RU2228393C1 - Bus arrangement of electrolyzer winning aluminum - Google Patents

Abstract

FIELD: electrolytic production of aluminum. SUBSTANCE: invention can be employed to improve technical-and-economic index of electrolyzers with transverse location of bus arrangement thanks to modernization of bus arrangement circuit. Bus arrangement includes anode uprights positioned on input side of electrolyzer, collection buses with cathode bars passing along butts and under bottom of electrolyzer connected to them and to anode uprights of next electrolyzer in path of current. At least several collection buses on input side are placed in symmetry relative to axes of anode uprights perpendicular to longitudinal axis of electrolyzer and are so connected to cathode bars that current flows over collection buses in opposite directions from axes of uprights. EFFECT: enhanced current efficiency, reduced skewness of molten aluminum. 5 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к электролитическому получению алюминия и может быть использовано для улучшения технико-экономических показателей электролизеров с поперечным расположением в корпусе за счет усовершенствования схемы ошиновки.The invention relates to the electrolytic production of aluminum and can be used to improve the technical and economic indicators of electrolyzers with a transverse arrangement in the housing due to the improvement of the busbar circuit.

Известна ошиновка алюминиевого электролизера при поперечном расположении в корпусе, в котором для передачи тока от блюмсов применяются токоподводы, которые соединены с катодными шинами в таких местах, что ток по катодным шинам протекает в противоположных направлениях [патент США, № 4976841]. Количество токоподводов соответствует количеству анодных стояков электролизера, причем их вертикальные оси совпадают с осями токоподводов. Для отвода тока от катодных шин на следующий электролизер применяются дополнительные шины, которые располагают ниже уровня расплавленного алюминия. Эта ошиновка принята за прототип.Known busbar aluminum cell with a transverse arrangement in the housing, in which to transfer current from the blooms used current leads that are connected to the cathode buses in such places that the current flows through the cathode buses in opposite directions [US patent No. 4976841]. The number of current leads corresponds to the number of anode risers of the cell, and their vertical axes coincide with the axes of the current leads. To drain the current from the cathode buses to the next cell, additional buses are used that are located below the level of molten aluminum. This bus is taken as a prototype.

К недостаткам указанной схемы ошиновки следует отнести нежелательное увеличение значений вертикальной Bz и поперечной Вх компонент магнитного поля на входной (по току серии) стороне электролизера, обусловленное встречным направлением тока в катодных шинах до соединения с токоподводом и расположением дополнительных катодных шин ниже уровня расплавленного алюминия. Соответствующая данной схеме ошиновки конфигурация магнитного поля не позволит обеспечить удовлетворительный уровень МГД-стабильности и высокие технико-экономические показатели электролиза.The disadvantages of this bus scheme are an undesirable increase in the values of the vertical Bz and transverse Bx components of the magnetic field on the input (current of the series) side of the cell, due to the counter direction of current in the cathode buses before connecting to the current lead and the location of additional cathode buses below the level of molten aluminum. The magnetic field configuration corresponding to this bus scheme will not allow to provide a satisfactory level of MHD stability and high technical and economic indicators of electrolysis.

Технической задачей изобретения является увеличение выхода по току за счет компенсации магнитных полей анодных стояков магнитном полем катодной ошиновки и снижения общего воздействия магнитных полей на расплавленный алюминий.An object of the invention is to increase the current efficiency due to compensation of the magnetic fields of the anode risers by the magnetic field of the cathode busbar and to reduce the overall effect of magnetic fields on molten aluminum.

Поставленная задача достигается тем, что в ошиновке алюминиевого электролизера при его поперечном расположении в корпусе, включающей анодные стояки, расположенные на входной стороне электролизера, сборные шины с подключенными к ним катодными стержнями, проходящие вдоль торцов и под днищем электролизера, соединенные с анодными стояками следующего по ходу тока электролизера, по крайней мере несколько сборных шин входной стороны, расположенных симметрично относительно осей анодных стояков перпендикулярных продольной оси электролизера, подключены к катодным стержням таким образом, что ток по сборным шинам течет в противоположных направлениях от осей стояков.The task is achieved in that in the busbar of the aluminum electrolyzer with its transverse arrangement in the housing, including anode risers located on the input side of the electrolyzer, busbars with cathode rods connected to them, passing along the ends and under the bottom of the electrolyzer, connected to the anode risers of the next at least several busbars of the input side located symmetrically with respect to the axes of the anode risers perpendicular to the longitudinal axis of the electrolyzer are connected to the cathode rods in such a way that current flows along the busbars in opposite directions from the axes of the risers.

На фиг.1 показан пример конструктивного исполнения ошиновки по данному предложению.Figure 1 shows an example of a structural design busbars for this proposal.

На фиг.2 показан частный случай заявляемой ошиновки, в котором сборные катодные шины на входной стороне направлены в противоположных направлениях и расположены симметрично относительно центрального и крайних анодных стояков (у трех из пяти стояков).Figure 2 shows a special case of the claimed busbar, in which the cathode busbars on the input side are directed in opposite directions and are located symmetrically relative to the Central and extreme anode risers (in three of the five risers).

На фиг.3 показано распределение вертикальной компоненты Bz в металле электролизера, имеющего ошиновку, выполненную по прототипу.Figure 3 shows the distribution of the vertical component Bz in the metal of the electrolyzer having a busbar made according to the prototype.

На фиг.4 показано распределение вертикальной компоненты Bz в металле электролизера, имеющего ошиновку, выполненную по заявляемой схеме.Figure 4 shows the distribution of the vertical component Bz in the metal of the electrolyzer having a busbar made according to the claimed scheme.

На фиг.5 показано распределение поперечной компоненты Вх в металле на входной стороне электролизеров с ошиновкой прототипа и заявляемой схемы.Figure 5 shows the distribution of the transverse component Bx in the metal on the input side of the electrolytic cells with the busbar of the prototype and the claimed circuit.

Ошиновка включает в себя анодные стояки 1-5, расположенные на входной по току серии стороне электролизера, сборные шины 6-23 с катодными спусками 24, пакеты шин, проходящие под днищем электролизера 25-30, и пакеты шин 31-32, огибающие торцы электролизера.The bus includes anode risers 1-5 located on the inlet current side of the cell, busbars 6-23 with cathode slopes 24, bus packets passing under the bottom of the cell 25-30, and bus packets 31-32, enveloping the ends of the cell .

Принцип работы ошиновки следующий. Ток к электролизеру подводится пятью анодными стояками 1-5. Часть тока от катодных стержней входной стороны отводится по катодных спускам 24, собирается сборными шинами 6-9, протекает по пакетам шин 31-32, огибающим торцы электролизера и подводящим ток к крайним стоякам 1, 5. Пакеты шин 10-15 отводят часть тока входной стороны, подключаются к шинам под днищем, которые подводят ток к стоякам 2-4. Сборные шины от катодных стержней входной стороны 6-15, расположенные симметрично относительно осей анодных стояков, перпендикулярных продольной оси электролизера, подключены к катодным стержням таким образом, что ток по сборным шинам течет в противоположных направлениях от осей стояков. Пакеты шин 16-23 отводят оставшуюся часть тока от катодных стержней выходной стороны и подключаются к стоякам 1-4.The principle of the bus is as follows. The current to the electrolyzer is fed by five anode risers 1-5. Part of the current from the cathode rods of the input side is discharged along the cathode slopes 24, collected by busbars 6–9, flows through bus packets 31–32, enveloping the ends of the cell and supplying current to the extreme risers 1, 5. Bus packets 10–15 divert part of the input current the sides are connected to the tires under the bottom, which supply current to the risers 2-4. Busbars from the cathode rods of the input side 6-15, located symmetrically with respect to the axes of the anode risers perpendicular to the longitudinal axis of the cell, are connected to the cathode rods so that the current flows along the busbars in opposite directions from the axes of the risers. The bus packets 16-23 divert the remainder of the current from the cathode rods of the output side and are connected to the risers 1-4.

В таблице представлены результаты расчетов МГД-характеристик и выхода по току алюминиевого электролизера для трех вариантов конструкции ошиновки:The table shows the results of calculations of the MHD characteristics and current efficiency of an aluminum electrolyzer for three busbar design options:

вариант 1 - ошиновка по выбранному прототипу;option 1 - bus for the selected prototype;

вариант 2 - ошиновка по заявляемой схеме (фиг.1).option 2 - bus according to the claimed scheme (figure 1).

вариант 3 - частный случай ошиновки по заявляемой схеме (фиг.2).option 3 - a special case of bus according to the claimed scheme (figure 2).

Показанное на фиг.1, 2 расположение сборных катодных шин входной стороны позволяет скомпенсировать Bz планарных участков анодных стояков и создать антисимметричное распределение магнитного поля относительно продольной оси Y электролизера (фиг.4).Shown in figure 1, 2 the location of the cathode busbars of the input side allows you to compensate for the Bz planar sections of the anode risers and create an asymmetric distribution of the magnetic field relative to the longitudinal axis Y of the cell (figure 4).

Расположение катодных шин входной стороны, которые впоследствии огибают торцы электролизера и подключаются к крайним стоякам, на уровне границы раздела металл - электролит позволяют снизить значения Вх на входной стороне по сравнению с ошиновкой выбранного прототипа (фиг.5).The location of the cathode buses of the input side, which subsequently bend around the ends of the electrolyzer and are connected to the extreme risers, at the level of the metal-electrolyte interface allows lowering the Bx values at the input side compared to the busbar of the selected prototype (Fig. 5).

Снижение средних и максимальных значений Вх и Bz в варианте 2 приводит к уменьшению перекоса металла и увеличению расчетного выхода по току на 4-6%.The decrease in the average and maximum values of Bx and Bz in option 2 leads to a decrease in the skew of the metal and an increase in the calculated current output by 4-6%.

Claims (1)

Ошиновка алюминиевого электролизера при его поперечном расположении в корпусе, включающая анодные стояки, расположенные на входной стороне электролизера, сборные шины с подключенными к ним катодными стержнями, проходящие вдоль торцов и под днищем электролизера, соединенные с анодными стояками следующего по ходу тока электролизера, отличающаяся тем, что, по крайней мере, несколько сборных шин входной стороны расположены симметрично относительно осей анодных стояков, перпендикулярных продольной оси электролизера, и подключены к катодным стержням таким образом, что ток по сборным шинам течет в противоположных направлениях от осей стояков.The busbar of the aluminum electrolyzer with its transverse arrangement in the housing, including anode risers located on the input side of the electrolyzer, busbars with cathode rods connected to them, passing along the ends and under the bottom of the electrolyzer, connected to the anode risers of the next electrolyzer current, characterized in that at least several busbars of the input side are located symmetrically with respect to the axes of the anode risers perpendicular to the longitudinal axis of the cell and are connected to the cathode to the rods in such a way that the current flows along the busbars in opposite directions from the axes of the risers.

Images