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Dokumentenidentifikation DE60108085T2 15.12.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001259659
Titel PROCEDE DE CONVERSION DE CELLULES DE HALL-HEROULT EN CELLULES A ANODES INERTES
Anmelder Alcoa Inc., Pittsburgh, Pa., US
Erfinder D'ASTOLFO, E., Leroy, Alcoa Center, US;
MOORE, Robert C., Rockdale, US
Vertreter LADAS & PARRY, 80335 München
DE-Aktenzeichen 60108085
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 23.02.2001
EP-Aktenzeichen 019130442
WO-Anmeldetag 23.02.2001
PCT-Aktenzeichen PCT/US01/06077
WO-Veröffentlichungsnummer 0001063012
WO-Veröffentlichungsdatum 30.08.2001
EP-Offenlegungsdatum 27.11.2002
EP date of grant 29.12.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.12.2005
IPC-Hauptklasse C25C 3/06

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrolytische Aluminiumproduktionszellen, und im Besonderen ein Verfahren zur Umwandlung herkömmlicher Zellen, die Abschmelz- bzw. selbstverzehrende Anoden aufweisen, in Zellen, die inerte Anoden aufweisen.

Bestehende Aluminiumschmelzzellen verwenden Abschmelz-Kohlenstoffanoden, die CO2 und andere gasförmige Nebenprodukte erzeugen, und zudem müssen sie häufig ersetzt werden. Inerte oder nicht abschmelzbare Anoden können diese Probleme beseitigen, wobei die Implementierung inerter Anoden jedoch andere Herausforderungen mit sich bringt, wie etwa die Regelung des Wärmehaushalts der Zelle. Ferner gibt es Tausende von existierenden herkömmlichen Zellen, deren vollständiger Austausch aufgrund der dadurch entstehenden Kosten kaum möglich ist. Somit wird ein effektives Verfahren benötigt, um herkömmliche Hall-Heroult-Zellen in inerte Anodenzellen für die Aluminiumproduktion umzuwandeln.

Vorgesehen ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Nachrüsten einer Aluminiumschmelzzelle, wobei das Verfahren das Entfernen mindestens einer Abschmelz-Kohlenstoffanode von einer Zelle im Betriebszustand umfasst sowie das Ersetzen der mindestens einen Abschmelz-Kohlenstoffanode durch mindestens eine inerte Anode, wobei jede der Abschmelz-Kohlenstoffanoden durch eine inerte Anodeneinheit ersetzt wird, die mehr als eine inerte Anode umfasst, und wobei die inerte Anodeneinheit ferner mindestens einen thermisch isolierenden Werkstoff oberhalb der inerten Anoden umfasst.

In den Zeichnungen zeigen:

1 eine teilweise schematische Seitenansicht einer Aluminiumproduktionszelle, die herkömmliche Abschmelz-Kohlenstoffanoden aufweisen;

2 eine teilweise schematische Seitenansicht einer Aluminiumproduktionszelle, die mit inerten Anodeneinheiten gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nachgerüstet ist;

3 eine Seitenschnittansicht einer inerten Anodeneinheit, die zur Ersetzung einer herkömmlichen Abschmelz-Kohlenstoffanode gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dient;

4 eine Draufsicht der inerten Anodeneinheit aus 3; und

5 eine teilweise schematische Draufsicht einer Aluminiumproduktionszelle mit einer Reihe bzw. Anordnung von Anodeneinheiten, die gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung installiert werden können.

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines Verfahrens zum Nachrüsten einer Aluminiumschmelzzelle. Das Verfahren umfasst die Schritte des Entfernens zumindest einer Abschmelz-Kohlenstoffanode von einer Betriebszelle und des Ersetzens der mindestens einen Abschmelz-Kohlenstoffanode durch mindestens eine inerte Anode. Die inerten Anoden können vor der Installation vorerhitzt werden, wie zum Beispiel auf eine Temperatur, die sich an die Badtemperaturen der Zelle annähert. In einem Ausführungsbeispiel wird der Anoden-Kathoden-Abstand der Abschmelz-Kohlenstoffanoden vergrößert, bevor sie ersetzt werden. Die inerten Anoden werden danach in einer Reihe mit einem intermediären Anoden-Kathoden-Abstand installiert.

Diese und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung besser verständlich.

Die Abbildung aus 1 veranschaulicht eine herkömmliche Aluminiumproduktionszelle 1, welche Abschmelz-Kohlenstoffanoden 2 aufweist, die durch inerte Anodeneinheiten gemäß dem vorliegenden Verfahren ersetzt werden können. Die Zelle 1 weist ein feuerfestes Material 3 auf, das von einem Stahlgehäuse getragen wird. Eine aus Kohlenstoff oder dergleichen hergestellte Kathode 4 ist an dem feuerfesten Material 3 angeordnet. Ein Stromkollektor 5 ist mit der Kathode 4 verbunden. Während dem Betrieb der Zelle 1 bildet sich geschmolzenes Aluminium 6 auf der Oberfläche der Anode 4. Die Abschmelz-Kohlenstoffanoden 2 werden in ein galvanisches Bad 7 auf einem durch den Anoden-Kathoden-Abstand ACD bestimmten Niveau eingetaucht. Eine gefrorene Kruste 8 des Badmaterials bildet sich für gewöhnlich um die Seiten der Zelle 1.

Die Abbildung aus 2 veranschaulicht eine Aluminiumproduktionszelle 10, die mit inerten Anodeneinheiten 12 gemäß einem Ausführungsbeispiel dem vorliegenden Verfahren nachgerüstet worden ist. Die inerten Anodeneinheiten 12 aus 2 ersetzen die herkömmlichen Abschmelz-Kohlenstoffanoden 2 aus 1. Die inerten Anodeneinheiten 12 werden in das galvanische Bad auf einem Niveau eingetaucht, das durch den Anoden-Kathoden-Abstand ACD definiert ist. Jede Kohlenstoffanode 2 kann durch eine einzige inerte Anodeneinheit 12 ersetzt werden, wie dies in den Abbildungen der 1 und 2 dargestellt ist. Alternativ kann die Nachrüstzelle 10 mehr oder weniger inerte Anodeneinheiten 12 im Vergleich zu der Anzahl der in der herkömmlichen Zelle 1 verwendeten Kohlenstoffanoden 2 aufweisen.

Wie dies in der Abbildung aus 2 dargestellt ist, umfasst jede inerte Anodeneinheit 12, die eine Abschmelz-Kohlenstoffanode ersetzen kann, weist eine im Wesentlichen horizontale Anordnung inerter Anoden 14 auf, die unterhalb des wärmeisolierenden Materials 18 positioniert ist. Eine sich einwärts erstreckende periphere Lippe (nicht abgebildet) kann optional um die Oberkante der Zelle 10 zwischen dem Stahlgehäuse oder dem feuerfesten Material 3 und den inerten Anodeneinheiten 12 bereitgestellt werden, um eine zusätzliche Wärmeisolation vorzusehen.

Die Abbildungen der 3 und 4 veranschaulichen eine inerte Anodeneinheit 12, die in einer Zelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung installiert werden kann. Die Einheit 12 weist eine im Wesentlichen horizontale Anordnung inerter Anoden 14 auf. In dem Ausführungsbeispiel aus den Abbildungen der 3 und 4 werden elf gestapelte inerte Anoden 14 verwendet. Es kann jedoch jede geeignete Anzahl und Anordnung inerter Anoden verwendet werden. Wie dies in der Abbildung aus 3 dargestellt ist, ist jede inerte Anode 14 durch eine Verbindungseinrichtung 16 elektrisch und mechanisch an einem isolierenden Deckel 18 angebracht. Der isolierende Deckel 18 ist mit einem elektrisch leitfähigen Trägerelement 20 verbunden.

Es kann jede gewünschte Form oder Größe für die inerten Anoden verwendet werden. Zum Beispiel können die im Wesentlichen zylindrischen, schalenförmigen inerten Anoden 14 aus den Abbildungen der 3 und 4 Durchmesser zwischen etwa 5 und etwa 30 Zoll und Höhen zwischen etwa 5 und etwa 15 Zoll aufweisen. Die Zusammensetzung jeder inerten Anode 14 kann jeden geeigneten Metall-, Keramik-, Metall-Keramik-Werkstoff, etc. aufweisen, der eine zufriedenstellende Korrosionsbeständigkeit und Stabilität während dem Aluminiumproduktionsprozess aufweist. Zusammensetzungen von inerten Anoden werden zum Beispiel in den U.S. Patenten US-A-4,374,050, US-A-4,374,761, US-A-3,999,008, US-A-4,455,211, US-A-4,582,585, US-A-4,584,172, US-A-4,620,905, US-A-5,794,112 und US-A-5,865,980 und in der U.S. Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 09/629,332, eingereicht am 1. August 2000 offenbart, wobei diese Zusammensetzungen zur Verwendung in den inerten Anorden 14 geeignet sein können. Besonders bevorzugte Zusammensetzungen für inerte Anoden umfassen Keramik-Metall-Verbundwerkstoffe, zu denen Fe-Ni-ZN-Oxid oder Fe-Ni-Co-Oxidphase in Verbindung mit einer Metallphase wie etwa Cu und/oder Ag zählen. Jede inerte Anode 14 kann ein Material mit einheitlicher Dicke umfassen oder ein Material, das in Bereichen, die dem galvanischen Bad ausgesetzt sind, eine höhere Korrosionsbeständigkeit aufweist. Hohle oder schalenförmige inerte Anoden können mit schützendem Material gefüllt werden, wie dies in der Abbildung aus 3 dargestellt ist, um die Korrosion der Verbinder und der Grenzfläche zwischen den Verbindern und den inerten Anoden zu verringern.

Die Verbinder 16 können aus jedem geeigneten Material hergestellt werden, das eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit und mechanische Unterstützung für die inerten Anoden 14 vorsieht. Zum Beispiel kann jeder Verbinder 16 aus Inconel hergestellt werden. Optional kann in der Inconel-Hülle ein hoch leitfähiger Metallkern, wie etwa Kupfer, bereitgestellt werden. Die Verbinder 16 können durch geeignete Mittel an den inerten Anoden 14 angebracht werden, wie etwa durch Hartlöten, Sintern und mechanische Befestigung. Zum Beispiel kann ein Verbinder, der eine Inconel-Ummantelung und einen Kupferkern umfasst, an einer schalenförmigen inerten Anode angebracht werden, indem der Boden der inerten Anode mit einer Mischung aus Kupferpulver und kleinen Kupferkugeln gefüllt wird, gefolgt vom Sintern der Mischung, um den Kupferkern an der Innenseite der Anode anzubringen. Jeder Verbinder 16 kann optional separate Komponenten aufweisen, um eine mechanische Unterstützung bereitzustellen und um elektrischen Strom an die inerten Anoden 14 vorzusehen.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine Isolierung verwendet, um einen wesentlichen Teil der Wärme zu erhalten, der zurzeit bei herkömmlichen Zellen verloren geht, während gleichzeitig unerwünschte Anstiege der Spannung insgesamt vermieden werden. Ein Isolationspaket kann oben auf der Zelle installiert werden, die auch erschwerten Bedingungen standhält. Wie dies in der Abbildung aus 3 dargestellt ist, kann der isolierende Deckel 18 eine mechanische Stützfunktion bereitstellen und eine elektrische Verbindung mit jedem Verbinder 16 vorsehen. Der isolierende Deckel 18 weist vorzugsweise eine oder mehrere wärmeisolierende Schichten aus jeder bzw. allen Zusammensetzung(en) auf. Zum Beispiel kann an den frei liegenden Bereichen des isolierenden Deckels 18 ein hoch korrosionsbeständiges, feuerfestes, isolierendes Material vorgesehen werden, während ein Material mit höheren wärmeisolierenden Eigenschaften in den inneren Bereichen vorgesehen werden kann. Der isolierende Deckel 18 kann auch eine elektrisch leitfähige Metallplatte aufweisen, die einen Stromweg von dem leitfähigen Trägerelement 20 zu den Verbindern 16 bereitstellt, wie dies in der Abbildung aus 3 dargestellt ist. Die leitfähige Metallplatte kann zumindest teilweise mit einem wärmeisolierenden und/oder korrosionsbeständigen Material (nicht abgebildet) bedeckt sein. Obwohl dies in der Abbildung aus 3 nicht dargestellt ist, können optional elektrisch leitfähige Elemente wie etwa Kupferstreifen zwischen dem leitfähigen Trägerelement 20 und den Verbindern 16 vorgesehen werden.

Die Abbildung aus 5 veranschaulicht die Oberseite einer Zelle 30, die mit inerten Anodeneinheiten 12 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nachgerüstet worden ist. Die nachgerüstete Zelle 30 kann eine herkömmliche Hall-Heroult-Konfiguration aufwiesen, mit einer Anode und isolierendem Material 3, das in einer Stahlummantelung eingeschlossen ist. Jede herkömmliche Kohlenstoffanode wurde durch eine inerte Anodeneinheit 12 ersetzt und ansonsten auf normale Art und Weise an der Brücke angebracht. Die inerten Anodeneinheiten 12 können eine metallische Verteilerplatte aufweisen, die Strom über einen metallischen Leiterstift an eine Anordnung von Anoden verteilt, wobei der Stift an einem der Enden an der Platte und der Anode angebracht ist, wie dies in dem Ausführungsbeispiel aus den Abbildungen der 3 und 4 beschrieben ist.

In dem Ausführungsbeispiel aus 5 weit die nachgerüstete Zelle 10 eine Anordnung von sechzehn inerten Anodeneinheiten 12 auf. Jede Einheit 12 ersetzt eine Abschmelz-Kohlenstoffanode der Zelle. Die inerten Anodeneinheiten 12 können jeweils mehrere inerte Anoden aufweisen, wie dies zum Beispiel in der Abbildung aus 4 dargestellt ist. Während dem Vorgang des Anodenaustauschs können die ursprünglichen Abschmelz-Kohlenstoffanoden durch eine inerte Anodeneinheit 12 ersetzt werden. Die Zelle 10 kann in Sektoren aufgeteilt werden, die mehrere Abschmelz-Kohlenstoffanoden aufweisen. Zum Beispiel kann die Zelle 10 aus 5 in Quadranten aufgeteilt werden, die jeweils vier Abschmelzanoden aufweisen. Die Anoden in einem Quadrant können ersetzt werden, woraufhin die Anoden in einem anderen Quadrant ersetzt werden, usw. Alternativ können die Anoden der Reihe nach von einem Ende der Zelle zu einem gegenüberliegenden Ende der Zelle ersetzt werden. Als weiteres Beispiel können die Anoden der Reihe nach von einem zentralen Bereich der Zelle in die weiter außen gelegenen Bereiche der Zelle ersetzt werden.

Ein Umwandlungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist wie folgt gegeben: alle Kohlenstoffanoden werden der Reihe nach durch inerte Anodeneinheiten in einer Betriebszelle ersetzt; und jedes vorhandene Abdeckmaterial wird durch eine Anodenabdeckung ersetzt, wie zum Beispiel isolierende Gehäuse und/oder eine Mischung aus Aluminiumoxid und Pulverbad. Optional kann die Zelle über einen Zeitraum betrieben werden, bis der Kohlenstoffanteil in dem Bad auf einen stabilen Mindestwert gesunken ist, und die anfängliche Anordnung inerter Anodeneinheiten kann durch eine permanente Anordnung inerter Anodeneinheiten ersetzt werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die anfängliche Anordnung inerter Anodeneinheiten eine Übergangseinheit für andere Zellenumwandlungen vorsehen.

Der folgende schrittweise Umwandlungsablauf kann eingesetzt werden:

  • (1) das Anpassen des Aluminiumoxidanteils des Bads auf 5,5 bis 8,5 Prozent, vorzugsweise 6,2 bis 6,8 Prozent, abhängig von dem Verhältnis und der Temperatur;
  • (2) das Vergrößern des Anoden-Kathoden-Abstands der Kohlenstoffanoden zum Ausgleichen eines erhöhten Widerstands inerter Anoden;
  • (3) das Vorerhitzen inerter Anodeneinheiten auf die ungefähre Zellentemperatur in einem separaten Ofen mit einer Anstiegsrate, die 100 Grad Celsius in der Stunde nicht überschreitet;
  • (4) das Durchbrechen der Kruste um die zu ersetzenden Kohlenstoffanoden, und das Entfernen der Anoden;
  • (5) das Säubern von Stücken bzw. Teilen aus dem Bad und von Anodenstücken aus der offenen Anodenposition;
  • (6) das Entfernen der äquivalenten inerten Anode aus dem Vorerhitzungsofen und das schnelle Installieren an einer freien Position an Stelle der Kohlenstoffanode;
  • (7) das Installieren isolierter seitlicher und zentraler Abdeckungen, entsprechend der zu ersetzenden Anodenposition;
  • (8) das Anpassen der Höhe der äquivalenten inerten Anodeneinheit zur Erzeugung einer vergleichbaren Stromlast wie die Kohlenstoffanoden;
  • (9) das Fortführen des Ersetzens der Kohlenstoffanoden durch äquivalente inerte Anoden; und
  • (10) das normale Betreiben der Zelle und das Überwachen des Kohlenstoff- und Karbidanteils des Bads.

Für die Umwandlung einer Hall-Zelle, die mit Kohlenstoffanoden betrieben wird, in eine Zelle, die mit inerten Anoden betrieben wird, ist es wünschenswert, alle Anoden innerhalb eines kurzen Zeitraums auszuwechseln, wie zum Beispiel von 4 bis 8 Stunden. Bei längeren Zeiträumen können die Kohlenstoffanoden in der Zelle die inerten Anoden nachteilig beeinflussen, wenn sie ausgetauscht werden, und wobei die nutzbare Lebensdauer der inerten Anoden deutlich kürzer ist als ihr Potenzial.

Inerte Anoden aus Keramik-Metall-Verbundwerkstoffen können durch Wärmeschocks Rissbildungen aufweisen. Deshalb sollten sie ungefähr auf die Betriebstemperatur der Zelle vorerhitzt werden, bevor sie durch eine Kohlenstoffanode ersetzt werden können. Ein bevorzugtes Verfahren zur Realisierung eines vollständigen Austauschs aus inerten Anoden ist die Umwandlung einer vorhandenen Zelle an einer Position in der Fertigungsstraße nahe an der zu ändernden Zelle bzw. eines Pots in einen gasbefeuerten Ofen, um alle Anoden gleichzeitig vorzuerhitzen. Die Anoden können durch die vorhandene Superstruktur getragen werden, und die Zellenauskleidung kann geändert werden, um eine direkte oder indirekte Erhitzung der Anoden vorzusehen. Bei dem zu verwendenden Energiesystem kann es sich zum Beispiel um ein Gasbacksystem handeln, das für gewöhnlich in Ofenräumen zur Vorerhitzung eines vollständig neu ausgekleideten Kohlenstoffofens zum Einsatz kommt, und zwar vor der Einführung des Badmaterials und der neuerlichen Verbindung mit Sammelcharge für den aktuellen Durchlauf.

Als ein spezielles Beispiel können inerte Anoden, die in dem gleichen Anoden-Kathoden-Abstand (ACD) wie Kohlenstoffanoden angeordnet sind, können eine zusätzliche Kammerspannung von 0,60 Volt aufgrund des höheren Back-EMF-Wertes inerter Anoden erfordern. Diese zusätzliche Spannung sieht eine Heizenergie vor. Zur Wiedererlangung von Kohlenstoffanodenzellen kann ein Anstieg des ACD von zum Beispiel 18 mm erforderlich sein (von 40 mm bis 58 mm, Kammerspannungen von 4,50 V bis 5,25 V). Die folgenden Einstellhöhen basieren auf der Fertigstellung der Anodenumstellung bei ACDs der inerten Anoden von 58 mm. Die Kammerspannungen und der ACD können in der Folge abhängig von den Kammer- bzw. Zellenbedingungen reduziert werden, wenn dies gewünscht wird. Unmittelbar vor der Anodenumstellung kann die Anodenbrücke zur Erhöhung des ACD erhöht werden, und die Kammerspannung kann von 4,50 V auf 5,50 V erhöht werden. Der ACD der Kohlenstoffanode kann von 40 mm auf 65 mm vergrößert werden (als eine Daumenregel gilt 25 mm = 1,00 V). An der ersten zu entfernenden Kohlenstoffanode können an der Verbinderstange Bezugsmarkierungen platziert werden. Die Kohlenstoffanode kann danach entfernt und an einem Anodeneinstellungs-Messrahmen platziert werden. Unter Verwendung eines Schwenkarms oder einer anderen geeigneten Vorrichtung kann der Abstand von dem Anodenboden gemessen werden. Die erste inerte Anode, die in der Zelle installiert werden soll, kann auf eine um zum Beispiel 8 mm niedrigere Höhe installiert werden als die durch sie ersetzte Kohlenstoffanode. Der Grund für die etwas niedrigere Anordnung inerter Anoden als der Kohlenstoffanoden ist es, es zu verhindern, dass die Kohlenstoffanoden (niedrigere Back-EMF-Werte) einen extremen Anteil des Stroms annehmen, wenn immer mehr inerte Anoden die verbleibenden Kohlenstoffanoden ersetzen. Wenn alle inerten Anoden eingestellt sind, entsprechen die ACDs ungefähr 58 mm, bei einer Zellen- bzw. Kammerspannung von 5,85 V. Sofern die Zellenbedingungen dies zulassen, können die Spannungen reduziert werden, wie zum Beispiel von 5,85 V auf 5,10 V (bei einer Reduzierung ACDs von 58 mm auf 40 mm). Die Zellenspannungen und die ACDs können weiter angepasst werden, sofern der Wärmehaushalt und die Stabilität dies zulassen.

Während und nach dem Vorgang des Anodenaustauschs können geeignete Zellenbetriebsparameter zum Beispiel wie folgt gegeben sein: eine Badhöhe von 15 bis 18 cm, eine Metallhöhe von 28 cm, eine Temperatur von ungefähr 960 Grad Celsius, ein AlF3-Anteil von 9,0% und ein Aluminiumoxidanteil von 6,2 bis 6,8%.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können inerte Anodeneinheiten verwendet werden, um Abschmelz-Kohlenstoffanoden in herkömmlichen Aluminiumproduktionszellen mit geringfügigen oder ohne Modifikationen der anderen Komponenten der Zelle zu ersetzen, wie etwa der Kathode, der feuerfesten Isolierung oder der Stahlummantelung. Es ist wünschenswert, die Kosten für die Umrüstung bzw. Nachrüstung so gering wie möglich zu halten, wie zum Beispiel ohne zusätzliche Kosten für Öfen und Zusatzausrüstung, während gleichzeitig ein erfolgreicher Austausch der Kohlenstoffanoden erreicht wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung können eine Zellenabschaltung und resultierende Produktionseinbussen vermieden werden. Darüber hinaus wird eine neuerliche Konstruktion der Zelle vermieden. Die vorliegende Erfindung sieht mehrere Vorteile vor, darunter Kosteneinsparungen durch das Vermeiden größerer Modifikationen oder ein vollständiger Austausch vorhandener Zellen.

Vorstehend wurden spezielle Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zu Veranschaulichungszwecken beschrieben, wobei es für den Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich ist, dass zahlreiche Abänderungen der Einzelheiten der vorliegenden Erfindung möglich sind, ohne dabei von der in den anhängigen Ansprüchen definierten Erfindung abzuweichen.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Nachrüsten einer Aluminiumschmelzzelle, wobei das Verfahren das Entfernen mindestens einer Abschmelz-Kohlenstoffanode von einer Zelle im Betriebszustand umfasst sowie das Ersetzen der mindestens einen Abschmelz-Kohlenstoffanode durch mindestens eine inerte Anode, wobei jede der Abschmelz-Kohlenstoffanoden durch eine inerte Anodeneinheit ersetzt wird, die mehr als eine inerte Anode umfasst, und wobei die inerte Anodeneinheit ferner mindestens einen thermisch isolierenden Werkstoff oberhalb der inerten Anoden umfasst.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine inerte Anode vor der Installation in der Zelle vorerhitzt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die mindestens eine inerte Anode auf eine Temperatur vorerhitzt wird, die ungefähr der Temperatur eines Schmelzbads in der Zelle entspricht.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die mindestens eine inerte Anode mit einer Rampenrate von 100 Grad Celsius in der Stunde oder weniger vorerhitzt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Abschmelz-Kohlenstoffanode in einem ersten Anoden-Kathoden-Abstand angeordnet ist, und wobei der erste Anoden-Kathoden-Abstand vor dem Austausch der mindestens einen Abschmelz-Kohlenstoffanode durch die mindestens eine inerte Anode auf einen zweiten Anoden-Kathoden-Abstand erhöht wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der zweite Anoden-Kathoden-Abstand um etwa 10 bis etwa 100 Prozent größer ist als der erste Anoden-Kathoden-Abstand.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der zweite Anoden-Kathoden-Abstand um etwa 40 bis etwa 80 Prozent größer ist als der erste Anoden-Kathoden-Abstand.
  8. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die mindestens eine inerte Anode in der Zelle in einem dritten Anoden-Kathoden-Abstand installiert ist, wobei der dritte Anoden-Kathoden-Abstand zwischen den ersten und zweiten Anoden-Kathoden-Abständen liegt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die mindestens eine inerte Anode später auf einen vierten Anoden-Kathoden-Abstand abgesenkt wird, der kleiner ist als der dritte Anoden-Kathoden-Abstand.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, wobei eine Mehrzahl von Abschmelz-Kohlenstoffanoden anfänglich in der Zelle enthalten ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Abschmelz-Kohlenstoffanoden seriell durch die inerten Anoden ersetzt werden.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Zelle Sektoren umfasst, die mehrere Abschmelz-Kohlenstoffanoden aufweisen, und wobei die Abschmelz-Kohlenstoffanoden seriell Sektor für Sektor ersetzt werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Sektoren Quadranten der Zelle umfassen.
  14. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Abschmelz-Kohlenstoffanoden seriell von einem Ende der Zelle zu einem entgegengesetzten Ende der Zelle ersetzt werden.
  15. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Abschmelz-Kohlenstoffanoden seriell von einem zentralen Bereich der Zelle in Richtung auswärts gelegener Bereiche der Zelle ersetzt werden.
  16. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Abschmelz-Kohlenstoffanoden in einem ersten Anoden-Kathoden-Abstand positioniert sind, und wobei der erste Anoden-Kathoden-Abstand vor dem Austausch der Abschmelz-Kohlenstoffanoden durch die inerten Anoden auf einen zweiten Anoden-Kathoden-Abstand vergrößert wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die inerten Anoden seriell in der Zelle in einem dritten Anoden-Kathoden-Abstand installiert werden, der zwischen den ersten und zweiten Anoden-Kathoden-Abständen liegt.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die inerten Anoden später auf einen vierten Anoden-Kathoden-Abstand abgesenkt werden, der kleiner ist als der dritte Anoden-Kathoden-Abstand.
  19. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner das Erhöhen der Temperatur der Zelle vor der Entfernung der mindestens einen Abschmelz-Kohlenstoffanode umfasst.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Temperatur der Zelle um etwa 5 bis etwa 30 Grad Celsius erhöht wird.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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