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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Aufbereitung eines zur Herstellung von Elektroden, insbesondere von Elektroden zur Aluminium herstellung eingesetzten Mischgutes aus Trockenstoff bestehend aus Koks, Elektrodenresten und grünem Ausschuss, und Elektrodenbindemittel, durch Mischen, Entgasung und Temperaturänderung, dadurch gekennzeichnet, dass der Trockenstoff (10) und/oder das Mischgut aus dem Trockenstoff(l0) und Elektrodenbindemittel (19), in einem zumindest teilweise staub- und gasdichten System gleichzeitig in einem Mischraum bis zum Treiben der einzelnen Teilchen ohne Zusammenhang untereinander intensiv aufgewirbelt, entgast und homogenisiert sowie aufgeheizt und/oder abgekühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Trockenstoff (10) und/oder dem Mischgut vorzugsweise während der Aufwirbelung, Homogenisierung und Entgasung Zusätze in gegebenenfalls kleinsten Mengen zugesetzt und homogen verteilt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die intensive Aufwirbelung, Homogenisierung, Entgasung und thermische Beeinflussung in wenigstens einem kontinuierlich oder diskontinuierlich arbeitenden Mischer (15,21, 34, 37) erfolgt
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Trockenstoff (10) und/oder das Mischgut in dem Mischer (15, 21, 34, 37) mittels einer umlaufenden Mischschüssel und mindestens eines in dieser Mischschüssel um eine zur Schüssel-Drehachse exzentrischen Drehachse angetriebenes, mit im Verhältnis zur Drehzahl der Mischschüssel höheren Drehzahl laufendes Werkzeugsystem intensiv aufgewirbelt, homogenisiert und entgast wird, wobei gleichzeitig die Aufheizung und/oder Abkühlung erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass während der Aufwirbelung, Homogenisierung und Entgasung über eine Kühlmittelleitung (25) ein Kühlmittel in den Mischer (15, 21, 34) gegeben wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmittel ein flüssiges Kühlmittel verwendet wird, das bei der Vermischung vollständig verdampft.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel in einem Rückflusskühler kondensiert, gesammelt und gereinigt und gegebenenfalls dem Mischgut wieder zugeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass während der Aufwirbelung, Homogenisierung und Entgasung der Mischer (34, 37) erwärmt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass während der intensiven Aufwirbelung, Homogenisierung und Entgasung gegebenenfalls in einem Mischer (34) in einem ersten Arbeitsgang der Trockenstoff (10) erwärmt und in einem zweiten Arbeitsgang das Mischgut gekühlt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der thermischen Beeinflussung über ein Temperatur- und ein Füllstandsmessgerät und ein Kühlmitteldosiergerät erfolgt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass der Trockenstoff (10) in einem kontinuierlich ablaufenden Arbeitsgang innerhalb eines staub- und gasdichten Systems aus Fraktionssilos (11) über eine Vor wärmeinrichtung (13) in einen Durchlaufmischer (15), in welchem dem Trockenstoff (10) das Elektrodenbindemittel (19) zugesetzt wird, und von dort in einen Kühlmischer (21), in dem mittels des Kühlmittels das Mischgut gekühlt wird, wobei in beiden Mischern (15, 21) der Trockenstoff (10) bzw.
das Mischgut intensiv aufgewirbelt, homogenisiert und entgast wird sowie über eine Fördereinrichtung (27) in eine Formanlage (28) geleitet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass der Trockenstoff (10) in einem kontinuierlich ablaufenden Arbeitsgang innerhalb eines staub- und gasdichten Systems aus Fraktionssilos (11) über eine Vorwärmeinrichtung (13) in eine oder mehrere Kneteinrichtungen (30), in welchen dem Trockenstoff (10) das Elektrodenbindemittel (19) zugesetzt wird, und von dort in einen Kühlmischer (21), in dem das Mischgut gekühlt wird, wobei in dem Mischer (21) der Trockenstoff (10) bzw. das Mischgut intensiv aufgewirbelt, homogenisiert und entgast wird sowie über eine Fördereinrichtung (27) in eine Formanlage (28) geleitet wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass der Trockenstoff (10) innerhalb eines staub- und gasdichten Systems aus Fraktionssilos (11) über eine Batch-Wiegevorrichtung (33) in einen diskontinuierlich arbeitenden Mischer (34) gelangt, in dem er intensiv aufgewirbelt, homogenisiert, entgast und in einem ersten Arbeitsgang erwärmt und mit dem Elektrodenbindemittel (19) versehen, in einem zweiten Arbeitsgang dem Mischgut Kühlmittel zugegeben werden, wobei anschliessend das Mischgut einer Formanlage (28) zugeführt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass der Trockenstoff innerhalb eines staubund gasdichten Systems aus Fraktionssilos in eine Mischerbatterie (37) gelangt, dort erwärmt, mit dem Elektrodenbindemittel versehen, gemischt und das Mischgut von dort über eine Dosiervorrichtung (39) einem kontinuierlich arbeitenden Kühlmischer (21) zugeführt wird, in dem er intensiv aufgewirbelt, homogenisiert, entgast und mit Zusätzen und Kühlmittel versehen wird und aus dem das Mischgut in eine Formanlage (28) geleitet wird.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung eines zur Herstellung von Elektroden, insbesondere von Elektroden zur Aluminiumherstellung eingesetzten Mischgutes aus Trockenstoff, bestehend aus Koks, Elektrodenresten und grünem Ausschuss, und Elektrodenbindemittel, durch Mischen, Entgasung und Temperaturänderung.
Bekannt sind im wesentlichen zwei unterschiedliche Verfahren zur Aufbereitung von zur Herstellung von Elektroden verwendetem Mischgut:
1. Vorgebrochene Elektrodenreste werden ausgesiebt und als Grobkorn in Silobatterien gelagert. Petrolkoks wird zusammen mit dem Unterkorn der Reste zu Mittelkorn aufbereitet. Das dabei anfallende Überkorn wird aufgemahlen und rezirkuliert, das Unterkorn und das Überlaufmaterial der Fraktion Mittel in einer Kugelmühle zu Staub verarbeitet.
Aus den Silobatterien werden grobkörnige Reste, Koks-Mittelkorn und Stäube einer Batch-Waage zugeführt und zusammen mit grünen Resten dosiert. In Doppelarmmuldenknetern werden Trockenstoff und grüne Reste erhitzt und mit Fest- oder Flüssigpech vermischt. Diese Masse wird zur Formeinrichtung transportiert.
2. Ein weiteres Verfahren besteht darin, dass Petrolkoks und vorgebrochene Reste aus Tagessilos entnommen, gemischt, getrocknet, gebrochen und mit Siebmaschinen in die Fraktionen Grob, Mittel und Fein aufgeteilt werden.
Grob- und Feinmühlen zerkleinern das Überlaufmaterial aus den Fraktionssilos Grob und Mittel. Unterkorn und eventuell auch Überlaufmaterial der Fraktionssilos Mittel und Fein werden in einer Kugelmühle zu Staub verarbeitet. Über kontinuierliche Waagen werden nach den Fraktionssilos die
Trockenstoffreaktionen über eine Vorwärmeinrichtung kontinuierlichen Kneteinrichtungen zugeführt und dort mit grünen Resten und Fest- oder Flüssigpech versetzt und anschliessend zu den Formeinrichtungen transportiert.
Bezogen auf die verwendeten Mischaggregate können die bestehenden Systeme eingeteilt werden in - diskontinuierlich arbeitende (z.B. Batch-Mischanlagen vom Typ Doppelarmmuldenkneter) oder - kontinuierlich arbeitende (z.B. Extruder oder Ko-Kneter).
Die bekannten Verfahren bergen erhebliche Nachteile in sich, vor allem bezüglich - des Mischvorganges, - der Mischgutkühlung, - der Arbeitsplatzhygiene und des Umweltschutzes.
Die Nachteile bezüglich des Mischvorganges sind von der Mischvorrichtung abhängig.
So erweist sich z.B. beim Doppelarmmuldenkneter die Beseitigung von Verschleisserscheinungen, bedingt durch die konstruktiven Gegebenheiten, als umständlich und führt zu beträchtlichen Unterhaltskosten. Die bei modernen Doppelarmmuldenknetern übliche Bodenentleerung neigt zu Verklebungen und somit zu geringerer Auslastung der Anlage und arbeitsplatzhygienischen Problemen. Ebenfalls ist die Beseitigung der beim Mischen im Doppelarmmuldenkneter nacheinander auftretenden Kohlenstaub-, Wasser- und Pechdampfemissionen sehr schwierig.
Extruder bzw. Ko-Kneter erfordern hohe Investitionskosten. Bedingt durch die hohe spezifische Knetleistung treten an Welle und Gehäuse starke Verschleisserscheinungen auf, deren Beseitigung zu hohen Unterhaltskosten führt. Zudem ist eine Veränderung des Durchsatzes nur in ganz geringem Rahmen möglich.
Erweist sich bei Produktionserhöhung der Einsatz eines weiteren Kneters als nötig, ist, bedingt durch seine kontinuierliche Arbeitsweise, der Einbau der gesamten vorgeschalteten Aggregate wie Fraktionssilos, Wiegeeinrichtung und Vorwärmeinrichtung ebenfalls notwendig.
Zudem sind die Einflüsse der unterschiedlichen Schüttdichten und Kornfestigkeiten der verschiedenen Kokse auf die Dichte und die Festigkeitseigenschaften der Anoden bei konstanten Mischparametern sehr ausgeprägt.
Die Mischgutkühlung bietet bei allen Elektrodenherstellungsverfahren grosse Probleme. Dabei bestimmt die Benetzungseigenschaft der Rohstoffe die Mischtemperatur. Sie liegt zwischen 150 und 170"C.
Die Formtemperatur dagegen wird nach oben durch Elektrodendeformationen und Risse, nach unten durch ungenügende Elektrodendichte, -festigkeit und -widerstand begrenzt und liegt bei einer gepressten Elektrode bei 90 bis 1200C, bei gerüttelten Elektroden bei 130 bis 1500C.
Um Misch- und Formtemperatur in engen Bereichen konstant zu halten, muss die grüne Masse definiert gekühlt werden. Diese Kühlung bringt aber bei Anwendung der bisherigen Verfahren folgende Nachteile mit sich: - Pechdampfemissionen führen zu Arbeitsplatz- und Umweltbelastungen, - Fliesseigenschaften und thermische Leitfähigkeit der Elektrodenmasse führen zur Klumpenbildung und somit zu Inhomogenitäten in der geformten Elektrode und zu mechanischen Festigkeitsproblemen und Rissbildung.
- Aus mess- und regeltechnischen Gründen ist die Temperaturbeherrschung schwierig; - Steuermechanismen und Betriebsparameter sind nicht klar definiert.
Die Nachteile bezüglich der Arbeitsplatzhygiene und des Umweltschutzes stehen in engem Zusammenhang mit den bisher benützten Methoden der Massekühlung. So werden z.B. beim Verfahren mit der am meisten angewandten direkten Kühlung mit Luft bei einer Kühlung von 15 t Mischgut pro Stunde von 150 auf 10"C ca. 30000 m3 Luft um 20"C erwärmt und pro Stunde ca. 4 kg kondensierte Teerdämpfe freigesetzt. Die mit Teerdämpfen angereicherte Kühlluft muss gereinigt werden, was nur mit hohem Aufwand möglich ist. Gerade bei den hohen Anforderungen, die heute an den Umweltschutz gestellt werden, wirkt sich dieser Nachteil sehr zu Ungunsten der bestehenden Anlagen aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Aufbereitung eines zur Herstellung von Elektroden, insbesondere von Elektroden zur Aluminiumherstellung eingesetzten Mischgutes aus Trockenstoff, bestehend aus Koks, Elektrodenresten und grünem Ausschuss, und Elektrodenbindemittel, durch Mischen, Entgasung und Temperaturänderung zu entwickeln, das diese Nachteile beseitigt und zudem die wirtschaftliche Herstellung von Elektroden günstig beeinflusst.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Trockenstoff und/oder das Mischgut aus dem Trockenstoff und Elektrodenbindemittel, in einem zumindest teilweise staub- und gasdichten System gleichzeitig in einem Mischraum bis zum Treiben der einzelnen Teilchen ohne Zusammenhang untereinander intensiv aufgewirbelt, entgast und homogenisiert sowie aufgeheizt und/oder abgekühlt wird.
Während dieses Vorganges ist es möglich, Zusätze gegebenenfalls in kleinsten Mengen dem Trockenstoff und/oder dem Mischgut beizufügen und homogen in dem Mischgut zu verteilen. Dies kann sowohl den Zusatz von Elektrodenbindemitteln und Kühlmitteln als auch den Zusatz von Stoffen umfassen, die der Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und/oder einem besseren Abbrandverhalten der Elektrode, d.h. der Verbesserung des nichtelektrolytischen Elektrodenverbrauchs, dienen.
Durch die intensive Aufwirbelung wird eine optimale Benetzung mit Zusätzen, welche in den Mischraum gegeben werden, ermöglicht.
Zur Erzeugung einer solchen intensiven Aufwirbelung wird vorzugsweise ein Mischer mit einer umlaufenden Mischschüssel verwendet, in der mindestens ein um eine zur Schüsseldrehachse exzentrisch angetriebenes mit im Verhältnis zur Drehzahl der Mischschüssel höheren Drehzahl laufendes Werkzeugsystem angeordnet ist.
Eine solche Vorrichtung ist z.B. aus der CH-PS 466230 oder DE-PS 1 941 831 bekannt. Diese Vorrichtungen werden allgemein als Gegenstrom-Zwangsmischer oder Intensivmischer bezeichnet.
Es können aber auch andere Mischsysteme mit und ohne rotierende Behälter, aber mit ausreichender spezifischer Leistung eingesetzt werden. Ebenso eignen sich Vorrichtungen, mittels denen Trockenstoff oder das Mischgut in einen fluidbed-ähnlichen Zustand versetzt werden, d.h. dass der Feststoff so aufgewirbelt wird, dass er in vielen Eigenschaften einer homogenen Flüssigkeit ähnelt (Wirbelschicht oder Fliessbett).
In dem Mischer wird das Mischgut mittels zumindest eines Werkzeugsystems intensiv aufgewirbelt, kontinuierlich homogenisiert und entgast. Dadurch ergibt sich ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung, da die Dichte, die elektrische Leitfähigkeit und die mechanische Festigkeit der Elektrode durch diese kontinuierliche Homogenisierung und Entgasung signifikant erhöht werden. Mit der höheren Dichte erhöht sich auch die Kapazität der Brennöfen und die Einsatzzeit der Elektrode in der Elektrolyse.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, dass gleichzeitig mit der Aufwirbelung, Homogenisierung und Entgasung eine thermische Beeinflussung stattfindet.
Dabei kann es je nach dem Anlagenaufbau des Elektrodenherstellungswerkes notwendig sein, dass in dem Mischer z.B.
- nur eine kontinuierliche Kühlung, - oder nur eine kontinuierliche Aufheizung, - oder eine diskontinuierliche Aufheizung mit nachfolgender Kühlung in einem Mischer, - oder eine kontinuierliche Aufheizung in einem und eine Abkühlung in einem zweiten Mischer vorgenommen wird.
Als Kühlmittel kommen vor allem leicht-flüchtige Mittel, vorzugsweise Wasser, in Betracht, die bei der Vermischung vollständig verdampfen. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, durch vorhergehende Versuche die Stelle innerhalb des Mischbettes zu ermitteln, an welcher die Zuleitung des Kühlmittels am günstigsten ist und von welcher Zuleitungsstelle aus das Kühlmittel am besten und umfassendsten die herumwirbelnden Teile erreicht. Vorteilhafterweise wird an dem Mischer ein Rückflusskühler angebracht, an dem das Kühlmittel kondensiert, gesammelt und gereinigt und gegebenenfalls wieder dem Mischgut zugeführt werden kann.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass infolge des Einsatzes der Mischer zur Aufwirbelung, Homogenisierung und Entgasung, bzw. Aufheizung und/oder Abkühlung das gesamte Verfahren der Elektrodenherstellung in einem geschlossenen System vollzogen werden kann. Dies bedeutet einen sehr wesentlichen Schritt in bezug auf die Verbesserung der Arbeitsplatzhygiene und des Umweltschutzes.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht in der Steuerbarkeit der Aufheizung und/oder Abkühlung mittels Betriebsparametern.
Mit dem Kühlmittel soll zum einen eine Abkühlung des Mischgutes bewirkt werden, zum anderen soll es aber auch möglichst restlos entfernt sein, wenn das Mischgut in die Formanlage gelangt, da sonst die Gefahr von Rissen und anderen Defekten an der Elektrode sehr hoch ist. Die Steuerung der Kühlmittelmenge erfolgt über die Elektrodentemperatur an der Formanlage, wobei vorgegebene Temperaturgrenzwerte nicht überschritten werden dürfen. Da die erreichbare Elektrodendichte unter anderem von der Formtemperatur abhängt, die Elektroden aber im Hinblick auf die Anforderungen beim Einsatz in der Elektrolysezelle die gleiche Höhe aufweisen müssen, wird mittels eines weiteren Regelkreises die Höhe jeder Elektrode gemessen und durch eine Elektrodengewichtsveränderung automatisch konstant gehalten.
Überschreitet das Elektrodengewicht eine bestimmte untere oder obere Grenze, werden Masseherstellungsprozessparameter (Rezept, Durchsatz, Mischerleistung) entsprechend verändert.
Als Betriebsparameter sind vor allem notwendig: - optimale Durchsatzleistung unter Berücksichtigung der Rohstoffeigenschaften, - die optimale Eingangs- und Ausgangstemperatur mit den dazugehörigen Messsystemen, - optimaler Wasserzugabeort und Zugabebedingungen, - optimale Durchsatzbedingungen und dazugehöriges Rückkopplungssystem zwischen Regelung des Austragssystems und Füllstandes, - Beurteilung der Mischgüte der grünen Masse im Hinblick auf optimale Eigenschaften der gebrannten Elektrode, - Kühlwirkung des Kühlmittels pro zugesetzter Einheit, - Definition der Ansprüche an die Elektrodenmasse bei unterschiedlichen Formverfahren und andere.
Für das erfindungsgemässe Verfahren ergibt sich ein breites Anwendungsspektrum.
Bei bestehenden Elektrodenherstellungsanlagen wird das Verfahren vordringlich zur kontinuierlichen Kühlung des Mischguts eingesetzt. Besteht z.B. die Anlage aus einer nacheinandergeschalteten Reihe von Fraktionssilos, Dosiereinrichtungen, Vorwärmeinrichtungen, einem Ober- und Unterkneter und Kühlstrecken, so können der Unterkneter und die Kühlstrecke durch einen Mischer ersetzt werden. Der Trokkenstoff gelangt aus den Fraktionssilos über Dosiervorrichtungen in die Vorwärmeinrichtung und von dort, auf ca.
120"C erwärmt, in einen Oberkneter, in dem er mit dem Elektrodenbindemittel versetzt wird. Anstatt eines zweiten Ko Kneters des sogenannten Unterkneters, und einer nachfolgenden Kühlstrecke, ist dem Oberkneter erfindungsgemäss ein Kühlmischer nachgeschaltet, wobei die Erfindung aber auch die Möglichkeit bietet, dass der Unterkneter erhalten bleibt, und nur die Kühlstrecke durch den Kühlmischer ersetzt wird.
Der Trockenstoff gelangt mit dem Elektrodenbindemittel versetzt, als Mischgut aus dem Oberkneter in den Mischer und wird dort intensiv aufgewirbelt. Dabei werden die beim Kneten entstandenen Klumpen wieder zerteilt und eventuell vorhandene Unregelmässigkeiten in der Benetzung durch das Elektrodenbindemittel weitgehend beseitigt. Durch die Aufwirbelung werden auch die vor allem durch die Erwärmung entstandenen Gase freigesetzt. Gleichzeitig werden gegebenenfalls dem Mischgut weitere verbessernde Zusätze beigefügt. Über eine Zufuhrleitung gelangt Kühlmittel in das aufgewirbelte Mischgut. Das Kühlmittel wird so dosiert, dass es bei der Vermischung wieder vollständig verdampft.
Das gekühlte Mischgut wird über Fördereinrichtungen zu einer Formanlage geleitet. Der ganze Vorgang läuft kontinuierlich ab und geschieht in einem staub- und gasdichten System.
Eine weitere Möglichkeit des Einsatzes des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass auch der Oberkneter durch einen Durchlaufmischer ersetzt wird. Der Trockenstoff gelangt aus Fraktionssilos über kontinuierliche Dosieranlagen in eine Vorwärmeinrichtung und von dort in den Durchlaufmischer. In diesen Mischern wird aus einem Vorrattank flüssiges Elektrodenbindemittel dosiert. Dieser Durchlaufmischer hat gegenüber einem Kneter den Vorteil, dass bereits hier das Elektrodenbindemittel so homogen verteilt wird, dass es den Trockenstoff gleichmässig benetzt. Das Mischgut aus Trockenstoff und Elektrodenbindemittel wird nunmehr in den Kühlmischer geleitet, wo die Zugabe von Zusatzstoffen und Kühlmittel erfolgt. Aus dem Kühlmischer gelangt das Mischgut wiederum über eine Fördereinrichtung zu einer Formanlage.
Auch dieses Verfahren läuft kontinuierlich ab und geschieht in einem staub- und gasdichten System.
Der Einsatz des Mischers in einem diskontinuierlichen Verfahren bedingt einen anderen Anlagenaufbau. Aus Fraktionssilos wird der Trockenstoff über Austragsvorrichtungen einer Batch-Waage und im Anschluss daran einem diskontinuierlich arbeitenden Mischer zugeführt. In einem ersten Arbeitsgang wird dieser Mischer erwärmt und dem Trockenstoff das über eine Batch-Waage dosierte Elektrodenbindemittel zugesetzt.
Während dieses Erwärmungsvorganges wird das Mischgut bereits intensiv aufgewirbelt, entgast und homogenisiert.
Nach der Zugabe des Elektrodenbindemittels werden gegebenenfalls Zusätze in den Mischer eingeleitet. Nunmehr muss der Mischer auf Kühlung umgestellt werden, was durch die Einleitung von Kühlmittel über eine Zufuhrleitung geschieht.
Nach der notwendigen Kühlung wird das Mischgut über eine Fördereinrichtung der Formanlage zugeleitet.
Bei diesem Verfahrensaufbau hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass mit mehreren Mischern im System gearbeitet wird, in dem jeweils der eine aufgeheizt wird, während der andere kühlt.
Eine Abwandlung des kontinuierlich mit mehreren Mischern arbeitenden Verfahrens besteht darin, dass aus Fraktionssilos der Trockenstoff in eine Mischerbatterie gegeben wird. In dieser aus mehreren Mischern bestehenden Mischerbatterie wird der Trockenstoff mit Elektrodenbindemittel versehen. Über eine Förderleitung gelangt das Mischgut dann zu einer kontinuierlichen Dosiervorrichtung und von dort in einen kontinuierlich arbeitenden Kühlmischer. Zusatzstoffe und Kühlmittel werden zugesetzt und das gekühlte Mischgut der Formanlage zugeleitet.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
Fig. 1: eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung von Elektroden
Fig. 2: ein weiteres Ausführungsbeispiel nach Fig. 1
Fig. 3: ein weiteres Ausführungsbeispiel nach Fig. 1
Fig. 4:
ein weiteres Ausführungsbeispiel nach Fig. 1
Gemäss Fig. 1 wird Trockenstoff 10, vorzugsweise bestehend aus einer Mischung von Koks, Elektrodenresten und grünem Ausschuss, in Silos 11, eingeteilt nach Fraktionen, gelagert. Über kontinuierliche Dosieranlagen 12 gelangt der Trockenstoff 10, nachdem die einzelnen Fraktionen in einem bestimmten Verhältnis in einer Förderleitung 14 zusammengefasst worden sind, in eine Vorwärmeinrichtung 13 und von dort, auf die erforderliche Temperatur gebracht, in einen kontinuierlichen Durchlaufmischer 15. In diesem Durchlaufmischer 15 wird der vorgewärmte Trockenstoff 10 intensiv aufgewirbelt und über eine Zufuhrleitung 16 aus einem Vorratsbehälter 17 über eine kontinuierliche Dosiervorrichtung
18 flüssiges Elektrodenbindemittel 19 zugesetzt.
Das so erzeugte Mischgut gelangt in einen kontinuierlich arbeitenden Kühlmischer 21, wo es wiederum intensiv aufgewirbelt, homogenisiert und entgast wird. In diesem Mischer 21 erfolgt gegebenenfalls durch eine Zuleitung 23 die über eine weitere Dosiervorrichtung 22 gesteuerte Zugabe von Zusatzstoffen. Kühlmittel gelangt über ein Dosierventil 24 und eine Kühlmittelleitung 25 in den Mischer 21. Das auf eine vorbestimmte Temperatur herabgekühlte Mischgut aus Trockenstoff 10, Elektrodenbindemittel 19 und Zusatzstoffen wird über eine Fördereinrichtung 27 zur Formanlage 28 transportiert.
Die in Fig. 2 schematisch dargestellte Herstellung von Elektroden entspricht der in Fig. 1 gezeigten, mit der Ausnahme, dass der kontinuierliche Mischer 15 durch eine Kneteinrichtung 30 ersetzt ist, in der das feste oder flüssige Elektrodenbindemittel 19 aus dem Vorratsbehälter 17 über die Zufuhrleitung 16 dem Trockenstoff 10 beigegeben wird.
Bei Fig. 3 gelangt der Trockenstoff 10 aus den Fraktionssilos 11 über Austragsvorrichtungen 32 durch die Förderleitung 14 zu einer Batch-Wiegevorrichtung 33 und von dort in einen diskontinuierlichen Mischer 34, in dem der Trockenstoff 10 aufgewirbelt und vorgewärmt wird. Diesem vorgewärmten Trockenstoff 10 wird über eine weitere Batch Waage 35 aus dem Vorratssilo 17 und über die Zufuhrleitung 16 Elektrodenbindemittel 19 zugesetzt. Nach diesem Vorgang erfolgt gegebenenfalls durch die Zuleitung 23 die über die Dosiervorrichtung 22 gesteuerte Zugabe von Zusatzstoffen und die Zugabe von Kühlmittel über die Kühlmittel leitung 25. Danach gelangt das gekühlte Mischgut über die Fördereinrichtung 27 zur Formanlage 28.
Nach Fig. 4 wird der Trockenstoff über - nicht dargestellte - Fraktionssilos und eine Batch-Waage einer Mischerbatterie - dargestellt sind vier Mischer 37 - zugeführt, dort aufgeheizt und - nicht dargestellt - mit Elektrodenbindemittel versetzt.
Das so erzeugte Mischgut wird sodann in einer Förderleitung 38 zusammengefasst und über eine kontinuierlich arbeitende
Dosiervorrichtung 39 in den kontinuierlichen Kühlmischer
21 eingeleitet. Danach erfolgt die bei Fig. 1 beschriebene
Zugabe von Zusatzstoffen über eine Zuleitung 23 und die
Zugabe von Kühlmittel über eine Kühlmittelleitung 25 sowie die weitere Förderung zu der Formanlage 28.
Beispiel
Versuchsanordnung 1:
Eine Anodenherstellungsanlage besteht, wie auf S. 6 beschrieben, aus - nacheinander angeordnet - Fraktions silos, Dosiereinrichtungen für den Trockenstoff, Vorwärm einrichtung (Vorwärmschnecke), einem Ober- und einem
Unterkneter, einer Kühlstrecke (Kühlung mit Luft) und einer Formeinrichtung.
Als Betriebsparameter wurden folgende Bedingungen festgesetzt:
Durchsatz des Mischgutes durch die Anlage 14 t/h Temperatur am Ausgang Unterkneter 152 +3 C Temperatur der gepressten Anode 104 +6 C Kühlluftmenge 28 000 m3/h+2000 m3/h Anodengewicht grün 456 kg:::l:6 kg Anodenhöhe (geregelt) 512 mm+2 mm
Bei diesen Bedingungen ergaben sich folgende Eigenschaften der gebrannten Anode: - Dichte 1,539 kg/dm3 - spez. elektr. Widerstand 60,4 FQm - Bruchfestigkeit 85 daN/cm2
Versuchsanordnung 2:
Anstelle der Kühlstrecke mit Luftkühlung wird in einem Gegenstrom-Intensivmischer die heisse Masse mit Wasser vermischt.
Als Betriebsparameter wurden folgende Bedingungen festgesetzt: Durchsatz 14 t/h Temperatur am Ausgang Unterkneter 152 +3 C Temperatur der gepressten Anode 115 +2 C Kühlwassermenge 103 ich Anodengewicht grün 467 kg+2 kg Anodenhöhe (geregelt) 512 mm +2 mm
Bei diesen Bedingungen ergaben sich folgende Eigenschaften der gebrannten Anode: - Dichte 1,561 kg/dm3 - spez. el. Widerstand 57,6 FQm - Bruchfestigkeit 98 daN/cm2
Beim Einsatz des Intensivmischers mit Wasserkühler ergeben sich demnach folgende Vorteile: - Die Presstemperatur der Anode kann um 11 C erhöht werden, ohne dass dabei Pressrisse auftreten.
- Das Anodengewicht ist um 11 kg (2,4%) höher, wodurch die Kapazität der Brennöfen ohne Mehrkosten erhöht wird.
- Die höhere Anodendichte verbessert die Lebensdauer der Anode in der Elektrolyse.
- Die sonstigen physikalischen Eigenschaften haben sich verbessert.
- Keine mit Teerdämpfen verunreinigte Kühlluft wird frei.
Bei gleicher Versuchsanordnung wird die Kühlwassermenge variiert. Dabei ergab sich eine ungefähre lineare Abhängigkeit der Anodentemperatur von der zugegebenen Wassermenge.
Beim Einsatz eines Intensivmischers zur Kühlung der zur Anodenherstellung verwendeten Masse kann die Anodentemperatur durch Variation der Wassermenge beliebig zwischen 105 und 125"C eingestellt werden, ohne dass sich das Anodengewicht verändert oder Risse an der Anodenoberfläche auftreten.
Bei Luftkühlung dagegen treten bei Temperaturen über 108 C Risse auf, sinkende Temperaturen ergeben (bei konstanter Anodenhöhe) kleiner werdende Anodengewichte.
Versuchsanordnung 3:
Sowohl der Unterkneter als auch die Kühlstrecke werden durch einen Kühlmischer ersetzt.
Ergebnis:
Bei gleichen Betriebsparametern bleiben die in der Versuchsanordnung 2 festgestellten Vorteile vollumfänglich erhalten. Das bedeutet, dass durch den Ersatz des Unterkneters ausserdem erhebliche Investitionen und Betriebskosten eingespart werden können, ohne dass Qualitäts- oder Durchsatzeinbussen in Kauf genommen werden müssen.