Elektrodien kontaktien tehohäviöt Zn-elektrolyysissä

Abstract

Opinnäytetyö on tehty sinkkitehdas Boliden Kokkola Oy:lle. Tehtaan elektrolyysissä oli huomattu, että kontaktien tehohäviöt olivat vuosien aikana kasvaneet. Yhtenä syynä tähän pidettiin elektrodien kontaktien pintojen kulumista sekä niiden likaantumista.

Tämän työn tarkoituksena oli selvittää katodi- ja anodikontaktien seka välivirtakiskojen kulumisen vaikutusta jännitehäviöihin yhdessä likaantumisen kanssa. Koemateriaali valittiin elektrolyysissä käytössä olevista elektrodien kannatintangoista. Tehtaalla on käytössä kupari- sekä hopeapintaisia katoditankoja, joiden eroja jännitehäviöissä haluttiin myös selvittää.

ltse koetapahtuma suoritettiin Porissa Outokumpu Researchin koetehtaalla, jossa oli aiemmin teetetty vastaavanlaisia kokeita. Koesarjassa oli kolmenlaisia kuluneita katoditankoja, jotka olivat kuluneet kolmella eri kulumisasteella. Myös samoista uusista katoditangoista tehtiin koesarja. Anoditangoista mitattiin vain kaksi koesarjaa: uudet sekä kuluneet anoditangot. Kokeet tehtiin uusilla ja kuluneilla elektrodien kannatintangoilla sekä välivirtakiskoilla. Osa koesarjasta uusittiin puhdistuksen jälkeen, jolloin voitiin selvittää puhdistamisen vaikutusta jännitehäviöihin.

Kokkolan tehtaiden elektrolyysissa suoritettiin vielä jännitehäviömittauksia käyttöolosuhteissa sekä tehtiin tarkastusmittauksia. Suoritetussa varmennusmittauksessa tutkittiin katodikontaktien ja välivirtakiskojen kulumisen aste seka jännitehäviöt ennen ja jälkeen kontaktipintojen puhdistuksen.

Kokeiden tulosten perusteella todettiin kulumisen aiheuttavan katodikontakteissa jännitehäviöiden lisääntymistä ja näin tehohäviöiden kasvua. Kontaktipintojen puhdistamisen voitiin osoittaa laskevan jännitehäviöitä. Anodien kohdalla ei vastaavanlaista yhteneväisyyttä havaittu. Luultavasti tähän on syynä anodin huomattavasti suurempi massa.

This thesis was commissioned by Boliden Kokkola Oy. At the cell house depart­ment of the zinc plant it was observed that the contact power dissipation had in­creased during the past few years. One of the causes was considered to be wear­ing and contamination of the electrode contact surfaces.

The main objective of this thesis was to clarify the effects of the cathode and an­ode contact wearing, combined with contamination, on the cathode fall. Test mate­rial was picked up from the electrode bearer rods that are commonly used at the cell house. The zinc plant is using copper and silver coated rods. The cathode fall differences of these both types of rods were also studied.

The actual testing took place at the test plant of Outokumpu Research Centre in Pori. In the test there were three types of worn cathode rods with three different wearing grades. A test series was done with new cathode bars, too. Only two test series were measured with anode bars, the new and the worn anode bars. Tests were run with both new and worn electrode bearer bars and bus bars. A part of the test series was repeated after cleaning in order to find out the effect of cleaning on the cathode fall.

At the Kokkola plant cell house the cathode fall calibration measurements were accomplished in operating circumstances. The wearing of cathode contacts and bus bars, and the cathode fall, before and after cleaning, were studied in these calibration measurements.

According to the test results it can be verified that wearing produces increase of the cathode fall and thereby the increase of power dissipation. At the same time it was proved that cleaning of the contact surfaces decreases cathode falls. With anodes the parallel similarity was not perceived. Probably the reason for that is a remarkably bigger mass of anodes.