ОШИНОВКА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА Российский патент 2001 года по МПК C25C3/16 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия в электролизерах с верхним токоподводом, и может быть использовано при монтаже ошиновки электролизера.

Одним из факторов, препятствующих улучшению технико-экономических показателей процесса электролиза алюминия из криолит-глиноземных расплавов, является воздействие на катодный металл электромагнитных сил, вследствие чего возникают перекосы, появляется волнение металла. Все это приводит к расстройству технологического режима и, как следствие, к снижению технико-экономических показателей процесса электролиза.

Кроме того, любые изменения в токопроводимости отдельных частей подины (образование коржей, осадка и т.д.) неизбежно вызывают изменения распределения тока в аноде последующего электролизера. Изменения токопроводимости отдельных частей анода (перестановка штырей, конус на подошве анода) обязательно скажутся на изменении распределения тока в подине предыдущего и последующего по ходу тока электролизера. То есть, электролизеры не автономны с точки зрения токораспределения, следовательно, любое технологическое нарушение на любом электролизере автоматически вызывает искажение нормального токораспределения между сторонами соседних электролизеров. От величины этих искажений зависит количество электролизеров, отзывающихся на происшедшее нарушение.

Известен способ ошиновки алюминиевых электролизеров с двусторонним токоподводом к аноду при двухрядном продольном расположении электролизеров в корпусе, в котором с целью уменьшения перекоса зеркала металла и улучшения технико-экономических показателей процесса электролиза сечение обводного пакета на ближней к соседнему ряду стороне электролизера выполняют большим и подключают к нему большее количество катодных стержней, чем к обводному пакету противоположной стороны электролизера. Распределение тока по стоякам следующее: входной левый (по ходу тока) стояк - 30-32%, входной правый - 36-38%, выходной левый - 18-20%, выходной правый 12-14% (а.с. СССР N 356312, C 22 D 3/12, 1972).

Известный способ ошиновки позволяет улучшить влияние магнитного поля токов соседнего ряда электролизеров и иметь симметричные поперечную и вертикальную составляющие магнитного поля относительно осей электролизера.

Однако расчеты и практика эксплуатации электролизеров с такой ошиновкой показали, что при увеличении мощности электролизеров до 150000 А и выше она не обеспечивает характер распределения магнитного поля, необходимый для достижения высоких технико-экономических показателей процесса электролиза, значительны неравномерности по токовым нагрузкам, что приводит к непроизводительности, токовым потерям и может вызывать технологические нарушения.

Известна ошиновка алюминиевого электролизера с двусторонним подводом тока к аноду, содержащая катодные и анодные шины, связанные стояками с катодными шинами предыдущего электролизера, и катодную обводную ошиновку, в которой с целью повышения выхода по току за счет компенсации магнитного поля соседнего ряда электролизеров при их двухрядном продольном расположении ошиновка 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 ошиновку на стороне, ближней к соседнему ряду, с анодной шиной, дальней от соседнего ряда, на выходном конце (а.с. СССР N 1571105, C 25 C 3/16, 1990).

Известное решение не позволяет в полной мере устранить неравномерность токовой нагрузки при значительных материальных и трудовых затратах, т.к. обеспечение перераспределения от катодной ошиновки предыдущего по ходу тока электролизера к анодной ошиновке последующего не является гарантией получения необходимого токораспределения, т.к. могут быть разрушены в процессе эксплуатации некоторые катодные стержни (группы катодных стержней), что резко изменяет картину токораспределения.

Известна ошиновка алюминиевых электролизеров большой мощности с самообжигающимся анодом и верхним двусторонним подводом тока к аноду при двухрядном продольном расположении электролизеров в корпусе, содержащая катодную ошиновку и анодные штыри, анодные шины и анодные стояки анодной ошиновки, в которой катодные шины с каждой стороны электролизера разделены на два пакета. Пакеты, отводящие ток от первой (по ходу тока) половины электролизера, направляются к ближним стоякам следующего электролизера, а от второй половины - к дальним стоякам. (Справочник металлурга по цветным металлам. Производство алюминия. -М. : Металлургия, 1971, с. 222-224). Известное решение принято за прототип.

Эта ошибка более сложная, так как в значительной степени усложнены катодные шинопроводы, не обеспечивается необходимое устранение влияния электромагнитных полей на катодный металл (вследствие неравномерного токораспределения), что приводит к нарушениям технологического режима, снижению выхода по току.

Задача изобретения - повышение технико-экономических показателей работы электролизеров корпуса.

Техническим результатом является повышение равномерности токораспределения по электролизерам и устранение влияния нарушений предыдущего электролизера на последующие, стоящие с ним в ряду (по ходу тока).

Технический результат достигается тем, что ошиновка алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом и верхним двусторонним подводом тока к аноду при двухрядном продольном расположении электролизеров в корпусе, содержащая катодную ошиновку, штыри, шины и стояки анодной ошиновки, снабжена перемычками, соединяющими шины на входе и выходе электролизера, установленными между соединениями анодных шин с анодными стояками и местом установки крайних торцевых анодных штырей, причем перемычки выполнены в виде двух Г-образных алюминиевых шин, соединенных, например, электродуговой сваркой.

Техническая сущность предлагаемого решения заключается в следующем.

Выполнение перемычек на входной и выходной сторонах электролизера в предлагаемом решении направлено, в основном, на равномерное токораспределение по данному электролизеру, а не на перераспределение токовой нагрузки по сторонам последующего по ходу тока электролизера (хотя в предлагаемом решении и это достигается). Вышеуказанная задача решается месторасположением перемычек, с помощью которых, с одной стороны, происходит более равномерное токораспределение по анодному массиву электролизера, на котором перемычки установлены, с другой стороны, распределяется более равномерно токовая нагрузка по сторонам анодной ошиновки последующего по ходу тока электролизера. Кроме того, месторасположение перемычек не затрудняет обслуживание анода и доступ к механизмам электролизера, упрощает монтаж ошиновки, на что направлено и выполнение перемычек в виде двух Г-образных алюминиевых шин, соединенных, например, электродуговой сваркой.

В отличие от прототипа перераспределение токовой нагрузки по сторонам электролизера достигается не распределением тока с катодной ошиновки предыдущего электролизера на анодные стояки последующего по ходу тока электролизера, а выполнением жестких перемычек по анодным шинам на входе и выходе электролизера.

Самое главное, расположение перемычек в предлагаемом решении между соединением анодных шин с анодными стояками и местом установки крайних торцевых анодных штырей позволяет, кроме достижения перераспределения токовой нагрузки по сторонам последующего по ходу тока электролизера, достигнуть улучшения токораспределения по анодному массиву данного электролизера. Все же вместе взятое позволяет улучшить не только токораспределение по электролизерам, но и токопередачу и сгладить влияние нарушений токораспределения одного (группы электролизеров) на последующие по ходу тока в ряду, а следовательно улучшить показатели процесса электролиза по корпусу в целом.

Сравнение предлагаемого технического решения с прототипом и другими известными решениями не выявило технических решений, характеризующихся сходными идентичными или эквивалентными признаками с предложенным.

Предлагаемая ошиновка состоит (фиг. 1) из пакетов катодной ошиновки 1, предыдущего электролизера обводной ошиновки 2, анодных стояков 3, анодных шин 4, перемычек 5, анодных стержней 6, установленных в массиве самообжигающегося анода 7.

Ошиновка работает следующим образом.

Ток по катодной ошиновке 1 предыдущего электролизера поступает на вход последующего электролизера на анодные стояки 3 и через обводную ошиновку 2 на выход последующего электролизера на анодные стояки 3, далее на соединенные с анодными стояками 3 анодные шины 4, через которые распределяется посредством анодных стержней 6 по анодному массиву и через его угольное тело, слой электролита, слой жидкого металла к катоду данного электролизера. Перемычки 5 установлены между соединениями анодных шин 4 с анодными стояками 3 и местом установки крайних торцевых анодных стержней 7 и предназначены для повышения равномерности токораспределения данного электролизера и компенсации токовых нарушений на предыдущем электролизере, которые сказываются на последующем.

Промышленные испытания предлагаемой ошиновки проведены на ОАО "СУАЛ" филиал "Ирказ СУАЛ" и показали следующее:
1) дебаланс тока по сторонам электролизера снизился в 2-3 раза по сравнению с электролизерами - свидетелями;
2) ошиновка проста в монтаже, надежна в эксплуатации и не создает помех для обслуживания анода и не мешает доступу к механизмам электролизера.

Техническим результатом является повышение равномерности токораспределения по электролизерам и устранение влияния нарушений предыдущего электролизера на последующие, стоящие с ним в одном ряду по ходу тока. Для этого ошиновка алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом и верхним двусторонним токопроводом при двухрядном продольном расположении электролизеров в корпусе содержит катодную ошиновку и штыри, шины и стояки анодной ошиновки. Ошиновка снабжена перемычками, соединяющими анодные шины на входе и выходе электролизера, установленными между соединением анодных шин с анодными стояками и местом установки крайних торцевых анодных штырей. Кроме того, каждая перемычка выполнена в виде двух Г-образных алюминиевых шин, соединенных, например, электродуговой сваркой. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Ошиновка алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом и верхним двухсторонним подводом тока к аноду при двухрядном продольном расположении электролизеров в корпусе, содержащая катодную ошиновку, штыри, шины и стояки анодной ошиновки, отличающаяся тем, что она снабжена перемычками, соединяющими анодные шины на входе и выходе электролизера, установленными между соединением анодных шин с анодными стояками и местом установки крайних торцевых анодных штырей. 2. Ошиновка по п.1, отличающаяся тем, что каждая перемычка выполнена в виде двух Г-образных алюминиевых шин, соединенных например электродуговой сваркой.