DE1758149C2

DE1758149C2 - Vorrichtung zur Verbesserung des Wärmehaushalts von Aluminium-Elektrolysezellen neuzeitlicher Bauart mit vorgebrannten, kontinuierlichen Anoden

Info

Publication number: DE1758149C2
Application number: DE1758149A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl.-Phys. 4041 Norf Hirt; Hagen Dipl.-Ing. 4040 Neuss Lehnerdt; Ernst 4048 Grevenbroich Weckesser; Gottfried Dipl.-Ing. 4041 Norf Weinhold; Friedrich Wilhelm Dr. 5300 Bad Godesberg Wrigge
Original assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Current assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Priority date: 1968-04-10
Filing date: 1968-04-10
Publication date: 1974-07-25
Also published as: US3673074A; CH525283A; DE1758149B1; AT286658B; FR2005918A1; CA927779A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbesserung des Wärmehaushalts von Aluminium-Elektrolysezellen neuzeitlicher Bauart mit kontinuierlichen, vorgebrannten Anoden durch Abdeckung der Zellen.

Bei Elektrolyseöfen zur Herstellung von Aluminium unterscheidet m&n hinsichtlich ihres anodischen Aufbaues solche mit grünen Anoden und andere mit vorgebrannten Anoden. Zellen mit vorgebrannten Anoden wiederum können mit diskontinuierlichen oder aber entsprechend der deutschen Patentschrift 863 999 mit kontinuierlichen Anoden versehen sein.

Die Beschäftigung mit dem Wärmehaushalt des Elektrolyseofens mit dem Ziel, den spezifischen Energieverbrauch zu senken, hat gezeigt, daß auch anodenseitig eine bedeutende Einsparung an Verlustwärme durch Verbesserung der Isolierung zu erreichen ist. Als guter Wiirmeisolator hat sich das Aluminiumoxid erwiesen. Wegen der geringen Höhe der Anodenkohlen bietet ein Ofen mit diskontinuierlichen Anoden die Möglichkeit, die Anoden zur Wärmeisolierung mit Aluminiumoxid gut abzudecken. Damit ergibt sich für diesen Ofentyp ein erheblicher Vorteil, der zu der starken Senkung des Energieverbrauches bei der Aluminiumelektrolyse in den letzten Jahren wesentlich beigetragen hat.

Bei der kontinuierlich arbeitenden vorgebrannten Anode nach der deutschen Patentschrift 863 999 werden die Einzelkohlen bei seitlicher Anordnung der Stromzuführungsnippel von oben aufgesetzt, ohne daß die Anode im Bad in ihrer Stellung verändert werden muß. Der Nachteil dieser Verfahrensweise ist aber der, daß der aus dem Elektrolyten herausragende Anodenkörper wesentlich größer ist als bei Öfen mit diskontinuierlich arbeitender Anode und daher eine vergleichbare Wärmeeinsparnis durch Oxidabdeckung rncht durchführbar ist. So ist die Wärmeabstrahlung bei dieser Anode konstruktiv bedingt höher als die einer diskontinuierlichen Anode, was zu größeren Wärmeverlusten und damit höherem Energieverbrauch führt. Dadurch geht diesem Ofentyp ein erheblicher Teil der übrigen Vorteile wieder verloren.

Es ist bekannt, Anodenkohlen in Elektrolysezellen zur Erzeugung von Aluminium mit Schutzanstrichen zu versehen oder mit Aluminiumfolie zubekltben, um die Wärmeabstrahlung zu verringern, fcs wurden weiterhin Versuche gemacht, die Anodenkohlen mit Wärrnedämmplatten zu belegen, wodurch merkliche Fortschritt erzielt werden konnten; die Isolierung der Stirnseiten der Kohlen durch mechanische Mittel ist indessen betriebsbedingt nur schwer durchführbar.

Weiterhin gehört es zum Stand der Technik, bei öfen mit vorgebrannten, diskontinuierlichen Anoden zur Herstellung von Aluminium und ähnlichen Leichtmetallen sowie deren Legierungen den Ofenboden zwecks Abdichtung mit einer Kappe abzuschließen. Dadurch wird das Bad auch vor Strahlungsverlusten geschützt und der Stromverbrauch vermindert. Diese Maßnahme mag für die damals (1924) gebräuchlichen kleinen Öfen ausreichend gewesen sein, genügt jedoch nicht mehr für die modernen Zellen, deren Kapazität und Größe ein Vielfaches der seinerzeitigen Werte darstellt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, auch bei modernen Aluminium-Elektrolysezellen mit kontinuierlichen, vorgebrannten Anoden eine entscheidende Verringerung der anodischen Wärmeverluste und damit eine Verbesserung des Wärmehaushaltes zu erzielen. Dies wird erfindungsgemäß bei einer wie eingangs erläuterten Vorrichtung dadurch erreicht, daß ein die Zelle(n) dicht umgebendes Gehäuse, das innen- und außenseitig isoliert ist, mit in Gleitschienen nach oben und unten verschiebbaren Seitenwänden versehen und neben oder auf der Zarge der Ofenwanne angeordnet ist, wobei die Stirnwand des Gehäuses ortsfest montiert und dessen Dach auf Schienen seitlich verschiebbar ist. Erst durch ein solches Gehäuse wird es möglich, ein genügend großes Warmluftkissen oder -polster zu erzeugen, das bei den beschriebenen modernen Zellen eine ausreichende Wärmeisolierung erbringt und außerdem die Bedienung der Zellen ermöglicht.

Die Anode gibt ihre Wärme nicht mehr in den freien Raum der Elektrolysehalle ab, sondern erwärmt die Luft in dem Gehäuse, bis sich ein Temperaturgleichgewicht einstellt. Außerdem ist die Oberfläche des Gehäuses isoliert, so daß Wärmevcrluste durch Strahlung weitgehend verhindert werden. Durch beide Maßnahmen wird der Wärmeverlust über das Gehäuse derart gering, daß der Wärmehaushalt des Elektrolyseofens dadurch nicht mehr negativ beeinflußt wird. Schließlich wirkt sich die gleichmäßige Temperaturverteilung günstig auf den Verkokungsprozeß der Klebeverbindung zwischen den Anoden aus, und infolge der höheren Temperatur wird der Widerstand in den Anoden verringert.

Außerdem hat es sich als zweckmäßig erwiesen, im Gehäuse eine Gasabzugsöffnung anzuordnen. Die Gasmenge kann hierbei klein gehalten werden, weil jegliche Zufuhr von Fremdluft die Isolierwirkung der Warmluft infolge der damit verbundenen Abkühlung verringert. Aus diesem Grunde wird das Ofengehäuse so dicht wie irgend möglich ausgeführt.

Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in der Zeichnung dargestellt. Das Gehäuse 1 steht danach neben oder auf der Zarge, der Ofenwanne 9. Die Stirnwand 2 des Gehäuses ist ortsfest montiert. Das Öffnen des Daches 3 zum Einsetzen neuer Anoden oder für andere notwendige Ar-

beiten geschieht durch seitliches Verfahren des Daches auf Schienen 4, wobei der Antrieb 5 elektromotorisch ist. Die Seitenwände 6 des Gehäuses werden zur Bedienung des Ofens durch Hochfahren in Gleitschienen? geöffnet, wobei die Höhe von dem benötigten Arbeitsraum abhängt. Es ist selbstverständlich, daß die Bedienungszeiten des Ofens möglichst kurz gehabten werden, da bei geöffnetem Gehäuse eine teilweise Abkühlung nicht zu vermeiden ist.

An der Innenseite sind die Gehäusewände und das Dach mit einer ausreichenden Wärmeisolierung versehen, um die Warmlufttemperatur möglichst hoch zu halten. Zum Beispiel beträgt die Warmlufttemperatur bei guter Isolierung des Gehäuses 180 bis 250⁰C, während sich bei nicht isoliertem Gehäuse eine Temperatur von 160° C und weniger einstellt.

Bei Anwendung dieser Warmluftisolierung durch das Gehäuse werden die Wärmeverluste der Anode 10 so weit verringert, daß anodenseitig weniger Wärme abgegeben wird, als dies bisher bei diskontinuierlichen Anoden mit Oxid der Fall war.

Naturgemäß kann das durch die Öffnung 8 abgesaugte Gas nach einem bekannten Verfahren gewaschen, und die ausgewaschenen Fluoride können zurückgewonnen werden, wobei die hohe Fluorkonzentration des Gasgemisches vorteilhaft ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Verbesserung des Wärmehaushalts von Aluminium-Elektrolysezellen neuzeitlicher Bauart mit kontinuierlichen, vorgebrannten Anoden durch Abdeckung der Zellen, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Zelle(n) dicht umgebendes Gehäuse (1), das innen- und außerseitig isoliert ist, mit in Gleitschienen (7) nach oben und unten verschiebbaren Seitenwänden (6) versehen und neben oder auf der Zarge der Ofenwanne (9) angeordnet ist, wobei die Stirnwand (2) des Gehäuses (1) ortsfest montiert und dessen Dach (3) auf Schienen (4) seit-Hch verschiebbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) eine Gasabsaugöffnung (8) angeordnet ist.