RU2385364C1 - Anode current conductor of aluminium electrolytic cell - Google Patents
Anode current conductor of aluminium electrolytic cell Download PDFInfo
- Publication number
- RU2385364C1 RU2385364C1 RU2008146343/02A RU2008146343A RU2385364C1 RU 2385364 C1 RU2385364 C1 RU 2385364C1 RU 2008146343/02 A RU2008146343/02 A RU 2008146343/02A RU 2008146343 A RU2008146343 A RU 2008146343A RU 2385364 C1 RU2385364 C1 RU 2385364C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- anode
- rod
- aluminum
- central
- side leads
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области производства алюминия в электролизерах, оснащенных анодными расходуемыми токоподводами, выполненными из алюминия.The invention relates to the field of aluminum production in electrolyzers equipped with anode consumable current leads made of aluminum.
Известен алюминиевый электролизер Содерберга, содержащий стальные анодные штыри для верхнего подвода тока к аноду с дополнительными алюминиевыми расходуемыми листами, снабженными отверстиями для циркуляции жидкой анодной массы и электрически соединенными с анодной ошиновкой, с установленными дополнительными стальными нерасходуемыми трубами для отвода газов из-под подошвы анода, размещаемыми в аноде рядами, нижние концы которых расположены над электролитом, а верхние соединены с полыми контрфорсными балками анодного кожуха, стальные нерасходуемые трубы выполнены с уменьшающимся наружным диаметром книзу (Авторское свидетельство СССР, SU 351926, МКИ C22d 3/02, C22d 3/12, дата подачи заявки 11.08.1970, дата публикации 21.09.1972, автор Рягузов В.Н., аналог).Soderberg aluminum electrolyzer is known, containing steel anode pins for the upper current supply to the anode with additional aluminum consumable sheets equipped with holes for circulating the liquid anode mass and electrically connected to the anode busbar, with additional installed steel non-consumable pipes for venting gases from under the anode sole, rows placed in the anode, the lower ends of which are located above the electrolyte, and the upper ones are connected to the hollow buttress beams of the anode casing, steel e non-consumable pipes are made with a decreasing outer diameter down (USSR Author's Certificate, SU 351926, MKI
Недостатком указанного алюминиевого электролизера со стальными токоподводящими штырями является выделение большого количества канцерогенных соединений при перестановке токоподводящих штырей на новые горизонты по мере расходования анодной массы, а также трудозатраты по установке металлических расходуемых листов, используемых для создания газоходного канала в подошве анода.The disadvantage of this aluminum electrolyzer with steel current-carrying pins is the allocation of a large number of carcinogenic compounds when rearranging the current-carrying pins to new horizons as the anode mass is consumed, as well as the labor involved in installing metal sacrificial sheets used to create a gas duct in the bottom of the anode.
В качестве прототипа, исключающего проблему выделения канцерогенных соединений при перестановке токоподводящих штырей на новые горизонты, принят анодный расходуемый токоподвод для электролизера Содерберга, содержащий расходуемые алюминиевые стержни с токоотводами, которые расположены под углом к его оси и выполнены либо совместно с основным стержнем, например при прессовке взрывом, либо прикреплены к основному стержню, например сваркой, клепкой или при помощи болтов, при этом в качестве материалов для токоотводов могут быть использованы как алюминиевые порошки, так и алюминий или его сплавы. Принцип работы расходуемого токоподвода состоит в том, что когда нижняя часть основного стержня в зоне высоких температур расплавляется и стекает в ванну, подвод электрического тока а нижележащие зоны подошвы анода производится по верхней неразрушенной токопроводящей зоне стержня и далее по токоотводам, нижняя часть которых не достигла подошвы анода. После выхода какого-либо токоотвода на подошву анода и его разрушения ток к зонам в подошве анода подводится следующими вышерасположенными токоотводами (Авторское свидетельство СССР, SU 537130, МКИ С22С 3/16, дата подачи заявки 10.02.1975, дата публикации 30.11.1976, автор Цомаев З.С. и др., прототип).As a prototype that eliminates the problem of the isolation of carcinogenic compounds when rearranging the current-carrying pins to new horizons, an anode sacrificial current supply for the Soderberg electrolysis cell is used, containing consumable aluminum rods with current conductors that are located at an angle to its axis and are made in conjunction with the main rod, for example, by pressing by explosion, or attached to the main rod, for example by welding, riveting or using bolts, while materials for down conductors can be used Both aluminum powders and aluminum or its alloys are used. The principle of operation of the expendable current lead is that when the lower part of the main rod in the high temperature zone melts and flows into the bath, the electric current is supplied to the lower zones of the anode sole through the upper undisturbed conductive zone of the rod and then along the down conductors, the lower part of which does not reach the sole anode. After a current collector reaches the bottom of the anode and its destruction, the current is supplied to the zones in the bottom of the anode by the following upstream conductors (USSR Author's Certificate, SU 537130, MKI
Недостатками прототипа являются высокие трудозатраты при изготовлении, монтаже и обслуживании электролизера, обусловленные сложной технологией изготовления как конструктивно целого токоподвода, так и с закрепленными токоотводами, а также сложностью установки токоподвода на анодной шине при его наращивании по мере расходования.The disadvantages of the prototype are the high labor costs in the manufacture, installation and maintenance of the electrolyzer, due to the complex manufacturing technology of both a structurally integral current lead, and with fixed down conductors, as well as the difficulty of installing a current lead on the anode bus when it grows as it is spent.
Задачей изобретения является снижение трудозатрат при изготовлении и использовании расходуемого токоподвода при эффективном токообеспечении подошвы анода и оптимальном расходовании электроэнергии.The objective of the invention is to reduce labor costs in the manufacture and use of consumable current lead with efficient current supply of the sole of the anode and optimal energy consumption.
Для решения поставленной задачи в анодном токоподводе алюминиевого электролизера, содержащем центральный расходуемый алюминиевый стержень с дополнительными боковыми токоотводами, равномерно расположенными в анодной массе по высоте центрального стержня под углом к его оси и наклоненными к подошве анода, согласно изобретению боковые токоотводы установлены примыкающими к центральному стержню с образованием зазора, заполняемого проводящей анодной массой, образуя в процессе работы электролизера гетерогенную проводящую структуру, при этом боковые токоотводы омически подключены к центральному стержню через проводящую анодную массу за счет ее расплавления и коксования в зазоре.To solve the problem in the anode current lead of an aluminum electrolyzer containing a central consumable aluminum rod with additional lateral down conductors uniformly located in the anode mass along the height of the central rod at an angle to its axis and inclined to the base of the anode, according to the invention, the side down conductors are installed adjacent to the central rod with the formation of a gap filled with a conductive anode mass, forming a heterogeneous conductive structure during the operation of the cell, with this side down conductors are ohmically connected to the Central rod through a conductive anode mass due to its melting and coking in the gap.
Согласно изобретению боковые токоотводы могут быть выполнены из пеноалюминия.According to the invention, the side down conductors can be made of foam aluminum.
На чертеже представлена схема гетерогенного расходуемого анодного токоподвода для алюминиевого электролизера.The drawing shows a diagram of a heterogeneous sacrificial anode current lead for an aluminum electrolyzer.
Заявляемый анодный токоподвод алюминиевого электролизера содержит центральный алюминиевый стержень 1 с подводимыми к нему по мере погружения в анодную массу токоотводами 2. Токоотводы 2 установлены свободно примыкающими к центральному стержню 1 под углом к его оси и наклонены к подошве анода. Зазоры 3 между токоотводами 2 и центральным стержнем 1 заполняются проводящей анодной массой, образуя гетерогенную проводящую структуру, обеспечивающую омическое подключение токоотводов 2 к центральному стержню 1. При этом в качестве токоотводов 2 могут быть использованы стержни, пластины, профили, выполненные из алюминия, пеноалюминия или алюминиевых сплавов. При их установке не требуется жесткое закрепление на центральном стержне с целью обеспечения исходного хорошего омического контакта.The inventive anode current lead of an aluminum electrolyzer contains a
Принцип работы гетерогенного токоподвода основан на образовании в аноде в процессе работы электролизера гетерогенной проводящей структуры. При этом по мере погружения в анод стержня 1 с последовательно подводимыми к нему токоотводами 2 зазоры 3 между ними заполняются расплавленной анодной массой, которая подвержена коксованию в зазорах. В результате этого образовавшаяся в зазорах за счет расплавления и коксования проводящая анодная масса обеспечивает необходимое омическое подключение боковых токоотводов 2 к центральному стержню 1.The principle of operation of a heterogeneous current supply is based on the formation of a heterogeneous conductive structure in the anode during operation of the electrolyzer. Moreover, as the
В нижней части анода, где происходит расплавление и вытекание нижней части 4 центрального алюминиевого стержня до некоторой высоты h, боковые токоотводы 2 также расплавляются, но остаются инкапсулированными в полостях первичного их размещения до момента открытия нижнего их конца на нижней поверхности анода. Соответственно эти токоотводы позволяют обеспечить сохранение токоподвода непосредственно в нижнюю часть подошвы анода.In the lower part of the anode, where the
Эффективность токообеспечения подошвы анода повышается за счет использования боковых токоотводов при условии, если среднее сопротивление гетерогенной структуры с токоотводными элементами будет ниже того, что имеет место для сплошного анодного массива в области подошвы. В этом случае обеспечивается сохранение подводимого в подошву анода тока без увеличения перепадов напряжения в подошве анода и соответственно улучшаются электрические характеристики электролизера:The efficiency of current supply of the anode sole increases due to the use of side down conductors, provided that the average resistance of the heterogeneous structure with down conductors is lower than that for a continuous anode array in the sole area. In this case, the current supplied to the sole of the anode is maintained without increasing the voltage drops in the bottom of the anode and, accordingly, the electrical characteristics of the cell are improved:
где jg и ju - соответственно средняя плотность тока в гетерогенном и в сплошном токоподводе, U - падение напряжение на аноде, Up=jg·Rp - переходное падение напряжения на границе раздела Al-анодная масса (Rp - удельное переходное сопротивление границы раздела Al-анодная масса), H - толщина анода, l - длина отдельного бокового токоотвода, θ - угол установки токоотвода (отсчитываемый от вертикали), ρAl и ρC - соответственно удельное сопротивление алюминия и закоксовавшейся анодной массы в подошве анода.where j g and j u are the average current density in a heterogeneous and continuous current supply, U is the voltage drop across the anode, U p = j g · R p is the transition voltage drop at the Al-anode mass interface (R p is the specific transition interface (Al is the anode mass), H is the thickness of the anode, l is the length of the individual lateral collector, θ is the angle of installation of the collector (measured from the vertical), ρ Al and ρ C are the resistivity of aluminum and the coked anode mass in the sole of the anode, respectively.
Из выражения (1) определяется соотношение установочных параметров токоотводов в аноде, таких как длина и угол установки токоотводов:From the expression (1), the ratio of the installation parameters of down conductors in the anode is determined, such as the length and angle of installation of down conductors:
При выполнении дополнительного условия, когда суммарное поперечное сечение токоотводов не должно быть меньше сечения центрального стержня-токоподвода, требуемый токоподвод к подошве анода будет обеспечиваться без необходимости увеличения перепада напряжения на аноде из-за выгорания центральных стержней. Соответственно, использование предлагаемой конструкции позволяет обеспечить оптимальный расход электроэнергии и повысить стабильность работы анода.Under the additional condition, when the total cross-section of the collectors should not be less than the section of the central rod-current lead, the required current lead to the bottom of the anode will be provided without the need to increase the voltage drop across the anode due to burnout of the central rods. Accordingly, the use of the proposed design allows for optimal power consumption and increase the stability of the anode.
Для электролизера с токовой нагрузкой 250 кА при использовании 32 алюминиевых токоподводящих стержней требуемая толщина анодного стержня не превышает 70 мм. Длина отдельного токоотвода и угол установки составляютFor an electrolytic cell with a current load of 250 kA using 32 aluminum current-conducting rods, the required thickness of the anode rod does not exceed 70 mm. The length of an individual collector and the installation angle are
l=0.35 м, θ=30°,l = 0.35 m, θ = 30 °,
при Н=1 м, U=4 В, Rp=2,83·10-5 Ом/м2, ρAl=2.7·10·6 Ом·м, ρC=1.4·10-5 Ом·мat H = 1 m, U = 4 V, R p = 2.83 · 10 -5 Ohm / m 2 , ρ Al = 2.7 · 10 · 6 Ohm · m, ρ C = 1.4 · 10 -5 Ohm · m
при температуре плавления алюминия T=658.7°С (на границе разрушения центрального анодного стержня на расстоянии h от нижней границы подошвы анода).at a melting temperature of aluminum T = 658.7 ° С (at the fracture boundary of the central anode rod at a distance h from the lower boundary of the anode base).
Общая масса оборотного расхода алюминия для изготовления гетерогенного токоподвода не превышает 2-2.5 т на один электролизер за один цикл обновления анодной массы. Соответственно, удельный оборотный расход алюминия не превышает 30-40 кг/сутки или 2-5% от суточной выработки электролизера в 0.7-1.7 т.The total mass of the circulating flow rate of aluminum for the manufacture of a heterogeneous current supply does not exceed 2-2.5 tons per electrolyzer per one cycle of updating the anode mass. Accordingly, the specific turnover of aluminum does not exceed 30-40 kg / day or 2-5% of the daily production of the electrolyzer in 0.7-1.7 tons.
Таким образом, предлагаемый расходуемый гетерогенный токоподвод позволяет снизить трудозатраты при его изготовлении и эксплуатации по сравнению с аналогом, обеспечить стабилизацию работы электролизера, повысить экологическую безопасность производства, исключив выбросы канцерогенных соединений, возникающие при перестановке стальных стержней-токоподводов в электролизерах Содерберга.Thus, the proposed consumable heterogeneous current lead allows to reduce labor costs during its manufacture and operation as compared with the analogue, to provide stabilization of the electrolyzer operation, to increase the environmental safety of production by eliminating the emissions of carcinogenic compounds arising from the rearrangement of steel current lead rods in Soderberg electrolyzers.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008146343/02A RU2385364C1 (en) | 2008-11-24 | 2008-11-24 | Anode current conductor of aluminium electrolytic cell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008146343/02A RU2385364C1 (en) | 2008-11-24 | 2008-11-24 | Anode current conductor of aluminium electrolytic cell |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2385364C1 true RU2385364C1 (en) | 2010-03-27 |
Family
ID=42138406
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008146343/02A RU2385364C1 (en) | 2008-11-24 | 2008-11-24 | Anode current conductor of aluminium electrolytic cell |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2385364C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA020423B1 (en) * | 2011-04-21 | 2014-11-28 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Anode current lead of aluminium electrolytic cell |
-
2008
- 2008-11-24 RU RU2008146343/02A patent/RU2385364C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA020423B1 (en) * | 2011-04-21 | 2014-11-28 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Anode current lead of aluminium electrolytic cell |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2449058C2 (en) | Electrolyser for aluminium production provided with voltage drop decreasing means | |
DK181300B1 (en) | Electrolytic cells for producing aluminium metal | |
CN101805914B (en) | Bottom cathode diversion type rare earth electrolysis cell | |
WO2004104273A1 (en) | Cu-ni-fe anode for use in aluminum producing electrolytic cell | |
RU2723867C1 (en) | Cathode current collector/connector for hall-héroult electrolyzer | |
AU2007295188B2 (en) | Electrolysis cell and method for operating the same | |
AU619240B2 (en) | Electrolytic cell for the production of a metal | |
RU2385364C1 (en) | Anode current conductor of aluminium electrolytic cell | |
CN102230191B (en) | Method for separately leading out single-sided current in aluminum electrolytic cell | |
RU2722605C1 (en) | Electrolysis unit for aluminum production | |
CN201722432U (en) | Bottom cathode diversion-type rare-earth electrolytic bath | |
CA2811355A1 (en) | Cathode for electrolytic cells | |
AU2017292865A1 (en) | Advanced aluminum electrolysis cell | |
RU2657395C1 (en) | Electrolyzer for obtaining aluminum | |
RU2282680C1 (en) | Electrolyzer for production of aluminum | |
RU2742557C1 (en) | Electrolysis anode device for aluminum production | |
RU2449059C2 (en) | Electrolysis unit for aluminium manufacture | |
SU885360A1 (en) | Anodic spent leads of aluminium electrolyzer | |
CN2641061Y (en) | Solid aluminum calcining appts. for aluminum electrolyzer | |
RU2405866C1 (en) | Anode device of aluminium electrolysis unit with baked anodes | |
RU2585601C1 (en) | Current lead of baked anode of aluminium electrolysis cell | |
DK202370307A1 (en) | Removing impurities from an electrolyte | |
RU2355824C2 (en) | Electrolytic cell for receiving of aluminium | |
CN115103931A (en) | Device for improving performance of aluminum reduction cell in smelting process |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131125 |