DE1085677B - Vorrichtung zur Gasaufsammlung aus Aluminiumoefen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Öfen für die schmelzelektrolytische Herstellung von Aluminium, bei denen der Strom der Anode mit Hilfe von vertikalen Kontaktbolzen, die gleichzeitig zur Aufhängung der Anode dienen, zugeführt wird. Derartige öfen sind mit einem permanenten eisernen Mantel ausgerüstet, durch den man die Anode allmählich in dem Maße, wie sie während der Elektrolyse verbraucht wird, herabgleiten läßt. Die Ofengase werden im allgemeinen in einem Gassammeiring, der die Anode an der Badoberfläche umgibt, aufgesammelt. Dieser Gassammeiring ist am unteren Teil des Mantels befestigt, und seine Außenwand ruht auf der Kruste, die sich an der Badoberfläche bildet. Die Abdichtung zwischen dem Gassammelring und der Kruste erfolgt mit Hilfe von Aluminiumoxyd. Vom Gassammeiring wird das Gas im allgemeinen zu einem Brenner geleitet und sein Gehalt an CO mit Luft zu CO₂ verbrannt. In öfen mit Söderberg-Anoden enthält das Ofengas stets einen Teil Teerdämpfe, die auch im Brenner verbrennen. Im allgemeinen erfolgt das Verbrennen mit einem bedeutenden Überschuß an Luft, wodurch das Gasvolumen auf ungefähr das 5- bis 6fache des im Ofen entwickelten Volumens gesteigert wird. Nach dem Verbrennen wird das Gas in eine Reinigungsanlage geleitet, in der es mit Wasser oder einer alkalischen Lösung gewaschen wird. Durch das Waschen werden Staub und Fluordämpfe aus dem Gas entfernt, so daß es an die Luft abgelassen werden kann, ohne in der Umgebung Schäden anzurichten. Das wiedergewonnene Fluor kann zu Kryolith aufgearbeitet werden.

Eine solche Vorrichtung zur Gasaufsammlung hat sich sehr gut bewährt, hat aber trotzdem gewisse Nachteile, die sich besonders in großen Anlagen zeigen. Ein Nachteil besteht darin, daß der Gassammelring mehr oder weniger offen stehenbleibt, wenn die Kruste von Zeit zu Zeit gebrochen werden muß, um dem Bad weiteres Aluminiumoxyd zuzuführen. Dieses Brechen der Kruste erfolgt, wenn der sogenannte Anodeneffekt eintritt, d. h. wenn der Aluminiumoxydgehalt des Schmelzbades unter eine gewisse Grenze gesunken ist, so daß die Badspannung steigt. Die Fluorverdampfung vom Bade ist gerade beim Anodeneffekt oder im Bereich desselben am größten, und wenn die Kruste gebrochen wird, entweichen die Fluordämpfe in die Ofenhalle und gehen verloren. Die Gasaufsammlung ist also in diesem Zeitraum weniger wirksam.

Es hat sich weiterhin gezeigt, daß die Aluminiumoxydschicht um den unteren Teil des Gassammeiringes nie ganz gasdicht ist. Infolgedessen hat man in großen Anlagen, die die beschriebene Vorrichtung zur Gasaufsammlung verwenden, oft große Verantwortung für Schäden in der Nachbarschaft tragen müssen, da Vorrichtung zur Gasaufsammlung
aus Aluminiumöfen

Anmelder:
Elektrokemisk A/S, Oslo

Vertreter: Dr. G. W. Lotterhos

und Dr.-Ing. H. W. Lotterhos, Patentanwälte,

Frankfurt/M., Lichtensteinstr. 3

Beanspruchte Priorität:
Norwegen vom 24. Oktober 1956

die Luft, die bei normaler Ventilation durch das Dach der Ofenhalle entweicht, fluorhaltig ist. Einige Werke haben daher eine besondere Waschanlage am Dach der Ofenhalle eingebaut, um die dort abziehende Luft zu behandeln. Eine derartige Waschanlage erfordert jedoch große Installationen, da die an dieser Stelle abziehende Gasmenge sehr groß ist und sich außerdem über eine große Fläche erstreckt. Die Gase werden auch so stark verdünnt, daß ein Waschen verhältnismäßig wenig wirksam ist.

Die Erfindung soll es ermöglichen, diese Verhältnisse in einfacher Weise zu bessern, ohne eine besondere Waschanlage vorsehen zu müssen.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß, außer dem üblichen Gassammeiring oder der sonstigen Einrichtung zum Sammeln des Gases an der Badoberfläche, am Anodenmantel oberhalb des primären Gassammeiringes ein sekundärer Gassammelring angeordnet ist, mittels dessen die Ofengase oder ein Teil derselben zusammen mit überschüssiger Luft aus dem Ofenraum abgesaugt werden.

Der primäre Gassammeiring dient dazu, die Ofengase über dem Bad in konzentriertem unverbranntem Zustand aufzusammeln. Der sekundäre Gassammeiring soll die vom primären Gassammeiring nicht erfaßten bzw. abgegebenen Gase sammeln.

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Der sekundäre Gassammeiring kann unmittelbar über dem primären angebracht und mit verstellbaren Öffnungen zur Regelung des Einsaugens von zusätzlicher Luft versehen werden. Der sekundäre Gassammelring kann dabei als eine Rauchhaube ausgebildet werden, die auf oder an dem oberen Ende des Elektrodenmantels angeordnet ist.

Das über dem Bad bzw. an dem primären Gassammelring entweichende Gas wird zweckmäßig mit Hilfe eines Ventilators in den sekundären Gassammelring eingesaugt. Das Saugen kann kontinuierlich erfolgen oder nur solange die Arbeit im Ofen vorgenommen wird und die Kruste, wie oben beschrieben, durchbrochen ist. Das in dieser Weise abgesaugte Gas wird dabei so stark mit Luft verdünnt, daß es nicht brennbar ist. Es kann jedoch dadurch ausgenutzt werden, daß man es beim Verbrennen des konzentrierten Ofengases aus dem primären Gassammeiring als Verbrennungsgas in Brenner leitet. Es kann aber auch unmittelbar in die Gassammeirohre hinter dem Brenner und zur Waschanlage geleitet werden, um zusammen mit dem verbrannten Gas weiterbehandelt zu werden.

Anstatt den sekundären Gassammeiring nahe der Badoberfläche bzw. nahe dem primären Gassammelring anzuordnen, kann auch am oberen Ende des Elektrodenmantels ein Gassammeiring als Rauchhaube vorgesehen werden. Bei dieser Anordnung ist der primäre Gassammeiring nicht unbedingt erforderlich. Der Ringraum über dem Bad kann dann nämlich durch die Elektrode und die diese umgebende Kruste gebildet werden. In diesem Raum sammeln sich dann die Gase. Die Kruste kann an gewissen Stellen durchbrochen werden, und das durch diese Durchlässe austretende Gas kann von der Rauchhaube aufgefangen werden.

Man kann auch an dem primären Gasring im Raum unterhalb der Rauchhaube Brenner vorsehen, die mit Brenngas aus dem primären Ringraum und mit Verbrennungsgas aus dem Raum unterhalb der Rauchhaube gespeist werden. Wenn ein primärer Gassammelring fehlt, können Brenner am unteren Teil des Elektrodenmantels mittels Halterungen angebracht werden. Das Brenngas wird diesen Brennern mittels durch die Kruste geführten Rohrstutzen zugeleitet.

Es ist sehr zweckmäßig, den sekundären Gassammelring bzw. die Rauchhaube als Arbeitsbühne auszubilden.

Die Zeichnungen bringen zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes, und zwar zeigt

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch einen Ofen mit einer Vorrichtung zum Aufsammeln. von Gasen mit einem primären und einem dicht darüber befindlichen sekundären Gassammeiring,

Fig. 2 einen schematischen Vertikalschnitt durch einen Ofen mit einer solchen Vorrichtung, bei der der sekundäre Gassammeiring an dem oberen Ende des Elektrodenmantels angebracht ist.

In Fig. 1 bezeichnet 1 den Ofenmantel mit- der Ausfütterung 2. 3 ist die Anode, deren Stromzuführung durch die mit der Stromschiene 5 verbundenen Kontaktbolzen 4 erfolgt; 6 ist der permanente Mantel, der die Elektrode umgibt; 7 ist das Schmelzbad; 8 ist die Kruste und 9 das Alumniumoxyd, das die Kruste deckt. 10 ist der primäre Gassammeiring, durch welchen die Gase, die sich auf und neben der Anode entwickeln, in konzentrierter und unverbrannter Form aufgesammelt werden, 11 ist der sekundäre Gassammelring, in dem mit Hilfe eines Ventilators oder einer anderen Vorrichtung genügend Unterdruck erzeugt wird, um das Gas von der Oberfläche des Ofens durch die Öffnungen 12 an der Außenwand des Ringes 11, der gegebenenfalls — wie in der linken Hälfte der Figur gezeigt — eine geneigte Seitenwand haben kann, absaugen zu können. Es ist von Bedeutung, daß die Öffnungen so angebracht werden, daß die Saugwirkung gleichmäßig um die Anode herum verteilt und den bestehenden Verhältnissen angepaßt wird. Die Menge eingesaugter Luft wird durch Einstellung der Saugkraft und/oder der öffnungen in der Wand

ίο des Ringes 11 nach Bedarf reguliert. Während des Betriebes wird auch etwas Staub in den sekundären Gassammeiring eingesaugt, aber der Staub ist trocken und kann leicht z. B. mit Preßluft weggeblasen werden.

Der sekundäre Gassammeiring ist vorzugsweise so solid ausgeführt, daß er für die Ofenbedienung als Arbeitsbühne dienen kann, wenn diese die Arbeitsgänge an den stromführenden Organen ausführt.

Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, bei welcher der sekundäre Gassammeiring als eine am obersten Teil des Mantels 6 angeordnete Rauchhaube ausgeführt ist. Die Rauchhaube 13 ist mit Absaugrohren 14 versehen und vorteilhaft so solid ausgeführt, daß sie, wie oben beschrieben, als Arbeitsbühne dienen kann.

Bei Anwendung einer derartigen Rauchhaube wird die abgesaugte Luftmenge zwar beträchtlich erhöht, aber die Vorrichtung wird dadurch übersichtlicher und leichter zugänglich.

Ein wesentlicher Teil der Teerdämpfe kann durch Verwendung eines Brenners 15 entfernt werden, der — wie in der linken Hälfte der Fig. 2 veranschaulicht — in der Kruste selbst angebracht wird. Der Brenner 15 wird zweckmäßig mit Hilfe der eisernen Versteifung 16 am Mantel befestigt. Der Brenner ist in bekannter Weise mit Luftöffnungen versehen.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Gasauf Sammlung aus Öfen für die schmelzelektrolytische Herstellung von Aluminium, bei welchen der Strom mit Hilfe von vertikalen Kontaktbolzen der Anode zugeführt wird und ein Gassammeiring an der Badoberfläche vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Anodenmantel oberhalb des primären Gassammelringes (10) ein sekundärer Gassammeiring (11) angeordnet ist, mittels dessen die Ofengase oder ein Teil derselben zusammen mit überschüssiger Luft aus dem Ofenraum abgesaugt werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der wesentliche Teil der Ofengase in konzentrierter Form in den primären Gassammeiring an der Badoberfläche aufgesammelt wird, dadurch gekenn-

zeichnet, daß der sekundäre Gassammeiring (11) unmittelbar über dem primären (10) angebracht ist und mit verstellbaren Öffnungen (12) zur Regelung des Einsaugens von zusätzlicher Luft versehen ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sekundäre Gassammeiring als Rauchhaube (13) ausgebildet ist, die auf oder an dem oberen Ende des Anodenmantels angeordnet ist.

4. Vorrichtung zur Gasaufsammlung aus öfen für die schmelzelektrolytische Herstellung von Aluminium, in welchen der Strom mit Hilfe von vertikalen Kontaktbolzen der Anode zugeführt wird und die Ofengase an der Badoberfläche aufgesammelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß

am oberen Ende des Anodenmantels ein Gassammelring als Rauchhaube (13) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des sekundären Gassammelringes (11) wenigstens ein Brenner angeordnet ist, der mit Brenngas aus dem Raum ober-

halb des Bades und mit Verbrennungsgas aus dem Raum unterhalb der Rauchhaube gespeist wird.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der oberhalb der Kruste (8) angeordnete Gassammeiring (10) als Arbeitsbühne ausgestaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen