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EP0062605B1 - Vorrichtung zur portionenweisen Dosierung eines fluidisierbaren Schüttgutes - Google Patents

Vorrichtung zur portionenweisen Dosierung eines fluidisierbaren Schüttgutes Download PDF

Info

Publication number
EP0062605B1
EP0062605B1 EP82810106A EP82810106A EP0062605B1 EP 0062605 B1 EP0062605 B1 EP 0062605B1 EP 82810106 A EP82810106 A EP 82810106A EP 82810106 A EP82810106 A EP 82810106A EP 0062605 B1 EP0062605 B1 EP 0062605B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
siphon
silo
charging unit
charging
bulk material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
EP82810106A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0062605A2 (de
EP0062605A3 (en
Inventor
Gudmundur Bjarnason
Thorsteinn Eggertsson
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rio Tinto Switzerland AG
Original Assignee
Schweizerische Aluminium AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schweizerische Aluminium AG filed Critical Schweizerische Aluminium AG
Priority to AT82810106T priority Critical patent/ATE21875T1/de
Publication of EP0062605A2 publication Critical patent/EP0062605A2/de
Publication of EP0062605A3 publication Critical patent/EP0062605A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0062605B1 publication Critical patent/EP0062605B1/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/14—Devices for feeding or crust breaking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D90/00—Component parts, details or accessories for large containers
    • B65D90/54—Gates or closures

Definitions

  • the invention relates to a device for the portionwise supply of a fluidizable bulk material from a tapered bottom silo provided with a closable outlet opening to a reaction vessel, in particular alumina from a day silo to a crust breakthrough of a melt flow electrolysis cell for the production of aluminum, with a directly above the Outlet opening of the silo, which, in a resting phase, closes, interchangeably arranged and contains at least one siphon (12) with a siphon partition, which has a charging.
  • the electrolyte becomes poor in aluminum oxide.
  • aluminum oxide in the electrolyte there is an anode effect, which results in an increase in the voltage from, for example, 4-5 V to 30 V and above.
  • the crust made of solid electrolyte material must be hammered in and the aluminum oxide concentration increased by adding new alumina.
  • the cell is usually operated periodically in normal operation, even if there is no anode effect.
  • the crust has to be hammered in for each anode effect and the alumina concentration has to be increased by adding new aluminum oxide, which corresponds to cell operation.
  • the crust between the anodes and the side board of the electrolytic cell has been hammered in for many years and then new aluminum oxide has been added.
  • This practice is receiving increasing criticism due to the pollution of the air in the electrolysis hall and the outside atmosphere.
  • maximum restraint of the process gases can only be guaranteed if the operation takes place automatically.
  • the alumina is either supplied locally and continuously according to the "point feeder" principle or not continuously over the entire longitudinal or transverse cell axis.
  • the known storage bunkers or alumina silos arranged on the electrolysis cells are designed in the form of funnels or coolers with a funnel-shaped or conically tapering lower part.
  • the content of the silos arranged on the cell generally covers one to two times a day, so they are also called day silos.
  • DE-AS 1 010 014 relates to a device for the pneumatic emptying of a container for powdered material, a siphon-like part being arranged under the container, which forms both the end of the container and serves to further convey the material. For the most part it is openwork. Finely distributed compressed air is introduced into the material through this pore-like surface. An additional compressed air line opens into the descending branch of the siphon-like part above the lower edge of the siphon partition.
  • DE-AS 24 33 598 describes a device for the continuous discharge of solids from a treatment container.
  • a collecting room is arranged below a treatment room, which has a funnel-like bottom directed downwards with a central outlet.
  • a liquid introduced from below into a siphon-like part with a certain flow rate conveys the solids continuously through the siphon.
  • Neither of the two devices disclosed in the above documents is suitable for being used as a metering device that works in portions. They are only suitable for continuous conveying and are not designed to deliver precisely metered portions of bulk goods.
  • the inventors have therefore set themselves the task of creating a device for portionwise metering of alumina, which works with high accuracy, has no mechanically movable elements and which can be installed as a compact, robust unit in a silo, the simple structure of which is one to ensure cost-effective production and extensive freedom from maintenance.
  • the object is achieved in that the charging unit operates in two stages and is provided with a ventable metering volume, the nozzle outlet opening of at least one blowing nozzle per siphon opening from the free lower edge of the cutting wall.
  • the bottom plate of the charging unit lies over the entire surface on the conical lower part of the silo and is welded, riveted or preferably screwed to it.
  • a screwed bottom plate has the advantage that the fasteners can be loosened at any time with a few hand movements, and the charging unit can be removed upwards through the emptied silo.
  • the charging shaft and thus the outlet opening of the silo is closed with a cover plate. Its side walls protrude into the trough formed by the base plate and charging shaft and form the siphon partition.
  • the fluidizable bulk material solidifies in the lower area of the siphon due to the silo pressure. In order to get into the charging shaft, the bulk material would have to flow upwards around the siphon partition.
  • the height of the charging shaft is selected so that the bulk material cannot flow to the upper edge of the shaft due to the static pressure when the silo level is sufficient.
  • the geometric shape of the outlet opening and the charging shaft is adapted to the impact device used.
  • the opening is expediently round, square or rectangular.
  • the inner wall of the charging shaft preferably corresponds exactly to the outlet opening.
  • the part of the cover plate which covers the inlet opening of the charging shaft is preferably flat or slightly concave for production-related and economic reasons, although it has any practical geometric shape, such as e.g. a cone, pyramid or saddle roof.
  • the inner diameter of the blow nozzles can be, for example, 4-10 mm, with an outlet opening that has the same diameter or is narrowed down to 1 mm.
  • the number of blowing nozzles is expediently 3 to 6.
  • elongated outlet openings for central or transverse operation e.g. 3 nozzles each arranged on the long sides, while the end faces are without nozzles.
  • the charging quantity can be kept constant with great accuracy if two single-stage charging devices are connected in series one above the other and thus form a dosing volume.
  • the bulk material initially flows from the silo into a metering space located immediately below the upper first siphon. In relation to the lower, second charging device, this dosing room is the silo for the bulk material. If the first blowing nozzles are switched off and the second blowing nozzles are switched on, the bulk material in the dosing chamber can flow out through the outlet opening.
  • the ventilation when filling or the ventilation when emptying the dosing space can be of essential importance.
  • a further improvement of the device according to the invention brings about the formation of a metering space which is constantly open at the top and merges into a siphon at the bottom. A little below the inlet opening preferably at least one blowing nozzle opens into the metering space.
  • the dosing room In the resting phase, the dosing room is completely filled with bulk goods.
  • air In the working phase, air is blown in through the blow nozzles for a certain time and with a certain pressure.
  • the bulk material flows through the siphon into the charging shaft.
  • the charging accuracy is surprisingly below 1%. For this reason, it is normally not necessary in practice to provide the inflow opening to the charging space with a closure system that can be activated during the working phase.
  • the slope of the corresponding walls is at least 45 °.
  • the lowermost horizontal region of the prism-shaped metering space 44 merges into a part of the lower second siphon 12 "with a U-shaped outer wall 48.
  • the siphon 12" is delimited on the inside by the lower siphon partition 30 ", formed by the vertical lower extension of the oblique side wall 52
  • the lower three second blowing nozzles 16 " fed by a common gas dividing pipe 56 still arranged in the metering space 44, protrude into the lower siphon 12".
  • the lower nozzle outlet openings 40 may be higher than lower.
  • the exhaust air escapes through an opening 58 into a dust separator 60 and from there via a gas channel 62 into the space under the cell encapsulation. From there, the exhaust air, together with the furnace gases, is extracted and cleaned. On the other hand, when the dosing chamber 44 is emptied, ventilation takes place in the opposite direction.
  • the dosing room is completely filled with bulk goods.
  • the opening 58 is the pouring limit, in the lower siphon 12 "the pouring cone 64.
  • FIGS. 2 and 3 a structurally significantly simplified embodiment of a charging unit is shown.
  • the dosing chamber 44 has the shape of a raised prism with a rhombus-shaped cross section with short, horizontally arranged side edges.
  • dosing rooms can have a shape of vertically arranged double pyramids or double cones, as well as cuboids or cylinders with pyramid or double sided. have a conical end, etc.
  • the above explanations regarding the angle of repose must be observed. For this reason, e.g. spherical dosing rooms out of consideration.
  • the dosing chamber 44 is fed via a pipe socket 68 projecting vertically into the silo filled with the bulk material. This is welded to the charging space by means of a sleeve 70.
  • the inlet opening 72 is dimensioned such that the metering space 44 is filled in about 30-90 seconds.
  • the entry opening can be with be provided with a closure system known per se.
  • the entire lowest area of the metering chamber 44 is designed as a siphon 12.
  • the lower edge 32 of the siphon partition 30 is so deep that the cone 64 does not reach the upper edge 34 of the U-shaped siphon outer wall 48.
  • the charging shaft is indicated by the baffle 74.
  • the conical lowermost part of the silo with the outlet opening is omitted for the sake of simplicity. They are designed as in the previous exemplary embodiments.
  • a blowing nozzle 16 with a horizontal action is arranged on an end face of the metering space 44, a little below the inlet opening 72.
  • the dosing chamber 44 In the rest phase, the dosing chamber 44 is completely filled with bulk material, the lower limit is the cone 64.
  • the charging unit shown in FIGS. 2 and 3 is not only characterized by simple construction, which results in robustness and economy, but also by surprising metering accuracy. Various series of measurements have shown deviations of less than 10 grams with a dosage of 2500 grams of aluminum oxide. The accuracy of the charging unit is well below 1% when dosing aluminum oxide.
  • the present invention has been illustrated primarily by the supply of aluminum oxide to a melt flow electrolysis cell for the production of aluminum. However, it is not limited to these special embodiments, but can generally be used for metering fluidizable bulk goods with homogeneous quality, such as Cryolite and cement, but also rice, grain and sugar.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum portionenweisen Zuführen eines fluidisierbaren Schüttgutes aus einem unten konisch auslaufenden, mit einer verschliessbaren Austrittsöffnung versehenem Silo zu einem Reaktionsgefäss, insbesondere von Tonerde aus einem Tagessilo zu einem Krustendurchbruch einer Schmelzflusselektrolysezelle zur Herstellung von Aluminium, mit einer unmittelbar oberhalb der Austrittsöffnung des Silos diese in einer Ruhephase verschliessenden, auswechselbar angeordneten und zumindest einen Siphon (12) mit Siphonscheidewand enthaltenden Chargiereinheit, die einen Chargier hat.
  • Für die Gewinnung von Aluminium durch Schmelzflusselektrolyse von Aluminiumoxid wird dieses in einer Fluoridschmelze gelöst, die zum grössten Teil aus Kryolith besteht. Das kathodisch abgeschiedene Aluminium sammelt sich unter der Fluoridschmelze auf dem Kohleboden der Zelle, wobei die Oberfläche des flüssigen Aluminiums die Kathode bildet. In die Schmelze tauchen von oben Anoden ein, die bei konventionellen Verfahren aus amorphem Kohlenstoff bestehen. An den Kohleanoden entsteht durch die elektrolytische Zersetzung des Aluminiumoxids Sauerstoff, der sich mit dem Kohlenstoff der Anoden zu C02 und CO verbindet. Die Elektrolyse findet in einem Temperaturbereich von etwa 940-970°C statt.
  • Im Laufe der Elektrolyse verarmt der Elektrolyt an Aluminiumoxid. Bei einer unteren Konzentration von 1 - 2 Gew.-% Aluminiumoxid im Elektrolyten kommt es zum Anodeneffekt, der sich in einer Erhöhung der Spannung von beispielsweise 4 - 5 V auf 30 V und darüber auswirkt. Spätestens dann muss die Kruste aus festem Elektrolytmaterial eingeschlagen und die Aluminiumoxidkonzentration durch Zugabe von neuer Tonerde angehoben werden.
  • Die Zelle wird im normalen Betrieb üblicherweise periodisch bedient, auch wenn kein Anodeneffekt auftritt. Ausserdem muss bei jedem Anodeneffekt die Kruste eingeschlagen und die Tonerdekonzentration durch Zugabe von neuem Aluminiumoxid angehoben werden, was einer Zellenbedienung entspricht.
  • Zur Zellenbedienung ist über lange Jahre die Kruste zwischen den Anoden und dem Seitenbord der Elektrolysezelle eingeschlagen und anschliessend neues Aluminiumoxid zugegeben worden. Diese Praxis stösst auf zunehmende Kritik, wegen Verschmutzung der Luft in der Elektrolysehalle und der äusseren Atmosphäre. Bei gekapselten Elektrolysezellen kann eine maximale Zurückhaltung der Prozessgase jedoch nur gewährleistet werden, wenn die Bedienung automatisch erfolgt. Nach dem Einschlagen der Kruste wird die Tonerde entweder lokal und kontinuierlich nach dem "Point-Feeder"-Prinzip oder nicht kontinuierlich über die ganze Zellenlängs- bzw. Zellenquerachse zugeführt.
  • Die bekannten, auf den Elektrolysezellen angeordneten Vorratsbunker bzw. Tonerdesilos sind in Form von Trichtern oder Bekältern mit einem trichterförmigen bzw. konisch auslaufenden Unterteil ausgebildet. Der Inhalt der auf der Zelle angeordneten Silos deckt im allgemeinen einen einbis zweifachen Tagesbedarf, sie werden daher auch Tagessilos genannt.
  • Die Tonerdezufuhr vom Silo zu einem Durchbruch in der den schmelzflüssigen Elektrolyten überdeckenden Kruste erfolgt bei bekannten Vorrichtungen durch Oeffnen einer Klappe, die zwecks Chargierung geschwenkt wird, oder nach anderen Systemen mit Dosierschnecken, Dosierzylindern oder dgl..
  • Diese Dosiervorrichtungen haben den Nachteil, dass mechanisch bewegbare Teile in die Elektrolysezelle eingebaut sein müssen. Dadurch sind sie den Einwirkungen der Ofenatmosphäre mit ihrer Hitze- und Staubbelastung unterworfen, was einen mehr oder weniger umfangreichen Unterhalt erfordert. In vielen Ausführungsformen besteht weiter die Gefahr mechanischer Beschädigungen, insbesondere bei Anodenwechsein.
  • Die DE-AS 1 010 014 bezieht sich auf eine Einrichtung zum pneumatischen Entleeren eines Behälters für pulverförmiges Gut, wobei unter dem Behälter ein siphonartig ausgebildeter Teil angeordnet ist, der sowohl den Abschluss des Behälters bildet als auch der Weiterförderung des Gutes dient. Der ist grösstenteils feinporig durchbrochen. Durch diese porenartige Fläche wird fein verteilte Druckluft in das Gut eingeleitet. Oberhalb des unteren Rands der Siphonscheidewand mündet eine zusätzliche Druckluftleitung in den absteigenden Ast des siphonartigen Teils.
  • Die DE-AS 24 33 598 beschreibt eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Austrag von Feststoffen aus einem Behandlungsbehalter. Unterhalb eines Behandlungsraumes, welcher einen nach unten gerichteten, trichterartigen Boden mit einem mittleren Auslauf hat, ist ein Sammelraum angeordnet. Eine von unten in einen siphonartigen Teil mit einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit eingeleitete Flüssigkeit fördert die Feststoffe kontinuierlich durch den Siphon.
  • Keine der beiden in den obenstehenden Druckschriften offenbarten Vorrichtungen ist dazu geeignet, als portionenweise arbeitende Dosiervorrichtung eingesetzt zu werden. Sie sind ausschliesslich zum kontinuierlichen Fördern geeignet und nicht dazu konzipiert, genau dosierte Portionen von Schüttgut abzugeben.
  • Die Erfinder haben sich deshalb die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zur portionenweisen Dosierung von Tonerde zu schaffen, die mit hoher Genauigkeit arbeitet, keine mechanisch bewegbaren Elemente aufweist und welche als kompakte, robuste Einheit in einen Silo einbaubar ist, wobei deren einfacher Aufbau eine kostengünstige Herstellung und eine weitgehende Wartungsfreiheit gewährleisten soll.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Chargiereinheit zweistufig arbeitet und mit einem belüftbaren Dosiervolumen versehen ist, wobei vom freien unteren Rand der Schneidewand die Düsenaustrittsöffnung wenigstens einer Blasdüse je Siphon mündet.
  • Die Bodenplatte der Chargiereinheit liegt vollflächig auf dem konischen Unterteil des Silos und ist mit diesem verschweisst, vernietet oder vorzugsweise verschraubt. Eine verschraubte Bodenplatte hat den Vorteil, dass die Befestigungsmittel jederzeit mit einigen Handgriffen gelöst, und die Chargiereinheit durch den entleerten Silo nach oben entfernt werden kann.
  • Der Chargierschacht und damit die Austrittsöffnung des Silos ist mit einem Deckblech verschlossen. Dessen Seitenwände ragen in die von Bodenplatte und Chargierschacht geformte Mulde hinein und bilden die Siphonscheidewand. Durch den Silodruck verfestigt sich das fluidisierbare Schüttgut im unteren Bereich des Siphons. Um in den Chargierschacht zu gelangen, müsste das Schüttgut um die Siphonscheidewand herum nach oben fliessen. Die Höhe des Chargierschachtes ist so gewählt, dass das Schüttgut durch den statischen Druck bei genügendem Silofüllstand nicht bis zum oberen Schachtrand fliessen kann.
  • Die geometrische Form der Austrittsöffnung und des Chargierschachtes ist der eingesetzten Einschlagvorrichtung angepasst. Bei der punktförmigen Tonerdezugabe ist die Oeffnung zweckmässig rund, quadratisch oder rechteckig ausgebildet. Die Innenwandung des Chargierschachtes entspricht bevorzugt exakt der Austrittsöffnung.
  • Der die Eintrittsöffnung des Chargierschachtes überdachende Teil des Deckblechs ist aus fertigungstechnischen und wirtschaftlichen Gründen vorzugsweise flach oder leicht konkav ausgestaltet, obwohl er jede zweckmässige geometrische Form, wie z.B. ein Kegel-, Pyramiden- oder ein Satteldach, annehmen kann.
  • Der Innendurchmesser der Blasdüsen kann beispielsweise 4-10 mm betragen, mit einer Austrittsöffnung, die denselben Durchmesser hat oder auf bis zu 1 mm verengt ist. Bei für die punktförmige Tonerdezugabe bevorzugt angewendeten runden oder quadratischen Siloaustrittsöffnungen beträgt die Zahl der Blasdüsen zweckmässig 3 bis 6. Bei länglich ausgebildeten Austrittsöffnungen für die Mitteloder Querbedienung sind z.B. je 3 Düsen auf den Längsseiten angeordnet, während die Stirnseiten ohne Düsen sind.
  • Die Chargiermenge kann mit grosses Genauigkeit konstant gehalten werden, wenn zwei einstufige Chargiervorrichtungen übereinander in Reihe geschaltet werden und so ein Dosiervolumen bilden. In der Arbeitsphase fliesst, bei eingeschalteten ersten Blasdüsen, das Schüttgut vorerst aus dem Silo in einen unmittelbar unterhalb des oberen ersten Siphons angeordneten Dosierraum. In bezug auf die untere, zweite Chargiervorrichtung ist dieser Dosierraum der Silo für das Schüttgut. Werden die ersten Blasdüsen aus- und die zweiten Blasdüsen eingeschaltet, so kann das im Dosierraum befindliche Schüttgut durch die Austrittsöffnung ausfliessen.
  • Von wesentlicher Bedeutung kann die Entlüftung beim Füllen bzw. die Belüftung beim Leeren des Dosierraumes sein.
  • Mit zwei in Reihe geschalteten Chargierevorrichtungen mit Dosiervolumen können die Schwankungen der chargierten Schüttgutmenge auf etwa 1% herabgesetzt werden, wobei eine homogene Qualität des Schüttgutes vorausgesetzt wird.
  • Eine weitere Verbesserung der erfindungsgemässen Vorrichtung, insbesondere in bezug auf die konstruktive Vereinfachung, bringt die Ausbildung eines oben ständig offenen Dosierraumes, der unten in einen Siphon übergeht. Bevorzugt wenig unterhalb der Eintrittsöffnung mündet mindestens eine Blasdüse in den Dosierraum.
  • In der Ruhephase ist der Dosierraum vollständig mit Schüttgut gefüllt. In der Arbeitsphase wird durch die Blasdüsen - während einer bestimmten Zeit und mit bestimmtem Druck - Luft eingeblasen. Dabei fliesst das Schüttgut durch den Siphon in den Chargierschacht. Obwohl während der ganzen Arbeitsphase Schüttgut vom Silo in den Chargierraum fliesst, liegt die Chargiergenauigkeit überraschend unter 1%. Deshalb erübrigt es sich normalerweise in der Praxis, die Zuflussöffnung zum Chargierraum mit einem während der Arbeitsphase betätigbaren Verschlussystem zu versehen.
  • Bei allen Ausführungsformen der auswechselbaren Chargiereinheit muss darauf geachtet werden, dass der Schüttwinkel des am schlechtesten fluidisierbaren Materials kleiner ist als die Steigung der Wände des Dosierraumes bzw. des konischen Unterteils des Silos. Andernfalls können die gestellten Anforderungen in bezug auf die Chargiergenauigkeit nicht erfüllt werden. Deshalb liegt die Steigung der entsprechenden Wände bei mindestens 45°.
  • Die in den Chargierschacht fliessende Tonerde wird dem Krustendurchbruch in freiem Fall zugeführt. Dieser Zufluss kann präzisiert erfolgen, wenn unterhalb des Chargierschachtes ein Abflussrohr angeordnet wird. Damit wird jedoch eine erhöhte mechanische Beschädigungsanfälligkeit in Kauf genommen. Sämtliche erfindungsgemässe Vorrichtungen zeichnen sich durch folgende Vorteile aus:
  • - Keine mechanisch oder sonstwie bewegten Elemente, daher verschleissunempfindlich in staubbelasteter Umgebung.
    • - Vor Hitze und mechanischer Beschädigung weitgehend geschützt, weil im Silo eingebaut.
    • - Kompakte, robuste und wartungsfreie Einheit, im Reparaturfall durch den entleerten Silo nach oben leicht ausbaubar.
    • - Einfacher, kostengünstig herzustellender Aufbau.
    • - Automatisierungsfreundlich.
    • - Unabhängig von den Fliesseigenschaften des eingesetzten Schüttgutes.
    • - Keine Undichtigkeitsprobleme in Ruhestellung.
  • Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bestehende Mittelbedienungszellen ohne hohe Kosten auf Punktbedienung, mit vorzugsweise zwei Einheiten, umgerüstet werden können. Es ist nicht erforderlich, unter erheblichem Investitionsaufwand den gesamten anodischen Teil der Zelle zu ersetzen. Vielmehr müssen lediglich folgende Massnahmen getroffen werden:
    • - Entfernung der Tonerdedosierklappen,
    • - Verschliessen der Siloöffnungen bis auf die Austrittsöffnungen,
    • - Einbau der Chargiereinheiten und Verlegen der Druckluftleitungen,
    • - Umbau der Brechbalken zu punktförmig arbeitenden Meisselbrechern,
    • - Anpassung der Pneumatiksteuerung,
    • - Anschluss an Prozessrechner.
  • Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.
  • Es zeigen schematisch:
    • - Fig. 1 einen Vertikalschnitt- durch zwei übereinander in Reihe geschaltete Chargiereinheiten;
    • - Fig. 2 eine aufgeschnittene Ansicht einer zweistufigen Chargiereinheit, oben offen, unten mit einem Siphon;
    • - Fig. 3 eine Draufsicht der Chargiereinheit von Fig. 2.
    • Fig. 1 zeigt eine zweistufige auswechselbare Chargiereinheit, die auf den Chargierschacht 26 "aufgesteckt" ist. Dieser Schacht 26 ist also nicht Bestandteil der Chargiereinheit, sondern ist entlang der Austrittsöffnung 20 mit dem untersten Teil 18 des Silos verschweisst oder einstückig mit diesem ausgebildet.
  • Der im wesentlichen prismatisch mit rechteckigem Querschnitt ausgebildete Dosierraum 44 hat folgende Seitenflächen:
    • - Ein horizontales, auf der linken Seite zur oberen Siphonwand 30' abgewinkeltes Deckblech 14',
    • - eine im Abstand a' von der Siphonscheidewand 30' vertikal angeordnete Seitenwand 46, welche im unteren Teil in die U-förmige Aussenwand 48 des unteren Siphons 12" übergeht, und
    • - eine steiler als der grösste Schüttwinkel der dosierten Materialien angeordnete Seitenwand 52.
  • Ummittelbar ausserhalb der oberen Siphonscheidewand 30' sind drei obere erste Blasdüsen 16' angeordnet, die von einem gemeinsamen Gasleitungsrohr 54 gespeist werden. Die Blasdüsenöffnungen 40' sind im Bereich des Randes 32' der Siphonscheidewand 30'.
  • Der unterste Horizontalbereich des prismenförmigen Dosierraumes 44 geht in einen Teil des unteren zweiten Siphons 12" mit U-förmiger Aussenwand 48 über. Der Siphon 12" ist innen durch die untere Siphonscheidewand 30", geüildet durch die vertikale untere Verlängerung der schrägen Seitenwand 52, begrenzt. Die unteren drei zweiten Blasdüsen 16" ragen, von einem noch im Dosierraum 44 angeordneten gemeinsamen Gasteilungsrohr 56 gespeist, in den unteren Siphon 12" hinein. Die unteren Düsenaustrittsöffnungen 40" können, je nach Fliesseigenschaften des dosierten Materials, eher höher als tiefer liegen.
  • Beim Füllen des Dosierraumes 44 entweicht die Abluft durch eine Oeffnung 58 in einen Staubabscheider 60 und von dort über einen Gaskanal 62 in den Raum unter der Zellenkapselung. Von dort wird die Abluft, gemeinsam mit den Ofengasen, abgesaugt und gereinigt. Beim Entleeren des Dosierraumes 44 dagegen erfolgt die Belüftung in entgegengesetzter Richtung.
  • In der Ruhephase ist der Dosierraum vollständig mit Schüttgut gefüllt. Gegenüber dem Staubabscheider 60 ist die Oeffnung 58 die Schüttgrenze, im unteren Siphon 12" der Schüttkegel 64.
  • In der Arbeitsphase werden vorerst die unteren Blasdüsen 16" eingeschaltet, bis der Dosierraum 44 und der untere zweite Siphon 12"vollständig entleert sind. Im oberen ersten Siphon 12' bildet sich ein Schüttkegel 66.
  • Unmittelbar nach dem Ausschalten der unteren zweiten Blasdüsen 16" werden die oberen ersten Blasdüsen 16' eingeschaltet, bis der Dosierraum 44 wieder vollständig gefüllt ist.
  • In der Ausführungsform nach den Fig. 2 und 3 ist eine konstruktiv wesentlich vereinfachte Ausführungsform einer Chargiereinheit dargestellt.
  • _ Der Dosierraum 44 hat die Form eines hochgestellten, im Querschnitt rhombusförmigen Prismas mit kurzen, horizontal angeordneten Seitenkanten. Selbstverständlich können als Varianten dieser Ausführungsform Dosierräume eine Form von vertikal angeordneten Doppelpyramiden oder Doppelkegeln, sowie Quadern oder Zylindern mit beidseitigem pyramidenbzw. kegelförmigem Abschluss, etc. aufweisen. Als wesentliche Anforderung sind dabei jedoch die obenstehenden Ausführungen bezüglich des Schüttwinkels zu beachten. Aus diesem Grunde fallen z.B. kugelförmige Dosierräume ausser Betracht.
  • Der Dosierraum 44 wird über einen vertikal in den mit dem Schüttgut gefüllten Silo hineinragenden Rohrstutzen 68 gespeist. Dieser ist mittels einer Muffe 70 an den Chargierraum geschweisst. Die Eintrittsöffnung 72 ist so dimensioniert, dass der Dosierraum 44 in ca. 30-90 sec gefüllt ist. Die Eintrittsöffnung kann mit einem an sich bekannten Verschlussystem versehen sein.
  • Der gesamte unterste Bereich des Dosierraumes 44 ist als Siphon 12 ausgebildet. Der untere Rand 32 der Siphonscheidewand 30 liegt so tief, dass der Schüttkegel 64 den oberen Rand 34 der U-förmigen Siphonaussenwand 48 nicht erreicht. Der Chargierschacht ist durch das Umlenkblech 74 angedeutet. Der konische unterste Teil des Silos mit der Austrittsöffnung ist einfachheitshalber weggelassen. Sie sind wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ausgebildet.
  • Auf einer Stirnseite des Dosierraumes 44, wenig unterhalb der Eintrittsöffnung 72, ist eine Blasdüse 16 mit horizontaler Einwirkung angeordnet.
  • In der Ruhephase ist der Dosierraum 44 vollständig mit Schüttgut gefüllt, die untere Begrenzung ist der Schüttkegel 64.
  • In der Arbeitsphase wird Luft durch die Düse 16 geblasen. Das fluidisierte Schüttgut fliesst innerhalb von wenigen Sekunden durch den Siphon 12. Während der gesamten Entleerzeit fliesst Schüttgut nach. Nach dem Abschalten der Blasduse 16 wird der Dosierraum 44 wieder vollständig gefüllt.
  • Die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Chargiereinheit zeichnet sich nicht nur durch einfache Konstruktion aus, was Robustheit und Wirtschaftlichkeit zur Folge hat, sondern auch durch eine überraschende Dosiergenauigkeit. Verschiedene Messreihen haben bei einer Dosiermenge von 2500 Gramm Aluminiumoxid Abweichungen von weniger als 10 Gramm ergeben. Die Genauigkeit der Chargiereinheit liegt also bei der Dosierung von Aluminiumoxid weit unter 1%.
  • Die vorliegende Erfindung ist vorwiegend anhand der Zufuhr von Aluminiumoxid zu einer Schmelzflusselektrolysezelle zur Herstellung von Aluminium dargestellt worden. Sie beschränkt sich jedoch nicht auf diese speziellen Ausführungsformen, sondern ist allgemein zur Dosierung von fluidisierbaren Schüttgütern mit homogener Qualität verwendbar, wie z.B. Kryolith und Zement, aber auch Reis, Getreide und Zucker.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum portionenweisen Zuführen eines fluidisierbaren Schüttgutes aus einem unten konisch auslaufenden, mit einer verschliessbaren Austrittsöffnung (20) versehenen Silo (18) zu einem Reaktionsgefäss, insbesondere von Tonerde aus einem Tagessilo zu einem Krustendurchbruch einer Schmelzflusselektrolysezelle zur Herstellung von Aluminium, mit einer unmittelbar oberhalb der Austrittsoffnung (20) des Silos diese in einer Ruhephase verschliessenden, answechselbar angeordneten und zumindest einen Siphon (12) mit Sipohnscheidewand (30) enthaltenden Chargiereinheit (10), die einen Chargierschacht (26) hat
dadurch gekennzeichnet, dass die Chargiereinheit (10) zweistufig arbeitet und mit einem belüftbaren Dosiervolumen (44) versehen ist, wobei oberhalb vom freien unteren Rand (32) des Scheidewand die Düsenaustrittsöffnung (40) wenigstens einer Blasdüse (16) je Siphon mündet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Chargiereinheit (10) 3 bis 6 Blasdüsen (16) vorgesehen sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Chargiereinheit (10) aus einem oberen ersten Siphon (12') mit oberen ersten Blasdüsen (16'), dem belüftbaren Dosiervolumen (44) und einem unteren zweiten Siphon (12") mit unteren zweiten Blasdüsen (16") besteht, wobei obere und untere Blasdüsen nacheinander betätigbar sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Chargiereinheit (10) aus dem Dosierraum (44), einem offenen, vertikal in das Schüttgut im Silo hineinragenden Rohrstutzen (68) im obersten Bereich, dem sich über die ganze horizontale Länge erstreckenden Siphon (12) im untersten Bereich und mindestens einer wenig unterhalb der Eintrittsöffnung (72) des Rohrstutzens (68) angeordneten Blasdüse (16) besteht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosierraum (44) in Form eines hochgestellten, im Vertikalschnitt rhombusförmigen Prismas mit kurzen horizontal angeordneten Seitenkanten; einer Doppelpyramide oder eines Doppelkegels sowie eines Quaders oder Zylinders mit beidseitigem pyramiden- bzw. kegelförmigen Abschluss ausgebildet ist.
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