NO130121B

NO130121B -

Info

Publication number: NO130121B
Application number: NO02926/71*[A
Authority: NO
Inventors: V Nikiforov; N Budkevich; S Gefter; S Evdokimov; I Kil; V Ryaboy; A Smorodinov; A Tsyplakov; I Tsybukov
Original assignee: V Ni Pi Alju Magnievoi Elektro
Priority date: 1971-01-27
Filing date: 1971-08-04
Publication date: 1974-07-08
Also published as: FR2123247B1; DE2139527B2; CA974930A; DE2139527C3; SU327836A1; US3775280A; FR2123247A1; TR19172A; DE2139527A1; EG10469A; NO130121C

Description

Anordning ved et system av strømtilforselsskinner i elektrolytiske

celler for fremstilling av aluminium.

Oppfinnelsen vedrører en anordning ved et system av strøm-tilførselsskinner i elektrolytiske celler for fremstilling av alumi-

nium, for kompensering av de magnetiske krefter som påvirker de cel-

ler som er plasert ved begynnelsen og ved enden av hver cellerekke,

hvilket system omfatter katodeskinner som er anordnet til venstre og til høyre for lengdeaksen i de elektrolytiske celler langs strømret-

ningen.

Det er kjent systemer av strømtilførselsskinner i elek-

trolytiske celler for fremstilling av aluminium som omfatter katode-

skinner som er anordnet på venstre side og på høyre side av lengde-

aksen til cellerekken, sett i strømretningen. Ved drift av elektro-

lytiske celler som er utstyrt med slike systemer av strømtilførsels-skinner oppstår det sterke elektromagnetiske felt på grunn av store strømmer som går gjennom cellene, og disse'krefter innvirker vesentlig på elektrolysen av aluminium og på elektrolyseutbyttet.

Med økede strømstyrker med hvilke aluminiumceller' arbeider, øker følgelig den ugunstige virkning av magnetfeltet på elektrolysen av aluminium. Vekselvirkningen mellom det ytre magnetfelt og strømmene som går gjennom det smeltede, metall tilveiebringer sterke elektromagnetiske krefter i det 'smeltede metall. Disse krefter bevirker en ujevn overflate for det flytende katodemetall og kraftig omvelting' av samme.

De store ujevnheter i metalloverflaten gjør at de elektrolytiske celler må' arbeide med en elektrodéavstand som er vesentlig større enn den optimale. Dette fører til en økning av oppvarmings-spenningen, overforbruk av elektrisk kraft og en overhetet smelte-masse, noe som virker ugunstig på strømutbyttet.

Som et resultat av kraftig omvelting blir metallet lett ført inn i\anodesonen, hvor det blir oksydert' av anodegasser. En rekke iakttagelser har gjort det klart at de soner av elektrolyseba-det hvor magnetfeltets styrke og intensiteten til. de sirkulerende strømninger når sine maksimale verdier ligger ved sideveggene til den elektrolytiske celle, slik at disse vegger som oftest ødelegges av. det smeltede metall.

Under den kombinerte innvirkning av gasstrømninger og elektromagnetiske krefter, oppstår det bølger på overflaten til det smeltede aluminium, noe som kan resultere i lokale kortslutninger som også vesentlig reduserer strømutbyttet....

Utnyttelsen av elektrolytiske celler med høy effekt kan være økonomisk berettiget bare med effektive tiltak for å motvirke den skadelige virkningen av det magnetiske felt.

• Undersøkelser av de magnetiske felt som er utført i løpet av de siste årene både på forsøksceller og på industrielle elektrolytiske celler som benytter høye strømstyrker.har gjort det mulig å sette opp kravene som må stilles til systemet av strømtilførselsskin-ner i elektrolytiske celler for fremstilling av aluminium, hvilke "krav kan uttrykkes med følgende•formel:

hvor:

By står for magnetfeltets tverrkomponent,

Bx står for magnetfeltets longitudinale komponent,

Bz står for magnetfeltets vertikale komponent..

De ovenfor nevnte krav innebærer med andre ord en symmetri i det transversale magnetfelt, uforanderlighet for størrelsene By og Bx langs aksene til de elektrolytiske celler og meget små absolutt-verdier for Bz i hjørnene til den elektrolytiske celle, samt symmetri i det vertikale magnetfelt med hensyn til aksene i den elektrolytiske celle.

Det er således kjent mange forskjellige strømskinnesyste-mer ved hvilke man har forsøkt å ta hensyn til disse forhold og kom-pensere de magnetiske krefter. Således er det f. eks. fra norsk patent nr. 83.883 kjent et system hvor hver strømskinne i elektrotek-nisk henseende er delt i to deler med separat strømtilførsel, hvorved en jevn strømfordeling i anoden oppnås. I norsk patent nr. 94.747 er det angitt en fremgangsmåte som gjør det mulig å anordne de utvendige ledere for cellen på en slik måte at virkningen av magnetfeltet blir null eller i det minste meget svak ikke bare i midt-punktet men i hele karet for elektrolysecellen. Det er i dette patent også i enkelte ut førelsesformer tatt hensyn til innflytelsen fra rekken eller rekker av naboceller. Fra tysk patent nr. 1.010.744 er det kjent en strømtilførselsanordning hvor den til anodesamle-lederne førende strøm deles symmetrisk i to halvdeler, hvorved den første halvdel føres opp mellom cellene og den andre halvdel ved midten av cellens lengdeside.

Videre er det kjent tosidige asymmetriske systemer av strømtilførselsskinner i elektrolytiske celler for fremstilling av aluminium, som f. eks. vist i fransk patent nr. 1.586.867 og tysk patent nr. 1.758.664, ved hvilke det tas hensyn til såvel påvirkningen som utøvelsen av de strømledende elementer fra den foranstående og den etterfølgende elektrolytiske celle i den samme rekke, som til påvirkning fra de elektrolytiske celler i naborekken.. "En slik anordning er også vist i norsk patent nr. 122.680 hvor man har en strøm-tilførsel til begge ender av cellen og i tillegg at en mindre del av strømtilførselen dessuten er lagt langs den side av cellerekken som vender mot en naborekke.

Ved ingen av disse kjente systemer er det imidlertid tatt hensyn til den første og den siste elektrolytiske celle i hver rekke. Disse celler arbeider under andre forhold enn de elektrolytiske celler som ligger inne i rekken og hvor det på hver side er anordnet en ytterligere elektrolytisk celle.

De spesielle forhold for den første'og den siste elektrolytiske celle i hver rekke fremkommer altså på grunn av at de bare ligger ved siden av en elektrolytisk celle. Dessuten er det magnetfelt som etableres av strømmene som går langs den paralleltliggende rekke av elektrolytiske celler (med en' oppstilling av en dobbeltrekke med elektrolytiske celler i et produksjonsanlegg), i dette tilfelle noe lavere.

Av denne grunn blir magnetfeltet som virker i det flytende metall "i de elektrolytiske celler som er plasert ved begynnelsen og ved enden av hver rekke og særlig den vertikale komponent av feltet usymmetrisk<1>når de kjente systemer av strømtilførselsskinner blir be-nyttet uteri at det blir foretatt noen spesielle forholdsregler, og dette usymmetriske magnetfelt virker uheldig på .eléktrolyseprosessen i disse celler. ' .

Den' oppgave som ligger til grunn for foreliggende oppfinnelse er således å eliminere de ovennevnte ulemper ved den manglende kompensasjon av dé magnetiske krefter som virker inn på den første og den siste celle i hver rekke av elektrolytiske celler.

'Hensikten med foreliggende oppfinnelse er således å til-veiebringe en anordning ved et system av strømtilførselsskinner i elektrolytiske celler for fremstilling av aluminium, at det oppnås en kompensering av de" magnetiske krefter som påvirker de celler som er plasert ved begynnelsen og ved enden i lengderetning av cellerekken, ved hvilket system katodeskinnene er slik'anordnet i forhold til den langsgående akse i den elektrolytiske celle at mån oppnår symmetri av magnetfeltet og derved en høyere ytelse for hele anlegget på grunn av en bedre'virkning i disse celler.

Denne hensikt'oppnås ved en anordning som er kjennetegnet ved det som frémgår av kravene.

Ved anordningen av katodeskinnene i samsvar med oppfinnelsen' i begynnelsen og ved slutten av hver rekke motvirker det magnetfelt som dannes av de strømmer som går gjennom disse skinner på en effektiv måte'asymmetrien til den vertikale komponent Bz i det'smeltede metall i den elektrolytiske celle som disse katodeskinner tilhører. Reguleringen av magnetfeltet i den første og'den siste celle i rekken som fremkommer ved den spesielle føring av strømskinnene tilskrives også samvirket med de respektive stigeledninger ved disse steder, hvor det gjennom den horisontale del av stigeledningene går strømmer med forskjellig styrke.

Ved å plasere de venstre og de høyre katodeskinner i de elektrolytiske celler ved begynnelsen og enden av hver rekke i samme nivå, blir det mulig å benytte konstruksjonsmessig enklere støtte-innretninger for å holde skinnene på plass, og ved anbringelsen i bestemt høyde kan det oppnås optimal fordeling av den vertikale komponent av magnetfeltet over det smeltede metall i de elektrolytiske celler som er plasert ytterst i rekken.

Oppfinnelsen er i det følgende nærmere beskrevet ved hjelp av et eksempel på en utførelse av et system av strømtilførselsskin-ner i elektrolytiske celler som er fremstilt på tegningen, som skje-matisk viser anordningen ved systemet av strømtilførselsskinner i' elektrolytiske celler i samsvar med oppfinnelsen.

Tegningen viser et system av strømtilførselsskinner i elektrolytiske celler 1 og 2 for fremstilling av aluminium, hvorved det spesielt er vist plaseringen ved begynnelsen og ved enden av to rekker. De elektrolytiske celler er anordnet på langs i rekken, og systemet omfatter katodeskinner 3, 4 og 5, 6 som er anordnet henholds-vis på venstre og høyre side i forhold til den langsgående akse for de elektrolytiske celler langs strømretningen. I samsvar med oppfinnelsen er de venstre katodeskinner 3 og de høyre katodeskinner 4 for den elektrolytiske celle 2 som er plasert ved enden av rekken ved strømutgangen ført langs den elektrolytiske celles tversgående vegg inn mot cellens lengdeakse og videre parallelt med aksen, mens de venstre skinner 5 ved strøminnføringen til den elektrolytiske celle 1 som er plasert ved begynnelsen av hver rekke, er anordnet symmetrisk med de venstre skinner 3 ved strømutløpet fra den elektrolytiske celle 2 ved enden av rekken.

I en av utførelsene av systemet av strømtilførselsskinner kan de venstre skinner 3 og de høyre skinner 4 i den elektrolytiske celle 2 som er plasert ved enden av rekken ved strømutføringen og de venstre skinner 5 og de høyre skinner 6 ved strøminntaket til den elektrolytiske celle 1 ved begynnelsen av rekken være anordnet på samme høyde eller nivå.

Strømtilførselen til de elektrolytiske celler for fremstilling av aluminium hvor det benyttes systemet av skinner ifølge foreliggende oppfinnelse utføres på følgende måte:

I et produksjonsrom er de elektrolytiske celler anordnet

i to rekker hvor cellene er anordnet på. langs i rekken. Systemet av strømtilførselsskinner for de elektrolytiske celler 1' og 2' som ér plasert ytterst i den første rekken svarer til systemet for de elektrolytiske celler 1 og 2 som er plasert ytterst i den andre rekken.

I det følgende vises det derfor bare til de elektrolytiske celler 1 og 2.

Strømretningen i katodeskinnene i de elektrolytiske celler er angitt med piler.

Strømmen føres fra katoden i den elektrolytiske celle 2 ved hjelp av de venstre katodeskinner 3 og de høyre katodeskinner 4, mens strømmen føres til anoden i den elektrolytiske celle 1 over skinnene 5 og 6.

Skinnene 3 og 4 har deler som er anordnet ved enden av den elektrolytiske celle 2 ved strørnutgangen fra denne, og som er ført langs cellens tversgående vegg, mens det ved den første elektrolytiske celle i ved strøminntaket bare er skinnene 5 som har en slik del.

Som et resultat av denne anordning av katodeskinnene 3, 4 og 5 ved.begynnelsen og ved enden av rekken motvirker det magnetfelt som frembringes av strømmene som føres gjennom skinnene asymmetrien til den vertikale komponent Bz i det smeltede metall i den elektrolytiske celle som skinnene tilhører.

Reguleringen av magnetfeltet til den elektrolytiske cell^ 1 som er plasert ved begynnelsen av rekken på grunn av den nye pla-sering av strømskinnene 5 og reguleringen av det magnetiske felt ved den elektrolytiske celle 2 som er plasert ved enden av rekken på grunn av den nye anordning av skinnene 3 og 4, antas' å skyldes det faktum at den elektrolytiske celle 1 ved strøminntaket og den elektrolytiske celle 2 ved strømutføringen er utstyrt med stigeledninger 9, 10 og 7, 8, hvor det gjennom deres horisontale del går strømmer med forskjellig styrke, såvel som at det skyldes anbringelsen av en ledningsskinne 11 som går fra en rekke med elektrolytiske celler til den neste.

• Strømstyrken i prosent av den totale strømstyrke som går gjennom stigeledningene kan ligge innenfor de følgende grenser:

Ved å variere såvel plaseringen av katodeskinnene 3, 4 dg 5 som går langs de tversgående vegger i de elektrolytiske celler,

med hensyn til høyde og avstand fra veggen, kan man oppnå en optimal fordeling av den vertikale komponent til magnetfeltet over det smeltede metall i de elektrolytiske celler som er plasert ytterst i rekken.

Claims

1. Anordning ved et system av strømtilførselsskinner i elektrolytiske celler for fremstilling av aluminium for kompensering av de magnetiske-krefter som påvirker de celler som er plasert ved begynnelsen og ved enden av en cellerekke, hvilket system omfatter katodeskinner som er anordnet til venstre og til høyre for lengdeaksen i de elektrolytiske celler langs strømretningen, karakterisert ved at de venstre katodeskinner (3) og de høyre katodeskinner (4) i den elektrolytiske celle (2) som er plasert ved enden av rekken ved strømutgangen, er ført langs den tversgående vegg i den elektrolytiske celle (2) i retning mot cellens lengdeakse og videre langs denne akse, mens de venstre katodeskinner (5) ved strøminnfør-ingen til den elektrolytiske celle (1) som' er plasert ved begynnelsen av hver rekke, er anordnet symmetrisk til de venstre katodeskinner (3) ved strømutgangen fra den elektrolytiske celle (2) som er plasert ved enden av rekken.

2. Anordning ved et system av strømtilførselsskinner ifølge krav 1,karakterisert ved at de venstre katodeskinner (3) og de .høyre katodeskinner (4) i den elektrolytiske celle (2) ved enden av rekken ved strømutgangen og de venstre katodeskinner (5) og de høyre katodeskinner (6) ved strøminngangen til den elektrolytiske celle (1) som er plasert ved begynnelsen av rekken, er plasert i samme nivå.