DE816160C

DE816160C - Arrangement for gas collection in electric ovens

Info

Publication number: DE816160C
Application number: DEE80A
Authority: DE
Original assignee: Elektrokemisk AS
Current assignee: Elektrokemisk AS
Priority date: 1948-10-30
Filing date: 1949-10-21
Publication date: 1951-10-08

Description

Anordnung zur Gasaufsammlung bei elektrischen Ofen $ekanntlich enthalten die Abgase aus Öfen für die elektrolytische Erzeugung von Aluminium Fluorverbindungen und Teerdämpfe, die beträchtliche Schäden an der Vegetation verursachen können. Durch Waschen der Gase mit Sodalösung in einer Gasreinigungsanlage kann das Fluor entfernt werden. Die so gewonnene Natriumfluoridlösung kann zur Herstellung von Kryolith oder anderen Fluorverbindungen verwendet werden.Arrangement for gas collection in electric ovens is clearly included the exhaust gases from furnaces for the electrolytic production of aluminum fluorine compounds and tar fumes, which can cause considerable damage to vegetation. By washing the gases with soda solution in a gas cleaning system, the fluorine removed. The sodium fluoride solution obtained in this way can be used to produce Cryolite or other fluorine compounds can be used.

Es sind bereits geschlossene Ofen mit kontinuierlichen selbstbackenden Söderbergelektroden mit Gasabsaugung und Gasreinigungsanlagen bekannt, bei denen die Elektrode mit einer Haube gedeckt ist, die mit Rolläden versehen ist, die jedesmal, wenn der Ofen beschickt wird oder die Stromzufuhrbolzen herausgezogen werden sollen, geöffnet werden. Infolge unvermeidlicher Luftleckage, besonders um die Türöffnungen herum, und des Eindringens von Luft beim öffnen der Arbeitstüren wird das während der Elektrolyse entwickelte Ofengas durch die Luft stark verdünnt. Dies ist auch notwendig, um die Bildung von explosiven Gasmischungen zu vermeiden. Als Beispiel sei erwähnt daß bei den gebräuchlichen Ofen dieser Art etwa 21 Ofengas in der Sekunde entwickelt werden, während infolge des Luftzutritts etwa 5oo 1 Gas in der Sekunde abgehen. Es müssen infolgedessen sehr große Gasmengen behandelt werden, was bedeutende Installationen erfordert. Die Rückgewinnung von Fluor aus diesen Abgasen hat sich bisher nicht als wirtschaftlich erwiesen. Die Anlagen wurden in der Regel nur deshalb betrieben, um die Gase zwecks Vermeidung von Rauchschäden in der Umgebung unschädlich zu machen.There are already closed ovens with continuous self-baking Söderberg electrodes with gas extraction and gas cleaning systems known where the electrode is covered with a hood, which is provided with shutters, which each time when the furnace is being loaded or the power supply bolts are to be pulled out, be opened. As a result of inevitable air leakage, especially around the door openings around, and the ingress of air when opening the work doors will be the during The furnace gas evolved during electrolysis is greatly diluted by the air. This is too necessary to avoid the formation of explosive gas mixtures. As an an example it should be mentioned that with the usual furnace of this type about 21 furnace gas per second are developed, while as a result of the air admission about 500 1 gas per second go off. As a result, very large amounts of gas have to be treated, which is significant Installations required. The recovery of fluorine from these exhaust gases has proven itself not yet proven to be economical. The plants were usually just because of that operated to the gases in order to avoid smoke damage in the To render the environment harmless.

Der vorstehend erwähnte Ofentyp war ursprünglich mit Söderbergelektroden mit seitlich eingeführten Stromzufuhrbolzen ausgerüstet. In neuerer Zeit sind Söderbergelektroden mit vertikalen Kontaktbolzen entwickelt worden, welche eine Aufsammlung der Gase in einem Kanal gestatten, der die Elektrode im Bereich der Badoberfläche umgibt. Dieser enge Kanal schließt sich gasdicht gegen die Elektrode an und ist auch gegen das Schmelzbad mit Hilfe von Aluminiumoxyd gasdicht geschlossen. Da es nicht nötig ist, den Kanal mit Arbeitsöffnungen oder Türen zu versehen, die eine Abdichtung erschweren würden, so werden Verdünnungen des Ofengases durch eintretende Luft vermieden. Das Gas kann infolgedessen in unverbranntem konzentriertem Zustand aufgefangen werden; es enthält etwa 4o bis 6o0;0 Kohlenmonoxyd und ziemlich viel Teerdampf, der sich beim Backen der Elektrode entwickelt.The type of furnace mentioned above was originally with Söderberg electrodes Equipped with laterally inserted power supply bolts. More recently there are Söderberg electrodes with vertical contact pins have been developed, which allow a collection of the gases allow in a channel that surrounds the electrode in the area of the bath surface. This narrow channel closes gas-tight against the electrode and is also against the weld pool is sealed gas-tight with the aid of aluminum oxide. Since there is no need is to provide the sewer with work openings or doors that provide a seal would make it more difficult, dilution of the furnace gas by entering air is avoided. As a result, the gas can be collected in an unburned concentrated state; it contains about 40 to 60; 0 carbon monoxide and a good deal of tar vapor, which is itself developed when the electrode was baked.

Bei den neuesten Ausführungsformen wird das Ofengas beim Austritt aus dem Ofen durch einen Gasbrenner geleitet und mit Luft verbrannt, wobei sowohl das Kohlenmonoxyd wie auch die Teergase oxydiert werden. Das letztere ist insofern wichtig, als es schwierig ist, die leichtflüchtigen Teergase, die Schäden an Gewächsen verursachen, durch Auswaschen zu beseitigen. Nach dem Verbrennen sind die Gase leicht zu behandeln; sie können nicht verpuffen und können nach dem Neutralisieren und der Entstaubung in die Luft entlassen werden.In the latest designs, the furnace gas is on exit passed from the furnace through a gas burner and burned with air, being both the carbon monoxide as well as the tar gases are oxidized. The latter is so far important as it is difficult to remove the volatile tar gases that damage crops cause to eliminate by washing out. After burning, the gases are light to treat; they cannot fizzle out and can after neutralizing and the dedusting can be released into the air.

Bei den neueren Ofen findet Zutritt von Luft nur dann statt, wenn in dem Ofen gearbeitet wird und Aluminiumoxyd in das Bad eingemischt wird. Hierbei wird ein wesentlicher Teil des Gases verbrannt und entweicht, ohne aufgesammelt zu werden. Da diese Unterbrechungen in der Regel nur i bis .I0/0 der Arbeitszeit beanspruchen, hat man bisher keine Anstrengungen gemacht, um das Gas während dieser Zeit aufzusammeln. Soweit es sich aber um neuzeitliche Riesenanlagen handelt, bedeutet der Verlust von i bis 4% der Fluorgase und entsprechender Mengen von Teergasen aber einen beachtenswerten Nachteil.In the case of the newer ovens, air is only admitted when working in the furnace and mixing alumina into the bath. Here a substantial part of the gas is burned and escapes without being collected to become. Since these interruptions are usually only i to .I0 / 0 of working hours claim, no effort has been made to turn off the gas during this Time to collect. As far as it is about modern giant systems, means the loss of 1 to 4% of the fluorine gases and corresponding amounts of tar gases, however a notable disadvantage.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Anordnung zur Gasaufsammlung in offenen elektrischen Ofen, insbesondere für die Aluminiumerzeugung mit vertikalen Kohleelektroden, die eine Reihe von Vorteilen bietet und ein Arbeiten im Ofen ohne Unterbrechung der Gasaufsammlung gestattet. Der Gaskanal kann dabei so ausgebildet sein, daß er an beliebiger Stelle aufgebrochen werden kann, ohne daß die Gasaufsammlung vom übrigen Teil der Anodenfläche einer wesentlichen Änderung unterworfen wird. Hierbei wird zweckmäßig die Absaugung während der Ausführung der Arbeit erhöht. ' Die vorliegende Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode an der Badoberfläche in an sich bekannter Weise von Beschickung umgeben ist, die das Ofengas hindert, längs der Elektrode nach oben zu entweichen, so daß der unterste Teil der Elektrode zur Gänze von reduzierendem Gas umgeben und gegen Luftzehrung geschützt ist und zwecks Ableitung des Ofengases ein durch die Badkruste geführtes Rohr o. dgl. vorgesehen ist.The present invention relates to an arrangement for collecting gas in open electric furnace, especially for aluminum production with vertical Carbon electrodes, which offer a number of advantages and work in the furnace without Interruption of gas collection permitted. The gas channel can be designed in this way be that it can be broken at any point without the gas collection the remaining part of the anode surface is subject to a substantial change. In this case, the suction is expediently increased while the work is being carried out. 'The present arrangement is characterized in that the electrode on the Bath surface is surrounded in a known manner by charge, which is the furnace gas prevents it from escaping upwards along the electrode, so that the lowest part of the Electrode completely surrounded by reducing gas and protected against air consumption and for the purpose of discharging the furnace gas, a pipe or the like passed through the bath crust. Like. Is provided.

Die Erfindung kann in verschiedenen Ausführungsformen verwirklicht werden, in einfachster Weise, z. B. derart, daß das Gas gezwungen wird, sich unter der Kruste anzusammeln, von wo es durch ein Rohr oder eine kleinere, an geeigneter Stelle des Elektrodenumkreises angebrachte Gasaufsammlungskamcner entweicht. Diese Anordnung kann auch bei vertikalen Elektroden, bei denen die Kontaktbolzen seitwärts eingeführt werden, zur Anwendung kommen, da sie in geringerem Grade als sonst die Bewegung der Kontaktbolzen gegen die Ofenkruste hin herabsetzt. Es ist zwar bereits bekannt, bei geschlossenen elektrischen Öfen, bei denen die Gasabsaugung keine Schwierigkeiten bereitet, die Elektrode an der Badoberfläche mit Beschicung zu umgeben, und es ist weiterhin bekannt, bei derartigen Ofen die sich in dem Hohlraum unter den Beschickungstiegeln ansammelnden Gase durch Rohrstücke abzusaugen. Demgegenüber handelt es sich bei vorliegender Erfindung um offene Öfen.The invention can be implemented in various embodiments be, in the simplest way, z. B. so that the gas is forced to go under the crust accumulate, from where it is passed through a pipe or a smaller one, at more appropriate Gas collection chamber attached to the area around the electrode escapes. These Arrangement can also be made with vertical electrodes, where the contact pins are sideways are introduced, as they are to a lesser extent than otherwise the Movement of the contact bolts against the furnace crust is reduced. It is already known to be used in closed electric ovens where gas extraction is not difficult prepares to surround the electrode with charge on the bath surface, and it is also known, in such furnace, which is located in the cavity under the charging crucibles sucking off accumulating gases through pieces of pipe. In contrast, it is present invention to open ovens.

Die Erfindung sei nachfolgend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert: Fig. i zeigt einen Schnitt durch eine Anordnung gemäß Erfindung; Fig. 2 veranschaulicht die Anordnung von oben gesehen.The invention is exemplified below with reference to the drawing explains: FIG. i shows a section through an arrangement according to the invention; Fig. Figure 2 illustrates the arrangement seen from above.

i ist die Anode, 2 der die Anode umgebende permanente Mantel, 31 ist eine Öffnung in der Kruste, durch welche das Gas in das Rohr 5 strömt, dessen Unterteil zu einem Trichter ,4 erweitert ist. Das Rohr 5 ist mit einer Stocheröffnung 6 versehen. Das in das Rohr 5 einströmende Gas geht durch Rohr 7 ab. Bei Austritt aus Rohr 7 wird das Gas mittels Luft verbrannt und strömt durch das an der Eintrittsstelle trichterförmig erweiterte Rohr 8 in die Reinigungsanlage. Um sicher zu sein, daß das Gas ständig aufgesammelt wird, muß dafür Sorge getragen werden, daß die Öffnung in der Kruste bestehenbleibt und die Anode sowie der Unterteil des Rohres 5 mit Aluminiumoxyd gut abgedeckt sind, damit das Gas nicht längs der Anode emporsteigen oder an der Außenseite des Rohres entweichen kann.i is the anode, 2 is the permanent jacket, 31 surrounding the anode an opening in the crust through which the gas flows into the tube 5, its lower part to a funnel, 4 is expanded. The tube 5 is provided with a poke opening 6. The gas flowing into the pipe 5 exits through pipe 7. When exiting pipe 7 the gas is burned by means of air and flows through it at the point of entry funnel-shaped expanded tube 8 into the cleaning system. To be sure that the gas is constantly being collected, care must be taken to keep the opening remains in the crust and the anode and the lower part of the tube 5 with Aluminum oxide are well covered so that the gas does not rise along the anode or can escape on the outside of the pipe.

Die Fig. 3 und 4 veranschaulichen eine etwas komplizierte, aber wirksamere Ausführungsform im Schnitt. Fig. 5 zeigt die gleiche Ausführungsform von oben gesehen.Figures 3 and 4 illustrate a somewhat complicated but more effective one Embodiment in section. Fig. 5 shows the same embodiment seen from above.

i ist die Anode, 2 der die Anode umgebende permanente Mantel, der durch einen permanenten Gasaufsammlungsring 3 verlängert ist, dessen unterer Rand so hoch über dem Bade liegt, daß er keiner gefährlichen Wärmeentwicklung ausgesetzt ist. 41 veranschaulicht den Verschluß des Rings mit Hilfe von Aluminiumoxyd, das in so großer Höhe um den Ring geschichtet ist, daß dessen unterer Rand so abgedeckt ist, daß keine Luft eindringen kann. Zu diesem Zweck ist ein Ring 51 vorgesehen, der das aufgeschichtete Aluminiumoxyd von außen begrenzt. Der Ring 51 ist zweckmäßig in einzelne Abschnitte unterteilt; er kann gehoben oder in anderer Weise, z. B. durch Aufklappen an Gehängen, am oberen Rande desselben bewegt werden. Dies geschieht, wenn im Ofen gearbeitet werden soll, aber vorzugsweise nur für den Teil des Anodenumkreises, der bearbeitet werden soll; im allgemeinen jedesmal ein Viertel bis ein Achtel des Umkreises. Die Spalte zwischen einem Abschnitt des Ringes und dem anschließenden Abschnitt kann mit einem losen Aluminiumblech o. dgl. abgedeckt werden, um ein Herausfließen von Aluminiumoxyd zu verhindern. Gegebenenfalls können Leitschienen 61 vorgesehen sein, denen die Einzelteile des Rings 5 i angepaßt sind. Die vorstehend beschriebene Ausführungsform besitzt den Vorzug, daß man einen sehr einfachen und wirksamen Verschluß erhält, der keine nennenswerte Aufsicht erfordert, und daß der ganze untere Teil der Anode von reduzierendem Gas umgeben ist und somit Luftzehrung vermieden wird.i is the anode, 2 the permanent jacket surrounding the anode, the is extended by a permanent gas collection ring 3, the lower edge of which is so high above the bath that it is not exposed to dangerous heat generation is. 41 illustrates the closure of the ring with the aid of aluminum oxide, the is layered around the ring at such a height that its lower edge is covered is that no air can enter. For this purpose a ring 51 is provided, which limits the layered aluminum oxide from the outside. The ring 51 is useful divided into individual sections; he can lift or in other Way, e.g. B. be moved by opening the hangers at the top of the same. This happens when you want to work in the furnace, but preferably only for the Part of the anode perimeter to be machined; generally one every time Quarter to an eighth of the circumference. The gap between a section of the ring and the subsequent section can be covered with a loose aluminum sheet or the like to prevent aluminum oxide from flowing out. If necessary, can Guard rails 61 can be provided to which the individual parts of the ring 5 i are adapted. The embodiment described above has the merit of being very simple and effective closure that does not require any significant supervision, and that the entire lower part of the anode is surrounded by reducing gas and thus Air consumption is avoided.

Der das Aluminiumoxyd zusammenhaltende Ring braucht nicht gasdicht zu sein; er kann an beliebiger Stelle des Elektrodenumkreises unterbrochen werden. Vorteilhaft wird der Gasabzugskanal provisorisch mittels Blechen in Verbindung mit Aluminiumoxyd so verschlossen, daß nicht zu viel Luft in das Gas eingezogen wird und auch während des Arbeitens im Ofen nicht zu viel Gas verlorengeht.The ring that holds the aluminum oxide together does not need to be gas-tight to be; it can be interrupted at any point around the electrode. Advantageously, the gas exhaust duct is provisionally made using metal sheets in conjunction with Aluminum oxide sealed so that not too much air is drawn into the gas and not too much gas is lost while working in the furnace.

Der Ring 5 1 besteht zweckmäßig aus unmagnetischem Material, z. B. Aluminium. Der Abstand zwischen dem Ring und der Elektrode bzw. der äußeren Wand des Gaskanals wird vorteilhaft so groß gemacht, daß zur Füllung und Dichtung eine solche Menge von Aluminiumoxyd benötigt wird, die dem Oxydverbrauch im Bade entspricht. Die Wand des Rings 51 kann, wie in Fig. 4 veranschaulicht, parallel zu der Elektrodenfläche verlaufen oder, wie in Fig. 3 veranschaulicht, so angeordnet sein, daß die Öffnung einen trichterförmigen Querschnitt besitzt. Die letztgenannte Anordnung bietet den Vorteil, daß eine geringere Menge von Aluminiumoxyd zur Erzielung einer guten Abdichtung ausreicht ohne daß die Einfüllung des Aluminiumoxyds schwieriger ist. Der in Fig.5 veranschaulichte Gasauslaß 7 ist zweckmäßig oben auf dem Kanal 3 an einer der Kurzseiten der Elektrode vorgesehen.The ring 5 1 is suitably made of non-magnetic material, for. B. aluminum. The distance between the ring and the electrode or the outer wall of the gas channel is advantageously made so large that such an amount of aluminum oxide is required for filling and sealing that corresponds to the oxide consumption in the bath. The wall of the ring 51 can, as illustrated in FIG. 4, run parallel to the electrode surface or, as illustrated in FIG. 3, be arranged such that the opening has a funnel-shaped cross section. The latter arrangement offers the advantage that a smaller amount of aluminum oxide is sufficient to achieve a good seal without the filling of the aluminum oxide being more difficult. The gas outlet 7 illustrated in FIG. 5 is expediently provided on top of the channel 3 on one of the short sides of the electrode.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for gas collection in open electrical Furnace, especially for aluminum production, with vertical carbon electrodes, thereby characterized in that the electrode with the bath surface in a known manner is surrounded by charge obstructing the furnace gas, up along the electrode to escape, so that the lowest part of the electrode is entirely of reducing Gas surrounded and protected against air consumption and for the purpose of discharging the furnace gas a pipe or the like guided through the bath crust is provided.

2. Arrangement according to Claim i, characterized in that the gas is in a channel which is an extension of the permanent coat forms, is collected.

3. Arrangement according to claims i and 2, characterized in that one the electrode at a certain distance surrounding ring Nvand is provided and the sealant in the annulus between the electrode and the surrounding wall is embedded.

4. Arrangement according to claim 2, characterized in that the ring wall surrounding the electrode consists of a plate parallel to the electrode surface.

5. Arrangement according to claim 2, characterized in that the annular wall consists of a plate, the lower Edge is closer to the electrode than the top edge.

6. Arrangement according to claims 2 to 5, characterized in that the ring wall surrounding the electrode is divided into individual Sections is divided, each of which can be lifted or removed individually can.

7. Arrangement according to claims 2 to 6, characterized in that the distance the annular wall of the electrode is dimensioned so that the charge of the annular space corresponds to the amount that can be fed into the oven at one time. B. Arrangement according to claims i to 7, characterized in that the diverted gas for the purpose Combustion of the existing carbon monoxide and the tar vapors air is supplied. G. The manufacture of aluminum in electric furnaces with arrangements according to claims i to 8 using alumina as a sealant. Referred publications: German Patent Nos. 638 o96, 638 470 and 734 929.