NO164114B

NO164114B - PROCEDURE AND APPARATUS FOR CLEANING ANODE REMAINS.

Info

Publication number: NO164114B
Application number: NO880649A
Authority: NO
Inventors: Einar Bakke; Paul Mikael Holmberg
Original assignee: Norsk Hydro As
Priority date: 1988-02-15
Filing date: 1988-02-15
Publication date: 1990-05-21
Also published as: NO880649L; NO880649D0; CA1315535C; EP0328996A1; EP0328996B1; DE68903339T2; DE68903339D1; NO164114C

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og en anordning for rensing av restanoder, spesielt forbrente anoder som anvendes ved smelteelektrolytisk fremstilling av aluminium. The present invention relates to a method and a device for cleaning residual anodes, especially burnt anodes used in smelting electrolytic production of aluminium.

En forbrent eller forbakt anode består av en ferdig kalsinert karbonblokk med huller i toppen, hvori en aluminium/stålhenger for tilførsel av strøm blir faststøpt i anoden ved hjelp av støpejern eller festet med staropemasse. Hengeren består vanlig-vis av 2-6 vertikale, sylindriske ståltapper (nippler) forbundet med en overliggende ståltravers (åk), som igjen er forbundet med en vertikal aluminiumstang. A pre-burnt or pre-baked anode consists of a pre-calcined carbon block with holes in the top, in which an aluminum/steel hanger for the supply of current is cast into the anode using cast iron or fixed with a cast iron compound. The hanger usually consists of 2-6 vertical, cylindrical steel studs (nipples) connected to an overlying steel traverse (yoke), which in turn is connected to a vertical aluminum rod.

Ved smelteelektrolysen forbrukes karbonblokkene, og hver av de 20-30 anodene i cellen må derfor med jevne mellomrom skiftes ut når tykkelsen på anoden er redusert til ca. 20% av sin opp-rinnelige høyde. Da er toppen av anodeblokken dekket av et tykt lag størknet bad som sitter fastlåst rundt de nevnte tappene og mellom anodeblokk og stålåk. Dette badlaget, som består av størknet masse med varierende innhold av kryolitt, aluminim-fluorid og aluminiumoksyd, kan være svært hardt. Både badmateriale og karbonrester må gjenvinnes separat før resirkula-sjon i elektrolyseprosessen. During the melting electrolysis, the carbon blocks are consumed, and each of the 20-30 anodes in the cell must therefore be replaced at regular intervals when the thickness of the anode has been reduced to approx. 20% of its run-up height. Then the top of the anode block is covered by a thick layer of solidified bath which is locked around the aforementioned pins and between the anode block and steel yoke. This bath layer, which consists of solidified mass with varying contents of cryolite, aluminum fluoride and aluminum oxide, can be very hard. Both bath material and carbon residues must be recovered separately before recirculation in the electrolysis process.

I praksis er det fortsatt mest vanlig å brekke løs dette badlaget ved hjelp av pneumatiske, ofte manuelt betjente meiselmaskiner. Dette er et tungt arbeid hvor meisel-maskinen delvis benyttes som brekkstang, og dessuten med-fører metoden betydelig miljøbelastning i form av støv og støy. Det er derfor i den senere tid utviklet flere typer av både stasjonære og mobile rengjøringsanlegg og innretninger for å mekanisere rengjøringen av restanodene. Disse anlegg/innretninger er basert på forskjellige prinsipper mht. desintegrasjon og fjerning av det størknede badlaget. Alle de kjente, mekani-serte systemene er umiddelbart kjennetegnet ved en eller flere alvorlige ulemper. Bruk av hydraulisk pressekraft gir f.eks. en komplisert løsning hvor selve ståltappene på hengeren brukes som mothold. På grunn av de relativt store krefter som anvendes, medfører dette en fare for deformasjon av hengerkon-struksjonen, ødelagte sveiseforbindelser mellom Al-stang og åk etc. Freser og meiselmaskiner gir et høyt støynivå, støv og partikkelsprut. De lette, mobile rengjøringsmaskinene, f.eks. anodérensemaskinen beskrevet i norsk patentsøknad In practice, it is still most common to break loose this bath layer using pneumatic, often manually operated chisel machines. This is heavy work where the chisel machine is partly used as a pry bar, and the method also entails significant environmental impact in the form of dust and noise. Several types of both stationary and mobile cleaning systems and devices have therefore been developed in recent times to mechanize the cleaning of the residual anodes. These facilities/devices are based on different principles regarding disintegration and removal of the solidified bath layer. All the known mechanized systems are immediately characterized by one or more serious disadvantages. Use of hydraulic pressing force gives, for example, a complicated solution where the steel studs on the hanger are used as counter-holds. Due to the relatively large forces used, this entails a risk of deformation of the trailer construction, broken welding connections between Al rod and yoke etc. Milling machines and chisel machines produce a high level of noise, dust and particle splash. The light, mobile cleaning machines, e.g. the anode cleaning machine described in the Norwegian patent application

nr. 863480, kan kun fjerne varmt badlag på anoderester direkte etter fjerning fra elektrolysecéller, eventuelt en porøs bad-masse. En felles ulempe ved de kjente maskinene er forøvrig lav driftssikkerhet, kompliserte konstruksjonsløsninger og ingen mulighet for å automatisere renseopérasjonen. no. 863480, can only remove hot bath layer on anode residues directly after removal from electrolysis cells, possibly a porous bath mass. A common disadvantage of the known machines is low operational reliability, complicated construction solutions and no possibility to automate the cleaning operation.

Det er således formålet med den foreliggende oppfinnelse å frembringe en anordning og en fremgangsmåte for rensing av restanpder som overkommer de ovennevnte ulempene, og som har en enkel og robust konstruksjon, høy effektivitet og hvor renseopérasjonen kan utføres automatisk. It is thus the purpose of the present invention to produce a device and a method for cleaning residue which overcomes the above-mentioned disadvantages, and which has a simple and robust construction, high efficiency and where the cleaning operation can be carried out automatically.

Videre er det et formål med oppfinnelsen å fremskaffe en miljøvennlig anordning og fremgangsmåte som tilfredsstiller de eksisterende strenge krav til støy- og støvnivå på arbeids-plassene. Furthermore, it is an aim of the invention to provide an environmentally friendly device and method which satisfies the existing strict requirements for noise and dust levels in the workplace.

Dette oppnås i henhold til oppfinnelsen ved en stasjonær anordning som er fullstendig innkapslet og basert på anvendelse av slagverktøy som under en lineær eller pendelbevegelse bryter opp og fjerner det størknede badlaget på restanoder. Disse og andre karakteristiske trekk ved oppfinnelsen vil frem-gå av den etterfølgende beskrivelse, patentkrav og tegninger, fig. 1-3, hvor This is achieved according to the invention by a stationary device which is completely encapsulated and based on the use of impact tools which, during a linear or pendulum movement, break up and remove the solidified bath layer on residual anodes. These and other characteristic features of the invention will be apparent from the following description, patent claims and drawings, fig. 1-3, where

Fig. 1 viser skjematisk og i tverrsnitt en fore- Fig. 1 shows schematically and in cross-section an example of

trukket anordning for rensing av restanoder. drawn device for cleaning residual anodes.

Fig. 2 viser anordningen i et lengdesnitt, og Fig. 2 shows the device in a longitudinal section, and

Fig. 3 illustrerer skjematisk en roterende inn- Fig. 3 schematically illustrates a rotating in-

retning for å lage et profilert spor i badmateriale ved anodeåk. direction to create a profiled groove in the bath material at the anode yoke.

Den viste rensemaskinen er plassert i et lukket kammer 10 bygget av lydisolerende materiale og utstyrt med et kraftig avtrekk (ikke vist på figurene), slik at maskinen er støy- og støvisolert fra omgivelsene. En restanode 2 med et størknet lag av bad 21 på toppen er vist i fig. 1, klarert og fastspent for renseopérasjonen. En anodehenger 1, omfattende en Al-stang 11 som løper vertikalt gjennom en føringsspalte i kammerets tak, er tilknyttet en tilbringeranordning, f.eks. hengebanen (ikke vist på figuren). En festeanordning 3 griper om aluminiumstangen og sørger for transport og posisjonering av anoden i maskinen. Al-stangen er forbundet med ståltravers eller åk 12 med påsveiste nipler 13 omgitt av størknet bad 21 på toppen av restanoden 2. The cleaning machine shown is placed in a closed chamber 10 built of sound-insulating material and equipped with a powerful extractor (not shown in the figures), so that the machine is noise and dust-insulated from the surroundings. A residual anode 2 with a solidified layer of bath 21 on top is shown in fig. 1, cleared and secured for the cleaning operation. An anode hanger 1, comprising an Al rod 11 which runs vertically through a guide slot in the roof of the chamber, is connected to a conveying device, e.g. the suspension track (not shown in the figure). A fastening device 3 grips the aluminum rod and ensures transport and positioning of the anode in the machine. The Al rod is connected by a steel traverse or yoke 12 with welded-on nipples 13 surrounded by a solidified bath 21 on top of the residual anode 2.

Selve rensemaskinen omfatter et slagverktøy 7, et mothold 4 med en posisjoneringsarm 6 og et vertikalt bevegelig ristbord 5 som anoden hviler på under renseopérasjonen. Slagverktøyet 7 er avbildet på figuren som en pendelhammer, f.eks. pneumatisk drevet hammer. The cleaning machine itself comprises an impact tool 7, a counterhold 4 with a positioning arm 6 and a vertically movable grate table 5 on which the anode rests during the cleaning operation. The impact tool 7 is depicted in the figure as a pendulum hammer, e.g. pneumatically operated hammer.

Den nedre del av kammeret er hensiktsmessig avsmalnet i en traktform og avsluttet med en transportanordning, f.eks. en båndtransportør 9 for å fjerne badklumper fra det desintegrerte badlaget 21. En spesiell hjelpeanordning for å fjerne eventuelle anodebiter fra ristbordet 5 består av et vippebord 8 og en skyver 15. Deres funksjon og virkemåte blir nærmere beskrevet i det følgende i forbindelse med en detaljert beskrivelse av fremgangsmåten for rensing av anoderester. The lower part of the chamber is suitably tapered in a funnel shape and finished with a transport device, e.g. a belt conveyor 9 to remove lumps of bath from the disintegrated bath layer 21. A special auxiliary device for removing any anode pieces from the grating table 5 consists of a tilting table 8 and a pusher 15. Their function and operation are described in more detail below in connection with a detailed description of the method for cleaning anode residues.

Fig. 2 viser et lengdesnitt av maskinen tatt langs linjen I-l i fig. 1 og illustrerer nærmere foretrukket utforming Fig. 2 shows a longitudinal section of the machine taken along line I-1 in fig. 1 and illustrates in more detail the preferred design

av ristbordet 5 og pendelhammeren 7. Hammerne er vist som to separate pendelhammere som retter slaget mot utsiden av og mot mellomrommet til de tre stålnipplene 13 forbundet med åket 12, som i sin tur er festet til stangen 11. Man bør merke seg at anslagsflatene 71 til hammerne er "butte" uten spisse eller avsmalnede partier, slik at man utnytter maksimalt impact energien til de pendlende hammere. of the grating table 5 and the pendulum hammer 7. The hammers are shown as two separate pendulum hammers which direct the blow towards the outside of and towards the space of the three steel nipples 13 connected to the yoke 12, which in turn is attached to the rod 11. It should be noted that the impact surfaces 71 until the hammers are "blunt" without pointed or tapered parts, so that the maximum impact energy of the oscillating hammers is utilized.

Det vertikalt bevegelige bordet 5 er hensiktsmessig utformet som en rist eller et gitter. Noen av gitterdelene er videre hensiktsmessig utformet som avlange ribber 53 fremskytende i vertikal retning, slik at under bordets bevegelse nedover kommer disse til å samvirke med en stasjonær rist 55 og brekker eventuelle større klumper av det desintegrerte badlaget. The vertically movable table 5 is suitably designed as a grid or a grid. Some of the grid parts are further appropriately designed as elongated ribs 53 projecting in a vertical direction, so that during the downward movement of the table these will interact with a stationary grid 55 and break any larger lumps of the disintegrated bath layer.

Rensing av anoderester fra størknet bad ved hjelp av den ovenfor beskrevne anordningen foregår på følgende måte: Restanoder 2 er festet ved sine aluminiumstenger 11 til en tilbringeranordning, f.eks. en hengebane, som fører anodene inn i det lukkede kammeret 10. En festeanordning 3 griper om aluminiumstangen 11 og drar anoden forbi en roterende innretning, f.eks. en frese, som fjerner eventuell badavsetning på åket 12 på motholdsiden. Cleaning of anode residues from solidified bath using the device described above takes place in the following way: Residual anodes 2 are attached by their aluminum rods 11 to a conveying device, e.g. a hanging track, which leads the anodes into the closed chamber 10. A fastening device 3 grips the aluminum rod 11 and pulls the anode past a rotating device, e.g. a milling cutter, which removes any bath deposits on the yoke 12 on the counter-hold side.

Fig. 3 viser skjematisk den roterende innretningen 18, omfattende flere etter hverandre anordnede og i høyden til-passede roterende deler for å lage et profilert spor langs Fig. 3 schematically shows the rotating device 18, comprising several rotating parts arranged in succession and adjusted in height to create a profiled track along

åket 12 og nipp lene 13 i badlaget 21, slik at motholdet 4 kan legges tett not nipplene under des integrasjons trinnet av opera-sjonen. the yoke 12 and nib lene 13 in the bathing layer 21, so that the counter-hold 4 can be placed close to the nipples during the integration step of the operation.

Fremme ved slagverktøyet 7 griper en posisjoneringsarm 6 om åket 12 på hengeren 1, og samtidig løfter ristbordet 5 anoden opp mot posisjoneringsarmen, som klemmer åket mot motholdet 4. Motholdet er dimensjonert i relasjon til den anvendte slag-kraften på slagverktøyet (hammerne) og er videre avdempet mot vibrasjon ved hjelp av klosser 42. De to viste pneumatisk drevne hammere 7 er sekvensstyrte, og hver hammer styres in-dividuelt mht. antall slag mot det størknede badet 21 mellom åket 12 og anoden 2. Takket være den "butte" fasongen på anslagsflatene til hammerne utnyttes impact energien i de svingende hammere maksimalt. Badlaget 21 brytes opp og slenges uten-for anoden og ristbordet 5, samles i den traktformede nedre delen av kammeret 10 og føres ut av kammeret, f.eks. ved hjelp av et bånd 9. At the front of the impact tool 7, a positioning arm 6 grips the yoke 12 on the hanger 1, and at the same time the grid table 5 lifts the anode up against the positioning arm, which clamps the yoke against the stop 4. The stop is dimensioned in relation to the applied impact force on the impact tool (hammers) and is further dampened against vibration by means of blocks 42. The two pneumatically driven hammers 7 shown are sequence controlled, and each hammer is controlled individually with respect to number of blows against the solidified bath 21 between the yoke 12 and the anode 2. Thanks to the "blunt" shape of the impact surfaces of the hammers, the impact energy in the swinging hammers is utilized to the maximum. The bath layer 21 is broken up and thrown outside the anode and grid table 5, collected in the funnel-shaped lower part of the chamber 10 and led out of the chamber, e.g. using a band 9.

Etter avsluttet bankeoperasjon slipper posisjoneringsarmen 6 taket om åket, ristbordet 5 går ned, samtidig som større badklumper som har lagt seg på den stasjonære risten 55 knekkes under bordets bevegelse. Anoden frigis fra feste-anordningen 3 og transporteres videre innover kammeret eller til neste kammer for eventuell etterrensing (finrensing) ved hjelp av konvensjonelle midler som slengelegemer, roterende børster etc. After the knocking operation is finished, the positioning arm 6 releases the roof from the yoke, the grate table 5 goes down, at the same time that larger bath lumps that have settled on the stationary grate 55 are broken during the movement of the table. The anode is released from the fastening device 3 and transported further into the chamber or to the next chamber for eventual cleaning (fine cleaning) using conventional means such as sling bodies, rotating brushes etc.

Når anoden fjernes fra hammerstasjonen, vris tippebordet 8 vannrett. Ristbordet heves til et nivå sammenfallende med When the anode is removed from the hammer station, the tipping table 8 is turned horizontally. The grating table is raised to a level coinciding with

overflaten på tippebordet, og en skyver 15 flytter eventuelle avbrukne kullbiter fra anoden på tippebordet. Skyveren, ristbordet og tippebordet går tilbake til sin utgangsposisjon, kullrestene faller ned på en transportør eller i en binge (ikke vist på figurene) og maskinen er klarert for å ta imot neste anode. Denne anordning sikrer derved automatisk en effektiv the surface of the tipping table, and a pusher 15 moves any spent pieces of coal from the anode on the tipping table. The pusher, grating table and tipping table return to their starting position, the coal residues fall onto a conveyor or into a bin (not shown in the figures) and the machine is cleared to receive the next anode. This device thereby automatically ensures an efficient

separering av badrester og kullrester, som er et problem ved de hittil kjente renseanleggene og maskinene. separation of bath residues and coal residues, which is a problem with the hitherto known purification plants and machines.

Den foreliggende oppfinnelse er ikke begrenset til den beskrevne og illustrerte utforming av' rensemaskinen. De viste, svingende pendelhammere kan erstattes med en slaganordning med lineær bevegelse ved hjelp av pneumatiske eller hydrauliske syl indre. Også i dette tilfelle er det viktig at anslagsf låtene på slaganordningen er "butte". Forsøkene utført med spiss/av-lang fasong på hammerne viser nemlig at tross den høye vekten på hammerne og utallige slag oppnår man ikke en effektiv rensing av anodene. The present invention is not limited to the described and illustrated design of the cleaning machine. The swinging pendulum hammers shown can be replaced with an impact device with linear movement by means of pneumatic or hydraulic cylinder internals. In this case too, it is important that the impact grooves on the impact device are "blunt". The tests carried out with the pointed/long shape of the hammers show that despite the high weight of the hammers and countless blows, an effective cleaning of the anodes is not achieved.

Claims

1. Procedure for cleaning residual anodes (2) from melt electrolysis, preferably by melting electrolytic production of aluminium, for an adherent, solidified bath material (21), characterized in that the residual anode is clamped in a closed chamber (10) by means of a vertically movable table (5) and a positioning arm (6) which clamps the anode's yoke (12) horizontally against a counter-hold (4), and where the anode (2) is then subjected to repeated blows from one or more impact devices (7) directed at the solidified bath material on the anode.

2. Method according to claim 1, characterized in that the striking device (7) is a pendulum hammer with blunt impact surfaces.

3. Device for cleaning residual anodes (2) from melt electrolysis, preferably by melt electrolytic production of aluminium, for an adherent solidified bath material (21) comprising a closed sound- and dust-insulating chamber. (10), a fastening device (3) for transporting and positioning the anode in the chamber, a clamping device and a device for disintegrating the bath material, characterized in that the clamping device comprises a vertically movable table (5), a horizontally engaging positioning arm (6) and a counter-hold (4), and where the disintegration device is an impact tool (7).

4. Device according to claim 3, characterized in that the impact tool (7) comprises one or more pendulum hammers with blunt impact surfaces.

5. Device according to claim 3 or 4, characterized in that the vertically movable table (5) is constructed as a grating table with downwardly projecting ribs (53) which cooperate with a stationary grating (55) placed under the table, and where a tipping table (8 ) and a pusher (15) are arranged on each side of the grating table.