RU2156833C1 - Structure of bus arrangement of electrolyzer for production of aluminum - Google Patents

Abstract

FIELD: aluminum production by electrolysis. SUBSTANCE: structure of bus arrangement of electrolyzer for production of aluminum with double-row positioning of electrolyzers includes direct and by-pass packages of cathode buses and anode posts located across input and output of electrolyzer. Output part of by-pass package of cathode buses distant from adjacent row on side of electrolyzer is brought under bottom along longitudinal and lateral half- axes of electrolyzer and is connected to its output anode post. Such arrangement of output part of by-pass package of cathode buses makes it possible to diminish induction of magnetic field and to balance distribution of lateral component of field relative to axes of electrolyzer which ensures increased output of aluminum by current. EFFECT: increased output of aluminum. 3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии алюминия и может быть использовано на заводах по производству алюминия с двухрядным продольным расположением электролизеров. The invention relates to the metallurgy of aluminum and can be used in factories for the production of aluminum with a two-row longitudinal arrangement of electrolyzers.

Известна конструкция ошиновки, содержащая прямые и обводные пакеты катодных шин и анодные стояки, компенсация соседнего ряда в которой достигается разновысотным расположением пакетов шин на сторонах электролизера (М.М. Ветюков, А.М. Цыплаков, С.С. Школьников. Электрометаллургия алюминия и магния. М.: Металлургия, 1987 г.). There is a known busbar design containing straight and bypass packets of cathode buses and anode risers, compensation of the adjacent row in which is achieved by different-height arrangement of tire packets on the sides of the electrolyzer (M.M. Vetyukov, A.M. Tsyplakov, S.S. Shkolnikov. Aluminum electrometallurgy and Magnesium. M.: Metallurgy, 1987).

Недостатком известной конструкции ошиновки являются высокие значения вертикальной компоненты индукции магнитного поля в левом входном и правом выходном (относительно направления тока) углах и асимметричное распределение поперечной компоненты By на входе и выходе электролизера. A disadvantage of the known busbar design is the high values of the vertical component of the magnetic induction in the left input and right output (relative to the direction of the current) angles and the asymmetric distribution of the transverse component By at the input and output of the cell.

Известна конструкция ошиновки по патенту США N 5830335, содержащая прямые и обводные катодные шины, а также дополнительные катодные шины, ответвляющиеся от обводных и соединяющиеся под серединой днища электролизера в сборную шину, проходящую вдоль продольной полуоси до соединения с выходными стояками. Эта конструкция принята за прототип. Known busbar design according to US patent N 5830335, containing straight and bypass cathode tires, as well as additional cathode tires branching from the bypass and connecting under the middle of the bottom of the cell to the busbar running along the longitudinal axis to connect to the output risers. This design is taken as a prototype.

Симметричный отвод тока от обводных катодных шин, размещение дополнительного токоподвода под днищем электролизера вдоль продольной полуоси к выходному стояку электролизера позволяет симметризировать поперечную компоненту магнитного поля, однако достигается это за счет ухудшения компенсации вертикальной составляющей магнитного поля соседнего ряда, что отрицательно влияет на показатели работы электролизеров. Symmetric current removal from the bypass cathode buses, the placement of an additional current supply under the bottom of the electrolyzer along the longitudinal axis to the output riser of the electrolyzer allows you to symmetry the transverse component of the magnetic field, but this is achieved due to the deterioration of the compensation of the vertical component of the magnetic field of the adjacent row, which negatively affects the performance of electrolyzers.

Происходит это потому, что отвод части тока от обводных пакетов уменьшает величину протекающего в них тока и, соответственно, его вклад в формирование вертикальной компоненты индукции магнитного поля. При этом, поскольку обводной пакет ближней к соседнему ряду стороны формирует отрицательную вертикальную компоненту, противоположную по знаку вертикальной компоненте соседнего ряда электролизеров, компенсирующее значение левого обводного пакета, при отводе от него части тока под днище, уменьшается, а абсолютное значение индукции магнитного поля в левом выходном углу электролизера увеличивается. This happens because the removal of a part of the current from the bypass packets reduces the amount of current flowing in them and, accordingly, its contribution to the formation of the vertical component of the magnetic field induction. Moreover, since the bypass packet of the side nearest the adjacent row forms a negative vertical component opposite in sign to the vertical component of the neighboring row of electrolysis cells, compensating for the value of the left bypass packet, when part of the current is removed from it under the bottom, the absolute value of the magnetic field induction in the left the outlet angle of the cell increases.

Кроме того, установка двух дополнительных поперечных и продольных шинопроводов вдоль соответствующих полуосей электролизера существенно усложняют и удорожают конструкцию ошиновки. In addition, the installation of two additional transverse and longitudinal busbars along the corresponding semiaxes of the electrolyzer significantly complicate and increase the cost of the busbar design.

Технической задачей изобретения является повышение выхода по току за счет улучшения распределения индукции магнитного поля и удешевление конструкции ошиновки. An object of the invention is to increase the current efficiency by improving the distribution of the magnetic field induction and the cheaper design of the busbar.

Решение поставленной задачи заключается в том, что в конструкции ошиновки электролизера, включающей прямые и обводные пакеты катодных шин и анодные стояки на входе и выходе электролизера, выходная часть обводного пакета катодных шин дальней от соседнего ряда стороны электролизера опущена под днище вдоль поперечной и продольной полуосей электролизера и соединена с его выходным анодным стояком. The solution to this problem lies in the fact that in the design of the busbar of the electrolyzer, which includes direct and bypass packets of cathode buses and anode risers at the inlet and outlet of the electrolyzer, the output of the bypass package of cathode buses distant from the adjacent row of the side of the cell is lowered under the bottom along the transverse and longitudinal axes of the cell and connected to its output anode riser.

На фиг. 1 показана конструкция ошиновки электролизера в плане, на фиг. 2 и 3 - в продольном и поперечном разрезах. Цифрами со штрихами обозначены элементы ошиновки дальней (правой по направлению тока) стороны электролизера по отношению к соседнему ряду. Конструкция ошиновки состоит из прямого 1 и 1' и обводного 3 и 3' пакетов катодных шин, входного 2 и 2' и выходного 4 и 4' анодных стояков, соединяющих электролизеры в электрическую цепь. In FIG. 1 shows a busbar structure of a cell in plan; FIG. 2 and 3 - in longitudinal and transverse sections. The numbers with dashes indicate the busbar elements of the far (right in the direction of the current) side of the cell with respect to the adjacent row. The busbar design consists of a straight 1 and 1 'and a bypass 3 and 3' of the cathode busbar package, an input 2 and 2 'and an output 4 and 4' of the anode risers connecting the electrolysers into an electric circuit.

Выходная часть 5 обводного пакета катодных шин со стороны, дальней от соседнего ряда электролизеров, опущена под днище 6 вдоль поперечной и продольной полуосей электролизера и соединена с выходным анодным стояком 4'. The output part 5 of the bypass package of the cathode buses from the side farthest from the adjacent row of electrolyzers is lowered under the bottom 6 along the transverse and longitudinal semiaxes of the electrolyzer and connected to the output anode riser 4 '.

Римскими цифрами обозначены точки измерения индукции магнитного поля. Roman numerals indicate the measurement points of the magnetic field induction.

Расположение правого обводного пакета (его выходной половины) под днищем существенно снижает Bz в правом выходном углу, с одной стороны за счет уменьшения доли тока, протекающего по правому пакету катодных шин, а с другой стороны - за счет формирования отрицательной Bz составляющей током, протекающим под днищем. The location of the right bypass package (its output half) under the bottom significantly reduces Bz in the right output corner, on the one hand due to a decrease in the fraction of current flowing through the right packet of cathode buses, and on the other hand due to the formation of a negative Bz component by the current flowing under bottom.

Кроме того, такое расположение шины уменьшает отрицательную Bz компоненту (в левом выходном углу) за счет формирования положительной компоненты Bz протекающим в этой шине током и одновременно увеличивает By в выходном торце электролизера, делая распределение By более симметричным. Предлагаемая конструкция менее сложна и не требует расхода алюминия на дополнительные шины. In addition, this arrangement of the busbar reduces the negative Bz component (in the left output corner) due to the formation of the positive Bz component by the current flowing in this bus and at the same time increases By in the output end of the cell, making the By distribution more symmetrical. The proposed design is less complicated and does not require aluminum consumption for additional tires.

Конструкция ошиновки электролизера была испытана в промышленных условиях при работе на силу тока 156 кА в сравнении с известным решением. The design of the busbar of the electrolyzer was tested under industrial conditions when operating at a current of 156 kA in comparison with the known solution.

Результаты испытания приведены в таблице. The test results are shown in the table.

Из приведенных данных видно, что среднее значение By в предлагаемом решении снижается ≈ на 6,3%, Bz ≈ на 50,1%. При этом величина несбалансированной составляющей снижается в 3,5-1,5 раза соответственно. Ожидаемое увеличение выхода алюминия по току, обусловленное указанным в таблице снижением величины индукции магнитного поля и улучшением равномерности ее распределения в плане электролизера, составит (по практическим данным) не менее 1%, что в масштабах завода производительностью 250 тыс.тонн Al в год эквивалентно приросту прибыли примерно 3 млн. долларов в год. From the above data it is seen that the average value of By in the proposed solution decreases ≈ by 6.3%, Bz ≈ by 50.1%. In this case, the value of the unbalanced component decreases by 3.5-1.5 times, respectively. The expected increase in the current yield of aluminum, due to the decrease in the magnetic field induction indicated in the table and the improvement in the uniformity of its distribution in terms of the electrolyzer, will be (according to practical data) at least 1%, which is equivalent to an increase in the scale of a plant with a productivity of 250 thousand tons of Al per year profits of approximately $ 3 million per year.

Claims (1)

Конструкция ошиновки электролизера для производства алюминия с двухрядным продольным расположением электролизеров, содержащая прямые и обводные пакеты катодных шин и анодные стояки, расположенные на входе и выходе электролизера, отличающаяся тем, что выходная часть обводного пакета катодных шин дальней от соседнего ряда стороны электролизера заведена под днище вдоль поперечной и продольной полуосей электролизера и соединена с его выходным анодным стояком. The design of the busbar of the electrolytic cell for the production of aluminum with a two-row longitudinal arrangement of electrolytic cells, containing direct and bypass packages of cathode buses and anode risers located at the inlet and outlet of the electrolyzer, characterized in that the output part of the bypass package of the cathode tires far from the adjacent row of the cell side is brought under the bottom along transverse and longitudinal semiaxes of the cell and connected to its output anode riser.

Images