Способ регулирования подачисырья b электролизер для полученияалюминия

Союз Советских Социапистических Республик(23) Приоритет - (32) 06. 04. 72 С 25 С 3/06 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Автор изобретения Иностранец Воррен Эмерсон Хаупин(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОДАЧИ СЫРЬЯ В ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ Изобретение относится к способам регулирования подачи сырья в электролизер для получения алюминия и может быть использовано в электролитическом производстве алюминия,из его хлорида.Известен способ регулирования подачи сырья в эдектролизер для получения алюминия из глинозема в зависимости от величины эффективного сопротивления электролизера 11.Однако при получении алюминия путем электролиза расплава хлорида алюминия в смеси с галоидами щелочных и .щелочноземельных элементов особен-ность процесса заключается в том что при снижении конЦентрации хлорида алюминия до очень .низких значений вследствие обедненйя ионами алюминия приэлектродного пространства, роста перенапряженияна катоде возникает опасность разрушения графитового катода за счет осаждения катионов щелочных металлов, которые наслаиваютсяна катоде. Необходимость, же поддержания невысоких концентраций хлористого алюминия обусловлена величинойвыхода по току, которая уменьшаетсяс ростом концентрации. Оптимальной является концентрация хлористого алюминия лф 5 (при ее колебании от 2 до 15).Целью изобретения является предотвращение разрушения катода за счет разъедающего действия щелочных металлов при электролитическом получении алюминия из его хлорида.Поставленная цель достигается благодаря тому, что в способе регулирования подачи сырья в электролизер для получения алюминия путем изменения подачи сырья в зависимости от величины эффективного сопротивления электролизера, согласно изобретению подачу сырья увеличивают при снижении величины эффективного сопротивления электролизера ниже заданной величины и уменьшают при повышении величины эффективного сопротивления выше заданной величины.Способ осуществляют следующим образом.С помощью обычных приборов замеряют ток и напряжение на ячейке. Суммарное эффективное сопротивление В т- ванны определяют по формуле3 - сила тока,А;М - число ячеек электролитическойванны.В оптимальных условиях Е обычноравно 1,9-2,0 В. Точное значение этойвеличины может быть определено, например, путем мгновенного разрыва тока. Суммарное эффективное сопротивление ячейки В - складывается из следуюМщих факторов;сопротивления электрических прово- (Одов и их спаек, подводящих ток кэлектродам ячейки, легко поддающегосяизмерению,сопротивления ванны, снижающегосяпо мере уменьшения концентрации хлористого алюминия,15сопротивления пузырьков хлора вванне и слоя пузырьков хлора, об-разующихся на аноде сначала. (Этосопротивление падает при пониженииконцентрации хлористого алюминия, а 2 ОзатЕм возрастает);кажущегося сопротивления, вызванного увеличением ПЭДС при возрастанииизбыточного напряжения на катоде изза низкой концентрации хлористогоалюминия,Рассчитанное значение В сопоставляют с заданным, соответствующим оптимальной концентрации хлористого алюминия. Это заданное эталонное значение К определяют путем химическогоанализа пробы электролита с одновременным измерением напряжения и силы. тока и расчетом в широком диапазонерабочих концентраций хлористого алюминия. Медленное искажение Виз вышеприведенного уравнения при неизменном процентном .содержании хлористого алюминия, вызванное изменениемдругих содержащихся в ванне компонентов или изменением температуры и т.п. 40)легко поддается в силу медленностиявления корректировке путем изменения эталонного уровня сопротивленияприменительно к результатам периоди. чески осуществляемого химическогоанализа. Этот показатель используетсядля корректировки измерений концентрации хлористого алюминия путем определения суммарного эффективного сопротивления или суммарного напряжения 5 О. в, ячейке.Изобретение может быть реализованов следующих формах.1. Согласно этой форме реализацииизобретения (которую можно назватьметодом регулирования по способуфвключено-выключено" ) питатель можетвключаться тогда, когда измеренноесуммарное сопротивление рассчитанное,например, по вышеуказанной формулеМ, ГЕ - (МЕф)3/1 по показаниям 60вольтметра и амперметра, соединенныхс вычислительным устройством или т.п.)будет ниже установленного оптимального рабочего уровня. Работу питателяможно установить таким образом, чтобы интенсивность подачи хлористого алюминия в ванну, была выше, чем это требуется для поддержания желательного уровня содержания хлористого алюминия в ванне, После того как суммарное эффективное сопротивление превысит желательную для обеспечения оптимального рабочего уровня концентрацию хлористого алюминия, питатель можно вновь отключить до того момента, пока суммарное эффективное сопротивление не упадет вновь ниже необходимого уровня.2. Согласно второй форме реализации изобретения могут быть использованы три ступени подачи. Например, нормальная или стандартная ступень подачи хлористого алюминия может использоваться на уровне, который наиболее эффективно поддерживает оптимальную концентрацию хлористого алюминия в ванне. Эта нормальная или стандартная подача, выражаемая в фунтах/с и обозначаемая Е, может определяться уравфнением Г = М ЗСе, где= 1,015 х 10 (рассчитано по закону Фарадея и весовому эквиваленту МСВ ); М - число камер ячейки, 3 - сила тока в амперах, С 8 - ожидаемый выход по току в процентах, известный из предшествующего опыта.Вторая ступень подачи является высоким уровнем подачи, на 5-20 превышающим нормальную или стандартную ступень подачи., третьей ступенью подачи является низкая ступень, которая, в частности, на 5-20 ниже нормальной ступени подачи.Если К, - суммарное эффективное сопротивление, рассчитанное по уравнению В,= К +(КК), где К - число равное 0,001-0,01, а К - эффективное сопротивление ячейки при оптимальной концентрации хлористого алюминия, и если рассчитанное суммарное эффективное сопротивление окажется лежащим в данном диапазоне, то следует применить нормальную или стандартную ступень подачи. Если, однако, в данной форме реализации изобретения окажется, например, что К, К - (КР), то .надо использовать увеличенную подачу, а если К ) й Ф(КК), то надо применить сниженную подачу.3, Согласно третьей форме реализации изобретения предусматривается пропорциональный метод регулирования, в котором интенсивность подачи хлористого алюминия пропорциональна току ячейки и равна потребности ячейки при принятом выходе по току СЕ (в процентах); когда К = Й. Так, например, интенсивность подачи Г в фунтах/с может быть выражена уравнением Г = 1,015 Хх 10-.8 МЭСЕ 1,О + 1(В-К;) К 3 .где 3 - ток в амперах, СВ - самые последние измеренные данные о выходе по току (в процентах); К - экспериментально установленная постоянная для841597 Формула изобретения Составитель В. Забелин Редактор Т. Бобовоз Техред,Н, Майорош Корректор С.щомакТираж 704 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо деламизобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Заказ 4880/85 Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 полосы пропорциональности, обеспечивающая быструю реакцию без избыточной корректировки.Частота замера суммарного эффектив" ного сопротивления, отраженного, например, величиной В , решающего значения при реализации изобретения не .имеет, ццнако чем чаще будет производиться такой замер, тем эффективнее будет работа. Отсчеты могут производиться с любым промежуточным интервалом от 30 с до 3 мин. 0Использование изобретения обеспечивает поддержание постоянной концентрации хлористого алюминия в ванне, гарантирующей максимальную эффективность работы ванны, группы ванн или 15 целой линии при исключении нежелатель- ных отклонений от требуемого оптимального режима работы.Одним из существенных достоинств изобретения является возможность поч О ти полной автоматизации системы регулирования с помощью, например, вычислительной машины, связанной с питателем хлористого алюминия. При такой системе. вычислительная машина непо-.средственно считывает суммарное напряжение ячейки (ванны) или рассчитывает по этому отсчету и отсчету силы тока, которые производятсячерез желатель, ные промежутки времени, суммарное эффективное сопротивление по приведенной выше формуле. В зависимости от концентрации хлористого алюминия выГ числительная машина дает сигнал питателю о добавке большего или меньшего количества хлористого алюминия или о прекращении подачи, ориентируясь при этом на вышеуказанный предопределенный оптимальный рабочий уровень концентрации хлористого алюминия и оптимальное суммарное сопротивление ванны, а также на допустимые отклонения от этих величин как на критерии регулировки интенсивности или ступени подачи хлорисТого алюминия нитателем в ванну. Способ регулирования подачи сырьяв электролизер для получения алюминияпутем изменения подачи в зависимостиот величины эффективного сопротивления электролизера, о т л и ча ю -щ и й с я тем, что, с целью предотвращения разрушения катода при получении алюминия из его хлорида, подачу сырья увеличивают при снижениивеличины эффективного сопротивленияэлектролизера ниже заданной величиныи уменьшают при повышении величиныэффективного сопротивления выше заданной величины.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент СШЪ Р 3625842,кл, 204-67, опублик. 1971.