weitgehend zerstört, während das anwesende
Wasser die Karbide und Nitride in Kohlenwasserstoff (Methan) und Ammoniak überführen. Das Ergebnis
ist ein festes Produkt aus chemischen Verbindungen, wie z. B. Fluoride und Aluminiumoxid. Bei den vorbeschriebenen
hohen Temperaturen in der Größen-Ordnung von 6200C wird der Kohlenstoff entweder
durch Verbrennung oder durch Vereinigung mit Wasser praktisch vollständig entfernt. Dieses Verfahren eignet
sich also nicht zur Rückgewinnung des Kohlenstoffs, obwohl es unter Umständen als brauchbar zu bezeichnen
ist.
Es soll darauf hingewiesen werden, daß der Kohlenstoff für Zellenauskleidungen, ob er nun aus metallurgischem
Koks oder aus Kohlenstoff besteht, der durch Calcinierung von Anthrazitkohle oder durch ein
anderes Verfahren erhalten worden ist, eine verhältnismäßig hohe Qualität aufweisen muß und daß er
infolgedessen keineswegs billig ist, so daß eine Rückgewinnung erwünscht ist.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren der eingangs erwähnten Art, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß die zerkleinerten Bruchstücke in einem Behandlungsgefäß mit trockenem Dampf bis zu ihrem
Zerfall behandelt werden, wobei der Dampf eine Temperatur aufweist, bei der noch keine nennenswerte
Umsetzung mit dem Kohlenstoff erfolgt, und daß das anfallende Gut in zwei verschiedene Kornfraktionen
abgesiebt wird, wobei die feine Fraktion einen höheren Abteil an adsorbiertem Material und die gröbere einen
höheren Anteil an Kohlenstoff als das Ausgangsmaterial enthält.
Der Dampf weist vorzugsweise eine Temperatur im Bereich von 120 bis 2050C und einen Druck im Bereich von ungefähr 1 bis 16 kg/cm2 auf. Die Behandlung muß normalerweise 4 bis 10 Stunden lang ausgeführt werden, wenn die maximale Teilchengröße der Bruchstücke aus der verbrauchten Auskleidung in der Größenordnung von 10 cm liegt.
Der Dampf weist vorzugsweise eine Temperatur im Bereich von 120 bis 2050C und einen Druck im Bereich von ungefähr 1 bis 16 kg/cm2 auf. Die Behandlung muß normalerweise 4 bis 10 Stunden lang ausgeführt werden, wenn die maximale Teilchengröße der Bruchstücke aus der verbrauchten Auskleidung in der Größenordnung von 10 cm liegt.
Das Produkt dieses Verfahrens, welches aus einem Di uckdampfbehälter oder einer ähnlichen Vorrichtung
erhalten wird, in der die Dampfbehandlung ausgeführt wird, ist ein Material, das auf Grund einer oder
mehrerer, gewöhnlich aller Reaktionen (1), (2) und (3) im gewissen Ausmaß zerfallen ist. Die feine Fraktion
enthält (gewöhnlich neben etwas Kohlenstoff) brauchbare Mengen chemischer Substanzen solcher Art, wie
sie ursprunglich in der Auskleidung vorhanden waren (außer den Carbiden und Nitriden, die jetzt beseitigt
sind), wie z. B. die Fluoride, Oxide und Hydroxide von Aluminium, Natrium und Kalzium. Die gröbere
Fraktion des Produkts enthält Kohlenstoff. Sie kann auch 20 bis 30% Fluoride und andere chemische
Stoffe enthalten; es ist aber trotzdem in den meisten Fällen für die Einarbeitung in neue Auskleidungsmaterialien
geeignet.
Die feine Fraktion kann dem Elektrolyt in der Reduktionszelle zugegeben werden, und zwar
insbesondere auf Grund des Gehalts an Aluminiumfluorid
und auch Aluminiumoxid oder -hydroxid (d h Aluminiumoxid oder hydratisiertes Aluminiumoxid).
Es enthält gewöhnlich auch etwas Kohlenstoff, was von der Art und vom Alter der behandelten
Zellenauskleidung abhängt (d. h. größere Mengen bei größerem Alter der Auskleidung), jedoch ist der Kohlenstoffgehalt
dieser Fraktion wesentlich geringer und der Gehalt an chemischen Stoffen beträchtlich höher
als bei der unbehandelten Auskleidung; hierdurch wird die weitere Verarbeitung (wie z. B. durch Röstung)
zur Entfernung von Kohlenstoff stark erleichtert. Dieses trockene chemische Produkt kann in Zellenbädern
verwendet werden, und zwar entweder nach einer solchen weiteren Behandlung oder direkt, sofern
der Kohlenstoffgehalt vorzugsweise ungefähr 20% nicht wesentlich überschreitet.
Es ist ersichtlich, daß dieses Verfahren wirksam ist und verhältnismäßig schnell verläuft, wobei es Produkte
ergibt, die praktisch trocken sind und nur gesiebt werden müssen. Der Kohlenstoff wird vollständig
stabilisiert, indem Carbide und Nitride entferrit werden. Der Kohlenstoff wird zum größten Teil
als Kohlenstoff zurückgewonnen, der sich für die Herstellung neuer Auskleidungen eignet. Die Chemikalien
besitzen ebenfalls eine Form, die eine leichtere Handhabung und eine leichtere Verarbeitung ermöglichen.
Sie besitzen in der Tat eine Form, wie sie direkt in einer Reduktionszelle verwendet werden kann, und
zwar insbesondere deshalb, weil die Nitride und Carbide entfernt worden sind, die beim Betrieb der
Zelle beträchtliche Unannehmlichkeiten machen.
Die Erfindung wird nun an Hand von speziellen praktischen Beispielen näher beschrieben.
Nachdem eine Reduktionszelle ausgefallen ist und nachdem der Cryolit/Aluminiumoxid-Elektrolytkörper
und das restliche Aluminiummetall entfernt worden sind, wird die verbrauchte Kohlenstoffauskleidung
aus der Stahlhülse herausgebrochen und dann zerkleinert, beispielsweise auf eine Teilchengröße von
weniger als 2 cm, so daß ein Produkt erhalten wird, welches hauptsächlich Teilchen bis herunter zu 0,3 cm
aufweist. Das zerkleinerte Material kann gesiebt werden, um beispielsweise die Teilchen mit einer Größe von weniger als 0,15 cm oder vorzugsweise eine noch feinere Fraktion von weniger als 0,03 cm zu entfernen.
Es wurden auch gute Resultate unter Verwendung des ungesiebten Produkts einer üblichen Zerkleinerung erhalten. Zwar wurde festgestellt, daß der vorge-
schlagene maximale Teilchendurchmesser von 2 cm brauchbar ist, aber es wurde gefunden, daß auch
Bruchstucke bis zu 10 cm oder noch mehr verwendet werden können, obwohl dann längere Dampfbehandlungszeiten
erforderlich sein können, wie man sie leicht durch Versuch bestimmen kann.
Der bei der Dampfbehandlung verwendete Druckapparat
sollte das zerkleinerte Auskleidungsmaterial in einer Weise enthalten, daß es gut für den unter
Druck stehenden Dampf zugänglich ist. Bei einer Gruppe von Versuchen bestand der Dampfbehandlungsbehälter
aus einem zylindrischen Behälter von 90 cm Durchmesser und 225 cm Höhe. Er besaß eine
entfernbare Stahlstange, die im Behälter eingesetzt war und vertikale Böden (beispielsweise 13 solche
Böden) aufwies, von denen jeder 45 kg zerkleinerte Auskleidung auf dem Boden ausgebreitet aufnehmen
konnte. Der Behälter besaß ein Sicherheitsventil, ein Druckmcßinstrument und ein Thermometer üblicher
Bauart. Er besaß weiterhin ein Dampfablaßvenul mit einem Abzugsrohr, um eine Ansammlung von brennbaren
Gasen zu vermeiden und um auch eine Prüfung des austretenden Dampfes oder Gases zu gestatten.
Nachdem der Dampl'behandlungsbehälter gefüllt worden ist, wird Frischdampf mit einem geeigneten
Druck eingeführt, der im allgemeinen im Bereich von 1 bis 2,8 atü liegt. Dabei wird festgestellt, daß die
zerkleinerte Auskleidung mit einer Teilchengröße unterhalb von ungefähr 2 cm in ungefähr 4 bis 10 Stunden
vollständig durchreagiert ist. Während des Zer-Setzungsverfahrens werden Ammoniak und Kohlenwasserstoffe
entwickelt, und zwar aus; den Nitriden bzw. Carbiden. Ihre Mengen hängen von1 Alter der
Auskleidung und von deren Lage in der Reduktionszelle ab. Zwar kann die Beendigung der Reaktion
durch andere Versuche oder bei sich wiederholenden Vorgängen durch Erfahrung bestimmt werden, jedoch
ist ein geeignetes Anzeichen gewöhnlich darin zu sehen, daß der Geruch nach Ammoniak und gewissen
Arten von Kohlenwasserstoffen in den Abgasen verschwindet und die Gasentwicklung überhaupt aufhört.
Es scheint, daß innerhalb vernünftiger Grenzen eine übermäßig lange Behandlungszeit keinen wesentlichen
Schaden verursacht, aber es wird bevorzugt, die kürzestmögliche Zeit zu verwenden und den Dampf
maximal auszunutzen.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Temperatur
üblicherweise auf einen Wert gehalten, bei dem noch keine wesentliche Zerstörung des Kohlenstoffs
stattfindet. Im allgemeinen wird die Temperatur unter ungefähr 205°C gehalten. Dampf mit einem
Druck von 1 bis 2,8 atü besitzt gewöhnlich eine Temperatur in der Größenordnung von 120 bis 1750C oder
vielleicht noch etwas höher. Gegenwärtig wird angenommen, daß der erwünschte Dampfdruck im Bereich
von 1 bis 16 atü und die erwünschte Temperatur im Bereich von 120 bis 2050C liegt.
Der Dampf sollte trocken sein, d. h., er sollte also
nicht aus einem Gemisch aus Dampf und Wassertröpfchen bestehen, bei welchem die behandelten
Auskleidungsbruchstücke in einem nassen Zustand anfallen würden. Der Ausdruck »trockener Dampf«
ist hier im allgemeinen Sinn zu verstehen, d. h. also, daß überhitzter Dampf oder Dampf, der anderweitig
•auf eine Temperatur über die Sättigungstemperatur beim gewählten Druck gebracht worden ist, nicht
ausgeschlossen sein soll. Vorzugsweise wird unter Druck stehender Frischdampf verwendet. Der Haupt
grund für die Verwendung von überatmosphärischen Drücken liegt darin, sicherzustellen, daß der Dampf
trocken ist.
in dci Folge sind zwei praktische Beispiele beschrieben,
bei denen in jedem Fall eine Menge von ungefähr 350 kg Kohlenstoffauskleidungsmaterial verwendet
wurde. In Beispiel 1 bestand das Material aus verhältnismäßig
jungen vorgeformten Auskleidungsblöcken, die /:iTage in Gebrauch waren. In Beispiel 2 war
das Material eine sehr alte monolithische Auskleidung mit einem Alter von 2015 Tagen, das sich aber
trotzdem für die Behandlung eignete; dieses Material wurde von der Seite einer Zelle genommen, die an den
anderen Stellen eine Auskleidung aus vorgeformten Blöcken aufwies.
In jedem Falle wurde das Kohlenstoffauskleidungsmaierial
auf eine Größe von weniger als 1,25 cm zerkleinert und dann in einem Druckdampfbehälter einer
Dampfbehandlung unterworfen, wie sie oben bc schrieben wurde, wobei Frischdampf mit annähernd
1 atü verwendet wurde. Die Dampfbehandlungszeit betrug in jedem Fall annähernd 9 Stunden. Nach dieser
Zeit halle die Gasentwicklung offensichtlich aufgehört, und außerdem war kein Geruch nach Ammoniak oder
Kohlenwasserstoffen im aus den Behälter austretenden Dampf mehr festzustellen. Die beiden Proben des
Auskleidungsmaterials besaßen vor der Dampfbehandlung die folgenden Zusammensetzungen (in
Gewichtsprozent).
Beispiel 1 | Beispiel 2 | |
Nitride | 0,3 1,5 39,0 59,0 |
1 6 59 34 |
Carbide .. . ... | ||
andere chemische Stoffe. . . Kohlenstoff |
In jedem Falle wurde nach der Entnahme aus dem Behälter festgestellt, daß das behandelte Auskleidungsmaterial weitgehend zerfallen war. Es wurde dann in
eine feine Fraktion von weniger als 0,15 cm und in die zurückbleibende gröbere Fraktion gesiebt.
Der Gehalt an chemischen Stoffen in der feinen Fraktion bestand in jedem Fall aus brauchbaren
Mengen Aluminiumoxid oder Aluminiumoxidhydrat. Die prozentuellen Analysen waren wie folgt (der Rest
bestand im wesentlichen aus O und H als Oxid und Hydroxid):
Beispiel 1 | Beispiel 2 | |
Elementarer Kohlenstoff Al |
43,1 9,8 |
18,3 16,9 |
Na | 12,9 1,4 13,7 |
15,4 4,4 18,3 |
Ca | ||
F |
Es wurde festgestellt, daß diese feinen Fraktionen in kleinen Mengen wieder in eine Reduktionstelle
zurückgeführt werden konnten (bei der Fraktion von Beispiel 1 vorteilhaft nach dem Ausbrennen des
Kohlenstoffs), und zwar beispielsweise als Ergänzung für die Beschickung des geschmolzenen Bads.
Die gröbere Fraktion von Beispiel 1, d. h. diejenige mit mehr als 0,15 cm, enthielt annähernd 53%
Kohlenstoff, wobei der Rest im wesentlichen aus Fluoriden, Aluminiumoxid und Aluminiumoxidhydrat
bestand. Diese gröbere Fraktion eignete sich für die Herstellung von neuen Zellenauskleidungen, und zwar
entweder als Mischung mit neuem, elektrolytisch kalziniertem Anthrazit oder als alleiniges Rohmaterial.
Bei dieser Anwendung des zurückgewonnenen Kohlenstoffs kann die gröbere Fraktion nach Bedarf auf eine
geeignete Teilchengröße weitergemahlen werden (beispielsweise so, daß 25% durch ein Sieb der Maschenweite 0,83 mm hindurchgehen), um mit dem üblichen
Binder ein Auskleidungsgemisch herstellen zu können. Die gröbere Fraktion von Beispiel 2 besaß einen verhältnismäßig
geringen Kohlenstoffgehalt. Ihre Verwendung als chemisches Rohmaterial wird deshalb
bevorzugt. Die Verwendungsmöglichkeit in Zcllcnauskleidungsgemischen
ist sehr beschränkt.
Wenn die entfernte Auskleidung eine Zeitlang dem Einfluß der atmosphärischen Feuchtigkeit ausgesetzt
wird, dann besteht das verbrauchte Kohlenstoffauskleidungsmaterial im wesentlichen aus (a) Kohlenstoff;
(b) unerwünschtem Material, wie z. B. Aluminiumcarbid
und -nitrid; und (c) brauchbaren chemischen
Materialien, wie z. B. aus den Fluoriden und Oxiden von Aluminium, Natrium und Kalzium,
wobei auch etwas Hydroxide vorliegen. Andere chemische Wertstoffe, wie z. B. Aluminiummetall,
können in kleinen Mengen vorliegen, jedoch bilden die obenerwähnten Stoffe die Hauptbestandteile einer
verbrauchten Auskleidung. Die Reaktionen, die bei der Dampfbehandlung mit dem Aluminiumcarbid
und -nitrid ablaufen, geben weitere Mengen Aluminiumhydroxid (Aluminiumoxidhydrat) oder -oxid,
wodurch die unter (c) aufgeführten Stoffe \ermehrt werden.
Es hat sich herausgestellt, daß das erfindungsgemäße Verfahren sowohl auf monolithische Auskleidungen
als auch auf vorgeformte Auskleidungsblöcke anwendbar ist. Es ist jedoch von besonderem Vorteil für
Auskleidungen aus vorgeformten Blöcken. Da vorgeformte Blöcke unter Verwendung von weniger Binder,
als die in Monolithgemischen anwesend sind, hergestellt werden, enthalten sie von Haus aus Kohlenstoff
mit höherer Qualität, und da sie gewöhnlich bei einer beträchtlich höheren Temperatur geformt werden,
als sie zum Brennen von Monolithgemischen in der Zellenhülse verwendet werden, sind sie auch dichter
und weniger einem chemischen Angriff ausgesetzt. Infolgedessen ist das wiederverwendbare Produkt der
erfindungsgemäßen Dampfbehandlung im allgemeinen von höherer Qualität, wenn die unbrauchbar gewordene
Auskleidung aus vorgeformten Blöcken hergestellt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren kann zwar
auch für extrem alte Auskleidungen verwendet werden, eignet sich aber hierfür weniger. Gegenwärtig
wird es bevorzugt, daß das Veriahren bei Kohlenstoff von Monolithauskleidungen, die nicht mehr als ungefähr
1200 Tage gebraucht worden sind, oder bei Kohlenstoff aus vorgeformten Blockauskleidungen,
ίο die nicht mehr als ungefähr 2400 Tage oder vorzugsweise
nicht mehr als ungefähr 1800 Tage gebraucht worden sind, angewendet wird.
In diesen Fällen enthält die gröbere Fraktion durchschnittlich mindestens 40% Kohlenstoff, gewöhnlich
mindestens 50 und bis zu 90% Kohlenstoff. Der restliche Gehalt dieser gröberen Fraktion kann aus
bis zu 2ü% zurückgehaltenen Fluoriden und bis zu 30% anderen Chemikalien (im wesentlichen die
Oxide oder Hydroxide von Aluminium) bestehen.
Die Mengen des Kohlenstoffs und der Chemikalien hängen vom Alter und der Natur der zu verarbeitenden
Auskleidung ab, wobei sich die höheren Anteile an Kohlenstoff in Materialien aus neueren Zellen und,'
oder in Materialien aus Blockauskleidungen finden.
Zwar wird üblicherweise die Siebung im Anschluß an die Dampfbehandlung ohne vorhergehende weitere
Zerkleinerung ausgeführt (abgesehen von der Zerkleinerung kleiner Klumpen während der Handhabung),
aber die Möglichkeit einer weiteren Zerkleinerung oder Mahlung zu diesem Zeitpunkt (vor
der Siebung, um die feine Fraktion an Chemikalien abzutrennen) wird nicht ausgeschlossen, insbesondere
wenn bei der ursprünglichen Zerkleinerung der Kohlenstoffauskleidung Stücke zurückgeblieben sind.
deren Größe wesentlich über den obenerwähnten
Werten liegt. Es ist klar, daß die Dauer der Dampfbehandlung bei größeren Bruchstücken im allgemeinen
langer ist, so daß die Wirksamkeit gewöhnlich durch die Vorzerkleinerung im bevorzugten Ausmaß ge-
♦0 fördert wird.
Der zerkleinerte Kohlenstoff ist. vorzugsweise nach einer weiteren Mahlung auf eine geeignete Feinheit
in der gleichen Weise wie neuer Kohlenstoff zui Herstellung von Gemischen für Zellenauskleidunger
oder Körpern, die zur Herstellung solcher Auskleidungen dienen sollen, geeignet. Es hat sich herausgestellt
daß das zurückgewonnene Kohlenstoffmaterial siel als Ersatz von elektrisch kalziniertem Anthrazit, voi
im Ofen kalziniertem Anthrazit und von metallur gischem Koks eignet, um Gemische mit einem üb
liehen Binder (beispielsweise 16% des Gemischs)
wie z. B. Kohlenteer, herzustellen. Gemische, bc denen der neue Kohlenstoff 50% oder mehr de
gesamten Kohlenstoffs ausmacht, eignen sich beson ders gut. aber es haben sich auch Gemische al
zufriedenstellend erwiesen, die 100% zurückgewon nencs Material enthielten, insbesondere wenn sie voi
Blockauskleidungen mit höchstens einem mittlerei Alter stammten. Im aligemeinen wird zurückgewon
nener Kohlenstoff mit einem verhältnismäßig hohe Gehalt an anderen Materialien besser mit mindesten
einer gleichen Menge frischer Kohle verwendet jedoch sind beträchtliche Gehalte an Fluoriden un
Aluminiumoxid keine Nachteile, und zwar deshalb weil Auskleidungskörper, die bereits solche Chemikf
lien enthalten, beim Gebrauch weniger von diese Chemikalien aus dem geschmolzenes Elektroh,
aufnehmen.
Zur Erläuterung der physikalischen Ähnlichkeit des zurückgewonnenen Materials mit einem irischen
elektrisch kalzinierten Anthrazit wird die folgende Tabelle ausgeführt, welche die Teiichengrößen (Gewichtsprozent)
einer jeden Probe zeigt, welche in der gleichen Weise hergestellt worden sind und welche
Aggregate für ZellenauskJeidungsgeraische darstellen:
Elektrisch kalzinierter
Anthrazit
Anthrazit
kumulativ
Mil Dampf behandelter Zellenauskleidungskohlenstoff
zuriickcehalten
kumulativ
'U
0,83
0,29
0.15
0,07
0,29
0.15
0,07
14.9
46,7
23.5
9.6
14.9
61.6
85.1
94.7
61.6
85.1
94.7
19.6 40.8 14.5 11.5
19.6 60.4 74.9 86,4
-0.07
5.3
100.0
13.6
100.0
Weitere Beispiele solcher Aggregate mit genaueren Siebanalysen sind wie folgt:
mm | {Elektrisch kalzinierter Anthrazit |
kumulativ |
Mit Dampf behandelter
Zellenauskleidungs- kohlenstoff |
kumulativ 0; © |
zurück gehalten O1 .0 |
10.1 | zurück gehalten 0,· (O |
9,4 | |
-6.68 | 10.1 | 19.9 | 9,4 | 19,5 |
3.33 | 9.8 | 21.9 | 10,1 | 21,8 |
1.65 | 2.0 | 26.8 | 2,3 | 29,1 |
Ü.83 | 4.9 | 40.6 | 7,3 | 42,5 |
0.42 | 13.8 | 51.2 | 13,4 | 51,4 |
0.29 | 10.6 | 62.9 | 8.9 | 60,7 |
0.21 | 11.7 | 73.1 | 9,3 | 69.1 |
0.15 | 10.2 | 79.5 | 74.8 | |
0.10 | 6.4 | $6.0 | 5,1 | 84.2 |
0.07 | 6.5 | 100.0 | 9.4 | 100,0 |
-0.07 | 14,0 | 15,8 |
Aggregate dieser Art. die mit dem zurückgewonnenen Kohlenstoffmaterial hergestellt worden sind, wurden
erfolgreich in verschiedenen Gemischen für die Herstellung von Zellen verwendet. Bei diesen Versuchen
wurden auch nach langen Zeiten eines kontinuierlicher Betriebs keine abträglichen Einflüsse festgestellt.
Claims (8)
1. Verfahren zur Aufarbeitung von verbrauchten Kohlenstoffauskleidungen einer Aluminiumreduktionszelle,
die während des Elektrolysebetriebes Elektrolytbestandteile adsorbiert haben, bei dem
die beim Ausbrechen anfallenden Bruchstücke zerkleinert werden, dadurch gekennzeichnet,
daß die zerkleinerten Bruchstücke in einem Behandlungsgefäß mit trockenem Dampf bis zu
ihrem Zerfall behandelt werden, wobei der Dampf eine Temperatur aufweist, bei der noch
keine nennenswerte Umsetzung mit dem Kohlenstoff erfolgt, und daß das anfallende Gut in zwei
verschiedene Kornfraktionen abgesiebt wird, wobei
die feine Fraktion einen höheren Anteil an adsorbiertem Material und die gröbere einen höheren
Anteil an KohlensloiT als das Ausgangsmaterial enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfbehandlung bei einer
Temperatur im Bereich von ungefähr 120 bis 2O5QC
ausgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dampfbehandlung bei einem Druck im Bereich von ungefähr 1 bis 16 kg/cm2
ausgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Dampfbehandlung während eines Zeitraums von 4 bis 10 Stunden ausgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale
Teilchengröße der Bruchstücke der verbrauchten Auskleidung ungefähr 10 cm beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das feine Material eine Teilchengröße
von weniger als 0,15 cm aufweist.
7. Verwendung der bei dem Verfahren nach Anspruch 1 anfallenden gröberen Fraktion zur
Einarbeitung in ein einen Binder enthaltendes Kohlenstoffgemisch, welches für die Herstellung
einer neuen Reduktionszellenauskleidung verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfbehandlung
unterbrochen wird, wenn aie Entwicklung von gasförmigen Produkten weitgehend aufgehört hat.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US6685470A | 1970-08-25 | 1970-08-25 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2141181A1 DE2141181A1 (de) | 1972-03-02 |
DE2141181B2 true DE2141181B2 (de) | 1973-04-12 |
DE2141181C3 DE2141181C3 (de) | 1973-10-31 |
Family
ID=22072144
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2141181A Expired DE2141181C3 (de) | 1970-08-25 | 1971-08-17 | Verfahren zur Aufarbeitung von ver brauchten Kohlenstoffauskleidungen einer Aluminiumreduktionszelle |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3635408A (de) |
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