DE1758664C - Verfahren zum Ausgleich der magnetischen Effekte in Elektrolyse ofen mit hoher Stromstarke zur Her stellung von Aluminium und Schienen system zur Durchfuhrung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausgleich

der magnetischen Effekte in Elektrolyseöfen mit hoher 35 „ ,^ dB_y _ 6B_x . 6B_t _ δ B_z -

Stromstärke zur Herstellung von Aluminium und B_u{o) = O;-^-= — >0; ■— - >u,

findet bei Elektrolyseöfen Anwendung, die zweireihig _Wobei χ υ ν

der Länge nach hintereinander angeordnet sind und
denen der Strom doppelseitig zugeführt wird. · _By die Querkomponente des Magnetfeldes,

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der 40 B_x die Längskomponente des Magnetfeldes und deutschen Auslegeschrift 1 010 744 bekannt. _Bt die vertikale Komponente des Magnetfeldes ist.

Der Betrieb der Elektrolyseöfen für die Aluminium-

gewinnung mil. 10OkA und darüber hat gezeigt, daß _M- _{anderen Worten bedeuten die ange}gebenen

die durch den Fuß großer Strome in den Elementen _{Forderungen die Symm}et_rie des Quermagnetfddes, des Elektrolyseofens hervorgerufenen rtarken elektro- 45 _{die Konst}*_{an2 der} Größen B₉ und B_x längs der Achsen magnetischen Felder wesentlich die technisch-wirt- _{des Elektrolyseofens> maxin}?ai ^öghehe Verringerung schafthchen Daten beeinflussen, indem sie eine größere _{der Absolut}'_{werte Bt in} Eckpunkten des Elektrolyse. Verschrägung des geschmolzenen Metalls und einen _{ofens sowje die Symmetrie} ^₈ Vertikalfeldes tezügerhohten Lm auf der Schmebe hervorrufen. Es ist „ _{h d Achsen des E}i_ektrolyseofens. deshalb die Notwendigkeit entstanden, ein Schienen- so .... ,· . _c^· .

system zu schaffen, das eine Verminderung der schäd- Aufgabe der vorhegenden Erfindung «st «ein

liehen Wirkung der elektromagnetischen Felder er- w.rtschafthches Verfahren der «peisung von Elektromöfili ht lyseofen mit elektnschem Strom anzugeben, das bei

Die bekannten Speiseverfahren für Elektrolyseöfen ^einem &™&^cn Metallaufwand für die Schienen und mit elektrischem Strom zwecks Verminderung bzw. _S5 ?.^nem β"¹⁰*?* Y^erlust ^{an el}^tnscher Energie -n Beseitigung der magnetischen Feldstärke besteht ^n ein minimales und symmetnsches magnetisches im folgenden: Feld gewährleistet. ,.„,..., ·

Jiese Aufgal« wird durch ein Verfahren der em-Verteilte Anordnung der Schienenelemente gfings angegebenen Art gelöst, das erfindungsgeuiäß

bezüglich des Elektrolyseofens, wodurch in jedem 60 dadurch gekennzeichnet ist, daß der Umgehungseinzelnen Leiter nur ein geringer Strom fließt. schiene an: der der Nachbarreihe zugekehrten Seite Hierdurch wird aber die Konstruktion kompli- des Elektrolyseofens ein größerer elektrischer Strom ziert und die Bedienung des Elektrolyseofens zugeführt wird als der Umgehungsschiene an der erschwert. ' gegenüberliegenden Seite des Elektrolyseofens.

AK u- .« 1 ei ™ . α c u· * ⁶5 Das Schienensystem für Elektrolyseöfen zur Durch-

Abschirmung der Elemente des Sch.enensystems _{führung des Ver}f_{ahrens ist} erfindungsgemäß dadurch

' der Elektrolyseöfen. Dieses Verfahren hat keine gekennzeichnet, daß für jeden Elektrolyseofen der breite Anwendung wegen des sehr großen Auf- Querschnitt der Umgehungsschiene an der der Nach-

3 ■' 4

barreihe zugewandten Seite ds» Elektrolyseofens nente B₁ des magnetischen Feldes der der Nachbargrößer als der Querschnitt der Umgehungsschiene reihe zugekehrten und abgekehrten Seiten des Elektroan der gegenüberliegenden Seite des Elektrolyseöfens lyseofens muß etwa den doppelten Wert der Vertikalist, wobei an.die Umgehungsschiene mit größerem komponenteB_z des magnetischen Feldes ausmachen, Querschnitt eine entsprechend größere Anzahl der 5 das von den Strömen der Nachbarreihe der Elektro-Kathodenstäbe angeschlossen ist. lyseöfen erzeugt wird.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Die Anordnung der Kathoden 2 und Umgehungs-Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt schienen 3, 4 des Elektrolyseofens hängt sowohl von

F i g. 1 ein grundsätzliches Schema der Anordnung dem Abstand zwischen den Nachbarreihen der

der Elektrolyseöfen in einem Produktionsgebäude, io Elektrolyseöfen als auch von der Konstruktion des

F i g. 2 ein grundsätzliches Schema der erfindungs- Elektrolyseofens ab.

gemäßen Schienen des Elektrolyseofens, Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es,

F i g. 3 einen Schnitt der F i g. 2 nach Linie HI-III. ein symmetrisches (nach den absoluten Werten) ver-

Wie aus F i g. 1 und 2 ersichtlich, sind die Elektro- tikales magnetisches Feld B_z in bezug auf die Längs-

lyseöfen 1 in einem Produktionsgebäude parallel zu 15 achse des Elektrolyseofens 1 zu erzeugen. Je nach

der Längsseite in zwei Reihen angeordnet. Die Strom- ' der Höhe der Anordnung der Kathoden- 2 und

zuführung an die Anode des Elektrolyseofens 1 wird Umgehungsschienen 3, 4 ka'Ti man verschiedene

von zwei Seiten ausgeführt. Der Strom wird der absolute Werte der Vertikalkcmponente B_z erhalten.

Kathodenvorrichtung des vorhergehenaen Elektro- Das vorgeschlagene Verfahren der Schienenver-

lyseofens 1 abgegriffen und über die Kathoden- ao legung des Elektrolyseofens sieht neben der Symmetrie

schienen 2, Umgehungsschienen 3 und 4 und Stützen der Querkomponente B_y ebenfalls die Symmetrie der

5, 6, 7, 8 der Anode des nachfolgenden Elektrolyse- Vertikalkomponente B₁ des magnetischen Feldes auch

ofens zugefü* rt. Die allgemeine Stromrichtung in Jn bezug auf die Querachse des Elektrolyseofens 1 vor.

Elektrolyseöten des. Produktionsgebäudes ist auf In dom nach dem beschriebenen Verfahren aus-

F i g. 1, 2 mit Pfeilen eingezeichnet. »5 geführten Schienensystem des Elektrolyseofens für

Der Ausgleich des magnetischen Feldes des Elektro- die Aluminiumgewinnung wird die Zuführung eines

lyseofens wird in der vorliegenden Erfindung durch größeren Stromes der der Nachbarreihe zugekehrten

die Zuführung eines entsprechenden Stromwertes zu Seite des Elektrolyseofens dadurch erreicht, daß an

den Kathodenschienen 2, den Umgehungsschienen 3,4 die Umgehungsschiene 3 eine größere Anzahl Ka-

und den Stützen 5, 6, 7, R ausgeführt. 30 thodenstäbe 9 angeschlossen wird. An der abge-

Die Symmetrie der Querkomponente des magne- kehrten Seite wird an die Umgehungsschiene 4 eine

tischen r eldes B_y wkd dadurch erreicht, daß den geringere Anzahl Kathodenstäbe 9 angeschlossen.

Eingangsstützen 5,6 ein größerer Strom als den Dementsprechend wird die Umgehungsschiene 3 an

Ausgangsstützen 7,8 zugeführt wird. Das Scrom- der der Nachbarreihe zugekehrten Seite mit größerem

verhältnis in den Eingangsstützen 5, 6 und den Aus- 35 Querschnitt im Vergleich mit der Umgehuiigsschiene 4

gangsstüt ^ren 7,8 muß in der Regel 2:1 betragen. der abgekehrten Seite ausgeführt. Die Strombelastung

Der Ausgleich der absoluten Werte der Vertikal- des Bodens des Elektrolyseofens muß dabei gleich-

komponente B₁ des magnetischen Feldes nach den mäßig gehalten werden, um dem Auftreten von

Länfcoseiten des Elektrolyseofens wird durch die Ver- Horizontalströmen im geschmolzenen Aluminium

größerung des elektrischen Stromes an der Um- 40 vorzubeugen.

gehung^schiene 3, die an der der Nachbarreihe zu- Als Beispiel wird eine Konstruktion der Schienen

gewandten Seite des Elektrolyseofens liegt, und Ver- von Elektrolyseöfen 1 zur Aluminiumgewinnung für

minderung des Stromes an den Umgehungsschienen 4 eine Stromstärke von 100 bis 160 kA bei ihrer zwei-

der der Nachbarreihe abgewandten Seite des Elektro- reihigen längsseitigen Anordnung in einem Produk-

lyseofens ausgeführt. Dies führt dazu, daß der abso- 45 tionsgebäude vorgeschlagen. Die Symmetrie des

lute Betrag der Vertikalkomponente' B₁ des magne- magnetischen Feldes des Elektrolyseofens wird durch

tischen Feldes vom durch die eigenen Schienen- die folgende Stromverteilung unter den Stützen 5, 6,

elemente des Elektrolyseofens i fließenden Strom auf 7,8 erreicht:

der Ausgangsstirnseite großer an der inneren Seite Stütze 5 iF i e 2) 30 bis

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des Elektrolys-ioiens als an der äußeren Se>:e sein 50 stütze 6 35 bi? 50°/

Im / sammennang mit der Zufuhrung eines unter- <.,·;.-,, « η κ;« is»/

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schiemichen Stromes zu den St.i(/en 5, 6, 7, 8 ties

Elektrolyseofens 1 erfolgt eine Störung der Symmetrie Außerdem muß die Differenz der Anordnung der

der Qüerkomponente B_v des magnetischen Feldes. 55 Kathoden- 2 und Umgehungsschienen 3, 4 längs der

Zu ihrer Herstellung ist deshalb die Anordnung der Langseiten des Elektrolyseofens 300 bis 500 mm

Kathodenschienen 2 und der Umgehungsschienen 3,4 betragen, und zwar müssen die Schienen der der

in unterschiedlicher Höhe über der Mittellinie des Nachbarreihe zugekehrten Seite des Elektrolyseofens

geschmolzenen Aluminiums im Elektrolyseofen höher als diese der abgekehrten Seite angeordnet

(F i g. 3) vorgesehen. So sind die Kathodenschienen 2 60 werden.

und die Umgehungsschienen 3 an der der Nachbar- Die angegebene Stromverteilung unter den Stützen

reihe nächsten Seite des Elektrolyseofens höher 5, 6, 7, 8 des Elektrolyseofens 1 wird dadurch erreicht,

angeordnet als diese an der abgekehrten Seite. Eine daß eine entsprechende Zahl der Kathodenstäbe 9

derartige Anordnung der Kathodenschienen 2 und an die Schienenstränge unter Beibehaltung der gleich-

der Umgehungsschiuten 3,4 vergrößert zusätzlich 65 mäßigen Strombelastung des Bodens des Bades

die Differenz der absoluten Werte der Vertikalkom- angeschlossen werden. So wird im angeführten Bei-

ponente B₁ des magnetischen Feldes. Die Summen- spiel der durch die Schienen 3 der der Nachbarreihe

differenz der absoluten Werte der Vertikalkompo- der Wannen zugekehrten Seite fließende Strom von

fünf Kathodenstäben 9 abgegriffen, während durch die Schienen 4 der abgekehrten Seite nur der Strom von drei Kathodenstäben 9 fließt.

Die industriellen Prüfungen des beschriebenen Schienensystems bewiesen seine hohe wirtschaftliche

Zweckmäßigkeit. So verminderte sich das Verschrägen des Metallpegels mehr als um das Zweifache, wodurch die Stromausbeute um etwa 2% gesteigert und der Energieverbrauch für Aluminiumgewinnung S um S °/₀ gesenkt wurde.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

wandes an für die Herstellung der Abschir-Patentansprüche: mungen erforderlichen Werkstoffen gefunden.

1. Verfahren zum Ausgleich der magnetischen Anwendung von Bifilarschienenieitungen.

Effekte in Elektrolyseöfen mit hoher Stromstärke S Die bei der Verwirklichung dieses Verfahrens

zur Herstellung von Aluminium, die zweireihig entstehende Verlängerung der Schien?nleiiungen,

der Länge nach hintereinander angeordnet sind die zu einer wesentlichen Erhöhung des Gewichtes

und denen der Strom doppelseitig zugeführt wird, der Schienen und der Verluste an elektrischer

dadurchgekennzeichnet, daß der Um- Energie führt, läßt dieses Verfahren in indutstriel-

gehungsschiene an der der Nachbarreihe züge- io len Maßstäben nicht verwenden.

kehrten Seite des Elektrolyseofens ein größerer . ,. ,

elektrischer Strom zugeführt wird als der Um- Anordnung der Schienenleitungen in verschiedener

gehungsschiene an der gegenüberliegenden Seite Höhe in bezug auf dac Mctallniveau.

des Elektrolyseofens Von allen obenerwähnten Verfahren ist dieses

2. Schienensystem fur Elektrolyseofen zur Durch- 15 Verfahren am wirksamsten, jedoch erschwert führung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch _{dje in def Höhe} unterschiedliche Anordnung der gekennze.rhnet, daß für jeden Elektrolyseofen (1) Anodenschienen die Bedienung der Anode, und der Querschnitt der Umgehungsschiene (3) an außerdem erfordert das nach di^em Verfahren der der Nachbarreihe zugewandten Seite des ausgeführte Schienensystem einen größeren Auf-Elektrolyseofens (I) großer als der Querschnitt » ^ _{an Aluminiumsch}ienen.

der Umgehungsschiene (4) an der gegenüberliegenden Seite des Elektrolyt ofens (1) ist, wobei Keines der erwähnten Verfahren ist somit genügend an die Umgehungsschiene (?) mit größerem Quer- wirksam, und zwar entweder infolge zu hoher Preise schnitt eine entsprechend größere Anzahl der der für die Herstellung des Schienensystems erforder-Kathodenstäbe (9) angeschlossen ist. 35 liehen Werkstoffe oder wegen der komplizierten Konstruktion der vorgeschlagenen Schemas des Schienensystems für Elektrolyseöfen zur Gewinnung von Aluminium. Die in den letzten Jahren an Modellen und industriellen Starkstromelektrolyseöfen durchgeführ-

~ 30 ten Untersuchungen der magnetischen Felder ermög

lichten die Formulierung der Forderungen, die an die Srhienen des Aluminiumelektrolyseofens zu stellen sind: