Способ определения выхода по току при получении алюминия в электролизере

(23) Приоритет но делам изобретений и открытийДата опубликования описания 07.06 .82, .)н,т ю Армянс сследовательский итной металлургии аучн етныицуцу,т(7) Заявитель 4) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫХОД ПРИ ПОЛУЧЕНИИ АЛЮМИНИЯ В ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЕ ол рим ктр ко Изобретение относится к металлургии алюминия и может быть использовано для контроля технологических параметров процесса электролиза алюминия.Известно, что итоговым результатом обратного взаимодействия электродных продуктов (который и служит причиной отклонения выхода по току от теоретического значения) алюминиевого электролизера является реакция:2 А 1 + 3 СО= А 10+3 СО.Согласно этой реакции потери кислорода, входящего в состав СО, составляют 1,5 г-моль и пропорциональныпотере металла. Поэтому по соотношению практических количеств кислорода (входящего в состав СО и СО) к теоретическому, рассчитанному по закону Фарадея, можно определить выход по. току. В идеальных случаях, когда нет других источников образования окиси углерода, определение потерь кисло- рода, а следовательно, и выхода по току, сводится к определению состава анодных газов. Но так как в реальныхусловиях электролиза окись углеродаодновременно образуется и за счетвторичной реакции СО+С=2 СО, то дляопределения выхода по току необходимо знать и состав, и количество анодных газов.Известно устройство для контролявыхода по току по концентрацииОднако определение выхода по токутолько по составу газа не может датьточных результатов из-эа невозмож"ности определения потерь кислорода,вызванных обратным взаимодействием 5электродных продуктов..Известен способ определения выхода по току по составу и к ичествуанодных газов ,2.Этот способ не находит и ененияв промышленных условиях эле олиэаиз-эа практически непреодолимых трудностей определения всего личества анодных газов без потери ибез подсоса воздуха. Примерный расчет показывает, что в алюминиевых электролизерах средней мощности за час выделяется примерно 20-25 нм3 анодных газов, что при температурных условиях электролиза, эаймет объем порядка до 125. м, Для отбора тако 3го количества газа нужно иметь целый комплекс газосборных емкостей, что практически невозможно.Наиболее близким к предлагаемому является способ контроля процесса электролитического получения алюминия, включающий измерение концентрации СО и СО в анодном газе под газо- сборным колоколом, дополнительное измерение концентрации азота и водо-, рода и подачу 0,5-15/ азота от общего расхода анодного газа под газо- сборный колокол, по степени разбавления азотом определяют производительность электролизера и выхода по току 1 3.1.Недостатком известного способа является то, что он приемлем только в условиях наличия пиролитического водорода, т.е. водорода, выделяемого при термическом разложении углеводородов, возникших при коксовании анод" ной массы. Как известно, в анодных газах электоолизеров оборудованных обожженными анодаии а также электролизерах средней мощности с самообжигающимися анодами с боковым токоподводом отсутствует пиролитический водородустановлено, что при проведении замеров в строгих герметических условиях количество остаточного газа (азота в анодных газах) можно довести до 0-0,5; при отсутствии же герме- тичных условий количество остаточного газа (азота) доходит до 5-8 вследствие подсоса воздуха. Таким образом, кислород, входящий в состав воздуха, реагируя с анодными газами, изменяет их состав и вносит искажение величины выхода по току, определенной по известной формуле расчета.Цель изобретения - повышение точности определения выхода по току при отсутствии пиролитического водорода в анодных газах.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему подачу азота в электролизер, определение состава и количества компонентов в смеси анодного газа и азота, подачу азота производят в подэлектролит а Ь, са+ЬСО+СО Й а с 45Если в смеси анодных газов и азотаколичества СО и СО соответственноравняются а и Ьто в чистом анодном газе количество углекислого газаи окиси углерода в долях единицы составит ОЬ (СО ) и д, (СО). Знаясуммарное количество анодных газов(Ч О со) и зная его состав, можно 55 определить количество углекислого газа (Чо, ) и окиси углерода (Ч ) 380 фную корку, отбирают пробу смеси газов с противоположной стороны, а расчет выхода по току производят по форЧн5= К -(а+-)1с 2где К - постоянная величина, равная 780;Ч - скорость подачи азотанм 1/ч;1 Осила тока, А;- долевое содержание СО,СО и И в смеси газов.Способ осуществляют следующим образом,Анодный газ, выход которого в течение опыта осуществляется с одной точки - в герметичных условиях, когдапроцентное содержание остаточного газа не превышает 0,53, разбавляют неО большим количеством азота (для алюми"ниевых электролизеров средней мощности порядка 2 нм /ч, что примерно сос 5тавляет 10/ общего количествасмеси газов) путем непрерывной (порядка 5-10 мин) подачи его под коркуэлектролита с противоположной .стороны и определения состава смеси газов(СО, СО и й)ЭО Пусть состав смеси газов в доляхединицы для СО СО и М соответственно О, 1;, с, Скорость подвода азота(в нм/ч и нл/ч) под корку электролита Ч. Суммарное количество углекисХлого газа и окиси углерода, полученного за единицу времени, Чсо с .Сле 2 чдовательно, если доле азота, равноис, соответствует Ч 1,1 количество газа,то сумме (а+Ь) будет соответствоватьО 1 о +Соколичество анодного газа, ИзФэтого соотношения получаем формулудля определения суммарного количестваанодных газовФормула изобретения ЧОилиЧО Составитель Н.КоробоваРедактор В.Бобков Техред 3, Фанта Корректор И.ИускаЗаказ 3872/11 Тираж 686 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д,4/5(Ч ), входящего в состав СО и СО2окажется равнымЧсоЧ = Ч + " или0 СОд, 2 Ч =(а + -).Чй ЬО с 2Теоретическое количество кислорода, выделившегося за единицу времени, согласно закону Фарадея определяется по формуле т 5 6Ч5О, 26, 8 1000Выход по току в долях единицы определяется из соотношения 26 8 1000 Чн Ь= К (а+-)Чна. Ь1 с 2Таким образом, расчет выхода по току по полученной формуле сводится к определению состава смеси. газов (выходящих иэ под корки электролита) к подаче азота с небольшой, определенной и постоянной скоростью и к фиксации силы электролиэующего тока.П р. и м е р . Газообразный азот подают в течение 10 мин со скоростью, равной Ч 1 = 2 нм /ч. Сила тока электролиза равна 72000 А. Анализатором определяют состав газа: а=0,54; Ь= =0,35 и с=0,11. Представляя соответ 33807 6ствующие значения в формулу опреде"ления выхода по току, получаем.268 1000"20351 - 5 6.72000.0 11(0 5+ 2 Способ определения выхода по. току,при получении алюминия в злектроли зере, включающий подачу азота в электролизер, определение состава и количества компонентов в смеси анодного газа и азота, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышенияточности определения выхода по токупри отсутствии пиролитического водорода в анодных газах, подачу азотапроизводят в подэлектролитную корку,отбирают пробу смеси газов с противоположной стороны, а расчет выходапо току производят по Формуле. 11 = К (а+-),Чи 2. Ь1 с 2где К - постоянная величина, рав 25 ная 4780;Ч - скорость подачи азота,нм /ч;- сила тока, А;Оф,С - долевое содержание СО , СОзо и М. в смеси газов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе. 1. Авторское свидетельство СССРИ 259400, кл. С 25 С 3/20, 1968.зз 2. "Цветные металлы", 1963, 11 3,с.36.3. Авторское свидетельство СССРН 554317, кл. С 25 С 3/20, 1972,