Ошиновка электролизера для получения алюминия

 

Изобретение относится к электролитическому получению алюминия. Ошиновка электролизера для получения алюминия предназначена для использования в корпусах электролиза при продольном двухрядном расположении электролизеров в корпусе. Ошиновка включает катодные шины с подключенными к ним катодными стержнями и анодными стояками следующего в цепи электролизера. Часть тока стороны, противоположной соседнему ряду электролизеров, направляется вокруг входного торца электролизера и подается на катодные шины стороны, обращенной к соседнему ряду, следующего электролизера. Изобретение позволяет в значительной степени скомпенсировать влияние магнитного поля соседнего ряда электролизеров. 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия в электролизерах, размещенных в корпусе продольно в два ряда и соединенных друг с другом в последовательную электрическую цепь.

Соединение электролизеров в последовательную электрическую цепь осуществляется системой токоподводящих шин, одним из основных требований к которой является создание в расплаве магнитного поля, оказывающего минимально возможное отрицательное влияние на стабильность технологического процесса.

Известна ошиновка, в которой для компенсации магнитного поля соседнего ряда электролизеров анодные стояки размещены на входной и выходной сторонах электролизера, а сечение пакетов шин, подводящих ток к выходным стоякам стороны, обращенной к соседнему ряду электролизеров, в два раза больше сечения пакетов шин, подводящих ток к выходным стоякам противоположной стороны [1].

Известна ошиновка мощных алюминиевых электролизеров, в которой пакеты катодных шин групп стержней, ближайших к входному торцу катодного кожуха, соединены со стояками, расположенными у входного торца, а остальные группы катодных стержней - со стояками, расположенными вдоль бортов катодного кожуха следующего электролизера [2].

Известна ошиновка, которая снабжена двумя дополнительными поперечными шинами, соединяющими катодные шины предыдущего электролизера на стороне, дальней от соседнего ряда, с анодной шиной, ближней к соседнему ряду, на входном торце и катодную обводную шину на стороне, ближней к соседнему ряду, с анодной шиной, дальней от соседнего ряда, на выходном торце. Эта ошиновка является прототипом [3].

Недостатком перечисленных технических решений является невозможность полностью компенсировать магнитное поле соседнего ряда электролизеров, особенно при переходе на работу на большой силе тока, что не позволяет создать в расплаве симметричные устойчивые контуры циркуляции с небольшой скоростью движения расплавленного металла.

Техническая задача изобретения заключается в создании в расплаве магнитного поля, обеспечивающего создание четырех симметричных контуров циркуляции с малой скоростью движения расплавленного металла.

Решение поставленной задачи достигается путем уменьшения количества тока, протекающего вдоль стороны электролизера, противоположной соседнему ряду электролизеров, и увеличения количества тока, протекающего вдоль стороны электролизера, обращенной к соседнему ряду, за счет направления части тока стороны электролизера, противоположной соседнему ряду по катодной соединительной шине, установленной у входного торца электролизера на сторону, обращенную к соседнему ряду электролизеров. Обеспечивается это тем, что катодная соединительная шина расположена у входного торца электролизера, а анодные - в торцах анодной ошиновки следующего электролизера, при этом катодная соединительная шина соединена с катодной шиной стороны, обращенной к соседнему ряду, и с катодной шиной противоположной стороны с подключенной к ней группой катодных стержней, причем количество катодных стержней в этой группе составляет 20-30% от количества катодных стержней одной стороны электролизера.

Ниже дается пример выполнения ошиновки электролизера для получения алюминия на силу тока 180-200 кА.

На фиг. 1 показана схема предлагаемой ошиновки; на фиг. 2 - расчетные контуры циркуляции расплавленного металла для ошиновки по изобретению; на фиг. 3 - то же, для прототипа.

Ошиновка электролизера 1 состоит из катодных шин 2-5 с подключенными к ним группами катодных стержней 6-9 соответственно и стояков 10 - 12 следующего электролизера 13. Катодная шина 2 соединена поперечной шиной 14, установленной у входного торца электролизера 1, с катодной шиной 4, а анодные шины 15 и 16 соединены поперечными шинами 17 и 18. Соседний ряд электролизеров показан осевой линией, а направление тока в рядах показано стрелками.

Ошиновка работает следующим образом.

Ток от групп катодных стержней 8 и 9 снимается катодными шинами 4 и 5 соответственно и направляется к стоякам левой стороны 11 и 12 следующего электролизера 13, а от группы катодных стержней 7 катодными шинами 3 к стояку правой стороны следующего электролизера. От группы же катодных стержней 6, расположенной в правом входном углу электролизере 1, ток снимается катодной шиной 2 и по соединительной катодной шине 14 направляется к катодной шине 4 левой стороны электролизера 1. Таким образом, по пакету 2 ток направляется в сторону, противоположную направлению тока серии, и тем самым уменьшается количество тока, проходящего вдоль стороны, противоположной соседнему ряду электролизеров, а направление тока пакета 2 по соединенной шине 14 к пакету 4 стороны, обращенной к соседнему ряду, увеличивает количество тока, проходящего вдоль этой стороны. Поскольку ошиновка электролизеров соседнего ряда создает в расплаве рассматриваемого электролизера дополнительное магнитное поле с неравномерным распределением положительных значений вертикальной составляющей индукции магнитного поля (на стороне, обращенной к соседнему ряду, больше, чем на противоположной стороне), то такое перераспределение тока между сторонами электролизера позволяет компенсировать неравномерность дополнительного магнита поля, так как ток, протекающий вдоль стороны, обращенной к соседнему ряду, создает компенсирующее поле с большими отрицательными значениями вертикальной составляющей индукции магнитного поля, чем ток противоположной стороны, создающий поле с меньшими положительными значениями вертикальной составляющей. Например, для ошиновки электролизера на силу тока 180-200 кА с 16-катодными стержнями на сторону переброска тока 4-х катодных стержней стороны, противоположной соседнему ряду, т.е. 25% катодных стержней одной стороны, позволяет наиболее полно компенсировать влияние магнитного поля соседнего ряда, создать четыре контура циркуляции с малой скоростью движения расплавленного металла.

Изобретение позволяет примерно в два раза (13,2 - 6,2 см/с по расчету) снизить максимальную скорость циркуляции расплавленного металла в шахте электролизера по сравнению со скоростью циркуляции металла в шахте электролизера с асимметричной ошиновкой, распространенной в алюминиевой промышленности России [1] и примерно на 30% (9,3 - 6,2 см/с по расчету) снизить максимальную скорость по сравнению с ошиновкой [3] за счет уменьшения значений поперечной горизонтальной (By) и вертикальной (Bz) составляющих индукции магнитного поля (максимальные значения составляющих By и Bz, а также максимальные скорости циркуляции приведены в таблице); создать в расплаве четыре контура циркуляции, характерных для однорядного расположения электролизеров в корпусе (такие электролизеры работают устойчиво с высокими показателями), наличие четырех контуров циркуляции в шахте при малых скоростях движения металла позволит создать равномерное температурное поле с отсутствием локальных перегревов и обеспечить стабильность технологического режима.

Формула изобретения

Ошиновка электролизера для получения алюминия при его продольном двухрядном расположении в корпусе, содержащая установленные вдоль продольных сторон электролизера катодные шины с катодными стержнями, подключенные к анодным шинам следующего в ряду электролизера стояками, и поперечные соединительные шины, отличающаяся тем, что катодная соединительная шина расположена у входного торца электролизера, а анодные - в торцах анодной ошиновки следующего электролизера, при этом катодная соединительная шина соединена с катодной шиной стороны, обращенной к соседнему ряду, и с катодной шиной противоположной стороны с подключенной к ней группой катодных стержней, причем количество катодных стержней в этой группе составляет 20 - 30% от количества катодных стержней одной стороны электролизера.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4