DE1758149C2

DE1758149C2 - Device for improving the heat balance of modern aluminum electrolysis cells with pre-burned, continuous anodes

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: AT286658B; US3673074A; DE1758149B1; CH525283A; CA927779A; FR2005918A1

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.The invention relates to a device for improving the heat balance of aluminum electrolysis cells Modern design with continuous, pre-burned anodes through cover of cells.

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.In electrolysis furnaces for the production of aluminum, m & n differentiates with regard to their anodic Buildings with green anodes and others with pre-burned anodes. Cells with pre-burned Anodes in turn can be discontinuous or according to the German patent 863 999 must be provided with continuous anodes.

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.Dealing with the heat balance of the electrolysis furnace with the aim of finding the specific Reducing energy consumption has shown that there is also a significant saving in heat loss on the anode side can be achieved by improving the insulation. Aluminum oxide has proven to be a good screen insulator proven. Because of the low height of the anode carbons, a furnace with discontinuous Anodes the option of covering the anodes well with aluminum oxide for thermal insulation. This results in a considerable advantage for this type of furnace, which leads to a significant reduction in energy consumption has made a significant contribution to aluminum electrolysis in recent years.

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.With the continuously working pre-burnt anode according to German patent specification 863 999 If the power supply nipples are arranged on the side, the individual brushes are placed from above, without having to change the position of the anode in the bath. The disadvantage of this procedure but it is that the protruding from the electrolyte anode body is much larger than in furnaces with discontinuous anode and therefore comparable heat savings through Oxide covering is not feasible. The heat radiation of this anode is due to the design higher than that of a discontinuous anode, which leads to greater heat losses and thus higher Energy consumption leads. As a result, a considerable part of the other advantages is again available for this type of furnace lost.

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. It is known to use anode carbons in electrolysis cells for the production of aluminum with protective coatings to be provided or covered with aluminum foil to reduce heat radiation continued attempts made to cover the anode carbons with thermal insulation panels, thereby noticeable Progress could be made; the insulation of the faces of the coals by mechanical means is, however, difficult to implement for operational reasons.

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.Furthermore, it belongs to the state of the art for furnaces with prefired, discontinuous anodes the furnace floor for the production of aluminum and similar light metals and their alloys to seal with a cap. This also protects the bathroom from radiation losses protected and power consumption reduced. This measure may have been sufficient for the small ovens in use at the time (1924) However, it is no longer sufficient for modern cells, whose capacity and size are many times that which represents the values of the time.

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.The invention is therefore based on the object, also in modern aluminum electrolysis cells continuous, pre-fired anodes a decisive reduction in anodic heat losses and thus to achieve an improvement in the heat balance. This is according to the invention at a device as explained at the beginning achieved in that a housing tightly surrounding the cell (s), which is insulated on the inside and outside, with sliding rails that can be moved up and down Side walls provided and is arranged next to or on the frame of the furnace pan, the Front wall of the housing mounted in a stationary manner and the roof of which can be moved laterally on rails. First Such a housing makes it possible to create a sufficiently large warm air cushion or cushion, which provides sufficient thermal insulation in the modern cells described and also enables the operation of the cells.

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.The anode no longer emits its heat into the free space of the electrolysis hall, but warms it up the air in the housing until a temperature equilibrium is achieved. Besides, the surface is insulated from the housing, so that heat loss due to radiation is largely prevented. By both measures, the heat loss through the housing is so low that the heat balance of the electrolytic furnace is no longer adversely affected. After all, that affects uniform temperature distribution favorably on the coking process of the adhesive bond between the anodes off, and as a result of the higher temperature, the resistance in the anodes is reduced.

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.In addition, it has proven to be useful to arrange a gas outlet opening in the housing. the The amount of gas can be kept small because any supply of external air reduces the insulating effect of the Warm air is reduced as a result of the associated cooling. Because of this, the furnace casing executed as close as humanly possible.

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-Further details of the device according to the invention are shown in the drawing. The case 1 then stands next to or on the frame, the furnace pan 9. The end wall 2 of the housing is stationary assembled. The opening of the roof 3 for inserting new anodes or for other necessary work

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.Work is done by moving the roof sideways on rails 4, the drive 5 being an electric motor is. The side walls 6 of the housing are used to operate the furnace by being raised in slide rails? opened, the height depending on the required working space. It goes without saying that the operating times of the furnace are kept as short as possible, because when the housing is open a partial cooling cannot be avoided.

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.On the inside, the housing walls and the roof are provided with sufficient thermal insulation to keep the warm air temperature as high as possible. For example, the hot air temperature with good insulation of the housing is 180 to 250 ⁰ C, while in non-insulated casing, a temperature of 160 ° C and adjusts less.

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. When using this warm air insulation through the housing, the heat losses of the anode 10 reduced so far that less heat is given off on the anode side than was previously the case with discontinuous Anodes with oxide was the case.

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.Of course, the gas sucked off through the opening 8 can be washed by a known method, and the leached fluorides can be recovered with the high fluorine concentration of the gas mixture is advantageous.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for improving the heat balance of modern aluminum electrolysis cells Design with continuous, pre-burnt anodes by covering the cells, characterized in that a housing (1) tightly surrounding the cell (s), the inner and is insulated on the outside, with side walls that can be moved up and down in slide rails (7) (6) and is arranged next to or on the frame of the furnace pan (9), wherein the end wall (2) of the housing (1) fixedly mounted and its roof (3) on rails (4) since-Hch is movable.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that a gas suction opening in the housing (1) (8) is arranged.