Способ определения удельного расхода углерода анода

Союз СоветсиикСоциапистическикРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и) 922183ч, 3 Ъауларетееииый кемитет СССР вв делам иэебретеиий и открытийДата опубликования описания 23.04,82 А .А .Ревазян, Р.М.Казарян, А .О.Гарибя Л.И,Агасиев, А.О.Пайтян и Ц.К. Авторы зобретеннНаучно-исследовательский и проектный ин цветной металлургии "АрмНИПРОИВЕТИЕТ"(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИ УГЛЕРОДА АНЕЛЬНОГО РАСХОДА ческонеуг"ения л 1Изобретение относится к электролизу и может быть использовано для контроля технологических параметров процесса электролиза алюминия,Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигае" мому результату является способ оп" ределения удельного расхода углерода анода, согласно которому измеряют содержание СО 1 в анодном газе, а величину удельного расхода рассчи тывают по известной зависимости)2 11 аНедостатком известного техни го решения является то, что оно учитывает дополнительные потери лерода, созданные за счет окисл его кислородом воздуха.)4 елью изобретения является повы" шение точности измерения удельного расхода углерода анода.Указанная цель достигается тем, что согласно способу, включающему измерение содержаниЯ СО) в анодныхгазах, при работе электролизера вгерметичных условиях, дополнительноизмеряют содержание СО, СО, и И ипри доступе воздуха в электролизер,а величину удельного расхода определяют по зависимости0 23 Т+)в .2 А+О) )+в)где Р - удельный расход углеродаанода, кг,",а - содержание СО(в долях единицы) в анодных газах приотсутствии доступа воздухав электролиэер,А,В иС- содержание СОп, СО и й 1(в долях единицы) в анодныхгазах при наличии доступавоздуха в электролиэер.П р и м е р. Пробы газов отбираются,уэ одного и того же электролизераКАНАЗа в течение двадцати минут.В течение первых десяти минут быи отобраны две пробы анодных газов3 922 183 4при работе электролиэера в герметич-образованного СО в кг/моль будетных условиях. равнятьсяПолученные данные сведены вИ 1 6табл. 1. получают За время второй десятиминутки были отобраны две пробы в условиях наличия доступа воздуха в электролизер.Результаты этих замеров приведены в табл, 2,., Подставляя средние значения содержаний в расчетную формулу2 С Ы+В 1 0 352 Р1 353(1+а) (2 А+В) (1+а) ф т С 0 0,18 .Ь51Если принять, что иэ СО количества углекислого газа п 0 его количество вступает в реакцию с углеродом,то тогда количество непрореагировав шегося СО окажется равным00 СО СООД.4 С00 Я,4 0,79 СОКолйчест во же внов ь образованнойокиси углерода будет равным 2 пс 0,1Зная соотношения СО к СО ( - ),составляет равенствоИз приведенных в табл. 1 данных видно, что а+в=1, а соотношения сред неарифметических значений концентраций СО и СО равно - = 0,205. ВАЬслучае же работы электролизеров в обычном режиме А+В=1, а соотйошение среднеарифметических значений концентраций СО и СО равно - =0,176.АВысокая концентрация азота (с=0,173) свидетельствует о доступе большого количества воздуха под корку электролита,. а отсутствие следов кислорода35 является доказательством полного его взаимодействия с углеродом анода и анодными газами.Входя в электролизер через "отверстия", кислород воздуха вступает4 О в реакцию с углеродом анода и приводит к образованию СО (С+О = СОу), а затем продукт этого процесса частично .(до установления стационарного состояния) входит в реакцию с углеро 45 дом, в результате чего образуется окись углерода:СО + С = 2 СО.При входе в электролизер воздух вместе с количеством азота (С) вно" сит и определенное количество кислорода ( йЧО), Зная состав воздуха и содержание азота (с), в отобранном объеме дуодных газдв получаем0,11 с49ееО,79.Согласно приведенной Формуле и реакции С+0 = ГО количество вновьИэ этого равенства получаемОМ ЬсЯ 7 ф ЯфВ переводе на кубические метры количество дополнительно образован-. ных СО - ЬУ 0 и СО окажутся равными оВИ 4.с . Иси ю , 4 п,1 в цвь 1 Бй ЙВФ В ФСуммарные количества СО и СОокажутся равнымиПри силе тока Э, составе конечного анодного газа "а" и "в" и выходе по току д , определяем часовое количество выделяющегося анодного газа. Для этого сперва определяем теоретическое. часовое количество кислорода922183 6 при а + В1 получаем Практическое количество кислородда ЧО входящего в состав конечного анодного газа, будет равняться,25 Долевой концентрации Хсь+Ь соот 1ветствует Ч 00 .ь С,р часовое количест" 5 в во газа, а концентрациями АХС 0 и6 Х щ будет соответствовать дополнительное количество СО и СО, образо" ванных при окислении углерода анода кислородом воздуха, Зная это, полу" После соответствующих преобразований получаемЧ 0 = 0,207 Ц 10и3,1 м анодного. газа соответству" ет (а +) мъ кислорода, а Ч 0 3 колицества кислорода будет соответст- вовать Ч 0 -0 И 4 "0 40 При работе алюминиевого электро" лизера с открытыми "огоньками" а + + в = 1 , количество первоначальногО 45 анодного газа разбавляется "С" коли 1цеством азота и(ЬЧС 0,д ЧС 0 ) ко"личеством СО и СО, образованныхпри окислении углерода анода кислородом воздуха. В новой смеси (а+в)+ 50+ а ЧС 0 + ь ЧС 0 ) количеству газа соответствует (А+В), а количеству газа (а+в) соответствует концент- рация Х.. Отсюда получаем 55 5по формуле, вытекающей из законаФарадея Чт 46 30 26,8 1000Вследствие обратной реакции элек"родных продуктов (2 А 1 + ЗСОЯ == А 10+ 3 СО за один час теряетсядв кг металла.ЬЯ = 0 336 10" Э-(1 - и),Согласно этой реакции бесполезныепотери связанного в СО кислородасоставляют(0 " )ф О,ЪЪЬ (О З (1-1,)О фЕ 1 Ч,Чф Чт ЧСО б,Ь 10 ф Ю,РОр) ЯЬ 817Ф 3 (1-),Ю+ ВА+ЫфОЬ ЩЬ 43410 ИЬ С(дфЬ) Суммарная концентрация СО и СО,образованных окислением углеродакислородом воздуха, будет)( ду в)( 1 ОЛЬЬ С(Я Ы С(СО а С 0 Ь ОЛЬЬ С(д+В)+йд Ь 15 .Соответствующим образом 4,ХС 0, и 4 Х 0 окажутся равными ОЛЬЬС (Я 4 Ь СО 9;ОЪь СЮЫфб.МЪЕ. О,1 Ъб д С(д+В)% О,Ъ 5 С (д+Ь) д+ 9 -ОЛЬОЪ.10 Ф, -Ь 1: Ъ, СО- ИЬ маьчО:ОЬОЪ,1 ОЪ к с .О.ъ СОЙД 4 Ц 14 ч) На основании этих данных легкоможно определить часовой расход Руглерода, вызванного окислением егокислородом воздуха. Ъ - С(Я+Ь)Р 0-Ь ОМОИО , З . После соответствующих преобразо"ваний получаем Р -14,8 10-5 Сйф)ЩЯ+Ь(16),00 Таблица роба анодного А газа (СО СО)(о) 0,00 0,00 517 ,5 М 29 0 19 0,304 55 В среднемиз двухпроб 0,297530 0,0 электролизера в г о т л и ч а ю щ и с целью повышения дополнительно изм рметичных условиях йся тем, что, точности измерения ряют содержание СО При часовой производительности злектролизера, равной щ ееВеввевееееевее26,31000 потери углерода анода за счет его окисления кислородом воздуха (в пересчете на один килограмм алюми" ния) 4 Р окажется равными ьР. Оэв 1 к Ь)ЙА+Ц1+с 1 Общий удельный расход углеродаанода. Р будет равнятьсяР= Рп+ ЬР.Подставляя значения Ри .ьР,получаем. 0 фЩфзма)а(Аь)1+о)формула изобретенияСпособ определения удельного рас, кода углерода анода, включающий измерение концентрации СО при работе 8Применение предлагаемого технического решения позволяет учесть дополнительные расходы углерода анода,что позволяет контролировать фактический его общий расход, разработать мерыпо оптимизации технологических параметров электролиза алюминия./тТак, например, для приведенного1 О примера, где Р и = О, 3987 кг/кг А 1,4 Р = 0,02207 кг/кг А 1 и Р =0,4207 кг/кг А 1 значения перерасчитанных на тонну алюминия дополнительных потерь углерода анода составляют22,07 кг/т А 1, или 2207 т/г при годо-,вой производительности алюминиевогозавода 100000 т,10 922 183 5,где Составитель Н.КоробоваРедактор Л.Лукач Техред А. Бабинец КорректорО.Билак Заказ 2513/36 Тираж 687 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, В, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 СО и М при доступе воздуха в электролизер, а величину удельного расхо"да углерода определяют по зависимости Р " удельный расход анода,кгпв 1 ва - содержание СОв анодных газах при работе электролизера в герметичных условиях,А,В и С - содержание соответственно СО, СО и Ив анодныхгазах при доступе воздуха в электролизер.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Коробов М.А. и Дмитриев А.А.Самообжигающиеся аноды алюминиевыхэлектролизеров, М., "Металлургия",1972, с.95-98.