Способ контроля работы алюминиевого электролизера

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИН 5 С 3 СА ЭОБРЕТЕТЕЛЬСТВУ а элект -"Цве с, 572. Р 850 во СССР1978. рскокл е Дав ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПа ДЕЛАМ ИЗОВРЕТЕНИЙ и ОТНРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВ(56) 1, Качановская И.С. и др.О влиянии нарушений технологииролиза алюминия на выход по "т. октные металлы", 1979, В 7,-59Авто е свидетельст743, С 25 С 3/20,:(54)(57)АЛШИНИЕВавтсв. Рш и й с яния технипроцессаления егопредельнытока на 0личением м2-30 приниже 5 ОСа при темп10-20 С нувеличиваюмежполюснвеличины. ПОСОБ КОНТРОЛЯ РАБОТЫ ГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА по 850743, о т л и ч,а ю - тем, что, с целью повышео-экономических показателей лектролиза за счет управ- температурой, в интервалах температур снижает силу 2-3 с одновременным увеежполюсного расстояния на температуре электролита не т предельной температуры, ературе электролита на же предельной температуры т силу тока и уменьшают е расстояние на те же17 о п де д оп е цх о ц е н Ф ид о хд х х о а п о поп аци пцанхя х цднд деэохца э о х ах л о ххххх;дц,оэх н ф ахейцдехпцне ца ао охи э хзхВйдхцнэ"чКхпхяй хх ож хРф нф цюя сдф1041607 Составитель А. Арнольдедактор А. Долинич Техред А.Ач КорректорА. Тя Заказ 7072/2 3 Подписно ира ВНИИПИ Государственного комитета С по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д филиал ППП "П нт" Ужгород, ул. Проектная,У Меж 3 улелюснсе Аа.210 Цель изобретения - повышение технико-экономических показателей процесса электролиза за счет управления его температурой.55Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля работы алюминиевого электролизера в интервалах предельных температур снижают силу тока на 0,2-3 с одно О временным увеличением межполюсного расстояния на 2-30 при температуре электролита не ниже 5 С от предельной температуры, а при температуре электролита на 10-20 С ниже предельИзобретение относится к электролитическому получению алюминия.Известен способ оценки технологического состояния алюминиевыхэлектролизеров в зависимости оттемпературы электролита 1 .5Недостатком этого способа является отсутствие четких рекомендацийпо устранению того или иного ниданарушений,По основному авт,св, 9 850743известен способ контроля работыалюминиевого электролизера, согласно которому изменяют межполюсноерасстояние, измеряют температуруэлектролита, определяют знаки приращения температуры при двух последо.вательных Изменениях межполюсногорасстояния и при изменении знакаприращения температуры по сравнениюсо знаком ее приращения в предыдущемцикле изменения межполюсного расстояния, конечную температуру электролита в предыдущем цикле принимаютв качестве предельной и по ее значению в заданных интеРвалах судят осостоянии электролизера, при этоминтервалы предельных температур970-975, 960-970 и 955-965 ОС соответствуют отсутствию нарушенийработь электролизера, сокращению егорабочегс пространства боковыми настылями и заполнению подовыми настылямии осадком.Способ позволяет путем сопоставления рабочей температуры с ее предельным значением установить режимработы электролизера (" горячий ход"вида "зажатие междуполюсного расстояния" или "работа без зажатия"),сопоставлением измеренного значенияпредельной температуры с ее интервалами, установленными при разномсостоянии настьлей, определить виднарушения технологического состоянияэлектролизера 2 .Недостатком способа является 45отсутствие приемов по управлениютемпературой процесса электролиза,устранению и предупреждению нарушений технологического состоянияэлектролизера, обуславливающих Устой 5 Очивость теплового режима работы. ной температуры увеличивают силутока и уменьшают мекполюсное рассто.яние на те же величины,Уровень стабилизации тепловогорежима электролизера тем выше, чемниже рабочая температура 1 относительно ее предельного значения Тт.е. чем больше разность Т. ПриТ- т, 5 С электролизеры работаютодостаточно устойчиво . Снижаетсяколичество нарушений технологии иобеспечиваются вьсокие технико-экономические показатели процесса,На фиг. 1, помимо кривых 1-3,показаны: Т- линия предельныхтемлератур для электролизера, работающего без нарушений рабочегоространства электролизера (она проходит между кривыми 1 и 2, а отвечающие ей значения предельных температур находятся в интервале 970-975 С),Ти Т- линии температур на5 и 10 С соответственно ниже преодельных Т 2 .Выше линии Трасположена областьнеустойчивой работы электролизера,Между линиями Т(и Т"С заключена область регулирования температурысогласно изобретению. На фиг. 1 оназаштрихована.Ниже линии Тнаходится "резерв.ная" область, в которой. можно повышать силу тока в пределах 0,2-3.Аналогично можно показать областьрегулирования для предельных температур в интервалах 965-970 ОС (междукривыми 2 и 3) и 955-965 С (нижекривой 3),Согласно изобретению при температуре электролита не ниже 5 С отпредельной, т,е. при (, ТС, снижаоют силу тока на 0,2-3 с увеличениеммеждуполюсного расстояния на 2-30,Этим достигается повышение предельной Т и снижение рабочей т температур и увеличение их разности доТ- т5 С, когда рабочая темперетура г находится на фиг, 1 в областиниже линии ТС,Повышение предельной температурЫпутем уменьшения силы тока на фиг. 2,Помимо кривых 1-3 на фиг. 2 показаны кривые, полученные при снижениисилы тока на 2 кА (1 - 3 ).При одном и том же рабочем пространстве электролизера (см, кривыев парах 1-12-2 и 3-3 , полученные соответственно при.трех разныхформах рабочего пространства) снижение силы тока расширяет областьнормальной работы (без "зажатия"),повьшает предельную температуру иувеличивает диапазон регулированиямеждуполюсного расстояния,Кроме того, результатом снижениясилы тока является уменьшение рабочей температуры электролита. Оно достигается за счет уменьшения термической нагрузки в теле угольногоанода, повышения качества и обеспечения его равномерной работы.Одновременное увеличение междуполюсного расстояния на 2-30 позволяет сохранить (или расширить) рабочее пространство электролизера,выравнивает токораспределение, делает работу электролизера более устой-чивой. 10Таким образом, оба приема направлены на повышение предельной и снижение рабочей температур.Согласно изобретению разницамежду предельной и рабочей температурами поддерживается в пределахот 5 до 10 С. При температуре элект"ролита на 10-20 С ниже предельной(ниже линии Тна фиг. 1) используют резервы по производительностие 20электролизера и увеличивают силутока на 0,2-3. Междуполюсное рас. стояние при этом сокращают на2-30 и тем самым сохраняют без изменений или расширяют рабочее прост,ранство.В интервале температур на 5-10 Сниже предельной (заштриховано наФиг. 1) наблюдаются устойчивыйрежим работы электролизера и нарушения технологии вида "конус на подошве", "потеря уровня электролита","прорыв расплава" и др. в 5-6 разреже, чем при температуре не ниже 5 Сд.от предельной (выше линии ТнаФиг. 1)Устойчивость технологического режима в зависимости от разностимежду предельной Т и рабочей 1 тем. пературами электролита представленав табл. 1.40Примеры осуществления предлага" емого способа приводятся в табл. 2.Способ осуществляется следующим образом.На представительном числеэлектролизеров серии)определяют предельную температуру электролита и среднее значение ее Т сопоставляют со средним значением рабочей температуры 1 .При температуре электролита 1 не ниже 5 С от предельной уменьшают силу тока серии на 0,2-3 и одновременно увеличивают междуполюсное расстояние в среднем на 2-30.При температуре электролита на 55 10-20 ОС ниже предельной силу тоКа серии увеличивают на ту же величину с уменьшением междуполюсного расстояния в том же диапазоне,.При температуре электролита на 60 5-10 ОС ниже предельной силу тока серии и междуполюсное расстояние не изменяют.Экспериментальные данные о состоя. ,нии технологии на электролизерах, : 65 работающих при различной температуре электролита, относительно еепредельной величины Т, показаныв таблице до (графы 2-9) и после(графы 12-17) применения предлагаемого приема управления температуройпроцесса,Из таблицы видно, что когда температура электролита не ниже 5 С от,(предельной (графы 4-7 примеры Р 2 и3) уменьшение силы тока на 0,5 и2,2 с увеличением междуполюсногорасстояния на 12 и 6-25 приводят кстабилизации технологического режима.В примере 2 это выразилось врасширении рабочего пространства засчет увеличения прихода джоулева тепла, ликвидации отставаний сгорания отдельных участков анода, некотором снижении температуры электролита и увеличении на 8 С ее предельоного значения. В результате, рабочая температура электролита снижается относительнопредельной более, чем на 5 С, а именно на 15 С, .и снова появляется возможность увеличить силу тока.Вследствие большого числа таких грубых нарушений технологии (графа 8-9), как "зажатие междуполюсного расстояния" (30-50), "зажатие" на угольной пене (15-25), "зажатие" ,на конусах (10-20) и др, имеет место значительное снижение предельных температур)(в среднем до 965 Сг 0 графа 6) и увеличение рабочих температур выше предельных (графы 5-7). Снижение силы тока на 2,2 уже в начале периода работы позволяет прак тически полностью ликвидировать все виды "зажатия" и увеличить среднее значение предельной температуры до 9680 С, а к концу периода по мере ликвидации дефектов в теле анода и повышения его однородности устра" ,нены и отставания подошвы анода. В результате предельная температура электролита увеличивается до 975 С;о рабочая - снижается в среднем до 961 ОС, разность температур увеличивается более, чем на 5 ОС (а именно на 14 С), процесс стабилизируется и появляется возможность снова увеличить силу тока.В случае, когда температура электр ролита на 10-20"С ниже предельной (примеры 1, 4 и 5) увеличивают силу тока на 0,9, 1,5 и 2,8 соответственно, а межполюсное расстояние снижают на 6,15 и 28. При этом не замечено появления существенных признаков ухудшения состояния процесса, но имеет место неко" торсе сближение рабочих и предельных температур.Разница Т - 1 = 8 С после увеличения силы тока на 0,9 (Р 1) ие превы 10416070 шает 15 С и показывает, что имеется возможность продолжать работать при заданных силе тока и межполюсном расстоянииНа примере, видно, что в случае незначительных нарушений (повышенная плотность тока на выступах подошвы анода), при сохранении условий Т.-10 ОС прием увеличение силы тока с уменьшением междуполюсного расстояния не. вызывает каких-либо новых нарушений процесса и, кроме того приводит- к ликвидации неровностей на подошве анода, более равномерному распределению тока Рабочая температура. электролита снижается 15 на 4 С и становится на 12 С нижео предельной. В этом случае для повышения производительности электролизера еще имеется воэможность дальнейшего увеличения силы тока.При увеличении силы тока на 2,8 н снижении междуполюсного расстояния, на 28 (пример 5) происходит более существенное сближение рабочих и предельных температур (в среднем до 7 ОС).Это показывает, что при данном технологическом состоянии электролиэеров дальнейшее увеличение силы тока нецелесообразно, так как приводит к ухудшению технологии. Следует поэтому придерживаться заданного режима.не й х х 1 н. о ецокахцоа и а х д ан1 "1 -1 1 1 о Ъ о 1 "(Ч 1 Ч сч 1 -1 .ч 1"1 (Ч Ох ее хо й 1 оа оо ЮВ ф Л О ф 1 Ч 1 М В М М С 1 О Л О Ве 13 1а 1п 1хо3 йЦенМБ 1й 1оо й 1 е е а 1- йВ а е 1 1 1 11 1 1 11 1 1 1 1 Ф Фаноаон цо хюсо даал яе н ех ерахс Е О ф М О аа О. О МВ И ф1.ОМ М Я ЮЮ163ид 1 ьй 1 и1 11 йэ и 1 вд 3 1 а ад п 3 1 1 1 3 1 Ог СГ СО Г Г Г 1 СГ ГЧ Гф 4 г 11 ГЧ ГсГ Г 4 г 1 1 О11 М1 СЛ Ю Г 1:Г сО СОО СО ДСГ О ОЪ сО П СГ а" О Г Г .ОО Гс Гс ГО О О О ОЪ О О Года Еп 3 (баа 4 вц адв Ф вик а,ховоддх 1:лдд 2, Ю ХО ц В Ц пГо в и и джц доР) вк цаа в дО Е СООГ СО СО + + + + + +д И 1. ыо о вок п 3 цч о ц а хоода Щ -а впГ Цп 3 нхвх пГ а О а,а с а в и, в СДВГС ЕЦМв вода,а жВ 1б а О О Е 62.2хах нввхЕой дб а д о ц ннхо хо ао овб9ХХд Фд ац нбнохемв хц Нхх29О охи 11 1 11 16 б1м хб на цб Хх а О о с11а 86Ж 1П ХНа цопб ое1 Х РЭаРЦ ЦОоХ1х 1овх цх сев д ац11 ИФхноех 1 б 2цц цхиааОЭОФЕЭВхбдацнцн Э х В хх х хох цх Фббе аеа цд ХРНХбди аОЦП 1 ДНЦ ооодхоо бб а н х н,х о аховоб По а. КЭОИ О хп х 2 Ое ц е-иах.дох п 3 б Х б е г. ццьд -х -ххах б О Хббб Дб а Х О . ЮХДМНЦ ЦДЦО хахеооео 1",б ехпнхохоо а И ЦО Ю Х ПО О Ц,1 чу 1 1 1 1 11 1 3 Х В 3 Ч 3 Х1 6 Фаф.ц оасьО 1 ЦЭО ХХф1 Х бэофФ СЗаХ 1 Н 11Э 1 Э 11 Х 111 Хфф1 Х 1. Н 3,о ххоао аон Фнр 1 О 1 ФХ.1 Х 91 М 1 НОХ8 Х 3 Д1 ОО Щ1 цЮ Х 1а Ц 1 фр 1 еВ 33 о3 1М Ф Ю 6 Ь 3 1кЯоо13 1 3 КГЪх 11 1 1 3 1 1 1ФХ 1 ЮИ хааа мни эээ. 1041607 хя эХ х .л Фх ха . -иэх.оэср ю а д х аь аа 33 НЭИОИО охоаох х хдэоцд аы нао 3 Э Х;фв Ю Ц Х Ю Ю ицохвюцц 1Э ох щхоЭ йхо =.дохахЭ 3 Д Юао ах