DE3510523A1 - Verfahren und vorrichtung zum reinigen von abgebrannten anoden aus einem fuer die herstellung von aluminium verwendeten elektrolyse-schmelzofen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum reinigen von abgebrannten anoden aus einem fuer die herstellung von aluminium verwendeten elektrolyse-schmelzofenInfo
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Description
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie auf eine Vorrichtung zum Reinigen von abgebrannten Anoden aus
einem für die Herstellung von Aluminium verwendeten Elektrolyse-Schmelzofen.
In allen Aluminium-Herstellungsbetrieben, in denen für das Elektrolyseverfahren vorgebrannte Anoden verwendet werden,
wird die Anodenkohle während des Verfahrens abgebrannt, so daß die Anode ausgewechselt werden muß, was vorzugsweise
dann stattfindet, wenn die Kohle vollständig abgebrannt ist und die Arbeitsfläche einen Zustand erreicht hat, in
welchem die Anode nicht mehr sachgerecht arbeitet.
Die Anode ist über eine Anzahl von Nippeln mit einer metallenen Anoden-Aufhängevorrichtung verbunden. Bei
wiederholter Verwendung der Aufhängevorrichtung und der Nippel muß die abgebrannte Anode einem Verfahren unterw.orfen
werden, bei welchem ein erster Schritt darin besteht, den Kohlenstoff-Anodenstumpf und die Nippel zu reinigen,
um erstarrte Badkruste davon zu entfernen.
Neue Technologien und die Verwendung einer sogenannten gebrochenen Kaltbadmasse als Isolierung über den Kohlenelementen
während des Schmelzvorgangs (der Elektrolyse) führen dazu, daß sich am oberen Teil der Anode eine sehr
feste Schicht der Badschmelze ausbildet. Diese Schicht haftet auch an den Nippeln an.
30
30
Die auf dem Anodenstumpf und den Nippeln ausgebildete Schicht oder Kruste muß vor der weiteren Verwendung so
vollständig wie möglich von der abgebrannten Anode entfernt werden. Da die Badkruste mit einer derjenigen von
ausgehärtetem Beton vergleichbaren Härte und Festigkeit am Anodenstumpf anhaftet, erfordert das Entfernen der Kruste
einen sehr hohen Aufwand.
Die dazu zu verwendenden Werkzeuge müssen mechanisch äußerst leistungsfähig und robust sein, so daß sie möglicht
lange störungsfrei eingesetzt werden können. Im Falle einer Störung sollten sie mühelos auswechselbar
und darüber hinaus für den Betrieb in einer stark abrasive und agressive Stäube enthaltenden Umgebung ausgebildet
sein. Darüber hinaus sollte die Reinigung der Anoden jeweils in der kürzest möglichen Zeit mit der größtmöglichen
Gründlichkeit erfolgen.
Die in den neuen Technologien verwendeten Anoden weisen eine größere Anzahl von Nippeln auf als frühere Anoden,
namentlich sechs Nippel in zwei Reihen zu jeweils drei Nippeln. Dadurch ist die Reinigung zusätzlich erschwert,
da die Nippel weniger leicht zugänglich sind und da die Badkruste aufgrund der größeren Kontaktfläche noch fester
anhaftet.
Eine Reinigungsvorrichtung der eingangs genannten Art ist in der DE-PS 3 032 525 beschrieben. Die bekannte Vorrichtung
hat ein steuerbares Stoßwerkzeug für die Grobentfernung der Badkruste vom Anodenstumpf und den Nippeln nach
der Herausnahme der Anode aus dem elektrolytischen Prozess und einer Verdrehung derselben um 90° in eine Reinigungsstellung.
Eine weitere Reinigungsvorrichtung ist in der US-PS 4 119
beschrieben. Diese bekannte Vorrichtung hat Einrichtungen zum Herausheben der Anode aus dem Bad und zum waagerechten
Bewegen eines Stoßwerkzeugs für die Entfernung der Badkruste vom Anodenstumpf und von den Nippeln. Das Stoßwerkzeug,
z.B. ein pneumatischer Meißel, kann auch in anderen Ebenen als der Ausgangsebene zum Einsatz gebracht werden.
Dabei ergibt sich jedoch eine ziemlich zeitraubende und daher teure Reinigungsprozedur selbst bei einem Anodenstumpf
der vorstehend beschriebenen Art mit nur vier Nippeln.
Ein Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, bei welchen die Nachteile
und Mangel bekannter Anordnungen beseitigt sind.
Die wesentlichen Merkmale des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung sind aus den beigefügten unabhängigen
Ansprüchen ersichtlich.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den anschließenden
Unteransprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand
der Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematisierte Schrägansicht einer Vorrichtung in einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 eine schematisierte und vereinfachte Vorderansicht der Reinigungsvorrichtung,
Fig. 3 eine teilweise im Schnitt dargestellte, schematisierte Seitenansicht der Vorrichtung,
Fig. 4 eine vereinfacte und schematisierte Draufsicht auf
die Vorrichtung,
Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht eines für die Feinreinigung bestimmten Teils der Vorrichtung und
Fig. 6a, 6b und 6c Darstellungen der bei der Feinreinigung aufeinander folgenden Schritte.
In der Anordnung nach Fig. 1 bis 4 werden abgebrannte
Anoden 1 mittels einer Transporteinrichtung 2 mit einer entlang Schienen 20 verfahrbaren Laufkatze 19 der Reinigungsvorrichtung
zugeführt. Die Anode 1 ist mit der Laufkatze 19 über ein in Halteeingriff mit der Anode 1 bringbares,
glockenförmiges Paßstück 3 und ein Verbindungsglied 21, z.B. eine Kette oder ein Seil, verbunden, welches das
Paßstück 3 mit der Laufkatze 19 verbindet. Eine hydraulische Zubringereinrichtung 4 übernimmt die Anode 1 nach
Lösen derselben vom Paßstück 3 und kippt sie um 90° in eine Reinigungsstellung, in welcher der Anodenstumpf auf
einer feststehenden, hoch belastbaren Stütze 5 ruht. Hydraulische Einspanneinrichtungen mit hydraulischen
Zylindern und Klemmbacken 6 greifen an den Seiten des Anodenstumpfs an, um ihn während der Reinigung in seiner
Stellung festzuhalten. Die metallene Anodenstange 22 wird durch eine weitere Stütze 7 in Form einer Wiege abgestützt.
Nach dem Einspannen des Anodenstumpfs in einer vorbestimmten Ausrichtung zur Reinigungsvorrichtung wird eine Grobreinigungseinrichtung
in Form zweier Stoßwerkzeuge 8 derart betätigt, daß den Werkzeugen zugehörige Meißel 23 in
veränderbaren Winkeln und mit steuerbarer Kraft an noch nicht gereinigten Teilen der Anode angreifen können. Die
beiden Stoßwerkzeuge 8 sind vorzugsweise in einem aufrecht stehenden, hoch belastbaren Stahlrahmen 9 aufgehängt.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind alle Bewegungen sowie die Betätigung der Grobreinigungswerkzeuge hydraulisch
gesteuert, um den bestmöglichen Wirkungsgrad zu erzielen.
Gemäß der Erfindung gehören zu der Grobreinigungseinrichtung vorzugsweise wenigstens zwei hydraulische Stoßwerkzeuge
8, welche senkrecht abwärts auf die auf der Stütze ruhende und von den Einspanneinrichtungen 6 und der weiteren
Stütze 7 festgehaltene Anode 1 gerichtet sind.
Die für die Grobreinigung vorgesehenen Stoßwerkzeuge 8 können somit betätigt werden, um die eingangs erwähnte
erstarrte Badkruste wenigstens zum größten Teil durch Schlagwirkung von der Anode und den Nippeln zu entfernen.
Zusätzlich zu den Grobreinigungswerkzeugen 8 hat die erfindungsgemäße
Vorrichtung ein Feinreinigungswerkzeug 10, wel-
ches zwar auf mechanische Weise arbeitet, dabei jedoch
vorzugsweise hydraulisch betätigbar und steuerbar ist.
In der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform arbeitet das Feinreinigungswerkzeug 10 in einer waagerechten
Richtung, welche vorzugsweise einen Winkel von 90° mit der Arbeitsrichtung der Grobreinigungswerkzeuge .
bildet. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich, daß die Grobreinigungs-Stoßwerkzeuge 8 und das Feinreinigungswerkzeug
im wesentlichen in der gleichen Ebene arbeiten. In der Zeichnung ist zwar nur ein einziges Feinreinigungswerkzeug
10 dargestellt, es können jedoch auch zwei oder mehr Feinreinigungswerkzeuge vorhanden sein.
Die Wirkungsweise des Feinreinigungswerkzeugs 10 ist nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1, 5 und 6 der Zeichnung
anhand der Reinigung einer Anode 1 mit sechs Nippeln 27, 28, 29, 30, 31 und 32 beschrieben.
In der dargestellten Ausführungsform hat das Feinreinigungswerkzeug
10 drei Backenelemente, namentlich ein mittleres Backenelement 11 sowie ein oberes und ein unteres
Backenelement 17 bzw. 18. Damit weist das Feinreinigungselement 10 zwei Mäuler 33 und 3^ auf, welche in der
Bewegungsrichtung des Werkzeugs 10 um den Betrag d relativ zueinander versetzt sind. Dieses Merkmal ist im Hinblick
darauf von Wichtigkeit, als es die Reinigung jeweils eines Nippels abwechselnd in den Reihen 27, 29, 31 und
28, 30, 32 ermöglicht. Das Werkzeug 10 ist mittels eines hydraulischen Zylinders 13 in Längsrichtung hin und her
bewegbar, um die Nippel in einem Vorwärts- und einem Rückwärtshub zu reinigen. Gleichzeitig mit der Reinigung
der Nippel wird dabei auch die Oberseite des Anodenstumpfs gereinigt. Die Abstände zwischen den Backenelementen
11, 17 und 11, 18 sind so gewählt, daß eine gründliche Reinigung gewährleistet ist.
Zur Aufbringung der.notwendigen Schließkraft sind die
Backenelemente durch eine Federanordnung 12 belastet. Um Die Reinigung der Nippel über eine ausreichende Länge derselben
zu gewährleisten, haben die Backenelemente 11, 17 und 18 eine entsprechende Breite w_, wie in Fig. 4 angegeben.
Die Backenelemente 11, 17 und 18 des Feinreinigungswerkzeugs 10 haben jeweils paarweise angeordnete Schrägflächen
11a, 11b; 11c, lld; 17a, 17b; I8a, I8b, wie in
Fig. 6a dargestellt.
Die Schräg- oder Reinigungsflächen sind vorzugsweise aus Hartmetall und können mit Riffelungen oder Warzen versehen
sein oder eine grobem Schmirgelpapier ähnliche Oberfläche aufweisen, um eine gründliche Reinigung zu erzielen.
Die Reinigungsflächen der Backenelemente 17, 11 und 18 wirken in der Weise zusammen, daß die Reinigung der Nippel
bei der Bewegung des Werkzeugs 10 auf die Nippel zu abwechselnd in der oberen und der unteren Reihe der Nippel
stattfindet, wie in Fig. 6a bis 6c zu erkennen. In einer Ausführungsform der Erfindung brauchen allein die Flächen
17b, 11b, 11d und I8b mit Riffelungen od. dergl. versehen
zu sein, welche beim Rückwärtshub des hydraulischen Zylinders 13 an den Nippeln zur Wirkung kommen. Die dabei von
der Anode entfernten Verkrustungen können durch ein Brechsieb 16 hindurch auf ein Förderband 14 fallen. Zur Schaffung
einer möglichst staubfreien Umgebung sind (nicht dargestellte) Absaugeinrichtungen vorgesehen.
Die Bedienung der Reinigungsvorrichtung erfolgt von einer geschlossenen, schallisolierten Steuerkabine 15 aus, welche
vorzugsweise als getrennte Einheit aufgestellt ist, um der übertragung von Körperschall vorzubeugen.
Hydraulische oder pneumatische Druckerzeuger sind vorzugsweise an einer von der Reinigungsvorrichtung entfernten
Stelle installiert, um ihre Verschmutzung möglichst gering zu halten.
Sämtliche Bewegungen der Grobreinigungswerkzeuge sowie
auch des Feinreinigungswerkzeugs können automatisch gesteuert sein, wodurch sich die für die Reinigung notwendige
Gesamtzeit auf ein Mindestmaß verringern läßt. 5
Um die notwendige Beweglichkeit der Backenelemente 17, und 18 bei ihrer Bewegung entlang den Nippeln zu gewährleisten,
ist das mittlere Element 11 in einem Gelenk 35 schwenkbar gelagert und mit Schwenklagerungen 36 für die
beiden äußeren Elemente 17 und 18 versehen.
Um mittels des Feinreinigungswerkzeugs 10 die größtmögliche Reinigungswirkung zu erzielen, sind vorzugsweise die
vorderen Reinigungsflächen 17a, 11a, 11c und I8a mit Riffelungen versehen. Dabei können die hinteren Flächen
17b, 11b, lld und I8d mit gleichartigen oder flacheren
Riffelungen versehen sein, um auch beim Rückwärtshub eine Reinigungswirkung hervorzubringen.
Die dem Kohleteil der Anode 1 zugewandten Seitenflächen 17c, 11e und i8e des Feinreinigungswerkzeugs 10 sind vorzugsweise
mit Einrichtungen zum Abschaben oder -bürsten von nicht durch die Grobreinigungswerkzeuge entfernten
Verkrustungen versehen (Fig.. 1).
Angesichts des abzutragenden Materials ist es verständlich, daß es notwendig sein kann, das Feinreinigungswerkzeug
10 mehrfach hin und her zu bewegen, um die gewünschte Reinigungswirkung zu erzielen.
Die gereinigte Anode wird durch die Zubringereinrichtung aus der Reinigungsvorrichtung entnommen und derart angehoben,
daß sie mit dem Paßstück 3 in Halteeingriff kommt, so daß die Anode dann für die weitere Bearbeitung etwa
mittels eines Gabelstaplers od. dergl. abtransportiert werden kann.
Die beschriebene Reinigungsvorrichtung führt somit eine
Grobreinigung und im Anschluß daran eine Feinreinigung aus, so daß sich insgesamt eine gründlichere Reinigung ergibt
als bisher erzielbar. Ferner ist die Reinigung schneller durchführbar als mittels bekannter Vorrichtungen. Im
Gegensatz zu bekannten Vorrichtungen bietet die beschriebene Vorrichtung die Möglichkeit, die Anode in einer vorbestimmten
Stellung auszurichten, so daß sich der Reinigungsvorgang weitgehend automatisieren läßt.
Gemäß einem weiteren wichtigen Merkmal der Erfindung ist die Anode während der Reinigung fest eingespannt, so daß
Beschädigungen der Anodenstange weitgehend vorgebeugt ist.
Bei Anoden mit mehr als drei Nippeln ist es bei Verwendung bekannter Vorrichtungen nicht möglich, den Anodenstumpf und die Nippel innerhalb der vorgegebenen Höchstzeit
von vorzugsweise weniger als 3 min pro Anode zu reinigen.
Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung
eignen sich für einen kontinuierlichen Betrieb, bei welchem eine abgebrannte Anode der Reinigungsvorrichtung
zugebracht wird, sobal eine voraufgehende Anode fertig
gereinigt ist. Bekannte Vorrichtungen und Verfahren eignen sich dagegen nur für eine intermittierende Arbeitsweise
und sind deshalb für die Verwendung in Betrieben vorgesehen, in denen nur einzelne Anoden zur Reinigung anfallen.
Claims (11)
1. Verfahren zum Reinigen von abgebrannten Anoden aus
einem für die Herstellung von Aluminium verwendeten Elek-
30 trolyse-Schmelzofen, bei welcher eine Anode in eine Halterung
eingesetzt und zur Grobentfernung einer erstarrten Badkruste davon in den Wirkbereich wenigstens eines Stoßwerkzeugs
gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode anschließend einer Feinreinigung un-
35 terworfen wird, bei welcher wenigstens ein Feinreinigungswerkzeug
in Querrichtung auf die Anodennippel zu bewegt wird, um die Nippel durch einen Vorwärts- und Rückwärtshub
des Feinreinigungswerkzeugs einzeln zu reinigen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigung der Nippel in der Weise
durchgeführt wird, daß der Umfang jedes Nippels nacheinander zur einen Hälfte im Uhrzeigersinn und zur anderen
Hälfte im Gegenzeigersinn geschabt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Oberfläche
der Nippel während des Vorwärts- und Rückwärtshubs durch das wenigstens eine Feinreinigungswerkzeug geschabt/
/gebürstet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Grobreinigung gleichzeitig
zwei Stoßwerkzeuge verwendet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenstumpf mit
einem Rand auf eine feststehende, hoch belastbare Stütze aufgesetzt wird, welche einen Teil der Halterung darstellt.
6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Feinreinigungswerkzeug zunächst
mit einem ersten Nippel in einer ersten Nippelreihe, anschließend mit einem ersten Nippel einer zweiten Nippelreihe
und weiterhin abwechselnd mit Nippeln der ersten und der zweiten Nippelreihe in Kontakt gebracht wird.
7. Vorrichtung für die Feinreinigung von abgebrannten Anoden, insbesondere von Anodennippeln, gekennzeichnet durch eine Anzahl von zusammenwirkenden,
jeweils geneigte Reinigungsflächen (11a, 17a, 18a; 11b, 17b, 18b) aufweisenden Profilelementen (11, 17, 18), welche
derart angeordnet und ausgebildet sind, daß einander benachbarte Elemente nach Art von Backen an einem Nippel
(27 ... 32) angreifen und das eine Element eine Hälfte des Umfangs des Nippels im Uhrzeigersinn und das andere Element
die andere Hälfte des Umfangs des Nippels im Gegen-
zeigersinn umstreicht, wobei wenigstens eine der genannten
Flächen jedes Elements mit Schabeinrichtungen zum Schaben der Oberfläche des Nippels während eines Vorwärts-
und/oder Rückwärtshubs der Elemente versehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für η Nippelreihen (27 ... 31;
28 ... 32) n+1 Elemente (11, 17, 18) vorhanden sind.
9· Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie drei Profilelemente (11, 17, 18)
aufweist, namentlich ein erstes und ein drittes Element (17, 18) sowie ein dazwischen angeordnetes zweites Element
(11).mit zwei Paaren von Reinigungsflächen (11a, 11b; 11c, lld), von denen das eine Paar einem Paar Reinigungsflächen (17a, 17b) des ersten Elements und das zweite
Paar einem Paar Reinigungsflächen (I8a, 18b) des dritten Elements in symmetrischer Anordnung zugewandte ist und
von denen das eine Paar relativ zum Anderen um den Betrag
d. in Längsrichtung des zweiten Elements versetzt angeordnet
ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsflächen
(11a, b, c, d; 17a, b; 18a, b) mit Warzen, Riffelungen od. dergl. versehen sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der EIemente
(11, 17, 18) an wenigstens einem Teil der dem Anodenstumpf (1) zugewandten Oberfläche mit Einrichtungen
zum Ausüben einer schabenden oder bürstenden Wirkung während des Vorwärts- und Rückwärtshubs der Elemente versehen
ist.
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