DE2826149C2

DE2826149C2 - System of two-sided power supply to aluminum electrolysis cells

Info

Publication number: DE2826149C2
Application number: DE19782826149
Authority: DE
Inventors: Nikolai Andreevi&ccaron; Kalu&scaron;sky; Ilya Genrikhovi&ccaron; Kil; Vladimir Pavlovi&ccaron; Nikivorov; Vasily Ivanovi&ccaron; Nosikov; Aleksandr Nikolaevi&ccaron; Smorodinov; Igor Kirillovi&ccaron; Leningrad Tsybukov; Michail Vasilievi&ccaron; Yazev
Original assignee: VSESOJUZNYJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ I PROEKTNYJ INSTITUT ALJUMINIEVOJ MAGNIEVOJ I ELEKTRODNOJ PROMYSLENNOSTI LENINGRAD SU
Current assignee: VSESOJUZNYJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ I PROEKTNYJ INSTITUT ALJUMINIEVOJ MAGNIEVOJ I ELEKTRODNOJ PROMYSLENNOSTI LENINGRAD SU
Priority date: 1978-06-15
Filing date: 1978-06-15
Publication date: 1982-12-16
Also published as: DE2826149A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System der Stromzuführung zu Aluminiumelektrolysezellen, insbesondere eine Anordnung von Anodensteigleitungen, die die zweiseitige Stromzuführung zu zwei benachbarten Elektrolysezellen bei Längsanordnung der Elektrolysezellen in Reihe bewerkstelligen.The present invention relates to a system of power supply to aluminum electrolytic cells, in particular an arrangement of anode risers, which the two-sided power supply to two accomplish neighboring electrolysis cells with longitudinal arrangement of the electrolysis cells in series.

Beim Betrieb von Elektrolysezellen mit Stromstärken 100 000 Ampere und höher treten sehr große elektromagnetische Kräfte auf, die eine Krümmung der Oberfläche des flüssigen kathodischen Metalls und eine starke Zirkulation dieses Metalls hervorrufen. :ϊWhen operating electrolysis cells with currents of 100,000 amperes and higher, very large electromagnetic waves occur Forces that cause a curvature of the surface of the liquid cathodic metal and a cause strong circulation of this metal. : ϊ

Die Größe und die Wirkungsrichtung dieser schädlichen elektromagnetischen Kräfte hängt hauptsächlich von der Anordnung des Systems der Stromzuführung, insbesondere von der Anordnung der Anodensteigleitungen, ab. j(iThe size and direction of action of these harmful electromagnetic forces mainly depends the arrangement of the power supply system, in particular the arrangement of the anode risers, away. j (i

Untersuchungen der magnetischen Felder, die in den letzten Jahren an Versuchs- und Industrieelektrolysezellen, die für große Stromstärken ausgelegt sind, durchgeführt wurden, ergaben die Möglichkeit, die Anforderungen an das System der Stromzuführung zu π einer Aluminiumelektrolysezelle in Form der nachstehenden Formel darzustellen:Investigations of the magnetic fields that have been used in experimental and industrial electrolysis cells in recent years, which are designed for high currents, made it possible to use the Requirements for the system of power supply to π of an aluminum electrolytic cell in the form of the following To represent formula:

By(O) = 0; By (O) = 0;

d"xd "x

d^Bxd ^B x

-0;-0;

By die Querkomponente des magnetischen Felds Bx die Längskomponente des magnetischen Felds Bz die Vertikalkomponente des magnetischen Felds By the transverse component of the magnetic field Bx the longitudinal component of the magnetic field Bz the vertical component of the magnetic field

bedeutet.means.

Anders gesagt bedeuten die oben angeführten Anforderungen die Notwendigkeit der Symmetrie des magnetischen Querfeldes, der Konstanz der Größen von ßyund ß*in Richtung der Elektrolysezellenachsen, und einer Mindestgröße der Absolutwerte von Bz, die in den Ecken der Elektrolysezelle wirksam sind, sowie die Notwendigkeit der Symmetrie des magnetischen Senkrechtfelds in bezug auf die Achsen der Elektrolysezelle. In other words, the above requirements mean the need for symmetry of the magnetic transverse field, the constancy of the sizes of ßy and ß * in the direction of the electrolysis cell axes, and a minimum size of the absolute values of Bz that are effective in the corners of the electrolysis cell, as well as the need for symmetry of the perpendicular magnetic field with respect to the axes of the electrolytic cell.

Bei der Aluminiumherstellung ist es üblich, die Elektrolysezellcn in Pa;'allelreihen anzuordnen. Die Elektrolysezellen in jeder Reihe sind hintereinandergeschaltet, d. h. die Kathode der einen Elektrolysezelle ist an die Anode der nachfolgenden Elektrolysezelle angeschlossen. Es gibt zwei Verfahren für die Stromzuführung zu den Elektrolysezellen: die einseitige Stromzuführung zur Anode und die zweiseitige Stromzuführung zur Anode. Bei der einseitigen Stromzuführung zur Anode werden üblicherweise in dem Zwischenraum zwischen zwei benachbartenIn the production of aluminum it is customary to arrange the electrolysis cells in Pa; 'allele rows. the Electrolytic cells in each row are connected in series, i. H. is the cathode of one electrolytic cell connected to the anode of the subsequent electrolytic cell. There are two procedures for that Power supply to the electrolysis cells: the one-sided power supply to the anode and the two-sided Power supply to the anode. In the case of a one-sided power supply to the anode, in the space between two neighboring ones

60 Elektrolysezellen zwei Anodensteigleitungen angeordnet, die nur einer Elektrolysezelle angehören und den Strom dieser Elektrolysezelle nur von einer Seite zuführen. Ein solches System der Stromzuführung ist beispielsweise in der DD-Patentschrift 22 418 beschrieben. Bei diesem System befinden sich zwischen je r.wei benachbarten Elektrolysezellen je zwei Anodensteigleitungen, die in einer gemeinsamen Senkrechtebene liegen, die den Stirnseiten der Elektrolysezellen parallel ist Aber ein solches System der Stromzuführung ist für Elektrolysezellen großer Leistungen mit Stromstärken über 100 000 A nicht anwendbar, da in diesem Falle keine normale Technologie des Prozesses der Elektrolyse infolge der bedeutenden Asymmetrie des magnetischen Feldes und des großen Werts des Magnetflusses in der Elektrolysezellenstirnseite von der Stromzuführungsseite gewährleistet wird. 60 electrolysis cells arranged two anode risers that belong to only one electrolysis cell and only feed the current to this electrolysis cell from one side. Such a system of power supply is described, for example, in DD patent specification 22,418. In this system there are two anode risers between every two neighboring electrolysis cells, which lie in a common vertical plane that is parallel to the end faces of the electrolysis cells. since in this case no normal technology of the process of electrolysis is ensured due to the significant asymmetry of the magnetic field and the large value of the magnetic flux in the electrolytic cell face from the power supply side.

Bei zweiseitiger Stromzuführung ist es üblich, daß bei jedem von den in hintereinandergeschalteten Reihen angeordneten Elektrolysezellen je 4 Anodensteigleitungen, je zwei an jeder Stirnseite der Elektrolysezelle, installiert sind. Ein solches System der zweiseitigen Stromzuführung zu Aluminiumeiektrolysezelle (siehe DE-OS 17 58 664) umfaßt Gruppen von Anodensteigleitungen, die zwischen den Stirnen der benachbarten Elektrolysezellen angeordnet sind und den Strom zu diesen benachbarten Elektrolysezellen zuführen. Bei diesem System sind zwischen zwei benachbarten Elektrolysezellen 4 Steigleitungen angeordnet, wobei zwei von diesen Steigleitungen der einen Elektrolysezelle und zwei der benachbarten angehören. Die Achsen der Steigleitungen der zwei benachbarten Elektrolysezellen liegen in diesem Falle in zwei Senkrechtebenen, die den Stirnflächen der Elektrolysezellen parallel sind, wobei jede von diesen Ebenen einer der Elektrolysezellen näher liegt. Da die Steigleitungspaare, die entsprechend der vorderen und der hinteren Stirnseite der benachbarten Elektrolysezellen angehören, in verschieden großen Abständen von den Querachsen dieser Elektrolysezellen angeordnet und von verschieden großen Strömen durchflossen sind, ist das durch der. fließenden Strom erzeugte magnetische Feld unsymmetrisch in bezug auf die Querebenen der Elektrolysezellen (d. h. die Ebenen, die durch die Querachse der Elektrolysezelle führen und senkrecht zur Stromrichtung sind). Die Unsymmetrie des magnetischen Felds zieht eine statische, in einigen Fällen auch eine dynamische Schiefstellung des Metall- nach sich, da in diesem Falle das Feld auch unsymmetrisch in bezug auf den Elektrolysezellenmittelpunkt ist.With two-sided power supply, it is common that each of the rows connected in series arranged electrolysis cells, 4 anode risers each, two on each end of the electrolysis cell, are installed. Such a system of two-sided power supply to the aluminum electrolysis cell (see DE-OS 17 58 664) comprises groups of anode risers, which are arranged between the foreheads of the adjacent electrolytic cells and supply the current feed these neighboring electrolytic cells. In this system are between two neighboring Electrolytic cells 4 risers arranged, two of these risers being the one electrolytic cell and two of the neighboring ones belong. The axes of the risers of the two adjacent electrolytic cells in this case lie in two vertical planes which are parallel to the end faces of the electrolysis cells, each of these levels being closer to one of the electrolytic cells. As the riser pairs that accordingly belong to the front and the rear end face of the adjacent electrolytic cells, in different ways large distances from the transverse axes of these electrolytic cells and of different large currents flow through it, that is through the. flowing current generated magnetic field unbalanced with respect to the transverse planes of the electrolytic cells (i.e. the planes passing through the transverse axis of the Lead electrolytic cell and are perpendicular to the direction of the current). The asymmetry of the magnetic field causes a static, and in some cases also a dynamic, misalignment of the metal, as in in this case the field is also asymmetrical with respect to the center of the electrolytic cell.

Außerdem vergrößert die Anordnung der Steigleitungen in zwei parallelen Ebenen die Länge der Stromschienen und damit die Gesamtlänge der Elektrolysezellengehäuse. In addition, the arrangement of the risers in two parallel planes increases the length of the Busbars and thus the total length of the electrolytic cell housing.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches System der Stromzuführung zu Aluminiumelektrolysezellen zu entwickeln, bei dem die Anodensteigleitungen derartig angeordnet sind, daß eine Herabsetzung der schädlichen Einwirkungen des magnetischen Felds auf den Prozeß der Elektrolyse bei der Arbeit mit Stromstärken über 100 000 A sowie eine Verminderung der Gesamtlänge der Stromschienen und der Elektrolysezellengehäuse gewährleistet ist.The invention is based on the object of such a system for supplying power to aluminum electrolysis cells to develop in which the anode risers are arranged such that a reduction in the harmful effects of the magnetic field on the process of electrolysis when working with Currents over 100,000 A and a reduction in the overall length of the busbars and the electrolytic cell housing is guaranteed.

Die gestellte Aufgabe wird gelöst durch ein System der zweiseitigen Stromzuführung zu Aluminiumelektrolysezellen, das Gruppen von Anodensteigleitungen umfaßt, die in den Zwischenräumen zwischen den Stirnen benachbarter Elektrolysezellen angeordnet sindThe task set is achieved by a system of two-sided power supply to aluminum electrolysis cells, comprising groups of anode risers formed in the spaces between the Foreheads of adjacent electrolytic cells are arranged

und den Strom zu diesen benachbarten Elektrolysezellen zuführen, bei dem erfindungsgemäß die Anodensteigleitungen jeder Gruppe in einer gemeinsamen Senkrechtebene angebracht sind.and supply the current to these neighboring electrolytic cells, in which, according to the invention, the anode risers each group are attached in a common vertical plane.

Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden an Hand der beiliegenden Zeichnung, in der das Schema des Systems der zweiseitigen Stromzuführung zu den Elektrolysezeiien dargestellt ist, näher erläutert.The features and advantages of the present invention are based on the accompanying drawing, in which the scheme of the system of bilateral power supply to the electrolysis cells is shown, explained in more detail.

In der Zeichnung sind schematisch drei Elektrolysezellen 1,2,3 dargestellt, die in der Mitte einer Reihe von hintereinat:dergeschalteten Elektrolysezellen mit zweiseitiger Stromzuführung zur Anode liegen. Zwischen den Elektrolysezellen 1 und 2 sind die Anodensteigleitungen 4, 5 8, 9 angeordnet, wobei die Steigleitungen 4 und 5 der Elektrolysezelle 2 und die Steigleitungen 8 und 9 der Elektrolysezelle 1 gehören. Zwischen den Elektrolysezellen 2 und 3 sind die Anodensteigleitungen 6, 7, 10 und 11 angeordnet, wobei die Steigleitungen 6 und 7 der Elektrolysezelle 2 und die Steigleitungen 10 und Il der Elektrolysezelle 3 angehören.In the drawing, three electrolytic cells 1,2,3 are shown schematically, in the middle of a row of back unit: the switched electrolysis cells with two-sided Power supply to the anode. Between the electrolytic cells 1 and 2 are the anode risers 4, 5, 8, 9, the risers 4 and 5 of the electrolytic cell 2 and the risers 8 and 9 of the electrolytic cell 1 belong. Between the electrolytic cells 2 and 3 are the anode risers 6, 7, 10 and 11, the risers 6 and 7 of the electrolytic cell 2 and the risers 10 and II of the electrolytic cell 3 belong.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, liegen in jedem von den Zwischenräumen zwischen zwei benachbarten Elektrolysezellen alle vier Anodensteigleitungen, von denen zwei zu der einen Elektrolysezelle und zwei andere zu der benachbarten gehören, in einer gemeinsamen Senkrechtebene.As can be seen from the drawing, lie in each from the spaces between two adjacent electrolytic cells every four anode risers, from two of which belong to one electrolytic cell and two others to the neighboring one, in one common vertical plane.

Eine derartige Anordnung der Anodensteigleitungen gewährleistet eine gieichmäßige Verteilung des magnetischen Feldes infolge der gleichstarken Ströme an beiden Elektrolysezellenstirnen.Such an arrangement of the anode risers ensures a uniform distribution of the magnetic Field due to the equally strong currents at both electrolysis cell foreheads.

Außerdem ermöglicht eine derartige Anordnung der Steigleitungen eine Verringerung der Abstände zwischen je zwei benachbarten Elektrolysezellen um 200—600 mm gegenüber der konventionellen Anordnung der Anodensteigleitungen bei zweiseitiger Stromzuführung zur Anode, wenn, wie vorstehend beschrieben, sie in zwei parallelen Senkrechtebenen zwischen den Elektrolysezellen angeordnet werden. Eine derartige Verminderung der Abstände zwischen je zwei benachbarten Elektrolysezellen ermöglicht es, die Gesamtlänge der Reihe von hintereinandergeschalteten Elektrolysezellen um 20—50 m zu vermindern.In addition, such an arrangement of the risers allows a reduction in the distances between two adjacent electrolysis cells by 200-600 mm compared to the conventional arrangement of the anode risers with two-sided power supply to the anode, if, as described above, they are arranged in two parallel vertical planes between the electrolysis cells. Such a one Reducing the distance between any two adjacent electrolysis cells enables the To reduce the total length of the series of electrolytic cells connected in series by 20-50 m.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

System of the two-sided power supply to aluminum electrolysis cells with groups of anode risers ^r be- interstitial see the foreheads of adjacent electrolytic cells are disposed, and these carry the current, characterized in that the anode risers (4.5, 8 and 6, 7, 10, 11) each group lie in a common vertical plane. ι ο