DE2822310A1

DE2822310A1 - Bus=bars for aluminium producing electrolyser - has left cathode stack with portion running length of transverse wall towards right stack

Info

Publication number: DE2822310A1
Application number: DE19782822310
Authority: DE
Inventors: Igor K Cybukov; Svetozar V Evdokimov; Zinovij I Gnesin; Ilja G Kil; Vladimir P Nikiforov; Valentin I Rjabov; Aleksandr N Smorodinov
Original assignee: VNI PI ALJUMINIEVOI MAGNIEVOI
Current assignee: VNI PI ALJUMINIEVOI MAGNIEVOI
Priority date: 1978-05-22
Filing date: 1978-05-22
Publication date: 1979-11-29

Abstract

In a system of busbars arranged lengthwise in at least two parallel rows, the cathode busbars are located on either side of each row and connected at the end of each pair of rows by a jumper. One of the cathode busbars at the end of the row and between the pair of rows extends along the transverse wall of the last electrolyser towards the other busbar and then extends parallel to this busbar to the jumper. The magnetic field generated by the current flow in the busbars counteracts the symmetry of the magnetic field vertical component in the molten metal.

Description

Stromschienensystem von Aluminiumelektrolysezellen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Stromschienensystem von Aluminiumelektrolysezellen und insbesondere auf eine den Strom von den Elektrolysezellen ableitende Anordnung von Katodenschienen, diesem Ende einer Reihe> bei Längsanordnung der Elektrolysezellen in # Reihe<>, angeordnet sind. Busbar system of aluminum electrolysis cells The present The invention relates to a busbar system for aluminum electrolysis cells and in particular to an arrangement which dissipates the current from the electrolytic cells of cathode rails, this end of a row> with longitudinal arrangement of the electrolytic cells in # row <>, are arranged.

Bei der Aluminiumherstellung ist die Anordnung der Elei trolysezellen in Parallelreihen üblich. Die Elektrolysezellen in Jeder Reihe sind reihengeschaltet, d.h. die Katode der einen Elektrolysezelle ist an die Anode der nachfolgenden Elektrolysezelle derartig angeschlossen, daß der elektrische Strom die ganze Reihe der Elektrolysezellen durchströmt und über die gegenüberliegende Reihe von Elektrolyse zellen zurückfließt. When producing aluminum, the arrangement of the electrolysis cells is important common in parallel rows. The electrolytic cells in each row are connected in series, i.e. the cathode of one electrolytic cell is connected to the anode of the subsequent electrolytic cell connected in such a way that the electric current runs through the whole series of the electrolytic cells flows through and across the opposite row of electrolysis cells flow back.

In der Aluminiumindustrie ist ein Stromschienensystem für Aluminiumelektrolysezellen, die am Anfang und am Ende einer Reihe bei Längsanordnung der Elektrolysezellen in Reihe angeordnet sind,bekannt, das Katodenschienenpakete enthält, die beiderseits der Elektrolysezellen, d.h. In the aluminum industry, a busbar system for aluminum electrolysis cells is at the beginning and at the end of a row when the electrolytic cells are arranged lengthways in Row are arranged, known, the cathode bar packs contains, both sides of the electrolytic cells, i.e.

links- und rechtsseitig in bezug auf die Elektrolysezellenlängsachse, in Fließrichtung des elektrischen Stroms, angeordnet sind.left and right in relation to the longitudinal axis of the electrolysis cell, in the direction of flow of the electric current.

Beim Betrieb der mit dem bekannten Stromschienensy-Stern ausgerüsteten Elektrolysezellen treten starke Elektromagnetfelder, die durch die Einwirkung der in den Elektrolysezellenbauelementen fließenden starken Ströme bedingt sind, in Erscheinung, die den Prozeß der Schmelzflußelektrolyse und seine wirtschaftlichen Daten stark beeinflussen. When operating those equipped with the well-known power rail system star Electrolytic cells enter strong electromagnetic fields that are created by the action of the in the electrolytic cell components are due to strong currents flowing in Appearance that the process of fused fluid electrolysis and its economic Strongly affect data.

Mit dem Anstieg der Leistung der Aluminiumelektrolysezelle wächst die ungünstige Beeinflus8ung des Aluminiumelek trolygeprozesses durch die starken Magnetfelder. Infolge der Wechselwirkung zwischen dem magnetischen Fremdfeld und den in der Metallschmelze fließenden Strömen, werden in dieser Schmelze sehr große elektromagnetische Kräfte wirksam Diese elektromagnetischen Kräfte bedingen eine Störung der Oberfläche des flüssigen Katodenmetalls und seine starke Zirkulation. With the increase in the performance of the aluminum electrolysis cell, it grows the unfavorable influence on the aluminum electrolytic process by the strong Magnetic fields. As a result of the interaction between the external magnetic field and The currents flowing in the metal melt become very large in this melt electromagnetic forces effective These electromagnetic forces cause a Disturbance of the surface of the liquid cathode metal and its strong circulation.

Wegen einer starken Schräglage bzw. des Aufbauchens des Metalls arbeiten die Elektrolysezellen mit die optimalen Abstände überschreitenden Elektrodenabständen. Dies zieht eine Erhöhung der Betriebsspannung für die Elektrolysezelle, Stromüberverbrauch und Ubererhitzung der Schmelze nach sich, wodurch die Stromausbeute ungünstig beeinflußt wird. Work because of a steep incline or bulging of the metal the electrolytic cells with the electrode distances exceeding the optimal distances. This attracts an increase in the operating voltage for the electrolytic cell, current over-consumption and overheating of the melt, as a result of which the current yield is adversely affected will.

Infolge der starken Zirkulation neigt das Metall stärker zum Eindringen in den Anodenbereich, wo es von den anodischen Gasen oxydiert wird. Durch zahlreiche Beobachtungen wurde festgestellt, daß in denjenigen Elektrolysezellenzonen, wo die Magnetfeldintensität und die Strömungsstärke der Zirkulation einen Höchstwert erreichen, eine Verformung der Wandungen der Katodenumhüllung stattfindet, und genau in diesen Zonen die seitlichen Kohlenplatten durch das geschmolzene Metall öfter zerstört werden. As a result of the strong circulation, the metal has a greater tendency to penetrate in the anode area, where it is oxidized by the anodic gases. Through numerous Observations have been found that in those electrolytic cell zones where the Magnetic field intensity and the flow strength of the circulation reach a maximum value, a deformation of the walls of the cathode envelope takes place, and precisely in this Zones the side carbon plates are more often destroyed by the molten metal will.

Unter gemeinsamer Einwirkung der Gas strömungen und der elektromagnetischen Kräfte werden auf der Oberfläche des geschmolzenen Aluminiums Wellen erzeugt, die örtliche Eursschlüsse nach sich ziehen können, wobei infolgedessen die Stromausbeute erheblich abnimmt. Under the joint action of the gas flows and the electromagnetic Forces are generated on the surface of the molten aluminum, which waves local Eurinclusions can result, with consequent the current yield decreases significantly.

Der Einsatz von Elektrolysezellen mit einer großen Iaistung ist nur dann zweckmäßig, wenn wirksame MaBnahcen zum Verhüten der schädlichen Wirkung des Magnetfeldes getroffen sind. The use of electrolysis cells with a large output is only expedient if effective measures are taken to prevent the harmful effects of the Magnetic field are hit.

Untersuchungen der Magnetfelder, die in den letzten Jahren an Versuchs- und Industrieelektrolysezellen, die für große Stromstärken bestimmt waren, durchgeführt worden sind, ergaben die Möglichkeit, die Anforderungen an das Stromschienystem einer Aluminiumelektrolysezelle in Porm nachstehender Gleichungen zusammen fassen: 3 3 # @ # @ By(O) = 0; = - # 0; x y # Bz # Bx = - # 0 x Y wo: 3y - Magnetfeld-Querkomponente; Bx - Magnetfeld-Längskomponente; Bz - Magnetfeld-Vertikalkomponente, sind. Investigations of the magnetic fields that have been used in experimental and industrial electrolysis cells designed for high currents made it possible to meet the requirements for the busbar system an aluminum electrolysis cell in Porm of the following equations: 3 3 # @ # @ By (O) = 0; = - # 0; x y # Bz # Bx = - # 0 x Y where: 3y - magnetic field transverse component; Bx - longitudinal magnetic field component; Bz - magnetic field vertical component, are.

Anders gesagt bedeuten die oben dargelegten Forderungen die Symmetrie des Magnetquerfelds, die Konstanz der Größe von By und Bx in Elektrolysezellenachsrichtung und eine Mindestgröße der Absolutwerte der Vertikalkomponenten des Magnetfelds Bz, die in den Elektrolyseurecken wirksam sind, sowie eine Symmetrie des Magnetsenkrechtfelds in bezug auf die Elektrolysezellenachsen. In other words, the requirements set out above mean symmetry of the transverse magnetic field, the constancy of the size of By and Bx in the direction of the axis of the electrolysis cell and a minimum size of the absolute values of the vertical components of the magnetic field Bz, which are effective in the electrolysis corners, as well as a symmetry of the perpendicular magnetic field with respect to the electrolytic cell axes.

Obschon auf diesem Gebiet der Technik einige Verfahren bekannt sind, die die Erfüllung der oben angeführten Forderungen für Elektrolysezellen ermöglichen, die in der Mitte der Reihe angeordnet sind, ist es immer noch schwierig sie für Elektrolysezellen zu erfüllen, die am Anfang und am Ende einer jeden Reihe liegen. Although some techniques are known in this area of technology, which enable the fulfillment of the above-mentioned requirements for electrolysis cells, which are placed in the middle of the row, it is still difficult for them Electrolytic cells meet that at the beginning and at the end of each Row.

Das kennzeichnende Merkmal dieser Elektrolysezellen besteht darin, daß sie mit denda neben liegenden Elektrolysezellen nur einseitig benachbart sind. Außerdem ist das Magnetfeld, das durch Ströme bedingt ist, die in der gegenüberliegenden Elekrolysezellenreihe fließen (bei zweireihiger Anordnung der Elektrolysezellen in der Halle), in diesen e Fall von etwas geringerer Intensität. Aus diesen Grunde wird das Magnetfeld, das auf das flüssige Metall in den Elek trolysezellen am Anfang und am Ende der Reihe ein@ wirkt (kaupt sächlich die Vertikalkomponente dieses Felds), bei. Ein des bekannten Stromschienensystems ohne zusätzliche Vervoll kommnungen, unsymmetrisch, was sich wiederul ungünstig auf die Arbeitscharakteristiken der angeführten Elektrolysezellen auswirkt. The distinguishing feature of these electrolytic cells is that they are only adjacent on one side with the electrolytic cells lying next to them. In addition, the magnetic field that is caused by currents is that in the opposite Row of electrolytic cells flow (when the electrolytic cells are arranged in two rows in the hall), in this case of slightly lower intensity. For this reason is the magnetic field that acts on the liquid metal in the electrolytic cells at the beginning and at the end of the row an @ acts (mainly the vertical component of this field), at. One of the well-known busbar system without additional perfection, asymmetrical, which again adversely affects the working characteristics of the listed Electrolytic cells.

Bekannt ist ein vervollkommnetes Stromschienensystem für Aluminiumelektrolysezellen, das die Möglichkeit gibt, bis zu einem bestimmten Grad die Symmetrie des auf das flüssige Metall in Elektrolysezellen ai Anfang und an Ende der Reihe einwirkenden Magnetfeldes (Siehe beispielsweise US-PS 3775280) zu verbessern. ki diesem System sind die rechts- und linksseitig in bezug auf die Elektrolysezellenlängsachse und in Fließrichtung des Stroms angeordneten Katodenschienenpakete derartig ins liert, daß das rechte und das linke Katodenpaket von jeder Elektrolysezelle, der am Ende der Reihe, wo der Strom herausfließt, liegt, an der Querwand der Elektrolysezelle in Richtung zu seiner Längsachse und weiter entlang dieser Achse verlegt sind, während das linke Paket an dem Punkt, wo der Strom in die am Anfang einer Jeden Reihe liegende Elektrolysezelle hineinfließt, zum linken Paket symmetrisch ist, das an dem Punkt, wo der Strom aus der am Ende der Reihe liegenden Elektrolysezelle herausfließt, liegt. A perfected busbar system for aluminum electrolysis cells is known, which gives the possibility, to a certain degree, of the symmetry of the Liquid metal acting in electrolytic cells ai the beginning and end of the series Magnetic field (see for example US-PS 3775280) to improve. ki this system are the right and left sides in relation to the longitudinal axis of the electrolytic cell and Cathode rail packs arranged in the direction of flow of the current are insulated in such a way that that the right and left cathode packs of each Electrolytic cell, which is at the end of the row where the current flows out, on the transverse wall of the electrolytic cell are laid in the direction of its longitudinal axis and further along this axis, while the left packet at the point where the stream enters the beginning of each row Electrolytic cell flows into it, is symmetrical to the left packet, which at the point where the current flows out of the electrolysis cell at the end of the row, lies.

Durch unmittelbare Magnetf eldstärkemes sungen, die an stirnseitigen Elektrolysezellen durchgeführt worden sind, wurde nachgewiesen, daß dieses Stromachienensystem eine ausreichend vollständige Behebung der Störwirkung der elektromagnetischen Kräfte auf das flüssige Metall in den Elektrolysezellen, die die Austrittselektrolysezellen in bezug auf die Stromfließrichtung darstellen, nicht gewährleisten. Dio-Je ßtörwirkung wird durch die Nahe der Stromachienenbrücke zwischen zwei benachbarten Elektrolysezellenreihen bedingt. Through direct magnetic field strength measurements on the face Electrolytic cells have been carried out, it has been proven that this current axis system a sufficiently complete elimination of the disruptive effect of the electromagnetic forces on the liquid metal in the electrolytic cells that make up the outlet electrolytic cells in relation to the direction of current flow, not guarantee. Dio-disruptive effect is due to the proximity of the Stromachienenbrücke between two adjacent rows of electrolysis cells conditional.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stromschienensystem für die Aluminiumelektrolysezellen, die Austrittselektrolysezellen in bezug auf die Stro£ließrichtung darstellen und am Ende Reihe bei Längsanordnung der Elektrolysezellen in Reihe liegen, zu entwickeln, bei des die Katodenschienen eine solche Stellung einnehmen, daß Magnetfeldsymmetrie gewährleistet und eine Erhöhung der Produktionsleistung der Elektrolysezellen erzielbar ist. The invention is based on the object of a busbar system for the aluminum electrolytic cells, relating to the outlet electrolytic cells show the direction of flow and at the end of the row with the electrolysis cells arranged lengthways lie in series to develop, in which the cathode rails such a position assume that magnetic field symmetry ensures and an increase in production output the electrolytic cells can be achieved.

Diese Aufgabe wird bei einem Stromschienensystem für mindestens in zwei Reihen angeordneten Aluminiumelektrolysezellen, das Katodenschienenpakete enthält, die beiderseits Jeder Elektrolysezellenreihe, d.h. rechts- und linksseitig in bezug auf die Elektro lysezellenachse in Fließrichtung des Stroms argeordnet und am Ende der beiden Reihen mittels einer Schienvnstrom brücke verbunden sind, bei dem erfindungsgemäß das eine gelöst (linke)Katodenschienenpaket, indem Ende der Reihe stromabflußseitig von der Schienenstrombrückenseite und zwischen den Elektrolysezellenreihen liegt, einen Teil, der entlang der Querwand dieser Elektrolysezelle in Richtung zum anderen (rechten) Katodenschienenpaket führt, sowie einen tortlaurcr den Teil, der zusammen mit dem recnten Katodenschienenpaket bis zum Zusammentreffen mit der Stromscbienenbrücke verlegt ist, enthält. In a busbar system, this task is carried out for at least in two rows of aluminum electrolysis cells, which contain packs of cathode rails, on both sides of each row of electrolysis cells, i.e. right and left in relation to each other arranged on the electrolysis cell axis in the direction of flow of the current and at the end of the two rows are connected by means of a Schienvnstrom bridge, in the case of the invention the one loosened (left) cathode bar packet by the end of the row on the downstream side from the side of the track bridge and between the rows of electrolysis cells, one part running along the transverse wall of this electrolytic cell towards the other (right) cathode rail package leads, as well as a tortlaurcr the part that together with the correct cathode busbar package until it meets the busbar bridge is relocated, contains.

Zweckmäßig wird der fortlaufende Teil des linken Katodenpakets der Elektrolysezelle, die am Ende der Reihe stromabflußseitig liegt, in gleicher Höhe mit dem rechten Katodenpaket dieser Elektrolysezelle angeordnet. Hierbei wird es möglich, eine einfachere Konstruktion der Schienenstützer zu verwenden. The continuous part of the left cathode pack is useful Electrolysis cell, which is at the end of the row downstream, at the same height arranged with the right cathode pack of this electrolytic cell. Here it becomes possible to use a simpler construction of the rail supports.

Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachstehend angeführten ausführlichen Beschreibung näher erläutert, wobei auf auf die beiliegende Zeich genommen wird, nung Bezug in der ein erfindungsgemäßer Schaltplan der Elektrolysezellenstromschienen veranschaulicht ist. Features and advantages of the present invention will become apparent with reference to FIG detailed description given below, with on the accompanying drawing is taken, reference in which a circuit diagram according to the invention the Electrolytic cell busbars is illustrated.

In der Zeichnung ist ein Stromschienensystem von Elektrolysezellen 1 und 2 veranschaulicht, das an der Stirnseite der Elektrolysezellenhalle angeordnet ist, wo eine Schienenstrombrücke 3 zwischen den beiden Elektrolysezellenreihen installiert ist. Das genannte System umfaßt Katodenschienenpakete 4, 5, 6, 7, die rechts- und linksseitig in bezug auf die Elektrolysezellenlängsachse in Pließrichtung des Stroms angeordnet sind. Wie die Zeichnung zeigt, besitzt das linke gatodenschienenpaket 7, das den Strom der stirneeitigen Eintrittselektrolysezelle 2 zuführt, einen Teil, der entlang der Querwand dieser Elektrolysezelle bis zur Mitte dieser Wand verläuft. Das linke Katodenschienenpaket 5 der stromabilußseitigen Elektrolysezelle 1 besitzt erfindungsgemäß einen Teil, der entlang der ganzen Elektrolysezellenquerwand bis zum Zusammentreffen mit dem rechten wobei Katodenschienenpaket 4 führt weiter dessen fortlaufender Teil und das rechte Katodenpaket 4 bis zum Zusammentreffen mit der querverlaufenden Stromschienenbrücke 3 zusammen verlegt werden. In the drawing is a busbar system of electrolytic cells 1 and 2 illustrates, which is arranged on the front side of the electrolytic cell hall is where a rail power bridge 3 is installed between the two rows of electrolytic cells is. Said system comprises cathode bar packs 4, 5, 6, 7, the right and on the left with respect to the longitudinal axis of the electrolysis cell in the positive direction of the current are arranged. As the drawing shows, the left has gate rail package 7, which feeds the current to the front-side entry electrolysis cell 2, a part, which runs along the transverse wall of this electrolytic cell to the middle of this wall. The left cathode rail package 5 of the electrolysis cell 1 on the current balance side has according to the invention a part along the entire electrolytic cell transverse wall to to the meeting with the right one, whereby the cathode busbar package 4 continues continuous part and the right cathode package 4 until it meets with the transverse busbar bridge 3 are laid together.

Bei einer Ausführungsform des Stromschienensystems kann der weiterführende Teil des linken Katodenpakets 5, der üblicherweise höher angeordnet wird, als das rechte Katodenpaket 4, beim Wechsel zum rechten Katodenpaket 4 ftim in der Zeichnung dargestellten Punkt 8) bis auf die Höhe des rechten Katodenpakets 4 hernuntergeführt werden und weiter in gleicher Höhe mit diesem Paket als gemeinsame Sammelschiene verlaufen. In one embodiment of the busbar system, the further Part of the left cathode pack 5, which is usually arranged higher than that right cathode pack 4, when changing to right cathode pack 4 ftim in the drawing point 8) except for the height of the right cathode package 4 below and continue in the same amount with this package as common Busbar run.

Die Stromzuführung zu den Aluminiumelektrolysezellen über das hier beschriebene Ströme Schienensystem wird folgender bewerkstelligt. Wie schon vorstehend erwähnt, sind die Elektrolysezel- len in der Werkhalle in Längsrichtung angeordnet.The power supply to the aluminum electrolysis cells via the power rail system described here is as follows accomplished. As mentioned above, the electrolysis cells are len arranged lengthways in the workshop.

Die Stroif0w3urichtung in den Katodenschienenpaketen der Elektrolysezellen ist durch Pfeile gekennzeichnet. Von der Iatode der Elektrolysezelle 1 wird der Strom mit Hilfe des linken Pakets 5 und des rechten Pakets 4 Kat@denschienen zugeführt, und der Anode der Elektrolysezelle 2 wird der Strom über die Pakete 6 und 7 zugeführt. The stroke direction in the cathode rail packs of the electrolysis cells is indicated by arrows. From the Iatode of the electrolytic cell 1 is the Power is supplied with the help of the left package 5 and the right package 4 Kat @ deniene rails, and the anode of the electrolytic cell 2 is supplied with the current through the packs 6 and 7.

Das Paket 5 besitzt einen Teil, der über die gesamte Länge der Querwand der Elektrolysezelle 1 verläuft, während das Paket 7 einen Teil besitzt, der sich nur über die halbe Länge der Querwand der Elektrolysezelle 2 erstreckt. The package 5 has a part that extends over the entire length of the transverse wall the electrolytic cell 1 runs, while the package 7 has a part that extends only over half the length of the transverse wall of the electrolytic cell 2.

Infolge einer derartigen Anordnung der Katodenpakote, wirkt das von den in diesen Paketen fließenden Strömen erregte Magnetfeld einer Unsymmetrie der Vertikalkomponente Bz in der Elektro@@@@zellenschmelze, die durch Nichtvorhandensein der zweiten benachbarten Elektrolysezelle und die Nähe der Stromschienenbrücke 3 bedingt ist, entgegen. As a result of such an arrangement of the cathode packs, the effect of the currents flowing in these packets excited magnetic field of an asymmetry of Vertical component Bz in the electrical @@@@ cell melt, which is due to the absence the second adjacent electrolytic cell and the vicinity of the busbar bridge 3 is conditional, contrary.

Claims

Claims: 1. Busbar system for in the longest direction at least two parallel rows of aluminum electrolysis cells on either side of each Electrolysis cells @ row attached and at the end of the two rows by a busbar bridge are connected, characterized in that one at the end of the row is downstream from the side of the busbar bridge (3) and between the rows of electrolysis cells arranged cathode busbar package (5) a part that runs along the transverse wall of the last Electrolysis cell (1) is moved in the direction of the other cathode rail pack (4), and a continuous part that runs parallel to this until it coincides with the busbar bridge (3) has been laid.

2. busbar system according to claim 1, characterized in that the following part of the Cathode rail pack (5), which is at the end of the row downstream until they meet with the current rail bridge (3) is arranged, at the same height - is located with this.

which contains cathode rail packages