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EP0042815B1 - Schienenanordnung für Elektrolysezellen - Google Patents

Schienenanordnung für Elektrolysezellen Download PDF

Info

Publication number
EP0042815B1
EP0042815B1 EP81810240A EP81810240A EP0042815B1 EP 0042815 B1 EP0042815 B1 EP 0042815B1 EP 81810240 A EP81810240 A EP 81810240A EP 81810240 A EP81810240 A EP 81810240A EP 0042815 B1 EP0042815 B1 EP 0042815B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cell
bus
bars
arrangement according
bar
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired
Application number
EP81810240A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0042815A1 (de
Inventor
Jean-Marc Blanc
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rio Tinto Switzerland AG
Original Assignee
Schweizerische Aluminium AG
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 Schweizerische Aluminium AG filed Critical Schweizerische Aluminium AG
Priority to AT81810240T priority Critical patent/ATE11155T1/de
Publication of EP0042815A1 publication Critical patent/EP0042815A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0042815B1 publication Critical patent/EP0042815B1/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/16—Electric current supply devices, e.g. bus bars

Definitions

  • the present invention relates to a rail arrangement for conducting the direct electrical current from the cathode bar ends of a transverse electrolysis cell, in particular for the production of aluminum, to the traverse of the subsequent cell, part of the rails being arranged under the cell.
  • the cathode bars are embedded in the carbon base of the electrolysis cell, the ends of which penetrate the electrolysis tank on both sides. These iron bars collect the electrolysis current, which flows via the busbars arranged outside the cell, the risers, the crossbar and the anode rods to the carbon anodes of the subsequent cell.
  • the ohmic resistance from the cathode bars to the anodes of the subsequent cell causes energy losses in the order of up to 1 kWh / kg of aluminum produced. Attempts have therefore repeatedly been made to optimize the arrangement of the busbars with respect to the ohmic resistance.
  • the vertical components of magnetic induction formed must also be taken into account, which - together with the horizontal current density components - generate a force field in the liquid metal obtained through the reduction process.
  • the current is conducted from cell to cell as follows:
  • the direct electrical current is collected by cathode bars embedded in the carbon bottom of the cell and emerges from the upstream and downstream ends in relation to the general direction of current.
  • the iron cathode bars are connected to aluminum busbars via flexible straps.
  • the busbars which are optionally combined to form busbars, direct the direct current into the area of the subsequent cell, where the current is led via other flexible belts and via risers to the crossmember carrying the anodes.
  • the risers are electrically conductively connected to the front and / or one long side of the traverse.
  • GB-PS 1 032 810 discloses within the scope of an invention which relates to the furnace encapsulation that the busbars can be arranged below the electrolysis cell.
  • the electrical current is fed symmetrically into the crossbar of the next cell from the long side of the furnace.
  • current guides 135 are carried out symmetrically below the cell with respect to the transverse direction of the furnace.
  • a rail guide is sought with which the magnetic effects are not increased if the current strength is increased.
  • part of the current exiting the cathode bar ends upstream, but less than half, is passed under the cell.
  • the rest of the current emerging upstream from the cathode bar ends is concentrated around the end faces of the cell.
  • the conductors passing the current under the cell are in the middle of the electrolysis cell and are designed as busbars.
  • the feed into the traverse of the subsequent cell is symmetrical with respect to the furnace cross axis at four points on the longitudinal side of the traverse.
  • the method of DE-AS 26 13 867 discloses a rail guide, according to which a part of the furnace stream emerging upstream from the cathode bar ends, summarized in two rails, is carried out in the middle of the cell under the furnace and is fed laterally into the traverse of the subsequent furnace. The rest of the current emerging upstream is fed around the cell into the end faces of the traverse of the subsequent cell (FIG. 3). The current emerging from the downstream cathode bars is led to the other branch of the traverse of the subsequent cell and is fed in laterally.
  • the arrangement for compensating for harmful magnetic influences according to DE-OS 28 45 614 comprises three busbars which pass through the cell.
  • the current is fed in laterally via three risers in the traverse of the subsequent cell.
  • this current feed is asymmetrical because a small proportion of the Oven current is conducted around the short side of the cell facing the magnetically predominant adjacent row of cells.
  • the inventor has therefore set himself the task of creating a rail arrangement for transverse electrolysis cells, which produces practically negligible magnetic and electrical effects with low investment costs and good current efficiency.
  • the object is achieved according to the invention in that a maximum of five rails connected to the upstream cathode bar ends are alternately arranged individually under the cell and in packets around the cell.
  • the rails connected to the upstream ends of the cathode bars can be passed through or around the cell in groups. It is essential that the groups that pass under and around the cell are alternating, and that each rail connected to an upstream cathode bar end that does not go around the cell is led individually under the cell.
  • rails form a group of three performing under the cell
  • the next three, also upstream cathode bar ends are combined into a package and guided in a rail around the cell.
  • the next triad of rails connected to the upstream cathode bar ends then passes individually under the cell, etc.
  • the number of rails forming the groups is limited to five; on the other hand, the number of rails forming the groups can be reduced to one, with no actual groups, but individual rails alternating, i. H. in the latter case, alternate under the cell with leading rails and rails running around the cell.
  • the number of group members is preferably approximately the same. In other words, this means that preferably about a quarter of the rails connected to the cathode bar ends are carried out under the cell.
  • the rails which are carried out individually under the cell are combined to form busbars.
  • the rails guided around the cell and / or the rails connected to a downstream cathode bar end likewise open into these busbars.
  • the busbars are led to the traverse of the next cell.
  • all the rails connected to one end of the cathode bar can be combined to form four busbars. These merge into risers and are connected in an electrically conductive manner to the nearer longitudinal side or to at least one end face of the traverse of the following cell.
  • the rail arrangement can be symmetrical or asymmetrical.
  • the same number of rails connected to a cathode bar end terminates in all busbars arranged symmetrically with respect to the cell transverse axis.
  • the busbars are connected symmetrically with respect to the cell transverse axis to the nearer long side or the two end faces of the crossbar.
  • the connection points of the busbars with the crossbar of the following cell are preferably at the same distance.
  • asymmetrical current routing can also be achieved, for example, by designing busbars leading to the traverse of the subsequent cell with different cross-sections and / or consisting of materials with different electrical resistances.
  • the cathode bar ends can be of different lengths.
  • the rails are therefore alternately arranged in groups of two individually under the cell and in packets around the cell.
  • the cathode bar ends 24, which are downstream with respect to the general current direction I, are connected to busbars, the outer busbars 26 uniting with the bars 18 guided around the cell and being carried up in a riser line L 1 or L 3 to the end faces of the cross member 20 .
  • the middle busbar merging into the riser line L 2 opens in the middle of the cross member 20 into the side surface facing the cell 10.
  • the anode pairs 28 are indicated in the area of the traverse 20.
  • the electrolysis cell shown in FIG. 3, arranged transversely with respect to the general current direction, has 25 cathode bars 12, or 25 cathode bar ends 14, 24 arranged upstream and downstream.
  • the current is conducted alternately with individually arranged rails 16 under the cell 10 through or with busbars 18 around the cell.
  • the rail arrangement or current routing is asymmetrical with respect to the cell transverse axis in that substantially more busbars 18 are guided around the end face of the electrolytic cell 10 facing the magnetically predominant row of neighboring cells than around the opposite end face of the cell. Furthermore, the riser line L 1 facing the magnetically predominant row of neighboring cells leads to the end face of the traverse 20 of the subsequent cell 22, while the remaining risers L 2 , L 3 and L 4 are connected to the side face of the traverse facing the cell 10. In the present case, all welded connections of the risers to the crossbeam have the same distance both from one another and from the free end face of the crossbeam.
  • the embodiment of the cell shown in FIG. 4 corresponds - apart from the rail guide - to that of FIG. 3.
  • the rails 16, 18 connected to the upstream cathode bar ends 14 are alternately in groups of five individually under the cell and in packets around the cell arranged around.
  • the rail guide is asymmetrical because the busbars 18 carry the current from ten cathode bar ends 14 around the cell on the end facing the magnetically predominant cell row, but only that of five cathode bar ends 14 on the opposite end, and because the risers L 1 and L 2 the flow of fifteen cathode bar ends to the closer side of the traverse, the risers L 3 and L 4 only carry the current of ten cathode bar ends.
  • the distance between L 1 and L 2 and between L 3 and L 4 is smaller than the distance between L 2 and L 3 .
  • Fig. 5 the isolated rail guides are shown stylized. From the upstream cathode bar ends 14, the current flows alternately via rails 16 under the cells and via busbars 18 around the cell.
  • the busbars 18 which run around the cell, the flexible bands 30 which take the current off the rails 16 and the rails 26 which take the current off the downstream cathode bar ends, form three large rails which merge into risers L 1 ' L 2 and L 3 and lead electricity to the traverse of the next cell.
  • this arrangement is also asymmetrical.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schienenanordnung zum Leiten des elektrischen Gleichstromes von den Kathodenbarrenenden einer quergestellten Elektrolysezelle, insbesondere zur Herstellung von Aluminium, zu der Traverse der Folgezelle, wobei ein Teil der Schienen unter der Zelle angeordnet ist.
  • Für die Gewinnung von Aluminium durch Elektrolyse von Aluminiumoxid wird dieses in Fluoridschmelze gelöst, die zum grössten Teil aus Kryolith besteht. Das kathodisch abgeschiedene Aluminium sammelt sich unter der Fluoridschmelze auf dem Kohleboden der Zelle, wobei die Oberfläche des flüssigen Aluminiums die Kathode bildet. In die Schmelze tauchen von oben an einer Traverse befestigte Anoden ein, die bei konventionellen Verfahren aus amorphem Kohlenstoff bestehen. An den Kohleanoden entsteht durch die elektrolytische Zersetzung des Aluminiumoxids Sauerstoff, der sich mit dem Kohlenstoff der Anoden zu C02 und CO verbindet. Die Elektrolyse findet im allgemeinen in einem Temperaturbereich von etwa 940-970 °C statt. Im Laufe der Elektrolyse verarmt der Elektrolyt an Aluminiumoxid. Bei einer unteren Konzentration von 1-2 Gew.-% Aluminiumoxid im Elektrolyten kommt es zum Anodeneffekt, der sich in einer Spannungserhöhung von beispielsweise 4 bis 5 V auf 30 V und darüber auswirkt. Spätestens dann muss die aus erstarrtem Elektrolytmaterial gebildete Kruste eingeschlagen und die Aluminiumoxidkonzentration durch Zugabe von neuem Aluminiumoxid (Tonerde) angehoben werden.
  • Im Kohleboden der Elektrolysezelle sind die Kathodenbarren eingebettet, wobei deren Enden die Elektrolysewanne auf beiden Seiten durchgreifen. Diese Eisenbarren sammeln den Elektrolysestrom, welcher über die ausserhalb der Zelle angeordneten Stromschienen, die Steigleitungen, die Traverse und die Anodenstangen zu den Kohleanoden der Folgezelle fliesst.
  • Durch den ohmschen Widerstand von den Kathodenbarren bis zu den Anoden der Folgezelle werden Energieverluste verursacht, die in der Grössenordnung von bis zu 1 kWh/kg produziertes Aluminium liegen. Es ist deshalb wiederholt versucht worden, die Anordnung der Stromschienen in bezug auf den ohmschen Widerstand zu optimalisieren. Dabei müssen jedoch auch die gebildeten Vertikalkomponenten der magnetischen Induktion berücksichtigt werden, welche - - zusammen mit den horizontalen Stromdichtekomponenten - im durch den Reduktionsprozess gewonnenen flüssigen Metall ein Kraftfeld erzeugen.
  • In einer Aluminiumhütte mit quergestellten Elektrolysezellen erfolgt die Stromführung von Zelle zu Zelle folgendermassen : Der elektrische Gleichstrom wird von im Kohleboden der Zelle eingebetteten Kathodenbarren gesammelt und tritt in bezug auf die allgemeine Stromrichtung aus den stromauf- und stromab liegenden Enden aus. Die eisernen Kathodenbarren sind über flexible Bänder mit Stromschienen aus Aluminium verbunden. Die gegebenenfalls zu Sammelschienen zusammengefassten Stromschienen führen den Gleichstrom in den Bereich der Folgezelle, wo der Strom über andere flexible Bänder und über Steigleitungen zu der die Anoden tragenden Traverse geführt wird. Die Steigleitungen sind je nach Zellentyp mit den Stirn- und/oder einer Längsseite der Traverse elektrisch leitend verbunden.
  • Diese für Aluminiumhütten charakteristischen Schienenführungen weisen jedoch sowohl elektrische als auch magnetische Unannehmlichkeiten auf, die in mehreren Vorveröffentlichungen zu beheben versucht worden sind.
  • In der GB-PS 1 032 810 wird im Rahmen einer Erfindung, welche die Ofenkapselung betrifft, offenbart, dass die Stromschienen unterhalb der Elektrolysezelle angeordnet werden können. Der elektrische Strom wird von der Ofenlängsseite aus symmetrisch in die Traverse der Folgezelle eingespeist. Nach Fig. 2 werden Stromführungen 135 in bezug auf die Ofenquerrichtung symmetrisch unter der Zelle durchgeführt.
  • Nach der US-PS 3 415 724 wird eine Schienenführung angestrebt, mit welcher die magnetischen Effekte nicht erhöht werden, wenn die Stromstärke erhöht wird. Zu diesem Zweck wird ein Teil des stromauf aus den Kathodenbarrenenden austretenden Stromes, jedoch weniger als die Hälfte, unter der Zelle hindurchgeführt. Der übrige, stromauf aus den Kathodenbarrenenden austretende Strom wird konzentriert um die Stirnseiten der Zelle herumgeführt. Nach Fig. 3 liegen die den Strom unter der Zelle hindurchführenden Leiter in der Mitte der Elektrolysezelle und sind als Sammelschienen ausgebildet. Die Einspeisung in die Traverse der Folgezelle erfolgt in bezug auf die Ofenquerachse symmetrisch an vier Stellen der Traversenlängsseite.
  • Das Verfahren der DE-AS 26 13 867 offenbart eine Schienenführung, nach welcher ein Teil des stromauf aus den Kathodenbarrenenden austretenden Ofenstromes, zusammengefasst in zwei Schienen, in der Zellenmitte unter dem Ofen durchgeführt und seitlich in die Traverse des Folgeofens gespeist wird. Der Rest des stromauf austretenden Stromes wird um die Zelle herum in die Stirnseiten der Traverse der Folgezelle eingespeist (Fig. 3). Der aus den stromab liegenden Kathodenbarren austretende Strom wird zum anderen Zweig der Traverse der Folgezelle geführt und seitlich eingespeist.
  • Die Anordnung zum Kompensieren schädlicher magnetischer Einflüsse nach der DE-OS 28 45 614 umfasst drei unter der Zelle durchführende Sammelschienen. Der Strom wird über drei Steigleitungen in die Traverse der Folgezelle seitlich eingespeist. Diese Stromeinspeisung ist jedoch asymmetrisch, weil ein geringer Anteil des Ofenstromes um diejenige kurze Seite der Zelle herumgeleitet wird, welche der magnetisch vorherrschenden benachbarten Reihe von Zellen zugewandt ist.
  • Die den Stand der Technik bildenden Veröffentlichungen bzw. die in ihnen offenbarten Vorrichtungen, bei welchen ein Teil der Schienen unter der Zelle hindurch angeordnet ist, weisen den Nachteil auf, dass die magnetischen und elektrischen Unannehmlichkeiten nicht in optimaler Weise beseitigt sind.
  • Der Erfinder hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, eine Schienenanordnung für quergestellte Elektrolysezellen zu schaffen, welche bei niedrigen Investitionskosten und guter Stromausbeute praktisch vernachlässigbare magnetische und elektrische Effekte erzeugt.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass höchstens je fünf mit den stromauf liegenden Kathodenbarrenenden verbundene Schienen alternierend einzeln unter der Zelle durch und paketweise um die Zelle herum angeordnet sind.
  • Die mit den stromauf liegenden Kathodenbarrenenden verbundenen Schienen können gruppenweise unter der Zelle durch- oder um die Zelle herumgeführt werden. Dabei ist wesentlich, dass die unter der Zelle durch- und um die Zelle herumgeführten Gruppen alternierend sind, und dass jede mit einem stromauf liegenden Kathodenbarrenende verbundene, nicht um die Zelle herumführende Schiene einzeln unter der Zelle hindurch geführt wird.
  • Falls z. B. drei aufeinanderfolgend angeordnete, mit den stromauf liegenden Kathodenbarrenenden verbundene Schienen eine unter der Zelle durchführende Dreiergruppe bilden, so werden die nächsten drei, ebenfalls stromauf liegenden Kathodenbarrenenden zu einem Paket zusammengefasst und in einer Schiene um die Zelle herumgeführt. Die nächste Dreiergruppe von mit den stromauf liegenden Kathodenbarrenenden verbundenen Schienen geht dann wiederum einzeln unter der Zelle durch, usw.
  • Die Zahl der die Gruppen bildenden Schienen ist erfindungsgemäss auf fünf begrenzt ; auf der anderen Seite kann die Anzahl der die Gruppen bildenden Schienen auf eins reduziert werden, wobei keine eigentlichen Gruppen, sondern Einzelschienen alternieren, d. h. in diesem letzteren Fall wechseln unter der Zelle durch führende Schienen und um die Zelle herumführende Schienen ab.
  • Wenn zwei bis fünf Schienen die alternierenden Gruppen bilden, ist die Anzahl der Gruppenmitglieder vorzugsweise etwa gleich gross. Mit anderen Worten heisst dies, dass bevorzugt etwa ein Viertel der mit den Kathodenbarrenenden verbundenen Schienen unter der Zelle durchgeführt wird. Das « etwa muss hinzugefügt werden, weil die Anzahl von Kathodenbarrenenden wohl immer eine gerade Zahl ist, aber nicht einem Mehrfachen von vier entsprechen muss. Wenn die mit den stromaufliegenden Kathodenbarrenenden verbundenen Schienen abwechslungsweise unter der Zelle durch- und um die Zelle herumgeführt werden, ergibt sich dieser Sachverhalt zwangsläufig.
  • Auf der stromab liegenden Seite der Elektrolysezellen werden die einzeln unter der Zelle durchgeführten Schienen zu Sammelschienen vereinigt. In diese Sammelschienen münden ebenfalls die um die Zelle herumgeführten Schienen und/ oder die mit einem stromab liegenden Kathodenbarrenende verbundenen Schienen. Die Sammelschienen werden zur Traverse der Folgezelle geführt.
  • Bei grösseren Elektrolysezellen können beispielsweise alle mit einem Kathodenbarrenende verbundenen Schienen zu vier Sammelschienen zusammengefasst sein. Diese gehen in Steigleitungen über und sind elektrisch leitend mit der näheren Längsseite bzw. mit mindestens einer Stirnseite der Traverse der Folgezelle verbunden.
  • Grundsätzlich kann die Schienenanordnung symmetrisch oder asymmetrisch sein.
  • Bei einer symmetrischen Schienenführung mündet in alle in bezug auf die Zellenquerachse symmetrisch angeordneten Sammelschienen die gleiche Anzahl von mit einem Kathodenbarrenende verbundenen Schienen. Die Sammelschienen sind in bezug auf die Zellenquerachse symmetrisch mit der näheren Längsseite bzw. den beiden Stirnseiten der Traverse verbunden. Bevorzugt haben die Verbindungsstellen der Sammelschienen mit der Traverse der Folgezelle den gleichen Abstand.
  • Eine asymmetrische Stromführung kann im wesentlichen auf folgende Arten erreicht werden :
    • - Die am nächsten bei der magnetisch vorherrschenden Nachbarzellenreihe liegende Steigleitung ist mit der Stirnseite der Traverse der Folgezelle verbunden, während die übrigen Steigleitungen in die nähere Traversenlängsseite der Folgezelle münden. Die Abstände zwischen den Verbindungen der Steigleitungen mit der Traverse der Folgezelle sind vorzugsweise ungefähr gleich gross.
    • - In die am nächsten bei der magnetisch vorherrschenden Nachbarzellenreihe liegende/n Sammelschiene/n münden mehr mit einem Kathodenbarrenende verbundene Schienen als in die weiter von der Nachbarzellenreihe entfernte/n Sammelschiene/n.
  • Neben diesen beiden wichtigsten Ausführungsformen kann jedoch eine asymmetrische Stromführung beispielsweise auch erreicht werden, indem zur Traverse der Folgezelle führende Sammelschienen mit verschieden grossem Querschnitt ausgebildet sind und/oder aus Materialien mit verschiedenem elektrischem Widerstand bestehen. Weiter können die Kathodenbarrenenden verschieden lang ausgestaltet sein.
  • Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen schematisch :
    • Figur 1 eine Elektrolysezelle mit symmetrischer Schienenführung zu der Traverse der Folgezelle
    • Figur 2 einen Vertikalschnitt durch zwei nebeneinanderliegende Elektrolysezellen
    • Figur 3 eine Elektrolysezelle mit asymmetrischer Schienenführung zu der Traverse der Folgezelle, mit einseitiger Stirneinspeisung
    • Figur 4 eine Elektrolysezelle mit asymmetrischer Stromführung zur Traverse der Folgezelle, mit Seiteneinspeisung
    • Figur 5 eine stilisierte, asymmetrische Schienenführung.
  • In die Elektrolysezelle 10 von Fig. 1 sind fünfzehn Kathodenbarren 12 eingebettet. Von den in bezug auf die allgemeine Stromrichtung I stromauf liegenden Kathodenbarrenenden 14 wird der elektrische Gleichstrom wie folgt abgeführt :
    • - Im Zentrum der Zelle führen drei Aluminiumschienen 16 den Strom der drei mittleren Kathodenbarrenenden unter der Zelle 10 durch ab.
    • - Die nächsten beiden Kathodenbarrenenden sind mit einer Sammelschiene 18 verbunden, welche den Strom um die Zelle herum zu der Traverse 20 der Folgezelle 22 führt.
    • - Von den nächsten beiden Kathodenbarrenenden wird der Strom, wie bei den mittleren Kathodenbarrenenden, mittels Schienen 16 einzeln unter der Zelle durchgeführt.
    • - Schliesslich sind die äusseren beiden Kathodenbarrenenden wiederum mit einer Sammelschiene 18 verbunden, die zu der Traverse 20 der Folgezelle 22 führt.
  • Die Schienen sind also in Zweiergruppen alternierend einzeln unter der Zelle durch und paketweise um die Zelle herum angeordnet.
  • Die in bezug auf die allgemeine Stromrichtung I stromab liegenden Kathodenbarrenenden 24 sind mit Sammelschienen verbunden, wobei sich die äusseren Sammelschienen 26 mit den um die Zelle herumgeführten Schienen 18 vereinigen und in einer Steigleitung L1 bzw. L3 zu den Stirnseiten der Traverse 20 emporgeführt werden. Die in die Steigleitung L2 übergehende mittlere Sammelschiene mündet in der Mitte der Traverse 20 in die der Zelle 10 zugewandte Seitenfläche.
  • Im Bereich der Traverse 20 sind die Anodenpaare 28 angedeutet.
  • Die Schienenführung von Fig. 1 ist in bezug auf die Zellenquerachse absolut symmetrisch.
  • Im Vertikalschnitt von Fig. 2 ist ersichtlich, wie der elektrische Strom am stromauf liegenden Ende 14 des eisernen Kathodenbarrens 12 über flexible Leiter 30 zu der unter der Zelle hindurchführenden Aluminiumschiene 16 und wieder über flexible Leiter 30 zu der Sammelschiene 26 ge-führt wird. Diese Sammelschiene 26 geht in einen Steigleiter L über, der den Strom zu der Traverse 20 der Folgezelle 22 führt. An dieser Traverse sind mittels Anodenstangen 32 die Anoden 28 aufgehängt.
  • Die in Fig. 3 dargestellte, in bezug auf die allgemeine Stromrichtung quer angeordnete Elektrolysezelle hat 25 Kathodenbarren 12, bzw. je 25 stromauf und stromab angeordnete Kathodenbarrenenden 14, 24. Die allgemeine Stromrichtung der magnetisch vorherrschenden Nachbarzellenreihe, links von Fig. 3, ist mit IN bezeichnet.
  • Von den Kathodenbarrenenden 14 wird der Strom abwechselnd mit einzeln angeordneten Schienen 16 unter der Zelle 10 durch oder mit Sammelschienen 18 um die Zelle herumgeführt.
  • Die Schienenanordnung bzw. Stromführung ist in bezug auf die Zellenquerachse asymmetrisch, indem um die der magnetisch vorherrschenden Nachbarzellenreihe zugewandten Stirnseite der Elektrolysezelle 10 wesentlich mehr Sammelschienen 18 herumgeführt werden, als um die gegenüberliegende Stirnseite der Zelle. Weiter führt die der magnetisch vorherrschenden Nachbarzellenreihe zugewandte Steigleitung L1 zu der Stirnseite der Traverse 20 der Folgezelle 22, während die übrigen Steigleitungen L2, L3 und L4 mit der der Zelle 10 zugewandten Seitenfläche der Traverse verbunden sind. Im vorliegenden Fall haben alle Schweissverbindungen der Steigleitungen mit der Traverse sowohl untereinander als auch von der freien Stirnseite der Traverse den gleichen Abstand.
  • Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform der Zelle entspricht - abgesehen von der Schienenführung - derjenigen von Fig. 3. Hier sind jedoch die mit den stromauf liegenden Kathodenbarrenenden 14 verbundenen Schienen 16, 18 in Fünferpaketen alternierend einzeln unter der Zelle durch und paketweise um die Zelle herum angeordnet. Weiter ist die Schienenführung asymmetrisch, weil die Sammelschienen 18 auf der der magnetisch vorherrschenden Zellenreihe zugewandten Stirnseite den Strom von zehn Kathodenbarrenenden 14 um die Zelle herumführen, auf der gegenüberliegenden Stirnseite jedoch nur denjenigen von fünf Kathodenbarrenenden 14, und weil die Steigleitungen L1 und L2 den Strom von je fünfzehn Kathodenbarrenenden zu der näheren Traversenseitenfläche, die Steigleitungen L3 und L4 nur den Strom von je zehn Kathodenbarrenenden führen. Schliesslich ist sowohl der Abstand zwischen L1 und L2 als auch zwischen L3 und L4 kleiner als der Abstand zwischen L2 und L3.
  • In Fig. 5 sind die isolierten Schienenführungen stilisiert dargestellt. Von den stromauf liegenden Kathodenbarrenenden 14 fliesst der Strom abwechselnd über Schienen 16 unter den Zellen durch und über Sammelschienen 18 um die Zelle herum. Die um die Zelle herumführenden Sammelschienen 18, die den Strom von den Schienen 16 abnehmenden flexiblen Bänder 30 und die den Strom von den stromab liegenden Kathodenbarrenenden abnehmenden Schienen 26 vereinigen sich zu drei grossen Schienen, die in Steigleitungen L1' L2 und L3 übergehen und Strom zur Traverse der Folgezelle führen. Wie aus Fig. 5 leicht ersehen werden kann, ist auch diese Anordnung asymmetrisch.

Claims (9)

1. Schienenanordnung zum Leiten des elektrischen Gleichstromes von den Kathodenbarrenenden einer quergestellten Elektrolysezelle, insbesondere zur Herstellung von Aluminium, zu der Traverse der Folgezelle, wobei ein Teil der Schienen unter der Zelle angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass höchstens je fünf mit den stromauf liegenden Kathodenbarrenenden (14) verbundene Schienen (16, 18) alternierend einzeln unter der Zelle (10) durch (16) und paketweise um die Zelle herum (18) angeordnet sind.
2. Schienenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der unter der Zelle (10) durch geführten Schienen (16) etwa einem Viertel der Zahl von Kathodenbarrenenden (14, 24) entspricht.
3. Schienenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass je eine mit den stromauf liegenden Kathodenbarrenenden (14) verbundene Schiene (16, 18) abwechselnd unter der Zelle (10) durch (16) und paketweise um die Zelle herum (18) angeordnet ist.
4. Schienenanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die einzeln unter Zelle (10) durchführenden Schienen (16) auf der stromab liegenden Seite der Zelle in Sammelschienen (26) zusammengefasst und - vorzugsweise zusammen mit den ebenfalls in diese Sammelschienen mündenden, um die Zelle herumgeführten Schienen (18) und/oder die mit einem stromab liegenden Kathodenbarrenende (24) verbundenen Schienen - zur Traverse (20) der Folgezelle geführt sind.
5. Schienenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass alle mit einem Kathodenbarrenende (14, 24) verbundenen Schienen (18, 26) zu 3-6, vorzugsweise 4 Sammelschienen zusammengefasst sind, welche in Steigleitungen (L1, L2, L3, L4) übergehen und mit der näheren Längsseite bzw. mindestens einer Stirnseite der Traverse (20) der Folgezelle (22) elektrisch leitend verbunden sind.
6. Schienenanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in alle nicht in der Zellenquerachse liegenden Sammelschienen (26) je die gleiche Anzahl von mit einem Kathodenbarrenende (14, 24) verbundene Schienen mündet, und die Steigleitungen (L) in bezug auf die Zellenquerachse symmetrisch mit der näheren Längsseite bzw. beiden Stirnseiten der Traverse (20) verbunden sind.
7. Schienenanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die am nächsten bei der magnetisch vorherrschenden Nachbarzellenreihe liegende Steigleitung (L1) mit der Stirnseite der Traverse (20) der Folgezelle verbunden ist, während die übrigen Steigleitungen in die nähere Traversenlängsseite münden.
8. Schienenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände zwischen den Verbindungen der Steigleitungen (L1, L2, L3, L4) mit der Traverse (20) der Folgezelle ungefähr gleich gross sind.
9. Schienenanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1-5, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die am nächsten bei der magnetisch vorherrschenden Nachbarzellenreihe liegende/n Steigleitung/en (L1, L2) mehr mit einem Kathodenbarrenende (14, 24) verbundene Schienen (16, 18) enthält, als in die von der Nachbarzellenreihe abgewandte/n Steigleitung/en (L3, L4).
EP81810240A 1980-06-23 1981-06-15 Schienenanordnung für Elektrolysezellen Expired EP0042815B1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT81810240T ATE11155T1 (de) 1980-06-23 1981-06-15 Schienenanordnung fuer elektrolysezellen.

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH4786/80A CH648605A5 (de) 1980-06-23 1980-06-23 Schienenanordnung einer elektrolysezelle.
CH4786/80 1980-06-23
DE3024211A DE3024211C2 (de) 1980-06-23 1980-06-27 Schienenanordnung für Elektrolysezellen

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