Ошиновка электролизеров для получения алюминия

 

Изобретение относится к электролитическому получению алюминия и может быть использовано для улучшения технико-экономических показателей электролизеров с поперечным расположением в корпусе за счет усовершенствования схемы ошиновки. Техническим результатом изобретения является увеличение выхода по току и снижение перекоса расплавленного алюминия. Ошиновка содержит анодные стояки, расположенные на входной стороне электролизера, сборные шины с подключенными к ним катодными стержнями, проходящие вдоль торцов и под днищем электролизера, соединенные с анодными стояками следующего по ходу тока электролизера. По крайней мере, несколько сборных шин входной стороны расположены симметрично относительно осей анодных стояков, перпендикулярных продольной оси электролизера, и подключены к катодным стержням таким образом, что ток по сборным шинам течет в противоположных направлениях от осей стояков. 5 ил., 1 табл.

Изобретение относится к электролитическому получению алюминия и может быть использовано для улучшения технико-экономических показателей электролизеров с поперечным расположением в корпусе за счет усовершенствования схемы ошиновки.

Известна ошиновка алюминиевого электролизера при поперечном расположении в корпусе, в котором для передачи тока от блюмсов применяются токоподводы, которые соединены с катодными шинами в таких местах, что ток по катодным шинам протекает в противоположных направлениях [патент США, № 4976841]. Количество токоподводов соответствует количеству анодных стояков электролизера, причем их вертикальные оси совпадают с осями токоподводов. Для отвода тока от катодных шин на следующий электролизер применяются дополнительные шины, которые располагают ниже уровня расплавленного алюминия. Эта ошиновка принята за прототип.

К недостаткам указанной схемы ошиновки следует отнести нежелательное увеличение значений вертикальной Bz и поперечной Вх компонент магнитного поля на входной (по току серии) стороне электролизера, обусловленное встречным направлением тока в катодных шинах до соединения с токоподводом и расположением дополнительных катодных шин ниже уровня расплавленного алюминия. Соответствующая данной схеме ошиновки конфигурация магнитного поля не позволит обеспечить удовлетворительный уровень МГД-стабильности и высокие технико-экономические показатели электролиза.

Технической задачей изобретения является увеличение выхода по току за счет компенсации магнитных полей анодных стояков магнитном полем катодной ошиновки и снижения общего воздействия магнитных полей на расплавленный алюминий.

Поставленная задача достигается тем, что в ошиновке алюминиевого электролизера при его поперечном расположении в корпусе, включающей анодные стояки, расположенные на входной стороне электролизера, сборные шины с подключенными к ним катодными стержнями, проходящие вдоль торцов и под днищем электролизера, соединенные с анодными стояками следующего по ходу тока электролизера, по крайней мере несколько сборных шин входной стороны, расположенных симметрично относительно осей анодных стояков перпендикулярных продольной оси электролизера, подключены к катодным стержням таким образом, что ток по сборным шинам течет в противоположных направлениях от осей стояков.

На фиг.1 показан пример конструктивного исполнения ошиновки по данному предложению.

На фиг.2 показан частный случай заявляемой ошиновки, в котором сборные катодные шины на входной стороне направлены в противоположных направлениях и расположены симметрично относительно центрального и крайних анодных стояков (у трех из пяти стояков).

На фиг.3 показано распределение вертикальной компоненты Bz в металле электролизера, имеющего ошиновку, выполненную по прототипу.

На фиг.4 показано распределение вертикальной компоненты Bz в металле электролизера, имеющего ошиновку, выполненную по заявляемой схеме.

На фиг.5 показано распределение поперечной компоненты Вх в металле на входной стороне электролизеров с ошиновкой прототипа и заявляемой схемы.

Ошиновка включает в себя анодные стояки 1-5, расположенные на входной по току серии стороне электролизера, сборные шины 6-23 с катодными спусками 24, пакеты шин, проходящие под днищем электролизера 25-30, и пакеты шин 31-32, огибающие торцы электролизера.

Принцип работы ошиновки следующий. Ток к электролизеру подводится пятью анодными стояками 1-5. Часть тока от катодных стержней входной стороны отводится по катодных спускам 24, собирается сборными шинами 6-9, протекает по пакетам шин 31-32, огибающим торцы электролизера и подводящим ток к крайним стоякам 1, 5. Пакеты шин 10-15 отводят часть тока входной стороны, подключаются к шинам под днищем, которые подводят ток к стоякам 2-4. Сборные шины от катодных стержней входной стороны 6-15, расположенные симметрично относительно осей анодных стояков, перпендикулярных продольной оси электролизера, подключены к катодным стержням таким образом, что ток по сборным шинам течет в противоположных направлениях от осей стояков. Пакеты шин 16-23 отводят оставшуюся часть тока от катодных стержней выходной стороны и подключаются к стоякам 1-4.

В таблице представлены результаты расчетов МГД-характеристик и выхода по току алюминиевого электролизера для трех вариантов конструкции ошиновки:

вариант 1 - ошиновка по выбранному прототипу;

вариант 2 - ошиновка по заявляемой схеме (фиг.1).

вариант 3 - частный случай ошиновки по заявляемой схеме (фиг.2).

Показанное на фиг.1, 2 расположение сборных катодных шин входной стороны позволяет скомпенсировать Bz планарных участков анодных стояков и создать антисимметричное распределение магнитного поля относительно продольной оси Y электролизера (фиг.4).

Расположение катодных шин входной стороны, которые впоследствии огибают торцы электролизера и подключаются к крайним стоякам, на уровне границы раздела металл - электролит позволяют снизить значения Вх на входной стороне по сравнению с ошиновкой выбранного прототипа (фиг.5).

Снижение средних и максимальных значений Вх и Bz в варианте 2 приводит к уменьшению перекоса металла и увеличению расчетного выхода по току на 4-6%.

Формула изобретения

Ошиновка алюминиевого электролизера при его поперечном расположении в корпусе, включающая анодные стояки, расположенные на входной стороне электролизера, сборные шины с подключенными к ним катодными стержнями, проходящие вдоль торцов и под днищем электролизера, соединенные с анодными стояками следующего по ходу тока электролизера, отличающаяся тем, что, по крайней мере, несколько сборных шин входной стороны расположены симметрично относительно осей анодных стояков, перпендикулярных продольной оси электролизера, и подключены к катодным стержням таким образом, что ток по сборным шинам течет в противоположных направлениях от осей стояков.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5