NO347721B1

NO347721B1 - Fremgangsmåte for ensretting av distribusjon av strøm i en aluminiumsvæske i en aluminiumelektrolysetank

Info

Publication number: NO347721B1
Application number: NO20131582A
Authority: NO
Inventors: Dongfang Zhou; Yafeng Liu; Zhiyong Zou; Ming Liu; Hongwu Hu; Qinsong Zhang; Bin Bai; Xiadong Yang; Wei Liu
Original assignee: China Aluminum Int Engineering Corp Ltd
Priority date: 2011-04-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2024-03-11
Also published as: CA2834290C; CA2834290A1; CN102758216B; NO20131582A1; CN102758216A; WO2012146063A1

Description

Teknisk felt

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en aluminiumselektrolysetank for fremstilling av aluminium ved Hall-Heroult elektrolyse, mer spesielt, en fremgangsmåte for ensretting av distribusjonen av strømmen i flytende aluminium i en aluminiumelektrolysetank.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Metallet aluminium fremstilles ved saltsmelteelektrolyse i industrien, dvs. aluminiumoksid oppløst i en elektrolytt av smeltet kryolitt som hovedkomponent blir elektrolysert. For tiden er hovedsakelig Hall-Heroult elektrolyse den brukte metoden.

Den direkte anordning for å produsere elektrolytisk aluminium er en elektrolytisk tank, som i det vesentlige består av to hoveddeler, en er en anode som regel laget av et karbonmateriale, og den andre er en katode dannet ved legging av karbonblokker og et indre foringsmateriale.

Den aluminiumelektrolysetankener koblet i serie på hele elektrolysesystemet, karakterisert ved at den strøm kommer inn i elektrolysetanken fra anoden, og kommer inn i katoden karbonblokken gjennom den smeltede elektrolytt og flytende aluminium i flytende form, karakterisert ved at den strøm som samles ved katoden stålstang (e) montert på katoden karbonblokken, og føres inn i den neste elektrolysetanken ved en katode- samleskinne.

Katodestrukturen i den eksisterende aluminiumelektrolysetanken er: bunnen av katodekarbonblokken er forsynt med katodestålstangen (e), blir katodestålstangen og karbonblokken helt forbundet ved hjelp av lim bunting eller støpings-ferrofosfor, hver katode karbonblokk er forsynt med en eller to katodestålstenger, katodestålstangen og katodekarbonblokken er plassert horisontalt i samme retning, og den ene ende av katodestålstangen strekker seg ut fra sideveggen av elektrolysetanken, og er koblet med katodesamleskinnen. I elektrolysetanken med en slik struktur, har katodens ledende struktur en temmelig stor ulempe fordi katodestålstangen og katodekarbonblokken er plassert horisontalt i samme retning, blir en ganske betydelig horisontal strøm som produseres i aluminiumvæsken, den horisontale strømmen virker sammen med det vertikale magnetfeltet i den flytende aluminiumen for å frembringe en elektromagnetisk kraft, som driver flytende aluminium i flytende form til å flyte og svinge i elektrolysebeholderen, og hvis den horisontale strøm i elektrolysetanken er for stor og er ikke er i jevn fordeling, vil grenseflaten mellom den flytende aluminiumen og elektrolytten variere sterkt, slik at elektrolysetanken genererer alvorlig ustabilitet under produksjon og effektiviteten av nåværende er redusert. I tillegg er den horisontale strømmen i aluminiumsvæsken ikke i jevn fordeling langs lengderetningen av katodekarbonblokken, slik at strømmen ved enden av katodekarbonblokken har maksimal tetthet, noe som resulterer i at korrosjon på denne delen av katode karbonblokken er vesentlig fremskyndet, og levetiden til elektrolysetanken er redusert.

For å øke stabiliteten av elektrolysetanken, er den vanlige måten til å kontrollere strengt, i utformingen av elektrolysetanken, fordeling av det vertikale magnetfeltet i aluminiumsvæsken, noe som ikke bare øker vanskeligheter med utformingen av en katode- samleskinne, men også resulterer i at konfigurasjonen av katoden blir komplisert, er flere samleskinner benyttes, og kostnadene økes.

I CN101440505A beskrives en fremgangsmåte for fordeling av aluminiumstrøm i en aluminiumelektrolysecelle. I fremgangsmåten anvendes det en katodestruktur omfattende en ledende stålstang plassert mellom en katodekarbonblokk og et ugjennomtrengelig lag.

Sammenfatning av oppfinnelsen

For å løse de ovennevnte tekniske problemene, det vil si, til ensartet fordeling av strømmen i aluminiumsvæsken og for å øke stabiliteten av elektrolysetanken, tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for ensrettet fordeling av strømmen i den flytende aluminiumen i en aluminiumelektrolysetank, som tar sikte på å redusere den horisontale strømmen i aluminiumsvæske, for å gjøre at strømmen i den flytende aluminium fordeles mer jevnt, for å forbedre stabiliteten av elektrolysetanken, for å gjøre det mulig for elektrolysetanken å operere effektivt og stabilt under en meget lav polar avstand, for å redusere energiforbruket per tonn aluminium effektivt, og i mellomtiden for å gjøre tettheten av katodestrømmen mer ensartet, for å redusere frekvensen av katodeslitasjen, og for å forlenge levetiden til katoden.

For å oppnå de ovennevnte formål, er den foreliggende oppfinnelsen oppnådd ved hjelp av de følgende tekniske løsninger:

En fremgangsmåte for å ensrette fordelingen av strøm i den flytende aluminiumen i en aluminiumelektrolysetank, der minst én katodestålstang er fast sammen eller støpt på den nedre del av en katodekarbonblokk, og katodestålstangen er delt inn i en rekke seksjoner ved forskjellige posisjoner langs lengderetningen ved skillesømmer, er deler av katodestålstangen på hver skillesøm helt forbundet med katodekarbonblokken med ledende materialer, bortsett fra seksjonene mellom skillesømmene, og de gjenværende deler av katodestålstangen er alle isolert fra katodekarbonblokken ved isolatorer; skillesømmene er fylt med et isolerende materiale for skillesømmer, slik at begge deler av katodestålstangen over og under skillesømmen er isolert fra hverandre, og den ene ende av katodestålstangen penetrerer ut av elektrolysetanken fra siden av elektrolysetanken.

Det ledende organet er karbonpasta eller ferrofosfor.

Katodestålstangen er delvis fast buntet eller støpt inn i katodekarbonblokken.

Antallet skillesømmer i hver katodestålstang er 1-20.

Tverrsnittet av katodestålstangen er i form av en firkant, en sirkel, en halvsirkel, et trapes eller en trekant.

Under hvert sett av katodekarbonblokker er det montert 1-50 katodestålstenger.

De fordeler og virkninger ved den foreliggende oppfinnelse er som følger: Den foreliggende oppfinnelsen har stor gjennomførbarhet, dvs. når elektrisitetsutgangsmåten til katoden forblir uendret (strøm sendes ut fra siden), den horisontale strømmen i aluminiumsvæsken er sterkt redusert, strømmen i aluminiumsvæsken fordeles mer jevnt, er stabiliteten av elektrolysetanken sterkt forbedret, levetiden av katoden er også langvarig, kan elektrolysetanken operere effektivt og stabilt under en meget lav polar avstand, energiforbruket for per tonn aluminium, reduseres effektivt, og den bemerkelsesverdige energisparende effekten er oppnådd.

Kort beskrivelse av figurene

Fig. 1 er en skjematisk strukturvisning av katodekonstruksjonen ifølge den foreliggende oppfinnelsen.

Fig. 2 er et skjematisk riss av den kombinerte strukturen av katodekarbonblokken og katodestålstangen i henhold til oppfinnelsen.

Fig. 3 er en planstrukturvisning av den kombinerte struktur av katodekarbonblokken og katodestålstangen fra fig. 2.

Fig. 4 er et skjematisk tverrsnitt av A-A leddstrukturen i fig. 3.

Fig. 5 er en skjematisk strukturvisning av katodestålstangen delvis festet sammen eller støpt inn i katodekarbonblokken.

I figurene henviser referansenummer 1 til katodekarbonblokken; referansenummer 2 refererer til katodestålstangen, referansenummer 3 refererer til skillesømmen; referansenummer 4 viser til det isolerende materialet for skillesømmen; referansenummer 5 viser til isolatoren, og referansenummer 6 viser til det ledende legemet.

Detaljert beskrivelse av foretrukne utførelsesformer

Heretter vil den foreliggende oppfinnelse bli illustrert i detalj i forbindelse med figurene, mens omfanget av beskyttelse ifølge foreliggende oppfinnelse er ikke begrenset av utførelsesformene.

Som vist på tegningene, tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for ensrettet fordelingen av strømmen i den flytende aluminiumen i en aluminiumelektrolysetank, der minst én katodestålstang 2 er buntet sammen eller støpt inn i den nedre delen av en katodekarbonblokk 1, og katodestålstangen 2 er delt i tre øvre, midtre og nedre seksjoner langs lengderetningen av to skillesømmer 3, blir den delen av katodestålstangen 2 mellom de to skillesømmene 3 forbundet med karbonblokken 1 ved hjelp av en isolator 5, delen av katodestålstangen 2 under den nedre skillesømmen 3 er forbundet med katodekarbonblokken 1 ved hjelp av en isolator 5, og de gjenværende deler av katodestålstangen 2 er helt forbundet med katodekarbonblokken 1 av ledende legemer 6; skillesømmen 3 er fylt med et isolerende materiale 4 for separering av sømmen, slik at de deler av katodestålstangen 2 over og under skillesømmen 3 er isolert fra hverandre, og den ene enden av katodestålstangen 2 penetrerer ut av elektrolysetanken fra siden av elektrolysetanken, det ledende legemet 6 er karbonpasta eller ferrofosfor, blir katodestålstangen som helt eller delvis er buntet sammen eller støpt inn i katodekarbonblokken 1, tverrsnittet av katoden stålstang 2 er i form av en firkant, en sirkel, en halvsirkel, et trapes eller en trekant, og under hvert sett av katodekarbonblokkene 1-5 monteres 1-50 katodestålstenger.

Antallet skillesømmer er 3 i hver ovenfor nevnte katodestålstang 2 er 1-20.

I den foreliggende oppfinnelsen, når elektrisitetsutgangsmåten til katoden forblir uforandret, ved å forandre strukturen av katodestålstangen, måten for å forbinde katodestålstangen med katodekarbonblokken, etc., den kombinerte motstanden av katodekarbonblokken og katodestålstangen reguleres, og dermed blir også strømmen i aluminiumsvæsken fordelt mer jevnt, horisontal strøm i aluminiumsvæsken er sterkt redusert, når stabiliteten av elektrolysebeholderne er sterkt forbedret, kan elektrolysetankene operere effektivt og stabilt under en meget lav polar avstand, blir energiforbruket per tonn aluminium, redusert effektivt, og den bemerkelsesverdige energisparende effekten er oppnådd. Formålene med ensretting av strømmen i den flytende aluminiumen, er at noe som reduserer den horisontale strømmen og forbedrer stabiliteten av elektrolysetanken er oppnådd.

Utførelsesformene heri viser bare en fremgangsmåte for ensrettet fordelingen av strømmen i den flytende aluminiumen i en aluminiumselektrolysetank ved hjelp av to skillesømmer, og de detaljerte utførelsesformene er i det foreliggende patentet hvilke tiltak for utførelse av fremgangsmåten bare i henhold til figurene, mens omfanget av beskyttelsen av foreliggende patent ikke er begrenset av utførelsesformene i det foreliggende patentet.

Claims

Patentkrav

1. Fremgangsmåte for ensrettet fordeling av strøm i flytende aluminium i en aluminiumselektrolysetank, karakterisert ved at: sammenbunting eller støpning av i det minste en katodestålstang ved den nedre del av en katodekarbonblokk, hvori katodestålstangen er delt opp i flere seksjoner ved forskjellige posisjoner langs lengderetningen ved skillesømmene, deler av katodestålstangen på hver skillesøm er helt forbundet med katodekarbonblokken med ledende materialer, bortsett fra seksjonene mellom skillesømmene, og de gjenværende seksjoner av katodestålstangen er alle isolert fra katodekarbonblokken med isolatorer, og skillesømmen er fylt med et isolerende materiale for skillesømmen, slik at deler av katodestålstangen over og under skillesømmen er isolert fra hverandre, og den ene ende av katodestålstangen penetrerer ut av elektrolysetanken fra siden av elektrolysetanken.

2. Fremgangsmåte for ensrettet fordelingen av strømmen i flytende aluminium i en aluminiumselektrolysetank i henhold til krav 1, karakterisert ved at det ledende legeme er karbonpasta eller ferrofosfor.

3. Fremgangsmåten for ensrettet fordelingen av strømmen i flytende aluminium i en aluminiumselektrolysetank i henhold til krav 1, karakterisert ved at katodestålstangen er delvis buntet sammen eller støpt inn i katodekarbonblokken.

4. Fremgangsmåten for ensrettet fordelingen av strømmen i flytende aluminium i en aluminiumselektrolysetank som angitt i krav 1 eller 3, karakterisert ved at antallet av skillesømmer i hver katodestålstang er 1-20.

5. Fremgangsmåten for ensrettet fordelingen av strømmen i flytende aluminium i en aluminiumselektrolysetank i henhold til krav 1, karakterisert ved at tverrsnittet av katodestålstangen er i form av en firkant, en sirkel, en halvsirkel, et trapes eller en trekant.

6. Fremgangsmåten for ensrettet fordelingen av strøm i flytende aluminium i en aluminiumselektrolysetank i henhold til krav 1, karakterisert ved at under hvert sett av katodekarbonblokker er det montert 1-50 katodestålstenger.