NO831489L - Stroemskinneanordning for elektrolytiske celler eller for fremstilling av aluminium - Google Patents
Stroemskinneanordning for elektrolytiske celler eller for fremstilling av aluminiumInfo
- Publication number
- NO831489L NO831489L NO831489A NO831489A NO831489L NO 831489 L NO831489 L NO 831489L NO 831489 A NO831489 A NO 831489A NO 831489 A NO831489 A NO 831489A NO 831489 L NO831489 L NO 831489L
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- rails
- electrolytic cell
- current rails
- current
- cathode current
- Prior art date
Links
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 34
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims description 34
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 39
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 37
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 9
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910001610 cryolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
- C25C3/16—Electric current supply devices, e.g. bus bars
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse vedrører en elektrolytisk celle for aluminiumproduksjon og især en strømskinne-anordning i de elektrolytiske celler. Mer presist, vedrører oppfinnelsen en bedring i en strømskinne-anordning i elektrolytiske celler, som er anbrakt side om side. Den elektrolytiske celle for alu-miniumproduks j on vil heretter bare bli kalt "elektrolytisk celle".
Den elektrolytiske celle er en konstruksjon i digelform med stålrammer, som på innsiden er foret med ildfast stein og dessuteri"'m§Tl^aXsinerte k°a7b~onb^^kk'er™bg en karbonholdig pressmasse. Cellen inneholder et elektrolytisk bad med kryolitt som hovedkomponent, og badet holdes i smeltet tilstand ved elektrisk varmegenerering. Katodestrømskinner av stål er leiret i karbonforingen i bunnen av den elektrolytiske celle og selve karbonforingen virker som katode.
Karbonholdige anoder er opphengt over katoden, og ned-re ende av anoden er nedsenket i det elektrolytiske bad. Elektrolyse gjennomføres ved at likestrøm ledes fra anoden til katoden gjennom det elektrolytiske bad, og aluminium avleires i smeltet tilstand på katoden fra aluminiumoksyden i det elektrolytiske bad.
Det er en generell tendens i den senere tid til å be-nytte elektrolytiske celler med større kapasitet, og denne tendens blir mer og mer uttalt som følge av økt energisparing og bruk av automatisering. På den annen side vil det ved økt kapasitet av den elektrolytiske celle opptre heftige sirkula-sjonsstrømnings-fenomerier i aluminiumsmeltelaget som følge av elektromagnetiske krefter. Følgen er at aluminiumsmeltelaget blir løftet opp eller at det dannes bølger i grenseflatene mellom laget av aluminiumsmelte og det elektrolytiske bad. Dette medfører at den elektrolytiske celles strømeffekt blir betydelig redusert eller at den elektrolytiske celles foring blir ødelagt, hvilket forårsaker forskjellige uheldige konsekvenser, som tidlig stans av den elektrolytiske celle.
For å redusere en slik påvirkning av elektromagnetiske krefter, er det foreslått forskjellige strømskinne-anordninger for elektrolytiske celler, som er anordnet butt-i-butt eller side om side. Den elektromagnetiske kraft er en interaksjon mellom en elektrisk strøm og et magnetfelt, og særlig magnet-felter som genereres av den elektriske strøm som flyter gjennom katodestrømskinnene og anodestrømskinnene har betydelig innflytelse. De uheldige virkninger av de elektromagnetiske krefter synes således å hindres av en riktig anordning..av katode- og anodestrømskinnene.
Foreliggende oppfinnelse beskjeftiger seg ikke med de elektrolytiske celler som er anordnet butt-i-butt, slik at disse ikke vil bli nærmere omtalt her. De elektromagnetiske kref t er~^oTiT~g^TreTrel,,5?3'",i "elektrolytiske . ceiier 'i"siae-om-sTae anordning vil bli spesielt omtalt nedenfor.
Side-om-side-anordning av elektrolytiske celler inne-bærer at langsidene av de enkelte elektrolytiske celler er anordnet perpendikulært på strømmens flyteretning i en rekke elektrolytiske celler, hvor endene av katodestrømskinnene rager frem på to sider av hver elektrolytiske celle, dvs. på oppstrøms og nedstrøms side av hver elektrolytiske celle med henblikk på strømmens flyteretning. Førstnevnte kalles opp-strøms side og sistnevnte nedstrøms side. De elektrolytiske celler er koplet sammen i serie, og oppstrøms side og ned-strøms side av katodestrømskinnene for hver elektrolytiske celle på oppstrøms side er koplet til anodestrømskinner for den elektrolytiske nabocelle som er anordnet på nedstrøms side av førstnevnte elektrolytiske celle via katodestrømskinner og stigestrømskinner.
De elektrolytiske krefter som. påvirker aluminiumsmelte i en elektrolytisk celle er gitt ved følgende ligninger:
hvor
FxM: elektromagnetisk kraft gjennom aluminiumsmelte i den elektrolytiske celles langsideretning (heretter betegnet som "retning x")
FyM: elektromagnetisk kraft gjennom aluminiumsmelte i den elektrolytiske celles kortenderetning (heretter betegnet som "retning y")
FzM: elektromagnetisk kraft gjennom aluminiumsmelte i den elektrolytiske celles vertikale retning (heretter betegnet som "retning z")
DxM: strømtetthet gjennom aluminiumsmelte i retning x DyM: strømtetthet gjennom aluminiumsmelte i retning y DxM: strømtetthet gjennom aluminiumsmelte i retning z Bx: magnetflukstetthet i retning x
By: magnetflukstetthet i retning y
Bz: magnetflukstetthet i retning z.
De enkelte variabler kan ha fortegn. I tilfelle av
r e t n i ng—X7~~hai - Tl? tTTllTg^T^mTrrnTøyrT^éa 1 h éTTBlTEc^pa" s r ø mm ens "*~ flyteretning i en rekke elektrolytiske celler et positivt fortegn; i tilfelle av retning y, har strømmens flyteretning et positivt fortegn og i tilfelle av retning z har retningen opp-ad et positivt fortegn.
Innflytelsen av den elektromagnetiske kraft kan reduseres på følgende måte: de elektromagnetiske krefter (FxM og FyM) i retningene x og y blir - som hovedårsak til generering
av sirkulasjonsstrømning i aluminiumsmeltelaget - gjort symmetriske med henblikk på retningsaksen y, som passerer gjennom sentrum av hver elektrolytiske celle (aksen blir heretter betegnet som akse y) hhv retningsaksen x som passerer gjennom sentrum av hver elektrolytiske celle (aksen vil heretter bli betegnet som akse x), som danner sammensatte elektromagnetiske krefter rettet mot sentrum av den elektrolytiske celle, og deres absolutte verdier blir redusert.
Som det vil ses av ligningene (1) og (2), kan dette oppnås'ved at følgende betingelser oppfylles: Cl)" I magnetfeltet i horisontal retning, blir magnetflukstetthetene i retning x (Bx) reversert i retning og gjort likeverdige i intensitet med henblikk på aksen x og gitt samme retning og lik intensitet med henblikk på akse y. Dette vil heretter bli betegnet ved "Bx-er er symmetriske med hverandre med henblikk på aksene x og y". Deres absolutte verdier blir også forringet. På den annen side blir de magnetiske flukstettheter (by) i retning y reversert i retning og gjort like i intensitet med henblikk på aksen y, og gitt samme retning og lik intensitet med henblikk på akse x. Dette blir heretter betegnet ved "By-ene er symmetriske med hverandre med henblikk på aksene x og y". Deres absolutte verdier blir også forringet.
(2) Magnetflukstetthetene i retning z (Bz) blir reversert i retning og gjort like i intensitet med henblikk på aksene x og y. Dette blir heretter betegnet med "Bz-er er symmetriske med hverandre med henblikk på akse x og y. Deres absolutte verdier blir også forringet.
(3) Strømtetthetene i retningene x og y (DxM og DyM)
i aluminiumsmeltelaget blir gjort så ringe som mulig.
Ovenstående betingelse (3) er svært følsom overfor andre f a1rtrarre*r~"~e?Tn S VPøfli s k 1 h'ri e 'ra~no r dh ingen, eks".- områ cl et som er foret med kalsinerte karbonblokker og karbonholdig pressmasse som deler av en elektrolytisk celle, dvs området for den s.k. katodestruktur. Den vil derfor bli utelatt i nedenstående om-tale. Ettersom opptreden av sirkulasjonsflytfenomener av aluminiumsmelte kan reduseres betydelig i de elektrolytiske celler ifølge oppfinnelsen, kan imidlertid også nevnte betingelse (3) for strømskinne-anordningen oppfylles ved foreliggende oppfinnelse .
I elektrolytiske celler i vanlig side-om-side-anordning er det anordnet stige:-strømskinner bare ved cellenes kortender og en elektrisk strøm blir matet til stige^strømskinnene gjennom katodestrømskinnene som er anordnet i parallell med kortendene og langs cellenes utsider. Ved en slik anordning blir magnetflukstetthetene i retning x (Bz) mindre symmetriske med henblikk på aksene x og y, hovedsakelig fordi magnetflukstetthetene i retning z ( som heretter vil bli betegnet "Bz(Y)") - blant de sammensatte 'magnetflukstettheter som utvikles av strømskinnene s"om ~er anordnet" i parallell med akse y - mangler symmetri med henblikk på akse x. Dette skyldes at retningen av den. elektriske strøm som passerer gjennom disse strømskinner ligger på den positive side i retning y. Derfor må ovennevnte betingelse (2) tilfredsstilles ved at Bz(Y) gjøres så liten som mulig i aluminiumsmeltelaget.
Det er også kjent at stige:^strømskinnene bare er anordnet ved cellenes kortender, og en del eller all katodestrøm på oppstrøms side av hver celle ledes gjennom rommet under cellen (japanske patentskrifter 39^5/72, 168^3/77 og 10190/82). Blant magnetflukstetthetene (Bx og By) i horisontalretning vil dog magnetflukstetthetene i retning x (Bx) ved en slik anordning bli mindre symmetriske med henblikk på aksene x og y, hovedsakelig fordi magnetflukstetthetene i retning x (som heretter vil bli betegnet som "Bx(Y)"), blant de sammensatte magnetflukstettheter som utvikles av strømskinner i parallell med aksen y, unnlater å bli symmetriske med henblikk på aksene x og y. Ovennevnte betingelse (1) må derfor tilfredsstilles ved at Bx(Y) gjøres så ringe som mulig i aluminiumsmeltelaget.
Det er videre kjent å anordne stige-strømskinnene på
ce 1 l.e-n^^^^^s4^~i*'-' Og''-l'e4o •■cn-å^--e*/-~K£i'fet?€re^ upp" ~ strøms side av hver celle gjennom rommet under cellen (US-PS 3 415 724). Blant magnetflukstetthetene (Bx og By) i horisontal retning, vil imidlertid magnetflukstetthetene i retning x ved en slik anordning bli mindre symmetriske med henblikk på aksene x og y, hovedsakelig fordi strømmen som passerer gjennom strømskinnene som er anordnet i parallell med akse y til en viss grad er begrenset. Det vil si at når strømmen som passerer gjennom de enkelte strømskinner er fastlagt, vil magnetflukstetthetene som utvikles av den elektriske strøm også være fastlagt. Dermed er også magnetflukstetthetene i retning x (Bx(Y) fastlagt blant de sammensatte magnetflukstettheter som utvikles av strømskinnene som er anordnet i parallell med akse y, og det er vanskelig å gjøre dem symmetriske med henblikk på aksene x og y. Således er det vanskelig å oppfylle betingelse (1), selv ved en slik anordning.
Det japanske patentskrift 3751/82 viser dessuten en anordning hvor anodestrømskinnene, som er anordnet over hver elektroly-tiske-c-elle -og i parallell med cellens langside, er delt i to grupper, dvs. en gruppe på oppstrøms side og en på nedstrøms side. Den'' elektriske strøm fra oppstrøms side av en elektrolytisk celle, tilført på oppstrøms side, blir her måtet til anodestrømskinnene i gruppen eller settet på oppstrøms si-de, samtidig gjennom stigs-estrømskinner anordnet på cellens langsider og kortsider, og den elektriske strøm fra nedstrøms side av en elektrolytisk nabocelle, tilført på oppstrøms side, mates til anodestrømskinnene for settet på nedstrøms side bare gjennom stige-strømskinner som er anordnet på cellens langsider. Ved denne anordning er alle katodestrømskinner fra opp- strøms side til stige-strømskinnene,anordnet ved langsidene av en elektrolytisk celle på nedstrøms side, ført gjennom rommet under cellen, og alle katodestrømskinner fra oppstrøms side til stige-strømskinnene, anordnet ved kortsidene av en elektrolytisk celle på nedstrøms side, er ført langs utsidene av cellen .
Med denne anordning kan innflytelsen av elektromagnetiske krefter reduseres betydelig, sammenlignet med den vanlige strømskinneanordning som ble benyttet hittil, men oppfinnerne har^å~grunrii-åg av beredninger funnet at blant de sammensatte magnetflukstettheter som utvikles av strømskinnene som er anordnet i parallell med akse y, kan magnetf lukstetthetene i retning z (Bz(Y)) ikke gjøres mye mindre. Ved denne anordning er det videre svært vanskelig å forbikople den elektriske strøm i tilfelle av stans av elektrolytiske celler, hvilket er en uunnværlig operasjon i aluminium-elektrolyseanlegg. Ved stans av en elektrolytisk celle med strømskinneanordning som angitt i japansk patentskrift 3751/82, må strømmen som passerer fra nedstrøms side av en elektrolytisk celle, anordnet på oppstrøms side av stige-strømskinner som er anbrakt på oppstrøms langside av en elektrolytisk celle som skal stanses, mates til sti-ge-strømskinner, anordnet på langsiden av en elektrolytisk nabocelle, anordnet må nedstrøms side, uten å bli matet til anodestrømskinnene for den elektrolytiske celle som skal stanses. Mer presist betyr dette at når den elektrolytiske celle 14, som er anordnet på nedstrøms side, skal stanses i fig. 3 i nevnte publikasjon, må den elektriske strøm som passerer til midte st~ige-str~ømskinher 27 og 28 mates til stige-strømskinne-ne 27 og 28 for den elektrolytiske nabocelle som er anbrakt på nedstrøms side, uten å bli matet til anodestrømskinnene 22 for den elektrolytiske celle 14. For dette formål kreves svært lan-ge strømskinner for kortslutningen.
Et formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveie-bringe en elektrolytisk celle med en slik anordning av katode-strømskinner og anodestrømskinner at de ovennvnte betingelser (1) og (2) blir tilfredsstilt samtidig, for at opptreden av sirkulasjonsstrømningsfenomener i aluminiumsmelten skal undertrykkes og strømeffekten skal bedres betydelig.
Et annet formål med foreliggende oppfinnelse er å til-veiebringe en elektrolytisk celle som kan stanses på en enkel måte samtidig som betingelsene (1) og (2) blir oppfylt.
Ifølge foreliggende oppfinnelse tilveiebringes således en elektrolytisk celle som samtidig tilfredsstiller betingelsene (1) og (2) og dermed i høy grad undertrykker opptreden av sirkulasjonsstrømningsfenomener i aluminiumsmelte med en slik strømskinne-anordning at et antall katodestrømskinner på opp-strøms side av hver elektrolytiske celle forløper gjennom rommet uncte-r-^ett-k-e^-o-né-e" celte""-o^er^^p±ct,~,t"i"l""'S'ligb!-b! Li'''øiii'^klh-ner, anordnet på oppstrøms langside av en elektrolytisk nabocelle, anordnet på nedstrøms side, for tilførsel av en elektrisk strøm til anordestrømskinnene for den elektrolytiske nabocelle,mens de gjenstående katodestrømskinner på oppstrøms langside er strukket utenfor kortsidene av vedkommende elektrolytiske celle og koplet til stige.-strømskinner, anordnet ved kortsidene av nabocellen på nedstrøms side for å tilføre en elektrisk strøm til anodestrømskinnene for den elektrolytiske nabocelle, hvor en del av katodestrømmen som samles på ned-strøms side av den aktuelle elektrolytiske celle ledes til stiger-strømskinner som er anordnet på oppstrøms langside av nabocellen på nedstrøms side for å tilføre en elektrisk strøm til anodestrømskinnene for den elektrolytiske nabocelle, og hvor den resterende katodestrøm ledes til stige.-strømskinner som er anordnet ved kortendene av den elektrolytiske nabocelle på nedstrøms side langs utsiden ved kortendene av den elektrolytiske nabocelle på nedstrøms side for tilførsel av en elektrisk strøm til anodestrømskinnene'for den elektrolytiske nabocelle .
Foreliggende oppfinnelse skal nå beskrives mer detal-jert under henvisning til tegningen, hvor
fig. 1 er et skjematisk oppriss av en strømskinne-anordning ifølge foreliggende oppfinnelse,
figurene 2-4 er skjematiske oppriss av spesielle utfø-relseseksempler ifølge foreliggende oppfinnelse.
I fig. 1 er en grunnleggende strømskinneanordning av to elektrolytiske naboceller ifølge oppfinnelsen vist. Her be-tegner la og lb individuelle elektrolytiske celler i en rekke av elektrolytiske celler. Disse celler vil nedenfor bare bli betegnet med "1" der det ikke er nødvendig å sondre spesielt mellom de enkelte celler. Pilen A viser den generelle strøm-retning. Aksene x og y er midtlinjer i de elektrolytiske cel-lers langsideretning hhv i cellenes kortsideretning. Aksen y er med andre ord en aksiallinje for en rekke av elektrolytiske celler.
Katode-strømsamleskinnéne 2/2 ... og, 3, 3 •■• rager frem fra den elektrolytiske celles la katoder mot oppstrøms side hhV*7Te~cT^fT^m"s~"* s"i^e"' 6 g ^f^TcopTetTTTT ka z o ae s t r øm sfr"inne r 10 og 20 hhv 30 og 40: En del, fortrinnsvis 20-70$, av den katodestrøm som samles på oppstrøms side (som svarer til en halvpart av den totale strøm) ledes gjennom minst en katode-strømskinne 21, som er anordnet i rommet nedenfor den elektrolytiske celle la og i parallell med aksiallinjen (akse y)
av en rekke av elektrolytiske celler. Katodestrømskinnen 21
er koplet til minst en stige-strømskinne 60, anordnet på opp-strøms langside av den elektrolytiske celle lb, som ligger på nedstrøms side. Gjenståande andel av katodestrømmen som samles på oppstrøms side, dvs fortrinnsvis 30-80% av katodestrøm-men, ledes til stige:.-strømskinnene 50, som er anordnet på utsidene ved kortendene av den elektrolytiske celle lb, via ka-todestrømskinner 15, som forløper langs utsidene på kortsidene av den elektrolytiske celle la til utsidene på kortendene av den elektrolytiske celle lb.
På den annen side blir en del, fortrinnsvis 40-90%,
av katodestrømmen som"samles på nedstrøms side (tilsvarende en halvpart" av den' totale strøm) ledet til stige-strømskinner 60, som er anordnet på oppstrøms langside av den elektrolytiske celle lb som er anordnet på nedstrøms side. Gjenværende andel, dvs fortrinnsvis 10-60%, av katodestrømmen som samles på ned-strøms side ledes gjennom katodestrømskinner 35 som forløper langs utsidene ved kortendene av cellen lb som er anordnet på nedstrøms side, til stige:-strømskinnene 50 som er anordnet på utsidene ved kortendene av cellen lb.
Den strøm som samles ved stigerstrømskinnene 50 ved kortendene av celle lb blir ledet til anodestrømskinner 80 via anodestrømskinner 70 fra stige-strømskinnene 50. Den strøm som samles ved stige-strømskinnene 60 på langsiden av celle lb ledes til anodestrømskinner 80 fra stige-strømskinnene 60 via anodestrømskinnene 71 og 8l i parallell med akse y. Disse ka-todestrømskinner, stige-strømskinner og anodestrømskinner kan anordnes ytterligere oppdelt.
Som nevnt ovenfor, må Bz(Y) gjøres så ringe som mulig
i aluminiumsmeltelaget for at ovennevnte betingelse (2) skal oppfylles.- For dette formål sørges det for at en del av den katodestrøm som samles på oppstrøms side passerer gjennom katode stTlMlÉTKimTe^^ under hver elektrolytiske celle. Katodestrømskinnene 21 er koplet til stige'- strømskinner 60 som er anordnet på langsiden av celle lb i foreliggende oppfinnelse. Videre blir en del av den katodestrøm som samles på nedstrøms side likeledes matet til stigestrøm-skinnene 60 på langsiden av lb. Det vil si at korrekt tildeling av elektrisk strøm til katodestrømskinnene 15, 35 og 21 og anodestrømskinnene 71 og 8l kan minimere magnetflukstetthetene i retning z (Bz(Y)) som vil utvikles i aluminiumsmeltelaget, blant de sammensatte magnetflukstettheter som utvikles av disse elektriske strømmer. Det er med andre ord nødvendig for korrekt tildeling av disse elektriske strømmer at det anordnes katodestrømskinner 15 og 35 som forløper til stigestrømskinne-ne 50 ved kortendene av nabocellen langs utsidene av kortendene og at det anordnes katodestrømskinner 21 i rommet under hver celle og at disse koples til stigestrømskinnene 60 på langsiden av nabocellen, samt at et antall katodestrømskinner 40 på nedstrøms side av cellen koples til stigestrømskinnene 60 på nabocellens låhgsideT-
Ved foreliggende oppfinnelse er det også nødvendig å minimere magnetflukstettheter i retning x (Bx), især Bx (Y), som vil utvikles i aluminiumsmeltelaget, blant magnetflukstetthetene i horisontal retning (Bx og By) for oppfyllelse av be-tingelsen (1). For dette formål er det anordnet stige-strøm-skinner 50 og 60 både ved kortendene og langsiden av hver celle ifølge foreliggende oppfinnelse. Det vil si at korrekt tildeling av elektrisk strøm til sett av strømskinner som er anordnet i parallell med akse y eksempelvis, kan katodestrøm-skinnene 15j 35 og 21 og anodestrømskinnene 71 og 8l i fig. 1 også minimere magnetflukstetthetene i retning x (Bx(Y)) blant ele sammensatte magnetf lukstettheter som utvikles av disse elektriske strømmer på samme måte som betingelse (2) ble oppfylt ovenfor. Det er således nødvendig ved foreliggende oppfinnelse å tildele de elektriske strømmer korrekt til sett av strømskinner 15, 35321 71 og 8l i parallell med akse y for at de nevnte betingelser (1) og (2) skal oppfylles samtidig.
Blant magnetflukstetthetene (Bx og By) i horisontal retning, kan magnetflukstetthetene i retning y (By) gjøres symmetriske uten vanskelighet, selv i de velkjente elektroly-tiske celler, men ved foreliggende oppTTnh^ TSc^ vi^^& ct■ avi€&é~~~— net stige-strømskinner 60 på langsiden av hver celle for re-duksjon av magnetflukstetthetene som utvikles av anodestrøm-skinnene 70 og 80, slik at deres absolutte verdier blir så
små som mulig.
Ovenstående forklaring kan i det følgende illustreres ved symboler ved hjelp av enkle formler. Anta at den totale elektriske strøm for elektrolyse betegnes med I. Elektrisk strøm som samles på oppstrøms side og nedstrøms side vil da være 1/2 hver. I en halvpart av den elektriske, strøm (1/2)
som samles på oppstrøms side, dvs 1/4, antas at forholdet av den elektriske strøm som passerer gjennom katodestrømskinnene 15 som forløper langs utsidene på cellens kortende er "a". I
en halvpart av den elektriske strøm (1/2) som samles på ned-strøms side, dvs 1/4,.antas også at forholdet av den elektriske strøm som passerer gjennom katodestrømskinnene 35 som forløper langs utsidene på cellens kortende er "3". Videre antas at den totale sum av elektriske' strømmer som passerer gjennom katodestrømskinnene 21, anordnet i rommet under cellen, er "lu".
Anta at den totale sum av elektriske strømmer som passerer til stige-strømskinnene 50 er IR,.
Anta at den totale sum av elektriske strømmer som passerer til stige-strømskinnene 60 er Ip>2»
I fig. 1 er det vist forhold av elektriske strømmer som passerer gjennom de enkelte strømskinner, hvor det antas at i = 1/4.
Verdiene a og 3 kan settes som følger:
Blant magnetflukstetthetene som vil utvikles av de elektriske strømmer som passerer gjennom alle katodestrømskin-ner 15,- 21 og 35 og alle anodestrømskinner 71 og 8l i parallell med akse y,.må først magnetflukstetthetene i retning z (Bz) minimeres i aluminiumsmeltelaget m i den elektrolytiske celleS'<mH<y>etT^<g>±tre-^^teTle^l retning x (Bx) minimeres i aluminiumsmeltelaget m. Når posisjonene av katodestrømskinnene og anodestrømskinnene i parallell med akse y er fastlagt, vil verdiene a og 3 som tilfredsstiller nevnte betingelser 1 og 2 bli fastlagt.
Oppfinnerne av foreliggende oppfinnelse har ved bereg-ninger funnet at når posisjonene av katodestrømskinnene og anodestrømskinnene blir valgt ut fra de vanlige økonomiske synspunkter, vil a og 3 falle innenfor følgende områder: a = 0,3"0,8
3 = 0,1 - 0,6
Når a er lavere enn 0,3 eller høyere enn 0,8, vil de magnetiske flukstettheter i retning z (Bz(Y) ikke alltid bli redusert i aluminiumsmeltelaget blant de sammensatte magnetflukstettheter som vil utvikles av strømskinnene som er anordnet i parallell med akse y, og dermed vil betingelse (2) bli mindre godt tilfredsstilt. Når 3 på den annen side ligger over 0,6, vil magnetflukstetthetene i retning x (Bx(Y) ikke alltid bli redusert i aluminiumsmeltelaget blant de sammensatte magnetf lukstettheter som vil utvikles av strømskinnene som er anordnet i parallell med akse y, og dermed vil betingelse (1) bli mindre godt tilfredsstilt. Når 3 ligger under 0,1, vil nevnte Bz(Y) ikke bli så sterkt redusert.
Ovenfor er det beskrevet et tilfelle hvor strømskinne-ne av den elektrolytiske celle 1 er anordnet symmetrisk med henblikk på akse y, dvs et tilfelle hvor det ikke er tatt hen-syn til påvirkning av et magnetfelt som følge av de elektriske strømmer som passerer gjennom en naborekke av elektrolytiske celler. Et vanlig elektrolyseanlegg omfatter en naborekke av elektrolytiske celler på en elektrisk basis. Hvis avstanden til naborekken av elektrolytiske celler (senteravstand) er forholdsvis stor eller hvis det er tatt forholdsregler for korrekt kompensasjon av påvirkningen fra naborekken, kan strømskinnene anordnet i det vesentlige symmetrisk med henblikk på akse y, som omtalt ovenfor. Men hvis avstanden til naborekken (senteravstanden) er forholdsvis kort, kan katodestrømskin-nene 21 som passerer gjennom rommet under cellen anbringes asymmetrisk med henblikk på akse y eller forholdet av elektrisk s tr"øTir^cW'"^"s^TeY~^^ og 15 som forløper langs utsidene på cellens kortender kan endres mellom venstre utside og høyre utside blant de oppstrøms kato-destrømmer. Det er selvsagt mulig å bruke disse to forholdsregler i kombinasjon.
Uavhengig av eller sammen med disse forholdsregler kan forholdet av den elektriske strøm som passerer gjennom katode-strømskinnene 30 og 35j som forløper langs utsidene av kortendene av den elektrolytiske nabocelle anordnet på nedstrøms side, varieres mellom venstre utside og høyre utside.
Ifølge foreliggende oppfinnelse kan korrekt tildeling
av elektriske strømmer til de enkelte strømskinner føre til at komponentene av magnetflukstetthetene i retningene x og y (Bx og By) som vil utvikles i aluminiumsmeltelaget blir symmetriske med henblikk på aksene x og y og også får mindre absolutte verdier. Det kan videre oppnås at magnetflukstetthetene i retning z (Bz) blir symmetrisk med henblikk på aksene x og y og likeledes får" mindre absolutt verdi, som nevnt ovenfor. Iføl-ge oppfirinélsen""tilveiebringes således en strømskinne-anordning som er særdeles hensiktsmessig for effektiv undertrykkelse av sirkulasjonsstrømningsfenomener i aluminiumsmeltelaget.
Ved elektrolytiske celler med en strømskinne-anordning som angitt i foreliggende oppfinnelse kan stans av elektroly-tiske celler, som er en uunnværlig operasjon i et aluminium-elektrolyseanlegg, gjennomføres med letthet. For dette formål er det anordnet kortslutnings-ledere ved stige-strømskinnene 50 for å lede de elektriske strømmer som samles ved stige-strømskinnene 50 til katodestrømskinnene 15 for en elektrolytisk nabocelle anordnet på nedstrøms side. Det er også anord net kortslutningsledere ved stige-strømskinnene 60 for å lede den elektriske strøm som samles ved stige-strømskinnene 60 til katodestrømskinnene 21 anordnet i rommet under en elektrolytisk nabocelle på nedstrøms side.
I fig. 2-4 er det vist spesielle utførelseseksempler av oppfinnelsen, hvor samme deler som i fig. 1 er betegnet med samme henvisningstall. De elektrolytiske celler la, lb og lc vil heretter bli omtalt som "1", med mindre det er spesielt nødvendig å sondre mellom dem.
"~T~rig." " I "rager" kafod'estrømsamleskinner 2 og 3 fra oppstrøms hhv nedstrøms side av den elektrolytiske celle og er koplet til katodestrømskinner 10 og 20 på oppstrøms side hhv katodestrømskinner 30 og 40 på nedstrøms side. Forholdet a av elektrisk strøm som passerer gjennom katodestrømskinnene 10 og 15 som forløper langs utsidene i cellens kortender og de totale katodestrømmer på oppstrøms side fremkommer nedenfor:
Forholdet B av elektrisk strøm som passerer gjennom katodestrømskinnene 30 og 35 som forløper langs utsidene av kortendene for en elektrolytisk nabocelle på nedstrøms side og de totale katodestrømmer på nedstrøms side er angitt nedenfor:
Katodestrømskinnen 21, som er anordnet i rommet under cellen og langs akse y, er koplet til stige-strømskinne 60. Katodestrømskinnen 40 på nedstrøms side er likeledes koplet til stige-strømskinnen 60.
På'den annen side er katodestrømskinnene 15 og 35 koplet til~stige-strømskinnehé" 50 som er anordnet ved kortendene av en elektrolytisk nabocelle på nedstrøms side. Stige-strøm-skinnene 50 og 60 er videre koplet til en anodestrømskinne 80 via anodestrømskinner 70 hhv 71- Anodestrømskinnen 80 er for-synt med en annen anodestrømskinne 81 langs akse y.
I fig. 3 rager katodestrømskinner 2 og 3 fra oppstrøms og nedstrøms side av den elektrolytiske celle 1 og er koplet til katodestrømskinner 10 og 20 på oppstrøms side og katode-strømskinner 30 og 40 på nedstrøms side. Forholdet a av den elektriske strøm som passerer gjennom katodestrømskinnene 10 og 15 som forløper langs utsidene på cellens kortender og de totale katodestrømmer på oppstrøms side er angitt nedenfor:
Forholdet 6 mellom den elektriske strøm som passerer gjennom katodestrømskinnene 30 og 35 som forløper langs utsidene ved kortendene av en elektrolytisk nabocelle på nedstrøms side og de totale katodestrømmer på nedstrøms side er angitt nedenfor:
Katodestrømskinnen 21 er delt i to deler, som er anordnet ^l^lrumelTHIm^ med akse y. Gjennom dem passerer 50§ hver av elektrisk strøm. Katodestrømskinnene 21 er koplet til en stige-strømskinne 60, anordnet ved midten på langsiden mellom en celle og nabocellen. Katodestrømskinnen 40 på nedstrøms side er likeledes koplet til stige-strømskinne 60. På den annen side er katodestrømskinnene 15 og 35 koplet til stige-strømskinner 50 som er anordnet ved kortendene av en nabocelle på nedstrøms side. Stige-strømskinnene 50 og 60 er videre koplet til anodestrømskinner 80 via anodestrømskinner 70 og 71. Anodestrømskinnene 80 er utstyrt med en annen anode-strømskinne 8l langs akse y.
Fig. 4 viser et utførelseseksempel, hvor en naborekke av elektrolytiske celler befinner seg på forholdsvis kort av-stand. Retningen av denne naborekke er angitt ved pil B.
Katodestrømsamleskinner 2 og 3 rager fra oppstrøms hhv nedstrøms side av den elektrolytiske celle 1 og er koplet til katodestrømskinner 10 og 20 på oppstrøms side hhv katodestrøm-skinner 30 og 40 på nedstrøms side. På siden nær naborekken er forholdene "a "og B",~ som definert ovenfor, som følger:
På den annen side er forholdene a og B på den side som vender fra naborekken som følger:
Katodestrømskinnen 21 er delt i to deler og anordnet
i rommet nedenfor cellen.Katodestrømskinnene 21 er koplet til stige-strømskinner 60, som er anordnet i to posisjoner på langsiden mellom en elektrolytisk celle og nabocellen. Katode-
strømskinner 40 på nedstrøms side er også koplet til hver si-ne stige-strømskinner 60.
På den annen side er katodestrømskinnene 15 og 35 koplet til stige-strømskinner 50 som er anordnet ved kortendene av en elektrolytisk nabocelle på nedstrøms side.
Stige-strømskinnene 50 og 60 er videre koplet til ano-destrømskinner 80 via anodestrømskinner 70 og 71.
To anodestrømskinner 71 er anordnet for å ta seg av antallet stige-strømskinner 60, og to anodestrømskinner 8l er anordn e^^^aT^TT^TT^retr^k^se^y meTTom anoa es tr øms kinn ene 60 for å ta seg av antallet stige-strømskinner 60.
Katodestrømskinnene 21, stige-strømskinnene 50 og 60 og anordestrømskinnene 71 og 81 er anordnet symmetrisk på venstre side-og høyre side i forhold til akse y.
Som beskrevet ovenfor, kan elektrolytiske celler med en strømskinne-anordning ifølge foreliggende oppfinnelse un-dertrykke opptreden av sirkulerende strømningsfenomener i aluminiumsmeltelaget i elektrolytiske celler og kan bedre strømeffekten. Foreliggende oppfinnelse kan således medf-øre elektrolytiske celler med større kapasitet, som kan drives med god stabilitet og effekt selv ved større kapasitet.
Claims (2)
1. Elektrolytiske celler for prosuksjon av aluminium i en side-om-side-anordning, som omfatter et antall katodestrøm-skinner , koplet til katode-strømsamleskinner som rager fra oppstrøms langside av hver elektrolytiske celle og er koplet til minst en stige-strømskinne, anordnet ved oppstrøms langside av en elektrolytisk nabocelle på nedstrøms side, via minst en katodestrømskinne, anordnet i rommet under vedkommende celle og i parallell med aksiallinjen for en rekke av elektroly-tiske celler, hvor gjenstående antall av katodestrømskinner er koplet til stige-strømskinner som er anordnet ved kortendene av den elektrolytiske nabocelle på nedstrøms side via katode-strømskinner som forløper langs utsidene i kortendene av vedkommende elektrolytiske celle, hvor et antall av katodestrøm-skinnene som er koplet til katode-strømsamleskinnene ragende fra nedstrøms langside av hver elektrolytiske celle er koplet til minst en stige-strømskinne, anordnet på oppstrøms langside av den elektrolytiske nabocelle på nedstrøms side, og hvor gjenståande antall av katodestrømskinner er koplet til stige-strømskinner som er anordnet ved kortendene av den elektroly-tiske nabocelle på nedstrøms side via katodestrømskinner som forløper langs utsidene på kortendene av den elektrolytiske nabocelle på nedstrøms side.
2. Elektrolytiske celler som angitt i krav 1, karakterisert ved at 30-80% av de elektriske strømmer som samles ved katodestrømskinnene på oppstrøms side av hver elektrolytiske celle ledes gjennom de katodestrømskin-ner som forløper langs utsidene ved kortendene av den elektrolytiske celle.
3- Elektrolytiske celler som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at 10-60% av de elektriske strømmer som samles ved katodestrømskinnene på nedstrøms side av hver elektrolytiske celle ledes gjennom katodestrømskinnene som forløper langs utsidene på kortendene av den elektrolytiske nabocelle på nedstrøms side.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57074171A JPS6054399B2 (ja) | 1982-04-30 | 1982-04-30 | アルミニウム製造用電解炉 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO831489L true NO831489L (no) | 1983-10-31 |
Family
ID=13539439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO831489A NO831489L (no) | 1982-04-30 | 1983-04-27 | Stroemskinneanordning for elektrolytiske celler eller for fremstilling av aluminium |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4474610A (no) |
| JP (1) | JPS6054399B2 (no) |
| AU (1) | AU541559B2 (no) |
| BR (1) | BR8302209A (no) |
| FR (1) | FR2526050A1 (no) |
| NO (1) | NO831489L (no) |
| SE (1) | SE8302399L (no) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0185822B1 (en) * | 1984-12-28 | 1990-05-16 | Alcan International Limited | Busbar arrangement for aluminium electrolytic cells |
| FR2789407B1 (fr) * | 1999-02-05 | 2001-03-23 | Pechiney Aluminium | Arrangement de cuves d'electrolyse pour la production d'aluminium |
| CN105220179A (zh) * | 2014-06-27 | 2016-01-06 | 沈阳铝镁设计研究院有限公司 | 一种超大容量铝电解槽母线连接方法 |
| GB2557972A (en) * | 2016-12-21 | 2018-07-04 | Dubai Aluminium Pjsc | Electrical design for a Hall-Héroult electrolysis plant comprising a plurality of electrolytic cells connected in series, and method to start-up said plant |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3415724A (en) * | 1965-12-16 | 1968-12-10 | Aluminum Co Of America | Production of aluminum |
| US3617454A (en) * | 1969-11-12 | 1971-11-02 | Arthur F Johnson | Bus structure from aluminum reduction cells |
| JPS5216843B2 (no) * | 1973-10-26 | 1977-05-12 | ||
| JPS5216843A (en) * | 1975-07-29 | 1977-02-08 | Misato Kk | Heating equipment |
| FR2324761A1 (fr) * | 1975-09-18 | 1977-04-15 | Pechiney Aluminium | Procede et dispositif pour l'alimentation en courant electrique des cuves d'electrolyse ignee placees en travers |
| SU863719A1 (ru) * | 1978-02-06 | 1981-09-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Алюминиевой,Магниевой И Электродной Промышленности | Ошиновка электролизеров дл получени алюмини |
| FR2425482A1 (fr) * | 1978-05-11 | 1979-12-07 | Pechiney Aluminium | Procede de compensation du champ magnetique induit par la file voisine dans les series de cuves d'electrolyse a haute intensite |
| JPS5853717B2 (ja) * | 1979-04-02 | 1983-11-30 | 三菱軽金属工業株式会社 | アルミニウム電解槽アルミニウムメタル層の安定化法 |
| DE3009098C2 (de) * | 1979-12-21 | 1983-02-24 | Schweizerische Aluminium AG, 3965 Chippis | Verfahren zur Führung des Stromes zwischen Elektrolyseöfen |
| JPS573751A (en) * | 1980-06-05 | 1982-01-09 | Kogyo Gijutsuin | Manufacture of water-resistant gypsum hardened formed body |
| JPS5710190A (en) * | 1980-06-20 | 1982-01-19 | Casio Computer Co Ltd | Bar code recorder/reproducer system |
| CH648605A5 (de) * | 1980-06-23 | 1985-03-29 | Alusuisse | Schienenanordnung einer elektrolysezelle. |
| CH656152A5 (de) * | 1981-08-18 | 1986-06-13 | Alusuisse | Schienenanordnung fuer elektrolysezellen. |
| US4431492A (en) * | 1982-04-20 | 1984-02-14 | Mitsubishi Keikinzoku Kogyo Kabushiki Kaisha | Aluminum electrolytic cell arrays and method of supplying electric power to the same |
-
1982
- 1982-04-30 JP JP57074171A patent/JPS6054399B2/ja not_active Expired
-
1983
- 1983-04-22 US US06/487,691 patent/US4474610A/en not_active Expired - Fee Related
- 1983-04-26 AU AU13942/83A patent/AU541559B2/en not_active Ceased
- 1983-04-27 NO NO831489A patent/NO831489L/no unknown
- 1983-04-28 SE SE8302399A patent/SE8302399L/ not_active Application Discontinuation
- 1983-04-28 BR BR8302209A patent/BR8302209A/pt unknown
- 1983-04-29 FR FR8307206A patent/FR2526050A1/fr not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6054399B2 (ja) | 1985-11-29 |
| SE8302399D0 (sv) | 1983-04-28 |
| SE8302399L (sv) | 1983-10-31 |
| AU541559B2 (en) | 1985-01-10 |
| JPS58193385A (ja) | 1983-11-11 |
| US4474610A (en) | 1984-10-02 |
| AU1394283A (en) | 1983-11-03 |
| FR2526050A1 (fr) | 1983-11-04 |
| BR8302209A (pt) | 1984-01-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8070921B2 (en) | Method for electrical connection and magnetic compensation of aluminium reduction cells, and a system for same | |
| US4713161A (en) | Device for connection between very high intensity electrolysis cells for the production of aluminium comprising a supply circuit and an independent circuit for correcting the magnetic field | |
| CA1216254A (en) | Electrolytic reduction cells for aluminium production | |
| BRPI0718746B1 (pt) | Célula de eletrólise para a produção de alumínio compreendendo dispositivo para reduzir a queda de voltagem. | |
| NO831489L (no) | Stroemskinneanordning for elektrolytiske celler eller for fremstilling av aluminium | |
| NO143849B (no) | Fremgangsmaate og anordning for tilfoersel av elektrisk stroem til tverrstilte smelteelektrolyseceller | |
| CN101680102B (zh) | 电解槽及其操作方法 | |
| CN103649376A (zh) | 包括在槽壳底部具有阴极输出的电解池和电解池稳定装置的铝厂 | |
| SE456505B (sv) | Anordning for produktion av aluminium genom eleltrolys med en stromstyrka mellan 270000 och 320000 a | |
| US4976841A (en) | Busbar arrangement for aluminum electrolytic cells | |
| EA030271B1 (ru) | Установка получения алюминия, содержащая компенсирующую электрическую цепь | |
| NO830544L (no) | Elektrolytisk celle. | |
| CN109863258A (zh) | 用于霍尔-埃鲁电池的阴极集流器/连接器 | |
| NO150364B (no) | Anordning til forbedring av stroemtilfoerselen til elektrolyseceller for fremstilling av aluminium | |
| JPS5853717B2 (ja) | アルミニウム電解槽アルミニウムメタル層の安定化法 | |
| NO154925B (no) | Stroemskinneanordning ved elektrolyseceller. | |
| US3034972A (en) | Electrolytic production of aluminum | |
| US2786024A (en) | Arrangement of cathode bars in electrolytic pots | |
| US3666654A (en) | Furnaces with bipolar electrodes for the production of metals, particularly aluminum, through electrolysis of molten salts, equipped with auxiliary heating facilities | |
| US2857545A (en) | Arrangement of the vertical contact rods of selfbaking anodes in furnace for electrolytic recovery of aluminium | |
| CA2000647A1 (en) | Busbar arrangement for aluminum electrolytic cells | |
| BR112019018189A2 (pt) | Sistema e barramento para séries de eletrolisadores de alumínio | |
| CN212695690U (zh) | 一种新型电缆走线支撑架 | |
| CN101423960A (zh) | 铝电解槽外部母线补偿结构 | |
| WO2017163154A1 (en) | Busbar system for compensating the magnetic field in adjacent rows of transversely arranged electrolytic cells |