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Anwendungen Leistungsstarke Anodenpositionierung

Power Jacks Ltd ist bereits seit Errichtung der ersten großtechnischen Primäraluminiumhütten in den 1940ern in der Anodenpositionierung tätig.

Spindelhubelemente sind in den meisten Hütten die bewährte Methode für das Senken und präzise Positionieren der Anoden und Anodenträger. Sie werden außerdem für das „high jacking“ von eingefrorenen Zellen verwendet. Bei Søderberg-Hütten wie auch bei solchen mit vorgebrannten Anoden wird dieselbe Methode verwendet, obwohl sich die Hubelemente je nach der eingesetzten Technik in Art und Anordnung unterscheiden. Die Spindelhubelemente werden durch eine Kombination aus Getrieben und Elektro- oder Druckluftmotorantrieben mechanisch miteinander verbunden, und die Anoden werden mittels eines elektronischen Steuerungssystems positioniert, das den Wirkungsgrad der Zellenreihe überwacht.

Das Unternehmen hat bereits zahllose Hebesysteme (einschließlich von Hubelementen, Kegelradgetrieben, Drehzahlreduzierern, Wellen, Kupplungen, Elektro- und Druckluftmotoren) an Hütten in der ganzen Welt ausgeliefert, unter anderem in Großbritannien, den USA, Neuseeland, Südafrika und sogar in Dubai, wo in 5 der Zellenreihen Power Jacks-Produkte für die Reduktionszellen eingesetzt werden. Nach Schätzungen von Power Jacks hat Dubal in den letzten 25 Jahren ungefähr 6 Millionen Euro in Hebesysteme für die Elektrolysehalle investiert. Der jährliche Ersatzteilbedarf belief sich auf weniger als den zehnten Teil von 1% und ist somit ein eindrucksvolles Zeugnis für die Qualität und Zuverlässigkeit unserer Produkte.

Anders als die Konkurrenz sind wir in erster Hinsicht ein Hersteller von Spindelhubelementen – Spindelhubelemente sind für uns nicht nur ein Nebengeschäft. Dies ist ein wichtiger Faktor, da wir so alle unsere Ressourcen der Konstruktion und Fertigung von Hebesystemen widmen können, die einer Hütte mindestens 30 bis 40 Jahre lang einen reibungslosen Betrieb ermöglichen. Mehr als 60% der Produkte, die wir für die unterschiedlichsten Positionierungsaufgaben an die Industrie liefern, sind in irgendeiner Weise maßgefertigt. Diese Fähigkeit zur Maßanfertigung und Konstruktion ist in der Verhüttung besonders von Bedeutung, wo die Hebesysteme in unterschiedliche Reduktionszellentechnologien integriert werden müssen.”

Für Hebeaufgaben in Aluminiumhütten wird ein Standard-Spindelhubelement so modifiziert, dass es der harten Betriebsumgebung widerstehen kann. Größere Getriebe einer speziellen Bronzelegierung, Schneckenwellen aus gehärteten Stahllegierungen und große Kegelrollenlager stellen die Strapazierfähigkeit sicher. Die Hubspindel ist für die Aufnahme des Gelenkkopfendes speziell geschmiedet und Hochleistungsdichtungen schützen das Getriebe vor Abrieb durch Aluminiumoxidstaub”. Eine der Stärken von Power Jacks liegt darin, dass alle Hubelemente, Kegelrollengetriebe und Wellen intern gefertigt werden und somit kürzere Lieferzeiten möglich sind.

Zu den gelieferten Hebesystemen gehören stationäre Hubelemente (verbreitet in der Kaiser-Technologie und anderen, von Alcoa abgeleiteten Technologien), die robust genug für die Belastung mit einem gewissen Grad an Seitenkräften sind, die durch die Wärmedehnung auftreten. Wenn die Seitenlast sehr hoch ist, wird ein kippbares Hubelement eingesetzt. Vom Unternehmen bereits in den 1960ern erfunden und sehr verbreitet bei der Längsaufstellung vorgebrannter Anoden, ermöglichen die Hubelemente eine 3-gradige Bewegung in der Hubspindel aus der Vertikalen. Beinahe alle Hütten setzen unterschiedliche Hebesysteme ein, obwohl das Prinzip im Grunde gleich ist.

Dabei ist interessant, dass sich die Anodenhebetechnik in der Aluminiumindustrie trotz aller Verbesserungen und Änderungen bei vorgebrannten Anoden nicht maßgeblich weiterentwickelt hat. Seit den Tagen der ersten großtechnischen Hütten wurden die Stromstärken deutlich erhöht, wie auch mit dem Einsatz größerer Anoden die Kohlefläche. In der Regel wurden die Hebesysteme für die Anodenträger in den 1940ern konstruiert. Damals lagen die Stromstärken um die 100kA, heute gehen sie über 300kA hinaus. Möglicherweise gibt es eine verständliche Abneigung, von bewährten Verfahren abzugehen. Power Jacks ist jedoch der Auffassung, dass in vielen Hütten, obwohl sie in den 60er und 70er Jahren errichtet wurden, ein Austausch der Anodenpositioniersysteme in den kommenden Jahren notwendig wird, da neue Technologien in der Industrie eine größere Positioniergenauigkeit und dadurch deutlich sinkende Betriebskosten versprechen.

Bei vorgebrannten Anoden sollte die Interpolardistanz möglichst ständig um einen Wert liegen, bei dem die Spannung so nah wie möglich am theoretischen Potential bleibt, das durch die elektrochemische Reaktion eingeprägt wird, und bei dem der Faraday-Wirkungsgrad am höchsten ist. Ist der Abstand zwischen Katode und Anode zu groß, bewirkt der Joule-Effekt Verluste durch höhere Wärme im Bad. Ist er zu niedrig, geschieht dasselbe bei Anode und Stange, und bei der Katode. Bei herkömmlichen Hebesystemen kann die Interpolardistanz durch periodisches Senken des Anodensystems geändert werden. Dies geschieht bei vorgebrannten Anoden jedoch seltener als das Nachfüllen des Aluminiumoxids, welches ebenfalls eine Änderung des Widerstands im Bad bewirkt und eine Anpassung rechtfertigen würde. Besonders gilt dies bei der mittlerweile weit verbreiteten Punktdosierung.

Ein neu von Power Jacks entwickeltes Konzept für ein Anodenhebesystem kann hier sowohl eine hohe Positioniergenauigkeit als auch Drehzahländerung und fortlaufende Betriebszyklen bieten, wodurch sich die Anode beim Nachfüllen des Aluminiumoxids anpassen lässt und kontinuierlich ein optimaler Ertrag erzielt wird. Power Jacks ist sehr am Gespräch mit Hütten interessiert, die als Partner die neue Technologie im Einsatz testen möchten.

Zusätzlich zu den neuen Systemen bietet das Unternehmen an, alle vor Ort vorhandenen Spindelhubelemente, welcher Herkunft auch immer, nachzurüsten oder zu reparieren. Power Jacks ist sich bewusst, wie wichtig die Vermeidung von Ausfallzeiten ist, und bietet in der Zusammenarbeit mit Hütten schnelle Reparaturen und die Ermittlung eines jährlichen Ersatzteilbedarfs an. Die meisten Søderberg-Hütten könnten von einer einfachen Umkonstruktion des Anoden- und Hülsenhebesystems sofort profitieren, da dies zu einer unmittelbaren Verbesserung des Faraday-Wertes führt. Power Jacks verpflichtete sich vor kurzem zur Einbringung von Eigenkapital in VSFb, Mini-Smelter Inc, einer Entwicklungsgesellschaft für die Errichtung neuer Anlagen und die Umwandlung bestehender Anlagen hin zur Søderberg-Vertikaltechnologie.

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