PL121660B1 - Method of symmetrization of magnetic field in electrolytic furnacesheskikh vannakh - Google Patents

Method of symmetrization of magnetic field in electrolytic furnacesheskikh vannakh Download PDF

Info

Publication number
PL121660B1
PL121660B1 PL1980221979A PL22197980A PL121660B1 PL 121660 B1 PL121660 B1 PL 121660B1 PL 1980221979 A PL1980221979 A PL 1980221979A PL 22197980 A PL22197980 A PL 22197980A PL 121660 B1 PL121660 B1 PL 121660B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
thermoelectrolyzer
magnetic field
thermoelectrolyzers
electrolytic
current
Prior art date
Application number
PL1980221979A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL221979A1 (en
Inventor
Paul Morel
Jeanpierre Dugois
Original Assignee
Pechiney Aluminium
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pechiney Aluminium filed Critical Pechiney Aluminium
Publication of PL221979A1 publication Critical patent/PL221979A1/xx
Publication of PL121660B1 publication Critical patent/PL121660B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C7/00Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells
    • C25C7/06Operating or servicing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/16Electric current supply devices, e.g. bus bars

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób symetry¬ zacji pola magnetycznego w termoelektrolizerach, które to pole ma duze natezenie. Elektrolizery sa polaczone szeregowo i ustawione poprzecznie w stosunku do osi szeregu i sluza do wytwarzania aluminium droga elektrolizy tlenku glinowego roz¬ puszczonego w stopionym kriolicie.Dla lepszego zrozumienia przypomnijmy, ze prze¬ myslowa produkcja aluminium metoda termoelek- trolizy odbywa sie w termoelektrolizerach pola¬ czonych elektrycznie w szeregu, zawierajacym roz¬ twór tlenku glinowego w kriolicie przy tempera¬ turze rzedu 950°C do 1000°C, utrzyimujacej sie dzieki zjawisku Joule'a podczas przeplywu pradu przez termoelektrolizer.Kazdy termoelektrolizer zawiera prostokatna katode w formie tygla, którego dno stanowia blo¬ ki weglowe zamocowane w stalowych plytach, zwanych plytami katodowymi i sluzacych do od¬ prowadzania pradu z katody do anod nastepnego termoelektrolizera.Anody, równiez weglowe, sa umieszczone w u- chwytach zamocowanych w plytach aluminiowych, zwanych plytami anodowymi, które sa przytwier¬ dzone do nadbudowy wystajacej ponad tygiel ter¬ moelektrolizera. Te plyty anodowe sa polaczone przewodami aluminiowymi i mówimy, ze sa „za¬ montowane" na plytach katodowych poprzedniego termoelektrolizera. v Pomiedzy anodami i katoda znajduje sie kapiel 10 15 20 30 elektrolityczna, tzn. roztwór tlenku glinowego w krolicie. Wytworzone aluminium osiada na kato¬ dzie i na dnie tygla katodowego stale utrzymuje sie warstwa aluminium.Przy prostokatnym ksztalcie tygla plyty ano¬ dowe podtrzymujace anody sa, w ogólnosci, ró¬ wnolegle do dluzszych boków tygla zas plyty ka¬ todowe sa równolegle do jego krótszych boków, zwanych czolami termoelektrolizera.Termoelektrolizery sa ustawione w rzedy, wzdluznie lub poprzecznie, zaleznie od tego, czy ich dluzszy czy krótszy bok jest równolegly do osi rzedu. Elektrycznie termoelektrolizery sa po¬ laczone szeregowo, przy czym krance szeregu sa dolaczone do biegunów dodatniego i ujemnego pro¬ stowniczej sterujacej podstacji elektrycznej. Kaz¬ dy szereg termoelektrolizerów zawiera pewna li¬ czbe rzedów ustawionych obok siebie, przy czym dla unikniecia niepotrzebnie dlugich przewodów liczba rzedów winna byc parzysta.Prad elektryczny, który przeplywa przez róz¬ ne przewodniki: elektrolit, ciekly metal, anody, katody, przewody laczeniowe, wytwarza znaczne pola magnetyczne. Pola te indukuja w kapieli elektrolitycznej jak i w stopionym metalu tzw. si¬ ly L.aplace'a, które, bedac zródlem ruchów, staja sie szkodliwe dla prawidlowej pracy termoelektro¬ lizera.Ksztalt termoelektrolizera i jego przewodów la¬ czeniowych jest taki, aby pola magnetyczne wy- 1216603 121 660 4 twarzane przez rózne czesci termoelektrolizera i przewody laczeniowe kompensowaly sie: docho¬ dzimy w ten sposób do termoelektrolizera, którego plaszczyzna symetrii jest plaszczyzna pionowa, równolegla do rzedu termoelektrolizerów i prze¬ chodzaca przez srodek tygla.W ten sposób termoeieifctroilizery podlegaja szko¬ dliwym polom imagineityczinym, pochodzacym od sie¬ bie i od (Tizejdów sasiednich.W dalszej czesci opisu slowa „górny" i „dolny" odnosza sie do przyjetego kierunku przeplywu pradu elektrycznego w rozpatrywanym rzedzie termoelektrolizerów. Przez „sasiedni rzad" rozu¬ mie sie rzad polozony najblizej rzedu rozpatrywa¬ nego a przez „pole rzedu sasiedniego" — wypad¬ kowa pól wszystkich rzedów z wyjatkiem rzedu rozpatrywanego.Dazy sie do realizacji termoelektrolizera, które¬ go system anodowy bylby zasilany przez wejscia pradowe polozone na krótszych bokach termoe¬ lektrolizera i w którym rozklad przewodów umo¬ zliwialby uzyskanie idealnej symeitirii pola magne¬ tycznego pionowego, majacego nastepujace cechy: Wartosc bezwzgledna skladowej Bz bylaby iden¬ tyczna w czterech wierzcholkach i znak Bz bylby na przemian dodatni i ujemny podczas przecho¬ dzenia wzdluz obwodu termoelektrolizera z jed¬ nego jego wierzcholka do drugiego.Efekt taki zostaje osiagniety przy uwzglednie¬ niu pola magnetycznego pochodzacego od sasied¬ nich rzedów termoelektrolizerów i przy uwzgled¬ nieniu zmian pola magnetycznego wywolanych obecnoscia elementów ferromagnetycznych polo¬ zonych w poblizu termoelektrolizera. Bz oznacza skladowa pola magnetycznego wzdluz pionowej osti Oz w trójwymiarowym ukladzie wspólrzed¬ nych, którego os Ox jest równolegla do osi szere¬ gu termoelektrolizerów i zgodna z kierunkiem przeplywu pradu, przy czym punkt O jest polo¬ zony w srodku plaszczyzny katodowej.Znane sa z opisu patentowego francuskiego nr 2 333 060 i z opisu patentowego francuskiego nr 2 343 826 sposoby umozliwiajace skompensowanie pola magnetycznego utworzonego przez sasiednie rzedy termoelektrolizerów poprzez umieszczenie petli pradowej pod zewnetrznym czolem termo¬ elektrolizera, tzn. pod tym krótszym bokiem ter¬ moelektrolizera, który jest najbardziej oddalony od najblizszego rzedu.Zastosowane sposoby polegaja na bocznikowa¬ niu pewnej czesci pradu obiegajacego zewnetrz¬ ne czolo termoelektrolizera poprzez przeslanie jej przewodem umieszczonym pod termoelektrolize^ rem.Wedlug wynalazku obwody elektryczne rozmie¬ szcza sie pod kazdym z krótszych .boków termo¬ elektrolizera i tworzy sie obwód pradowy umozli¬ wiajacy przeslanie przez dodatkowy przewód co najmniej czesci pradu plynacego przez górny, uje¬ mny kolektor przy czym ten dodatkowy przewód laczy sie z tym samym górnym kolektorem prze¬ biegajac wzdluz dolnego dluzszego boku termo¬ elektrolizera.Przewody dodatkowe umieszcza sie mozliwie jak najwyzej pod termoelektrolizerem, poziomo i ró¬ wnolegle do krótszych boków termoelektrolizera w ten sposób, ze plaszczyzny, przechodzace przez 5 przewód wewnetrzny i zewnetrzny oraz przez gór¬ na krawedz wewnetrzna anody na krótszych bo¬ kach odpowiednio wewnetrznym i zewnetrznym, tworza z pionem kat dokladnie równy 45°.Zaleta wynalazku jest symetryzacja skladowej pionowej pola magnetycznego w poprzecznie usy¬ tuowanych termoelektrolizerach, tzn. doprowadze¬ nie do tego, ze skladowa pionowa pola magnety¬ cznego ma dokladnie te sama wartosc bezwzgled¬ na w czterech wierzcholkach termoelektrolizera a znaki na przemian dodatni i ujemny przy prze¬ chodzeniu wzdluz obwodu termoelektrolizera.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 i 2 przedstawiaja schematycznie polozenie przewodu kompensacyjnego pod czolami termo¬ elektrolizera, fig. 3 — rzeczywisty uklad geome¬ tryczny obwodu kompensacyjnego pod jednym z czól termoelektrolizera i fig. 4 — schematycznie w rzucie poziomym rozmieszczenie przewodów laczacych miedzy dwoma sasiednimi termoelektro- lizerami oraz polozenie obwodów kompensacyj¬ nych pod czolami jednego z termoelektrolizerów (górnego).W celu realizacji wynalazku nalezy uprzednio okreslic natezenia pradów Ii oraz Ie w obwodach kompensacyjnych.W kazdym z wierzcholków termoelektrolizera wyznacza sie pole magnetyczne (paitrz fig. 3) Bzi w wierzcholku górnym wewnetrznym, Bza w wierzcholku dolnym wewnetrznym, Bz3 w wierz¬ cholku dolnym zewnetrznym i BZ4 w wierzchol¬ ku górnym zewnetrznym.Wyrazenia górny/dolny rozumie sie w odniesie¬ niu do umownego kierunku przeplywu pradu w rzedzie termoelektrolizerów. Obliczenia wartosci tych pól dokonuje sie przy uwzglednieniu pola magnetycznego utworzonego przez sasiednie rzedy oraz oddzialywania na pole mas ferromagnetycz¬ nych polozonych z sasiedztwie termoelektrolizera.Mozna zatem zapisac nastepujace dwa równa¬ nia: Bzi+Bz2=0 Bz3i+Bz4=0 M Równania (1) sa liniowe wzgledem Ii oraz Ie (pole magnetyczne jest proporcjonalne do nateze¬ nia pradu) i pozwalaja wyznaczyc prady Ii oraz Ie.Tak wiec wiadomo, ze pod nieobecnosc rzedów sasiednich skladowa pionowa pola magnetycznego Bz/, Bz2', Bz3', Bz/ w czterech wierzcholkach ter¬ moelektrolizera jest antysymetryczna wzgledem y, przy wynikajacej z konstrukcji symetrii termo¬ elektrolizera wzgledem plaszczyzny xOz, zatem: Bzi'=^Bz4/ Bsz2'=^z3/ Pole pionowe wytworzone przez sasiednie rze¬ dy z jednej strony i przez obwody magnetyczne z drugiej strony jest praktycznie niezalezne od od¬ cietej x, co oznacza, ze ima ono wartosc stala biz na calej dlugosci krótszego boku wewnetrznego 15 20 25 30 315 40 45 80 95 60121 660 i wartosc stala b'z na calej dlugosci boku zewne¬ trznego.Zatem sluszne sa zaleznosci: Dzi=Bz1/+bz Bz2=Bz2'+foz Bzs^Bzg^ibz^^Bza' +bz' Bz4=Bz'4+ibiz/= Bz/+ibz' Równania (1) pozwalaja zapisac: bz=—foz'= oraz 2 BZi= Bz1'^Bz2' Bz2=- Bz2'^Bz1' Bz3=- Bzj'—Bz2' Bz4=- Bz2'—Bz/ Bzi=—Bz2=Bz3=—Bz4 (2) W celu zmodyfikowania oraz poprawy piono¬ wego pola magnetycznego przy krótszym boku termoelektrolizera umieszcza sie pod nim prze¬ wód w taki sposób, aby mozliwie najsilniej od¬ dzialywal on na ten obszar.Na figurze 1 jest przedstawiony wycinek prze¬ wodu kompensacyjnego C, widziany od pnzodu i punkt M, w którym pole magnetyczne, które na¬ lezy skompensowac, jest najsilniejsze, a jest ka¬ tem utworzonym przez plaszczyzne zawierajaca przewód kompensacyjny C i punkt M wzgledem pionu. Jesli przez I oznaczymy natezenie pradu w przewodzie C, pole magnetyczne B w punkcie M. ma wartosc: 2 1 B= cos a h Jesli przez Bz oznaczymy skladowa pionowa pola w punkcie M, otrzymamy: Bz=B•sin*x= = X2cos«sirwx= h wierzcholek zewnetrzny anody, w sasiedztwie któ¬ rego kompensowane pole magnetyczne pionowe jest maksymalne i 6 — przewód kompensacyj¬ ny. 5 Figura 3 stanowiaca perspektywiczny schemat czola komory elektrolitycznej, okresla polozenie i droge przebiegu przewodu kompensacyjnego 7.Obejmuje ona: odcinek opadajacy 8, poczawszy od ujemnego górnego przewodu zewnetrznego 9 10 do poziomu dna termoelektrolizera 10, odcinek poziomy 11 pod termoelektrolizerem, równolegly do jego krótszego boku 12, odcinek wznoszacy 13 az do poziomu ujemnego dolnego kolektora ze¬ wnetrznego 14 umieszczonego miedzy kolektorem 15 a obudowa termoelektrolizera oraz odcinek po¬ wrotny 15 równolegly do dluzszego boku termo¬ elektrolizera, laczacy sie z górnym kolektorem zewnetrznym 9. Tor oznaczony strzalkami wska¬ zuje, jak tworzy sie obwód elektryczny wytwa- 20 rzaijacy pole kompensacyjne. Plyty katodowe ozna¬ czone sa za pomoca kresek 17. Identyczny obwód, symetryczny wzgledem osi szeregu, jest umiesz¬ czony przy drugim czole termoelektrolrizeira, tak jak to przedstawia fig. 4. 25 Dla szeregu termoelektrolizerów przy zastoso¬ waniu pradu o natezeniu 90 kA i odleglosci mie¬ dzy rzedami równej 14 m, wykorzystano opisany powyzej sposób i obliczono na podstawie rów¬ nan (1) 30 If=9 kA Ie=22,5 kA Pomiary skladowej pionowej pola magnetycznego wykonane w tych termoelektrolizerach daly w wierzcholkach nastepujace wartosci: 35 BiZi= 31-10-* T Bz2=^0-10-4 T Bz3= 30-10-* T Bz4=^40-10-4 T Realizacja symetrii jest wiec zadowalajaca. 40 iDla szeregu termoelektrolizerów identycznych lecz nieskompensowanych zmierzono dla porów¬ nania nastepujace skladowe pola magnetycznego w poszczególnych wierzcholkach: Bzt= 55 -10-* T 45 Bz2=^25-10-i T Bz3= 15 -10-* T Bz4=—73-10^ T Niesymetria taka wplywa ujemnie na dzialanie termoelektrolizerów i wyraza sie niedostateczna 50 sprawnoscia. = sin2a Zastrzezenia patentowe Bz ma wartosc maksymalna dla sin 2ia=l, czy¬ li dla a=45°.Zatem przewód kompensacyjny powinien byc umieszczony, jak to widac na fig. 2, w taki spo¬ sób, aby plaszczyzna okreslona przez przewód i przez wierzcholek zewnetrzny anody tworzyla z pionem dokladnie kat 45°.Na fig. 2 przedstawiajacej przekrój pionowy ze¬ wnetrznego czola komory elektrolitycznej, 1 ozna¬ cza anode, 2 — stopiony elektrolit, 3 — warstwe cieklego aluminium, 4 — blok katodowy, 5 — 55 1. Sposób symetryzacji pola magnetycznego w termoelektrolizerach polaczonych szeregowo i u- stawionych poprzecznie do osi szeregu, polegajacy na modyfikowaniu rozkladu pradu w przewodach zasilajacych anode termoelektrolizera dolnego ka- 60 tody sasiedniego termoelektrolizera górnego przez zastosowanie w termoelektrolizerze dwóch obwo¬ dów elektrycznych wytwarzajacych dodatkowe po¬ le magnetyczne pionowe dokladnie równe, srednie¬ mu polu magnetycznemu pionowemu elektrolize- 65 ra przy jego krótszym boku lecz o kierunku121 660 przeciwnym, znamienny tym, ze obwody elektry¬ czne rozmieszcza sie pod kazdym z krótszych bo¬ ków termoelektrolizera i tworzy sie obwód prado¬ wy umozliwiajacy przeslanie przez dodatkowy przewód co najmniej czesci pradu plynacego przez górny kolektor ujemny, przy czym ten dodatkowy przewód laczy sie z tym samym górnym kolek¬ torem przebiegajac wzdluz dolnego dluzszego bo¬ ku termoelektrolizera. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przewody dodatkowe umieszcza sie mozliwie jak najwyzej pod termoelektrolizerem, poziomo i ró¬ wnolegle do krótszych boków elektrolizera w ten sposób, ze plaszczyzny przechodzace przez prze¬ wód wewnetrzny i zewnetrzny oraz przez górna krawedz wewnetrzna anody na krótszych bokach odpowiednio wewnetrznym i zewnetrznym tworza z pionem kat dokladnie równy 45°.C/ i plaszczyzna pozioma —a '—- FIG.1 16 17 13 15 H 17 8 7 10 11 9 12 FIG.3 kierunek pradu FIG.2 r 17 kierunek rzedu sasiedniego FIG.4 Drukarnia Narodowa, Zaklad Nr 6, 330/83 Cena 100 zl PL PL PLThe subject of the invention is a method of symmetrizing the magnetic field in thermoelectrolyzers, the field of which has a high intensity. The cells are connected in series and arranged transversely to the axis of the series and are used to produce aluminum by electrolysis of alumina dissolved in molten cryolite. For a better understanding, let us recall that the industrial production of aluminum by thermoelectrolysis takes place in thermoelectrolyzers electrically connected in series, containing a solution of alumina in cryolite at a temperature of the order of 950°C to 1000°C, maintained due to the Joule effect when current flows through the thermoelectrolyzer. Each thermoelectrolyzer contains a rectangular cathode in the form of a crucible, the bottom of which consists of carbon blocks fixed in steel plates, called cathode plates, which serve to conduct the current from the cathode to the anodes of the next thermoelectrolyzer. The anodes, also The carbon plates are placed in holders fixed in aluminum plates, called anode plates, which are attached to a superstructure protruding above the crucible of the thermoelectrolyzer. These anode plates are connected by aluminum wires and are said to be "mounted" on the cathode plates of the previous thermoelectrolyzer. Between the anodes and the cathode there is an electrolytic bath, i.e. a solution of aluminum oxide in potassium hydroxide. The aluminum produced settles on the cathode, and a layer of aluminum is permanently maintained at the bottom of the cathode crucible. In a rectangular crucible, the anode plates supporting the anodes are generally parallel to the longer sides of the crucible, while the cathode plates are parallel to its shorter sides, called the thermoelectrolyzer faces. The thermoelectrolyzers are arranged in rows, longitudinally or transversely, depending on whether their longer or shorter side is parallel to the row axis. Electrically, the thermoelectrolyzers are connected in series, with the ends of the series connected to the positive and negative poles of the rectifying control substation. Each series of thermoelectrolyzers contains a number of rows arranged side by side, and to avoid unnecessarily long wires, the number of rows should be even. Electric current flowing through various conductors: electrolyte, liquid metal, anodes, cathodes, and connecting wires, generates significant magnetic fields. These fields induce so-called magnetic fields in the electrolytic bath and in the molten metal. Laplace forces, which, being a source of movements, become harmful to the correct operation of the thermoelectrolyzer. The shape of the thermoelectrolyzer and its connecting wires is such that the magnetic fields produced by different parts of the thermoelectrolyzer and the connecting wires compensate each other: we thus arrive at a thermoelectrolyzer whose plane of symmetry is a vertical plane, parallel to the row of thermoelectrolyzers and passing through the center of the crucible. In this way, the thermoelectrolyzers are subject to harmful imaginary fields originating from each other and from neighboring thermoelectrolyzers. In the further part of the description, the words "upper" and "lower" refer to the assumed direction The flow of electric current in the considered row of thermoelectrolyzers. By "adjacent row" is meant the row located closest to the considered row, and by "field of the adjacent row" - the resultant of the half-fields of all rows except the considered row. The aim is to realize a thermoelectrolyzer whose anode system would be powered by current inputs located on the shorter sides of the thermoelectrolyzer and in which the distribution of conductors would make it possible to obtain a perfect symmetry of the vertical magnetic field, having the following features: The absolute value of the Bz component would be identical in the four vertices and the sign of Bz would be alternately positive and negative when passing along the circumference of the thermoelectrolyzer from one of its vertices to another. This effect is achieved by taking into account the magnetic field coming from adjacent rows of thermoelectrolyzers and by taking into account the changes in the magnetic field caused by the presence of ferromagnetic elements located near the thermoelectrolyzer. Bz denotes the component of the magnetic field along the vertical axis Oz in the three-dimensional coordinate system, the axis Ox of which is parallel to the axis of the row of thermoelectrolyzers and consistent with the direction of current flow, with point O being located in the center of the cathode plane. Methods enabling compensation of the magnetic field created by adjacent rows of thermoelectrolyzers by placing current loop under the outer face of the thermoelectrolyzer, i.e. under the shorter side of the thermoelectrolyzer that is furthest from the nearest row. The methods used consist in shunting a certain part of the current circulating around the outer face of the thermoelectrolyzer by sending it through a wire placed under the thermoelectrolyzer. According to the invention, electric circuits are arranged under each of the shorter sides of the thermoelectrolyzer and a current circuit is created that allows for sending at least part of the current flowing through the upper, negative collector through an additional wire, while this additional wire is connected to the same upper collector running along the lower, longer side of the thermoelectrolyzer. The additional wires are placed as high as possible under the thermoelectrolyzer, horizontally and parallel to the shorter sides of the thermoelectrolyzer in such a way that the planes passing through the inner and outer conductors and through the upper inner edge of the anode on the shorter inner and outer sides, respectively, form an angle of exactly 45° with the vertical. The advantage of the invention is the symmetrization of the vertical component of the magnetic field in transversely arranged thermoelectrolyzers, i.e. ensuring that the vertical component of the magnetic field has exactly the same absolute value at the four vertices of the thermoelectrolyzer and alternating positive and negative signs when passing along the circumference of the thermoelectrolyzer. The subject of the invention is shown in an example embodiment in the drawing, in which Figs. 1 and 2 schematically show the position of the compensation conductor under the thermoelectrolyzer fronts. electrolyzer, Fig. 3 - actual geometrical arrangement of the compensation circuit under one of the thermoelectrolyzer fronts and Fig. 4 - schematic, in horizontal projection, arrangement of connecting wires between two adjacent thermoelectrolyzers and the position of compensation circuits under the fronts of one of the thermoelectrolyzers (the upper one). In order to implement the invention, it is necessary to determine the current intensities Ii and Ie in the compensation circuits. At each of the thermoelectrolyzer vertices, a magnetic field is determined (see Fig. 3). Bzi in the upper inner vertex, Bza in the lower inner vertex, Bz3 in the lower outer vertex and BZ4 in the upper outer vertex. The terms upper/lower are understood in relation to the conventional direction of current flow in a row. The values of these fields are calculated taking into account the magnetic field created by adjacent rows and the effect of ferromagnetic masses located in the vicinity of the thermoelectrolyzer on the field. Therefore, the following two equations can be written: Bzi + Bz2 = 0 Bz3i + Bz4 = 0 M Equations (1) are linear with respect to Ii and Ie (the magnetic field is proportional to the current intensity) and allow the determination of the currents Ii and Ie. Therefore, it is known that in the absence of adjacent rows, the vertical component of the magnetic field Bz/, Bz2', Bz3', Bz/ at the four vertices of the thermoelectrolyzer is antisymmetric with respect to y, given the symmetry of the thermoelectrolyzer with respect to the xOz plane, resulting from the construction, therefore: Bzi'=^Bz4/ Bsz2'=^z3/ The vertical field generated by the adjacent rows on the one hand and by the magnetic circuits on the other hand is practically independent of the abscissa x, which means that it has a constant value biz along the entire length of the shorter inner side 15 20 25 30 315 40 45 80 95 60121 660 and a constant value b'z along the entire length of the outer side. Therefore, the following relations are valid: Dzi=Bz1/+bz Bz2=Bz2'+foz Bzs^Bzg^ibz^^Bza' +bz' Bz4=Bz'4+ibiz/= Bz/+ibz' Equations (1) allow us to write: bz=—foz'= and 2 BZi= Bz1'^Bz2' Bz2=- Bz2'^Bz1' Bz3=- Bzj'—Bz2' Bz4=- Bz2'—Bz/ Bzi=—Bz2=Bz3=—Bz4 (2) In order to modify and improve the vertical magnetic field at the shorter side of the thermoelectrolyzer, a conductor is placed under it in such a way that it affects this area as strongly as possible. Figure 1 shows a section of the compensating conductor C, seen from the front, and point M, where the magnetic field to be compensated is the strongest, a is the angle formed by the plane containing the compensating conductor C and point M with respect to the vertical. If I denotes the current intensity in conductor C, the magnetic field B at point M has the value: 2 1 B= cos a h If by If Bz denotes the vertical component of the field at point M, we obtain: Bz=B•sin*x= = X2cos«sirwx= h is the external vertex of the anode, in the vicinity of which the compensated vertical magnetic field is maximum, and 6 is the compensation conductor. Figure 3, which is a perspective diagram of the front of the electrolytic chamber, specifies the location and route of the compensation conductor 7. It includes: a descending section 8, starting from the negative upper external conductor 9 10 to the level of the bottom of the thermoelectrolyzer 10, a horizontal section 11 under the thermoelectrolyzer, parallel to its shorter side 12, a rising section 13 up to the negative lower level of the external collector 14 placed between the collector 15 and the thermoelectrolyzer housing, and a return section 15 parallel to the longer side of the thermoelectrolyzer, connecting to the upper external collector 9. The path marked with arrows indicates how the electric circuit generating the compensation field is formed. The cathode plates are marked with lines 17. An identical circuit, symmetrical about the series axis, is placed at the other front of the thermoelectrolyzer, as shown in Fig. 4. For a series of thermoelectrolyzers, using a current of 90 kA and a distance between the rows of 14 m, the method described above was used and calculated based on equations (1) 30 If = 9 kA Ie = 22.5 kA Measurements of the vertical component of the magnetic field made in these thermoelectrolyzers gave at the vertices the following values: 35 BiZi= 31-10-* T Bz2=^0-10-4 T Bz3= 30-10-* T Bz4=^40-10-4 T The realization of symmetry is therefore satisfactory. 40 For a series of identical but uncompensated thermoelectrolyzers, the following magnetic field components were measured for comparison at the individual vertices: Bzt= 55 -10-* T 45 Bz2=^25-10-i T Bz3= 15 -10-* T Bz4=—73-10^ T Such asymmetry negatively affects the operation of thermoelectrolyzers and is expressed by insufficient efficiency. = sin2a Patent claims Bz has a maximum value for sin2ia=l, i.e. for a=45°. Therefore, the conductor The compensating element should be placed, as shown in Fig. 2, in such a way that the plane defined by the wire and the outer vertex of the anode forms an angle of exactly 45° with the vertical. In Fig. 2, which shows a vertical cross-section of the outer front of the electrolytic chamber, 1 denotes the anode, 2 — the molten electrolyte, 3 — a layer of liquid aluminum, 4 — the cathode block, 5 — 55 1. Method of symmetrizing the magnetic field in thermoelectrolyzers connected in series and arranged transversely to the axis of the series, consisting in modifying the current distribution in the wires supplying the anode of the lower thermoelectrolyzer and the cathode of the adjacent upper thermoelectrolyzer by using two electric circuits in the thermoelectrolyzer generating an additional vertical magnetic field of exactly equal average 2. A method according to claim 1, characterized in that the additional conductors are placed as high as possible under the thermoelectrolyzer, horizontally and parallel to the shorter sides of the electrolyzer, in such a way that the planes passing through the inner and outer conductors and through the upper inner edge of the anode on the shorter sides respectively, the internal and external planes form an angle of exactly 45° with the vertical. C/ and the horizontal plane —a '—- FIG.1 16 17 13 15 H 17 8 7 10 11 9 12 FIG.3 direction of the current FIG.2 r 17 direction of the adjacent row FIG.4 National Printing House, Plant No. 6, 330/83 Price PLN 100 PL PL PL

Claims (1)

1.1.
PL1980221979A 1979-02-14 1980-02-13 Method of symmetrization of magnetic field in electrolytic furnacesheskikh vannakh PL121660B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR7904476A FR2456792A1 (en) 1979-02-14 1979-02-14 PROCESS FOR SYMETRIZATION OF THE VERTICAL MAGNETIC FIELD IN IGNATED ELECTROLYSIS TANKS PLACED THROUGH

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL221979A1 PL221979A1 (en) 1980-11-03
PL121660B1 true PL121660B1 (en) 1982-05-31

Family

ID=9222287

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL1980221979A PL121660B1 (en) 1979-02-14 1980-02-13 Method of symmetrization of magnetic field in electrolytic furnacesheskikh vannakh

Country Status (20)

Country Link
JP (1) JPS5853078B2 (en)
KR (1) KR850000134B1 (en)
AU (1) AU538792B2 (en)
CA (1) CA1130756A (en)
CH (1) CH643601A5 (en)
ES (1) ES488533A1 (en)
FR (1) FR2456792A1 (en)
GB (1) GB2041409B (en)
GR (1) GR72478B (en)
HU (1) HU184717B (en)
IN (1) IN151875B (en)
MX (1) MX152250A (en)
MY (1) MY8400357A (en)
NL (1) NL8020036A (en)
OA (1) OA06467A (en)
PL (1) PL121660B1 (en)
RO (1) RO81528B (en)
SU (1) SU1093255A3 (en)
WO (1) WO1980001698A1 (en)
YU (1) YU42501B (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH648605A5 (en) * 1980-06-23 1985-03-29 Alusuisse RAIL ARRANGEMENT OF AN ELECTROLYSIS CELL.
JPS58144490A (en) * 1982-02-19 1983-08-27 Sumitomo Alum Smelt Co Ltd Electrolytic furnace for preparing aluminum
JPS642779U (en) * 1987-06-23 1989-01-10
GB0200438D0 (en) 2002-01-10 2002-02-27 Univ Coventry Stabilisation of liquid metal electrolyte systems
RU2288976C1 (en) * 2005-05-04 2006-12-10 Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-технологический центр" Module-type bus arrangement of aluminum producing electrolyzers
GB2563641A (en) * 2017-06-22 2018-12-26 Dubai Aluminium Pjsc Electrolysis plant using the Hall-Héroult process, with vertical magnetic field compensation

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3617454A (en) * 1969-11-12 1971-11-02 Arthur F Johnson Bus structure from aluminum reduction cells
JPS5216843B2 (en) * 1973-10-26 1977-05-12
FR2333060A1 (en) * 1975-11-28 1977-06-24 Pechiney Aluminium METHOD AND DEVICE FOR COMPENSATION OF THE MAGNETIC FIELDS OF NEAR WIRES OF IGNEE ELECTROLYSIS TANKS PLACED THROUGH
US4090930A (en) * 1976-03-08 1978-05-23 Aluminum Pechiney Method of and an apparatus for compensating the magnetic fields of adjacent rows of transversely arranged igneous electrolysis cells

Also Published As

Publication number Publication date
NL8020036A (en) 1980-11-28
GB2041409B (en) 1983-03-09
MY8400357A (en) 1984-12-31
CA1130756A (en) 1982-08-31
RO81528A (en) 1984-05-12
JPS55501185A (en) 1980-12-25
IN151875B (en) 1983-08-27
AU5545280A (en) 1980-08-21
KR830002065A (en) 1983-05-21
FR2456792A1 (en) 1980-12-12
ES488533A1 (en) 1980-10-01
JPS5853078B2 (en) 1983-11-26
FR2456792B1 (en) 1981-05-29
AU538792B2 (en) 1984-08-30
OA06467A (en) 1981-07-31
HU184717B (en) 1984-10-29
PL221979A1 (en) 1980-11-03
MX152250A (en) 1985-06-13
CH643601A5 (en) 1984-06-15
RO81528B (en) 1984-06-30
SU1093255A3 (en) 1984-05-15
WO1980001698A1 (en) 1980-08-12
GB2041409A (en) 1980-09-10
KR850000134B1 (en) 1985-02-27
YU42501B (en) 1988-10-31
GR72478B (en) 1983-11-11
YU34880A (en) 1983-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4713161A (en) Device for connection between very high intensity electrolysis cells for the production of aluminium comprising a supply circuit and an independent circuit for correcting the magnetic field
US4169034A (en) Means of compensating the magnetic field induced by the adjacent line in series of high intensity electrolysis cells
US4072597A (en) Method and apparatus for compensating the magnetic fields in adjacent rows of transversely arranged igneous electrolysis cells
US4090930A (en) Method of and an apparatus for compensating the magnetic fields of adjacent rows of transversely arranged igneous electrolysis cells
RU2118410C1 (en) Bus arrangement system of electrolyzer
PL111472B1 (en) Method of electric power supply of transversely arranged electrolytic tanks and apparatus therefor
CN101065517B (en) Method for electrical connection and magnetic compensation of aluminium reduction cells, and a system for same
US4132621A (en) Method of improving the current supply of electrolysis cells aligned in a lengthwise direction
CA1123786A (en) Electrolytic reduction cell with compensating components in its magnetic field
US4396483A (en) Arrangement of busbars for electrolytic reduction cells
KR850001537B1 (en) How to eliminate magnetic disturbance in a row-type high current electrolytic cell for electrolytic production of aluminum
RU2164557C2 (en) Busbars system of aluminium cell
SU1093255A3 (en) Method for obtaining symmetricity of vertical component of magnetic field in electrolytic cells for aluminium production
CN100570010C (en) Group of electrolytic cells for the production of aluminum comprising means for equalizing the magnetic field at both ends of the production line
US3775281A (en) Plant for production of aluminum by electrolysis
BR112017013384B1 (en) Method for reducing metal shim irregularity and optimizing mhd stability in a hall-heroult type electrolysis cell, e, electrolysis cell
US3728243A (en) Electrolytic cell for the production of aluminum
EP0345959B1 (en) Arrangement of busbars on large, transversely disposed electrolysis cells
CN110029357B (en) An electrolytic plant and electrolytic cell layout structure for an aluminum electrolytic cell series
PL117122B1 (en) Method of reducing of magnetic interferences in the series of high-current electrolyzersktrolizerov wysokojj naprjazhennost'ju
EP0084142B1 (en) Method and apparatus for electric current supply of pots for electrolytic production of metals, particularly aluminium
CN108368624A (en) For produce aluminium include for balanced electrolytic cell arrange end magnetic field device electrolytic cell group
RU2548352C2 (en) Bus arrangement of lengthways located aluminium electrolysers
KR850001303B1 (en) Means of compensating the magnetic field induced by the adjacent line in series of high intensity electrolysis cells
WO2017051317A1 (en) Cathode busbar system for electrolytic cells arranged side by side in series