ОШИНОВКА МОЩНЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ Российский патент 2006 года по МПК C25C7/06 C25C3/20 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия в электролизерах, соединенных друг с другом в последовательную электрическую цепь.

Соединение электролизеров осуществляется системой токопроводящих шин, одним из основных требований к которой является обеспечение в расплаве оптимального магнитного поля, оказывающего отрицательное минимальное влияние на технологический процесс.

Известна ошиновка алюминиевых электролизеров с двусторонним подводом тока к анодным шинам через стояки, расположенные у входного и выходного торцов катодного кожуха, катодные стержни которой разделены на группы, соединенные с самостоятельными пакетами катодных шин, в которой ток к входным и выходным стоякам подводят несимметрично в отношении, близком 2:1 (Авторское свидетельство СССР №168457, С 25 С 3/16, 1963).

Недостатком известной конструкции ошиновки является высокое значение вертикальной компоненты индукции магнитного поля в ванне электролизера. С увеличением тока электролизера увеличивается магнитное поле и электромагнитные силы в расплавленном алюминии. Некомпенсированные электромагнитные силы приводят к большим циркуляциям расплава и большим перекосам его уровня, снижению запаса МГД-устойчивости электролизера.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому техническому решению является ошиновка мощных алюминиевых электролизеров при их продольном расположении в корпусе, содержащая анодные шины, стояки, расположенные у входного и выходного торцов катодного кожуха, и катодные стержни, разделенные на группы, каждая из которых соединена с самостоятельным пакетом катодных шин; при этом 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 последующего электролизера (Патент СССР №738518, С 25 С 3/16, 1978).

Недостатком известного технического решения является то, что оно не может быть использовано на электролизерах с продольным расположением в корпусе большой единичной мощности (200 кА и выше) из-за недостаточной компенсации магнитного поля. МГД-устойчивость электролизера при таких значительных токах обеспечивается повышенными требованиями к конфигурации магнитного поля в ванне электролизера. Для работы электролизера в приемлемых технологических условиях требуется максимально снизить величину вертикального магнитного поля.

Задачей изобретения является разработка конструкции ошиновки для мощных электролизеров, обеспечивающей повышение производительности электролизеров большой единичной мощности.

Техническим результатом изобретения является достижение высокой степени компенсации электромагнитных сил в расплаве за счет оптимизации конфигурации магнитного поля в ванне электролизера и снижения величины вертикального магнитного поля.

Поставленная задача решается тем, что в ошиновке мощных алюминиевых электролизеров при их продольном расположении в корпусе, содержащей анодные шины, стояки и катодные стержни, разделенные на группы, каждая из которых соединена с самостоятельным пакетом катодных шин. При этом 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 последующего электролизера. В изобретении, согласно предлагаемому решению, пакеты катодных шин, передающие ток с катодных стержней электролизера со стороны входного торца катодного кожуха, расположены под днищем электролизера, перпендикулярно продольной оси, а затем - вдоль продольной оси электролизера. В пространстве между выходным торцом катодного кожуха предыдущего и входным торцом катодного кожуха последующего электролизера пакеты катодных шин, передающие ток с катодных стержней электролизера со стороны входного торца катодного кожуха, соединены со стояками, расположенными во входном торце катодного кожуха последующего электролизера, на уровне металла в электролизере.

Сопоставительный анализ признаков заявляемого решения и признаков аналога и прототипа свидетельствует о соответствии решения критерию "новизна".

Сущность изобретения поясняется графическим материалом.

На фиг.1 изображена заявляемая схема ошиновки, на фиг.2 показана вертикальная компонента индукции магнитного поля (в гауссах) для электролизера на силу тока 200 кА, по прототипу, на фиг.3 показана вертикальная компонента индукции магнитного поля (в гауссах) для электролизера с заявляемой ошиновкой.

Предлагаемая конструкция ошиновки электролизера включает два стояка 1 и 2, расположенных на продольных сторонах последующего электролизера симметрично относительно его середины, и два стояка 3 и 4, расположенных симметрично во входном торце катодного кожуха последующего электролизера. Часть катодных стержней электролизера, расположенных со стороны выходного торца, соединена с помощью катодных шин 5 и 6 со стояками 1 и 2. Катодные шины 7 и 8, передающие ток с катодных стержней электролизера со стороны входного торца катодного кожуха, расположены вдоль поперечной и продольной полуосей электролизера, под днищем электролизера. Катодные шины 7 и 8 на выходном торце предыдущего электролизера подняты до уровня металла в электролизере и соединены со стояками 3 и 4.

Большая МГД-устойчивость электролизера связана с минимизацией вертикального магнитного поля в ванне электролизера. При использовании заявляемой ошиновки на каждый анодный стояк приходит ток с одинакового количества катодных стержней.

Эффект предлагаемого технического решения иллюстрируется фиг.3. Как видно на фиг.3, осуществление токоподвода по указанной схеме ошиновки приводит к значительному уменьшению величины вертикального магнитного поля в проекции анодного массива. Как показывают детальные численные расчеты по исследованию МГД-устойчивости, это обеспечивает заметно более высокую МГД-стабильность электролизера с новой ошиновкой.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия в электролизерах с продольным расположением в корпусе. Ошиновка последовательно соединенных мощных алюминиевых электролизеров содержит два стояка, расположенных на продольных сторонах электролизера, два других стояка, расположенных у входного торца катодного кожуха электролизера, две катодные сборные шины на каждой продольной стороне электролизера. Ток с части катодных стержней электролизера, расположенных со стороны выходного торца катодного кожуха, передается с помощью катодных шин на стояки, расположенные на продольных сторонах последующего электролизера. Катодные шины, передающие ток с катодных стержней электролизера со стороны входного торца катодного кожуха, расположены вдоль поперечной и продольной осей электролизера под днищем электролизера, поднимаются на выходном торце катодного кожуха электролизера до уровня металла и соединяются со стояками, расположенными во входном торце катодного кожуха последующего электролизера. За счет выбора такого размещения катодных шин обеспечивается оптимальная компенсация магнитного поля, и благодаря этому достигается высокая МГД-устойчивость электролизера. Изобретение обеспечивает повышение производительности электролизеров большой единичной мощности при высокой степени компенсации электромагнитных сил в расплаве за счет перераспределения в нем магнитного поля. 3 ил.

Ошиновка мощных алюминиевых электролизеров при их продольном расположении в корпусе, содержащая анодные шины, стояки и катодные стержни, разделенные на группы, каждая из которых соединена с самостоятельным пакетом катодных шин, пакеты катодных шин групп стержней, ближайших к входному торцу катодного кожуха, соединены со стояками, расположенными у входного торца последующего электролизера, а остальные группы катодных стержней - со стояками, расположенными вдоль бортов катодного кожуха последующего электролизера, отличающаяся тем, что пакеты катодных шин, передающие ток с катодных стержней электролизера со стороны входного торца катодного кожуха, расположены под днищем электролизера перпендикулярно продольной оси, а затем параллельно продольной оси электролизера в пространстве между выходным торцом катодного кожуха предыдущего и входным торцом катодного кожуха последующего электролизеров, соединены со стояками на уровне металла в электролизере.